zagotavljanje kakovosti lesnih goriv

[ZAGOTAVLJANJE KAKOVOSTI LESNIH GORIV]
[dr. Nike Krajnc]
Oblike lesnega goriva
Drva
• Goli, l
polena, cepanica, g ,
okroglice, Lesni sekanci
Peleti
• kosi k
sesekanega lesa, veliki ,
od 0,5 do 5 cm.
• stiskanci k
valjaste oblike premera 8 p
mm in dolžine do 50 mm
Briketi
• večji č
stiskanci , različnih oblik
2
Katere sekance bi raje kupili?
Katere sekance bi raje kupili?
Za pravilno odločitev potrebujemo več podatkov o kakovosti in ceni
Smreka (iz nasada), M 35, P16
Bukev in Smreka, M 35, P16
700 kW/nm3
1000 kW/nm3
+40 %
Kaj vse vpliva na kakovost lesnih goriv?
Kaj vse vpliva na kakovost lesnih goriv?
Tehnologija Tehnologija
izdelave
Skl dišč j
Skladiščenje
Drevesna D
sestava in deli dreves
Kraj izdelave
Vmesno skladiščenje
Vir surovine
Čas izdelave
Skladiščenje ob kurilnici
Ohranjenost lesa
Transport
S
Surovina
i
Osnovne lastnosti lesnega goriva
Osnovne lastnosti lesnega goriva
Vsebnost vode
Vsebnost vode
Porazdelitve delcev (velikosti osnovnih delcev)
Porazdelitve delcev (velikosti osnovnih delcev)
Delež pepela
Delež pepela
Energetska vrednost
g
Gostota nasutja
Kako
je s standardi
Kako je s standardi
• Najpomembnejše lastnosti lesnih goriv, ki jih standardi tudi podrobneje opredeljujejo so:
tudi podrobneje opredeljujejo so:
– dimenzije, – tržna oblika, ,
– vsebnost vode, – kurilna vrednost – vsebnost za človeka in okolje škodljivih onesnažil. • več kot 26 standardov na nivoju EU (veljajo tudi v SLO), ki določajo od kakovostnih razredov do postopkov ki določajo od kakovostnih razredov do postopkov
jemanja vzorcev in postopkov laboratorijskih meritev
j
( g
j j
j
• Pomemben je tudi izvor lesa! (zagotavljanje trajnosti in legalnosti)
Ključni standardi za proizvajalce in uporabnike
Ref. oznaka
Slovenski naslov
SIST EN 14588:2010
Trdna biogoriva ‐ Terminologija, definicije in opisi
SIST EN 14961‐1:2010
Trdna biogoriva ‐ Specifikacije goriv in razredi ‐ 1. del: Splošne zahteve
SIST EN 14961‐2:2011
SIST EN 14961‐3:2011
SIST EN 14961‐4:2011
SIST EN 14961‐5:2011
SIST EN 14961 6:2012
SIST EN 14961‐6:2012
SIST EN 15234‐1:2011
SIST EN 15234‐2:2012
SIST EN 15234‐3:2012
SIST EN 15234‐4:2012
SIST EN 15234‐5:2012
SIST EN 15234‐6:2012
Datum objave
Trdna biogoriva ‐ Specifikacije goriv in razredi ‐ 2. del: Lesni peleti za neindustrijsko uporabo
Trdna biogoriva ‐ Specifikacije goriv in razredi ‐ 3. del: Lesni briketi za neindustrijsko uporabo
Trdna biogoriva ‐ Specifikacije goriv in razredi ‐
Trdna biogoriva
Specifikacije goriv in razredi 4. del: Lesni sekanci za 4 del: Lesni sekanci za
neindustrijsko uporabo
Trdna biogoriva ‐ Specifikacije goriv in razredi ‐ 5. del: Drva za neindustrijsko uporabo
Trdna biogoriva ‐ Specifikacije goriv in razredi ‐ 6. del: Nelesni peleti za neindustrijsko uporabo
Trdna biogoriva ‐ Zagotavljanje kakovosti goriv ‐ 1. del: Splošne zahteve
Trdna biogoriva ‐ Zagotavljanje kakovosti goriv ‐ 2. del: Lesni peleti za neindustrijsko uporabo
j
p
Trdna biogoriva ‐ Zagotavljanje kakovosti goriv ‐ 3. del: Lesni briketi za neindustrijsko uporabo
Trdna biogoriva ‐ Zagotavljanje kakovosti goriv ‐ 4. del: Lesni sekanci za neindustrijsko uporabo
T d bi
Trdna biogoriva
i ‐ Zagotavljanje kakovosti goriv ‐
Z t lj j k k
ti
i 5. del: Drva za neindustrijsko 5 d l D
i d t ij k
uporabo
Trdna biogoriva ‐ Zagotavljanje kakovosti goriv ‐ 6. del: Nelesni peleti za neindustrijsko uporabo
1.12.2010
1.3.2010
1.9.2011
1.9.2011
1.9.2011
1.6.2011
1 3 2012
1.3.2012
1.6.2011
1.3.2012
1.3.2012
1.3.2012
1.3.2012
1.3.2012
1. Terminologija, opisi, definicije
1. Terminologija, opisi, definicije
• Največja iluzija pri sporazumevanju je, da smo se sporazumeli!
