Ekonomie dopravy dřevní hmoty

Datum: 28.5.2003  |  Autor: Doc. Ing. Karel TRNOBRANSKÝ, CSc.  |  Zdroj: VVI 1/2003  |  Recenzent: Ing. Jiří Bašta, Ph.D.

Při investičním záměru na energetické využití dřevní hmoty je nutno hned v prvopočátku provést bilanci dostupnosti tohoto paliva v okolí předpokládané instalace tepelného zdroje.

Energetické využití dřevní hmoty představuje zvýšené nároky na objemovou spotřebu paliva, jak vyplývá z následujících údajů.

Palivo Výhřevnost
[MJ/kg]
Objemová náročnost
[litrů/GJ]
hnědé uhlí 17,0 84
černé uhlí 26,0 54,94
polenové dřevo
- buk
- smrk
13,6
14,5
155,76
218,8
drcená smrková kůra 10,2 459,8
dřevěné brikety 17,5 47,6

Jak je z uvedených hodnot patrno, je objemová náročnost pro dřevní hmotu srovnatelná s uhlím pouze v případě dřevěných briket, které vykazují měrnou hmotnost ρ = 1 200 kg/m3.

Při bilančních výpočtech, navrhování skládek a objemové spotřeby paliva je nutno znát potřebné údaje. V praxi se používají následující označení viz tab. 1.

Objemové označení dřeva Popis
1 plm plnometr dřeva, 1m3 skutečné dřevní hmoty
1 prm Prostorový metr dřeva, 1 m3 složeného štípaného nebo neštípaného dřeva
1 prms Prostorový metr dřeva volně sypaného (nezhutněného) drobného nebo drceného dřeva

Tab. 1 - Význam jednotlivých označení objemů

Vzájemné poměry uvedených označení jsou patrny z tab. 2 .

Dřevo plm prm prms
1 plm 1 1,54 2,5 až 2,86
1 prm 0,65 1 1,61 až 1,86
1 prms 0,35 až 0,4 0,54 až 0,62 1
Tab. 2 - Vzájemné objemové přepočtové poměry

Vzhledem k tomu, že drobný dřevní odpad může mít rovněž různou formu, je možno v praxi použít hodnot z tab. 3 až 7.

Vlhkost [%] 15 20 25 30 35 40 45 50 55
  1 plm
Měrná hmotnost
[kg/plm]
470 485 512 548 590 640 698 768 853
Výhřevnost
[kWh/plm]
2034 1957 1914 1888 1859 1828 1788 1741 1683
  1 prm
Měrná hmotnost
[kg/prm]
306 315 333 356 384 416 454 499 554
Výhřevnost
[kWh/prm]
1325 1271 1245 1227 1210 1188 1163 1131 1093
  1 prms
Měrná hmotnost
[kg/prm]
165 170 180 192 207 224 244 269 299
Výhřevnost
[kWh/prms]
714 686 673 662 652 640 625 610 590
Tab. 3 - Smrk a jedle, hmotnost sušiny 430 kg/plm

Vlhkost [%] 15 20 25 30 35 40 45 50 55
Měrná hmotnost
[kg/prms]
155 162 171 183 197 213 233 256 284
Výhřevnost
[kWh/prms]
666 649 635 626 616 604 592 575 555
  1 prms
Tab. 4 - Smrková kůra drcená, faktor drcení 1 plm = 3 prms

Vlhkost [%] 15 20 25 30 35 40 45 50 55
  1 plm
Měrná hmotnost
[kg/plm]
590 610 650 697 750 813 887 976 1084
Výhřevnost
[kWh/plm]
2554 2461 2431 2402 2363 2322 2272 2212 2139
  1 prm
Měrná hmotnost
[kg/prm]
384 397 423 453 488 528 577 634 705
Výhřevnost
[kWh/prm]
1662 1602 1582 1561 1538 1508 1478 1437 1391
  1 prms
Měrná hmotnost
[kg/prms]
207 214 228 244 263 285 310 342 379
Výhřevnost
[kWh/prms]
896 863 853 841 829 814 794 775 748
Tab. 5 - Modřín, hmotnost sušiny 550 kg/plm

Vlhkost [%] 15 20 25 30 35 40 45 50 55
  1 plm
Měrná hmotnost
[kg/plm]
550 565 595 638 686 744 811 893 991
Výhřevnost
[kWh/plm]
2781 2280 2225 2198 2161 2125 2078 2024 1957
  1 prm
Měrná hmotnost
[kg/prm]
358 367 387 415 446 484 527 580 645
Výhřevnost
[kWh/prm]
1550 1481 1447 1430 1405 1382 1350 1315 1272
  1 prms
Měrná hmotnost
[kg/prms]
193 198 208 223 240 260 284 313 347
Výhřevnost
[kWh/prms]
835 799 778 768 756 743 728 710 685
Tab. 6 - Borovice, hmotnost sušiny 510 kg/plm

