Konštrukcia a peletovanie
Konštrukcia peletizačných lisov a lisov na pelety:
Lis je poháňaný elektromotorom. Lis obsahuje prevodovku, cez ktorú poháňa elektromotor matricu alebo lisovacie valce. Vstupná surovina by mala byť frakcie nie väčšej ako 5 mm a vlhkosti 10-14%. Na zmenšenie frakcie vstupného materiálu slúžia kladivkové drviče – odkaz. Vstupný podrvený materiál napríklad krmivo alebo piliny sú pretláčané lisovacími valcami cez matricu. Trením sa vstupný materiál zohreje v lise na teplotu 85-91° C. Prirodzený obsah lignínu v biomase sa pri zvýšenej teplote uvoľňuje a viaže sa spolu s drevnými vláknami pri vysokom tlaku a teplote. Pri peletovaní slúži lignín ako lepidlo a spája častice dreva dohromady, čím viaže biomasu na pelety s vysokou hustotou. Vstupná surovina napríklad piliny majú hustotu cca 130 kg/m3 a peletizáciou sú stlačené na sypanú hmotnosť 700 – 850 kg/m3 alebo aj objemovú hmotnosť 1200 – 1300 kg/m3. Pelety získajú najvyššiu pevnosť až po ochladení. V závislosti od vstupného materiálu sa môže pridávať rôzne spojivo pre ešte vyššiu pevnosť a trvanlivosť peliet, napríklad pre pelety, ktoré budú zabalené a prepravované.
Možno peletovať piliny, štiepku, lístie, kôru, lesné odpady, drevotriesku, agro materiál, trávu, ďatelinu, slamu, seno, kukurica, otruby, stonky, slnečnicu, orechové a slnečnicové škrupiny, kŕmne zmesi, krmivo pre ryby, hydinu a ošípané, hnojivá, papier, rašelinu, múčku, fazuľu, plasty.
Konštrukcia peletizačných lisov:
Environmentálny dopad
Nakoľko sa pelety skladajú z drveného materiálu stlačeného do formy valčeka, horenie peliet je takmer ideálne. Drevné vlákna sú nasekané, prerušené, premiešané a znova stlačené a tým je horenie drevnej hmoty veľmi efektívne. Peleta sa pri horení postupne rozpadáva a prístup kyslíka k povrchu pelety je rovnomerný. Produkt horenia je CO2, vodná para a popol. Moderné kotly na pelety (napr. Kotol od firmy HKS Lazar Interfire 11 s účinnosťou 104,4% – odkaz) využívajú riadený nútený prívod vzduchu s lambda sondou a princíp kondenzačných plynových kotlov. Preto môžu pracovať s takmer maximálnou účinnosťou do 110% pri vhodnom teplotnom spáde vykurovacieho systému. Podávanie peliet je plne automatické. Ak je kotol na pelety správne nastavený, dym z komína je takmer bez zápachu a bez farby ako pri plynovom kotli. Klasické pece na drevo, alebo tiež krbové vložky, ktorých dym môže byť biely, modrý, šedý alebo až čierny je emisia jemných častíc takmer 150-násobná oproti peletovým kotlom a peciam, preto je v ovzduší cítiť dym z takýchto pecí. Čím je dym z komína tmavší tým je účinnosť spaľovania nižšia, pretože z nedokonalého procesu horenia unikajú látky do komína, ktoré by mohli byť spálené.
CO2 emisie
CO2 emisie pri takomto skoro ideálnom horení drevených peliet sú iba 9 g/kWh, ďalej vzniká CO2 vyprodukované použitím elektrickej energie pri peletizácií. Na vyprodukovanie 1 kWh tepla potrebujeme cca 0,22 kg peliet v závislosti od účinnosti kotla. Na zpeletizovanie 0,22 kg spotrebujeme 0,0183 kWh čo je 3,22 g CO2. Celkové emisie CO2 budú potom 12,22 g/kWh (ak pelety spálime na kondenzačnom kotli s účinnosťou 110% budú emisie 9g/kWh/1,1+3,22g/kWh=11,4 g/kWh), ak nevzniknú žiadne ďalšie emisie napríklad prepravou, sušením, spracovaním drevnej hmoty a ak budú pelety vyrobené aj spálené na tom istom mieste. (Pri výrobe 1 kWh elektrickej energie sa na Slovensku vyprodukuje približne 176 g emisií CO2.)
Avšak táto úvaha nie je celkom presná. V skutočnosti sa emisie CO2 budú rovnať nule, ak vypestujeme alebo vytvoríme rovnaké množstvo biomasy, ktorú sme spálili, nazývané tiež kolobeh uhlíka. Ak pelety následne spálime na kondenzačnom kotli s účinnosťou nad 100% budú emisie CO2 záporné (ktoré sa vytvoria spálením peliet mínus CO2 deficit, ktorý vytvoríme vypestovaním biomasy).
Drevo alebo biomasa je solárno-chemická batéria. Strom pomocou vody, minerálov v pôde, CO2 a slnečnej energie vytvára fotosyntézou drevnú hmotu – celulózu teda sacharid. Strom ukladá uhlík a tepelnú slnečnú energiu a do ovzdušia uvoľňuje kyslík.
Horením dreva sa za pomoci kyslíka uvoľní nahromadená tepelná slnečná energia a CO2 (uhlík). Čiže teplo, ktoré sa uvoľňuje pri kúrení drevom alebo biomasou je pôvodom slnečná energia. Záleží iba na dokonalosti horenia a tepelnej účinnosti kotla koľko energie z horenia získame.
