АГРОБИО ТЕХНИКА - растениевъдство, животновъдство, биоенергетикагодина VII, брой 1, 2019

Енергия от дървесна биомаса

Не е изненадващо, че се използва все повече биомаса от дървесина, тъй като земеделските производители, които отглеждат дървесни култури за собствените си отоплителни системи, постигат висока добавена стойност - един хектар гори може да произвежда енергия, еквивалентна на около 5000 литра гориво, година след година. Освен това, когато се използват съвременни когенерационни системи на дървесина/газ, използването на дървени стърготини или пелети става още по-ефективно, благодарение на способността да се произвежда електричество и топлина едновременно.


Изложението за децентрализирана енергия - EnergyDecentral, което се проведе от 13 до 16 ноември 2018 г., заедно с изложението за животновъдство EuroTier в Хановер, Германия, разгледа всички области на дейност, свързани с енергията от дървен материал.

Германия използва рекордно количество дървен материал. Домашното потребление на сурови дървесни материали понастоящем е около 135 милиона кубични метра годишно, а приблизително половината от тях се използват за производство на енергия. Дори компаниите без частни гори могат да произвеждат дървен материал, като отглеждат дървета с кратък цикъл на ротация/енергийни дървета, които все повече се срещат в селскостопанския бизнес поради бързия им растеж и високите добиви. Тополата, върбата, акацията (салкъм), ясенът, елшата и брезата се отглеждат за биомаса и са подходящи за отглеждане на земи, които са непригодни за култивиране на други култури поради географското си местоположение или типа почва. Дървесните култури с кратък цикъл се прибират на всеки две до осем години, а отглеждането се счита за рентабилно, ако годишно се произвеждат повече от осем тона дървесина на хектар. За един 20-годишен период на управление може да се очаква добив от около 1000 тона биомаса. И този вид производство не е положителен само от икономическа гледна точка, а също така и от екологична, тъй като биомасата от дървен материал е CO2-неутрална и отделя по-малко емисии, вредящи на околната среда, отколкото изкопаемите горива.

Икономиката на насажденията с къса ротация зависи от метода на събиране на биомасата. Могат да се използват машини, предназначени за предно или задно прикачване към трактора, които директно обработват дървета с диаметър до 13 см, като ги превръщат в дървени стърготини със съдържание на влага от 55%. Като алтернатива могат да се използват конвенционалните методи на сечене, като предимството тук е, че превръщането им в дървени стърготини може да се извърши на по-късен етап при намалено ниво на влагата.

Отоплителна техника за дървени стърготини и пелети
Инвестициите в инсталации за изгаряне на биомаса, като тези, които бяха в центъра на EnergyDecentral 2018, придобиват икономическо значение за все по-голям брой земеделски производители. В допълнение към дървените стърготини, модерните компютърно контролирани системи обработват също дървени пелети и други биогенни твърди горива като слама, кюспе или остатъчно зърно. Тук комбинираните котли осигуряват необходимата експлоатационна безопасност. С малки системи до 80 киловата е възможно също така да се горят дърва при аварийни ситуации. Подвижните решетъчни системи за стърготини и пелети се намират в диапазона на производителност от 500 до 1000 киловата. Инсталациите за изгаряне на дървени стърготини с мощност до 5000 киловата са разположени в горния край скалата. Котлите на стърготини и пелети с мощност до 800 киловата отварят нови възможности за земеделските производители, които нямат необходимото пространство в своите сгради.

Съвременните инсталации за изгаряне на биомаса са оборудвани с напълно автоматична система за подаване на гориво, премахване на пепелта и почистване на топлообменника. Експлоатацията на пелетна отоплителна система е не само по-малко трудоемка от една пещ на дърва, но е и не толкова скъпа екологична алтернатива на гориво за отопление за земеделските производители.

