Techniki uprawy i produkcji biomasy z wierzby energetycznej

Transkrypt

1 Materiały szkoleniowe projektu Centrum Zielonych Technologii w temacie Odnawialne Źródła Energii Techniki uprawy i produkcji biomasy z wierzby energetycznej Projekt jest finansowany ze środków publicznych. Projekt jest realizowany przy udziale środków Europejskiego Funduszu Społecznego w ramach Inicjatywy Wspólnotowej EQUAL.

2 WSTĘP Stale rosnące ceny konwencjonalnych surowców energetycznych - węgla kamiennego, ropy naftowej oraz gazu ziemnego - skłaniają do poszukiwania alternatywnych źródeł energii. Doskonałym zamiennikiem typowych nośników energii stają się obecnie odnawialne źródła energii tj. energia biomasy, słoneczna, wiatrowa, wodna i geotermalna. Innym aspektem sprzyjającym wykorzystaniu odnawialnych źródeł energii jest fakt, iŝ jest to działalność proekologiczna, bezpośrednio polepszająca stan środowiska naturalnego. Istniejące uregulowania prawne wymuszają na zakładach energetycznych zakup energii ze źródeł odnawialnych w rosnącym udziale od 10,4% w 2010 do 20% w Tak wysokim wymaganiom moŝna sprostać jedynie poprzez wykorzystanie biomasy jako podstawowego źródła energii odnawialnej. Najpowszechniejszą formą biomasy, którą moŝna wykorzystać do celów energetycznych są: drewno oraz jego opady (w tym pochodzące z roślin energetycznych) słoma oraz ziarno słoma roślin energetycznych gatunków Miscantus i Topinambur produkty i odpady rolnicze przemysłowe odpady organiczne (pochodzące np. z przemysłu browarniczego, papierniczego) Z punktu widzenia zakładów energetycznych najbardziej korzystne jest niewątpliwie wykorzystanie drewna oraz jego odpadów do produkcji energii cieplnej i elektrycznej. Wynika to z faktu, iŝ istniejące instalacje moŝna stosunkowo łatwo przystosować do bezpośredniego spalania, bądź teŝ współspalania biomasy drzewnej z węglem. Tutaj jednak pojawia się problem skąd uzyskać dostateczne ilości surowca? Istniejące zapisy prawne precyzujące źródło pochodzenia biomasy wykorzystywanej do celów energetycznych mówią, iŝ nie powinna ona pochodzić tylko z lasów. Jedyną alternatywą, mogącą spełnić powyŝsze wymagania staje się więc produkcja biomasy na plantacjach roślin energetycznych. JuŜ dzisiaj daje się zauwaŝyć brak surowca, który mógłby być wykorzystywany do produkcji energii. Tutaj pojawia się szansa wykorzystania tworzącej się nowej dziedziny gospodarki produkcji biomasy do celów 2

3 energetycznych. Obecnie produkcja biomasy na cele energetyczne jest w postaci szczątkowej, o niskim stopniu organizacji i zaawansowania technologicznego oraz logistycznego. Istnieje pilna potrzeba zbudowania całego rynku produkcji, przetwarzania, transportu oraz magazynowania biomasy pochodzącej z upraw roślin energetycznych. Uczestnictwo w projekcie Centrum Zielonych Technologii jest szansą pokazania małym, średnim przedsiębiorstwom oraz ich otoczeniu, moŝliwości wykorzystania tworzącej się koniunktury. Na kaŝdym szczeblu systemu zaopatrzenia w biomasę zakładów energetycznych, lokalnych ciepłowni czy teŝ zwykłych gospodarstw domowych, będzie potrzeba zatrudnienia wielu osób. Tworzy się więc moŝliwość stworzenia nowych, zielonych miejsc pracy. Przykładem moŝe być prosta kalkulacja osiem hektarów upraw roślin energetycznych = jedno nowe miejsce pracy. Aby sprostać rosnącemu zapotrzebowaniu na biomasę powinniśmy juŝ wkrótce tylko w naszym województwie załoŝyć kilka tysięcy hektarów tych upraw. Wśród szerokiego wachlarza roślin określanych mianem energetycznych największe znaczenie w warunkach Polski uzyskuje uprawa wierzby energetycznej. Związane to jest z charakterem uzyskiwanej biomasy (biomasa drzewna) oraz wymaganiami klimatyczno-glebowymi gatunku, dostosowanymi do warunków Polski. W poniŝszym opracowaniu zostało przedstawionych szereg informacji dotyczących problematyki zakładania, prowadzenia, zbioru biomasy oraz likwidacji plantacji wierzbowych. 3

