INŻYNIERIA AGLOMERACJI BIOMASY

Transkrypt

1 ISBN: Józef Flizikowski, Adam Mroziński INŻYNIERIA AGLOMERACJI BIOMASY INŻYNIERIA AGLOMERACJI BIOMASY Monografia pod redakcją Adama MrozińskIEGO Wydawnictwo współfinansowane ze środków funduszy norweskich oraz środków krajowych

2 INŻYNIERIA AGLOMERACJI BIOMASY INŻYNIERIA AGLOMERACJI BIOMASY Wydawnictwo współfinansowane ze środków funduszy norweskich oraz środków krajowych 1

3 2 Józef Flizikowski, Adam MROZIŃSKI

4 INŻYNIERIA AGLOMERACJI BIOMASY INŻYNIERIA AGLOMERACJI BIOMASY Monografia pod redakcją Adama MrozińskIEGO Wydawnictwo współfinansowane ze środków funduszy norweskich oraz środków krajowych 3

5 Józef Flizikowski, Adam MROZIŃSKI Autorzy: Prof dr hab. inż. Józef Flizikowski Dr inż. Adam Mroziński Recenzent - Prof. dr hab. inż. Janusz Badur Redaktor - Dr inż. Adam Mroziński ISBN: Projekt i opracowanie graficzne, skład, łamanie, druk i oprawa: Grafpol Agnieszka Blicharz-Krupińska ul. Czarnieckiego Wrocław tel fax Wydawnictwo współfinansowane ze środków funduszy norweskich oraz środków krajowych Bydgoszcz

6 INŻYNIERIA AGLOMERACJI BIOMASY Spis treści Od autorów Wstęp Rynek pelletu i brykietu w Europie Prognoza rozwoju rynku pelletu i brykietu Potencjał brykietu i pelletu w Polsce Potencjał brykietu Potencjał pelletu Jakość wytwarzanego pelletu - zgodność z normami Przegląd norm Certyfikat DIN PLUS Norma ENplus Technologia wytwarzania pelletów Poszczególne procesy produkcji pelletu Zmienne mechanicznej inżynierii pelletowania biomasy Surowce Maszyny do suszenia Maszyny rozdrabniania Czyszczenie i usuwanie części metalowych Proces granulowania Magazynowanie Technologia spalania pellet Charakterystyka wybranych zjawisk procesu wytwarzania pelletu

7 Józef Flizikowski, Adam MROZIŃSKI 8. Analiza porównawcza obecnie stosowanych rozwiązań konstrukcyjnych peleciarek Pelleciarki rotacyjne Pelleciarki rotacyjne z matrycą pierścieniową Peleciarki rotacyjne z matrycą płytową Peleciarki walcowe Prace rozwojowe w zakresie optymalizacji konstrukcji peleciarki Skala i forma produkcji peletu Rodzaj surowca Rolki pelleciarki Wnioski - Optymalizacja wybranych elementów konstrukcji peleciarki Laboratoryjna instalacja brykieciarki hydraulicznej Budowa brykieciarki Stanowisko pomiarowe Wyniki pomiarów Optymalizacja konstrukcji pelleciarki Optymalizacja energochłonności produkcji pelletu Optymalizacja energochłonności produkcji brykietu Podsumowanie Literatura

8 INŻYNIERIA AGLOMERACJI BIOMASY Od autorów W wyniku rozwoju technologicznego powstało wiele możliwości wykorzystania biomasy na cele energetyczne. W niniejszej Monografii skupiono się głownie na przetwarzaniu biomasy stałej na brykiet i pellet opałowy. Wykorzystanie instalacji do aglomeracji biomasy może być rozpatrywane z różnych punktów widzenia. Przychylając się do opinii Polskiej Izby Gospodarczej Energii Odnawialnej, że transport biomasy w celach energetycznych na znaczne odległości (powyżej km) nie ma nic wspólnego ze zrównoważonym rozwojem w polskich realiach, warto skupić się na instalacjach o stosunkowo niewielkiej wydajności. Tego rodzaju urządzenia do wytwarzania brykietu i pelletu pozwalają na produkowanie efektywnego źródła energii w miejscu powstawania odpadu, czy uprawy roślin, bez konieczności transportu materiału, który jest kosztowny i dodatkowo zanieczyszcza środowisko. Wyprodukowany brykiet bądź pellet może zostać wykorzystany zarówno przez lokalną społeczność, jak również przez jednostki przemysłowe. Nie wymaga przy tym, w większości przypadków, zastosowania wyspecjalizowanej instalacji do jego spalania, a przeprowadzone zagęszczenie surowca zwiększa istotnie jego efektywność spalania. W związku z faktem, że każda inwestycja powinna być ekonomicznie opłacalna, prezentowane instalacje zostaną przeanalizowane również pod względem kosztów eksploatacji czy produkcji. Należy zdawać sobie sprawę, że istnieją różne możliwości wykorzystania finalnego produktu brykietowania i pelletowania: od produkcji energii elektrycznej w jednostkach przemysłowych, przez produkcję ciepła w ciepłowniach o większej lub mniejszej mocy, po spalanie w kotłach domowych zarówno do ogrzewania pomieszczeń jak i podgrzewania ciepłej wody użytkowej. Brykietowanie i pelletowanie realizuje się często wyłączenie w celu aglomeracji surowca dla zwiększenia bezpieczeństwa czy też ograniczenia kosztów transportu. Proces brykietowania, a później również pelletowania rozpoczął się w naszym kraju od zagospodarowania trocin, które były odpadem w przemyśle drzewnym. Odpowiadając na zapotrzebowania rynku stopniowo ewoluował. Kiedy cena trocin wzrosła, a ich podaż stała się niewystarczająca, stopniowo poszerzała się gama surowców wykorzystywanych do produkcji np. brykietu opałowego. Uwaga producentów brykietu i pelletu została zwrócona w kierunku biomasy pochodzenia roślinnego, przede wszystkim słomy rzepakowej, ze względu na jej wysoką wartość kaloryczną oraz słomy zbożowej w regionach, gdzie występują jej nadwyżki. Dzięki zmianom legislacyjnym oraz dzięki wzrostowi zapotrzebowania na energię pochodzącą z niekonwencjonalnych źródeł, a w szczególności ze źródeł odnawialnych, na terenach niezagospodarowanych rolniczo zaczęły powstawać pierwsze plantacje upraw energetycznych. Poszerzanie się zakresu surowców wykorzystywanych w procesach aglomeracji pobudziło rozwój technologii brykietowania i pelletowania. Powstała konieczność przygotowywania surowców o bardzo różnych właściwościach fizykochemicznych. Rozdrabnianie, suszenie, mieszanie, magazynowanie i transport: wszystkie te procesy wymagały skonstruowania niezawodnych maszyn przeznaczonych między innymi do pracy w trudnych warunkach zapylenia. Zmiany rynku wymusiły również zmiany w konstrukcjach brykieciarek i pelleciarek, które od prostych maszyn mechanicznych zmieniły się w urządzenia wykorzystujące rozwiązania najnowszych technologii z zakresu konstrukcji maszyn, automatyki, hydrauliki siłowej i innych dziedzin przemysłu. Ponieważ polska polityka energetyczna, dosto- 7

