Utilizarea Biomasei in incalzirea centralizata

1

www.bioenergy4business.eu

Utilizarea Biomasei in incalzirea centralizata

2

Copyright Bioenergy4Business 2016

This project is funded under the LCE 14 2014 Support Programme „Market uptake of existing and emerging sustainable bioenergy“, as part of the Horizon 2020 Framework Programme by the European Community.All publications of this project reflect solely the views of its authors. The European Commission is not liable for any use that may be made of the information contained therein. The Bioenergy4Business consortium members shall have no liability for damages of any kind including, without limitation, direct, special, indirect, or consequential damages that may result from the use of these materials.

3

1. Reguli tehnice de baza 4

1.1. Introducere in sistemele de producere a caldurii pe baza de bioenergie 4 1.2 Selectia combustibilului: Biomasa solida. Lemn, paie, peleti 5 1.3 Stocarea biomasei 6 1.4 Sistemul de alimentare 6 1.5 Sistemul de curatare a gazelor de ardere 8 1.6 Conditii de mediu 9 1.7 Unitatile de stocare a cladurii 10 1.8 Sistemele de manipulare a caldurii 10 1.9 Securitatea personalului 11 1.10 Sistemul de Management al Calitatii 12

2. Exemple de cazuri de succes 13

2.1 Centrala in cogenerare de inalta eficienta pe biomasa, in orasul Huedin, Romania 13 2.2 Incalzire centralizata pe biomasa in Zürs am Arlberg, Austria 14 2.3 Sistem de incalzire centralizata in orasul Pokupsko, Croatia 17 2.4 Sistem de incalzire centralizata pe biomasa in municipiul in Łąck, Polonia 18 2.5 ‘Stadsverwarming Purmerend’ (SVP): Sistem de incalzire centralizata pe baza biomasa din reziduri lemnoase, Olanda 19

Contents

1.1 Introducere însistemelede încălzirepebazădebioenergie

Figura 1: Centrală termică tipică cu grătar în scară, care foloseşte drept combustibil aşchiile de lemn. Condensatorul pentru gazele de ardere apare în roşu. Condensatorul recuperează energia evaporată din apă in cadrul procesului de ardere. Dimensiunea unei astfel de centrale este în mod tipic de 3-6 MW. Sursa: Lemn pentru producerea de energie. Danemarca 1999

4

1. Regulitehnicedebază

Termenul de „Sisteme de încălzire pe bază de bioenergie” face referire, în acest proiect, la centralele de producere a caldurii din diverse tipuri de biomasă, fără a produce si energie electrică. Temperatura maximă a boilerului este adesea limitată la 120°C, iar presiunea nominală este de maxim 6 bari - insa parametrii specifici trebuie sa corespunda legislaţiei natioanale în vigoare. Dimensiunea tipică a unor astfel de centrale este intre 100 kW si 10 MW. Aceste centrale funcţionează ca instalații de termoficare în oraşe, spitale, baze militare, şcoli şi alte complexuri de clădiri similare, de mari dimensiuni.

Un proces complet şi eficient de ardere este o premiză obligatorie pentru utilizarea biomasei drept combustibil prietenos cu mediul. Pentru a asigura o rată inalta de eficiență energetică şi pentru a se putea evita formarea de compuşi dăunători pentru mediu, precum gaze nearse sau particule fine de cărbune, se impune incinerarea completă a combustibilului. Un amestec corect de biomasă şi aer de combustie, mai precis oxigenul din aerul de combustie, este necesar. Raportul aerului actual de combustie faţă de aerul de combustie teoretic necesar – aşa-numitul Lambda – este 1.4. Cu alte cuvinte, este necesar cu 40% mai mult aer de combustie decât rata stoechiometrică impusă a combustibilului – care asigură în mod teoretic o incinerare completă.

