CHARAKTERISTIKA BIOPALÍV PODĽA STN EN 14961 -1

CHARAKTERISTIKA BIOPALÍV CHARAKTERISTIKA BIOPALÍV

PODĽA STN EN 14961 -1PODĽA STN EN 14961 -1

Ladislav DZURENDA Ladislav DZURENDA

„„Využívanie biomasy na energetické účely“Využívanie biomasy na energetické účely“

Šoporňa, 19 - 20. október 2011Šoporňa, 19 - 20. október 2011

Technická univerzita vo Zvolene


Preambula EN 14961-1:2010 Tuhé biopalivá - Špecifikácie a triedy palív

Cieľom tejto európskej normy je poskytnúť jednoznačné a jasné princípy Cieľom tejto európskej normy je poskytnúť jednoznačné a jasné princípy na klasifikáciu tuhých biopalív a súčasne má slúžiť ako nástroj umožňu-na klasifikáciu tuhých biopalív a súčasne má slúžiť ako nástroj umožňu-júci efektívne obchodovanie s biopalivami tak, aby bolo možné dobré po-júci efektívne obchodovanie s biopalivami tak, aby bolo možné dobré po-rozumenie medzi predajcami a kupujúcimi, ako aj nástroj na komunikáciu rozumenie medzi predajcami a kupujúcimi, ako aj nástroj na komunikáciu s výrobcami zariadení.s výrobcami zariadení.

EN 14961 Tuhé biopalivá – Špecifikácie a triedy palív, pozostáva z nasle-EN 14961 Tuhé biopalivá – Špecifikácie a triedy palív, pozostáva z nasle-dovných častídovných častí: : Časť 1: Všeobecné požiadavky Časť 1: Všeobecné požiadavky Časť 2: Drevné pelety na nepriemyselné používanie (pripravuje sa), Časť 2: Drevné pelety na nepriemyselné používanie (pripravuje sa), Časť 3: Drevné brikety na nepriemyselné používanie (pripravuje sa), Časť 3: Drevné brikety na nepriemyselné používanie (pripravuje sa), Časť 4: Drevné štiepky na nepriemyselné používanie (pripravuje sa), Časť 4: Drevné štiepky na nepriemyselné používanie (pripravuje sa), Časť 5: Palivové drevo na nepriemyselné používanie (pripravuje sa), Časť 5: Palivové drevo na nepriemyselné používanie (pripravuje sa), Časť 6: Nedrevné pelety na nepriemyselné používanie (pripravuje sa). Časť 6: Nedrevné pelety na nepriemyselné používanie (pripravuje sa).

„„Využívanie biomasy na energetické účely“Využívanie biomasy na energetické účely“Šoporňa, 19 - 20. október 2011Šoporňa, 19 - 20. október 2011




Predmet normy

Táto európska norma určuje triedy kvality paliva a špecifikácie tuhých Táto európska norma určuje triedy kvality paliva a špecifikácie tuhých biopalív pochádzajúcich zo zdrojov:biopalív pochádzajúcich zo zdrojov:

a)a) Produkty z poľnohospodárstva a lesníctva.Produkty z poľnohospodárstva a lesníctva.b)b) Rastlinné odpady poľnohospodárstva a lesníctva.Rastlinné odpady poľnohospodárstva a lesníctva.c)c) Rastlinné odpady z potravinárskeho priemyslu.Rastlinné odpady z potravinárskeho priemyslu.d)d) Drevný odpad, s výnimkou drevného odpadu ktorý môže obsahovať Drevný odpad, s výnimkou drevného odpadu ktorý môže obsahovať

halogénované organické zlúčeniny, alebo ťažké kovy ako dôsledok halogénované organické zlúčeniny, alebo ťažké kovy ako dôsledok používania konzervačných prostriedkov, alebo náterových látok na používania konzervačných prostriedkov, alebo náterových látok na drevo, či drevný odpad pochádzajúci zo stavebných činností a de- drevo, či drevný odpad pochádzajúci zo stavebných činností a de- molácií.molácií.

