Úvod / Informácie / Obnoviteľné zdroje energie / Biopalivá

Trávna fytomasa ako alternatívny zdroj energie

03-04-2014
Ing. Miriam Kizeková, PhD. a Ing. Daša Obrcianová a doc. Ing. Ľubomír Gonda, CSc. - CVRV - Výskumný ústav trávnych porastov a horského poľnohospodárstva; Ing. Radoslava Kanianska, CSc.- Univerzita Mateja Bela; Ing. Tatiana Guštafíková - Slovenská agentúra životného prostredia | kizekova@vutphp.sk

Fytomasa nevyužívaných trávnych porastov predstavuje značný energetický potenciál. V roku 2004 sa uskutočnil prieskum nevyužívaných TTP na 5 poľnohospodárskych podnikoch v Zvolenskej a Liptovskej kotline a v Nízkych Tatrách. Podľa prieskumu, TTP tvorili v priemere 60 % poľnohospodárskej pôdy (Tabuľka 1), pričom sa 23 % TTP nevyužívalo na produkčné účely a boli vystavené sekundárnej sukcesii.

Tabuľka 1: Zastúpenie TTP na 5 poľnohospodárskych podnikoch

Subjekt číslo
Štruktúra pôdneho fondu [ ha ]
Produkčne nevyužívané plochy TTP
PP spolu
z toho TTP
TTP [%]
[ha]
[%]
1.
4 546
2 352
52
515
22
2.
1 438
956
66
340
36
3.
871
546
63
226
41
4.
2 566
1 225
48
222
18
5.
1 558
1 507
97
212
14
Spolu
10 979
6 586
60
1 515
23

Súčasťou prieskumu bolo stanovenie produkcie fytomasy a dendromasy a následne výpočet potencionálnej produkcie energie z nevyužívaných TTP v monitorovaných podnikoch. Z výsledkov laboratórnych rozborov a prepočtov sa zistilo, že z nevyužívaných TTP sa v danom roku mohlo využiť 561 497 GJ tepelnej energie, čo predstavuje približne ročnú spotrebu tepla v 500 domácnostiach.

Tabuľka 2: Potenciálne energetické zhodnotenie produkčne nevyužívaných plôch TTP

Subjekt číslo
Výmera
TTP
[ha]
Fytomasa ( 18 % sušina)
Dendromasa
(50 % sušina)
Spolu
Energeticky využiteľné zásoby [t]
Produkcia bioplynu
[m3]
Tepelná energia
[GJ]
Energetický využiteľné zásoby [t]
Tepelná energia
[GJ]
Tepelná energia
[GJ]
1.
515
9 476
900 220
22 505
24 991
194 635
217 140
2.
340
5 559
528 105
13 203
54 839
54 839
68 042
3.
226
2 458
233 472
5 837
7 152
55 796
61 633
4.
222
4 409
418 855
10 471
16 257
125 748
136 219
5.
212
4 978
472 910
11 823
9 244
66 956
87 779
Spolu
1 515
26 880
2 553 562
63 839
65 193
497 658
561 497

Energetický potenciál trávnej fytomasy a sa môže premeniť na energiu nielen vo forme bioplynu, ale aj na výrobu tuhých biopalív. Biopalivá však musia spĺňať fyzikálno-chemické a mechanické ukazovatele kvality definované normami DIN 51731 a ÖNORM M 7135.

Hodnoteniu chemických a fyzikálno-technických vlastností tuhých biopalív vyrobených z fytomasy nevyužívaných trávnych porastov sa venoval CVRV - VÚTPHP Banská Bystrica v rámci projektu APVV "Analýza materiálových tokov v manažmente prírodných zdrojov so zameraním na využitie poľnohospodárskej biomasy na energetické účely", v ktorom okrem hlavných partnerov: Slovenskej agentúry životného prostredia a Výskumného ústavu pôdoznalectva a výskumu pôdy, spolupracoval s Výzkumním ústavem zemědělské techniky Praha a Technickou univerzitou vo Zvolene.

