Dlaczego warto opalać słomą ?

Suchą słomę cechuje dość duża wartość opałowa. Pod tym względem może ona konkurować z drewnem, czy węglem. Brykiety ze słomy mają wyższą wartość opałową niż drewno. Natomiast w odniesieniu do węgla przyjmuje się, że 1,5 tony brykietu odpowiada 1 tonie średnio energetycznego węgla.

Najlepsza do tego celu jest słoma szara, a więc taka, która przed zbiorem była sezonowana na polu (wskazane wręcz, aby zmokła ), ponieważ wtedy poddana będzie procesowi więdnięcia, dzięki czemu zostaną wymyte z niej szkodliwe związki. Słoma świeża, która nie przejdzie tego procesu zawiera w swoim składzie metale alkaliczne i związki chloru, które przyspieszają zużycie pieca powodując korozję oraz powstawanie żużlu.

Przytoczone kalkulacje dotyczą cen zakupu gotowego brykietu, a więc w sytuacji, kiedy dysponujemy własnymi urządzeniami do jego produkcji, będą one jeszcze korzystniejsze na rzecz brykietu ze słomy. Ponadto, przy spalaniu słomy powstaje popiół, który można wykorzystać jako nawóz. W przypadku węgla mamy dodatkowy problem z jego utylizacją. Radykalnie zmniejsza się również emisja zanieczyszczeń gazowych do atmosfery. Emisja dwutlenku siarki jest znacznie niższa niż w przypadku spalania węgla czy ropy naftowej. W przypadku dwutlenku węgla mówimy o tzw. "bilansie zerowym", ponieważ podczas spalania słomy (biomasy) poziom emisji dwutlenku do atmosfery nie przekracza ilości jaką rośliny pobrały w okresie wzrostu.

W jakiej postaci?

Słomę jako paliwo można wykorzystać w formie sprasowanej (prasy kostkujące lub zwijające), w formie brykietów lub pelletów. Spalanie kostek lub bel wiąże się koniecznością posiadania odpowiednio dużego magazynu słomy i pieca wielkogabarytowego. Eliminuje to, ten sposób ogrzewania w odniesieniu do domków jednorodzinnych. Dla indywidualnego odbiorcy ciepła korzystniejsze będzie stosowanie brykietu bądź pelletów.

Proces brykietowania (pelletowania)

Różnica pomiędzy brykietowaniem i pelletowaniem polega na wielkości uzyskanego produktu końcowego. Brykiety mają zwykle średnicę kilku centymetrów, pellety kilku milimetrów, w zależności od użytej matrycy. Ta różnica decyduje o tym, że pellety mogą być zadawane do pieca z wykorzystaniem zasobnika z podajnikiem ślimakowym. Zmniejsza to czasochłonność związaną z obsługą pieca. Brykiet musi być ładowany ręcznie. Jednakże produkcja pelletu jest droższa z uwagi na mniejszą wydajność maszyn.

Pierwszym etapem produkcji jest rozdrobnienie słomy, na brykiet długość sieczki może wynieść do10 cm, w przypadku pelletu kilka milimetrów, w zależności od zastosowanego sita.

Jeżeli słoma jest o wilgotności pow. 15% wskazane jest dosuszenie sieczki, co podwyższy jej wartość opałową, ale podroży koszty wytwarzania. Kolejnym etapem jest proces właściwy, a więc zagęszczanie masy. Odbywa się to bez wykorzystania dodatków jako spoiwa. Formowanie odbywanie się pod wpływem ciśnienia wytwarzanego przez prasę i temperatury, dzięki zainstalowaniu grzałki podgrzewającej słomę.

W zależności od potrzeb dostępne są maszyny do produkcji brykietu o wydajności od kilkudziesięciu kilogramów na godzinę poprzez linie technologiczne, które umożliwiają produkcję dla odbiorcy hurtowego. Może być nim elektrociepłownia.

Najprostszy, a więc i najtańszy zestaw maszyn do produkcji brykietu, o wydajności ok. 50 kg/h to wydatek nieco ponad 30 tys. zł. Ten zestaw to brykieciarka, rozdrabniacz do słomy luźnej oraz zbiornik do współpracy z rozdrabniaczem. Pobór mocy zestawu to ok. 5 kW na jedną godzinę pracy. Przy założeniu, że sprzedamy brykiet hurtowo, w cenie ok. 260 zł brutto za tonę, przy 80 godz. pracy tygodniowo, zakup zwróci nam się po ok. 8 miesiącach. Jednak wydajność zestawu pozwala na zaopatrzenie odbiorców indywidualnych. Ma to tę pozytywną stronę, że uzyskana cena za brykiet będzie wyższa, a więc okres zwrotu poniesionych nakładów krótszy.