9 Józef Flizikowski, Adam MROZIŃSKI sowując się do polityki energetycznej Unii Europejskiej, za jeden z głównych celów stawia sobie zero energetyczny wzrost gospodarczy, w niniejszej Monografii skoncentrowano się na urządzeniach, które mogą przerabiać różnorodne materiały pochodzenia roślinnego, charakteryzując się najniższym zużyciem energii spośród wszystkich maszyn produkowanych w Europie. Niniejsza Monografia ma wykazać, że ekologia i ekonomia mogą ze sobą współistnieć, w zakresie wytwarzania energii z OZE. Dbając o środowisko, przez ograniczenie emisji gazów cieplarnianych, SO 2 i innych szkodliwych emisji można, jednocześnie wykorzystując surowce niejednokrotnie uważane za kłopotliwy odpad, ożywiać gospodarczo tereny objęte dużym bezrobociem, a prowadzenie tego typu działalności ma ekonomiczny sens. Monografia została napisana z myślą o studentach kierunków: inżynieria odnawialnych źródeł energii, energetyka, inżynieria ochrony środowiska, ochrona środowiska, mechanika i budowa maszyn oraz o uczniach szkół średnich i techników o podobnych profilach nauczania. Jednak sięgnąć może po nią każda osoba zainteresowana tematyką odnawialnych źródeł energii, jak i każdy potencjalny inwestor, by poszerzyć swoją wiedzę w tym obszarze oraz projektanci instalacji i nauczyciele by szukać nowych inspiracji. Prof. dr hab. inż. Józef Flizikowski Uniwersytet Technologiczno-Przyrodniczy im. Jana i Jędrzeja Śniadeckich w Bydgoszczy Wydział Inżynierii Mechanicznej Instytut Technik Wytwarzania Zakład Systemów Technicznych i Ochrony Środowiska kontakt: fliz@utp.edu.pl dr inż. Adam Mroziński Uniwersytet Technologiczno-Przyrodniczy im. Jana i Jędrzeja Śniadeckich w Bydgoszczy Wydział Inżynierii Mechanicznej Instytut Technik Wytwarzania Zakład Systemów Technicznych i Ochrony Środowiska kontakt: adammroz@utp.edu.pl 8

10 INŻYNIERIA AGLOMERACJI BIOMASY 1. Wstęp Rozwój wykorzystania energii ze źródeł odnawialnych stanowi ważną składową polityki energetycznej, ekologicznej i klimatycznej każdego państwa. Obowiązek zwiększenia udziału wykorzystania energetyki odnawialnej, w tym wiatrowej, nakładają na Polskę zobowiązania międzynarodowe, w tym przede wszystkim Traktat Akcesyjny, w którym zawarty został cel indykatywny udziału energii pochodzącej z odnawialnych źródeł w krajowym zużyciu energii brutto w 2020 roku na poziomie 15% [2, 3, 4]. Rys Deklarowany udział energetyki odnawialnej przez poszczególne kraje UE [27][29] Obowiązek wspierania rozwoju odnawialnych źródeł energii wynika także z zapisów dyrektyw unijnych, w tym Dyrektywy 2001/77/WE w sprawie wspierania produkcji na rynku wewnętrznym energii elektrycznej wytwarzanej ze źródeł odnawialnych. Zgodnie z Dyrektywą państwa członkowskie zobowiązane są do podjęcia odpowiednich działań w kierunku zwiększenia zużycia energii elektrycznej i cieplnej wytwarzanej z odnawialnych źródeł stosownie do krajowych celów indykatywnych. Biorąc pod uwagę trendy europejskie warto odnotować fakt, że liczba zatrudnionych w Unii Europejskiej w sektorze energii odnawialnej przekroczyła 1 milion. Według nowego raportu Komisji Europejskiej pt. Stan odnawialnych źródeł energii w Europie, w 2011 r. nastąpił 25% przyrost zatrudnienia przy produkcji czystej energii (w porównaniu do 2009 r.) i wyniósł 1,18 mln. 9

11 Józef Flizikowski, Adam MROZIŃSKI Rys Rozkład zatrudnienia w branży OZE w Europie [28] 10

12 INŻYNIERIA AGLOMERACJI BIOMASY Według nowego raportu Komisji Europejskiej pt. Stan odnawialnych źródeł energii w Europie, w 2011 r. nastąpił 25% przyrost zatrudnienia przy produkcji czystej energii (w porównaniu do 2009 r.) i wyniósł 1,18 mln [28, 29]. Jak pokazuje raport w 27 krajach Unii Europejskiej w 2011 roku oprócz dużego wzrostu zatrudnienia, zwiększył się też dochód z czystej energii - o 15%, osiągając kwotę 127 mld euro. A udział energii odnawialnej brutto w końcowym zużyciu energii wyniósł 12,4%, w porównaniu z 11,5% w 2009 roku (w raporcie nie uwzględnia się energii nuklearnej). W 2012 roku sektor rozwijał się w UE w dalszym ciągu intensywnie, więc obecnie liczby zatrudnionych, czy dochodu są z pewnością większe niż te z 2011 r. Największym pracodawcą w Europie w 2011 roku był sektor energii z fotowoltaiki zapewniając pracę ponad ludzi, potem biomasy stałej zapewniając miejsc pracy. Następna w liczbie zatrudnionych była branża siłowni wiatrowych zatrudniając ponad pracowników. Czwarta była branża biopaliw ciekłych ponad miejsc pracy [28]. W Polsce najwięcej miejsc pracy, jeśli chodzi o branżę OZE w roku 2011, było w sektorach: stałej biomasy - ponad zatrudnionych, energii biomasy ciekłej - ponad 6.000, instalacji solarnych - ponad zatrudnionych i energii wiatru - ponad [28]. 2. Rynek pelletu i brykietu w Europie O początkach europejskiego rynku pellet możemy mówić od połowy lat 80-tych. Jednakże, nie we wszystkich krajach rozwój rynku postępował w identycznym tempie, np. w Polsce rozpoczął się z 15 letnim opóźnieniem. W związku z tym niektóre kraje cechują się obecnie rynkiem rozwiniętym, dojrzałym, a w innych dopiero powstają pierwsze zakłady produkcyjne. Niektóre kraje posiadają znaczącą produkcję, ale przeznaczają ją na eksport, z braku krajowego popytu, inne importują znaczące ilości pellet, gdyż nie posiadają wystarczających zasobów surowca, aby zaspokoić swe potrzeby [41]. W 28 krajach UE wyprodukowano ponad 11 mln ton pelletu, dodatkowo sprowadzono około 5 mln ton, głównie z USA, Kanady i Rosji. Z tego około 8 mln ton jest wykorzystywane w sektorze ciepłownictwa. Wpływ na rynek pelletu w Europie miała nadpodaż zielonych certyfikatów, szczególnie odczuli to wschodni sąsiedzi Polski Ukraina. Polska jest bowiem największym importerem pelletu ze słomy oraz łusek słonecznika, produkowanych w tym kraju. Udział importu tych produktów wynosi ponad 90 proc., jednak w 2013 r. wyniósł zaledwie 200 tys. ton. Jeśli chodzi o pellet drzewny do Polski trafiło jedynie 1/3 ukraińskiej produkcji (ok. 90 tys. ton w 2013 r.). Drastyczne ograniczenie importu z Ukrainy wynikało, z najniższego poziomu ceny zielonych certyfikatów, czego konsekwencją było wycofywanie się z umów z dostawcami biomasy [41]. 11