Vlhkost [%] 15 20 25 30 35 40 45 50 55
  1 plm
Měrná hmotnost
[kg/plm]
714 726 765 820 883 953 1043 1148 1275
Výhřevnost
[kWh/plm]
2897 2743 2677 2642 2599 2547 2488 2419 2332
  1 prm
Měrná hmotnost
[kg/prm]
464 472 497 533 574 621 678 746 829
Výhřevnost
[kWh/prm]
1882 1784 1739 1717 1689 1654 1618 1572 1516
  1 prms
Měrná hmotnost
[kg/prms]
250 254 268 287 309 335 365 402 446
Výhřevnost
[kWh/prms]
1014 960 938 925 909 892 871 847 816
Tab. 7 - Dub a buk, hmotnost sušiny 680 kg/plm

Při nedostatku místních zdrojů biomasy je možno uvažovat i s využitím zemědělské půdy (nebo půdy nevyužité) pro plantáže rychlerostoucích dřevin. Tyto dřeviny je pak možno použít jako palivo pro energetické účely. Náklady na založení plantáže představují částku cca 50 000,- Kč/ha. První sklizeň však přichází v úvahu za 5 let od založení plantáže. Po této době je možno uvažovat u vrby a topolu s energetickým potenciálem ve vstupním palivu asi 180 GJ/ha.rok.

Při bilancování dřevní hmoty a slámy je možno orientačně vycházet z následujících hodnot.

Prořezávky lesa 7 plm/ha . rok
odpad z pil
- kůra
- piliny
10 % ze zpracované dřevní hmoty v plm
14 % ze zpracované dřevní hmoty v plm
sláma
- řepková
- obilní
3 tsušiny/ha . rok
4 tsušiny/ha . rok
rychlerostoucí dřeviny
- vrba, topol
10 tsušiny/ha . rok

Pokud vyplyne z bilance roční spotřeby paliva, že v okolí tepelného zdroje není jeho dostatek, je pak nutno přistoupit ke stanovení limitní dopravní vzdálenosti pro jeho svoz ke zdroji tepla.

Pro stanovení limitní vzdálenosti pro dovoz biomasy vycházíme z ceny paliv v roce 2002 (tab. 8) a nákladů na dopravu biomasy k centrálnímu tepelnému zdroji. V této části našeho článku chceme poskytnout orientační návod pro stanovení limitní dopravní vzdálenosti pro svoz biomasy k centrálnímu zdroji. Cena dopravy se může místně lišit a proto bude nutno vždy vycházet z místních cen biomasy a nákladů na dopravu v Kč/km.

Pro praktický příklad použijeme stanovení limitní dopravní vzdálenosti pro dovoz dřevní štěpky o následujících parametrech:

obsah vody (vlhkost) W = 45 %
výhřevnost Qn = 8,46 MJ/kg

složení štěpky ze 70 % smrk a z 30 % dub nebo buk. Tomuto složení odpovídá měrná hmotnost štěpky r = 317 kg/prms (prostorový metr sypané hmoty).

Palivo Cena
[Kč/t]
Výhřevnost
[MJ/kg]
Cena tepla v palivu
[Kč/GJ]
Hnědé uhlí 1 490 17 87,65
Černé uhlí 2 260 25,8 87,60
Koks 4 540 27,02 168,15
Zemní plyn
obyvatelstvo
maloodběr
velkoodběr
Kč/m3
6,60
7,25
7,19
31,0 MJ/m3 -
194,12
213,23
211,47
Dřevní štěpka 300 8,5 35,29
Polenové dřevo 750 10,73 69,90
Tab. 8 - Cena tepla ve vstupním palivu v roce 2002 (to je bez uvažování tepelné účinnosti zdrojů tepla)

Pro náhradu ostatních druhů paliv je uvažováno s cenou paliv dle tab. 8 a pro zemní plyn s průměrnou cenou pro obyvatelstvo a maloodběry, to je 6,925 Kč/m3. Cena dřevní štěpky je uvažována v alternativách 300, 400 a 600 Kč/t.

Pro dovoz dřevní štěpky je uvažováno s vozidlem LIAZ o dopravním objemu štěpky 16 m3. Během jedné cesty tohoto vozidla se doveze palivo (dřevní štěpka) o hmotnosti: Mpaliva = 5,072 t, kterému odpovídá tepelná energie ve vstupním palivu Qpaliva = 42,605 GJ.

Jeden dovoz paliva uvedeným vozidlem představuje rozdíl v ceně paliv (při ceně dřevní štěpky 300,- Kč/t):
hnědé uhlí (87,65 Kč/GJ - 35,29 Kč/GJ) x 42,605 GJ = 2 230,798 Kč
černé uhlí (87,60 - 35,29) x 42,605 = 2 228,667 Kč
zemní plyn (203,67 - 35,29) x 42,605 = 7 173,829 Kč.

