Warunki logistyki dystrybucji surowca do zakładów przetwórczych biomasy roślinnej

Transkrypt

1 Grzegorz Maj 1 Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie Logistyka - nauka Warunki logistyki dystrybucji surowca do zakładów przetwórczych biomasy roślinnej Wstęp Według informacji Urzędu Regulacji Energetyki na koniec 2014 roku udział odnawialnych źródeł energii w ogólnym bilansie paliwowo-energetycznym Polski wyniósł 11,2% [2]. Z założeń Polityki energetycznej do 2030 roku wynika, że głównym źródłem energii zielonej w kraju w perspektywie czasu będzie biomasa [3]. Przewiduje się wzrost udziału roślin z celowych upraw energetycznych i produktów rolniczych oraz pozostałości organicznych pochodzących z rolnictwa ze względu na nieuznawanie za OZE energii wytworzonej z drewna pełnowartościowego oraz uszczuplające się zasoby paliw kopalnych [4]. Przedstawiany fakt braku efektywności ekonomicznej spalania biomasy w zakładach energetyki zawodowej wynika przede wszystkim z wysokich kosztów transportu na dalekie odległości oraz z negatywnego oddziaływania tego transportu na środowisko. Wskazuje się też na konieczność tworzenia lokalnych rynków biomasy i centrów logistycznych, które by skupiły dużą ilość biomasy tak, by zniwelować problem jej sezonowości. Istotnym problemem w transporcie biomasy jest jej mała masa usypowa, która wpływa na nieopłacalność przewozu. W związku z powyższym należy tę biomasę przetwarzać, by uzyskać produkt o stosunkowo dużej masie usypowej, gdzie ilość przewożonego materiału będzie opłacalna. Dodatkowo dobór odpowiednich środków transportu do asortymentu biomasy poprawia ekonomikę przewozu. Celem pracy było przedstawienie warunków logistyki dystrybucji biomasy stałej ze wskazaniem rodzajów środków transportu i ograniczeń wynikających z przepisów ruchu drogowego. Warunki transportu drogowego biomasy Transport biomasy do zakładów przetwórczych może odbywać się z wykorzystaniem pojazdów o różnej ładowności. W ostatnich latach dostawy biomasy prowadzi się głównie za pomocą transportu samochodowego i odchodzi się od transportu biomasy pojazdami szynowymi. Jako uzasadnienie takiej decyzji podaje się m.in. krótszy czas przewozu w transporcie drogowym oraz większą elastyczność [5]. Transportowana biomasa do zakładów przetwórczych może mieć postać sprasowaną, luźną lub litą. Do zakładów energetyki zawodowej lub do indywidualnych odbiorców z zakładów przetwórczych natomiast przewozi się ją najczęściej w formie zagęszczonej w postaci brykietów czy peletów [6]. Asortyment przetworzonego biopaliwa może być transportowany w formie luźnej lub workowanej. Przewóz workowanego biopaliwa odbywa się najczęściej z wykorzystaniem europalet o ładowności od kg. Wykorzystuje się także do przewozu peletów i brykietów duże worki zw. bigbagami, które mogą być także posadowione na naczepie na paletach w celu ich łatwiejszego rozładunku w punkcie odbioru. Przy transporcie peletu oraz brykietu w formie luźnej na przyczepie i naczepie należy pamiętać o zapewnieniu właściwych parametrów wilgotności w przestrzeni ładunkowej. Zbyt duża wilgoć oddziałująca na przetworzone biopaliwo może spowodować jego rozformowanie a także obniżenie wartości opałowej takiego paliwa, co będzie skutkowało ostateczną ceną zaoferowaną przez odbiorcę, najczęściej uzależnioną od tego parametru. Postacie transportowanej biomasy stałej do zakładów przetwórczych oraz odbiorców przetworzonego paliwa przedstawiono na rysunku 1. 1 dr inż. G. Maj, adiunkt, Katedra Energetyki i Środków Transportu, Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie Logistyka 5/

