GRZEGORZ WIELGOSZ *
Energetyczne wykorzystanie biomasy wierzbowej (Salix)
Słowa kluczowe
wierzba energetyczna  rośliny energetyczne  biomasa  OZE
Streszczenie
Celem niniejszej pracy jest przedstawienie krótkiego opisu wykorzystania Odnawialnych y
ródeł Energii (OZE) do celów
energetycznych, a w szczególności biomasy wierzbowej Salix, która jest przedstawicielem roślin energetycznych.
Większość osób działających w sferze gospodarki energią przekonuje się do OZE, a w szczególności do najszybciej
rozwijającej się dziedziny wytwarzania energii z biomasy.
Biomasa wierzbowa wykorzystywana do celów energetycznych jest paliwem o zerowej emisji CO2 do atmosfery. Biomasa
wierzbowa charakteryzuje się dużym masowym przyrostem rocznym, dość wysoką wartością opałową, jak i znaczną odpornością
na choroby, szkodniki, przy stosunkowo niewielkich wymaganiach glebowych, co skłania do zakładania plantacji roślin energe-
tycznych. Istnieje wiele zastosowań dla wykorzystania wierzby energetycznej, a w ostatnich latach zauważono znaczący wzrost
zapotrzebowania tego typu paliwa dla energetyki zawodowej.
Wprowadzenie
W związku z gwałtownym wzrostem zapotrzebowania na energię (szybki rozwój gospodarczy), zmniejszaniem
się nieodnawialnych zasobów paliw kopalnych oraz postępującym procesem degradacji środowiska, zwrócono się ku
szeroko pojętym z
ródłom energii odnawialnej (OZE). Energetyka odnawialna jest niezwykle dynamicznie rozwijającą
się dziedziną. Rozsądne i racjonalne wykorzystanie energii pochodzącej z OZE jest jednym z najistotniejszych czyn-
ników zrównoważonego rozwoju, który przynosi wymierną korzyść ekonomiczno-gospodarczo-energetyczną. Kolej-
nym czynnikiem skłaniającym do stosowania OZE było wstąpienie Polski do struktur Unii Europejskiej, jak i przyjęte
w ostatnich latach akty prawne, dyrektywy i ustawy, czy też chęci obniżenia ilości gazów cieplarnianych, przyczyniły
się do stworzenia wielu metod, które mają zagwarantować wypełnianie w/w celów.
Polska po przystąpieniu do UE zwiększyła udziały OZE w bilansie energetycznym kraju. Wiele założeń w naszym kra-
ju przewiduje udział energii odnawialnej w bilansie paliwowo-energetycznym w 2010 r. na poziomie 7,5% [5], w tym:
* P.H.U. Energokrak Sp. z o.o., Kraków
e-mail: [e-mail]
173
Wielgosz G.: Energetyczne wykorzystanie biomasy wierzbowej (Salix)
 biomasa - 4,0%,
 energia wiatru - 2,3%,
 energia wodna - 1,2%.
W związku z powyższym uzasadnione jest stosowanie biomasy, a w szczególności roślin energetycznych dla ener-
getyki systemowej.
1. Biomasa jako z
ródło energii
Biomasa jest substancją pochodzenia roślinnego lub zwierzęcego, powstająca w wyniku procesu fotosyntezy.
Przyrost biomasy roślinnej zależy od kilku czynników: nasłonecznienia, gleby i ilości wody.
Zgodnie z deż�nicją przyjętą w UE biomasa, to  podatne na rozkład biologiczny frakcje produktów, odpady i po-
zostałości przemysłu rolnego (łącznie z substancjami roślinnymi i zwierzęcymi), leśnictwa i związanych z nim gałęzi
gospodarki, jak również podatne na rozkład biologiczny frakcje odpadów przemysłowych i miejskich [1].
W Polsce deż�nicje biomasy podaje Rozporządzenie Ministra Gospodarki i Pracy z 9 grudnia 2004 r., a brzmi
następująco:  biomasa to stałe lub ciekłe substancje pochodzenia roślinnego lub zwierzęcego, które ulegają bio-
degradacji, pochodzące z produktów, odpadów i pozostałości z produkcji rolnej oraz leśnej, a także przemysłu
przetwarzającego ich produkty, a także części pozostałych odpadów, które ulegają biodegradacji .