j j
j p p
j j ,
p
• Kaj moramo opredeliti – o čem se moramo dogovoriti:
–
–
–
–
Merske enote
Vsebnost vode/vlažnost
/
Strošek prevoza (ali cena vključuje ta strošek?)
Obračunska enota (kW, t (katera tona), m3 (kateri?)
Prostorninske enote
Hlod (okrogli les) goli
1 m3
PROSTORNINA LESNEGA GORIVA JE ODVISNA OD OBLIKE, VELIKOSTI, HOMOGENOSTI IN RAZPOREDITVE POSAMEZNIHK KOSOV LESA
Sekanci
S k
i
2,9 nm3
Metrska polena,
okroglice, cepanice
1,4 prm
=
=
Kubični meter (m3) je prostornina lesa brez vmesnih, praznih prostorov (prostornina
kocke s stranicami 1 m). Uporablja se kot mera za okrogli les.
Prostorninski meter (prm) je skladovnica (velikosti kocke s stranicami 1 m)
zloženih kosov lesa vključno z zračnimi vmesnimi prostori. Uporablja se kot mera za
polena, cepanice in okroglice.
Nasuti meter (nm3) je nasutje manjših kosov lesa (drva, sekanci, žagovina itd.) v
zaboju s prostornino 1m3. Uporablja se kot mera za sekance in polena.
9
Energetski ekvivalenti
Primer faktorjev za lesne sekance G30* (Vir: Austrian Energy Agency). Ekvi. Sveža Suha w (%) Nasutje OKL snov snov 3
nm3 m t t Sekanci 1 0,400 0,256 0,167 (G30, mešan les iglavcev 2,500 1 0,641 0,417 35 % in listavcev) 3,906 1,560 1 0,650 5 988
5,988
2 398
2,398
1 538
1,538
1
1,233 0,493 0,316 0,191 0,342
0,137
0,088
0,053
Kurilnost Enote MWh 0,811 2,028 3,165 5 235
5,235
1 0,278
GJ 2,921 7,302 11,393 18 846
18,846
3,600 1
nm3 m3 t t
MWh GJ
*G30 je velikostni razred sekancev, skladno z avstrijskem standardom: ÖNORM M7133: 1998 (večina delcev je velikost med 16–2,8 mm, delcev pod 1 mm je lahko največ 4 %, do 20 % je lahko delcev pod 2,8 mm, največja dovoljena dolžina delcev je 8,5 cm). Primer faktorjev za polena (Vir: Austrian Energy Agency). w (% ) Nasutje Zlož ena Zložena polen a polena (25 –3 0cm)
P olena ( trd i listavci) 20 % ( 1m)
Ekvi. O KL Sveža snov Suha sn ov Kurilnost nm 3 prm
prm
m3
t
t
MWh
GJ
1 1,1 80 1,4 30 2,0 00 2,7 40 3,4 25 0,7 09 0,1 97 0 ,84 7 1 0 ,82 4 1 ,17 6
1 ,61 0 2 ,01 2 0 ,41 7 0 ,16 6 0 ,69 9 1 ,21 4 1 1 ,42 9
1 ,95 3 2 ,44 5 0 ,50 6 0 ,14 1 0 ,50 0 0 ,85 0 0 ,70 0 1
1 ,37 0 1 ,71 2 0 ,35 4 0 ,09 8 0,3 65 0,6 21 0,5 12 0,7 30 1 1,2 50 0,2 59 0,0 72 0,2 92 0,4 97 0,4 09 0,5 84
0,8 00 1 0,2 00 0,0 56 1,411 2,398 1,975 2,822
3,864 5,000 1 0,278 5,0 79 8,6 34 7,1 11 10,158
13,911 18,000 3,6 00 1 Enote nm 3 p rm p rm m3
t t MW h GJ W 35, G 30
W 35, G 30
W 35
G 30
Smrekka w= 50 %
Smrekka w= 20 %
Velik. delcev
Bukeev w= 50 %
Bukeev w= 20 %
Velikost deelcev (G 50)
Drevesne vrste
Velikost deelcev (G 35)
Bukev
Meehki listavci
Rast dreves
Smreka
Smreka ‐ hitra rast
Smreka ‐ norrmalna rast
1200
Smreka ‐ počasna rast
kW h/nm3
Kaj vpliva na energ. vrednost lesa?
