S platnosťou od 1. augusta 2010 - ENEF 2012

Netradičné zdroje biomasy a ichmožnosti využitia v sektore energetikyGonda, Ľ. et al.Centrum výskumu rastlinnej výrobyVýskumný ústav trávnych porastova horského poľnohospodárstva(CVRV - VÚTPHP)Banská BystricaSeminár projektuBIOHEAT14. október 2010Banská Bystricakontakt:doc. Ing. Ľubomír Gonda, CSc,.CVRV - VÚTPHPMládežnícka 36, 974 21 Banská Bystricatel.: 00421-048-3100228e-mail: gonda@vutphp.skwww.vutphp.sk

Produkcia poľnohospodárskej biomasy v SR v rokoch 1990-2008 (t)Pokles 1990/2008 o 5 856 267 t (40,62 %)t25 000 00020 000 00015 000 00010 000 0005 000 0000t30 000 00025 000 00020 000 00015 000 00010 000 0005 000 00001990199119921993199519961997199819992000200120022003200420052006200720081990199119921993199419951996199719981999200020012002200320042005200620072008Pozberaná úroda Využité zvyšky Nevyužité zvyškyExkrementy hovädzieho dobytka Exkrementy ošípaných Exkrementy hydinyPokles 1990/2008 o 18 534 438 t (66,35 %)© Gonda 2010

CHARAKTERISTIKA HORSKÝCH OBLASTÍ A ZAŤAŽENIE TTP VDJV EU 15 a 27(*)Zdroj: Nordregio Mountain Areas in Europe: Analysis of mountain areas in EU member states, acceding and other Europeancountries 2004,. (**) Zdroj EUROSTAT(***) EGF© Gonda 2010

Zmeny v stavoch prežúvavcov po roku 1990 na Slovensku© Gonda 2010

Riešenie problematiky OZE vo VÚTPHP Banská BystricaVstup do problematiky 1994Pilotný projekt 2004 – 2006Riešenie 2006 – 2009UO 27/091 0501 /091 0510Riešenie konkurencieschopnostia ekologizácie RVa inovácia prvkovpestovateľských technológií2007-2010Projekt APVV-0174-07Produkčné parametre rýchlorastúcich drevín(Habovštiak, Daniel, VS Orava)Energetické zdroje na produkčne nevyužívaných trávnych porastoch(Gonda, Kunský, Banská Bystrica, NLC Zvolen, SPU TF Nitra)SE 07 Biosplyňovanie trávnej a ďatelinotrávnej fytomasy mokrýmprocesom (Gonda, Kunský, B. Bystrica, Gaduš SPU TF Nitra)SE 08 Výskum biomasy ruderálnych a opustených oblastí, akosuroviny pre ekopalivá (Britaňák – VS PP)SE 09 Produkčný a energetický potenciál rýchlorastúcich drevín(Daniel VS Orava)SE 10 TE hodnotenie využitia trávnej fytomasy na bionergiu(Kunský, Gonda, B. Bystrica)Manažment prírodných zdrojov poľ. biomasy na bioenergiu.(SAŽP B. Bystrica, VÚTPHP B. Bystrica Gonda, Kunský, Obrcianová, Kizeková)Projekt APVV-0131-072010 - 2012Rezortná úloha MP SRMultifunkčné využitie TP v HOVýskum, realizácia a energetické využitie lignocelulóznych zdrojov.(Daniel VS Orava)Obnoviteľné a trvalo udržateľné zdroje energie(Gonda, Kunský, Obrcianová, Pollák)- Produkcia biomasy z TP s využitím na bioenergiu- Technológie výroby tuhých ekologických palív z nevyužitých TP- Efektívne a racionálne postupy konverzie fytomasy na bioplyn© Gonda

