Cech topenářů a instakatérů ČR informuje: Využití biomasy pro výrobu tepla – 1. část

vzdělávání

Cech topenářů a instalatérů (www.cechtop.cz) uspořádal v říjnu 2011 v Plzni, v Kolíně a ve Zlíně semináře Joule 2011.
Na seminářích vystoupil s přednáškou také Ing. Jan Hrdlička, Ph.D., z Ústavu energetiky, Fakulty strojní ČVUT v Praze.

Zde je ukázka z jeho přednášky.

Pojem biomasa

Pod pojmem biomasa se rozumí veškerý materiál organického původu, který obsahuje uhlovodíky. Biomasa proto obecně zahrnuje:

• v přírodě žijící rostliny a živočichy (tzv. fytomasu a zoomasu),
• zbytky a produkty jejich existence (např. exkrementy zvířat),
• odumřelou, ale nikoliv fosilní fytomasu a zoomasu (např. sláma, suché listí),
• a dále v tomto smyslu veškerý materiál, který vznikl technologickou přeměnou z předchozích, (např. papír, odpady z jatek, organická část domovního odpadu).

Ohraničením biomasy a fosilní biomasy ve smyslu obnovitelného zdroje energie je rašelina (I. stupeň uhelnatění), která již není do biomasy zahrnována.

Primární a sekundární produkty

Jako primární biomasa se označují takové materiály, které vznikly přímou fotosyntézou, tj. veškerá rostlinná biomasa, např. dřevo, ale i veškeré produkty a zbytky lesního a zemědělského hospodaření.

Jako sekundární biomasa jsou označovány organické produkty vzniklé bez přímého působení slunce ve vyšších organizmech (např. zvířat), exkrementy, ale patří sem rovněž i čistírenské kaly.

Biomasa v české legislativě

Zákon o ochraně ovzduší č. 86/2002 Sb. a nařízení vlády č. 146/2007 Sb. o emisních limitech uvádějí:

Biomasa pro ZVZ (zvláště velký zdroj znečištění ovzduší) je produkt, který je tvořen zcela nebo zčásti z rostlinného materiálu pocházejícího ze zemědělství nebo lesnictví, a který lze použít jako palivo za účelem získání jeho energetického obsahu, a dále uvedený odpad použitý jako palivo:

1. rostlinný odpad ze zemědělství nebo lesnictví,
2. rostlinný odpad z potravinářského průmyslu, pokud se znovu využije vyrobené teplo,
3. rostlinný odpad z výroby čerstvé vlákniny a z výroby papíru z buničiny, pokud se společně spaluje v místě výroby a vzniklé teplo se využije,
4. korkový odpad,
5. dřevní odpad s výjimkou dřevného odpadu, který může obsahovat halogenované organické sloučeniny nebo těžké kovy v důsledku ošetření látkami na ochranu dřeva nebo nátěrovými hmotami, zahrnující především dřevné odpady tohoto typu pocházející z odpadů ze stavebnictví a z demolic.

Zákon č. 180/2005 Sb. o podpoře výroby elektřiny z obnovitelných zdrojů uvádí: biomasou se rozumí rozložitelná část výrobků, odpadů, a zbytků z provozování zemědělství a hospodaření v lesích a souvisejících průmyslových odvětví, zemědělské produkty pěstované pro energetické účely, BRKO (biologicky rozložitelná část komunálního odpadu) a BRPO (biologicky rozložitelná část průmyslového odpadu).

Vyhláška č. 482/2005 Sb. o stanovení druhů, způsobů využití a parametrů biomasy při podpoře výroby elektřiny z biomasy uvádí důležité pojmy:

• není definován pojem biomasa, pouze biopalivo = palivo vyrobené z biomasy,
• biologicky rozložitelný materiál – materiál podléhající bio­logickému anaerobnímu nebo aerobnímu rozkladu za podmínek přirozeně se vyskytujících v biosféře,
• mechanicko-biologická úprava – úprava směsného komunálního odpadu a průmyslového odpadu svou charakteristikou a složením podobného komunálnímu odpadu, spočívající v kombinaci fyzikálních postupů, kterými jsou například drcení a třídění, a biologických postupů, jejímž výsledkem je oddělení některých složek odpadu, stabilizace biologicky rozložitelných složek odpadu a případně další úprava oddělených složek odpadu.

Bez podpory je rašelina a dále dřevo, výrobky ze dřeva a dřevěných materiálů ošetřené konzervačními a ochrannými prostředky nebo povrchovými úpravami nebo pojivy s obsahem halogenovaných uhlovodíků nebo těžkých kovů a takto ošetřené dřevo ze stavebnictví a z demolic.

Celkem se rozlišuje 5 skupin biomasy:

• sk. 1: cíleně pěstovaná energetická biomasa,
• sk. 2: zahrnuje biomasu nezařazenou do skupiny 1, 3 nebo 4 a současně využitelnou pro procesy termické přeměny nebo pro anaerobní fermentaci (např. sláma, znehodnocené obilí, travní hmota),
• sk. 3: zahrnuje materiálově využitelnou, jednoznačně určitelnou biomasu, zejména piliny a tzv. bílou a hnědou štěpku; dále papírenské výluhy a palivové dřevo,
• sk. 4: zahrnuje biomasu využitelnou zejména pro anaerobní fermentaci a biomasu, kterou je možné využít i pomocí procesů termické přeměny (rozlišením zařazení do kategorií dle druhu termické přeměny; např. zbytky z výroby lihu, zbytkový jedlý olej, apod.),
• sk. 5: biomasa využitelná pouze pro anaerobní fermentaci (např. masokostní moučka, kafilerní tuk, exkrementy).

Vznik biomasy a tzv. „CO₂ neutralita“

Rostlinná biomasa vzniká procesem fotosyntézy, tj. vázáním CO₂ ze vzduchu do organické sloučeniny za pomoci slunečního záření. Podstatou je tedy „akumulace“ sluneční energie do formy chemické vazby, kterou lze energeticky využít. Čistá bilance je taková, že jaké množství CO₂ je v rostlině naakumulováno, totéž množství se uvolní zpět do atmosféry při jejím rozkladu/spálení apod. Realita je ale jiná. Je vždy nutné uvažovat všechny technologické kroky jejího využití.

Kvalitativní znaky biopaliv

Palivové vlastnosti:

• voda: balastní složka, ovlivnění výhřevnosti, teploty spalování, skladování, přepravní nároky,
• výhřevnost: energetický obsah v palivu,
• popeloviny: balastní složka; emise tuhých znečišťujících látek, možnost využití zbytků po spalování,
• tavitelnost popelovin: tvorba úsad a spečenin, problematika spolehlivosti provozu.

Fyzikálně-mechanické vlastnosti:

• granulometrie: provedení dávkovacích zařízení kotlů, potřeba zpracování, zápalnost, možnost sušení,
• podíl jemných částic: ucpávání podavačů, nebezpečí exploze, klenbování,
• sypná hmotnost a hustota: volba způsobu přepravy, výkon dopravníků,
• odolnost proti otěru: tvorba jemných částic při zpracování.