4 PODSTAWOWE INFORMACJE O WIERZBIE Rośliny określane jako wierzby obejmują na świecie kilkaset gatunków i odmian. W Polsce zidentyfikowanych zostało 28 podstawowych gatunków, wiele jest równieŝ form mieszańcowych. Wierzby występują w dwóch formach: drzewiastej - wierzba iwa, wierzba biała, wierzba krucha, wierzba siwa krzewiastej - wierzba iwa, wierzba wiciowa, wierzba trójpręcikowa (wierzba migdałowa), wierzba szara (łoza), wierzba uszata, wierzba rokita, wierzba purpurowa (wiklina) Niektóre gatunki mogą być zarówno krzewami jak i drzewami, np. wierzba iwa. Zasięg terytorialny występowania wierzby rozciąga się od tropików i subtropików do terenów arktycznych półkuli północnej, a więc jest bardzo szeroki. Zdecydowana większość gatunków zasiedla umiarkowane i chłodne tereny subkontynentu Azjo-Europejskiego i Amerykę Północną. Praktycznie cały teren Polski objęty jest występowaniem dzikich form tej rośliny. Wierzby najlepiej czują się w miejscach dostatecznie uwilgotnionych tj. na terenach podmokłych, w pobliŝu cieków wodnych. Wierzba od dziesięcioleci wykorzystywana była na cele plecionkarskie oraz miododajne. W ostatnich latach znacząco wzrosło zainteresowanie uprawą wierzby na cele energetyczne. Do celów energetycznych uprawia się specjalnie wyselekcjonowane krzewiaste klony wierzby Salix viminalis odznaczające się następującymi cechami uŝytkowymi: bardzo szybkim przyrostem Fot. Pędy wierzby energetycznej. biomasy zwiększoną odpornością na szkodniki i choroby zwiększoną mrozoodpornością wysoką wartością energetyczną drewna 4

5 Na plantacjach wierzbowych zakładanych z myślą o energetycznym wykorzystaniu biomasy naleŝy stosować określone klony wierzb przystosowane do konkretnych warunków siedliskowych. Przy doborze klonów musimy kierować się typem gleby oraz uwilgotnieniem. Decydując się na plantację wielohektarową (kilkudziesięciohektarową) naleŝy uwzględnić potrzebę zachowania bioróŝnorodności. W tym celu zaleca się obsadzanie plantacji kilkoma róŝnymi odmian (klonami) wierzby energetycznej, Fot. Plantacja wierzby energetycznej. zróŝnicowanymi pod względem odporności na choroby i szkodniki. Pozwoli to, w razie ewentualnych kłopotów, zminimalizować skutki chorób lub napadu szkodników. Przy zakupie materiału nasadzeniowego naleŝy zwrócić uwagę na jego źródło pochodzenia. Zdarzały się próby sprzedaŝy sadzonek wierzby pochodzącej z rowów przydroŝnych jako wierzby energetycznej. Dopiero po posadzeniu okazywało się, Ŝe zakupiona wierzba energetyczna jest w rzeczywistości np. popularną wierzbą iwą, masowo spotykaną nad większością cieków wodnych. 5

6 WYBÓR STANOWISKA I PRZYGOTOWANIE GLEBY Wierzba energetyczna jest odmianą mało wymagającą pod względem glebowym, MoŜna ją uprawiać praktycznie na kaŝdym typie gleby ale najbardziej korzystne warunki to III, IV, V klasa bonitacyjna. Oczywiście plonowanie jest ściśle uzaleŝnione od warunków siedliskowych. JeŜeli zamierzamy posadzić wierzbę energetyczną na V klasie gleby, musimy nastawić się na niŝsze plonowanie, niŝ w przypadku gleb lepszej jakości. Suche, piaszczyste gleby (klasy VI) nie nadają się do uprawy wierzby energetycznej. Kolejnym, niezmiernie waŝnym czynnikiem jest dostateczne uwilgotnienie gleby, zwłaszcza w początkowym okresie przyjmowania się sadzonek. W przypadku długotrwałej suszy młode sadzonki, które nie wykształciły dostatecznego systemu korzeniowego, mogą wypaść z plantacji. Najbardziej korzystny poziom wód gruntowych w okresach letnich to cm dla gleb piaszczystych, cm dla gleb gliniastych. NaleŜy w tym miejscu obalić mit o duŝej wodolubności wierzby. Faktem jest, iŝ przy dobrym uwilgotnieniu gleby, wierzba energetyczna udaje się duŝo lepiej, jednak nie jest to roślina wodna w przypadku długotrwałych zalewów przekraczających 2 tygodnie wierzba najczęściej obumiera. Do uprawy wierzby nie nadają się tereny bagniste ze stojącą wodą. Przed sadzeniem zaleca się zbadanie zawartości w glebie makroelementów (NPK) oraz określenie jej kwasowości. Odczyn (ph) gleb przeznaczonych pod plantację wierzby powinien wynosić 5,5 7,0. Bardzo waŝną rzeczą jest dobór odpowiedniego klonu wierzby do danego siedliska. Trafny wybór zagwarantuje wysoki plon biomasy. Decydując się na załoŝenie plantacji wierzby energetycznej musimy podejść do uprawy tej rośliny identycznie jak do innych upraw rolnych. Większość zabiegów agrotechnicznych, jakie naleŝy przeprowadzić podczas przygotowania pola pod plantację wierzbową, jest identyczna jak w przypadku pozostałych roślin rolniczych. Właściwe przygotowanie stanowiska jest ściśle związane z poziomem kultury rolnej pola przeznaczonego na plantację. Jeśli pole było normalnie uŝytkowane rolniczo wówczas przygotowanie gleby ogranicza się do typowych zabiegów agrotechnicznych jak pod inne rośliny rolnicze np. rzepak czy zboŝa. Jeśli natomiast pole było przez dłuŝszy czas nieuŝytkowane rolniczo wówczas naleŝy przeprowadzić następujące zabiegi agrotechniczne: 6

