Dřevní peletky - standardní fytopalivo budoucnosti

Dřevní peletky jsou perspektivním, vysoce komprimovaným, sypným fytopalivem (do 1,4 kg/dm³), s vysokou výhřevností (do18 MJ/kg), nízkým obsahem popelovin (0,5 až 1 %), malým obsahem vody (kolem 10 %), o průměrech od 6 do 20 mm, s délkou do 40 mm, odolným proti nárazu, s nízkými nároky na skladovací prostory a umožňujícím automatizaci procesů spalování. Vyrábějí se na protlačovacích matricových lisech hlavně z čisté dřevní hmoty někdy s malým přídavkem organických pojiv a splňují nejvyšší požadavky na kulturu a pohodlí vytápění objektů, při nákladech srovnatelných s ušlechtilými fosilními palivy a vysokým ekologickým efektem. Dnes je výroba peletek rychle se rozvíjejícím odvětvím paliv."

Úvod
Zavedení výroby dřevních, kůrových pelet a pelet ze stébelnin bylo více méně náhodné, když jeden výrobce dřevních briket na základě okamžitého nápadu vyzkoušel zpracovat surovinu i na protlačovacím lise, určeném původně k výrobě tvarovaných krmiv. Ukázalo se, že drobné brikety, peletky mají výjimečně výhodné vlastnosti, zejména se hodí k automatickému plnění zásobníků paliv a malých topenišť, což brikety ani polínka neumožňovaly, stejně jako pro některé vlastnosti i dřevní štěpka. Odborný svět nové palivo však přijal se značnou skepsí a v prognózách se dlouho objevovaly jen štěpka a polínka, případně luxusnější brikety. Ale během několika let se vše obrací ve prospěch peletek, v loňském roce vyrábělo Rakousko už 60 000 tun, v roce 2001 to bude 90 000 tun a do roku 2005 má Rakousko spalovat už neuvěřitelných 350 000 tun peletek všeho druhu.. Ve Švédsku se vyrábí kolem 700 000 tun ročně a peletky se zde spalují nejen v malých topeništích, ale i ve velkých výtopnách. V České republice se odhaduje, že v roce 2001 bude vyráběno asi 15 až 20 000 tun peletek, zčásti určených na vývoz právě do Rakouska, případně do Bavorska. Také výroba kotlů na spalování peletek se rozvíjí u několika výrobců. Zavádění výroby těchto ušlechtilých forem fytopaliv není jednoduché a záměr vybudovat na každém okrese jednu peletárnu v časovém horizontu 10 let si vyžádá značného úsilí. Problémy spočívají především ve:

• vysoké finanční a technické náročnosti investic a kvalitě obsluhy,
• vysoké náročnosti na kvalitu a kvantitu suroviny v blízkém okolí,
• vytvoření trhu fytopaliv a topenišť s nutnými daňovými a dotačními předpoklady.

Menší problémy jsou s vývojem vhodných zařízení na spalování peletek, neboť v tomto směru existují u nás již zkušenosti od roku 1992, kdy v Agrostroji Jičín zkoušeli jako první zařízení na spalování peletek dovezené ze Švédska, doba však tehdy nebyla zralá, fosilní paliva byla příliš levná. Dnes se již kotle i peletky vyrábějí a do značné míry i vyvážejí. Účelem tohoto příspěvku je podat informaci o současném stavu a problémech dalšího vývoje. Směr mohou udat hodnoty evropských norem peletek vyrobených jak z čistého dřeva, tak z jiných surovin.

Tabulka 1: Evropské normy dřevních peletek - rozsahy hodnot

V současné době se pracuje na sjednocení norem v Evropě, čehož se zúčastňuje i VÚZT.

Porovnání užitných vlastností různých dřevních paliv uvádí tabulka 2, ve které je vysoká vhodnost oceněna číslem 3, dobrá a přijatelná číslem 2 a omezená vhodnost číslem 1.

