WYDZIAŁ INŻYNIERII PRODUKCJI I ENERGETYKI UNIWERSYTET ROLNICZY w Krakowie, ul. Balicka 120, 30-149 Kraków STUDIA PODYPLOMOWE WYKORZYSTANIE BIOMASY NA CELE ENERGETYCZNE Program studiów KRAKÓW 2009
Nazwa kursu Prawne, ekonomiczne i polityczne uwarunkowania produkcji biopaliw Wykłady godz. Ćwiczenia godz./rodzaj Podstawowe pojęcia z zakresu energetyki (repetytorium pojęć, definicji i jednostek) Energia odnawialna i biomasa. Systemowa analiza możliwości pozyskiwania energii z biomasy (sprawność fotosyntezy, bariera wodna w produkcji roślin C 3 i C 4, nakłady: energetyczne, robocizny i finansowe na wytwarzanie i przetwarzanie biomasy w relacji do nakładów na konwencjonalne nośniki energii, bilans energetyczny produkcji i przetwarzania biomasy: input output) Specyficzne właściwości biomasy przetworzonej i nieprzetworzonej jako parametry porównawcze z konwencjonalnymi nośnikami energii. Kryteria analizy przydatności zastosowania biomasy do celów energetycznych. Perspektywy wykorzystania biomasy jako nośnika energii (ograniczenia i czynniki sprzyjające: społeczne, ekonomiczne, polityczne). Koncepcja samozaopatrzenia energetycznego wsi i rolnictwa. Uwarunkowania prawne dotyczące odnawialnych źródeł energii w Unii Europejskiej i Polsce. Prawo Unii Europejskiej oraz polityka energetyczna Polski do 2025 roku w kontekście strategii rozwoju energii odnawialnej. Dotacje unijne na wytwarzanie oraz wykorzystanie biomasy do produkcji energii: Program Operacyjny Infrastruktura i Środowisko, 16 regionalnych programów operacyjnych właściwych, w zależności od miejsca realizacji projektu, Program Rozwoju Obszarów Wiejskich, dopłaty bezpośrednie. Pożyczki preferencyjne (np. z narodowego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej), inicjatywa finansowania odnawialnych źródeł energii przez NFOŚiGW w formie dotacji. Dopłaty do uprawy roślin energetycznych. Obowiązki rolnika produkującego rośliny energetyczne wnoszącego o płatność. Praktyczne uzupełnianie wniosków. Przygotowanie biznesplanu. Plan rozwoju wraz ze szczegółową analizą kosztów z uwzględnieniem kwalifikowalności ich poszczególnych składowych. 8 8 /sem. Zagadnienia związane z zakładaniem, uprawą i utrzymaniem plantacji roślin energetycznych Zakładanie i uprawa plantacji drzew (hodowla): wymagania siedliskowe gatunków uprawianych na plantacjach i dynamika ich wzrastania w warunkach krajowych; pojęcie gatunku szybkorosnącego, kryteria jego wyróżniania i gatunki leśnych drzew szybkorosnących; plantacyjna uprawa leśnych drzew 12 30 /audyt.
szybkorosnących; odmiany gospodarcze topól, wierzb - systematyka i charakterystyka botaniczna; plantacyjna uprawa topól dobór odmian, zakładanie i pielęgnacja; plantacje energetyczne wierzb. Utrzymanie plantacji drzew (ochrona): odporność na szkodotwórcze czynniki abiotyczne upraw plantacyjnych; zagrożenie chorobami grzybowymi wybranych gatunków drzew w uprawie plantacyjnej; uszkodzenia liści, pędów, pni i korzeni powodowane przez owady na plantacjach szybkorosnących drzew i krzewów; zagrożenia upraw plantacyjnych przez ssaki oraz metody przeciwdziałania; chemiczne środki ochrony roślin stosowane na plantacjach i wpływ ich na środowisko. Odmiany roślin energetycznych niedrzewiastych, wybór sadzonek i technika sadzenia, planowanie obsady roślin (mechanizacja procesu sadzenia). Pielęgnacja i nawożenie plantacji. Ochrona mechaniczna i chemiczna przed chwastami i szkodnikami (stosowane środki ochrony roślin). Maszyny i urządzenia stosowane w uprawach roślin energetycznych. Plonowanie roślin energetycznych. Koszty założenia plantacji. Koszty utrzymania plantacji. Zajęcia terenowe na plantacji (sposoby rozmnażania roślin, zakładanie plantacji itp.). Zagadnienia związane z pozyskiwaniem biomasy na cele energetyczne Pozyskiwanie biomasy z obszarów leśnych: potencjał i możliwości wykorzystania, maszyny i urządzenia do jej pozyskiwania. Zbiór roślin pochodzących ze specjalistycznych upraw roślin energetycznych w cyklu jednorocznym. Sposoby i technologie zbioru. Maszyny i urządzenia do pozyskania biomasy z plantacji energetycznych. Pozyskanie biomasy z typowych upraw rolniczych. Koszty zbioru biomasy. Likwidacja plantacji i jej koszty. Logistyka i transport: przygotowanie biopaliw do transportu, sposoby zjednostkowania ładunków, możliwości przewozu biomasy w zależności od jej formy (rozdrobniona, kompaktowana). Metody składowania i przechowywania biomasy. Możliwości wykorzystania różnych środków transportowych do przewozu biopaliw, organizacja dostaw do punktów skupu lub też głównych odbiorców, optymalizacja tras. Wyjazd studyjny, zajęcia w terenie. 16 20 /audyt.