Vsebnost vode
1000
800
600
400
200
0
Primerjava
kurilnih vrednosti
Primerjava kurilnih vrednosti
p
Topol
Jelka
Smreka
Jelša
Vrba
Bor
Macesen
Breza
Hrast
Jesen
Gaber
Rubinija
Bukev
0
20
40
primerjava po teži
60
80
primerjava po volumnu
100
120
2. Standardi za posamezne oblike lesnih goriv
Standardi za polena (SIST EN 14961‐5:2011 )
Razred Enote Vir lesne biomase Drevesne vrste 1
cm Dolžina (L) cm Vlažnost lesa (U)*1 % kosov Cela drevesa iz gozdov Deblovina Sečni ostanki Se določi po dogovoru Cela drevesa iz gozdov Deblovina Sečni ostanki D2 ≤ 2
D5 2≤D≤5 D10 5≤D≤10 D15 10≤D≤15 D15+ > 15 L20 ≤ 20
L25 ≤ 25
L33 ≤ 33 L50 ≤ 50 L100 ≤ 100 W ‐% sveže snovi
snovi w‐% suhe snovi prm nm3 t
t Vsebnost vode ((M)*
) 1 B
1
2
Deblovina Neonesnaženi lesni ostanki Premer (D) Obračun po masi ali volumnu
volumnu Delež cepljenih kosov Površina reza A
D15 ≤15 D15+ > 15 L33 ≤ 33
L50 ≤ 50 L100 ≤ 100 M20: w ≤20 % M25: w ≤25 %
M25: w ≤25 % M35: w ≤35 %
U25 ≤ 25 U33 ≤ 33 U33 ≤ 33 U54 ≤ 54 Navedejo se enote za trgovanje ≥ 90 ≥ 50 Raven in gladek rez*2 Ni zahtev Ni zahtev Ni zahtev Če je delež lesa s trohnobo večji (≥ 10 %), je treba to navesti
navesti.