e)e) Vláknité rastlinné odpady z výroby prvotnej celulózy a z výroby papiera Vláknité rastlinné odpady z výroby prvotnej celulózy a z výroby papiera a celulózy, ak sú spaľované na mieste výroby a vyrobené teplo sa a celulózy, ak sú spaľované na mieste výroby a vyrobené teplo sa zhodnocujezhodnocuje

f)f) Korkové odpady Korkové odpady


Klasifikácia pôvodu tuhých biopalív

Klasifikácia je založená na pôvode biopaliva a jeho zdroji. V hierarchic-Klasifikácia je založená na pôvode biopaliva a jeho zdroji. V hierarchic-kom klasifikačnom systéme sú tieto hlavné skupiny pôvodu tuhých bio-kom klasifikačnom systéme sú tieto hlavné skupiny pôvodu tuhých bio-palív:palív:

a)a) Drevná biomasa je biomasa zo stromov, kríkov a krovín.Drevná biomasa je biomasa zo stromov, kríkov a krovín.b)b) Bylinná biomasa je biomasa z rastlín, ktoré nemajú drevovú stonku a Bylinná biomasa je biomasa z rastlín, ktoré nemajú drevovú stonku a

ktoré odumierajú na konci vegetačného obdobia. Zahŕňajú obilniny a ktoré odumierajú na konci vegetačného obdobia. Zahŕňajú obilniny a ich vedľajšie produkty ako je zrno.ich vedľajšie produkty ako je zrno.

c)c) Ovocná biomasa je biomasa z tých častí rastlín, ktoré sú zo semien ale-Ovocná biomasa je biomasa z tých častí rastlín, ktoré sú zo semien ale-bo obsahujú semená.bo obsahujú semená.

d)d) Definované a nedefinované zmesi. Definované a nedefinované zmesi. Termín „definované zmesi“ sa vzťa-Termín „definované zmesi“ sa vzťa-huje na zámerne zmiešané biopalivá skupiny a, b, c. Termín „nedefino-huje na zámerne zmiešané biopalivá skupiny a, b, c. Termín „nedefino-vané zmesi“ sa vzťahuje na nezámerne zmiešané biopalivá skupiny a, b, vané zmesi“ sa vzťahuje na nezámerne zmiešané biopalivá skupiny a, b, c.c.



Tabuľka 1 – Tuhé biopalivo, podskupina: Drevná hmota


1 Drevná hmota

1.1 Lesné drevo, drevo z plantáží a ostatné prvotné drevo

1.1.1 Celé stromy bez koreňov

1.1.1.1 Listnaté stromy

1.1.1.2 Ihličnaté stromy

1.1.1.3 Porast s krátkodobou rotáciou

1.1.1.4 Kríky

1.1.1.5 Definované a nedefinované zmesi

1.1.2 Celé stromy s koreňmi


. . . .


1.1.3 Kmeňové drevo


1.1.3.2 Ihličnaté stromy


1.1.4 Zvyšky po ťažbe dreva

1.1.4.1 Čerstvé zelené listnaté stromy vrátane listov

1.1.4.2 Čerstvé zelené ihličnaté stromy vrátane ihličia

1.1.4.3 Skladované listnaté stromy

1.1.4.4 Skladované ihličnaté stromy


Tabuľka 1 – Tuhé biopalivo, podskupina: Drevná hmota pokračovanie tabuľky



1 Drevná hmota

1.1 Lesné drevo, drevo z plantáží a ostatné prvotné drevo

1.1.5 Pne a korene


. . . .