Horením zemného plynu vznikajú CO2 emisie až 212 g/kWh + emisie ktoré vzniknú pri ťažbe, vytváraním vrtov, preprave a spracovaní.
Toto robí pelety z biomasy najvýznamnejším obnoviteľným zdrojom energie budúcnosti.
Použitie peliet
Pelety môžu byť použité na rôzne účely:
– na kŕmenie zvierat. Kŕmne pelety majú výhodu oproti šrotu alebo zrnám, že hydina kŕmne pelety ľahko prehltne. Peleta sa v žalúdku rýchlo rozloží, hydina rýchlejšie naberá na váhe a využije z pelety viac energie ako napríklad zo zrna.
– na podstielku. Podstielka z peliet adsorbuje veľké množstvo výlučkov a zápachov pri chove zvierat.
– pelety vhodné na spaľovanie. Pelety z mäkkých a tvrdých drevín a nízkonákladové agropelety.
– pelety na hnojenie.
– pelety na použitie v ďalšej výrobe (granulát) atď.
– pelety vyrobené z ovčej vlny pridávané do substrátov pre udržanie vlhkosti v pôde alebo na hnojenie alebo aj ako ochrana proti slimákom
Hlavné výhody peliet sú: zmenšenie objemu materiálu, ľahké prepravovanie, ľahká manipulácia, možnosť uskladnenia na dlhší čas.
Porovnanie cien energií
Pri cene peliet 185 EUR/t.
Cena za kWh pri kondenzačnom kotli na pelety s účinnosťou 104,4% bude:
1/(1.044*18(MJ/kg)/3.6(kWh/MJ))= 0,182 kg/kwh
Cena za 0,182kg peliet je 0,182(kg/kWh)*0,185(EUR/kg)=0,0336 EUR/kWh
Cena za plyn 0,055 EUR/kWh v závislosti od dodávateľa.
Úspora pri kúrení peletami je cca 40% oproti kúreniu plynom.
(Pri starších kotloch na pelety s teplotnou účinnosťou 90% bude úspora 25%)
Ak si pelety vyrobíte sami z konárov, odrezkov a odpadov vzniknutých pri výrobe, úspora bude oveľa väčšia.
Návratnosť lisu
Varianta A: Peletovací lis s 200mm matricou stojí 1390 EUR. Tona peliet z mäkkých drevín stojí cca 185EUR/tonu. Investícia do peletovacieho lisu sa Vám vráti ak predáte cca 8ton peliet (lis 1390EUR+elektrina 100EUR=1490EUR/185(EUR/t)=8,05ton). Musíte mať piliny zadarmo. (Lis s 200mm matricou má výkon pri lisovaní pilín cca 90kg/h. Čas potrebný na lisovanie bude 8050kg / 90kg/h=89,4h. V 8h prevádzke to potrvá cca 11 dní).
Varianta B: Ak nemáte materiál na peletovanie, musíte si ho vyrobiť na drviči 198 z odpadového dreva, konárov, odrezkov, dosiek, polien alebo agropelety z lístia,rákosia,ďateliny,sena a iné. Do drviča môžete dať v podstate čokoľvek do rozmerov cca 10 x 5 cm prípadne aj viac avšak drvič sa bude viac namáhať a opotrebovávať. Pre väčšie priemery vstupného materiálu musíte zvoliť drvič s vyšším výkonom.
Lis s 200mm matricou za 1390EUR. Drvič 198 za 1090EUR. Spolu za 2480 EUR. Investícia sa Vám vráti ak predáte približne 14ton peliet zo smrekového dreva (lis a drvič 2480 + elektrina pre lis a drvič 246EUR=2726EUR/185(EUR/t)=14,74tony). Pelety horšej kvality alebo agropelety budú mať samozrejme nižšiu cenu a teda mierne nižšiu návratnosť. Pri agropeletách za 150EUR/tona bude návratnosť 2726EUR/150(EUR/t)=18,17 tony.
Spotrebný materiál
Pri variante A aj B je spotrebný materiál matrica a lisovacie valce. Pri peletovaní mäkkých drevín má lis priepustnosť 90kg/h. Matrica má životnosť pri peletovaní mäkkých drevín cca 250hodín tj. 250h*90(kg/h)=22,5ton. Lisovacie valce majú životnosť dvojnásobnú. Náhradná 200mm matrica stojí 135EUR a lisovacie valce 135EUR. Návratnosť lisovacích valcov a matrice bude potom 270EUR/185(EUR/t)=1,46 tony peliet. Teda investícia do náhradnej matrice a lisovacích valcov sa Vám vráti ak predáte cca 1,5 tony peliet.
V návratnosti je započítaná aj elektrická energia. Cena elektrickej energie za kWh sa pohybuje okolo 0,17 EUR / kWh líši sa od dodávateľa. Na peletizovanie 1 tony materiálu na lise s 200mm matricou miniete 7,5kW x 1000kg/90(kg/h)=83,3kWh x 0,2(EUR/kWh) = 14,2 EUR
Na podrvenie 1 tony materiálu na drviči 198 miniete elektrickej energie cca 26,67kW x 0,2(EUR/kWh)=5,3 EUR
Uvedené výpočty sú informatívne a môžu sa líšiť.
Ak máte poznatky alebo otázky ohľadom výpočtov a úvah, kontaktujte nás.