Delež lesa s ž
% kosov 0 % ≤ 5 Kot dodatni indikator trohnobo lahko navedemo tudi kurilnost ali gostoto nasutja. Opombe: *1 pri drveh je treba navajati tako vsebnost vode kot tudi vlažnost lesa *2 rez z motorno žago se jemlje kot raven in gladek rez Standardi za sekance
EN 14774–1:2009 Vsebnost vode EN 14774–1:2009 EN 15149 1 2010
EN 15149–1:2010
Porazdelitev delcev EN 15149–2:2010 Delež pepela EN 14775:2009 Kalorična vrednost EN 14918:2009
Gostota nasutja EN 15103:2009 Osnovne zahteve
Osnovne zahteve EN 14961
EN 14961
Trdna biogoriva–Metode določevanja vlage–Metoda sušenja v peči–1. del: Celotna vlaga–Referenčna metoda T d bi
Trdna biogoriva–Metoda določevanja vlage–Metoda i M d d l č
j l
M d
sušenja v peči–2. del: Celotna vlaga–
Poenostavljena metoda Trdna biogoriva–Metode določanja porazdelitve velikosti delcev–1. del: Nihalna zaslonska metoda elikosti delce 1 del Nihalna aslonska metoda
z uporabo sita z odprtinami 3,15 mm in več Trdna biogoriva–Metode določanja porazdelitve velikosti delcev–2. del: Vibracijska zaslonska metoda z uporabo sita z odprtinami 3,15 mm in metoda z uporabo
sita z odprtinami 3 15 mm in
manj Trdna biogoriva–Metoda določevanja pepela Trdna biogoriva–Metoda za ugotavljanje kalorične vrednosti d ti
Trdna biogoriva–Metode za določevanje prostorninske mase Trdna biogoriva–Specifikacije goriv in razredi–1. del: Osnovne zahteve
Kakovostni razredi za sekance ‐SIST EN 14961‐3:2011 V ir lesne biomase V elikost delcev Vsebnost vode (M) Vsebnost pepela Kuriln ost, q (kot dobljeno) Gostota nasutja – BD (kot dobljeno) Mejne vredn
j
osti za vsebn osti : N, S, Cl Mejne vredn osti za vsebn
b osti
ti : As, Cd, C r, C u, Pb, Hg, Ni, Zn Razred A
B
1
2
C ela d revesa iz gozd ov
D eb lovin a Sečn i ostanki Kemi čno n eobd elani lesni ostan ki
mm w‐% suhe o sn ove (MJ/kg kWh/kg) kg/n m 3 mg/kg g/ g
suh e o sn ove 2
C ela drevesa iz n asadov in u rejan ja kraji ne Kem ično n eobd elani lesni ostanki
Stran ski pro izvodi in ostanki lesne indu strije
Odslužen les Velikostni razred (P16 A, P16 B, P31,5, P45) se določi glede na zahteve, predstavljene v preglednici o velikostnih razredih
W ‐% % suhe %
h
o sn ove 1
M10: w ? 10 %
M25: w ? 25 % M35: w ? 35 % Se določi po dogovoru A1,0: ? 1,0 % A1,5: ? 1,5 % A3,0: ? 3,0 % Q13,0: ? 13,0
Q3,6: ? 3,6
Q11,0: ? 11,0
Q3,1: ? 3,1
Se določi po dogovoru B D150: ? 150 B D200: ? 200 BD150: ? 150 BD200: ? 200 Se določi po dogovoru N1,0: , ? 1,0
,
S0,1: ? 0,1 Cl0,05: ? 0,05 As ? 1 Cd ? 2,0 Cr ? 10 C ? 10
Cu Pb ? 10 Hg ? 0,1 N i ? 10 Zn ? 100 Velikostni razredi
Velikostni razredi
Velikostni razredi lesnih sekancev, primernih za rabo v manjših kotlih (EN 14961‐4:2011) Glavna frakcija ‐ minimalno 70 % mase
Fina frakcija v % (delci pod 3,15 mm) P 16 A 3,15 mm ≤ P ≤ 16 mm ≤12 % Groba frakcija v % – največja dolžina in presek delcev
≤ 3 % delcev nad 16 mm, največja dovoljena velikost 31,5 mm, največji presek delca 1 cm2 P16 B
P16 B 3,15 mm ≤ P ≤
3,15 mm ≤
P ≤ 16 mm
16 mm
≤12 % %
P31,5 8 mm ≤ P ≤ 31,5 mm ≤8 % P 45 A 8 mm ≤ P ≤ 45 mm ≤8 % ≤ 3 % delcev nad 45 mm, največja dovoljena velikost 120 mm,
dovoljena velikost 120 mm,
največji presek delca 1 cm2
≤ 6 % delcev nad 45 mm, največja dovoljena velikost 120 mm, največji presek delca 2 cm2
≤ 6 % delcev nad 63 mm, največ ≤ 6 %
delcev nad 63 mm največ
3,5 % delcev večjih od 100 mm, največja dovoljena velikost 120 mm, največji presek delca 5 cm2
Gostota nasutja sekancev
Gostota nasutja sekancev
Vsebnost vode
V
b
t d
8‐18 Enota
160‐180
kg/nm3
Gostota nasutja ‐ iglavci Razred ‐ BD
BD 150
225‐250
kg/nm3
Gostota nasutja ‐ listavci Razred ‐ BD
BD 200
BD‐ bulk density oziroma gostota nasutja 18‐25 25‐35 35‐45 180‐200
BD 150
250‐280
BD 200
200‐225
BD 200
280‐320
BD 200
225‐270
BD 200
320‐380
BD 200
Voda v lesu
Voda v lesu je izražena kot odstotek, ki se izračunava z naslednjima dvema formulama: ` Vlaga na suhi osnovi ÆVLAŽNOST u (%)
Izraža maso vode v lesu glede na maso sušilnično suhega lesa.