Tabulka 2: Porovnání vhodnosti, tržních a užitných hodnot dřevních paliv

Technické a ekonomické aspekty výroby dřevních peletek

Na rozdíl od výroby dřevní štěpky, při které se vystačí s jednou soupravou - traktor a štěpkovačka, nebo výroby polínkového paliva, kde se vystačí s okružní pilou a sekerou, či sklizně palivové slámy, kde používáme traktor se sběracím lisem a příslušným dopravním prostředkem, je výroba peletek vázána na celou výrobní linku v hale s vysokými technickými a finančními nároky, která navazuje kromě toho na výrobu suroviny, na pilách a truhlářských závodech. Tato skutečnost vedla původně ke všeobecnému názoru, že peletky jsou zcela okrajovou, módní záležitostí a že pokud se budou biopaliva zpracovávat do standardních forem, bude převažovat polínko, štěpka a v nejlepším případě briketa. Tento názor se radikálně změnil a ukázalo se, že kulturnost vytápění na úrovni spalování ušlechtilých fosilních paliv může zajistit jen drobná, nenápadná peletka - třeba i dražší než ostatní formy fytopaliv.

Technologie výroby dřevních peletek

Surovinou pro výrobu peletek je čistá, homogenní dřevní hmota ve formě pilin s minimem dřevního prachu, který zhoršuje pevnost pelet. Optimální rozměry pilin jsou 2 až 3 mm. Obsah vody v surovině by se měl pohybovat kolem 10 %, tzn., že většinou se musí piliny od katru, které mají kolem 45 % vody, sušit. Proto ve velké výhodě jsou velké dřevozpracující podniky s truhlářskou výrobou, které do peletek zpracovávají suchý odpad.

Vlhké piliny se zpravidla suší v bubnových sušárnách přímo spalinami, ale v poslední době zahraniční zákazníci vyžadují sušení horkým vzduchem, čili přes výměník a to ještě s teplotami kolem 160°C, aby nedocházelo ke ztrátě spalitelných těkavých látek, ale odstranila se jen přebytečná voda. Potom také nedochází k náhodnému připalování nebo dokonce k zahoření sušárny, ale sušící zařízení je o investici do výměníku nákladnější. Výkonnost sušícího zařízení je zpravidla o něco větší než výkonnost hlavního peletovacího stroje, ale nerovnoměrnost výkonů stejně vyrovnává chladící mezizásobník suché suroviny. S ohledem na stupeň technické dokonalosti je spotřeba tepla na odpar 4 až 5 MJ/kg vody a podle obsahu vody vstupní suroviny do sušárny se stanoví potřeba paliva pro ohřev sušicího vzduchu. To odpovídá spotřebě asi 0,5 kg odpadového dřeva, nebo 0,12 kg LTO/kg vody.

Do výrobního procesu většinou nepřichází surovina v optimálním tvaru, ale jako piliny, hobliny, kousky dřeva, a proto je ji třeba před vlastní peletizací homogenizovat, upravit částice na vhodnou velikost. To se zajišťuje výkonným kladívkovým drtičem, zpravidla před peletizátorem. Jen výjimečně se tento stroj vynechává a nahrazuje třídičem. Příkon drtiče je několik desítek kW a svou spotřebou se přibližuje spotřebě peletizátoru. Pokud technologický stav suroviny dovoluje homogenizátor vynechat, docílí se značných úspor, investičních i provozních nákladů. Při dostatku suroviny postačuje k její úpravě vhodná soustava sít.

Hlavním strojem výrobní linky peletek je protlačovací, matricový lis. Vyrábí se v několika konstrukčních provedeních, jako talířový, plochý nebo prstencový. Protlačovací matrice je vyrobena z ušlechtilé oceli, je opatřena soustavou otvorů potřebného průřezu a nad ní v přesně stanovené nepatrné vzdálenosti se odvalují při jejím otáčení přítlačné rolny, které zpracovávaný materiál protláčejí otvory matrice. Při tom vzniká značné teplo, uvolňující a změkčující v surovině obsažený lignin. Ten je spolu s přídavným organickým pojivem, např. kukuřičnou moukou, hlavní zárukou pevnosti peletek. Před přestupem do prostoru matrice a rolen se surovina poněkud povrchově navlhčuje nebo dokonce u stébelnin propařuje, aby peletizace snáze probíhala. Nově se zkouší i jiné systémy, např. na bázi dvojice ozubených kol, kde každý druhý protilehlý zub je dutý. Výroba je levnější, ale peletky jsou nestandardní.