1.1.6 Kôra (z lesných činností)a

1.1.7 Vyradené stromy zo záhrad parkov, pri údržbe zelene v okolí ciest, z vinohradov a ovocných sadov

1.1.8 Definované a nedefinované zmesi

1.2 Vedľajšie produkty a zvyšky z drevospra-cujúceho priemyslu

1.2.1 Chemicky nespracované drevné zvyšky

1.2.1.1. Bez kôry listnaté stromy

1.2.1.2 Bez kôry, ihličnaté stromy

1.2.1.3 S kôrou listnaté stromy

1.2.1.4 S kôrou ihličnaté stromy

1.2.1.5 Kôra (z priemyselných činností) *

1.2.2 Chemicky spracov. drevné zvyšky, drevné vlákna a drevné komponenty

1.2.2.1 Bez kôry

1.2.2.2 S kôrou

1.2.2.3 Kôra (z priemyselných činností) *

1.2.2.4 Vlákna a drevné komponenty



Tabuľka 1 – Tuhé biopalivo, podskupina: Drevná hmota pokračovanie tabuľky

1 Drevná hmota

1.3 Použité drevo

1.3.1 Chemicky nespravované drevo

1.3.1.1 Bez kôry

1.3.1.2 S kôrou

1.3.1.3 Kôra

1.3.2 Chemicky spravované drevo

1.3.2.1 Bez kôry

1.3.2.2 S kôrou

1.3.2.3 Kôra

1.4 Definované a nedefinované zmesi

a) Korkový odpad je zahrnutý do podskupín kôry zo stromov

Poznámka: Chemické ošetrenie pred zberom biomasy sa nemusí uvádzať



Tabuľka 1 – Tuhé biopalivo, podskupina: Bylinná hmota

2 Bylinná hmota

2.1 Bylinná biomasa z poľnohospodárstva a zahradníctva

2.1.1 Obilniny 2.1.1.1 Celé rastliny

2.1.2 Travniny

2.1.3 Olejniny

2.1.4 Okopaniny

2.1.5 Strukoviny

2.1.6 Kvety 2.1.6.4 Definované a nedefinované zmesi

2.1.7 Oddelená bylinná biomasa zo záhrad, parkov, údržby zelene pri cestách, vinoh-radov a ovocných sadov


2.2 Vedľajšie produkty a zvyšky z priemysel-ného spracovania bylín

2.2.1 Chemicky nespracované zvyšky bylín

2.2.1.1 Obilniny a traviny


2.2.2 Chemicky spracované zvyšky bylín

2.2.2.1 Obilniny a traviny




Skupina 2.2 zahŕňa aj zvyšky a vedľajšie produkty z potravinárskeho priemyslu


Tabuľka 1 – Tuhé biopalivo, podskupina: Biomasa z ovocia


3 Biomasa z ovocia

3.Záhradnícke a sadovnícke ovocie

3.1.1 Bobuľovité plody 3.1.1.1 Celé bobule

3.1.2 Kôstkové ovocie . .

3.1.3 Orechy a žaľude 3.1.3.4 Defin. a nedefinované zmesi


3.2 Vedľajšie pro-dukty a zvyšky z priemyselného spracovania ovocia

3.2.1 Chemicky nespracované zvyšky ovocia

3.2.1.1 Bobule

. . . .


3.2.2 Chemicky spracované zvyšky ovocia

3.2.2.1 Bobule

. . . .




4 Definované a nedefinované zmesi

4.1 Definované zmesi

4.2Nedefinované zmesi

Skupina 3.2 zahŕňa aj zvyšky a vedľajšie produkty z potravinárskeho priemyslu



Špecifikácia tuhých biopalív založená na obchodných formách a vlastnostiach

Obchodovanie v oblasti tuhých biopalív je realizované vo viacerých veľkostiach a formách. Obchodovanie v oblasti tuhých biopalív je realizované vo viacerých veľkostiach a formách. Na základe argumentov, že forma a veľkosť biopaliva vplýva, ako na manipuláciu s biopali- Na základe argumentov, že forma a veľkosť biopaliva vplýva, ako na manipuláciu s biopali-vom, tak aj na proces spaľovania, predmetná norma špecifikuje tuhé biopalivá z aspektu: vom, tak aj na proces spaľovania, predmetná norma špecifikuje tuhé biopalivá z aspektu:

• Obchodné formy a veľkosti tuhých biopalív (Obchodné formy a veľkosti tuhých biopalív (Tab. 2Tab. 2))• Normatívne a informatívne vlastností tuhých biopalívNormatívne a informatívne vlastností tuhých biopalív - Brikiet- Brikiet

- Peliet- Peliet - Drevné štiepky- Drevné štiepky - Drvené palivové drevo- Drvené palivové drevo - Polenové palivové drevo- Polenové palivové drevo - Pilín- Pilín - Hoblín- Hoblín - Kôry- Kôry - Balíkov slamy, chrastnice trsteníkovitej, ozdobnice veľkej- Balíkov slamy, chrastnice trsteníkovitej, ozdobnice veľkej - Energetických obilnín- Energetických obilnín - Zvyškov olív- Zvyškov olív - Ovocných semien- Ovocných semien - iné tuhé biopalivá - iné tuhé biopalivá



Názov biopaliva Typická veľkosť Bežná metóda prípravy

Drevné štiepky od 5mm do 100 mm Rezanie ostrým nástrojom

Polenové palivové drevo od 100 mm do 1000 mm Rezanie ostrými nástrojmi

Kôra Premenlivá Zvyšky po odkôrnení stromov

Zväzok (viazanica) Premenlivá Orientované po dĺžke a zviazané

Palivový prach < 1 mm Mletie

Piliny od 1 mm do 5 mm Rezanie ostrými nástrojmi

Brikety Ø ≥ 25 mm Mechanické zlisovanie

Pelety Ø < 25 mm Mechanické zlisovanie

Balíky bylinnej biomasy:

- malé štvorcové balíky 0,1 m3 Zlisovanie a zväzovanie do štvorca

- veľké štvorcové balíky 3,7 m3 Zlisovanie a zväzovanie do štvorca

- kruhové balíky 2,7 m3 Zlisovanie a zväzovanie do valca

Posekaná tráva, alebo energet. traviny od 10 mm do 200 mm Posekaná počas žatvy, alebo pred spálením

Zrná premenlivé Žiadna príprava, alebo sušenie

Ovocné kôstky, alebo jadrá od 5 mm do 15 mm Žiadna príprava, lisovanie a extrakcia chem.

Špecifikácia tuhých biopalívŠpecifikácia tuhých biopalív z aspektu obchodných foriem a veľkostiobchodných foriem a veľkosti



Normatívne a informatívne vlastnosti tuhých biopalív

Vlastnosti tuhých biopalívVlastnosti tuhých biopalív

– – normatívne: normatívne: -- pôvod biopaliva,pôvod biopaliva,

- obchodná forma,- obchodná forma, - rozmery D, resp. L - rozmery D, resp. L [[mmmm]], , - vlhkosť M - vlhkosť M [[mmmm]] - popol A - popol A [[%%]]

-- výhrevnosť Q výhrevnosť Q [[MJ/kgMJ/kg]] (min. hodnota), (min. hodnota), - objemová / sypná hmotnosť BO - objemová / sypná hmotnosť BO [[kg/m3kg/m3]],, - mechanická odolnosť peliet- mechanická odolnosť peliet DU DU [[%%]] podľa EN 15 210, podľa EN 15 210,

- zastúpenie jemnej, hlavnej a hrubej frakcie- zastúpenie jemnej, hlavnej a hrubej frakcie u sypkých biopalívsypkých biopalív P P [[%%]],,

- zastúpenie dusíka N - zastúpenie dusíka N [[%%]], síry S , síry S [[%%]] (u energetických obilnín a peliet)u energetických obilnín a peliet)

– – informatívne:informatívne: - zastúpenie dusíka - zastúpenie dusíka [[%%]], chlóru , chlóru [[%%]], , - teplota tavenia popola t - teplota tavenia popola t [[CC]], , - podiel rozštiepaného dreva u polenového dreva, - podiel rozštiepaného dreva u polenového dreva,

- zastúpenie pliesne a hniloby u polenového dreva- zastúpenie pliesne a hniloby u polenového dreva.