2 Rys. 1. Postać transportowanej biomasy. Źródło: opracowanie własne Jednym z podstawowych problemów transportu i magazynowania biomasy stanowi dla formy nieprzetworzonej jej mała masa usypowa. Stąd też istotne jest przetworzenie luźnej jej formy w zakładach takich jak peleciarnie, czy brykieciarnie by po pierwsze zmaksymalizować masę w jednostce objętości a tym samym przewieźć jak największą masę surowca oraz zwiększyć współczynnik koncentracji energii dla takiego paliwa. Współczynnik koncentracji energii jest parametrem, określającym zawartość energii w jednostce objętości biopaliwa. Jest to istotne z punktu widzenia kontrahenta, który pobiera od elektrowni zawodowej wynagrodzenie właśnie za jak największą ilość energii (w biomasie) dostarczoną środkiem transportu, a nie tak naprawdę za dostarczoną masę surowca. Stąd w handlu pomiędzy dostawcami i elektrowniami zawodowymi najkorzystniej jest dostarczać już przetworzoną formę biomasy w postaci peletu i brykietu, a jeżeli jest to opłacalne także bel czy kostek. W tabeli 1 przedstawiono parametry nieprzetworzonej i przetworzonej biomasy dla słomy tj.: masa usypowa, objętość właściwa, współczynnik koncentracji energii. 358 Tab. 1 Parametry słomy w zależności od wyrównania rozmiarowego. Sposób przetworzenia słomy Masa usypowa [kg/m3] Logistyka 5/2015 Objętość właściwa [m3/t] Współczynnik koncentracji energii [MWh/m3] Słoma luźna ,16 0,7 Słoma pocięta ,13 0,19 Słoma sprasowana do małych ,16 0,36 kostek 50x50x100 Słoma zrolowana Ø100x ,19 0,29 Słoma big bal. 85x120x ,7 14 0,23 0,49 Słoma brykiet ,3 3,3 0,99 1,48 Słoma pelet ,2 1,4 2,22 2,78 Źródło: opracowanie własne Pojazdy do przewozu biomasy stałej W przypadku przewozu biomasy można wyróżnić zarówno przewozy lokalne na drodze od producenta biomasy do zakładów przetwórczych, krótkodystansowe oraz dalekobieżne (Rys. 2). Transport lokalny biomasy wykonywany jest na drodze od producenta biomasy do jego własnych magazynów lub do zakładu przetwórczego. Najczęściej odbywa się on zestawami o małej ładowności ze względu na małą odległość, a także lokalny charakter dróg gminnych, czy powiatowych. Zestawy takie najczęściej mają zdolność przewozową około 8 ton i przewożą resztki pożniwne (słoma, siano), odpady zakładów tartacznych (zrębki, wióry, trociny) oraz plony celowych upraw energetycznych. W przypadku przewozu ładunków litych stosuje się pojazdy z uchwytem HDS, w których pojemność skrzyni ładunkowej jest rzędu

3 48 dm 3. Biomasę sypką można przewozić zarówno przyczepami oraz naczepami samowyładowczymi z ewentualnym oplandekowaniem o pojemności do 12 dm 3 i 10 t zdolności przewozowej lub można stosować kontenery o pojemności 36 dm 3, które zabezpieczą towar przed wpływem warunków atmosferycznych [7]. Rys. 2. Rodzaje transportu biomasy stałej w zależności od odległości przewozowej. Źródło: opracowanie własne. Przewozy asortymentu biomasy roślinnej na krótkich dystansach tj. do 100 km wymagają zastosowania najczęściej pojazdów o niskim tonażu o zdolności przewozowej do 16 ton ładunku. Do transportu biomasy stałej pochodzenia roślinnego na dużych dystansach w praktyce stosuje się pojazdy wysokotonażowe o ładowności ton. Takie pojazdy mają możliwość załadunku do 90 m 3 surowca, co jest istotnym parametrem dla transportu biomasy do zakładów energetyki zawodowej [8]. Jednakże do przewozu ładunku biomasowego nieprzetworzonego najczęściej stosuje się pojazdy o dużych gabarytach, tak by istniała możliwość załadunku jak największej objętości takiej biomasy. Dlatego też wykorzystywać można pojazdy charakteryzujące się małą ładownością. Najczęściej do zwożenia do zakładów przetwórczych biomasy zrolowanej, czy sprasowanej wykorzystuje się naczepy i przyczepy typu platforma, które umożliwiają załadunek nieregularnych kształtów biomasy i pozwalają na zmaksymalizowanie ładowności środka transportu. W celu zwiększenia bezpieczeństwa przewozu stosuje się także naczepy i przyczepy kłonicowe. Stosowanie kłonic zabezpiecza przed ewentualnym rozformowaniem ładunku w czasie jazdy, jednakże ogranicza przestrzeń ładunkową. Na rysunku 3 przedstawiono przykładowe rozwiązania platform stosowanych do przewozu ładunku sprasowanej biomasy. Logistyka 5/