De obicei, sistemele de curăţare a gazelor de ardere sunt compuse dintr-un ciclon şi un filtru-sac /epurator de gaze. Ciclonul captează particulele mai mari din gazele de ardere şi scânteile din procesul de ardere. Pentru combustia paielor, se foloseste, in mod normal, un filtru-sac, deoarece curăţă particulele foarte fine produse în timpul procesului de ardere. Filtrele electrostatice (ESP) se folosesc, de asemenea, în unele cazuri. Pentru combustia lemnului, se foloseşte uneori un epurator, însă un condendator pentru gazelele de ardere este mult mai economic, deoarece energia, latentă în apa evaporată, vaporizată de căldura rezultata din procesul de ardere, este astfel recuperată. Acesta poate creşte eficienţa centralei şi productia de agent termic cu 20%.

5

La centralele de producere a energiei electrice, se foloseste, de obicei, un rezervor de stocare a căldurii (centrale termoelectrice în cogenerare; CHP) pentru că cererea de căldură nu corespunde întotdeauna cu cererea de energie electrică. Unele instalaţii de termoficare utilizează rezervoare de stocare a agentului termic, pentru că astfel este mult mai uşor ca centralele sa se inchida la sfârşit de săptămână / pe timp de vara sau pentru mentenanţa, astfel incat eficiența cazanului sa fie potential crescuta in acest fel.

Sistemele de manipulare a cenuşii transportă cenuşa de la grătar şi de la filtre la un container. Se folosesc sisteme umede şi uscate. Cenuşa trebuie depozitata sau poate fi utilizată drept fertilizator – în funcţie de conţinutul de metale grele sau alte componente interzise sau nedorite. Utilizarea şi evacuarea cenuşii se vor face în conformitate cu legislaţia nationala în vigoare.

Sistemele de control al boilerului şi sistemele de control al flăcării sunt părţi integrante ale sistemului de siguranţă. Ambele sisteme sunt operate, în mod normal, din camera de comandă sau din apropierea sălii cazanelor, însă multe centrale de dimensiunile amintite au deja integrate sisteme de control la distanţă, ceea ce înseamnă că personalul de serviciu poate să rămână acasă în timpul noptii şi la sfarsitul de săptămână şi să monitorizeze sistemul de la distanta. Protejarea vieţii şi a sănătăţii sunt importante. Expunerea la praf si la emisiile de gaze rezultate din stocarea biomasei, precum şi riscul de incendiu sunt situaţii nepermise.

Adăposturile / camerele pentru boiler (e), ventilatoarele, dispozitivele de curăţare a gazelor de ardere, camerele de comandă şi încăperile pentru personalul de serviciu sunt proiectate şi construite astfel încât aspectul exterior să se potrivească „look-ului” unei zone industriale convenţionale. Dimensiunea depozitului de stocare a biomasei acopera, în mod normal, consumul de biomasă pentru o săptămână. 1.2 Selectarea combustibilului: Biomasasolidă.Lemn,paie,peleți

Dintre diversele tipuri de biomasă, lemnul

prezintă cele mai bune caracteristici de ardere şi este, de departe, cea mai folosită sursa de biomasă pentru conversia/producerea de energie. Paiele rezultate din recoltarea cerealelor vin pe locul doi.

În acest context, raportul se concentreaza pe calităţile combustibilului din lemn şi paie. În plus, se pot combina diferite tipuri de biomasă pentru a obţine un nou biocombustibil cu caracteristici acceptabile.

Calitatea combustibilului din lemn joacă un rol important atat în proiectarea sistemului de ardere cât şi in ce priveste eficienţa centralei. În general, cu cât este mai mic sistemul, cu atât sunt mai ridicate cerinţele de calitate pentru combustibilul utilizat. Pentru instalaţiile de mici dimensiuni, aşchiile de lemn de cea mai bună calitate pot fi obţinute din trunchiuri mici din lemn, ale căror ramuri au fost îndepărtate. Acolo unde pot fi arse aşchii de calitate inferioară, acestea sunt obţinute din copaci întregi de mici dimensiuni – folosindu-se mare parte din copac. Parametrii esenţiali sunt:

· Conţinutul de umiditate· Dimensiunea aşchiilor· Originea aşchiilor· Conţinutul de cenusa