7 karczowanie i koszenie istniejącej pokrywy roślinnej tj. drzewek, krzewów, chwastów wieloletnich kultywatorowanie i talerzowanie opryski herbicydem totalnym dostosowanie odczynu i składu gleby do wymagań wierzby orka głęboka Bezpośrednio przed nasadzeniami naleŝy zastosować: bronowanie lub włókowanie oprysk herbicydami doglebowymi Bardzo waŝną czynnością, na którą naleŝy zwrócić szczególną uwagę podczas przygotowania gleby jest właściwe odchwaszczenie pola. Wierzba energetyczna w pierwszym roku istnienia plantacji często przegrywa z ekspansją szybko rosnących chwastów. Prowadzi to zahamowania jej wzrostu i w konsekwencji duŝo niŝszych plonów. Największe zagroŝenie stanowią chwasty wieloletnie, które naleŝy zwalczyć jeszcze w roku poprzedzającym załoŝenie plantacji (w pełni wegetacji) np. Roundap em. Po zasadzeniu plantacji walka z chwastami jest bardzo utrudniona i sprowadza się głównie do mechanicznego ich usuwania. W dalszych latach uprawy niebezpieczeństwo wynikające ze strony chwastów jest znikome. Dwa najwaŝniejsze zabiegi agrotechniczne, które muszą być wykonane przed załoŝeniem plantacji wierzby, to: odchwaszczenie, dostosowanie kwasowości i poziomu składników pokarmowych gleby do wymagań wierzby 7

8 WYBÓR SADZONEK I TECHNIKA SADZENIA Wybór sadzonek do załoŝenia plantacji wierzby energetycznej nie powinien być przypadkowy. Jakość sadzonek wierzby tzw. zrzezów ściśle wiąŝe się z późniejszym przyjmowaniem się i wzrostem roślin. Wierzba rozmnaŝana jest za pomocą odpowiednio przygotowanych odcinków pędów wierzbowych uzyskanych poprzez pocięcie jednorocznych witek wierzbowych. Najlepszej jakości sadzonki uzyskuje się wykorzystując dolne, odziomkowe części pędów, w których zakumulowana jest największa ilość składników pokarmowych. Prawidłowo przygotowane zrzezy powinny mieć cm długości i 5-12 mm grubości. Zrzezy powinny posiadać przynajmniej 5 uśpionych oczek, być czyste, zdrowe i odpowiednio uwilgotnione. Przed wysadzeniem sadzonki musimy umieścić w wodzie na okres do Fot. Pęczek zrzezów wierzbowych czterdziestu ośmiu godzin. Zabieg moczenia ma na celu zainicjowanie procesu wypuszczania pędów przez roślinę. Sadzenie moŝemy wykonywać późną jesienią lub wczesną wiosną. JeŜeli nasadzenia planujemy przeprowadzić w terminie jesiennym konieczne jest wcześniejsze przeprowadzenie orki tak, aby gleba zdąŝyła dostateczne osiąść. Sadzenie jesienne moŝemy wykonywać od połowy listopada do końca grudnia, oczywiście, jeŝeli warunki atmosferyczne na to pozwolą. Sadzenia wiosenne naleŝy przeprowadzać tak wcześnie jak jest to moŝliwe. Wcześniejsze wysadzenie daje młodym sadzonkom przewagę nad Fot. Młode pędy wierzbowe szybkorosnącymi chwastami oraz pozwala na wydłuŝenie okresu wegetacyjnego. 8