Udział biomasy w bilansie paliwowym energetyki odnawialnej rośnie z roku na rok.
Biomasa może być używana do celów energetycznych w procesach bezpośredniego spalania biopaliw stałych
(drewno, słoma), gazowych w postaci biogazu lub przetworzonych na paliwa ciekłe (olej, alkohol).
Prognozę rozwoju wykorzystania OZE przedstawia rysunek 1.
Rysunek 1. Prognoza rozwoju wykorzystania odnawialnych z
ródeł energii do 2030 roku [2]
Figure 1. Prognosis of development of use the renewable sources by the year 2030 [2]
Jak widać z rysunku 1 wzrastać będą udziały pozyskiwanej energii z OZE, a w szczególności ilość otrzymanej
energii z roślin energetycznych i energii wiatru.
Za takim przewidywanym rozwojem produkcji i wykorzystaniem OZE, przemawiają następujące argumenty:
 relatywnie najbardziej ekonomiczne jest wykorzystanie fotosyntezy, co w połączeniu z możliwością wyko-
rzystania potencjału Ziemi, daje dobre efekty,
 chemiczną zawartość energii w biomasie stosunkowo łatwo można przemienić na energię paliw, energię
cieplną lub elektryczną,
 biomasa pochodząca z upraw energetycznych jest jedną z najbardziej efektywnych, potencjalnych z
ródeł
energii, przy stosunkowo niewielkich nakładach ż�nansowych,
 przy niewielkich nakładach inwestycyjnych można zmniejszyć bezrobocie, które w niektórych regionach
Polski jest znaczące.
174
Krakowska Konferencja Młodych Uczonych 2008
2. Wierzba energetyczna
2.1. Charakter ystyka wierzby
Wierzba jest roślina dwupienną, owadopylną. Na świecie występuje do pięciuset gatunków wierzby (w Polsce
jest około 30 gatunków) w postaci drzew, jak i krzewów i krzewinek. Jest to roślina uniwersalna, którą można spotkać
zarówno w rejonie tropików, jak i arktycznych obszarów półkuli północnej. Większość gatunków zasiedla obszary
umiarkowane i chłodne tereny subkontynentu euroazjatyckiego, a także Amerykę Północną [7]. Krzewiaste gatunki
wierzby, tworzące długie i elastyczne pędy noszą nazwę wikliny, a długie gałęzie gatunków drzewiastych nazywane
są faszyną [12]. Polska jest naturalnym siedliskiem występowania wielu gatunków wierzby. Najpopularniejszymi
gatunkami, rosnącymi dziko są:
 wierzba iwa Salix carprea,
 wierzba biała Salix alba L.,
 wierzba krucha Salix ż�agilis L.,
 wierzba siwa Salix eleagnos Scop.,
 wierzba wiciowa Salix vinimalis L.,
 wierzba trójpręcikowa (migdałowa) Salix triandra,
 wierzba szara (łoza) Salix cinerea,
 wierzba Rokita (bagienna, płożąca) Salix rosmarinifolia L.,
 wierzba purpurowa (wiklina) Salix purpurea,
 wierzba ostrolistna (kaspijska) Salix acutifolia Willd,
 wierzba czarniawka Salix myrsynifolia Salisb.,
 wierzba amerykanka Salix americana L.
Pod nazwą wierzba energetyczna kryje się cała rodzina wierzb szybkorosnacych. Wśród nich największą
popularnością cieszą się wierzby krzewiaste  Salix vinimalis. Są to rośliny o bardzo dużych rocznych przyrostach
masy drzewnej (około 14-krotnie większy przyrost niż las naturalny), wieloletnie. Z raz posadzonej plantacji uzysku-
je się plon przez 25�30 lat. Z 1 hektara plantacji można uzyskać rocznie 30�40 Mg masy drzewnej [7].