Mai există şi alţi parametri relevanţi, însă cei menţionaţi mai sus sunt cei mai importanţi. Comitetul European de Standardizare (CEN) a creat un Comitet Tehnic 335 (TC/335) care dezvoltă standarde pentru utilizarea biocombustibililor solizi. Unul dintre standarde este EN 14961: Specificarea şi Clasele de Combustibil cu părţi compuse. Aceleaşi standarde se aplica si pentru materia primă folosită pentru producerea de peleți din lemn. În general, este important ca nivelul cenusii din peleti să se păstreze la un nivel scăzut, în cel mai bun caz sub 0.5%. Acest lucru înseamnă că proporţia de scoarță de copac din materia primă trebuie să fie foarte mică – aproape inexistentă. Tabelul 1: Date privind aşchiile de lemn şi paiele. Pentru aşchiile de lemn, partea de scoarță de copac conţine aproximativ 6% cenuşă iar partea de lemn curat conţine doar în jur de 0.25% cenuşă. Sursa: Lemn pentru producerea de energie, Videncentret 1999

6

1.3 Stocareabiomasei

Figura 2: O centrală termică cu funcţionare pe achii de lemn, în Ebeltoft, Danemarca, cu spatiu de stocare atât în interior cât şi în aer liber

Dimensiunea rezervorului de stocare a combustibilului depinde de diversi factori, în principal de contractul de alimentare cu materie prima încheiat cu furnizorul. Cu toate acestea, capacitatea spatiului de stocare pentru aşchiile de lemn ar trebui să asigure necesarul pe minim 5 zile pentru producerea de agent termic la capacitate maximă. Această abordare permite operarea la sfarsit de săptămână şi oferă o mare siguranţă a alimentării în timpul unor condiţii de vreme extremă. S-a observat că majoritatea beneficiarilor de centrale şi-au exprimat preferinţa pentru o soluţie de stocare în interior, lăsând în responsabilitatea furnizorilor manipularea unor volume mai mari de aschii de lemn. Cu toate acestea, câteva centrale funcţionează cu depozit de stocare în exterior. Datorită riscului unui foc spontan, aşchiile de lemn sunt depozitate până la o înălțime de maxim 7-8 metri. În ceea ce priveşte stocarea în interior, există riscul producerii, în timpul manipulării, de praf, care poate cauza alergii, şi de microorganisme, precum ciuperci şi bacterii, şi pentru acest motiv, depozitarea acestora până la o înălţime de maxim 7-8 metri este

recomandată şi din această perspectivă. In plus, este recomandabil să nu lucraţi niciodată singur în silozurile cu aşchii de lemn. Problemele legate de mediul de lucru vor fi expuse in Secţiunea 9.

Figura 3: Centrală termică în Austria. Depozitul de stocare a aşchiilor din lemn se găseşte în partea dreaptă,iar sala boilerului în partea stângă.

Într-o centrală care funcţionează pe paie, stocarea va ocupa mai mult spaţiu. În medie, centralele au spatii de stocare care acopera necesarul de funcţionare pentru 8 zile, la randament maxim - care, pentru o centrală medie, este egal cu 3.7 MW – corespunzător a 400 baloţi mari de paie. Spaţiul necesar la sol, inclusiv aleea de acces etc. pentru această cantitate de paie este de aproximativ 600 m2. Fermierii (furnizorii de paie) livreaza paiele cu ajutorul camioanelor sau al tractoarelor cu remorca. Operatorul centralei se ocupa de descărcare cu ajutorul unui elevator cu furcă. Baloţii sunt cântăriţi la descărcare; conţinutul de apă fiind determinat ulterior. Centralele pe paie functioneaza cu un conţinut de apă de până la aproximativ 20%. Baloţii cu un conținut de apă mai ridicat sunt returnaţi, din moment ce arderea ar putea fi neegală, în special in caz de functionare parţială. Aşa cum se menţioneaza la Secţiunea 9, lucrul în depozitul de paie poate crea riscul de a inhala praf incarcat cu spori de ciuperci şi microorganisme, ceea ce duce la apariţia alergiilor. 1.4 Boilerul şi sistemul de alimentarecucombustibil

Boilerele pentru producerea exclusiva de caldura sunt dispozitive simple care utilizează apă fierbinte la o temperatură relativ scăzută (adesea 120°C) şi la o presiune scăzută (6 bari) ca mediu de transport al căldurii (adesea 120°C). Boilerele sunt similare pentru diverse tipuri de combustibili, în timp ce sistemul de alimentare cu biomasă, zona de combustie şi sistemul de