13 Józef Flizikowski, Adam MROZIŃSKI Tabela 2.1. Zestawienie danych dla europejskiego rynku pellet - lata [41] 12

14 INŻYNIERIA AGLOMERACJI BIOMASY Produkcja pelletu rośnie dość stabilnie i ulega mniejszym wahaniom, ponieważ jej wielkość zależy głównie od ilości dostępnego surowca produkcyjnego i jego cen. Na wielkość zużycia paliwa ma wpływ większa liczba czynników: - cena paliw kopalnych, - średnie temperatury w danym sezonie grzewczym, - dostępność pellet w okolicy, - grupa odbiorców (różne grupy odbiorców mogą przejawiać w danym momencie różne zainteresowanie). 27 mln ton - zużycie pellet drzewnych na świecie w tym: 20 mln t Unia Europejska 7 mln t reszta świata Rys Zużycie pellet drzewnych w UE w latach [41] Pellety oraz urządzenia do spalania i transportu produkuje obecnie łącznie kilkanaście krajów europejskich. Największe rynki powstały i nadal intensywnie rozwijają się w Szwecji, Danii, Finlandii, Austrii, Niemczech oraz Włoszech. Szwecja jest największym producentem granulatu w Europie i drugim, po USA, na świecie. Produkcja ekologicznego paliwa w UE stanowi ok. 50 proc. światowej produkcji, natomiast jego zużycie wynosi blisko 70 proc. dlatego UE jest zmuszana importować to paliwo, głównie z USA oraz Kanady. W ostatnich latach gwałtownie wzrosło znaczenie jakości importowanego pelletu, a także posiadanie przez dany produkt certyfikatów. Najbardziej doceniany jest pellet oznaczany normą EN Plus A1. Parametry jakościowe dotyczą: opisu dopuszczalnych wymiarów biopaliwa (średnicy i długości), minimalnej gęstości, trwałości, wartości opałowej, a także ustalają dopuszczalną zawartość pyłu, popiołu, wody (parametr wilgotności) oraz wybranych pierwiastków. Ponadto, normy mogą również określać rodzaj surowca oraz ilość domieszek. Polskie firmy konkurują z największymi producentami europejskimi: Niemcami, Szwedami, Łotyszami i Austriakami. Co ciekawe na pozycję lidera pod względem zużycia pelletu, 13

15 Józef Flizikowski, Adam MROZIŃSKI wysunęły się Włochy, które spalają ponad 2,5 mln ton pelletu. Włochy to przykład kraju, w którym dzięki wypełnieniu zapisów Krajowego Planu Działań na rzecz OZE, pellet trafia prawie w 100 proc. do użytkowników indywidualnych, zasilając blisko 2 mln instalacji do spalania biomasy. UE28 - największy konsument => 75% światowego zużycia pellet Rys Zużycie pellet drzewnych na świecie w 2013 (tys. t.) [42] Stale rośnie ilość pelletu drzewnego wykorzystywanego w sektorze ciepłownictwa w UE od 2011 roku około 1 miliona ton rocznie. Wg. najnowszych danych Bioenergy International moce produkcyjne pelletu wynoszą już 40 milionów ton, z czego w 2013 ponad 4 mln ton posiadało certyfikat ENplus. W Polsce certyfikaty na swoje produkty uzyskało siedmiu producentów. Jeszcze w 2014 roku normy z serii EN dotyczące kwalifikacji biopaliw stałych, na których oparte zostały m.in. systemy certyfikacji ENplus oraz DINplus, zostaną zastąpione międzynarodowymi normami z serii EN ISO W dużej mierze nowe normy oparte są na normach europejskich i nieznacznie je zmieniają. 14

16 INŻYNIERIA AGLOMERACJI BIOMASY UE28 - największy producent => 50% całkowitej produkcji pellet Rys Światowa produkcja pellet drzewnych w mln ton [29][30] W krajach Unii Europejskiej największa grupę odbiorców granulatu drzewnego stanowią właściciele domów jednorodzinnych. Tabela 2.2. Grupy krajów ze względu na wykorzystanie pelletu [41] 15

17 Józef Flizikowski, Adam MROZIŃSKI Przyglądając się powyższym danym dokładniej możemy wyróżnić trzy grupy krajów: - kraje o rozwiniętym rynku pellet - gdzie produkcja i zużycie rosną w sposób stabilny, istnieją normy jakościowe dla paliwa, - kraje rozwijające się - gdzie rynek istnieje już od paru lat, lecz rozwija się w sposób niestabilny i niezorganizowany, - kraje z powstającymi rynkami pellet - brak jakichkolwiek danych historycznych dotyczących produkcji/zużycia pellet w latach ubiegłych, zakłady produkcyjne dopiero zaczynają powstawać. Poszczególne kraje możemy zaliczyć do tych trzech grup - tak jak przedstawiono to w tabeli 2.2. Poszczególne kraje możemy również podzielić ze względu na stopień w jakim krajowa produkcja zaspokaja potrzeby własne rynku. Jeżeli produkcja ta jest niewystarczająca mamy do czynienia z rynkiem importującym, zaś gdy przewyższa obecne zapotrzebowanie - z rynkiem eksportowym. Rys Produkcja i import pellet w poszczególnych krajach Europy [24][30][44] 16

18 INŻYNIERIA AGLOMERACJI BIOMASY Rys Produkcja pelletu w wybranych krajach Europy [41][45] Według raportu UE Biopaliwa za 2014 rok, produkcja energii grzewczej i elektrycznej z biomasy ma w 2020 roku osiągnąć 45% energii uzyskiwanej z odnawialnych źródeł. Zdaniem autorów sprawozdania, zapotrzebowanie na pellet drzewny w 2015 roku ma osiągnąć 21 milionów ton. Szacuje się, że wartość koniecznego importu pelletu, tylko ze Stanów Zjednoczonych, w roku 2020 przekroczy miliard dolarów. Według szacunków Unii Europejskiej, konsumpcja pelletu drzewnego w roku obecnym osiągnie 20 milionów ton, w porównaniu do 17,5 miliona w roku ubiegłym. Mimo stopniowego wzrostu możliwości produkcyjnych, podaż tego surowca energetycznego wciąż pozostaje daleko w tyle za popytem. W tym roku przewiduje się, że europejska produkcja wyniesie jedynie 12,5 miliona ton, co stanowi zaledwie 62,5% zapotrzebowania na ten surowiec. Największym w Europie konsumentem biomasy w postaci pelletu pozostaje Wielka Brytania. W tym tylko roku zapotrzebowanie na Wyspach wynieść ma 5 milionów ton. Kolejne na liście krajów o największym zużyciu są Włochy, następnie Dania, Niemcy i Szwecja. Wszędzie tam, rodzima produkcja musi być wspierana importem. 17

19 Józef Flizikowski, Adam MROZIŃSKI Z raportu wynika, że import pelletu w roku bieżącym utrzyma się na poziomie 7,5 miliona ton, co stanowi 20% wzrost w stosunku do roku ubiegłego. Unia Europejska w 2013 roku najwięcej pelletu sprowadzała ze Stanów Zjednoczonych (2,77 miliona ton), Kanady (1,92) i z Rosji (702, 000). Jeśli zaś chodzi o produkcję, to w zestawieniu przodują Niemcy. Szacuje się, że nasz zachodni sąsiad do grudnia wyprodukuje 2,35 milionów ton pelletu drzewnego. Kolejnymi czołowymi producentami są Szwecja, Francja, Łotwa i Austria, a listę tę zamykają Portugalia i Polska, z przewidywaną produkcją na poziomie 600 tysięcy ton. Tabela 2.3. Główni producenci pelletu w mln ton [45] Polska, ze względu na swoje warunki naturalne nie może w pełni korzystać z odnawialnej energii wiatrowej, słonecznej czy wodnej, ma jednak ogromny potencjał dla produkcji biomasy. Tereny leśne stanowią niemal 30% terytorium kraju, co stwarza wielkie możliwości dla przemysłu produkującego i wykorzystującego biomasę drzewną 3. Prognoza rozwoju rynku pelletu i brykietu Zakładając dalszy stabilny rozwój rynku możemy założyć prognozę dla wzrostu europejskiej produkcji pellet do wartości około 20 mln ton. Osiągnięcie produkcji w wysokości 20 milionów ton w roku 2020 jest założeniem ambitnym i aby mogło się powieść konieczne są inwestycje w łańcuchu dostaw oraz u końcowych odbiorców (zwłaszcza dużych, systemowych). Potrzebny jest również dobry program zagospodarowania ziem uprawnych. Gdyby cała wielkość produkcji pellet miała pochodzić z odpadów drzewnych, ich cena znacząco by wzrosła (w związku z konkurencją w pozyskiwaniu ograniczonego surowca). Koniecznym staje się wykorzystanie innych surowców roślinnych, aby podtrzymać ekonomiczną atrakcyjność tego paliwa i zaspokoić rosnący popyt na nie. Scenariusz na następne lata rysuje się następująco: - wysokiej jakości pellety drzewne będą nadal wykorzystywane przez drobnych odbiorców indywidualnych, - odbiorcy systemowi (duże ciepłownie, elektrociepłownie) zaczną wykorzystywać pellety przemysłowe, produkowane z innych surowców roślinnych, o gorszej jako- 18

