Pelet drzewny właściwości, zasdy przechowywania, normy

Transkrypt

1 Pelet drzewny właściwości, zasdy przechowywania, normy Lepsze wykorzystanie peletów produkowanych z biomasy leśnej i rolnej może w znacznym stopniu przyczynić sie do realizacji zadań unijnej polityki energetycznej, głównie takich jak wzrost bezpieczeństwa energetycznego oraz zmniejszenie emisji CO 2. Pelet drzewny (z angielskiego Wood Pellets) to produkowane z odpadów drzewnych - najczęściej z trocin i wiórów - długie o cylindrycznym kształcie granulki o gładkiej powierzchni, zwykle o średnicy 6-8 mm. Granulat wytłacza się w prasie rotacyjnej, bez dodatku substancji klejącej i pod dużym ciśnieniem, które umożliwia duże zagęszczenie surowca o gęstości około 650 kg, a nawet powyżej 700 kg w metrze nasypowym, jest bardzo korzystne zarówno w transporcie jak i w magazynowaniu. Pelety są paliwem łatwym do transportowania, najpraktyczniejszym w magazynowaniu i najwygodniejszym w eksploatacji. Ich zaletą jest też bardzo niska zawartość popiołu (0,4-1% suchej masy). Wartość energetyczna peletu wynosi 16,5-19,5 MJ/kg, a wilgotność 7-12%. Rysunek nr 1. Zdjęcie peletu drzewnego 1 Granulat, w przeciwieństwie do suchej biomasy, doskonale się pali, ale jest całkowicie odporny na samozapłon, a więc wywołanie pożaru. Co więcej pelety skutecznie opierają się naturalnym procesom gnilnym - ich gładka powierzchnia chroni przed asymilowaniem wilgoci z otoczenia, stąd łatwo je przechowywać. Magazynowanie granulatu ułatwia również jego rozdrobniona masa zajmująca od dziesięciu do trzydziestu razy mniej miejsca niż surowiec pierwotny. Przykładowo 1 tona peletu mieści się w kubaturze 0,7 m 3. Forma granulatu umożliwia ponadto jego łatwe i automatyczne dodawanie do pieca lub kotła. Nowoczesne kotły zasilane peletami są w zasadzie bezobsługowe. Pelet pakowany jest w worki 15 i 25 kilowe oraz worki typu big bag 1000 kilowe. Warto podkreślić, że 1 kg peletu = 0,43 kg oleju opałowego = 0,51 m 3 gazu ziemnego = 0,83 kg węgla kamiennego, 1m 3 = drewna litego = 2,5 m 3 zrębków drzewnych = 0,5 t, 1 mpl (metr

2 przestrzenny) peletu = ok. 320 litrów oleju opałowego za który trzeba zapłacić (4,40-4,80zł/l) kwotę w wysokości 1408zł do 1536zł oraz 1 mpl peletu waży 650 kg i kosztuje (0,7zł- 0,85zł/kg) 455zł do 552,50zł za podobną ilość do oleju opałowego. Z 1kg peletu można uzyskać 4,9kWh, natomiast z 1 litra oleju opałowego można uzyskać 10kWh. gdzie: m 3 - metr sześcienny; (np. porcja drewna litego zajmująca objętość 1 m 3 ) mp - metr przestrzenny, porcja drewna ułożonego liczona wraz z wolnymi przestrzeniami pomiędzy kawałkami drewna zajmująca objętość 1 m 3, mpl - metr przestrzenny rozdrobnionego drewna (zrębki, pelety, trociny, wióry) luźno usypanych zajmujących objętość 1 m 3. W sezonie grzewczym 2012/2013 (długa zima) kocioł na pelet Tilgner Eko Energy Systems o mocy 40kW do ogrzania budynku jednorodzinnego o powierzchni 300m 2 zużył 4,5 tony peletu za kwotę 3800zł. Natomiast w poprzednim sezonie grzewczym właściciel tego budynku na ogrzewanie olejowe wydał 16500zł. Można przyjąć, że średnia powierzchnia domu jednorodzinnego waha się od 150 do 200m 2, to do ogrzania takiej powierzchni będzie potrzeba około 3,5 do 4 tony peletu za kwotę około 3000zł. Tablica nr 1. Średnie własności granulatu drzewnego Średnica 6-12 mm Długość 4-5 mm średnie Gęstość nasypowa kg/m 3 Gęstość materiału kg/m 3 Zawartość wilgoci < 12% Zawartość popiołu < 1,5% Zawartość części drobnych < 1,5% Wartość opałowa 16,9 MJ/kg, 4,7kWh/kg Zawartość siarki 0,08 % Zawartość chlorków 0,03 % Źródło: Opracowanie własne. Ponieważ pelet zawiera bardzo mało popiołu (według certyfikatu popiołowatość to 0,3 %), to jego wybieranie w sezonie odbywa się raz na kilka tygodni. Ze spalenia tony peletu powstaje tylko około 3 kg popiołu w postaci bardzo mikroskopijnych cząsteczek przypominających pył, który można usunąć odkurzaczem, ponieważ piec jest każdorazowo automatycznie po każdym cyklu pracy wygaszany. Popiół może być wykorzystany jako naturalny nawóz w ogrodzie, a ze względu na czystość paliwa jakim jest pelet w kotle nie osadzają się zanieczyszczenia. Kotły na pelet w przeciwieństwie do kotłów węglowych, na koks czy miał zapewniają czystość - pelet wszak wykonany jest z całkowicie czystego drewna. Kotły zasilane na pelet nie wytwarzają brudu, nie wydzielają się też żadne przykre zapachy 2