7

curăţare a gazelor de ardere depind de tipul de combustibil utilizat. Sistemul pentru aerul de intretinere a arderii este mai mult sau mai puţin similar pentru toate tipurile de biomasă. Factorul important este acela că materiile volatile, care contribuie la 75-80% din randamentul energiei, trebuie să fie arse în zona fierbinte a camerei de combustie. Caldura reziduală este indusă prin încălzire, în funcţie de sistemul de ardere. DimensiuneaboileruluiînMW

Dimensiunea boilerului este calculată pentru a corespunde capacităţii maxime necesare în cea mai rece zi a anului. Capacitatea maximă necesară este formată din capacitatea necesară pentru a răspunde nevoilor clientului (încălzire şi apă calda) şi capacitatea necesară care să acopere pierderile din reţeaua de distribuţie. Suma acestor cifre determină capacitatea de producere a agentului termic în exteriorul centralei. De exemplu, dacă cererea de agent termic a unui oraş este de 11,200 MWh/per an, pot fi încălzite 400-450 case individuale. Consumul de apă fierbinte se ridică la 10%, iar pierderile din reţeaua de distribuţie reprezintă 30%. Aceste cifre se bazează pe ceea ce se presupune că va fi folosit pentru un an „normal” de 3,100 zile de grade-încălzire, care corespunde unui an „normal” în nordul Germaniei, in Danemarca, sau in sudul Suediei, etc. Calculele sunt urmatoarele:

Încălzirea camerei 60%: 6720 MWh Pierderile din distribuţie şi apă fierbinte 40%: 4480 MWhDimensiunea boilerului: ((3.2*6720)+4480))/8760 = 3 MW

Factorul 3.2 este o cifră empirică si serveste la determinarea capacitatii maxime necesare pentru încălzirea unei încăperi în cea mai rece zi din an (unde numarul de ore ale unui an este de 8760). Boilerul este selectat pentru 60-70% din productivitatea maximă. În acest exemplu, 66% corespunde cu 2 MW. Este instalat si un boiler pe combustibil fosil (ulei), pentru a acoperi întreaga cerere pana la 3 MW, in caz de sarcina de vârf, la reparaţii, sau in caz de nefunctionare a boilerului pe biomasă.

Sistemeledealimentarepebiomasă

Dimensiunea spatiului de stocare pentru aşchii de lemn ar trebui să asigure consumul pentru 5-7 zile, la o capacitate maximă de producere a caldurii care sa asigure funcţionarea la sfarsit de săptămână şi alimentarea in siguranta în timpul condiţiilor de vreme extremă. Pentru a transporta combustibilul din spatiul de stocare la sistemul de alimentare a boilerului, se utilizeaza, de regula, macarale. Multe centrale folosesc un sistem hidraulic de alimentare – asemanator unui vătrai – care împinge aşchiile din lemn pe grătar. În general, putem spune că sistemele de alimentare cu peleți din lemn sunt mai simple şi mai ieftine în comparaţie cu sistemele de alimentare cu aşchii de lemn. Peleții sunt mai omogeni, mai uscați şi de dimensiuni mai mici decât aşchiile. Acest lucru înseamnă că sistemul de alimentare poate fi adaptat, putandu-se utiliza diverse instrumente de alimentare.Sistemele de alimentare cu paie sunt alcatuite, în principal, din cuţite sau tocătoare. Folosirea cuţitelor este destul de scumpa, datorita consumului ridicat de energie electrică; pe de altă parte, volumul de lucru al cuţitului este scăzut, rezultand costuri fixe ridicate per unitatea de combustibil. Tocătorul transformă paiele în starea în care se găseau înainte de balotare. Baloţii sunt transportaţi către tocător care se învârte cu până la 30 tăieri/min. Un set de cleşti care se învârt în sus şi în jos rup paiele. Acestea cad apoi printr-o pâlnie pe o placă sau deversor, de unde sunt impinse în boiler. Vezi figura 4.Toate sistemele de ardere pe biomasă implică instalarea unui front de tunelare rezistent la incendiu. Acest dispozitiv previne reaprinderea , in cazul in care focul arde in flux invers – lipsa acestui dispozitiv putand aprinde biomasa din containere şi din pâlniile din exteriorul boilerului.