9 Sadzenie wierzby energetycznej nie jest zabiegiem skomplikowanym. Sadzenie moŝna przeprowadzać zarówno ręcznie jak i przy uŝyciu specjalistycznych sadzarek do wierzby. Przy sadzeniu ręcznym wykorzystuje się tzw. sadzulce, czyli prostej budowy urządzenia zakończone ostrym szpikulcem, przy pomocy których wykonuje się w glebie otwór. Urządzenie jednocześnie znaczy miejsce na kolejną sadzonkę. W powstały otwór wciska się delikatnie sadzonkę wierzby, tak aby wystawała ponad powierzchnię gleby na około 2 cm, wskazane jest uciśnięcie gleby wokół sadzonki. W niektórych przypadkach, na glebach dobrze uprawionych moŝliwe jest bezpośrednie wciśnięcie sadzonki w glebę. Wydajność ręcznego sadzenia wierzby przy wykorzystaniu 10 osób wynosi około 1 ha w przeciągu 8-10 godzin pracy (przy obsadzie 25 tys. sadzonek na hektar). Przy sadzeniu mechanicznym wykorzystuje się specjalnie przystosowane sadzarki do wierzby, które umoŝliwiają wysadzanie w glebie długich, centymetrowych sztobrów. NaleŜy w tym miejscu zaznaczyć, Ŝe sadzenie mechaniczne wymusza bardzo dobre przygotowanie gleby pole musi byś uprawione na głębokość min. 25cm. Sadzarki wierzbowe nie sprawdzają się na gruntach źle przygotowanych. Wydajność Fot. Sadzarka firmy Solan sadzarek jest róŝna w zaleŝności od modelu i wynosi około 1 ha na 8 godzin pracy dla sadzarki dwusekcyjnej, przy zaangaŝowaniu do pracy 4 osób. Fot. Sadzarka firmy Weremczuk 9

10 Na jeden hektar powierzchni wysadza się, w zaleŝności od przeznaczenia oraz zakładanej techniki zbioru, od 18 do 32 tys. zrzezów. Na niewielkich obszarowo plantacjach i plantacjach matecznych wysadzamy 32 tys. sztuk na jeden hektar w systemie jak na rys.1. Na większych, kilkuhektarowych plantacjach wierzbę najlepiej jest wysadzać w systemie pasowym o podwójnych rzędach (Rys. 2). Rys. 1 Sposób rozmieszczenia sadzonek na plantacjach małych (32 tys. sztuk/ha) Rys. 2 Sposób rozmieszczenia sadzonek na plantacjach wielohektarowych z załoŝeniem mechanicznego zbioru (18-24 tys. sztuk/ha; E. Mystkowski 2007) Obsada w systemie pasowym o podwójnych rzędach zakłada późniejsze zmechanizowanie prac przy plantacji. System pasowy w schemacie: odległość zrzezów w rzędach cm, odległość pomiędzy rzędami 75 cm, odległość pomiędzy parami rzędów 150 cm, jest obecnie najbardziej popularnym sposobem sadzenia. Przy projektowaniu sposobu rozmieszczenia rzędów na nowozakładanej plantacji musimy równieŝ załoŝyć miejsca na ciągi Fot. Kombajn do wierzby Claas technologiczne, nawroty dla maszyn rolniczych oraz wymogi stawiane przez instytucje dotujące uprawy rolnicze. Wg aktualnych wymogów sadzonki wierzby energetycznej nie mogą znajdować się bliŝej niŝ 3 m od krawędzi pola i 1,5 m od sąsiedniej plantacji wierzbowej lub lasu. 10

11 PIELĘGNACJA I NAWOśENIE PLANTACJI Podstawowym zabiegiem po załoŝeniu plantacji wierzbowej jest Fot. Wolna od chwastów, nowa plantacja wierzbowa środki ochrony roślin oraz ich dawkowanie. Tabela. niedopuszczenie do jej zachwaszczenia. Wierzba naleŝy do roślin światłolubnych, a wolniejszy wzrost w początkowym okresie wegetacji nowo załoŝonej plantacji, często prowadzi do zagłuszenia młodych sadzonek przez szybkorosnące chwasty. Aby nie dopuścić do takiej sytuacji juŝ od pierwszego dnia po posadzeniu, a jeszcze przed ruszeniem wegetacji sadzonek wierzbowych, moŝna stosować herbicydy. PoniŜsza tabela przedstawia zalecane w uprawie wierzby energetycznej Zalecane środki ochrony roślin i ich dawkowanie w uprawie wierzby Plantacje nowe Plantacje 2, 3 letnie lub starsze Środek dawka na 1 ha dawka na 1 ha Casoron 6,75 GR kg kg Faworyt 300 SL 0,5l 0,75l Lontrel 300 SL 0,5l 0,75l Oprócz chemicznego zwalczania chwastów moŝliwa jest równieŝ mechaniczna pielęgnacja plantacji poprzez spulchnianie międzyrzędzi. Zabieg ten jest celowy, jeŝeli chwasty nie zdąŝyły wykształcić silnego systemu korzeniowego. W ciągu sezonu zaleca się przynajmniej dwukrotne Fot. Pielnik firmy Solan 11

