Biomasa perspektivní, ale s otazníky

Větrné energie dostatek nemáme. Podstatné možnosti hydroenergetiky jsou prakticky vyčerpány. Využití sluneční energie či energie geotermální je stále málo efektivní. Jedním ze zdrojů alternativní energie ve větším měřítku, k němuž se nyní obrací stále více výrobců, dodavatelů i uživatelů, se tak stává využívání biomasy. Má zelenou. Současně však její exploataci provází celá řada problémů. Jednoznačná definice biomasy neexistuje. Liší se podle účelu spotřeby. Může jít o biologicky rozložitelnou část odpadů, výrobků, nebo zbytků ze zemědělství, lesnictví a příbuzných průmyslových oborů, ale také o biologicky rozložitelné produkty průmyslového a komunálního odpadu. Mohou to být slunečnicové slupky, sláma různého druhu, nebo kukuřičné zbytky. Biomasa se nemusí omezovat jen na zbytky. Jedná se také o cíleně pěstované rostliny či dřeviny, využitelné pro energetické účely: konopí, šťovík, rychle rostoucí dřeviny. Energeticky zajímavý je rovněž bioplyn. Ve všech sférách, kde vzniká biologický odpad, se nyní horečně hledají způsoby a postupy, jak tyto alternativní zdroje energie co nejúčelněji využívat. V podmínkách ČR existuje limit objemu energie z biopaliv. Třeba vedení polostátní firmy ČEZ soudí, že velká sázka na biomasu je nadnesená a neperspektivní. Její výrobní ředitel J. Borovec v půli letošního ledna doslova prohlásil, že i kdybychom šťovíkem a travami, určenými ke spalování, oseli veškeré plochy, na nichž pěstujeme pšenici, nebude tento energetický zdroj pro budoucí potřeby stačit. Sám považuje za perspektivní hlavně jadernou energii. S odhady okolo 20procentního podílu možnosti výroby energie z alternativních zdrojů vystupují i další subjekty v ČR. Je potěšitelné, že mnohá česká města i menší obce biomasu už v širokém měřítku využívají a podle jejich názoru ekonomicky efektivně. Většinou jde o projekty, které získaly podporu státu na vybudování zdroje i počátky provozu. Sečteno-podtrženo: jen biomasou se v současných podmínkách energeticky určitě „nenasytíme“. Ve hře je energetická bezpečnost státu a hrozba, že po roce 2010 ČR již začne elektřinu dovážet. Navíc: může mít větší problémy s dovozem ropy a plynu. Orientace na vyšší podíl využívání biomasy se proto jeví jako velmi logická. ZÁJEM ZEMĚDĚLCŮ JE ZATÍM MALÝ Exploatace jen běžných produktů biomasy tento trend dopředu nijak zvlášť neposune. Biomasu bude nutné pěstovat, ošetřovat, kultivovat, dosahovat vysokých výnosů, převážet, sušit, skladovat, a teprve na konci celého pěstebního řetězce ji používat k získávání energie. Na lednové Infothermě v Ostravě se k tomu obšírně vyjádřila Vlasta Petříková z CZ Biom – Českého sdružení pro biomasu. Podle ní struktura zdrojů biomasy do roku 2010 se bude vyvíjet zhruba v těchto intencích: dřevo, dřevní odpad ................... 24 % sláma obilnin ............................ 11,7 % energetické rostliny ................. 47,1 % bioplyn ...................................... 16,3 % ostatní .........................................0,9 %. Stát se snaží podpořit pěstování rychle rostoucích energetických rostlin dotacemi 2000 Kč/ha. Zájem zemědělců je však velmi malý. Vyčleněný objem dotací každoročně nevyčerpávají. Poloprovozně i v přímém provozu se ověřují podmínky růstu řady různých rychle rostoucích rostlin. Nejvíce je propracován systém pěstování technického šťovíku. V popředí je rovněž jastřabina, mužák, křídlatka, krmný sléz, sveřep bezbarvý nebo hořčice sareptská a miscantus. Dobré vlastnosti projevuje také psineček veliký nebo amarant: u něj při prodlouženém pěstebním cyklu výnos sušiny stoupal, ale celkový výnos klesal. Šťovík typu Rumex OK2 je plodina (nikoliv plevel), musí se ošetřovat a neroste na podmáčených půdách. Podle Vlasty