Ekonomie dopravy dřevní hmoty
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).