Monitoring plôch trvalých trávnych porastov vo vybranýchregiónoch SRprodukciafytomasasušinaBIOMASAbotanické zloženiesortimentácia kmeňovej skladby(7 cm)ENERGETICKÝPOTENCIÁLdendromasacelková zásobaročný prírastokdrevinové zloženiePoľnohospodárske regióny:Zvolenská kotlinaLiptovská kotlinaNízke Tatry© Gonda 2010

Základná charakteristika a kvantifikácia produkčnenevyužívaných plôchpodielPN PPparametrePPTTPPN PPMJha 2 436 879 10 979ha 880 920 6 586ha 352 418 1 515PP 14,5 13,8%SRmonitorovanésubjektyTTP 40,0 23,8© Gonda 2010

Monitorovaný energetický potenciál PN PP2 011 toe15 370 barelov ropy(1270/7,4)510 domácností5000 m 3 .rok -1 . 302 domácností (120 m 2 )180 kWh.m -2 .rok -1 © Gonda 2010

Základné smery využitia poľnohospodárskej biomasy naenergetické účelytráva suché stebloviny poľné drevinysiláž brikety - pelety drevné štiepkybioplyn spaľovanie drevoplyndiaľkovévykurovanieelektrickýprúdZdroj: Petr Kramoliš: Využití travní fytomasy pro výrobu elektrické energie a tepla. Biom.cz, 3.11.2004, http://biom.cz/index.shtml?x=208819© Gonda 2010

Základné technologické požiadavky na fytomasu preprodukciu energie (Long, Meynell, 1976)sušina, % pomer C:N technologickýpostupdo 45 20-30:1 splyňovanienad 45vyššípriamespaľovaniePoznámka: Hodnota pH pre biosplyňovanie 6,8 – 7,2© Gonda 2010

PRODUKCIA BIOPLYNU

Prehľad najčastejšie používaných biologických materiálov naprodukciu bioplynu(Váňa, 2003) ex. Gonda 2010pekárske odpadyvýpekystarý tukkuchynské odpadymelasatuk z odlučovačovtrávna silážkukuričná silážcukrová repazemiaková vňaťpivovarnícke mlatohydinový trusrepné skrojkyobilné výpalkyzemiakové výpalkyhnojovica ošípanýchhnojovica HD9070504235302002001801661302503404806006707100 100 200 300 400 500 600 700 800max. výťažok bioplynu (m 3 /t substrátu)© Gonda

Prehľad základných údajov poľnohospodárskych bioplynových staníc SRBioplynová stanicaInštalovaný výkon Využitie ZačatieZdrojkW el. energii energíí prevádzkyAGROBAN, s. r. o. BátkaPPD Brezov6 x 13865hnojiovicahnojovica HD +vlastnávlastnáošípanýchenerget. plodinyspotrebaspotreba19951998VPP SPU, s. r. o. Kolíňany 22 hnojovica HDvlastnáspotreba2001PD Kapušany 100 + 40 hnojovica HD predaj 2005STIFI Hurbanovo 270 kukuričná siláž predaj 2005BPS Ladzany - E.ON 1000 konzervované siláže predaj 2009 *BPS Hont. Moravce - E.ON 1000 konzervované siláže predaj 2010 *PD Ludrová 250hnojovica HD +energet. plodinypredaj 2010 *PD Chynorany 1000 poľnohosp. biomasa predaj 2010 *BPS Malý Cetín - E.ON 1000 konzervované siláže predaj 2010 **BPS Horovce - E.ON 1000 konzervované siláže predaj 2010 **BPS Detva 998 hnojovica + siláž predaj 2010 **BPS Vrbina 999 hnojovica + siláž predaj 2010 **BPS Bystré 2 x 536biomasa z poľnohosp.výrobypredaj 2010 **BPS Kolárovo 999biomasa z poľnohosp.výrobypredaj 2010 **BPS Veľký Meder 760 hnojovica + siláž predaj 2011* v skúšobnej prevádzke** vo výstavbe© Gonda 2010