Pro stanovení limitní dopravní vzdálenosti vycházíme z předpokladu, že náhradou paliv nezískáme žádný finanční přínos vyplývající z rozdílnosti cen paliv v Kč/GJ. Tento cenový rozdíl bude celý využit pro náklady na dopravu biomasy k centrálnímu zdroji tepla.

Cena dopravy je uvažována 25,- Kč/km. To znamená, že pro cestu tam a zpět bude cena dopravy 50,- Kč/km. Limitní dopravní vzdálenost je pak definována jako vzdálenost od centrálního zdroje tepla ke zdroji dřevní hmoty v km.

Tato limitní vzdálenost je pro různé ceny dřevní štěpky uvedena v tab. 9.

Dřevní štěpka
cena
[Kč/t]
Náhrada
hnědého uhlí
[km]
černého uhlí
[km]
zemního plynu
[km]
300,- 44,6 44,6 143,5
400,- 34,6 34,5 133,4
600,- 14,5 14,5 113,4
Tab. 9 - Limitní dopravní vzdálenost pro dovoz dřevní štěpky

Například pro náhradu hnědého uhlí (při ceně dřevní štěpky 300,- Kč/t) vychází limitní vzdálenost od centrální kotelny ke zdroji štěpky:

Stejným způsobem je možno stanovit tuto vzdálenost pro černé uhlí, zemní plyn a různou cenu dřevní štěpky.

Shodným způsobem byla stanovena limitní vzdálenost pro svoz balíkové obilní slámy k centrálnímu zdroji tepla.

Budeme-li opět uvažovat s vozidlem LIAZ, je možno počítat s tím, že jedna doprava zahrnuje 15 balíků slámy o hmotnosti 200 kg/kus. To znamená, že při výhřevnosti obilní slámy Qn = 14,0 MJ/kg se bude jednat o:

Mpaliva = 3 000 kg a Qpaliva = 42 GJ.

Cena slámy pro samozásobitele vychází cca (včetně DPH) 270,- Kč/t, což představuje cenu tepla ve vstupním palivu 19,28 Kč/GJ.

V tab. 10 je uvedena limitní vzdálenost pro dovoz obilní slámy při jejích různých cenách při náhradě uvedených druhů paliv.

Cena slámy
[Kč/t]
Náhrada
hnědého uhlí
[km]
černého uhlí
[km]
zemního plynu
[km]
270,- 57,4 57,4 154,9
600,- 37,6 37,6 135,0
900,- 19,6 19,6 117,1
Tab. 10 - Limitní vzdálenost pro dovoz obilní slámy při náhradě uvedených druhů paliv

Při stanovení limitní dopravní vzdálenosti pro svoz dřevní hmoty a slámy k centrálnímu zdroji se vycházelo z ceny tepla ve vstupním palivu (Kč/GJ). Pro konkrétní typy energetických zařízení (kotlů, skládky paliva a jeho dopravy do kotle), náročnosti na obsluhu zařízení a vlastní spotřebu el. energie pro provoz kotelny bude rozhodovat o limitní dopravní vzdálenosti cena tepla na výstupu z tepelného zdroje. Tato cena totiž zahrnuje investiční náklady (ve formě odpisů), náklady na vstupní palivo, obsluhu, režii atd.

Jak je z výčtu patrno, závisí limitní dopravní vzdálenost na mnoha faktorech, které v předchozí části nebylo možno plně respektovat s ohledem na rozsah našeho příspěvku. V dalším navazujícím čísle časopisu bychom Vás proto rádi seznámili s dopadem nastíněné problematiky z pohledu vybraných konkrétních typů zařízení na dřevní hmotu (polenové dřevo, piliny, štěpku a slámu).

 

Hodnotit:  

Datum: 28.5.2003
Autor: Doc. Ing. Karel TRNOBRANSKÝ, CSc.   všechny články autora
Recenzent: Ing. Jiří Bašta, Ph.D.



Sdílet:  ikona Facebook  ikona Twitter  ikona Blogger  ikona Linkuj.cz  ikona Vybrali.sme.skTisk Poslat e-mailem Hledat v článcíchDiskuse (3 příspěvky, poslední 16.02.2010 13:38)


Projekty 2017

Partneři - Obnovitelná energie

logo NELUMBO
logo VIESSMANN
logo HOTJET

Spolupracujeme

logo Česká peleta

 
 

Aktuální články na ESTAV.czVazby cihelného pohledového zdivaPraha chce lépe řešit správu svého majetku, včetně prázdných domůPoškození vodou je nejčastějším typem poškození majetkuRealizace podlahy v garáži aplikací epoxidového nátěru na betonové podlahy