Wzrasta zainteresowanie rolników wykorzystaniem zebranego we własnym gospodarstwie ziarna owsa do ogrzewania domów. Takie rozwiązanie ma swoje zalety, ale także wady.

Owies znajduje zastosowanie przede wszystkim jako pasza (w Polsce w ten sposób wykorzystywane jest 80% ziarna), poza tym służy też jako surowiec dla przemysłu spożywczego, gdzie wykorzystuje się go do produkcji płatków, kasz i otrębów. Owies jest również wykorzystywany w przemyśle farmaceutycznym, kosmetycznym i chemicznym, a także do celów dietetycznych i leczniczych. Do tych licznych zastosowań dołączyło niedawno kolejne: wykorzystanie owsa do celów energetycznych.

Wykorzystanie ziarna owsa do celów grzewczych jest w niektórych aspektach łatwiejsze do wdrożenia niż przekonanie rolników do uprawy roślin energetycznych. Rolnicy mają bowiem doświadczenie w uprawie zbóż, mają w swoich gospodarstwach odpowiednie zaplecze maszynowe i magazynowe, natomiast uprawa większości roślin energetycznych jest jeszcze mało rozpoznana. Ponadto przy dużych powierzchniach np. wierzby pojawia się problem zakupu specjalistycznych maszyn i urządzeń. Ziarno łatwiej jest transportować i magazynować niż drewno czy słomę. W wypadku ziarna możliwa jest też łatwa automatyzacja procesu dozowania do kotła. Poważnym ograniczeniem jest znaczny koszt palnika (ok. 10 tys. zł). Pewne obawy budzi ryzyko inwazji gryzoni i insektów w miejscach przechowywania ziarna.

Mimo że koncepcja spalania ziarna owsa jest stosunkowo nowa, obserwowane jest duże zainteresowanie ze strony rolników zakupem odpowiednich palników. Istniały obawy, że przeszkodą dla rozwoju tej technologii w Polsce będzie bariera mentalnościowa, wynikająca z szacunku dla ziarna zbóż. Dotychczasowe obserwacje wskazują, że aspekt ekonomiczny przeważa jednak w tym względzie i rolnicy wyzbywają się tego typu uprzedzeń.

Zasada działania urządzeń spalających ziarno

Palnik (przystawkę) można podłączyć do każdego pieca na paliwa stałe (w tym także do typowych pieców węglowych). Palniki do spalania ziarna lub innych rodzajów biomasy w postaci drobnego granulatu (peletów) przeznaczone są głownie do ogrzewania budynków mieszkalnych, można je również wykorzystywać w kotłowniach budynków użyteczności publicznej czy pomieszczeń produkcyjnych o różnej powierzchni, w zależności od parametrów pieca.

Ziarno podawane jest do palnika za pomocą podajnika w ilościach gwarantujących jego stały poziom w komorze buforowej. Z komory buforowej owies transportowany jest do komory spalania, połączonej z wentylatorem wdmuchującym powietrze. W komorze spalania, dzięki odpowiedniemu napowietrzeniu paliwa, odbywa się proces spalania, a następnie płomień wypychany jest do komory grzewczej. Dzięki odpowiedniej konstrukcji urządzenia spalanie biomasy jest dokładne, a w popiele nie znajdują się niedopalone resztki. Urządzenia zaopatrzone są też w system zabezpieczeń awaryjnych, gwarantujących automatyczne wyłączenie palnika w przypadku wystąpienia jakiejkolwiek awarii. Na polskim rynku funkcjonuje już kilka firm oferujących przystawki i palniki do spalania ziarna zbóż.

Nieco innym rozwiązaniem jest wykorzystanie specjalnych kotłów centralnego ogrzewania, w których palety, ziarno zbóż, nasiona rzepaku lub innych roślin są podstawowym paliwem. Wyprodukowanie 10 tys. kWh ciepła wymaga zużycia ok. 3 ton ziarna owsa (co odpowiada ok. 1 msześć. oleju opałowego). W zależności od powierzchni domu i jego termoizolacji średnie zapotrzebowanie na ziarno w sezonie grzewczym wynosi 6-7 ton. Produktem ubocznym uprawy zbóż jest słoma, która także może być wykorzystana jako odnawialne źródło energii. Stosunek plonu słomy do plonu ziarna owsa wynosi 1,01 - 1,08.