Petříkové šťovík je dobrý i na výrobu bioplynu a jeho pozitivem pro zemědělce je, že se musí sklízet ještě dříve, než přijdou klasické žně. Takže nehrozí kolizí termínů sklizně. Na trhu jsou k dispozici i brikety z technického konopí. Jsou lisovány bez jakéhokoliv pojiva nebo jiných škodlivých látek. Děje se tak pod vysokým tlakem do tvaru válce o průměru 6,5 cm. Teplotou při lisování se povrch briket zatavuje, a tím je produkt odolnější vůči absorbci vzdušné vlhkosti. Brikety mají výhřevnost 16,5 MJ/kg. Hoří poměrně dlouho a obsah popela dosahuje max. 2,5 % původní hmotnosti. Mají také minimální obsah škodlivých látek: 0,06 % síry a 0,48 %. dusíku. Balí se v pytlích po 15 kg. CO NABÍZÍ VÝROBCI KOTLŮ NA BIOMASU? Předpokládejme, že máme k dispozici biomasu, z níž je v dnešní době patrně nejrozšířenější dřevo v nejrůznějších podobách. Jaký kotel budeme k výrobě tepla s užíváním tohoto energetického zdroje potřebovat? Zde je několik příkladů: Firma Verner, která působí na trhu již řadu desetiletí, se v logu nazývá „expertem na teplo“. Její kotle a kotelny pro spalování biomasy jsou propracovány do detailu. Kupříkladu kotelna Verner Golem o jmenovitém výkonu 90-2500 kW (v kaskádě až 10 000 kW) je určena pro vytápění a ohřev TUV nebo k výrobě páry. V kotlích se může spalovat dřevní hmota ve formě pilin o vlhkosti max. 35 %, dřevní štěpky nebo zelené lesní štěpky o vlhkosti max. 50 %, a to s rozměry do 30 x 30 x 60 mm. Při použití stabilizačního paliva (kupř. pelet) se mohou hodnoty vlhkosti zvýšit o 10 %. Lze spalovat také seno, kůru nebo slámu. Vlhkost však nesmí převýšit 20 %. Kotle mají automatické podávání paliva ze sila, s objemem až na několikaměsíční zásobu. Samotná konstrukce kotle je řešena jako předtopeniště s výměníkem. To umožňuje postavit při rekonstrukci předtopeniště před současný kotel a snížit investiční náklady. Kotle mají automatickou regulaci výkonu a celého procesu spalování. Jsou vybaveny rovněž automatickým zapalováním a odpopelněním, což znamená bezobslužný provoz, příp. jen občasný dozor. Kotle Golem této firmy jsou sestaveny z podávacího šneku paliva, hořáku, dohořívací komory, výměníku, odtahového ventilátoru, odlučovače s filtrem a odpopelňovacího zařízení. Dále k nim patří elektrický rozváděč k ovládání celé technologie a hydraulická jednotka na pohon roštu ve skladu paliva. Proces spalování je řízen regulací a palivo se do hořáku podává šnekem, jenž má protipožární ochranu proti vniknutí ohně do sila. V samotném hořáku je palivo posunováno podavačem. To zabraňuje možnému spékání spalovaných hmot. Popel automaticky směřuje do připraveného kontejneru. Dodávaná sila jsou konstruována tak, že v nich nevzniká tzv. klenba a je zaručena plynulá dodávka paliva. Celková provozní hmotnost činí 1600 kg, včetně vodní náplně (Golem 90) až 40 900 kg (Golem 2500, kotel s výměníkem). V produktovém portfoliu firmy Verner se setkáváme také s řadou kotlů spalujících kusové dřevo. Výkonová řada 20–45 kW má ochranu před korozí vyřešenu zesílenou tloušťkou stěn svařenců. Vnitřní plochy kotle jsou z jakostního ocelového nebo nerezového plechu. Regulace probíhá pomocí mikročipu, který umožňuje přímé napojení bytového čidla i dvou oběhových čerpadel. Účinnost spalování činí až 91 %. K dispozici je úsporný tlakový ventilátor. Základem kotlů je vodou chlazené kotlové těleso, v němž je vsazena výměnná nerezová přikládací komora. Výměník je přístupný po otevření přikládacích dvířek, což výrazně zjednodušuje jeho čistění. Vedle elektronické regulace řízeného spalování nutno připomenout i funkci stáložáru, jež vypíná ventilátor ještě před úplným dohořením paliva. V kotli tak zůstává žhavá základní vrstva a odpadá denní zatápění. U nejnovější modelů kotlů je spalovací proces řízen