8

Un alt binecunoscut sistem de alimentare este „arzătorul de ţigări”, unde baloţi mari întregi, fiecare cântărind aproximativ 500 kg, sunt împinşi în boiler în linie continuă si ard începând de la capătul cu care intră în boiler. Paiele nearse şi cenuşa cad pe un grătar oscilant răcit cu apă, pentru arderea finală. Vezi figura 5. Boilerulpelemn

Aşchiile de lemn sunt arse pe un grătar, în camera de combustie. Pentru aceste sisteme, cel mai obișnut tip de grătar este grătarul în scară/ sau grătarul înclinat (vezi Figura 1). Un alt tip este aşa-numitul grătar rulant cu lanţ / sau grătar mobil. Pentru ambele tipuri, aerul de ardere primar provine de dedesubt şi trece prin stratul de protecţie al grătarului. Dacă este arsa biomasa umedă, precum aşchii de lemn cu o umezeală între 30% - 55%, camera de ardere trebuie să fie prevazuta cu căptuşeală refractară la orificiul de admisie a combustibilului şi în partea de jos a camerei de ardere, de-a lungul grătarului, ceea ce asigură uscarea combustibilului la orificiul de admisie, combustibilul fiind astfel aprins de radiaţia termică din materialul refractar, care asigură o temperatură ridicată de ardere. Fără material refractrar în boiler nu este posibilă o ardere eficientă a biomasei umede.

În momentul arderii de combustibili uscaţi, de ex. peleți din lemn, căptuşeala refractară nu oferă nicio valoare adăugată procesului de ardere. Se întâmplă mai degrabă opusul. Din moment ce uscarea combustibilului nu este necesara, temperatura de ardere ar putea deveni prea ridicată, aparand riscul unei aprinderi prea rapide a combustibilului si al formarii de zgura pe gratar. Astfel, tipul de combustibil şi conţinutul de apă din combustibil trebuie determinate în faza de proiectare.

Informatii despre sistemele cu aer de combustie, vezi mai jos.

Boilerulpepaie

Grătarul pentru arderea paielor este, in mod obisnuit, un grătar înclinat vibrant, răcit cu apă, împărţit în câteva zone de ardere prin care aerul primar patrunde si impinge aerul de ardere prin grătar. Fluxul aerului poate fi controlat în fiecare zonă pentru a asigura o incinerare completă a paielor (vezi Figura 5). Pentru a asigura o eficiență energetică ridicata, procesul de ardere ar trebui să fie complet, evitandu-se astfel formarea unor compuşi dăunători pentru mediu, precum gazele nearse şi particulele mici de cărbune. Condiţiile preliminare de bază pentru asigurarea unei arderi complete sunt următoarele:

• Un amestec corect de biomasă şi oxigen (oxigenul din aerul de ardere) într-un raport controlat. Raportul recomandat este 1.4 (excesul de aer se numeşte Lambda). Acest lucru înseamnă că este necesar să se folosească de 1.4 ori mai mult aer de ardere decât este necesar în mod teoretic pentru a se asigura o ardere completă.

• O distribuţie corectă a aerului primar şi secundar, la presiunea corectă, si plasarea duzelor în poziţii care susţin intensiv procesul de ardere. Aerul primar, care este furnizat prin grătar, ajută la uscarea combustibilului, la răcirea grătarului şi la arderea cărbunelui. Aerul secundar trebuie distribuit prin mai multe duze de aer – instalate în peretele boilerului – in vederea arderii gazelor volatile.

Figura 4. Macaraua automată se găseşte în poziţia de aşteptare, până în momentul în care sistemul de control „cere” paie. Macaraua ridică balotul până la tăietor, iar grătarul se deschide automat. Balotul este tăiat şi împins în boiler.