2.2. Kierunki wykorzystania w ierzby Salix
Wszechstronność wykorzystania drewna wierzbowego ma bardzo długą historię. W starożytności wykorzystywano
witki wierzbowe do wyplatania podstawowych przedmiotów codziennego użytku. Rzymianie wykorzystywali wierzbę
do umacniania dróg. Wykorzystywano również własności chemiczne kory wierzbowej (dużą zawartość garbników
wykorzystywano do garbowania i bielenia skór; stosowano w farmakologii) [3]. Cechą gatunkową wierzby jest jej
plastyczność ekologiczna, która daje możliwości wyselekcjonowania i użycia w ochronie środowiska do [12]:
 ochrony gleby  zagospodarowanie odłogów, umocnienie wydm nadmorskich, brzegów zbiorników i cieków
wodnych, rekultywacja gruntów zdewastowanych przemysłem i działalnością komunalną,
 ochrony powietrza  tworzenie stref ochrony przed emisją zanieczyszczeń, tworzenie ekranów przeciwhała-
sowych czy też osłon przeciwśniegowych i wiatrowych,
 ochrony wód  tworzenie stref buforowych wokół ujęć wody i oczyszczalni ścieków oraz wysypisk, inżynieria
melioracyjna.
Do innych możliwości wykorzystania wierzby zaliczamy: plecionkarstwo wiklinowe, wyrób mebli, płyt wióro-
wych i pilśniowych, produkcję papieru, węgla drzewnego i alkoholu.
3. Wykorzystanie wierzby do celów energetycznych
Dominującym sposobem wykorzystania wierzby energetycznej są właśnie cele energetyczne  czyli w wyniku
procesu spalania uzyskuje się energię cieplną przyjazną środowisku, którą można wykorzystać do ogrzewania lub
175
Wielgosz G.: Energetyczne wykorzystanie biomasy wierzbowej (Salix)
wytworzenia energii elektrycznej. Wartość energetyczna wierzby waha się w granicach 6,2�19,6 GJ/Mg, w zależ-
ności od wilgotności, co obrazuje rysunek 2. Wartość opałowa masy suchej stanowi około 0,7 wartości opałowej
węgla kamiennego [4].
Rysunek 2. Wartość opałowa drewna wierzbowego w zależności od wilgotności.
Figure 2. ż�e fuel value of willow biomass in dependence of moist content [4]
Opracowanie własne na podstawie [4]
Biomasa uzyskana z plantacji wierzby może być wykorzystywana na cele energetyczne w dwóch formach:
 jako paliwo pierwotne  stałe w bezpośrednim procesie spalania,
 jako paliwo wtórne  paliwa płynne (biometanol), paliwo gazowe (gaz drzewny).
Wierzbę można spalać samodzielnie lub w mieszance z miałem węglowym.
Ponieważ pędy wierzby mają znaczną długość (nawet kilka metrów) należy je przetworzyć (dla polepszenia
właściwości energetycznych paliwa), aby można je było spalać w kotłach. W wyniku przetworzenia pędów wierzby
można otrzymać [8]:
 zrębki  powstają w wyniku rozdrobnieni (pocięcia) pędów na małe (kilka cm) kawałki. Do przygotowania
pociętych pędów można wykorzystać rębaki, rozdrabniarki lub sieczkarnię,
 brykiet  rozdrobniony na trociny surowiec drzewny jest suszony do wilgotności około 10%, a następnie
poddawany wysokiemu ciśnieniu w tzw. brykieciarce;
 pelety  rozdrobniony materiał poddawany jest wysokiemu ciśnieniu i po przepuszczeniu przez urządzenie
formujące (średnica do 10 mm) powstają  pelety o dł. około 25 mm.
Podsumowanie
Wykorzystanie energii powstającej z konwersji wierzby energetycznej na energię, przynosi wymierne korzyści
ekologiczne, gospodarcze oraz społeczne. Coraz częściej zdajemy sobie sprawę z konieczności ograniczenia emisji do
powietrza gazów cieplarnianych (tradycyjne nośniki energii), a z drugiej strony o zwiększaniu ilości w bilansie ener-
getycznym OZE (przyjęte akty prawne, dyrektywy i ustawy). Biomasa pochodząca z plantacji roślin energetycznych
może być przeznaczona do produkcji energii elektrycznej lub cieplnej, a także do wytworzenia paliwa ciekłego lub
gazowego. W perspektywie długofalowej rysuje się znaczący wzrost zapotrzebowania na surowiec pozyskiwany
176
Krakowska Konferencja Młodych Uczonych 2008
z plantacji wierzby ze względu na konieczność restrukturyzacji energetyki zawodowej, jak i w celu ograniczenia
emisji do atmosfery szkodliwych substancji i pozyskania relatywnie taniego paliwa. Plantacja wierzby ma również
duże szanse stać się dochodową formą produkcji rolnej, co obrazuje tabela 1.