20 INŻYNIERIA AGLOMERACJI BIOMASY ści pod względem cech fizyczno-chemicznych. Urządzenia grzewcze wykorzystywane w tej grupie podmiotów i systemy oczyszczania gazów odlotowych poradzą sobie z tym zadaniem, jednocześnie paliwo to ma atrakcyjniejszą cenę co ma niebagatelne znaczenie przy takiej wielkości zakupów. Przyszłość europejskiego rynku zależy w dużej mierze od rozwoju importu z następujących kierunków (Przepływ materiału biomasy w postaci pelletu na świecie przedstawiono na rysunku 3.1): - Ameryki Północnej (USA i Kanady) - Rosji. W 28 krajach UE wyprodukowano ponad 11 mln ton pelletu, dodatkowo sprowadzono około 5 mln ton, głównie z USA, Kanady i Rosji. Z tego około 8 mln ton jest wykorzystywane w sektorze ciepłownictwa. Wpływ na rynek pelletu w Europie miała nadpodaż zielonych certyfikatów, szczególnie odczuli to wschodni sąsiedzi Polski Ukraina. Polska jest bowiem największym importerem pelletu ze słomy oraz łusek słonecznika, produkowanych w tym kraju. Udział importu tych produktów wynosi ponad 90 proc. Produkcja ekologicznego paliwa w UE stanowi ok. 50 proc. światowej produkcji, natomiast jego zużycie wynosi blisko 70 proc. dlatego UE jest zmuszana importować to paliwo, głównie z USA oraz Kanady. W ostatnich latach gwałtownie wzrosło znaczenie jakości importowanego pelletu, a także posiadanie przez dany produkt certyfikatów. Najbardziej doceniany jest pellet oznaczany normą EN Plus A1. Parametry jakościowe dotyczą: opisu dopuszczalnych wymiarów biopaliwa (średnicy i długości), minimalnej gęstości, trwałości, wartości opałowej, a także ustalają dopuszczalną zawartość pyłu, popiołu, wody (parametr wilgotności) oraz wybranych pierwiastków. Ponadto, normy mogą również określać rodzaj surowca oraz ilość domieszek [42]. Polskie firmy konkurują z największymi producentami europejskimi: Niemcami, Szwedami, Łotyszami i Austriakami. Co ciekawe na pozycję lidera pod względem zużycia pelletu, wysunęły się Włochy, które spalają ponad 2,5 mln ton pelletu. Włochy to przykład kraju, w którym dzięki wypełnieniu zapisów Krajowego Planu Działań na rzecz OZE, pellet trafia prawie w 100 proc. do użytkowników indywidualnych, zasilając blisko 2 mln instalacji do spalania biomasy [45]. 19

21 Józef Flizikowski, Adam MROZIŃSKI Rys Przepływ materiału biomasy na rynkach światowych [42][45] Stale rośnie ilość pelletu drzewnego wykorzystywanego w sektorze ciepłownictwa w UEod 2011 roku około 1 miliona ton rocznie. Wg. najnowszych danych Bioenergy International moce produkcyjne pelletu wynoszą już 40 milionów ton, z czego już w 2013 ponad 4 mln ton posiadało certyfikat ENplus [42, 45]. 20

22 INŻYNIERIA AGLOMERACJI BIOMASY Źródło: Gilles Gauthier, na podstawie AEBIOM European Bioenergy Outlook 2014 Rys Zużycie pellet w Europie [42][45] 21

23 Józef Flizikowski, Adam MROZIŃSKI 4. Potencjał brykietu i pelletu w Polsce 4.1. Potencjał brykietu Brykiet drzewny produkowany jest z rozdrobnionych odpadów drzewnych takich jak trociny, wióry czy zrębki, które są sprasowywane pod wysokim ciśnieniem bez dodatku substancji klejących. Niska zawartość wilgoci sprawia, że wartość opałowa brykietów jest wyższa niż drewna. Dzięki dużemu zagęszczeniu materiału w stosunku do objętości, proces spalania jest stopniowy i powolny. Brykiet drzewny ma najczęściej kształt walca lub kostki. Technologia produkcji brykietów drzewnych była już stosowana przed II wojną światową w Szwajcarii, jednak produkcja na skalę przemysłową rozwinęła się dopiero w latach osiemdziesiątych XX wieku. Rys Przykłady brykietów Surowcem do produkcji brykietu z biomasy może być każdy rodzaj rośliny lub odpadów pochodzenia roślinnego. Największe znaczenie gospodarcze i największą wartość handlową mają brykiety produkowane z drewna. Do przerobu nadają się praktycznie wszystkie rodzaje drewna i odpadów drzewnych, w tym zrębki i trociny. Brykietowanie następuje w prasach mechanicznych lub hydraulicznych bez stosowania żadnych substancji wiążących. O kształcie otrzymywanego brykietu decyduje rodzaj zastosowanej prasy brykietującej. Linie do produkcji brykietu zarówno mechaniczne, jak i hydrauliczne, oferowane są przez producentów krajowych i zagranicznych. Rodzaje brykietu - Brykiet w kształcie walca o średnicy 50 lub 53 mm (produkowany w maszynach starszych typów). Ten rodzaj brykietu produkowany jest w brykieciarkach mechanicznych. Długość brykietu jest niejednolita i wynosi od kilku do kilkunastu centymetrów, a podstawa walca jest nieregularna. 22

