VYTÁPĚNÍ POMOCÍ BIOMASY
Ing. Jan Sádlík
Biomasa je veškerá hmota organického původu. Zdrojem energetické biomasy v České republice může být především dřevní odpad z dřevozpracujícího průmyslu a lesní těžby (piliny, hobliny, kůra, štěpky, větve, odpad z prořezávek, palivové dříví nebo speciálně upravované dřevěné brikety a peletky). Energetický zdroj mohou představovat také dřevěné a lepenkové nekontaminované obaly a výhledově i energetické rychlerostoucí dřeviny (topoly, vrby, jasany) pěstované například na lesní půdě vzniklé převodem z nevyužité půdy zemědělské.
Využití energie biomasy lze rozdělit do dvou základních skupin. Energii můžeme získávat z biomasy termochemickou nebo biochemickou přeměnou. V podmínkách lesního hospodářství připadá nejvíce v úvahu termochemická přeměna pomocí spalování nebo zplyňování. Výhřevnost dřevní hmoty je závislá na obsahu vody. Obsah vody v dřevní hmotě se pohybuje v širokém rozmezí od 10 %, u dřeva uměle vysušeného v sušárně až po 55 % v kůře čerstvě pokácených stromů. Z tohoto důvodu se hodnota výhřevnosti rovněž pohybuje v širokém rozmezí. Různé druhy dřevin mají však pro daný obsah vody prakticky shodnou výhřevnost. Vžitá představa, že tvrdé dřevo má vyšší výhřevnost než dřevo měkké, je mylná, protože se jedná pouze o rozdílnou měrnou hmotnost těchto dřevin. Spalovací proces dřeva probíhá v následujících čtyřech fázích: fáze sušení a odpařování vody z paliva, fáze pyrolýzy a uvolňování plynné složky paliva, fáze spalování plynné složky paliva, fáze spalování pevných látek, zejména uhlíku. Při zahřívání dříví dochází nejprve k odpaření vody. Poté se dodávaným teplem uvolňuje spalitelný plynný podíl paliva. Po dosažení zápalné teploty a při dostatečném přísunu kyslíku dojde ke vznícení plynu a následnému uvolňování tepla. Vzniklé teplo může dále snížit vlhkost zbytků dřeva a uvolnit další spalitelný plyn. Spalovací proces se udržuje, pokud není dříví příliš vlhké, a je-li přiváděn dostatek kyslíku. Při rovnoměrném dodávání paliva a dostatečném přívodu kyslíku probíhají všechny čtyři fáze spalovacího procesu současně a teplo se vytváří rovnoměrně. Pro dřevo je specifické, že mezi tuhými palivy obsahuje nejvyšší podíl pyrolýzou uvolňovaných plynných látek (75-85 %) nehořících na roštu, ale ve vznosu mezi roštem a komínem (hovoří se o “dlouhém plameni” dřeva).
TOPENIŠTĚ PRO SPALOVÁNÍ DŘEVA
Z výše uvedeného vyplývá, že skutečně efektivní a pro životní prostředí neškodné spalování dřeva je možné pouze ve speciálně řešených topeništích a nikoliv v energetických jednotkách konstruovaných pro jiná paliva (uhlí, koks). Obecně platí, že výkon topeniště je tím vyšší, čím je vstupní materiál sušší, čím větší povrch materiálu hoří a čím více materiálu hoří současně. Z těchto základních závislostí se odvíjí konstrukce topenišť i příprava materiálu ke spalování, jak co do úpravy jeho velikosti, tak vlhkosti. Při spalování dřeva totiž velmi záleží na jeho formě (špalky, polena, odřezky, štěpka, drť, piliny) a potřebném výkonu kotle. Na trhu je dnes dostatek kotlů různých značek, které jsou optimalizovány podle výkonu, spalovaného materiálu nebo technologie spalování. Zájemce o ekologické a finančně výhodné vytápění může dnes vybírat z široké nabídky kotlů, které uspokojí i ty nejnáročnější zákazníky.
EKONOMIKA
Tabulka uvádí nákladovost jednotlivých druhů vytápění vztažené k roční spotřebě tepla, která počítá s hodnotou 100 GJ - 27,8 MWh (100 GJ je spotřeba tepla typického rodinného domu pro vytápění, pro ohřev teplé užitkové vody se spotřeba tepla zvyšuje přibližně o 20 %).
Z tabulky je zřejmé, že spalování biomasy, v našem případě dřeva, je nejméně nákladné na roční provoz (tabulka nepočítá s investicí na pořízení technologie). Odborníci předpokládají, že tomu tak bude i v budoucnu, neboť na ostatní ceny paliv razantně dopadne deregulace cen. Tento krok je politicky velmi nepopulární, a proto mnoho let všemi polistopadovými vládami odkládaný. Byla to jedna z chyb, která bude mít negativní hospodářské, ale i politické důsledky v příštích letech. Se vstupem naší republiky do EU už ale žádné další odklady nebudou možné. Během příštích čtyř let bude liberalizace cen dokončena a plnou vahou dopadne na spotřebitele energie. Dá se odhadnout, že liberalizace postihne především ceny zemního plynu, které jsou dotované z poplatků za tranzit plynu přes naše území. Daleko méně vzrostou současné ceny propanu a topného oleje. U nich se projeví pouze vliv pohybu cen na světových trzích a vliv změn kurzu koruny vůči dolaru. V případě uhlí bude pokračovat postupný, ale trvalý útlum těžby jak z důvodů vyčerpávání ekonomicky těžitelných zásob, tak z důvodu šetření těchto zásob v hospodářsky vyspělých státech pro budoucí využití uhlí jako chemické suroviny. K deregulacím přistoupí pravděpodobně v budoucnosti také ekologické daně, které ve svém důsledku budou znamenat poměrně výraznou preferenci obnovitelných energií oproti neobnovitelným. Tím se nastartuje růst státních i soukromých investic do celého průmyslu obnovitelných zdrojů energií, což povede k rychlému růstu konkurence a následnému razantnímu poklesu cen. Z výše uvedeného vyplývá, že investice do vytápění pomocí biomasy se zcela určitě dlouhodobě vyplatí, zvláště když většina pracovníků v lesním hospodářství má k biomase snadný přístup.
ZÁVĚR
V lednu 2001 přijala vláda ČR koncepci státní energetické politiky s výhledem na 15 až 20 let. Součástí je i rozvoj obnovitelných energetických zdrojů, jejichž využití bude významným regionálním a lokálním přínosem. Jde zejména o uplatnění biomasy. Cílem je zvýšení podílu obnovitelných zdrojů na celkové spotřebě primárních energetických zdrojů z dnešních asi 1,5 % na asi 3 až 6 % k roku 2010 a asi 4 až 8 % k roku 2020. Je v zájmu celého lesního a dřevozpracujícího průmyslu, aby byla tato koncepce naplněna a zvýšila tak možnosti využití našich lesů jako jednoho z obnovitelných zdrojů energie.
Použité materiály:www.topinfo.cz, www.ekowat.cz, CZ BIOM