Bioplynové stanice na SlovenskuInštalovaný výkondo 500 kWInštalovaný výkonod 500 kW do 1000 kWBioplynová stanica vovýstavbe© Gonda2010

Bioplynové stanice v Českej republikeZdroj: www.biom.cz© Gonda 2010

Porovnanie stavu a nárastu biostaníc v rokoch 2007 - 2009 vovybraných krajinách EU 27Celkový PriemernýKrajina Počet BPS inštalovaný výkon na 1 BPSvýkon MW kWNemecko 3711 −> 4100 1271 −> 1435 342 −> 350Dánsko 78 −> 78 40 −> 40 513 −> 513Rakúsko 150 −> 294 29 −> 76,7 200 −> 260Taliansko 80 −> 80 61 −> 61 760 −> 760Česká republika 14 −> 66 5,9 −> 39,3 422 −> 595Slovensko 5 −> 6 1,3 −> 2,3 265 −> 388Nárast : 2007 → 2009© Gonda 2010

MATERIÁL A METÓDYBioplynová stanica v KolíňanochRealizačný výstupmedzinárodného vedeckého projektu č. PL 962023 v rámci programu INCOCOPERNICUS s názvom:Bioplynové technológie pre regeneratívnu dodávkuenergie vo východnej EurópeDoba riešenia: september 1996 – september 2000Celkové náklady stavby:6,5 mil. Sk, z toho 4,2 mil. Sk grant EÚSkúšobná prevádzka: december 2000 – jún 2002Partnerské krajiny:Koordinátor projektu:Rakúsko, Nemecko, Švédsko, Bulharsko,UkrajinaÖsterr. Forschungszentrum Seibersdorf,Rakúsko© Gonda 2010

• projektovaný výkon - využitie exkrementov od 80 VDJ• kogeneračná výroba energie - elektrickej - 22 kW- tepelnej - 45 kW• celková zastavaná plocha cca 1350 m 2 © Gonda 2010

Bioplynová stanica – Kolíňany - súčasnosť© Gonda 2010

VÝSLEDKY A DISKUSIA(Ko)Fermentácia substrátovVARIANTYI. Hnojovica HD – referenčný údaj (100 %)II. Hnojovica a siláže LS (80+20%)III. Hnojovica a siláže ĎTM (80+20%)IV. Hnojovica a siláže TTP (80+20%)V. Hnojovica a siláže LS (60+40%)VI. Hnojovica a siláže TTP (60+40%)LS – Lucerna siataĎTM – Ďatelinotrávna miešankaTTP – Trvalý trávny porast© Gonda 2010

Výsledky chemických analýz a fosílnych parametrovEtapaMateriálObsahsušiny -fermentorTS %CH4 H2S CO2 Prod. BP /* Prod. BP/* Prod. BPobj. % ppm obj. % m 3 /h m 3 /deňProd. bioplynuvýkon /*El. energia/*m 3 /tTS.deň m 3 /m 3 .deň kWh/deňI. Hnojovica (100%) 4,82 58,1 253 41,1 0,105 2,52 10,46 0,503 15,342II. Hnojovica: LS (80 : 20) obj.% 8,15 60,7 771 34,9 0,193 4,632 11,36 0,929 29,264III. Hnojovica: ĎTM (80 : 20) obj % 10,22 58 360 39,91 0,1204 2,889 5,65 0,578 18,098IV. Hnojovica : siláž TTP (80 : 20) obj.% 6,43 60 2170 36,4 0,326 7,824 24,33 1,563 49,19V. Hnojovica : siláž luc. (60 : 40) obj.% 7,4 62,8 1722 36,1 0,275 6,6 17,84 1,322 43,43VI. Hnojovica : siláž TTP (60 : 40) obj.% 9,31 52,3 979 41,3 0,155 3,72 7,99 0,743 20,387Vysvetlívky: TS - obsah sušiny v substráte/* - produkcia bioplynu z fermetora o objeme 5 m 3 (Gaduš, Gonda 2010)© Gonda 2010