Tabela 1. Porównanie różnych paliw  koszt 1 GJ energii
Table 1. Comparing of fuels  1 GJ energy cost [8,9,10,11]
Wartość energetyczna Koszt zakupu Koszt 1 GJ energii
Rodzaj paliwa
[GJ/Mg] [zł/Mg] [zł/GJ]
Olej opałowy (mazutowy) 43 1500 34,88
Węgiel kamienny 26 310 11,92
Miał węglowy 21 197 9,38
Gaz ziemny [GJ/1000m3] 38 1000 26,32
Wierzba energetyczna (sucha) produkcja 18 30 1,67
Zrębki wierzby (sucha) sprzedaż 18 432 24,00
Opracowanie własne na podstawie [8,9,10,11] i innych
Wyżej wymienione wartości mogą się zmieniać w zależności od zróżnicowanych czynników wpływających
na koszt zakupu danego paliwa (dodatkowe zmienne związane z produkcją, transportem, rozdrobnieniem czy
sposobem magazynowania itp.).
Jak widać z tabeli 1 koszt uzyskania paliwa z własnej plantacji wierzby jest niewielki, większy jest koszt zakupu
wysuszonej zrębki (producent zewnętrzny  razem z transportem i rozdrabnianiem), przy czym cena sprzedaży
wyprodukowanej  zielonej energii z tejże wierzby jest również relatywnie większa.
Literatura
[1] Dyrektywa Parlamentu Europejskiego 2001/77/WE z dnia 27 września 2000 r. w sprawie promocji energii elektry-
cznej ze z
ródeł odnawialnych na wewnętrznym rynku energii elektrycznej 2001.
[2] Energia 21: Prognoza rozwoju wykorzystania odnawialnych z
ródeł energii do roku 2030, /ref. 2./ Wydawnictwo Amba-
sady Danii w Polsce, 2002.
[3] Mikołajczyk K, Wierzbicki A.: Poznajmy zioła, Przedsiębiorstwo Wydawnictw i Wystaw Przemysłu Chemicznego
i Lekkiego  Chemil 1989, s. 269.
[4] Płocki K.: Wierzba na topie, Aeroenergetyka 2002, nr 2, s. 19�20.
[5] Raport określający cele w zakresie udziału energii elektrycznej wytworzonej w odnawialnych z
ródłach energii
znajdującej się na terytorium Rzeczypospolitej, w krajowym zużyciu energii elektrycznej w latach 2005  2014.
2005: Monitor Polski Nr 53, poz. 731.
[6] Rozporządzenie Ministra Gospodarki i Pracy z dnia 9 grudnia 2004 r. w sprawie szczegółowych warunków udziele-
nia pomocy publicznej na inwestycje związane z odnawialnymi z
ródłami energii., 2004: Dz. U. Nr 267, poz. 2656.
[7] Szczukowski S., Tworkowski J., Stolarski M.: Wierzba energetyczna, Wydawnictwo Plantpress Sp. z o.o. 2004, s. 6�9.
[8] www.jamir.pl.
[9] www.khw.pl.
[10] www.kwsa.pl.
[11] www.pgnig.pl.
[12] Zabłocki R, Ignacek G.: Wykorzystanie wierzby energetycznej w gospodarce rolnej, Stowarzyszenie ekonomistów
rolnictwa i agrobiznesu., Rocznik naukowy, 2007, t. 9, z. 3 s. 234�238.
177
Wielgosz G.: Energetyczne wykorzystanie biomasy wierzbowej (Salix)
GRZEGORZ WIELGOSZ
ż�e Willow Biomass (Salix) in Energy Use
Keywords
energy willow (Salix)  energy plants  biomass  renewable sources
Abstract
ż�e paper presents short description of the willow biomass in use. ż�e strategic objective of the state is to support the devel-
opment of renewable sources such that 7.5% of the share if energy originating from these sources in the primary energy balance
is achievable as early as in 2010. ż�e growing of willow biomass (Salix) is creates chances of regional progress in Poland. ż�e
investments in development of Salix is desired from viewpoint of environment protection, utilization of waste lands in agricul-
ture, as an alternative for growing plants for nutritional purposes, recultivation of lands poisoned by an industry, diversiż�cation
of energy sources and positive economical effects.
178