Hodnoty pre biopalivo (prvotné materiály z dreva a kôry stromov)

Parameter JednotkaDrevo z ihličnatých

stromovDrevo z listnatých

stromovKôra z ihličnatých

stromovKôra z listnatých

stromovPopol % d 0,1-0,3-1,0 0,2-0,3-1,0 < 1-1,5-5 0,8-1,5-3,0

Spaľovacie teplo MJ/kg d 20,0-20,5-20,8 19,4-20,1-20,4 18,0-20,4-21,4 18,0-20-22,7

Výhrevnosť MJ/kg d 18,5-19,1-19,8 18,4-18,9-19,2 17,5-19,2-20,5 17,1-19-21,3Uhlík, C % d 47-51-54 48-49-52 42-52-55 47-52-55Vodík, H % d 5,6-6,3-7,0 5,9-6,2-6,5 5,5-5,9-6,4 5,3-5,8-6,4Kyslík, O % d 40-42-44 41-44-45 34-38-42 32-38-42Dusík, N % d <0,1-0,5 <0,1-0,5 0,3-0,5-0,9 0,1-0,3-0,8Síra, S % d <0,01-0,02 <0,01-0,02-0,05 < 0,02-0,03-0,05 <0,02-0,02-0,20

Chlór, Cl % d <0,01-0,03 <0,01-0,03 < 0,01-0,02-0,05 <0,01-0,02-0,05



Chemické zloženie a energetické vlastnosti biopaliva – dreva a kôry



Výpočet výhrevnosti na rôzne stavy a hustoty energie z biopaliva

ddddgrVdnetp NwOwHwqq )()(*8,0)(*2,212,,,,

a) výhrevnosť tuhého biopaliva pre bezvodý stav (výhrevnosť sušiny) [KJ/Kg]

qV,gr,d - spaľovacie teplo sušiny [KJ/Kg].W(H)d - obsah vodíka v hmotnostných percentách v suchom biopalive (vrátane vodíka z vody hydratácie minerálnych látok).w(O)d - obsah kyslíka v hmotnostných percentách v suchom biopalive.w(N)d - obsah dusíka v hmotnostných percentách v suchom biopalive.

arar

dnetVarnetp MM

qq .02443,0100

100.,,,,

b) výpočet výhrevnosti vlhkého biopaliva z bezvodého stavu biopaliva

qV,gr,net,d - výhrevnosť sušiny (pri konštantnom tlaku) [MJ/Kg]Mar - obsah vlhkosti v dodanom stave [%] 0,02443 - korekčný faktor entalpie odparovania (pri konštantnom tlaku) pre vodu (vlhkosť) pri 25 °C [ MJ/Kg na 1% vlhkosti)]



c) výpočet hustota energie v dodanom stave

ararnetparBDqE **

3600

1,,

Ear - je hustota energie biopaliva v dodanom stave v megawatthodinách na meter kubický

[MWh/M3] voľne loženého objemu.

Qp,net,ar - výhrevnosť ( pri konštantnom tlaku) v dodanom stave v [ MJ/Kg ].BDar - sypná hmotnosť , t. j. hmotnosť objemu biopaliva v dodanom stave, v kilogramoch

. na kubický meter [ kg/m3 ] voľne loženého objemu.

1/3600 - konverzný faktor pre jednotky energie [ MJ ] na megawatthodiny [ MWh ].1/3600 - konverzný faktor pre jednotky energie [megajouly (MJ) ] na megawatthodiny (MWh).

Ďakujem za pozornosťĎakujem za pozornosť



Poďakovanie:Poďakovanie: Táto práca bola vypracovaná v rámci riešenia grantového projektu:Táto práca bola vypracovaná v rámci riešenia grantového projektu: VEGA – SR VEGA – SR č. 1/0334/11 č. 1/0334/11 ako výsledok práce autora a podpory uvedenej agentúry. ako výsledok práce autora a podpory uvedenej agentúry.

Documents

CHARAKTERISTIKA BIOPALÍV PODĽA STN EN 14961 -1