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

Slunce v domě on-line

Stav nabití BAT:--- %
Roční soběstačnost:--- %

Partneři - Obnovitelná energie

logo HOTJET
logo NELUMBO
logo VIESSMANN

Spolupracujeme

logo Česká peleta

 
 

Aktuální články na ESTAV.czJak vyzrát na bakterii Legionella?Energetický audit domu – co přinese?Jste stvořeni k tvoření? Zapojte se do projektu Balakryl RECY5 tipů, jak správně zvolit ohřívač vody