Chlazení peletek po výstupu z peletizátoru je zásadní nezbytností. Teprve potom peletka dostává potřebnou pevnost a trvanlivost neboť zatuhne lignin a pojivo. Použitý chladič musí mít odpovídající výkonnost, musí zajišťovat plynulý průtok značného množství materiálu bez toho, aby ještě málo pevné peletky poškozoval. Proto chladič patří nejen k objemově největším zařízením výrobní linky, ale bývá také po sušárně, drtiči a peletizátoru nejnákladnější. Tok vyrobených peletek směřuje buď přímo do expediční váhy nebo do koncového zásobníku. Všechny výrobní prvky peletárny propojuje soustava horizontálních a vertikálních dopravníků mechanických nebo vzduchotlakových. U vzduchotlakových je nezbytné použití rotačních uzávěrů - turniketů. K dopravním systémům se zařazuje odlučovač prachu a před expedicí je ještě zařazeno vibrační ploché nebo rotační síto, které z finálního výrobku odstraňuje prach a zlomky pelet. Z uvedeného přehledu technologie vyplývá, o jak složitý výrobní systém se jedná, který musí být v provozu neustále sledován, k čemuž slouží řada teplotních a hmotnostních čidel a operační počítač. Neopominutelné jsou elektrorozvody, vodovod a další příslušenství provozu.

Orientační přehled technických prvků peletárny

Příjem a sušení suroviny:

• Skladovací a provozní hala , 60 x 16 (18) x 10 m
• Přihrnovací šnekový dopravník suroviny
• Vynášecí, šikmý dopravník
• Oddělovací, kalibrační síto (podle potřeby a stavu suroviny)
• Šnekový, dávkovací dopravník suroviny do sušárny
• Rotační buben sušárny
• Topeniště, hořák, dohořívací komora
• Odtahový ventilátor sušárny
• Oddělovací cyklon suroviny za sušárnou s turniketem
• Dopravník suché suroviny ke kondicionéru nebo drtiči
• Odlučovač prachu před komínem
• Komín

Peletování:

• Drtič suroviny přicházející v suchém stavu ze "suché výroby", (podle potřeby)
• Zásobník suché suroviny
• Kondicionér, zvlhčovač, napařovač se zdrojem media
• Dávkovací šnekový dopravník suroviny do peletizátoru
• Peletovací lis s elektromotorem (40 až 90 kW),a výměnnou matricí a příslušenstvím
• Protiproudý chladič vyrobených pelet s ventilátorem a turniketem
• Dopravníky vertikální a horizontální, síto oddělovače prachu a zlomků
• Zásobník ochlazených pelet s dávkovačem a expediční váhou expediční obaly
• Ovládací a regulační systém, elektrorozvody
• Mobilní manipulátor

V cenové úrovni představuje investiční náklad na uvedenou soustavu provozní budovy a strojního zařízení s příslušenstvím bezmála 14 milionů korun pro výkonnost kolem l tuny peletek za hodinu, tj. kolem 5 000 tun peletek za rok. Do určitého zvyšování kapacity se zvyšují náklady jen na přídavné zařízení spojené se zdvojením části s peletovacími lisy, hala a sušárna postačují i vyšším nárokům. Reálné investiční náklady projektu peletárny závisí na tom, zda se provoz buduje jako zcela nový "na zelené louce", nebo zda se využívá staršího vhodného objektu a starších, repasovaných zařízení nebo levnějších tuzemských strojů místo zahraničních. Uvedené investice je možno pak snížit až na polovinu, to má pak vliv i na výrobní náklady.

Některé ekonomické aspekty výroby dřevných, topných peletek

Příklad investiční nákladovosti samotné výrobní linky dřevních peletek bez sušárny a provozní haly s dodávkou všech potřebných strojů ze zahraničí podle nabídky firmy CPM, Holandsko, s výjimkou českých elektromotorů, uvádí tabulka 3.

Tabulka 3. Ceny strojů výrobní linky dřevních pelet podle CPM pro výkon 5000 t/rok.

Při běžných odpisových a úrokových sazbách, nákladech na opravy a údržbu, nákladech na pracovní síly( bez nákladu na surovinu) vychází provozně nákladová kalkulace peletovací linky:

V přepočtu na 1 vyrobenou tunu peletek vychází měrný náklad jen na linku peletizace, bez dalších nákladů na surovinu, sušení a halu na 684,-Kč a to ještě za předpokladu trvalého třísměnného provozu. Náklad na surovinu pro 5 000 tun peletek činí 6,6 mil. Kč, včetně sušení a nákladů na sušárnu potom 7,9 mil. Kč ročně, což v přepočtu na l tunu představuje 1 657,- Kč, což je 64,5 % všech přímých výrobních nákladů. Jejich celkovou strukturu uvádí tabulka č. 4.