3 czy wywołujące alergię substancje ani szkodliwe związki. Paliwo jest czyste, lekkie, zapakowane w poręczne worki. Biologiczna neutralność peletu to kolejna korzystna dla magazynowania peletów cecha uzyskiwana jest dzięki termicznej dezynfekcji w procesie suszenia trocin, stosowania suchej pary w kondycjonerach i temperatury powstającej w czasie mielenia i zagęszczania miazgi drzewnej. Stabilizuje je niska wilgotność peletów mieszcząca się w przedziale od 6 do 12%. Używanie i obsługa kotłów na pelet nie wymaga codziennej żmudnej pracy fizycznej, jak jest w przypadku obsługi kotłów na koks, brykiet czy węgiel. Pelety przystosowane są do długiego, nawet kilkusezonowego, magazynowania, oczywiście tylko w odpowiednich suchych i przewiewnych warunkach. Tak przechowywane pelety nie będą siniały, pokrywały się pleśnią oraz kruszyły na drobniejsze frakcje. Zakłada się, że przewiezienie peletów na odległość 100 km spowoduje, na skutek ścierania się, około 0,1% masy odsiewu. Zależne jest to od jakości pakowania. Im bardziej ograniczymy możliwość przesuwania się i ocierania o siebie peletów w czasie transportu, tym mniej będzie drobnej frakcji i pyłu. Tilgner Eko Energy Systems oferuje zbiorniki w standardzie 190 do 300 litrów lub większe, które mogą zapewnić praktyczną bezobsługowość, zasyp peletem następuje nawet raz na 7 do 10 dni. Natomiast do zmagazynowania peletu, w ilości wystarczającej do ogrzania przeciętnego domu przez cały sezon, potrzebny jest jedynie zbiornik o pojemności około 6 do 8 m 3, (np: 2 m x 1,5 m x 2 m). Pelet na rynku można kupić zapakowany w workach o masie 10, 15, 20, 25 kg lub dużych workach, tzw. Bagach lub Big Bagach o masie 700, 800 lub 1000 kg, oraz luzem. Istotna zaleta bigbagów to niższa cena peletów o około 10 15% na tonie, możliwość kilkukrotnego ich użycia, (przyjmuje sie, ze bigbag może być użyty 5 razy). Przemysłowe wysypywanie bigbagów odbywa sie z reguły przez ich podniesienie widlakiem za uchwyty do góry nad zbiornik i spust dołem, po rozsznurowaniu rękawa. Największą wadą dystrybucji peletów w standardowych bigbagach jest to, ze ich dowóz wymaga specjalnych warunków przejazdu do kotłowni. Pelety, ze względu na swoje właściwości, można dostarczać bez opakowania, luzem. Cena zakupu peletów luzem jest najniższa, w porównaniu do peletów w workach zapłacimy nawet 15-20% mniej za tonę. Pelet może być dostarczony w silosach ciśnieniowych, kontenerach, tradycyjnych naczepach i wywrotkach. Najczęściej spotykaną na naszym rynku jest forma pakowania peletu w workach PE, które są ułożone na paletach na których znajduje się około 1000kg peletu. Waga worków jest istotna, to od niej zależy czy przy spaleniu 1 tony przerzucimy ich 3