pomocí lambda sondy. To přináší až 25% úsporu paliva za rok. Komfort obsluhy je zajištěn prodloužením intervalů mezi jednotlivými přikládkami. Emise při zkoušce v TÜV byly: u CO 191 mg/m3 spalin a u prachu 15 mg/m3 spalin. Stabilní místo na trhu s kotli pro spalování dřeva a biomasy si dlouhodobě udržuje také bohumínská firma Viadrus. Jeden z jejich posledních produktů – Viadrus Hercules ECO – využívá dřevěné pelety o rozměru 6 – 14 mm. Kotel může mít 5 nebo 10 článků. Ve výkonovém vyjádření: 24 nebo 45 kW. Pozici na trhu rozšiřuje firma Dakon. Nejnověji díky kotlu pro spalování biomasy Damat PYRO G. Jeho konstrukci tvoří tlaková litina se stěnami o tloušťce 8 mm. To má zaručit o 100 % vyšší životnost oproti ocelové stěně. Litina je však příčinou vysoké hmotnosti kotle (až půl tuny). Kotel má zabudovanou chladicí smyčku, která výrazně zvyšuje hranici bezpečnosti provozu. V kotli dochází k pyrolitickému spalování na zplyňovací trysce nebo zplyňovacím roštu, kdy za omezeného přístupu vzduchu vznikají z vytvořeného žhavého dřevěného plyny. Ty se směšují se sekundárním vzduchem a ve formě plamene dohořívají ve spodním prostoru kotle. Při pyrolitickém spalování dochází k minimálnímu vzniku popela. Těleso kotle je výrazně odolnější vůči dehtům a kyselinám, vznikajícím při zplyňování. Výkonová řada těchto kotlů osciluje mezi 20-36 kW. Samotný kotel se skládá z litinového kotlového tělesa, keramické trysky, spalovací komory, sběrače spalin s odtahovým ventilátorem a ovládacího panelu. Výrobce garantuje až 88procentní účinnost. Na trhu s kotli na biomasu přes 10 let působí také firma Hammont. Své výrobky dodává převážně na západní trhy. Podle zástupce Jiřího Tragana vyžaduje český trh pro občanskou vybavenost a byty zejména kotle střední třídy o výkonu 100–500 kW (typy Cat Fire). Kotle jsou jedinečné dokonalým ekologickým spalováním neekologických paliv a při jejich konstrukci Hammont těsně spolupracoval s firmou Madry, která se zabývá především ekologickým spalováním biomasy. Teplovodní kotle na spalování palivového dřeva KTP (SM) začala také vyrábět firma Rojek. Zužitkuje rovněž krátké kusové dřevo, pelety, čerstvé piliny, vlhkou štěpku a další vlhkou biomasu. Umožňuje to originální konstrukce ohniště kotle, který je svařované z ocelového kotlového plechu. Všechny stěny kotlového tělesa jsou dvojité, zaplněné vodou, a to včetně roštu ze žáropevných trubek. To garantuje vysoké využití tepla. Přívody primárního i sekundárního vzduchu lze snadno regulovat, což pomáhá dlouhé době vyhořívání paliva. K zanášení teplosměnných ploch nedochází. Kotlové těleso je opatřeno tepelnou izolací a krycími plechy s povrchovou úpravou. Kotel je konstruován na menší komínový tah (do 12 Pa) a nepotřebuje žádná další přídavná zařízení. Spalování různorodého i vlhkého paliva zaručuje zvláštní konstrukce ohniště kotle, kde dochází k dokonalému prohoření směsi paliva, a tím potlačení vzniku škodlivých emisí a kondenzátů. Z vrstvy hořícího paliva se uvolňuje prchavá hořlavina, která se kumuluje nad klenbou ohniště, kde se smíchá se sekundárním přívodem vzduchu. Tahem komína se uvedená směs dostává přes rozžhavenou vrstvu hořícího paliva, kde shoří za působení vysoké teploty. Do místa styku směsi a paliva se také přivádí sekundární vzduch. Výkon kotle je řízen množstvím primárního vzduchu, jenž je přiváděn pod rošt. Regulace je buď ruční nebo pomocí tepelného regulátoru. Teplota vratné vody může klesat i pod 40 °C, protože vratná voda je vedena zpět do kotle v blízkosti roštu. Odpadá tak nutnost draze zřizovat mísicí zařízení při instalaci. Firma Rojek se zároveň rozhodla řešit celý řetězec nutný v případě spalování dřeva, dřevní štěpky a dalších biopaliv. Vyvinula drtič dřevního odpadu DH 10 E. Nese jej