24 INŻYNIERIA AGLOMERACJI BIOMASY - Brykiet w kształcie walca o średnicy 30 do 80 mm, o regularnej bryle i długości zwykle kilka do kilkunastu centymetrów. Brykiet taki powstaje poprzez sprasowanie określonej porcji surowca w brykieciarce hydraulicznej. - Brykiet kominkowy - zwykle ośmiokątny z otworem w środku, produkowany jest w brykieciarkach ślimakowych. - Brykiet typu kostka - stosowany najczęściej w kominkach. Ceny rynkowe brykietu tego typu oraz brykietu kominkowego są zwykle wyższe od przeciętnych cen brykietu typu walec. Produkcja brykietu jest prostsza i tańsza od produkcji pellet. Doświadczenia krajów takich jak Dania, Czechy czy Indie pokazują, że produkcja brykietu może być powszechnie stosowana przez społeczności lokalne. W dłuższej perspektywie brykietowanie odpadów drzewnych może stanowić doskonałe uzupełnienie do produkcji pelletów - paliwa o dużo wyższych wymaganiach surowcowych i technologicznych. Odpadowa część z produkcji pelletów może być poddana brykietowaniu. Brykietowaniu może również być poddana biomasa pochodząca z plantacji roślin energetycznych, takich jak wierzba wiciowa lub ślazowiec pensylwański, a także wiele materiałów lignocelulozowych pochodzących z selektywnej zbiórki odpadów oraz słoma. Znaczenie brykietu w Polsce jako paliwa na lokalnych rynkach wzrasta. Stosunkowo niewielki próg finansowy inwestycji, w porównaniu z produkcją pelletów, wzrostowy rynek i zgodność z trendami ochrony środowiska skłania wielu producentów do rozpoczęcia produkcji tego typu paliwa. Jednym z poważnych ograniczeń stało się zapewnienie odpowiednich ilości surowca do produkcji i możliwość jego pozyskania w odległości do 100 km od lokalizacji zakładu produkcyjnego. Zakłady produkujące brykiet powstają głównie w rejonach o silnej koncentracji przemysłu drzewnego i meblarskiego oraz w sąsiedztwie dużych obszarów leśnych. Zalety brykietu - duża gęstość łatwość przechowywania i dystrybucji - możliwość stosowania w kotłowniach z automatycznym podawaniem paliwa - wysoka wartość opałowa - porównywalna z gorszej jakości węglem kamiennym - nie zawiera szkodliwych substancji - niska emisja dwutlenku siarki i innych substancji szkodliwych podczas spalania - niska zawartość popiołu - możliwość wykorzystania popiołu jako nawozu - możliwość długiego przechowywanie w suchych pomieszczeniach - szerokie spektrum zastosowania: w kotłowniach indywidualnych, kotłowniach zasilających sieci Brykiet drzewny stanowi atrakcyjną alternatywę paliwową dla szerokiego grona odbiorców. Analizując sprzedaż brykietu w ciągu trzech ostatnich sezonów grzewczych można zauważyć zwiększenie udziału tego paliwa w lokalnych rynkach. O ile w 2002 roku producenci przeznaczali swoją produkcję głównie na eksport, do Danii i innych krajów skandynawskich, o tyle już w 2003 roku paliwo to w zdecydowanej większości sprzedawane było w kraju. Doświadczenia producentów brykietu wskazują na ogromny potencjał lokalnych rynków i wzrastające zainteresowanie dotychczasowych użytkowników kotłów węglowych. Brykiet drzewny sprzedawany jest najczęściej w workach 20kg lub 50kg lub opakowaniach typu big bag. 23

25 Józef Flizikowski, Adam MROZIŃSKI Brykiet drzewny może być efektywnie spalany w kotłach małej mocy z zasypem ręcznym lub automatycznym podawaniem paliwa oraz w kotłowniach kontenerowych średniej mocy z automatycznym systemem podawania paliwa i komputerowo sterowanym procesem spalania. Brykiet drzewny może być również wykorzystywany w kotłach zgazowujących. Może również stanowić paliwo zastępcze w stosunku do węgla i miału lub być z nimi współspalany. W takim przypadku konieczne jest uwzględnienie zaleceń producentów urządzeń grzewczych w zakresie stosowania paliw zamiennych. Ekologiczne, o wysokiej sprawności spalanie brykietu w celach energetycznych odbywa się w kotłach o specjalnej konstrukcji, które charakteryzują zwiększone powierzchnie wymiany ciepła i lepsze mieszanie spalin przy dużych współczynnikach nadmiaru powietrza. Kotły takie posiadają specjalne komory spalania wyposażone w ruszty stałe lub ruchome, projektowane do spalania różnych odpadów drzewnych Potencjał pelletu Rynek pelletu w Polsce jest stosunkowo młody, a o jego dynamicznym rozwoju możemy mówić dopiero od 2003 roku. Obecnie pellety są produkowane przez kilkudziesięciu wytwórców, a kilka następnych linii produkcyjnych jest w trakcie realizacji. Najwięksi polscy producenci mają możliwości produkcyjne od 60 tys tys. ton/rok. Większość krajowej produkcji jest eksportowana. Produkcja w 2007 roku przekroczyła już 350 tys. ton, z czego niecałe 20% zostało wykorzystanych w kraju (rys. 4.2). Rys Produkcja i zużycie pelletu w Polsce [21] Analizując jednak zużycie pellet w kraju należy stwierdzić, że również nasz własny rynek konsumenta zaczyna się rozwijać intensywnie. Pellety cieszą się w Polsce rosnącym zainteresowaniem, głównie z uwagi na wygodę stosowania tego biopaliwa oraz bardziej stabilne w porównaniu do oleju opałowego, ceny. Najwięcej kotłów (o mocy kw) jest instalowanych w budynkach jednorodzinnych. 24

26 INŻYNIERIA AGLOMERACJI BIOMASY Na przestrzeni ostatnich kilku lat w Polsce powstała kompleksowa infrastruktura związana z rynkiem pelletu: są specjalistyczne auta dowożące paliwo, zbiorniki i silosy do jego przechowywania oraz nowoczesne, automatyczne piece grzewcze. Systematycznie rośnie również świadomość społeczna na temat wielu zalet tego biopaliwa. Granulat drzewny jest paliwem odnawialnym i w Polsce, dzięki dużej ilości przedsiębiorstw z branży przetwórstwa drzewnego jest pod dostatkiem wysokogatunkowego surowca do jego produkcji. Poza tradycyjną produkcja pellet drzewnych rozwija się produkcja pellet ze słomy zbożowej i rzepakowej. W ciągu ostatnich lat niektóre przedsiębiorstwa przestawiły produkcję z trocin drzewnych na słomę zbóż, ze względu na zakłócenia w dostawach trocin, a także zwiększony popyt na pellety ze słomy, których spalanie wymuszone jest Rozporządzeniem Ministra Gospodarki dotyczącym zielonych certyfikatów. Rys Mapa producentów pellet w Polsce [21] Zaktualizowana mapa producentów pellet (Rys 4.3) pokrywa obszar prawie całej Polski, ale najwięcej producentów znajduje się w regionach najbardziej zalesionych. Bardzo duży wpływ na produkcję pelletu w danym regionie mają także zakłady produkujące płyty wykorzystywane do produkcji mebli i podłóg, a także przemysł celulozowo-papierniczy. Przedsiębiorstwa te w pierwszej kolejności kontraktują odpady drzewne i zrębki. Ten sam surowiec wykorzystywany jest także do produkcji brykietów, zazwyczaj w mniejszych zakładach produkujących do kilku tysięcy ton rocznie [20][40][45]. Tradycyjnie w pellety w Polsce spala się w kotłach (20 kw) w domach jednorodzinnych i budynkach użyteczności publicznej oraz instalacjach przemysłowych ( kw) 25

27 Józef Flizikowski, Adam MROZIŃSKI (Rys. 4.2 i 4.3). Uzasadnienie takiego zastosowania wynika z rachunku ekonomicznego (Rys. 4.4). Większość jednak w ostatnich latach wykorzystano w procesie współspalania z węglem w kotłach energetycznych w elektrowniach i elektrociepłowniach. Sytuacja ta była spowodowana niedoborem zielonej energii elektrycznej, do produkcji której wykorzystuje się coraz więcej biomasy przetworzonej w postaci pellet i brykietów. Nowa ustawa o OZE prawdopodobnie ta sytuację zmieni ponieważ współspalanie wg nowej ustawy nie będzie w sposób znaczący promowane. Rys Produkcja i zużycie agropellet drzewnych w Polsce w latach [29][45][46] Największym producentem pelletu w Polsce jest firma Barlinek. W tabeli 4.1 zestawiono wartości produkcji pelletu przez tą firmę. Tabela 4.1. Produkcja pelletu prze firmę Barlinek [41][42] Polska ma 8,9 mln ha obszarów leśnych, co stanowi 28,8% ogólnej powierzchni gruntów. Lasy Państwowe zajmują powierzchnię 7,4 mln ha, a planowany jest dalszy wzrost zalesienia, który obejmie aż 32% kraju w roku Produkcja pelletu rozpoczęła się w Polsce stosunkowo niedawno, bo w 2003 roku. Na początku był to głównie produkt kierowany na eksport. Dziś rynek rozwija się bardzo intensywnie i nie zmieni się to szybko, ze względu na istniejące zobowiązania dotyczące poziomu wykorzystania odnawialnych źródeł energii. Rynek konkurencyjny w Polsce jest bardzo niejednorodny. Produkcja pelletu jest w naszym kraju rzeczą stosunkowo nową. Grupa niewielkich producentów pelletu o wydajności 26