12 wykonanie spulchnienia międzyrzędzi. Podczas przeprowadzania tego zabiegu naleŝy zadbać, aby odrosty wierzbowe nie zostały uszkodzone. Chwasty rosnące w rzędach na ogół pozostawia się do naturalnego wypadnięcia. Walka z chwastami jest najbardziej uciąŝliwa w pierwszym roku istnienia plantacji, w latach kolejnych z uwagi na szybkie tempo wzrostu i duŝą wysokość witek wierzbowych, chwasty nie stanowią większego zagroŝenia. Bardzo waŝnym elementem pielęgnacji plantacji wierzbowych jest dostarczanie odpowiedniej ilości składników pokarmowych. Jeszcze przed nasadzeniami powinniśmy zadbać o odpowiedni skład gleby. W tym celu zalecane jest określenie w glebie makroelementów takich jak azot (N), fosfor (P) i potas (K). JeŜeli ilość wymienionych składników jest niedostateczna, naleŝy je w odpowiedniej ilości uzupełnić. Równie waŝnym elementem jest określenie odczynu ph gleby. Wierzba toleruje ph od 5,5 do 6,5. W przypadku oznaczenia niskiego ph, poniŝej 5,5 glebę naleŝy nawapnić. W warunkach województwa podlaskiego nie zachodzi konieczność obniŝania wartości ph, gdyŝ większa część gleb odznacza się podwyŝszoną kwasowością. Wymagania nawozowe wierzby energetycznej w roku załoŝenia plantacji oraz w latach następnych przedstawione zostały w poniŝszej tabeli: Tabela. Dawki nawozowe dla upraw wierzbowych. NawoŜenie plantacji wierzbowych NPK Dawka środka w czystym składniku [kg/ha] Azot (N) Fosfor (P) Potas (K) Plantacje nowe Plantacje dwuletnie Plantacje trzyletnie i starsze

13 ZBIORY BIOMASY WIERZBOWEJ Zbiory biomasy wierzbowej naleŝy przeprowadzać po zakończeniu okresu wegetacyjnego. W warunkach klimatycznych Polski okres ten przypada najczęściej na listopad - luty. Pierwszy zbiór z plantacji wierzbowej naleŝy przeprowadzić po roku od jej załoŝenia. Uzyskuje się wówczas najlepszy materiał na sadzonki. Zabieg ścięcia w pierwszym roku jest konieczny, gdyŝ stymuluje rozkrzewienie się krzaka wierzbowego, a w konsekwencji wpływa na lepsze plonowanie w latach następnych. Plony biomasy w pierwszym roku istnienia plantacji są stosunkowo niewielkie, stąd zbiór na potrzeby energetyczne jest mało opłacalny. Zdecydowanie lepszym posunięciem jest przygotowanie i Fot. Rozkrzewiona karpa wierzbowa odsprzedaŝ materiału nasadzeniowego uzyskanego z naszej plantacji. Zabieg ten pozwoli na częściowy zwrot środków zainwestowanych w plantację juŝ w niecały rok od jej załoŝenia. Oczywiście uzyskane sadzonki moŝemy spoŝytkować na powiększenie własnych powierzchni plantacji, co wyeliminuje konieczność ponoszenia kosztów na zakup sadzonek. Szacuje się Ŝe z jednego krzaka wierzbowego uzyskujemy od 1 do 3 sztuk pełnowartościowych sadzonek wierzby tzw. zrzezów. Zbiory biomasy wierzbowej w latach następnych przeprowadzane z załoŝeniem wykorzystania na cele energetyczne moŝemy wykonywać w róŝnych cyklach tzn. cyklu jednorocznym, dwu- trzy-, a nawet czteroletnim. Wybór cyklu i sposób zbioru uzaleŝniony jest w głównej mierze od dostępnych urządzeń, powierzchni plantacji oraz przeznaczenia biomasy. Najbardziej korzystnym cyklem zbioru biomasy z plantacji jest zbiór co trzy lata. Wynika to z faktu, iŝ wierzba w trzecim roku swojej wegetacji (od ostatniego ścięcia) odznacza się największym przyrostem biomasy. Gdyby całość przyrostu w okresie trzech lat potraktować jako 100%, to rozkład nie jest równy i kształtuje się następująco: I rok 25-28% 13