Technologia spalania ziarna owsa cieszy się coraz większym zainteresowaniem polskich rolników. Wykorzystanie ziarna do celów grzewczych przywędrowało do naszego kraju ze Skandynawii, ale stosowane jest także w USA i Kanadzie. Kalkulacje ekonomiczne przeprowadzone w USA wskazują, że spalanie ziarna kukurydzy jest w tym kraju ekonomicznie konkurencyjne w porównaniu z olejem, gazem czy energią elektryczną.

Biopaliwa

Rosnący popyt na paliwa kopalne powoduje zmniejszanie się zasobów tych paliw. Światowe zasoby paliw konwencjonalnych są obliczone (udokumentowane) na okres:

- ropa naftowa - 40 lat,

- gaz - 50 lat,

- węgiel - 180 lat.

W związku z tym istnieje coraz to większe zainteresowanie odnawialnymi nośnikami energii do których należy zaliczyć; biopaliwa, biomasę, biogaz, energetykę wodną, wiatrową, kolektory słoneczne, ogniwa fotowoltaiczne, pompy ciepła i energię geotermalną.

Polska podobnie jak kraje Unii Europejskiej, ratyfikowała Protokół z Kioto na mocy, którego kraje sygnatariusze zobowiązują się do ograniczenia emisji gazów cieplarnianych przez między innymi zaspokojenie 10% ogólnego bilansu energetycznego ze źródeł odnawialnych. Unia Europejska wyznaczyła cel zawartości biopaliw w paliwie w wysokości 2% (udział energetyczny równy 3% udziałowi objętościowemu) do 2005 roku oraz 5,75% do 2010.

Do 2020 ten udział ma wzrosnąć do 20%. Wszędzie na świecie produkcja etanolu ma znaczenie strategiczne, ponieważ stanowi on odnawialne źródło energii zmniejszając zależność od importu ropy naftowej, a także tworzy nowe miejsca pracy, przynosi dodatkowe dochody rolnikom i skarbowi państwa. Ponadto etanol jako składnik paliw podwyższa liczbę oktanową i spala się w sposób czystszy dla środowiska niż konwencjonalne paliwo. Z tych wszystkich względów inwestycje w wytwarzanie bioetanolu powinny zyskiwać na znaczeniu i cieszyć się poparciem rządu polskiego i Unii Europejskiej.

Największymi producentami bioetanolu na świecie są: Brazylia (produkuje się tam etanol głównie z trzciny cukrowej i produkcja wyniosła w 2005 roku 173 milionów hektolitrów) i USA (166 milionów hektolitrów), w tym 151 milionów ton hl z kukurydzy). W USA, planuje się podwojenie produkcji bioetanolu do roku 2010. Aktualnie największym producentem bioetanolu w Europie jest Hiszpania, produkująca ok. 2 miliony hektolitrów, przed Francją produkującą około 1 milion hektolitrów (w/g danych z 2004 roku).

Bioetanol, czyli odwodniony alkohol etylowy rolniczy produkowany jest z surowców rolniczych lub produktów ubocznych i odpadów. Głównym surowcem wykorzystywanym przez polskie gorzelnie do produkcji spirytusu są ziemniaki, zboża, kukurydza oraz melasa. Jednak z jednej tony ziarna kukurydzy uzyskuje się ponad czterokrotnie więcej etanolu niż z 1 tony buraków cukrowych i ponad trzykrotnie więcej niż z 1 tony ziemniaka.

Również porównanie takich wielkości jak efektywność energetyczna, czyli stosunek wartości energetycznej etanolu do nakładów energetycznych poniesionych w procesie uprawy i przetwarzania wskazuje na kukurydzę jako lepszy surowiec do produkcji biopaliw. Ponadto istnieje wiele czynników przemawiających za wykorzystaniem do produkcji bioetanolu z ziarna kukurydzy.

Należą do nich:

- najwyższa wydajność etanolu z tony surowca spośród wszystkich rolniczych masowych surowców (buraków, ziemniaków),

- najwyższy wskaźnik efektywności energetycznej,

- niższe koszty transportu, magazynowania oraz przerobu surowca,

- potencjał wzrostu areału w strukturze zasiewów w Polsce,

- duży potencjał plonotwórczy odmian kukurydzy,

- atrakcyjność cenowa ziarna kukurydzy,

- przyjazny dla środowiska proces produkcji.