28 INŻYNIERIA AGLOMERACJI BIOMASY produkcji nie przekraczającej 1t/h wytwarza niewielkie ilości pelletu, bazując na używanej (przestarzałej) technologii zagranicznej, często pochodzącej z Chin lub znacznie gorszej technologii polskiej (granulatory paszowe po przeróbkach). Produkowany tą technologią pellet jest w większości wyrobem o niskiej jakości, nie spełniającym norm jakościowych, często przebarwionym, nieodpowiednio zgranulowanym. Prawdą jest, że w ostatnim czasie powstały również podmioty, które rozpoczęły lub wkrótce rozpoczną produkcję pelletu w oparciu o najnowsze rozwiązania technologiczne. Zakłady te najprawdopodobniej nie będą ze sobą konkurować na rynku sprzedaży pelletu zapotrzebowanie na wysokiej jakości pellet jest bardzo duże. Podsumowując polski rynek pellet w Polsce można stwierdzić: - Moce produkcji pellet w Polsce wzrosły do ponad 1,2 ml ton. - Rynek pellet w Polsce jest mało transparentny i nie w pełni wykorzystuje obowiązujące w Europie normy. - W Polsce istnieje możliwość rozwoju produkcji pelet pod warunkiem uwolnienia istniejącej podaży biomasy drzewnej przez nieuzasadnioną energetycznie technologię współspalania zrębków drzewnych w procesach współspalania z węglem w elektrowniach kondensacyjnych. - Zasoby biomasy drzewnej w Polsce pozwolą na produkcję w przyszłości kilku mln ton pellet pod warunkiem wsparcia przez Państwo wykorzystania pellet w ciepłownictwie, w tym ogrzewnictwie indywidualnym. - Szczególnego wsparcia w Polityce Energetycznej Państwa powinno się udzielić lokalnym elektrociepłowniom wykorzystującym biomasę i zastosowaniu kotłów na pellety w budownictwie indywidualnym. Pomoc ta mogłaby być podobna do wspierania przez NFOŚiGW kolektorów słonecznych. 5. Jakość wytwarzanego pelletu - zgodność z normami 5.1. Przegląd norm Na rynku europejskim, a tym bardziej światowym (również amerykańskie ASTM), nie przyjęto jeszcze jednoznacznych rozstrzygnięć ustalających wymagania jakościowe pelletów. Powoduje to nieco zamieszania i dezorientacji u klientów. Jednocześnie powstające w poszczególnych krajach normy różnią się wymaganiami. Spośród krajów Unii własne normy wypracowały jedynie Austria, Niemcy, Szwecja oraz Włochy. Pozostałe kraje czekają już w zasadzie na opracowanie wspólnej normy europejskiej. Czekają już w tej chwili stanowczo za długo. Prace prowadzone przez Komitet Techniczny (TC 335) Europejskiego Komitetu Standaryzacji (CEN) dotyczą uporządkowania analizy i kontroli wszystkich rodzajów biopaliw, w tym też peletów. Opracowywane normy staną się obowiązkowe we wszystkich krajach Unii dopiero po trzech latach od chwili ich opublikowania. Minie zatem jeszcze trochę czasu zanim w Europie ujednolicą się oczekiwania, oceny, testy i procedury dotyczące peletów drzewnych. Póki co dominują standardy narodowe, a pelety wędrują z Polski do Włoch, Wielkiej Brytanii, Skandynawii, Francji, Niemiec i innych krajów. 27

29 Józef Flizikowski, Adam MROZIŃSKI Najważniejsze europejskie grupy norm są następujące: - ÖNORM M 7135 austriacka I klasa Zdecydowanie najbardziej kompleksowe standardy wprowadziła Austria (ON- Östereichische Normun-gistitut), opracowując bardzo wymagającą wobec jakości peletów ÖNORM M Jej uzupełnieniem dotyczącym logistyki jest ÖNORM M 7136, a dodatkowe wymagania wobec przechowywania peletów stawia ÖNORM M Austria jest zdecydowanie najbardziej zaawansowana w kontroli rynku peletów. Jednocześnie postawiła poprzeczkę bardzo wysoko, koncentrując się tylko na peletach pierwszej klasy, zrobionych z czystych trocin bez kory, bardzo kalorycznych (powyżej 18 MJ) i z małą zawartością popiołu (do 0,5%). Poziom wilgotności peletów ustalony jest na średnim poziomie, bo do 10%, co daje szansę wykorzystania suchych trocin z produkcji drzewnej. Gęstość, jedno z kryteriów decydujących o trwałości, od 1,12 kg/dm3, pyłu maksymalnie 2,3% całkowitej wagi. Długość peletów nie może byç pięciokrotnie większa od ich średnicy, czyli przy peletach 6-milimetrowych długość maksymalnie 30 milimetrów. Pewnym minusem rozwiązania austriackiego jest brak kryteriów dla peletów niższych klas, zrobionych z trocin z pewną zawartością kory. Niestety, taki surowiec najczęściej spotykamy w Polsce. - DIN pelety przemysłowe Bardzo popularna jest u nas niemiecka norma DIN opracowana przez DIN CERTCO (Deutsches Institut für Normung). Trzeba tu jasno postawić sprawę, ta norma sprawdza się przy wymaganiach jakościowych dotyczących brykietów i ewentualnie peletów przemysłowych. Natomiast jest zdecydowanie zbyt łagodna w odniesieniu do najbardziej poszukiwanych na rynku peletów do zastosowań w małogabarytowych urządzeniach z automatycznym podawaniem paliwa, takich jak małe kotły, piece wolno stojące, kominki, tj. wszędzie tam, gdzie działają delikatne palniki i podajniki. Głównie z powodu dopuszczania zbyt wysokiego poziomu popiołu, bo aż do 1,5%, czyli 3-krotnie więcej niż ÖNORM M Norma ta pozwala również na dwukrotnie większą zawartość siarki i o połowę większą chloru. Jednocześnie wprowadza do obowiązkowej analizy zawartość w paliwie szeregu pierwiastków, pomijanych w innych normach, takich jak rtęć, ołów, arsen, kadm, chrom, miedź, cynk i halogeny. Nieco niższy jest w niej dolny próg wartości opałowej, bo wynosi 17,5 MJ/kg. Co ciekawe, DIN wprowadza również górny próg wartości opałowej 19,5 MJ/kg. Tym samym wyższe wyniki z perspektywy tej normy będą świadczyły o użyciu kalorycznych domieszek. Podobnie ustalono gęstość, podając dolny i górny próg, od 1 do 1,4 kg/dm3. Wilgotność wyższa niż w ÖNORM M 7135, bo do 12%. Jeśli zatem ktoś odwołuje się do normy DIN 51731, zalecana jest najwyższa ostrożność, bo mogą być kłopoty z paliwem. - SS szwedzka norma różnicująca klasy peletów Z drugiej strony, czy się to komuś podoba czy nie, na rynku funkcjonuje kilka klas peletów. Taką możliwość klasyfikowania peletów daje szwedzka norma SS Wyróżnia ona 3 grupy jakościowe. W najwyższej, 1 grupie wyraźnie ograniczona jest długość peletów do 4 wielkości średnicy (przy średnicy 6 milimetrów maksymalnie 24 milimetry długości), popiół określony z umiarem do 0,7%, dopuszczona jest stosunkowo niska kaloryczność peletów, bo od 16,9 MJ/kg (4,6 kwh/kg), gęstość nasypowa od 600 kg/m3, ostro określone jest kryterium trwałości peletów przez ograniczenie maksymalnej ilości pyłu do 0,8% całkowitej wagi peletów (chodzi o drobiny mniejsze od 3 mm). Wilgotność poniżej 10%. Siarka i chlor 28

