Obsah sborníku | Časopis BIOM, články a sborníky | Domovská stránka     

Náklady při spalování biopaliv

David Andert, Jaroslav Kára, Zdeněk Abrham

Anotace

Pro porovnání nákladů na vytápění jsou důležité v zásadě dvě základní položky, palivo a technické zařízení, které je využívá. Náklady na stavbu a provoz kotelny jsou významně závislé na použité technologii, výrobci a zemi původu. Naše kalkulace byla provedena pro kotelnu o výkonu 500 kW a 1000 kW s použitím tuzemské technologie. Při použití zahraniční technologie lze počítat s navýšením o 30 až 50 %. Náklady bez paliva na výrobu jednoho giga joule se pohybují podle ročního počtu provozních hodin od 100 do 170 Kč/GJ. Samotné náklady na palivo z intenzivně pěstovaných rostlin jako je chrastice čí miskantus se pohybují mezi 70 až 90 Kč /GJ.

Sumary:

To compare the costs for heating two basic items are generally important, i.e. fuel and technical eq uipment using it. The construction and operation costs of the boiler facility significantly depends on country of origin. Our calculation has been realised for the boiler facility of 500 kW and 1 000 kW using domestic technology. Using the foreign technology it may consider increasing by 30 - 50 %. The costs per 1 GJ without fuel ranges by the annual operating hours from 100 to 170 Kč/GJ. The proper fuel costs are for intensively growing plants, e.g. miscantus 70 - 90 Kč/GJ.

1. Biopaliva - dřevo a sláma

Pro pevná biopaliva je specifické, že obsahuje nejvyšší podíl plynných látek uvolňovaných pyrolýzou (75 - 85 %), nehořících na roštu, ale ve vznosu mezi roštem a komínem (tzv. “dlouhý plamen” dřeva). Z toho vyplývá, že efektivní a pro životní prostředí neškodné spalování je možné jen ve speciálních topeništích, a nikoliv v energetických jednotkách konstruovaných pro jiná fosilní paliva. V neupravených topeništích pro fosilní paliva je sice pálení dříví technicky možné, ale je spojeno jak s jejich nepřijatelně nízkou účinností (s nízkým využitím spalného tepla dříví), tak s emisemi ekologicky nežádoucích produktů nedokonalého spalování (karcinogenních látek a aromatických uhlovodíků).

Spalovací proces dřeva probíhá v následujících čtyřech fázích:

• sušení, odpařování vody z paliva
• pyrolýzy, uvolňování plynné složky paliva
• spalování plynné složky paliva
• spalování pevných látek, zejména uhlíku.

Tyto čtyři fáze probíhají současně.

Vliv vlhkosti paliva

Vlhkost značně ovlivňuje biopaliva. Hlavně je to výhřevnost. Zde je třeba si uvědomit,že čerstvé dřevo má asi 55% vlhkost, po dvou letech asi 20 %, sláma asi 20 % , ale může mít až ke 40%.

Tab. 1: Skutečná výhřevnost biopaliva v závislosti na obsahu vody

Tab. 2: Potřebné množství dřeva ke stejnému tepelnému výkonu při různé vlhkosti

A = základ, 100 % je při obsahu vody = 0 %

B = základ, 100 % je při obsahu vody = 20 % (odpovídá praxi)

2. Ekonomika

Pro porovnání nákladů na vytápění jsou důležité v zásadě dvě základní položky, palivo a technické zařízení, které je využívá.

Náklady na stavbu a provoz kotelny jsou významně závislé na použité technologii, výrobci a zemi původu. Proto jsou podrobně popsány dvě kotelny o výkonu 500 kW a 1000 kW s použitím tuzemské technologie. Při použití zahraniční technologie lze počítat s navýšením o 30 až 50 %.

Příklad kotelny

Výtopna pro centrální zásobování teplem obce Dešná se skládá ze dvou objektů, kotelny a skladu paliva, s příslušnými technologiemi. Jádro kotelny tvoří dva kotle na spalování biomasy firmy VERNER o výkonech 900 kW a 1800 kW umožňující paralelní i samostatný provoz dle požadavků spotřeby. Řízení provozu je zcela automatizováno.

Základním druhem paliva je obilní sláma, alternativně lze využít řepkovou slámu, dřevní štěpku, piliny, hobliny a pod.

Hlavní sklad slámy tvoří v předepsané vzdálenosti umístěná druhá budova. Zde je uložena sláma slisovaná do ”obřích” kvádrových balíků (váha cca 250 kg), která se pomocí vysokozdvižného vozíku ukládá na podávací dopravník vedoucí k rozdružovači. Doprava paliva mezi tímto skladem a kotelnou, respektive vyrovnávacím zásobníkem a vkládacími dopravníky, je zajištěna pneumaticky.

Odstraňování popela je automatické v předem nastavených cyklech a je zajišťováno také pneumatickou dopravou.

Tepelné rozvody jsou bezkanálové, dvojtrubkové, z předizolovaných trubek. Potrubí je uloženo v hloubce 0,8 - 1,0 m (podle konfigurace terénu a zatížení krycích vrstev).

Všechny objekty jsou připojeny samostatnými přípojkami s vlastním měřením a regulací dodávky tepla dle požadavků odběratele. Domovní systémy jsou připojeny na hlavní systém rozvodu tepla prostřednictvím předávacích stanic (výměník voda - voda a elektronické měření spotřeby tepla). Od systému rozvodů jsou samozřejmě odděleny uzávěry.

Tab. 3: Tabulka nákladů kotelny na spalování slámy

Při uvažovaném růstu cen paliv a energie nemůžeme počítat se stagnací cen biopaliv, LTO a kapalného plynu. Předpokládáme však relativně pomalý růst vzhledem k ostatním palivům. Jako palivo by měla být i nadále biomasa nejlevnější. Problémem využití v praxi jsou poměrně vysoké investiční náklady na spalovací zařízení.

Pro srovnání uvádíme tabulku nákladů na teplo při použití různých fosilních paliv. 

Závěr

Výsledné údaje o nákladech na 1 GJ tepelné energie lze využít pro rozhodování o uplatnění energetických plodin a kotelen na jejich spalování v zemědělském podniku. Umožňuje rovněž porovnání s jinými alternativními zdroji energie.

Pro srovnání uvádíme tabulku nákladů na teplo při použití různých fosilních paliv.

Závěr

Výsledné údaje o nákladech na 1 GJ tepelné energie lze využít pro rozhodování o uplatnění energetických plodin a kotelen na jejich spalování v zemědělském podniku. Umožňuje rovněž porovnání s jinými alternativními zdroji energie.

Tento příspěvek vznikl na základě řešení úkolů NAZV EP 0960006515 a EP 7078.

Literatura

Abrham Z. a kol.: Informační a expertní systém pro řízení technologických postupů a mechanizace v zemědělském podniku. VÚZT Praha 1998