Ważniejsze argumenty przemawiające za szerszym wykorzystaniem kukurydzy w produkcji bioetanolu to:

- wysokie plonowanie kukurydzy,

- na glebach słabych - plony dwa razy wyższe niż innych zbóż,

- duże zainteresowanie rolników uprawą na ziarno,

- zagospodarowanie ziarna nadpsutego i o niskiej wartości paszowej,

- doskonale nadaje się do zagospodarowania nie użytków, odłogów itp.

Charakterystyka etanolu:

- etanol zawiera 113 oktanów, w porównaniu do 95 oktanów w zwykłej benzynie i 98 w benzynie Premium,

- etanol zawiera 35 % tlenu. Wnosząc go do paliwa otrzymuje się bardziej korzystne (kompletne) spalanie, co redukuje szkodliwą emisję z układu wydechowego,

- etanol zastępuje toksyczne składniki benzyny takie jak: benzen, czteroetylek ołowiu, które są rakotwórcze,

- w odróżnieniu od tradycyjnych benzyn, etanol nie jest toksyczny, jest rozpuszczalny w wodzie i ulega biodegradacji,

- etanol jest szeroko propagowany w programach mających na celu zwiększenie zdrowia publicznego w miastach gdzie przekroczone są normy zanieczyszczeń powietrza.

Drugim odnawialnym paliwem jest biodiesel, który jest wytłaczany z roślin oleistych. Surowcem do produkcji biodiesla mogą być takie rośliny jak: rzepak, soja i inne rośliny oleiste. Wprowadzenie oleju rzepakowego do napędu silników wysokoprężnych nie jest czymś nowym. Rudolf Diesel już ponad sto lat temu powiedział; ,,że silnik wysokoprężny może być zasilany olejami roślinnymi, które pozwolą rozwinąć rolnictwo w krajach, gdzie silnik ten będzie stosowany". W ostatnich latach wzrasta zainteresowanie wykorzystaniem paliw pochodzenia roślinnego do napędu ciągników i maszyn rolniczych jako paliwo alternatywne w stosunku do oleju napędowego. Wprowadzenie estrów oleju rzepakowego jako składnika do paliwa powinno mieć na celu w szczególności aktywizację rolnictwa. To rolnik powinien odegrać najważniejszą rolę w tym przedsięwzięciu nie tylko po stronie wkładu pracy, ale przede wszystkim przy podziale zysków. Jeśli rola rolnika ograniczy się do produkcji i dostawy ziarna rzepaku, to nie wiele się zmieni i cały zysk z przedsięwzięcia przypadnie producentom biodiesla, pośrednikom i innym podmiotom w to zaangażowanym.

Biopaliwo rzepakowe występuje lokalnie i powinno być wykorzystywane lokalnie, dlatego właściwym rozwiązaniem wydają się być małe wytwórnie skojarzone z lokalnymi tłoczniami oleju roślinnego. Dzięki małym, tanim prostym w obsłudze wytwórniom paliwa, których właścicielami mogą być zorganizowani z zespół producentów rolnicy; jako producenci ziarna rzepaku, producenci, paliwa, konsumenci makuchów i konsumenci paliwa tańszego od oleju napędowego.

W ogólnym bilansie skorzysta na tym sprawa oleju i środowisko, bo:

- znikają problemy z transportem ziarna, które będzie dostarczone z okolicznych pól,

- uboczny produkt tłoczenia oleju - makuchy będą wchłonięte jako wartościowy produkt paszowy na terenie, gdzie powstały,

- rolnicy uzyskają gotowe - nie zanieczyszczające środowiska paliwo do napędu swoich maszyn i pojazdów.

Wytwarzanie biopaliwa z rzepaku w porównaniu z produkcją bioetanolu charakteryzuje się prostszą technologią i w związku z tym jest to możliwe do zorganizowania lokalnie na mniejszą skalę; np. rolnicy lub grupy rolników posiadają własne tłocznie, które będą tłoczyć olej surowy i dostarczać go do lokalnych zakładów przetwarzających ten olej na biodiesel. Natomiast w przypadku produkcji bioetanolu ze względu na wysokie koszty instalacji proponowane są rozwiązania na skale przemysłową (gorzelnie i możliwe do wykorzystania cukrownie).

Ze względu na przedstawione argumenty, kukurydza i rzepak powinny zając znaczące miejsce w rządowych programach produkcji energii ze źródeł odnawialnych w naszym kraju.