4 10, 67, 50 czy 40 worków. Worki pozwalają na elastyczne i względnie tanie opakowanie porcji peletów. Norma dla pelety EN Norma EN 14961, wprowadza jednolite standardy dotyczące wysokiej jakości biopaliw, określa ich właściwości fizyczno-chemiczne oraz metody klasyfikacji. Druga część tej normy, EN specyfikuje wymagania stawiane peletom drzewnym. Jej wprowadzenie w lipcu 2010 r. wieńczy kilkuletni etap przygotowań, na bazie norm jakościowych obowiązujących dotychczas w Austrii, Niemczech i Szwecji. Główny podział na klasy jakości jest definiowany w oparciu o zawartość popiołu w peletach. Najnowsza norma określa także precyzyjnie pozostałe właściwości peletów drzewnych, a zwłaszcza wymiary, wilgotność, gęstość, wartość opałową, wytrzymałość mechaniczną, temperaturę topnienia popiołu, oraz pochodzenie surowca drzewnego do produkcji. Wyroby są klasyfikowane oparciu o powyższe parametry. Najlepsza pod względem jakości jest kategoria A1 i wymagania jej stawiane są najbardziej restrykcyjne. Najistotniejsze parametry dotyczące dotychczasowej i nowej normy DINplus obrazuje tablica nr 2. Tablica nr 2. Normy na pelet. "nowy" DINplus dla peletu Al "stary" DINplus norma EN DIN i ÓNORM M zewnętrzna, niezapowiedziana kontrola certyfikowanych producentów - zewnętrzna, niezapowiedziana kontrola rodzaj kontroli i ich produktów na zgodność z normą certyfikowanych producentów i ich produktów na zgodność z - możliwa osobna kontrola składów i normami handlowców średnica (w mm) 6 (±1) 8 (±1) 4-10 długość (w mm) 3, cio krotność średnicy wartość opałowa (w MJ/kg) od 16,5 do frakcja drobna w % max. 1 dla opakowań 1000 kg oraz luzem; 0,5 dla opakowań 20 kg regulacji zawartość popiołu (w % przy temp. spalania w oc) 0,7 przy C 0,5 przy C temperatura topnienia popiołu (w oc) podawana przez producenta, weryfikowana Wprowadzenie / wycofanie od kwietnia 2010 r. regulacji zastąpiony przez nowy certyfikat DINplus 4

5 Tablica nr 3.Porównanie norm certyfikatów dla peletu drzewnego Pelet- kryteria ÖNorm EN DIN plus edycja lipiec jakości Jednostki DIN M :2011, A SS grupa Średnica mm 4 d<10 6) 4 d<10 6) 6±1; 8±1 6±1; 8±1 4 d<10 6) Długość mm 5 x D 3) <50 3,15 L 40 9) 3,15 L 40 10) 4 x D 5) 1,0< Gęstość Gęstość Gęstość Gęstość nasypowa kg/dm³ >1,12 Gęstość< nasypowa nasypowa 600 kg/m³ 1,4 600 kg/m³ 600 kg/m³ Popiół % <0,5 1)7) <1,50 0,7 0,7 <0,07 Wilgotność % <10 < <10 Wilgotność przy % dostawie <10 Wartość opałowa MJ/kg >18 1) 17,5 16,5 Q 19 16,5 Q 19 16,9 Ścieralność % <2,3-2,5 2,5 <0,03 worki do 20kg: 0,5%, Ilość pyłu w % 1 worki większe i pelet worku luzem: 1% Dodatki ułatwiające prasowanie % <2 8) 4) 28) 28) Temperatura oc musi być podana Ilość i rodzaj muszą być określone Temperatura początkowa musi być określona topnienia popiołu powinna być podana Siarka % <0,04 1) <0,08 0,03 1) 0,03 1) <0,08 Azot % <0,3 1) <0,3 0,3 1) 0,3 1) Chlor % <0,02 1) <0,03 0,02 1) 0,02 1) <0,03 Arsen <0, Ołów < Chrom < Kadm <0,5 0,5 0,5 Miedź < Rtęć <0,05 0,1 0,1 Cynk < Halogeny <3 Źródło: Przytoczono ze strony Barlinek SA, 5 1) Suchej masy 2) Wolny od wody i popiołu 3) Nie więcej niż 20% peletów może mieć długość do 7,5 x średnica 4) DIN zakazuje stosowania dodatków. Ten zakaz nie jest ważny dla małych systemów grzewczych 5) W magazynie producenta 6) Tolerancja w różnicach średnicy ± 10 % 7) Dopuszczona może być zawartość popiołu do 0,8%, jeśli jest ona naturalnie wyższa, specyficzna dla danego gatunku drewna