Analýza bioplynuMerná Rozmer Variant StrednáveličinahodnotaI 100 H 58,10II 80 H + 20 LS 60,70CH 4 % volIII 80 H + 20 ĎTM 58,00IV 80 H + 20 TTP 60,00V 60 H + 40 LS 62,80VI 60 H + 40 TTP 52,30I 100 H 41,10II 80 H + 20 LS 34,90CO 2 % volIII 80 H + 20 ĎTM 39,91IV 80 H + 20 TTP 36,40V 60 H + 40 LS 36,10VI 60 H + 40 TTP 41,30I 100 H 253II 80 H + 20 LS 771H 2 S ppm vol.III 80 H + 20 ĎTM 360IV 80 H + 20 TTP 2170V 60 H + 40 LS 1722VI 60 H + 40 TTP 979I 100 H 2,52II 80 H + 20 LS 4,63produkciaIII 80 H + 20 ĎTM 2,88m N 3 d -1bioplynuIV 80 H + 20 TTP 7,82V 60 H + 40 LS 6,60VI 60 H + 40 TTP 3,72© Gonda 2010

Porovnanie obsahu metánu v bioplyne, výhrevnosť, denná produkcia,energetický výkon fermentorapoužitý substrát CH 4 , % vol.-3H, MJ.m N V BP , m 3 N .d -1 P EF , kWh.d -11 ČH 58,1 22,1 2,4 15,32 40% H + 60% KS 55,6 21,3 8,3 49,13 60% H + 40% KS 55,1 21,1 7,1 41,74 92,3% H + 7,7% KO 59,0 22,5 3,0 18,65 90% H + 10% ČT 55,4 21,2 1,3 7,56 90% H + 10% STTP 56,7 21,7 3,6 21,77 80% H + 20% STTP 60,0 23,0 7,82 49,28 80% H + 20% SLS 60,7 23,1 4,6 29,39 80% H + 20% SDTM 58,0 22,1 2,9 18,110 60% H + 40% SLS 62,8 23,9 6,6 43,411 60% H + 40% STTP 52,3 20,03 3,7 20,41 čistá hnojovica2 40% vol. hnojovice a 60% vol. kukuričnej siláže3 60% vol. hnojovice a 40% vol. kukuričnej siláže4 92,3% vol. hnojovice a 7,7% vol. kuchyn. odpadkov5 90% vol. hnojovice a 10% vol. čerstvej trávyCH 4 obsah metánu v bioplyneH výhrevnosť reálneho bioplynu na volumetrickej bázeV BP denná produkcia bioplynuenergetický výkon experimentálneho fermentoraP EF6 90% vol. hnojovice a 10% siláž TTP7 80% vol. hnojovice a 20% siláž TTP8 80% vol. hnojovice a 20% siláž luc.siatej9 80 % vol. hnojovice a 20% siláž ďat.tráv.mieš.10 60 % vol. hnojovice a 40% siláž luc. siatej11 60 % vol. hnojovice a 40% siláž TTP© Gonda 2010