14 II rok 31-35% III rok 40-41% Oczywiście wartości te mogą być róŝne w zaleŝności od odmiany i stanowiska. Badania prowadzone w Katedrze Hodowli Roślin i Nasiennictwa Uniwersytetu Warmińsko-Mazurskiego określają następujący plon suchej masy drewna wierzbowego: - zbiór co rok 14,81 t/ha na rok - zbiór co dwa lata 16,07 t/ha na rok - zbiór co trzy lata 21,47 t/ha na rok, co daje średnio 17,45 t/ha suchej masy na rok. Innym czynnikiem przemawiającym za wydłuŝeniem okresu zbioru wierzby energetycznej jest rzadsze angaŝowanie sprzętu wykorzystywanego przy zbiorach, niŝsze koszty ponoszone na paliwo i amortyzację maszyn oraz mniejsze koszty związane z pracą ludzi. Prościej mówiąc ilość biomasy jaka pochodzi z plantacji ścinanej co trzy lata jest przynamniej równa, a najczęściej większa, sumie biomasy jaką uzyskujemy z plantacji ścinanej co roku w okresie trzy letnim. Przychód z biomasy w obu cyklach jest więc podobny, z tą róŝnicą, Ŝe w cyklu trzyletnim koszty zbioru ponosimy tylko jeden raz. Wadą cyklu trzyletniego jest natomiast długi okres oczekiwania na przychód z biomasy. Na większych areałach problem ten rozwiązuje się poprzez podział plantacji na trzy części i coroczne zbiory 1/3 całego areału wierzbowego. W praktyce wygląda to tak, Ŝe w pierwszym roku obsadzamy powierzchnię np. 3 ha, w drugim roku powiększamy plantację (juŝ z własnego materiału nasadzeniowego) o kolejne 3 ha, w ostatnim 3 roku obsadzamy ostatnie 3 ha równieŝ własnymi sadzonkami. W ten sposób oprócz tego, Ŝe nie ponosimy kosztów na zakup sadzonek, uzyskujemy coroczną ciągłość w dopływie środków pochodzących ze sprzedaŝy biomasy wierzbowej. Nie zawsze moŝliwe jest jednak przeprowadzanie zbioru w optymalnym trzyletnim cyklu zbioru. Planując cykle zbioru musimy wziąć pod uwagę rodzaj posiadanych, lub dostępność urządzeń do zbioru, tak aby w danych warunkach efektywność była jak najwyŝsza, zaś koszty jak najniŝsze. Planując obsadzenie 1 hektara wierzby energetycznej zakładamy raczej zbiór ręczny dwuetapowy, jeŝeli jednak plantacje mają powierzchnie kilkunastu, kilkudziesięciu hektarów wówczas musimy załoŝyć zbiór zmechanizowany. Nowoczesne, profesjonalne kombajny do zbioru wierzby bez problemy uzyskują dobrej jakości zrębek z plantacji 3-letnich, 14

15 jednak koszt ich zakupu, a nawet wynajmu jest znaczny. Natomiast plantacje jednoroczne, czy nawet dwuletnie, gdzie średnica witek wierzbowych jest niewielka mogą być z powodzeniem ścinane przez popularne, nieznacznie przerobione kombajny lub sieczkarnie do kukurydzy. Tak więc wybór cyklu zbioru uzaleŝniony jest w głównej mierze od powierzchni, dostępności urządzeń lub moŝliwości zaangaŝowania siły roboczej. Zbiór biomasy z plantacji wierzbowych moŝemy przeprowadzać dwoma sposobami: jednoetapowo lub dwuetapowo. Pierwszym sposobem jest wykorzystanie specjalistycznych kombajnów do wierzby np. Claas Jaguar, John Derre, lub kombajnów do zbioru kukurydzy ze zmodyfikowanym układem tnącym. Praca maszyny polega na ścinaniu prętów wierzbowych, jednoczesnym rozdrabnianiu do postaci zrębki oraz Fot. Kombajn do wierzby firmy Class. załadunku na przyczepę analogicznie jak podczas zbioru kukurydzy. Zbiór kombajnami przystosowanymi do wierzby jest wygodny i szybki, jednak rozpowszechnienie tych maszyn w warunkach Polski jest słabe. W ciągu jednej godziny pracy kombajnu moŝna pozyskać około 30 ton zrębków o wilgotności ok.50%. Innym sposobem zbioru wierzby jest zbiór dwuetapowy. W pierwszym etapie Fot. Zrębkowanie pędów wierzbowych podczas zbioru dwuetapowego. zbieramy z pola całe witki wierzbowe wykorzystując do tego kosy mechaniczne, lub przerobione kosiarki listwowe podobne do starego typu snopowiązałek. W Fot. Rębak firmy Bandit z podajnikiem. 15