Сертифицираните горива осигуряват по-голяма ефективност
Пресованите дървени пелети с диаметър приблизително шест милиметра и дължина три сантиметра, имат калоричност от приблизително 4,9 киловатчаса на килограм. В резултат на това се получава компактно гориво от необработен дървесен материал като стърготини или талаш, който се притиска под високо налягане, без химически свързващи вещества, в цилиндрична форма, която има добри свойства и изисква минимално пространство за съхранение. За сравнение: калоричността на мазута е приблизително два пъти по-висока. Но дори и най-съвременният котел не може да бъде използван по енергийно ефективен начин и ниски емисии, ако горивото не отговаря на изискванията. Използването на стандартизирани дървесни пелети и стърготини, които отговарят на изискванията за качество, определени в стандарт DIN EN ISO 17225-2 или DIN EN ISO 17225-4 и са в съответствие със сертификата ENplus, е от решаващо значение за безпроблемна работа и ниски емисии на отоплителните системи на пелети. Въз основа на това земеделските стопани могат да се уверят, че са спазени стандартизираните характеристики на изгаряне и е осигурена еднаква газификация и намалена нужда от поддръжка на технологията на системата.

Топлина и електричество от газификатори на дървесина
Селскостопанските производители, които имат гореспоменатите дървесни култури, могат да се възползват от съвременните котли на пелети, които осигуряват топлина за жилищни сгради, стопански постройки и други. Големите селскостопански предприятия, които се нуждаят от много енергия - например за захранване на енергоемки системи за хранене на животните, за инфрачервени лампи, вентилатори или помпи - могат допълнително да намалят разходите си чрез използване на когенератори за едновременно производство на топлинна и електрическа енергия (CHP). Производителите на газификатори на дървесина за производство на топлина и електрически ток са постигнали значителен напредък в развитието на технологиите през последните години. Такива съвременни системи бяха показани на EnergyDecentral 2018.

Газификаторите на дървесина (CHP) работят на сходен принцип с другите когенератори с двигатели с вътрешно горене, но основната разлика е, че първите си осигуряват собствено гориво и по този начин са независими от природен газ или биогаз. Те изгарят дървени стърготини или пелети при излишно количество въздух, което води до стехиометрична химична реакция, произвеждаща вторично газово гориво. Този „дървен газ“ се пречиства чрез филтър и се изгаря в когенерационната система. Генераторът преобразува механичната енергия в електричество, докато топлообменникът снабдява с топлинна енергия отоплителна мрежа на фермата. Този тип система означава, че от дървесния източник може да се получи много повече енергия, отколкото при конвенционалното изгаряне.

Малките инсталации осигуряват независимост
Преди инженерите са се концентрирали предимно върху когенератори на дървен газ с мощност между 50 и 200 киловата електрическа енергия, за снабдяване с колкото се може повече електричество обществената мрежа в рамките на Законa за възобновяеми енергийни източници на Германия (EEG). Цената, за такава електроенергия, е намалена и за това много земеделски производители все още се чудят дали би бил полезен когенератор. Изложението EnergyDecentral би трябвало да е предоставило по-ясна представа и вероятно ще продължи тенденцията към компактни CHP инсталации с по-ниска мощност и по-икономична експлоатация.

Най-новото поколение газификатори на дървесина се фокусира предимно върху електроснабдяването на земеделските производители. Новата интеграция дава възможност за поставяне на газификатора и когенератора в един комплекс, а благодарение на автоматизацията е възможна 24-часова работа без зареждане. При непрекъсната работа тези мини-електроцентрали произвеждат около 10 киловата електроенергия и до 29 киловата топлинна енергия, за което се нуждаят от един кубичен метър дървесни стърготини всеки ден. Чрез такава система малките и средни предприятия могат да генерират до 72000 киловатчаса електроенергия годишно. Модулът за дървен газ осигурява основното снабдяване с електричество и топлина, а производството в стопанството може да бъде разширено до пълна версия с фотоволтаична система и акумулаторна батерия. По този начин стопанствата могат да се изключат напълно от доставчиците на електроенергия.

Дървесната биомаса е бъдещето
Мнозинството от германски експерти са съгласни, че използването на дървен материал има централна роля в бъдещия микс от възобновяемите енергийни източници на страната. Компаниите, заети в този сектор, които бяха представени на EnergyDecentral 2018, работят усилено върху ефективни системи и процеси, спестяващи ресурси, които позволяват икономично производство на електроенергия и топлинна енергия. От една страна, земеделските стопани с плантации с кратка ротация могат по икономичен начин да отговорят на своите собствени енергийни нужди, а от друга страна, могат активно да участват в енергийния пазар чрез продажба на излишък от електричество или топлина.