6 Tablica nr 4. Specyfika parametrów peletu DIN plus Lp Norma Jedn. Nazwa parametru DIN EN Miary Parametr 1 Ciepło spalania (Q r s ) DIN KJ/kg Wartość opałowa (Q r i ) DIN EN MJ/kg, ar 18,1 :>16,8 3 Wilgotność (W r t ) DIN EN Ma-%, ar 5,2 :<7 4 Zawartość popiołu (A r ) DIN EN Ma-%, wf 0,54 :<0,7 5 r Zawartość siarki (S t ) DIN EN MA-% TM 0,008 : 6 Wymiary średnica DIN EN mm 6 (±1) 7 Wymiary długość DIN EN mm 13,9 8 Gęstość nasypowa (BD ) DIN EN kg/m3 663 :>600 9 Wytrzymałość mechaniczna (DU DIN EN Ma-%,ar 98,3 :>97,5 10 Ilość worków na palecie szt Waga netto peletu w worku kg/szt Waga netto peletu na pelecie kg/szt Waga pelletu z paletą kg/szt Waga netto pelletu w BIG-BAG ach kg/szt Waga 1 x Auto peletu tona 24 6 Wykres nr1. Produkcja i zużycie peletu w Polsce w latach w tysiącach ton W tysiącach ton Produkcja Zużycie Źródło:Opracowanie własne. E. Wach, Aktualności rynku pelet na tle zapotrzebowania na biomasę w Polsce, Bałtycka Agencja Poszanowania Energii SA, Bydgoszcz dostęp:

7 Wykres nr 2. Produkcja peletu w Europie w latach w tysiącach ton. W tysiącach ton Produkcja Źródło:Opracowanie własne. E. Wach, Aktualności rynku pelet na tle zapotrzebowania na biomasę w Polsce, Bałtycka Agencja Poszanowania Energii SA, Bydgoszcz dostęp: Rynek peletu drzewnego w Rosji charakteryzuje się również dużą dynamiką produkcji. W 2010 roku w Rosji wyprodukowano 800 tys. ton peletu drzewnego, natomiast w 2011 roku 860 tys. ton. Łączna produkcja peletu w 2011 roku wyniosła 1 mln ton (pelety drzewne, pelety z łusek, pelety z torfu). W Rosji rozpoczął produkcje zakład na pelet drzewny Vyborgskaya Cellulose-VLK (w pobliżu granicy z Finlandią) o mocy produkcyjnej 1 mln ton rocznie. Obecnie osiągnął zdolność produkcyjną na 900 tys. ton rocznie. Rosja posiada zakłady produkujące pelet: w Archangielsku, Krasnojarsku i Twerze, które produkują około 100 tys. ton każdy, natomiast zakład w Arkaim (w rejonie Chabarowska) posiada moc produkcyjną 250 tys. ton rocznie. Rosja ma 23% światowych zasobów leśnych, ale tylko jedna czwarta potrzebnych ilości biomasy jest obecnie wykorzystywana. Niektórzy analitycy dość optymistycznie przewidują, że zużycie peletów w Europie w 2020 roku osiągnie poziom mln ton 1. 1 H. Bartoszewicz-Burczy, Potencjał i energetyczne wykorzystanie biomasy w Krajach Europy Środkowej, Instytut Energetyki, grudzień 2012, s.865,