16 drugi etapie następuje rozdrobnienie zebranego materiału do formy zrębka drzewnego przy wykorzystaniu rębaków. Urządzenia odcinające pręty wierzbowe od karpy nie mogą powodować uszkodzeń pędu. Kosy mechaniczne muszą być wyposaŝone w szybkoobrotowe piły, które nie będą powodowały rozszarpywania ani przypiekania pieńków. Do ścinania witek wierzbowych nie zaleca się uŝywania pilarek łańcuchowych, które mogą powodować uszkodzenia karp. Zbiór dwuetapowy, mimo iŝ dłuŝszy i bardziej kłopotliwy pozwala na przechowanie materiału w formie snopków wierzbowych bezpośrednio na polu, co z kolei umoŝliwia zmniejszenie udziału wilgoci w towarze. Im mniejsza wilgotność tym większa wartość energetyczna, a zatem lepszy surowiec do odsprzedaŝy. W przypadku zbioru Fot. Zrębek drzewny Fot. Snopki wierzbowe podczas suszenia jednoetapowego uzyskany zrębek nie nadaje się do długiego przechowywania, gdyŝ tempie zachodzą w nim w szybkim procesy gnilne w wyniku których towar zagrzewa się, pleśnieje, generalnie traci swoje wartości opałowe. Poza tym, przechowywanie świeŝego, wilgotnego zrębka moŝe w krótkim czasie doprowadzić nawet do jego samozapłonu. Zrębek wierzbowy moŝe być przechowywany jedynie jeŝeli jest powietrznie suchy. Innym sposobem przechowywania biomasy wierzbowej jest doprowadzenie witek wierzbowych do tzw. sieczki czyli krótkich kawałków drewna o długości 5-7 cm. Umieszczenie wierzby w takiej postaci w przewiewnych kontenerach umoŝliwia szybkie i bezproblemowe odparowanie wilgoci. Wydaje się, ze ten sposób przechowywania biomasy moŝe stanowić w przyszłości zdecydowany przełom w standaryzacji surowca paliwowego dla ciepłowni lokalnych i zawodowych. Wilgotność naturalna biomasy wierzbowej zaleŝy od momentu ścięcia i sposobu suszenia. Z końcem okresu wegetacji wilgotność wierzby kształtuje się na poziomie 16

17 53-58%. W ciągu zimy wilgotność wierzby spada osiągając w lutym wilgotność 43-46%. JeŜeli ścięte pręty wierzbowe pozostawimy na polu do przesuszenia to juŝ w maju, czerwcu wilgotność biomasy moŝe zmniejszyć się do poziomu 34-30%. LIKWIDACJA PLANTACJI Plantacje wierzbowe dają zadowalające plony przez okres około 25 lat. Po tym okresie plonowanie zaczyna spadać i konieczne staje się zlikwidowanie plantacji wierzbowej. Najprostszym sposobem likwidacji plantacji jest wyoranie karp i usunięcie ich z pola. Zabieg ten naleŝy przeprowadzić wczesną wiosną (po ostatnim ścięciu). JeŜeli wierzba jest w okresie wegetacji, wówczas na rośliny moŝemy zastosować Roundap. Po zadziałaniu środka karpy wyorujemy i wywozimy poza obręb pola. Innym sposobem na doprowadzeni gruntu do uŝyteczności rolniczej jest wykorzystanie tzw. rototilera - urządzenia, które rozdrobni karpy wierzbowe i zmiesza je z glebą. W tym przypadku musimy liczyć się z moŝliwością odbijania pojedynczych pędów wierzbowych, gdyŝ podczas zabiegu rozdrobniona zostaje jedynie wierzchnia część gleby - w niŝszych częściach profilu glebowego korzenie pozostaną nienaruszone i moŝe minąć kilka lat nim ulegną biodegradacji 17