` Vlaga na vlažni osnovi Æ
Vlaga na vlažni osnovi Æ VSEBNOST VODE w (%) VSEBNOST VODE w (%)
Izraža maso vode v lesu glede na maso svežega lesa. To mero uporabljamo p
pri trženju lesnega goriva.
j
g g
Kjer je:
mw = masa svežega lesa (kot dobljeno)
m0 = masa sušilnično suhega lesa
Voda v lesu
Stanje lesa
Sveže iz gozda
Skladiščeno nekaj
mesecev
Skladiščeno čez poletje
Vsebnost
vode
50 – 60 %
Kurilnost
(HU)
2,0 kWh / kg
25 – 35 %
3,4 kWh / kg
15 – 25 %
4,0 kWh / kg
Vsakih 10 % vode zmanjša kurilno vrednost za 12
%. Če kurimo gozdno suh les porabimo 1/4
energije uskladiščene v lesu za izparevanje vode!
20
Sušenje polen
90
80
70
Vlažnostt
60
Senca/pokrito
50
Senca/nepokrito
40
Sonce/pokrito
30
Sonce/nepokrito
20
10
0
Okt Nov Dec Jan Feb Mar Apr Maj Jun Jul
100
Avg Sep Okt Nov
90
Vla
ažnost
80
70
60
Okroglica
50
Polovica
40
Četrtina
30
Sredica
20
10
0
21
Okt Nov Dec Jan Feb Mar Apr Maj Jun Jul
Avg Sep Okt Nov
Preverjanje in zagotavljanje kakovosti
Preverjanje in zagotavljanje kakovosti
• Spremljanje izvora surovine
• Meritve nekaterih parametrov na terenu (vsebnost vode)
M it
k t ih
t
t
( b t d )
• Laboratorijske meritve (pomemben je način jemanja vzorcev – reprezentativni vzorec)
p
)
3. STANDARDI ZA ZAGOTAVLJANJE KAKOVOSTI LESNIH GORIV
LESNIH GORIV Zagotavljanje kakovosti trdnih biogoriv
(SIST EN 15234
EN 15234‐1:2011)
1:2011)
Splošni namen tehnične specifikacije je zagotavljanje kakovosti trdnih biogoriv v celotni
oskrbovalni verigi (SCM) ‐ od izvora do dostave – ter zagotoviti ustrezno zaupanje, da so
opredeljene kakovostne zahteve izpolnjene.
Oskrbovalna veriga trdnih biogoriv:
Surovina
Identifikacija in
Identifikacija in zbiranje surovin
Proizvodnja in/ali priprava trdnih biogoriv
Prodaja in dostava trdnih biogoriv
Aktivnosti v oskrbovalni verigi, ki so predmet SIST
k
kb l
k
d
EN 15234‐1:2011
Prevzem trdnih biogoriv pri pri
končnem uporabniku
Končni uporabnik Obrat za sežig ali drug obrat za predelavo
V RAZMISLEK
V RAZMISLEK
Sečni ostanki
Biomasni logistični centri
Sečni ostanki
Sečni ostanki
• Problem je siromašenje gozdnih tal – iznos hranil (podobno kot steljarjenje)
• V primeru “drevesne metode” – poškodbe stoječega drevja in tal
• Pomembna je nadaljnja logistika – izdelava sekancev
• Izdeluje se zelene sekance
Zeleni sekanci – imajo večji delež organske snovi (listi, iglice), visoko vsebnost vode, več finih delcev
• Pomemben je dogovor o kakovosti sekance s kupcem
• Sekanci se lahko skladiščijo največ do 30 dni –
Sekanci se lahko skladiščijo največ do 30 dni proces gnitja in proces gnitja in
kompostiranja
p
j
j p
j
• V vsakem primeru je smotrnejši prevoz sekancev kot vejevine
• Prevoz vejevine – zgolj s specialnimi prikolicami
Tehnologije
Problem
skladiščenja