traktor a je určen pro zpracování různého dřevního odpadu, a to i přímo v lese. V nejvýkonnějším provedení je schopen zpracovat až 900 kg krátkého kusového dřeva za hodinu. Naplno se do výroby kotlů na dřevní pelety pustila rovněž firma Ponast. Dosahují účinnosti přes 92 % a výkonu (podle typové řady) 14,9-45 kW. U nejmenšího kotle (KP 10/10E) to je od 4,5 do 14,9 kW, u největšího (KP 51/51E) od 13,5 do 45 kW. Kotel může dosahovat 92procentní účinnosti, i když bude pracovat na 30procentní výkon. Záleží na nastavení proporcionálního programu. Do kotle se přikládá 1krát týdně. Popel se vybírá jednou za 6 týdnů. Těsná spolupráce se španělským partnerem přináší nejenom stálý vývoj při spalování dřevěných pelet, ale i hledání nových forem spalování, momentálně olivových jader nebo mandlových skořápek. Nosným programem firmy Ling (1992) je produkce univerzálního retortového hořáku na pevná paliva a od letoška výroba tohoto typu hořáku na alternativní paliva pevná (Ling 20 A). Retorta znamená technologii spalování paliv s vyšším podílem prchavé hořlaviny. Šnekový podavač zajišťuje pomalý přísun paliva. V kotlové zóně zplyňování dochází k uvolnění prchavé hořlaviny z paliva. Pod rošt se v zóně vyhořívání přivádí spalovací vzduch, jenž podporuje vyhořívání pevných zbytků paliva, jimiž prostupuje uvolněná prvchavá hořlavina. V dohořívací zóně za vysoké teploty dohořívají spaliny, promíchávané se spalovacím vzduchem. Keramický katalyzátor mezitím udržuje vysokou teplotu v dohořívací zóně a vytváří turbulentní proudění spalin. Konstrukční řešení spojení retortového hořáku s keramickým katalyzátorem má firma Ling chráněno patentem č. 293 397. Hořák se využívá v kotli na pevná paliva Licotherm se zásobníkem paliva na 340 l. Kotle Licotherm - typ AM 24 a AM 42 – mají regulovatelný rozsah výkonů 7 – 24, resp. 10 – 44 kW a účinnost 86/88 %. Teplota spalin dosahuje 110 – 250 °C. Princip zvláštní konstrukce ohniště, kdy se prchavá hořlavina uvolňuje z vrstvy hořícího paliva a kumuluje pod klenbou ohniště, využívají kotle firmy Atoma. Za pomoci sekundárního vzduchu a tahu komína se směs protahuje přes rozžhavenou vrstvu hořícího paliva. Sem se přivádí další sekundární vzduch a směs za vysoké teploty shoří. Výkon kotle je řízen přívodem primárního vzduchu pod rošt. Jeho množství se reguluje ručně nebo tepelným regulátorem výkonu. Konstrukce kotle umožňuje provoz jak na samotížnou cirkulaci topné vody, tak na nucený oběh s oběhovým čerpadlem. Výrobce doporučuje při dlouhodobém používání kotle využívat akumulační nádrže. Proti přehřátí je kotel opatřen vychlazovací smyčkou. Kotel Atoma – Progres ECO – se vyrábí s výkony 20-49 kW a při spalování dřeva dosahuje 75procentní účinnosti. Jeho chod je plně automatický: je osazen řídicí, měřicí a regulační technikou pro ekologické spalování. Řídicí jednotka vyhodnocuje údaje s měřicích jednotek (lambda sonda, laser) a vydává pokyny k dvoustupňovému dávkování sekundárního vzduchu a dodávce paliva do spalovacího prostoru. Nově vyvinuté kotle firmy Benekov jsou typu ling 25 nebo 50, nebo pelling 27 a 50. Oba druhy spalují dřevěné pelety i obilí. Regulátor kotle umožňuje nastavení výstupní kotlové vody, řízení režimu podavače paliva a ventilátoru, nastavení parametrů útlumového režimu a řízení oběhového čerpadla. Součástí regulátoru je výstup na pokojový termostat. Kotlové těleso je svařeno z ocelových plechů. „Srdcem“ kotle je litinový hořák retortového typu. Palivo putuje do kotle automaticky ze zásobníku šnekovým podavačem. Doprava je řízena samostatně, elektronickou kontrolní jednotkou. Motor podávacího zařízení je chráněn termopojistkou. Kotle Benekov pelling 27 svou účinností přes 89 % převyšují nejpřísnější požadavky evropských i českých norem. /sas/