18 KOSZT ZAŁOśENIA PLANTACJI WIERZBY KRZEWIASTEJ NA GRUNTACH ROLNICZYCH Większość kosztów załoŝenia plantacji energetycznej wierzb krzewiastych wiąŝe się z zakupem sadzonek (sztobrów, zrzezów) oraz przygotowaniem stanowiska pod załoŝenie plantacji. Zakładając, Ŝe materiał sadzeniowy zostanie zakupiony w cenie 0,10zł za 1 zrzez, koszt załoŝenia 1-hektarowej plantacji energetycznej wierzb krzewiastych przy obsadzie roślin/ha wyniesie 4590zł. W przedstawionej kalkulacji koszt zakupu materiału sadzeniowego stanowi 54% kosztów załoŝenia plantacji wierzby krzewiastej. W pierwszym roku załoŝenia plantacji ponosimy koszty, które są rozłoŝone na 24 lata jej eksploatacji. Wynika z tego, Ŝe roczne obciąŝenie wynosi 190zł. Zwrot kosztów inwestycji w uprawie wierzby na cele energetyczne nie jest moŝliwy po pierwszym roku. MoŜe się on rozpocząć po dwóch, trzech lub czterech latach od momentu załoŝenia plantacji, w zaleŝności od przyjętego cyklu zbioru i sukcesywnych dostaw biomasy. Plon biomasy i jej cena to czynniki, które istotnie wpływają na zysk końcowy i opłacalność uprawy wierzby. Wymienione koszty mogą być róŝne dla poszczególnych gospodarstw, ze względu na inną załoŝoną obsadę roślin/ha, jakość gleby, stopień zachwaszczenia stanowiska, dostęp do maszyn i in. RóŜnie kształtują się równieŝ ceny biomasy drzewnej. Tabela. Koszt załoŝenia plantacji wierzby energetycznej na gruntach rolniczych przy obsadzie 25 tys. roślin/ha po kosztach własnych (w zł/ha)*. Wyszczególnienie zł Oprysk (Roundup) 17 Wapnowanie 60 Wysiew nawozów (P K) 16 Orka przedzimowa 77 Bronowanie 23 Koszt zakupu sadzonek 2500 Wytyczenie znaków do sadzenia 16 Sadzenie ręczne 474 Oprysk (Azotop) 17 18

19 Pielenie mechaniczne (2x) 13 Zakup wapna i nawozów 346 Zakup środków ochrony roślin (Roundup i Azotop) 230 Ręczny zbiór roślin po zakończeniu pierwszego okresu wegetacji 716 Podatek rolny 85 Razem 4590 Koszt przeliczony na roku uŝytkowania plantacji (1/24) 190 Tabela. Opłacalność produkcji wierzby energetycznej w trzech cyklach zbioru*. Wyszczególnienie Zbiór w cyklach jednorocznym dwuletnim trzyletnim Koszt produkcji (w zł/ha) Średnie plony biomasy (w t/ha) Koszt produkcji 1 tony świeŝych zrębków (w zł) Cena za 1 tonę świeŝych zrębków (8 GJ x 10 zł/gj) Zysk z 1 tony (w zł) Zysk z 1 ha (w zł) Zysk z 1 ha/rok (w zł) *Opracował Eugeniusz Mystkowski (PODR Szepietowo) w oparciu o Praktyczne Aspekty Wykorzystania Odnawialnych Źródeł Energii Uprawa wierzby energetycznej, prof. dr hab. Józef Tworkowski, prof. dr hab. Stefan Szczukowski; Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie, Katedra Hodowli Roślin i Nasiennictwa, który na podstawie danych z doświadczeń polowych przeprowadził analizę kosztów załoŝenia plantacji energetycznej wierzby krzewiastej oraz produkcji zrębków 19

20 LITERATURA 1. Dubas J., Tomczyk A., Zakładanie, pielęgnacja i ochrona plantacji wierzb energetycznych, Warszawa Dworakowski R. Wierzba energetyczna, Szepietowo Gutowska A, Rośliny Energetyczne, Poświętne Mystkowski E. Uprawa wierzby energetycznej na potrzeby Elektrociepłowni Białystok, Szepietowo Opracowanie: Bio-Wat sp. z o.o., partner projektu Centrum Zielonych Technologii ul. Św. Rocha 5, lok. 206, Białystok tel , , faks biuro@biowat.pl Uwaga!!! Informator został sporządzony na potrzeby szkoleniowe projektu Centrum Zielonych Technologii. Kopiowanie, powielanie, ponowne publikowanie, rozpowszechnianie powyŝszego informatora i wszelkich treści w nim zawartych do tworzenia prac pochodnych bez wcześniejszej zgody autora i Partnerstwa Centrum Zielonych Technologii jest zabronione. Centrum Zielonych Technologii udziela UŜytkownikowi ograniczonego zezwolenia na korzystanie z informatora i treści w nim zawartych w ramach niekomercyjnego wykorzystania. 20