Problem skladiščenja
Velik
kost prostora v m3
25
20
15
10
5
0
Kurilno
K il
olje
Premog
P
Lesni
L
i
peleti
Drva
Drva
Sekanci
Zeleni
D
D
S k
i
Z l i
zložena
nasuta (w=35 %) sekanci
(w=20 %) (w=20 %)
(w=50 %)
Pi
Primerjava
j
za proizvodnjo
i d j 10 MWh energije
ij
Biomasni logistični centri
Biomasni logistični centri
Prostor za sušenje okroglega lesa
Pokrita hala za prisilno sušenje sekancev
Področje za izdelavo polen in
sekancev
PRIMERI DOBRE PRAKSE
Gozdarski inštitut Slovenije
Prej:
• 50.000 L kurilnega olja
= 42.500 €
Danes:
600 nm3 lesnih sekancev
l
h k
• =21.200 €
Razlika v stroških goriva 21
Razlika v stroških goriva
21.300 .300 €
300 €/leto
Investicija 16
Investicija 164
4.000 .000 €
€
Doba vračanja investicije je ocenjena na 8 let, Doba vračanja investicije je ocenjena na 8 let
oba vračanja investicije je ocenjena na 8 let,
let,, prihranimo 110 prihranimo 110 t t CO
CO2
Kurilnica na GIS
Kurilnica na GIS
220 kW kotel – proizvajalec Fröling
Začetek delovanja december 2011
Predvidena letna poraba sekancev – do 600 nm3
Plačilo po proizvedeni toploti in ne po količini dostavljenih sekancev
R d i
Redni monitoring
i i kakovosti sekancev, emisij dimnih plinov, k k
i k
i ij di ih li
proizvedene toplote in količine pepela – kmalu on‐line
• Zalogovnik za sekance – 90nm3
•
•
•
•
•
Količina dostavljenih sekancev
Količina
dostavljenih sekancev
Proizvedena toplota
Količina pepela
Povprečna vsebnost vode
Povprečna "energetska vrednost"
Količina pepepla
Leto 2011 Leto 2012
450
490
256,3
367
437
698
48
25
0,57
0,74
0,97
1,4
nm3
MWh
kg
%
MWh/nm3
kg/nm3
Analiza sekancev na GIS
Analiza sekancev na GIS
60
350
Vlažžnost (w) v %
250
40
200
30
150
20
100
10
50
0
0
Gostota nasutja (kg/m3)
Vlažnost (w %)
Gostotaa nasutja (kg/m3
3)
300
50
Sejalne analize
Sejalne analize
100
90
<0,25 mm
80
0,25‐0,5 mm
0,5‐ 1mm
Delež (%))
70
1 ‐2 mm
60
2‐2,8 mm
50
2,8 ‐3,15 mm
3,15 ‐8 mm
40
8 16 mm
8 ‐16 mm
30
16‐31,5 mm
20
100‐31,5 mm
>100 mm
10
0
Vzorec 1 Vzorec 2 Vzorec 3 Vzorec 4 Vzorec 5 Vzorec 6 Vzorec 7 Vzorec 8 Vzorec 9 Vzorec 10
Sekanci so večinoma v razredu P16 ali P31 5
Sekanci so večinoma v razredu P16 ali P31.5
AVG
Posamezna sejalna analiza
Posamezna sejalna analiza
Informacije
• Veliko gradiva v slovenskem in tujih jezikih je dostopne na:
g
j j
j
p
– http://www.biomasstradecentre2.eu
– http://www.gozdis.si/
Vse današnje prezentacije so že na obeh omenjenih naslovih
•
Po predavanjih bo možen ogled kotlovnica in laboratorija
•
p p
j
p g
p
Med odmorom in po predavanjih si lahko pogledate tudi ponudbo nekaterih podjetji (v preddverju GIS)
•
Nekatera literatura je dostopna v tiskani obliki
Nekatera literatura je dostopna v tiskani obliki www. BiomassTradeCentre2.eu
Hvala za pozornost
[email protected]