4 Rys. 3. Przykład naczep i przyczepy typu platforma stosowanych do przewozu biomasy nieprzetworzonej: a) naczepa platforma klasyczna, b) naczepa kłonicowa, c) przyczepa do przewozu bel Źródło: opracowanie własne na podstawie W przypadku potrzeby przewozu nieprzetworzonej biomasy należy zastosować naczepy i przyczepy typu wywrotka. Taki środek transportu umożliwia sprawny przewóz tego rodzaju asortyment. W celu zwiększenia masy usypowej luźnego materiału przed załadunkiem można go rozdrobnić. Na rysunku 4 przedstawiono przykłady stosowanych pojazdów samowyładowczych do przewozu biomasy w formie luźnej. Rys. 4. Naczepa i przyczepa samowyładowcza do transportu biomasy nieprzetworzonej: a) naczepa samowyładowcza, b) przyczepa samowyładowcza. Źródło: opracowanie własne na podstawie Do przewozu ładunku nieprzetworzonego biomasy stałej można zastosować także rozwiązanie w postaci naczep z tzw. ruchomą podłogą (Rys. 5). Rozwiązanie to poprzez wykorzystanie mechanizmu poziomego załadunku i wyładunku umożliwia, w wyniku działania ruchu posuwisto-zwrotnego listew umieszczonych w podłodze skrzyni ładunkowej, umożliwia zagęścić biomasę luźną nawet o 30%. W związku z powyższym istnieje możliwość załadunku większej ilości materiału, co w transporcie drogowym jest ważne z ekonomicznego punktu widzenia [9]. 360 Logistyka 5/2015

5 Rys. 5. Rozwiązanie ruchomej podłogi w naczepie do przewozu biomasy luźnej. Źródło: opracowanie własne Ograniczenia w przewozach biomasy Przy transporcie biomasy należy pamiętać o dopuszczalnej ładowności pojazdów oraz o wytycznych w zakresie ograniczeń wymiarów pojazdów łącznie z ładunkiem. Należy wziąć pod uwagę wymiary zestawu drogowego razem z załadowaną biomasą o nieregularnych kształtach. W Polsce parametry techniczne pojazdów tj. wymiary, ładowność, dopuszczalny nacisk na oś jest regulowany Rozporządzeniem Ministra Infrastruktury z 31 grudnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych pojazdów oraz zakresu ich niezbędnego wyposażenia, z dnia 31 grudnia 2002 (Dz. U 2015 poz. 305). W myśl rozporządzenia maksymalna szerokość pojazdu nie może przekraczać 2,55 m (dla pojazdu, który przeznaczony jest do przewozu towarów w określonej temperaturze, jeżeli jego ściany boczne wraz z izolacją termiczną mają grubość nie mniejszą niż 45 mm każda, może wynosić do 2,60 m). Wysokość pojazdu nie może przekroczyć 4 m, a całkowita długość zestawu drogowego - 18,75 m. Przestrzeń ładunkowa może mieć maksymalną długość wynoszącą 16,40 m. W przypadku ładowności jest ona różna w zależności od ilości osi w zestawie. Dopuszczalna masa całkowita nie może przekraczać dla pojazdu składowego lub zespołu pojazdów dla przyczep dwuosiowych - 18 t, natomiast dla przyczep trzyosiowych - 24 t. W przypadku zestawu składającego się z przyczep i naczepy o 5 lub 6 osiach, dmc nie może przekroczyć 40 ton, a dla trzyosiowego ciągnika siodłowego i trzyosiowej naczepy przewożącej 40-stopowy kontener ISO w transporcie kombinowanym 44 tony. Zestaw drogowy posiadający 4 osie, składający się z dwuosiowego pojazdu samochodowego i dwuosiowej przyczepy charakteryzuje się dopuszczalną masą całkowitą wynoszącą 36 ton [10]. Masa dużej naczepy 3- osiowej do przewozu biomasy wynosi około 7 t [11]. Ograniczenia są wytycznymi przy formowaniu zestawu drogowego łącznie z ładunkiem. Nieregularność kształtu nieprzetworzonej postaci biomasy załadowanej na skrzynię ładunkową środka transportu musi być uwzględniona, by nie zagrażało to innym uczestnikom ruchu. Ponadto w przypadku wystawania ładunku biomasowego poza obrys pojazdu należy go odpowiednio oznaczyć, tak jak w przypadku innych ładunków. Podsumowanie Transport drogowy biomasy roślinnej jest bardzo wymagającym zadaniem przewozowym ze względu na właściwe dobranie środka transportu do rodzaju asortymentu. Wybór zestawu przekłada się na ekonomię przewozu, straty jakościowe biomasy oraz szybkość załadunku i wyładunku w punkcie przetwarzania biomasy. Transport biomasy nieprzetworzonej jest mało opłacalny na krótkim i dalekim dystansie ze względu na małą gęstość usypową biomasy. Stąd należy ją wcześniej przetworzyć do postaci peletu czy brykietu, by zmaksymalizować ładowność pojazdu do objętości towaru. W przypadku przewozu ładunków sprasowanych należy pamiętać by ładunek nie wykraczał poza obrys pojazdu, a przede wszystkim by wymiary pojazdu z ładunkiem nie przekroczyły wartości wymiarów wskazanych w rozporządzeniu Ministra Infrastruktury w sprawie warunków technicznych pojazdów ( ) (Dz. U poz.305). Specjalizacja przewozu biomasy, a także umiejętność doboru zestawu do odpowiedniej formy biomasy będzie się ciągle rozwijać ze względu na nieustający wzrost udziału odnawialnych źródeł energii w bilansie paliwowo-energetycznym zarówno Polski, jak i całej Unii Europejskiej. Logistyka 5/