Przetwarzanie biomasy na paliwa gazowe Przegląd źródeł i technologii produkcji biogazu. Aspekty ekologiczne produkcji biogazu. Przygotowanie materiału do fermentacji. Proces fermentacji beztlenowej, sterowanie przebiegiem procesu. Oczyszczanie i magazynowanie biogazu. Typowe instalacje biogazowe. Biogazownie rolnicze jako stałe źródło dochodów. Pozyskiwanie gazu wysypiskowego. Konwersja biogazu. Skład i jakość biogazu. Kinetyka wytwarzania biogazu. Zajęcia terenowe w zakładzie produkującym biogaz. Przetwarzanie biomasy na paliwa ciekłe 16 10 /lab. 6 /teren. Charakterystyka konwencjonalnych oraz alternatywnych paliw. Własności fizykochemiczne odnawialnych paliw silnikowych: gęstość, lepkość kinematyczna i dynamiczna, liczba oktanowa, liczba cetanowa, temperatury destylacji, itp. Własności fizykochemiczne mieszanin paliw konwencjonalnych z paliwami alternatywnymi. Uregulowania prawne w zakresie perspektyw rozwoju paliw i biopaliw, w krótszym i dłuższym horyzoncie czasowym w Polsce, UE oraz na świecie. Możliwości produkcji biopaliw na własny cel i na sprzedaż zgodnie z ustawą o biokomponentach i biopaliwach ciekłych. Normy jakościowe biopaliw, determinujące poszczególne parametry paliw i biopaliw, dopuszczone metody badań parametrów paliwowych biopaliw. Alternatywne metody wyznaczania parametrów paliw. Metody pozyskiwania oleju z roślin oleistych. Dobór odmian roślin z przeznaczeniem pod uprawę na biopaliwa. Analiza kosztów produkcji biopaliw. Technologie wytwarzania biopaliw FAME do silników z zapłonem samoczynnym stosowane w dużych oraz małych rafineriach. Obliczanie technologicznego zapotrzebowania biomasy oraz innych substratów potrzebnych do wytworzenia biopaliw. Biopaliwa przyszłości - paliwa drugiej generacji. Wytwarzanie biopaliw typu FAME (RME). Obliczanie substratów potrzebnych do wytworzenia paliwa (ilości oleju roślinnego, tłuszczu zwierzącego lub zużytych produktów, metanolu, katalizatorów, itp.) Sprawdzanie jakości substratów używanych do produkcji biopaliw, ph, stężeń substratów, katalizatorów, mocy alkoholi, itp. Ocena jakości uzyskanego biopaliwa. 16 16 /lab.
Przetwarzanie biomasy na paliwa stałe, jakość paliw. Teoretyczne podstawy procesów rozdrabniania materiału roślinnego. Fizyczne właściwości biomasy istotne w procesach rozdrabniania i aglomeracji. Granulowanie i brykietowanie charakterystyka parametrów procesowo-aparaturowych. Technologie przygotowania biomasy (zrębkowanie, mielenie). Technologie produkcji paliw wysokoprzetworzonych (produkcja peletów i brykietów). Maszyny i urządzenia do przetwarzania biomasy w produkcji paliw kompaktowanych. Klasyfikacja paliw stałych (zgodnie z dyrektywami UE). Ćwiczenia laboratoryjne dotyczące produkcji paliw stałych (zrębkowanie, mielenie, zagęszczanie oraz kontrola jakości uzyskanych paliw). Oznaczenie ciepła spalania, wartości opałowej oraz zawartości popiołu biopaliw stałych. Oznaczenie trwałości brykietów oraz peletów. Badania wytrzymałościowe biopaliw stałych. Oznaczenie wilgotności materiałów biologicznych. Oznaczenie gęstości właściwej oraz usypowej biomasy oraz peletów i brykietów. Oznaczenie składu granulometrycznego materiałów sypkich (metoda sitowa oraz metoda oparta na komputerowej analizie obrazu). Wyjazdy studialne - zajęcia terenowe w zakładzie produkcyjnym. Zagadnienia związane ze spalaniem biomasy. Bilans energetyczny. 16 5 /audyt. 12 /teren. 10 /lab. Definicja i rodzaje spalania. Substraty i produkty spalania. Obliczenia stechiometryczne: zapotrzebowanie powietrza, współczynnik nadmiaru powietrza, skład spalin, temperatura i entalpia spalin. Kontrola procesu spalania trójkąt Ostwalda. Ciepło spalania i wartość opałowa. Wymiana ciepła: przewodzenie, konwekcja, promieniowanie. Systemy spalania biomasy. Bilans energetyczny i masowy spalania biopaliwa w cieplnym systemie energetycznym. Bilans cieplny i sprawność paleniska. Kontrola procesu spalania i ochrona środowiska. Analiza energetyczno-ekonomiczna systemu spalania biomasy. 8 20 /proj. Konsultacje związane z pracą dyplomową (5h/studenta)