Tabulka 4 . Struktura přímých výrobních nákladů dřevních peletek vyráběných ve zcela novém provozu se zahraničními stroji.

Při běžných 20 % správní režie se výrobní cena zvyšuje na 3.081,2 Kč/tuna.
Při 5 % DPH se výrobní cena zvyšuje na ... 3.235,2 Kč/tuna.

Na nezbytnou dopravu do obchodní sítě a spotřebiteli a na obchodní přirážku nezbývá prakticky nic, protože cena dosažená v ČR v roce 2000 včetně dopravy ke kotli spotřebitele dosahovala maximálně 3 200,- Kč/t a většinou se pohybovala kolem 2 500,- Kč/t. Stejnou výkupní cenu nabízejí i zahraniční odběratelé (l 000 ATS/t). Je jasné, že potenciální investor musí hledat investiční i provozní úspory, má-li reálně uvažovat o zavedení výroby dřevních peletek.

Možné úspory investičních a provozních nákladů výroby dřevních peletek

Jak vyplývá z tabulky č.4 tvoří největší podíl výrobních nákladů náklad na nakupovanou surovinu. Investorem každé peletovací výrobny by proto měl být velký zpracovatel dřeva, který disponuje levnějším vlastním odpadem, pokud možno suchým, s malými nároky na přepravu.

Velmi nákladově náročné je sušení suroviny pokud se použije zcela nová sušárna a jako topné medium zemní plyn nebo LTO. Sušit by se mělo vytříděným hrubým odpadem ze suroviny a jako sušárna starší, repasované zařízení.

Homogenizátor je při dostatku paliva s vyšším obsahem vody nahraditelný vstupním dvoustupňovým sítem, které může kalibrovat surovinu bez toho, aby se musela drtit. Naopak sušárna může být vynechána při zpracování dostatečně suchého odpadu z hlavní truhlářské výroby podniku, ale nemůže být vynechán pak homogenizátor, drtič, pokud se má zpracovat do pelet veškerý suchý, a tudíž velmi cenný odpad, často obsahující větší kousky dřeva.

V České Republice bylo v zemědělských podnicích dříve v provozu kolem 200 výroben tvarovaných krmných směsí a výroben krmiv na bázi slámy, většinou osazených bubnovými sušárnami BS, které jsou ještě mnohde k dispozici. Jejich cena po repasi nemusí přesáhnout 1 mil. Kč, což je 25 % sušárny nové.

Úspor může být dosaženo i ve spotřebě elektřiny vhodným nesouběhem činnosti elektromotorů a případným vynecháním některého prvku, např. právě sušárny, náhradou vzduchových dopravníků mechanickými atd.

Značných úspor bude možno dosáhnout využitím repasovaných granulátorů české výroby (původní výrobce TMS Pardubice), jejich inovací a zvládnutím technologie výroby pelet na nich, která je poněkud odlišná od zahraničních.

Reálná cena topných peletek tak může dosáhnout hodnoty kolem 2 500,- Kč/t, což v přepočtu na GJ pro spotřebitele může být výhodnější než spalování zemního plynu.

Výrobci zařízení pro výrobu biopeletek v České republice

• PELLETIA, s.r.o. - ředitel Petr Šukala
• STOZA, s.r.o. - ředitel Ing. Karel Václavík
• BIOMAC - TRADE, s.r.o. - ředitel Ing. Zdeněk Černý

Výrobci topných biopeletek v České republice

• PELLETIA, s.r.o. Hradec Králové
• BIOMAC - TRADE, s.r.o. Uničov

Výzkum technologie výroby a spalování kompozitních topných peletek v ČR

• Výzkumný ústav zemědělské techniky
  Drnovská 507
  106 01 Praha 6 Ruzyně
  ředitel Ing. Zdeněk Pastorek, CSc.
  řešitelé: Ing. P. Hutla, CSc., tel. 02/33022238
  Ing. Václav Sladký, CSc., tel. 02/33022275

Výrobci kotlů na spalování biopeletek v ČR

• CANKAŘ a syn Bělá pod Bezdězem
• HAMONT, s.r.o Frýdek Místek - Sedliště
• VERNER, a.s. Červený Kostelec
• TRACTANT FABRI, Kolín
• NUCLEA,a.s. Třebíč
• BENEKOVterm, s.r.o. Horní Benešov
• VIADRUS, a.s. Bohumín
• BIOPAL, s.r.o.Frýdek - Místek