6 Streszczenie W pracy przedstawiono warunki drogowego transportu biomasy stałej. Wskazano podstawowe właściwości biomasy pod kątem zdolności przewozowej oraz główne problemy związane z transportem biomasy. Ponadto opisano środki transportu drogowego stosowane w zależności od rodzaju asortymentu przewożonej biomasy. Praca zawiera także opis ograniczeń w transporcie biomasy wynikających z przepisów o ruchu drogowym. TERMS OF DISTRIBUTION LOGISTICS OF RAW MATERIALS TO PROCESSING PLANTS OF BIOMASS Abstract The paper presents conditions on the transport of solid biomass. It indicated the basic properties of biomass in terms of capacity and main problems associated with the transport of biomass. Also described road vehicles used depending on the type of product transported biomass. The paper contains a description of the restrictions on the transport of biomass resulting from road traffic regulations. Literatura [1] Zając G., Szyszlak-Bargłowicz J., Słowik T., Baryła-Paśnik M.: Logistyka dostaw biomasy rolniczej dla energetyki zawodowej. Logistyka Nr 6/2014. [2] Urząd Regulacji Energetyki dostęp dnia [3] Uchwała Rady Ministrów nr 202/2009 w sprawie Polityki energetycznej Polski do 2030 roku. [4] Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 18 października 2012 r. w sprawie szczegółowego zakresu obowiązków uzyskania i przedstawienia do umorzenia świadectw pochodzenia, uiszczenia opłaty zastępczej, zakupu energii elektrycznej i ciepła wytworzonych w odnawialnych źródłach energii oraz obowiązku potwierdzania danych dotyczących ilości energii elektrycznej wytworzonej w odnawialnym źródle energii (Dz. U poz. 1229). [5] Sławińska M., Kowalczyk-Juśko A. Efekt środowiskowy i ekonomiczny zamiany nośnika energii cieplnej w wybranym przedsiębiorstwie, Międzynarodowa konferencja naukowa nt.: Przedsiębiorstwa wobec zmian klimatu, [6] Rybak W. Spalanie i współspalanie biopaliw stałych. Oficyna Wydaw. Politechniki Wrocławskiej, [7] jpg dostęp dnia [8] dostęp dnia [9] dostęp dnia [10] dostęp dnia [11] dostęp dnia [12]Maj G., Piekarski W.: Wykorzystanie naczep z podłogą ruchomą do przewozu biomasy roślinnej. Autobusy: technika, eksploatacja, systemy transportowe Nr 10/ Logistyka 5/2015

7 [13]Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z 31 grudnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych pojazdów oraz zakresu ich niezbędnego wyposażenia z dnia 31 grudnia 2002 (Dz. U 2015 poz. 305). [14]Duda-Kękuś A.: Transport biomasy w logistyce dostaw paliw dla elektrowni systemowych realizujących program zielonej energetyki. Logistyka Nr 2/2011. Logistyka 5/

8 364 Logistyka 5/2015