30 INŻYNIERIA AGLOMERACJI BIOMASY określona łagodnie tak jak w normie DIN. Kryteria te są konsekwencją przyjęcia przez Szwedów możliwości stosowania domieszek z różnych form biomasy, takich jak słoma czy papier. W drugiej grupie znajdują się pelety nieco dłuższe, bo maksymalnie 5-krotnie większe od własnej średnicy. Kryterium zawartości popiołu jest bardzo słabe, bo do 1,5% jak w normie DIN. Mniejsza jest także dopuszczalna zawartość pyłu w peletach, bo do 1,5% wagi. Podobnie mniejsza gęstość nasypowa do 500 kg/m3. Pozostałe wartości są takie same jak w 1 klasie. Z kolei w trzeciej grupie, najniższej, znajdują się pelety z większą zawartością popiołu i pyłu, bo powyżej 1,5% wagi dla każdego z kryteriów. Ustalono tutaj tylko dolny próg. Niższa jest wilgotność do 12% i kaloryczność od 15,1 MJ/kg (4200 kwh/kg). To już rzeczywiście kryteria dla peletów z biomasy. Ogólnie wadą szwedzkiej normy w odniesieniu do peletów drzewnych jest przyjęcie zbyt niskiego poziomu kaloryczności. Zbyt łagodnie definiuje ona poszczególne klasy peletów. Warto o niej pamiętać przy sprzedaży peletów na rynki skandynawskie. W następnym odcinku omówione zostaną certyfikaty i świadectwa dla peletów. Poniżej (tabela 5.1) zestawiono normy jakościowe dla pelet obowiązujące w Austrii i Szwecji. Tabela 5.1. Normy jakościowe dla pelet obowiązujące w Austrii i Szwecji [21] W przypadku gdy krajowy rynek pelet wciąż pozostaje nieuregulowany pod względem jakości paliwa, firma Alchemik może wprowadzać rozbudowane etykiety informacyjne dla swoich produktów (brykiet, pelet). Przykład treści takiej etykiety zaprezentowano na rysunku

31 Józef Flizikowski, Adam MROZIŃSKI Rys Przykład etykiety informacyjnej z 20kg worka pelet W przygotowaniu znajdują sie dwie normy europejskie EN i EN 15234, których zakresy przedstawiono na rysunku 5.2. Rys Zakresy obowiązywania norm europejskich Od kilku lat obowiązuje pierwsza cześć normy europejskiej dla biomasy EN Spodziewane są jej dalsze części, zgodnie z opisem zawartym na rys

32 INŻYNIERIA AGLOMERACJI BIOMASY Rys Układ normy pren

33 Józef Flizikowski, Adam MROZIŃSKI Cześć druga normy EN będzie dotyczyła jakości pelet i jest w ostatnim stadium przygotowań. Norma ta jest oparta o normy krajowe i zawiera ich najważniejsze ustalenia. Główny podział na klasy jakości oparty jest na zawartości popiołu w pelletach. Dla klasy AI zawartość ta wynosi do 0,5%, a dla klasy AII do 1%. Wprowadza sie także klasę pelet przemysłowych B o zawartości popiołu do 1,5%. W tabeli 5.2. przedstawiono główne ustalenia własności fizycznych i chemicznych pelet wg projektu normy. Obok zawartości popiołu główne różnice w parametrach chemicznych w poszczególnych klasach zależą od zawartości azotu i chloru. Cześć normy EN dotyczy pelet produkowanych z surowca innego ni_ drewno, przeznaczonych do wykorzystanie na cele nieprzemysłowe. Norma przewiduje następujące surowce do produkcji pelet na cele nieprzemysłowe: - biomasa zielna - biomasa owocowa - mieszanki i mieszaniny. Norma będzie zawierać tabele nr 1- zawierającą specyfikacje pelet ze słomy, miskantusa i mozgi trzcinowatej, oraz tabele nr 2 - zawierającą specyfikacje mieszanek i mieszanin. Mieszanki i mieszaniny powstają z następujących głównych grup składników: biomasy drzewnej, zielnej i owocowej. Określone zostanie czy mieszanki i mieszaniny mogą zawierać pozostałości poddane obróbce chemicznej. Druga europejska norma pren dotyczy zabezpieczenia jakości w całym łańcuchu dostarczania biopaliw stałych do odbiorcy. Zawiera ona generalne definicje i dokumentacje niezbędne przy zawieraniu umów pomiędzy podmiotami uczestniczącymi w systemie dostaw. Jednym z elementów określonych w normie jest metryka produktu, która powinna zawierać: - dane kontaktowe dostawcy, - odniesienie do odpowiedniej części normy pren dotyczącej zapewnienia jakości paliwa, - źródło pochodzenia (wg EN ), - kraj/kraje (lokalizacje) pochodzenia, - określenie postaci handlowej (np. pelety), - specyfikacja właściwości zgodnie z odpowiednia częścią normy EN 14961, - właściwości normatywne, - właściwości informacyjne, - informacja o obróbce chemicznej (jeżeli miała miejsce), - podpis (wg zajmowanego stanowiska), imię i nazwisko, data, miejsce. Metryka produktu może być zatwierdzana droga elektroniczna. Data i podpis mogą znaleźć sie na liście przewozowym lub ostemplowaniu pakunku, zgodnie z odpowiednia częścią normy EN Ze względu na dalszy rozwój rynków pelet, pewność co do jakości produktu i zabezpieczenie dostaw, rozwijane są normy towarzyszące. Taka nowa norma będzie EN plus, przygotowywana na bazie norm europejskich, trochę na wzór austriackiej ÖNORM M7135. EN plus będzie normą jakości pelet w całym łańcuchu dostaw. Pelety będą sprzedawane jako EN plus, gdy na wszystkich etapach produkcji, dystrybucji i sprzedaży będą certyfikowani uczestnicy procesu. 32

34 INŻYNIERIA AGLOMERACJI BIOMASY Tabela 5.2. Własności chemiczne i fizyczne pelet wg projektu normy pren (dotyczy pellet drzewnych) [50][51] 33