TUHÉ BIOPALIVÁZ TRÁVNEJ FYTOMASY

Novinky štandardizácie – tuhé biopaliváEN 14 961Odvodené normy členských štátov EUNové normy na tuhé biopaliváS platnosťou od 1. júla 2010 SÚTN vydáva nasledujúce slovenské technickénormy na tuhé biopalivá:• STN EN 15210-1 Tuhé biopalivá. Stanovenie mechanickej odolnosti peliet abrikiet. Časť 1: Pelety (65 7407)• STN EN 14775 Tuhé biopalivá. Stanovenie obsahu popola (65 7408)• STN EN 15103 Tuhé biopalivá. Stanovenie sypnej hmotnosti (65 7409)• STN EN 15148 Tuhé biopalivá. Stanovenie obsahu prchavých látok (65 7411)S platnosťou od 1. augusta 2010:• STN EN 14918 Tuhé biopalivá. Stanovenie výhrevnosti (65 7410)S platnosťou od 1. septembra 2010:• STN EN 14961-1 Tuhé biopalivá. Špecifikácie a triedy palív. Časť 1: Všeobecnépožiadavky (65 7403)Uvedené zavedené normy je možné kúpiť vo virtuálnej predajni SÚTN, objednať naadrese SÚTN, Karloveská 63, 840 00 Bratislava alebo kúpiť priamo v Infocentre naKarloveskej ul. 63.

Obr. 1: Briketa pšeničná slama 70%+ piliny 30%Priemer sita 15 [mm], Obj. hmot. 645[kg.m-3], Pevnosť v ohybe 335[kPa],Odrol po 24 h 13 [%], Teplota tečenia popola 1043 oCObr. 2: Briketa kukuričná slama šrotovanáPriemer sita 15 [mm], Obj. hmot. 826[kg.m-3], Pevnosť v ohybe 720 [kPa],Odrol po 24 h 6 [%], Teplota tečenia popola 1015 oCObr. 3: Briketa pšeničná slama 70%+ revná štiepka 30%Priemer sita - [mm],Obj. hmot. 660 [kg.m-3], Pevnosť v ohybe 384 [kPa],Odrol po 24 h 15 [%], Teplota tečenia popola 1020 oC

Obr. 4: Briketa metlica 50%+ amarantus rezanka 50%Priemer sita 15 [mm], Obj. hmot. 920 [kg.m-3], Pevnosť v ohybe 650 [kPa],Odrol po 24 h 7 [%], Teplota tečenia popola 995 oCObr. 5: Briketa metlicaPriemer sita 15 [mm], Obj. hmot. 607 [kg.m-3], Pevnosť v ohybe 250 [kPa],Odrol po 24 h 19 [%], Teplota tečenia popola 980 oCObr. 6: Briketa metlicaPriemer sita 10 [mm], Obj. hmot. 607 [kg.m-3], Pevnosť v ohybe 317 [kPa],Odrol po 24 h 16 [%], Teplota tečenia popola 987 oC

Obr. 7: Briketa kukuričná slama rezankaObj. hmot. 708 [kg.m-3], Pevnosť v ohybe 657 [kPa],Odrol po 24 h 14 [%], Teplota tečenia popola 1107 oCObr. 8: Briketa amarantus rezankaPriemer sita - [mm], Obj. hmot. 771 [kg.m-3], Pevnosť v ohybe 687 [kPa],Odrol po 24 h 8 [%], Teplota tečenia popola 972oCObr. 9: Briketa konopné pazderiePriemer sita - [mm], Obj. hmot. 981 [kg.m-3], Pevnosť v ohybe 657 [kPa],Odrol po 24 h 9 [%], Teplota tečenia popola 1 035 oC

Drvič zahradného odpadu Viking GE 220Kladivkový šrotovník ŠV 15Miešacie zariadenie pre prípravu lisovacích zmesíBriketovací lis HLS 50 fy Briklis

Klikový lis pre výrobu brikiet

Fyzikálno–mechanické vlastnosti brikietTYP BRIKETYPRIEMERSITA (mm)OBJ. HMOTNOSŤ(kg.m-3)PEVNOSŤ VOHYBE (kPa)ODROL po24 h (%)TEPLOTA TEČENIAPOPOLA (oC)Pšeničná slama 70 % +piliny 30 % 15 645 335 13 1043Metlica 50 % +amarantus rezanka 50% 15 925 650 7 995Kukuričná slamašrotovaná 15 826 720 6 1015Metlica 15 607 250 19 980Metlica 10 607 317 16 987Pšeničná slama 70 % +revná štiepka 30 % - 660 384 15 1020Kukuričná slamarezanka - 708 657 14 1107Amarantus rezanka - 771 687 8 972Konopné pazderie - 981 657 9 1035Zdroj: VUZT, 2010