9

Figura 5. O instalație de termoficare cu boiler pe paie. Macaraua automată aşează baloţii mari în cutia de alimentare, iar acestia sunt împrinşi în boiler. Gazele de ardere trec prin 4 goluri pentru a ajunge în boiler şi prin economizor, care constă din tuburi verticale de fum. Toate ventilatoarele sunt amplasate la subsol, pentru a reduce zgomotul. 1.5 Sistemeledecurăţareagazelordeardere

Gazele generate in procesul de combustie trebuie curăţate astfel încât să respecte cerinţele la nivel național în ceea ce priveşte emisiile. Curățarea gazelor de ardere reduce cantitatea de cenusa volanta, evitând astfel împrăştierea particulelor în zonele din vecinătate. Echipamentul de curăţare a gazelor de ardere poate consta din:

• Multiciclon: extragerea particulelor de praf din gazele de ardere printr-un flux centrifug produs în tuburile verticale.

• Filtru-sac: Gazele de ardere trec prin saci cu ochiuri/cu porozitate fină, care captează particulele fine suspendate.

• Filtru electrostatic: Gazele de ardere trec printr-un cap electric si se precipită pe electrozi.

• Epurator de gaze de ardere: Gazele de ardere trec printr-un duș de apă in care sunt prise particulele pe care le contin. Aceste epuratoare nu sunt folosite prea des, deoarece condensarea este mai atrăgătoare din punct de vedere al eficienţei, dar si din punct de vedere economic.

• Condensarea: Gazele de ardere sunt răcite sub punctul de aburire, iar particulele sunt absorbite/captate de abur.

Echipamentul caracteristic instalatiei de termoficare pe bază de paie este (în direcţia de curgere) în primul rând un multiciclon

care serveşte drept capcană şi captor pentru particulele rugoase, urmat de un filtru-sac. Multiciclonul reduce praful din gazele de ardere de la 1,000-2,000 mg praf/Nm3 la 500-600 mg/Nm3. O mare parte din cenuşa volanta generate de aprinderea paielor este foarte fină (sub 0.01 mm), astfel un filtru-sac este cea mai bună şi cea mai ieftină soluţie pentru cele mai multe centrale. Conținutul particulelor din gazele de ardere, in conditii de operare normala a filtrului-sac se ridică la 20-30 mg praf/ Nm3 (dacă sacii se găsesc în stare bună). Temperatura gazelor de ardere trebuie să fie mai mică de 200 ̊C în momentul în care intră în saci.

Filtrele electrostatice sunt rareori folosite în centralele cu funcţionare pe paie datorită preţului ridicat al filtrului electrostatic şi costurilor ridicate de întreţinere a filtrului.

În instalaţiile de termoficare pe bază de aşchii din lemn, situaţia este puţin diferită în comparație cu centralele care funcționează pe paie. Particulele din gazele de ardere sunt mai mari, iar conţinutul de umezeală este mai ridicat, din cauza apei evaporate din combustibilul umed (până la 55% umezeală; variaţie normală: 40% - 45%). Cenuşa volante, rezultata din arderea aşchiilor de lemn constă în primul rând din particule relativ mari care pot fi captate într-un multiciclon. Majoritatea centralelor sunt echipate cu multicicloane acolo unde praful din gazele de ardere poate fi redus până la un nivel de aproximativ 200 mg/Nm3. Multicicloanele nu sunt scumpe din punctul de vedere al achiziţiei şi întreţinerii şi sunt, în mod normal, utilizate pentru curățarea prealabilă a combustibilului. Condensarea gazelor de ardere este o tehnică de purificare a gazelor de ardere de particulele de praf, până la un nivel aproape similar cu acela al filtrelor-sac şi maximizează eficiența centralei cu până la 20%. În centralele care funcționează pe bază de paie nu are sens, din punct de vedere economic, să se investească într-un condensator, datorită conținutului scăzut de umezeală din paie, în jur de 14-15%.