35 Józef Flizikowski, Adam MROZIŃSKI Do tej pory w Polsce korzysta się z norm jakości pellet pochodzących głównie z trzech krajów europejskich: Austrii (ŐNORMM7315), Szwecji (SS ) i Niemiec (DIN i DIN plus). Chociaż coraz częściej są one już zastępowane w obszarze paliw z biomasy normami z serii EN We wszystkich krajach UE poprzez ich krajowe instytucje standaryzujące normy krajowe powinny być zastępowane właśnie tymi normami. Te dokumenty są obecnie jedynymi europejskimi normami odnoszącymi się do parametrów biopaliw stałych i nawet, jeżeli formalnie dotyczą zastosowań nieprzemysłowych, co podano w ich tytułach, mogą stanowić również odniesienie dla zastosowań przemysłowych, do czasu opracowania odpowiednich norm. Przegląd norm EN (PN-EN :2010) Biopaliwa stałe. Specyfikacje paliw i klasy. Część 1: Wymagania ogólne. W normie określono wymagania techniczne i klasy biopaliw stałych. Ujęto jedynie biopaliwa stałe pochodzące z następujących źródeł: a) produkty z rolnictwa i leśnictwa; b) odpady roślinne z rolnictwa i leśnictwa; c) odpady roślinne z przemysłu spożywczego; d) odpady drzewne, z wyjątkiem odpadu drzewnego, który może zawierać organiczne związki halogenów lub metale ciężkie, jako efekt działania środków konserwujących lub pokrywających drewno, obejmuje szczególnie drewno poużytkowe, które pochodzi z odpadów budowlanych lub z rozbiórki; e) odpady roślin włóknistych z produkcji pierwotnych mas włóknistych i z produkcji papieru z masy włóknistej, jeśli jest współspalane w miejscu produkcji a tworzące się ciepło jest odzyskiwane; f) odpady z korka. 34

36 INŻYNIERIA AGLOMERACJI BIOMASY EN Biopaliwa stałe. Specyfikacje paliw i klasy. Część 2: Pelety drzewne do zastosowań nieprzemysłowych. Norma określa klasy jakości paliwa i właściwości peletów drzewnych do zastosowań nieprzemysłowych (zwanych dalej peletami). Norma dotyczy tylko peletów wytwarzanych z następujących surowców: biomasy leśnej, plantacji i innych źródeł pierwotnych drewna; produktów ubocznych i pozostałości z przemysłu drzewnego; drewna poużytkowego. EN Biopaliwa stałe. Specyfikacje paliw i klasy. Część 3: Brykiety drzewne do zastosowań nieprzemysłowych. Norma określa klasy jakości paliwa i właściwości brykietów drzewnych do zastosowań nieprzemysłowych (zwanych dalej brykietami). Norma dotyczy tylko brykietów wytwarzanych z następujących surowców: biomasy leśnej, plantacji i innego surowego drewna; produktów ubocznych i pozostałości z przemysłu drzewnego; drewna poużytkowego. EN Biopaliwa stałe. Specyfikacje paliw i klasy. Część 4: Zrębki drzewne do zastosowań nieprzemysłowych. Norma określa klasy jakości paliwa i właściwości zrębków drzewnych do zastosowań nieprzemysłowych (zwanych dalej zrębkami). Norma dotyczy tylko zrębków wytwarzanych z następujących surowców: biomasy leśnej, plantacji i innego surowego drewna; produktów ubocznych i pozostałości z przemysłu drzewnego; drewna poużytkowego. EN Biopaliwa stałe. Specyfikacje paliw i klasy. Część 5: Drewno opałowe do zastosowań nieprzemysłowych. Norma określa klasy jakości paliwa i właściwości drewna opałowego do zastosowań nieprzemysłowych (zwanego dalej drewnem opałowym). Norma dotyczy tylko drewna opałowego wytwarzanego z następujących surowców: całych drzew bez korzeni, pozostałości drzewnych nie poddanych obróbce chemicznej; pnie drzew; pozostałości po wyrębie i czyszczeniu lasu (grubsze gałęzie, wierzchołki itp.) EN Biopaliwa stałe. Specyfikacje paliw i klasy. Część 6: Pelety inne niż drzewne, do zastosowań nieprzemysłowych. Norma określa klasy jakości paliwa i właściwości pelet innych niż drzewne do zastosowań innych nieprzemysłowych. Norma dotyczy tylko pelet innych niż drzewne wytwarzanych z biomasy z traw, owoców i ich odmian i mieszanek. Biomasa z traw pochodzi z roślin które mają niezdrewniałą łodygę i które obumierają na koniec sezonu wegetacyjnego. Obejmuje to ziarna lub nasiona roślin z przemysłu przetwórstwa żywności i ich półprodukty, takie jak płatki zbożowe. Odmiany to wynik świadomego mieszania składników, mieszanki to wynik niekontrolowanego mieszania biopaliw. Znajomość wymagań normatywnych jest istotna dla odpowiedniego przygotowania procesu wytwarzania peletu. Nawet w przypadku produkcji opału dla własnego użytku warto dbać o jakość produktu, tak, aby uniknąć późniejszych trudności w procesie spalania. EN definiuje podstawowe parametry które powinny być wzięte pod uwagę przy określaniu jakości pelet drzewnych i dla każdego z tych parametrów podaje typowe wartości dla trzech klas jakości (A1, A2 i B). Klasy A1 i A2 reprezentują pelety z czystego drewna lub odpadów drzewnych nie poddanych obróbce chemicznej. Różnią je głównie zawartość popiołu, podczas gdy klasa C dopuszcza odpady przemysłu drzewnego poddane odróbce chemicznej i drewno z odzysku. Dla klasy C należy dodać, że nie wszystkie krajowe normy w UE dopuszczają stosowanie drewna po obróbce, stąd norma zawiera odstępstwa zgodne z sytuacja krajową. To samo podejście jest przyjęte w normie EN dotyczącej zrębków drzewnych która określa 4 klasy (A1, A2, B1, B2). Klasy A1 i A2 reprezentują zrębki z czystego drewna lub odpadów drzewnych nie poddanych obróbce chemicznej, o różnej zawartości popiołu 35

37 Józef Flizikowski, Adam MROZIŃSKI i wilgoci. Klasy B1 i B2 rozszerzają źródło biomasy o (B2) odpady przemysłu drzewnego poddane odróbce chemicznej i drewno z odzysku. Wszystkie przywołane normy definiują listę parametrów do wykorzystania dla określenia klasy każdego rodzaju biopaliwa, i dla każdego parametru określony jest zestaw wielkości. Główne parametry do rozważenia dla peletów i zrębków drzewnych (dla zastosowań nieprzemysłowych) są zestawione w poniższej tabeli: Tabela 5.3. Główne parametry dla pellet i zrębków drzewnych zgodnie z EN i 4 Parametr Znaczenie Uwagi dla pellet Źródło pochodzenia Średnica dla peletów lub wymiar dla zrębków Wilgotność Popiół Musi być ściśle podane zgodnie z różnymi źródłami akceptowalnymi w poszczególnych standardach. Wielkość fizyczna, która może mieć wpływ na system podawania paliwa do urządzenia / w źródle Ten parametr ma głównie wpływ na wartość opałową i składowanie. Stanowi również często podstawę do określenia ceny w umowie na dostawę paliwa. Popioły to pozostałości mineralne po pełnym spalaniu. Ich ilość powinna być jak najmniejsza. Duża ilość popiołu oznacza paliwo o niskiej jakości lub złe zarządzanie w trakcie produkcji paliwa. Dla pellet średnica może wynosić od 6 do 8 mm ± 1 mm. Większa średnica może mieć wpływ na właściwe funkcjonowanie paleniska. Musi być niższa niż 10% gdyż wyższa wartość może uszkodzić pellety i powodować ich rozkład. Wysoka zawartość popiołu prowadzi do częstszych prac utrzymania źródła i kotła (usuwanie popiołu z komory spalania, czyszczenie powierzchni).wysokiej jakości pellety(klasa A) powinny Mied zawartość popiołu poniżej 0,7%, klasa A2 poniżej 1,5% i klasa B poniżej 3%. Uwagi dla zrębków drzewnych Wymiar jest ważny dla systemu podawania paliwa; może również prowadzić do zawieszania paliwa w zasobniku. Jeden z podstawowych parametrów dla zrębków. Dla zrębków klasy A zawartość wilgoci do 35%. Zawartość popiołu w zrębkach ma podobne znaczenie, jak dla pellet, w zależności od klasy. 36