Fytomasa z trávnych porastov, v ktorých dominovala krmovinársky nehodnotná metlica trstnatá bola spracovaná na pelety a brikety, a tie boli následne podrobené hodnoteniu fyzikálno-mechanických vlastností a porovnávaniu týchto vlastností s ďalšími tuhými biopalivami.

Pelety vyrobené zo sena metlice trsnatej nedosahovali hodnoty požadované normou ÖNORM M 7135. Hustota bola nižšia ako 1 kg/dm3 a oter naopak prekračoval maximálne dovolenú hodnotu 2,3 % (Tabuľka 3). Pri použití ďalších rastlinných materiálov sa hodnoty sledovaných parametrov zmenili a lepšie hodnoty hustoty boli zaznamenané pri peletách vyrobených zmiešaním sena metlice trsnatej s repkovou slamou v pomere 1:1.

Obr. 1

Tabuľka 3: Fyzikálno-mechanické vlastnosti peliet

Zloženie pelety
Oter
[%]
Hustota
[kg/dm3]
seno metlice
3,8
950
seno metlice 50% + repková slama 50%
3,5
1150
pšeničná slama 33% + repková slama 69%.
3,9
1080

Zdroj: VÚZT Praha

Podobne ako pri peletách, aj pri hodnotení fyzikálno-mechanických vlastností brikiet sa potvrdilo, že brikety vyrobené výlučne zo sena metlice trsnatej nedosahujú hodnoty stanovené normou ÖNORM M 7135, kde hustota by mala byť vyššia ako 1 kg/dm3 a odrol po 24 hodinách by nemal presiahnuť 10%. Ukazovatele kvality sa zlepšili kombinovaním sena metlica s amarantovvou rezankou v pomere 1:1 (Tabuľka 4). Takéto zmesné biopalivo preukazovalo po briketách vyrobených z konopného pazderia takmer najlepšie hodnoty hustoty (925 (kg/dm3) a odrolu po 24 hodinách (7 %).

Tabuľka 4: Fyzikálno-mechanické vlastnosti brikiet

Typ brikety
Priemer
sita [mm]
Hustota
[kg/dm3]
Pevnosť
v ohybe [kpa]
Odrol
po 24 h [%]
Pšeničná slama 70 % + piliny 30 %
15
645
335
13
Metlica 50 % + amarantus rezanka 50 %
15
925
650
7
Kukuričná slama šrotovaná
15
826
720
6
Metlica
15
607
250
19
Metlica
10
607
317
16
Pšeničná slama 70 % + drevná štiepka 30 %
-
660
384
15
Kukuričná slama rezanka
-
708
657
14
Amarantus rezanka
-
771
687
8
Konopné pazderie
-
981
657
9

Zdroj: VÚZT Praha

Obr. 2

Z výsledkov hodnotenia fyzikálno-mechanických vlastností tuhých biopalív vyrobených z fytomasy nevyužívaného TTP je zreteľný výrazný vplyv kombinovaných biomateriálov na hodnotené parametre. Výsledky súčasne naznačujú, že aj fytomasu z krmovinársky nehodnotných trávnych porastov je možné využiť na energetické účely a súčasne takýmto "energetickým využívaním" podporiť mimoprodukčné funkcie trávnych porastov.

Použitá literatúra:
Gonda, Ľ. a kol. 2010. Poľnohospodárska biomasa - obnoviteľný prírodný zdroj. Banská Bystrica : CVRV - VÚTPHP Banská Bystrica. 2010. ISBN: 978-80-89417-21-6, 126s.
Hutla, P. 2010. Využitie rastlinnej biomasy pre produkciu štandardizovaných tuhých palív. In Agrobioenergia, 2010, ISSN 1336-9660, roč. 5, č. 3. s. 8-9.
Rusňák, P., Šmidová, E. 2010. Laboratórne analýzy biomasy a biopalív v Technickom a skúšobnom ústave pôdohospodárskom. In Agrobioenergia, 2010, ISSN 1336-9660, roč. 5, č. 3. s. 23 -25.

Poďakovanie. Príspevok bol podporený z projektu APVV-0174-07 Analýza materiálových tokov v manažmente prírodných zdrojov so zameraním na využitie poľnohospodárskej biomasy na energetické účely.

Vystavené 13.9.2011