BRIKETY

Linka na výrobu peliet(firma KOVO Novák)

Fyzikálno - mechanické vlastnosti vykurovacích pelietOter[%]Merná hmotnosť[kg/m3]TeplotamäknutiaTeplotatečeniaseno metlice 3,8 950 780 960seno metlice 50% + repková slama 50%, 3,5 1150 820 1070pšeničná slama 33% + repková slama 69% 3,9 1080 890 1040pšeničná slama 50% + repková slama 50%. 4,2 1050 910 1020pšeničná slama 70% + repková slama 33%. 4,2 1040 870 1010Zdroj: VUZT, 2010Požiadavky podľa zmieňovanej normy ÖNORM M7135 na mechanické vlastnosti sú nasledujúce:• hodnota oteru menšia ako 2,3 %,• merná hmotnosť vyššia ako 1120 kg/m3.

Ligno-tester

Výsledky spaľovacích skúšokTab. 1: 100% príkonTab. 2: 75 % príkonCO NOx SO2O2priemer 351 614 184 11,68max 641 727 231 13,20min 146 423 27 10,04Směr. odch. 101 52 24 0,60CO NOx SO2O2priemer 460 689 174 14,03max 2462 808 318 16,91min 152 502 7 11,93Směr. odch. 359 45 40 0,76Tab. 3: 65% príkonTab. 4: 55% príkonCO NOx SO2O2priemer 1008 593 97 14,71Max 1763 771 162 15,62Min 358 419 24 13,14Směr. odch. 291 83 32 0,39CO NOx SO2O2priemer 1521 556 32 15,74max 2841 614 117 16,94min 712 499 0 14,57Směr. odch. 445 22 41 0,40Zdroj: VUZT, 2010Vysvetlivky:CO: koncentrácia CO [mg.m-3N, 11 % O2ref]NOx: koncentrácia NOx jako NO2 [mg.m-3N, 11 % O2ref]SO2: koncentrácia SO2 [mg.m-3N, 11 % O2ref]O2: koncentrácia O2 [% obj.]

Upravený kotol Verner A25Pohľad do ohniskaSpekajúci sa popol

PELETY

EKONOMIKA

ODPORUČENIA PRE PRAXHlavná orientácia multifunkčného a energetického využitia biomasy z KN P.P.FYTOMASAProdukcia bioplynuAnaerobná digescia trávnej a ďat. fytomasy pri max. sušine 35 % - suchá cestaAnaerobná digescia zo substrátu konzervovanej trávnej fytomasy miešanejso zoobiomasou, sušiny max. 15 % - mokrá cesta, kofermentáciaDENDROMASAPriame spaľovanieTUHÉ EKOPALIVÁFYTOMASADENDROMASAZUŠĽACHŤOVANIEPostupná ťažba celkovej zásoby drevnej biomasy. Návrat k intenzifikácii TTPŤažba do výšky ročného prírastku drevnej biomasy. Pri extenzívnomobhospodarovaní.30% najvhodnejších plôch preradiť do lesných plôch a vykonať ichintenzifikáciu. Pri intenzívnom obhospodarovaní a využívaní kvalitnej palivovejdendromasy.● Výroba energetického lisovaného sena● Výroba ekopeliet, ekobrikiet● Výroba zušľachťovaného tuhého paliva, mix dendromasy - biomasyTUHÉ, kompostyEKOHNOJIVÁKVAPALNÉ, hnojovicaKOMBINOVANÉ© Gonda 2010

Ďakujem za pozornosť© Gonda 2010

© Gonda 2010

© Gonda 2010

© Gonda 2010

© Gonda 2010

© Gonda 2010

© Gonda 2010

© Gonda 2010