1.6 Condiţiidemediu

Atât autorităţile cât şi publicul sunt foarte îngrijorate de impactul pe care producerea de energie il are asupra mediului. Biomasa

10

este considerată neutră din puntul de vedere al producerii de CO2, acesta fiind motorul major pentru promovarea utilizării biomasei în alimentarea cu energie. Însă procesul de combustie generează emisii altele decât praful şi CO2, majoritatea fiind reglementate de limite impuse la nivel naţional, precum CO (oxid de carbon), NOx (oxid de azot), SO2 (oxizi de sulf ), HCL (acid clorhidric gazos), Dioxina şi PAH (hidrocarburi poliaromatice). Tabelul 2 indică date specifice, obtinute din măsurătorile realizate la centralele pe aşchii de lemn / paie din Danemarca. Limita pentru emisiile de CO în Danemarca este 0.05 volum% la 10% O2. CO din centralele care funcţionează pe paie se ridică la 600 Mg/MJ, limita fiind de 2 ori mai ridicata. Altfel, în condiţii normale, centralele pot să îndeplinească limitele de emisii.

Tabelul 2: Emisii de la instalațiile de termoficare pe aşchii de lemn şi paie în Danemarca. Sursa: Straw for Energy Production 1998 şi Wood for Energy Production 1999.

1.7 Rezervoareledestocareaagentuluitermic

Instalarea de rezervoare pentru stocarea agentului termic este specifica instalaţiilor pe paie şi aşchii de lemn. Pentru o centrală de 3-4 MW, rezervorul mediu este de 400 m3. Avatajele rezervoarelor de stocare a agentului termic sunt următoarele:

• Vârfurile de sarcină din timpul dimineții şi serii, in sezonul rece, pot fi acoperite, evitând sau reducând utilizarea sistemelor alternative pe combustibil lichid.

• Se poate utiliza parcursul perioadelor de întreţinerie a centralei. Un rezervor de stocare a agentului termic de 400 m3 – conectat la o centrală cu o capacitate de încărcare completă de 3 – 4 MW – poate furniza agent termic timp de 7 ore.

• Pe timp de vară, boilerul poate funcţiona la încărcare completă pentru o perioadă scurtă de timp, apoi oprit, utilizandu-se caldura stocata. Rezultatul este o eficienţă îmbunătăţită a boilerului şi emisii mai scăzute în comparație cu o funcţionare continuă a acestuia in conditii de incărcare scăzută.

• Planificarea activităţilor personalului devine mai flexibilă, din moment ce, de ex., în timpul verii, boilerul poate fi oprit pe parcursul weekend-ului.

Dezavantajele sunt cheltuielile ridicate cu investiţiile şi întreţinerea rezervorului, precum şi pierderile de căldură ale rezervorului, care trebuie luate în considerare.

1.8 Sistemeledemanipulareacenuşii

Paiele conţin 3-5% cenuşă, aşchiile de lemn conţin 0.5-2.0% iar peleții din lemn conţin 0.3-0.7%. O parte din cenuşă cade de pe grătar, printr-o pâlnie de sub boiler şi este ulterior transportată la container cu ajutorul unui raclor cu lanţ. Raclorul cu lanţ este, de obicei, instalat într-o baie de apă (in care suplimentarea apei scurse se face automat). Transportul umed al cenuşii este cel mai des folosit. În plus, o baie de apă în raclorul cu lanţ este o metodă eficientă pentru a preveni introducerea aerului fals în boiler, prin sistemul transportor. Cenuşa volanta este formata din substanţe solide suspendate care curg împreună cu gazele de ardere prin boiler şi sunt extrase in cicloanele si filtrele situate dedesubt. De aici, particulele sunt transportate prin intermediul transportoarelor elicoidale, la raclorul cu lanţ.

Cenuşa conţine componentele nearse din biomasa, inclusiv o varietate de nutrienţi, precum potasiu, magneziu şi fosfor, putand astfel fi folosita ca fertilizator în păduri sau în sectorul agricol, in masura in care conţinutul de alte substanţe care ar putea fi problematice pentru mediu nu depăşesc pragul acceptat. Utilizarea cenuşii ca fertilizator implică solicitarea de avize din partea autoritatilor; conţinutul de metale grele din cenuşă sunt adesea o corvoadă pentru obţinerea acestor autorizații. Astfel de metale

11

grele sunt: cadmiu, mercur, plumb, nichel şi crom. 1.9 Siguranţaşisecuritateapersonalului

Când vorbim de siguranţa centralei, facem referire atat la siguranţa instalatiei in sine, cât şi la siguranţa personalului care asigura operarea. Înainte de a fi dată în explotare, centrala trebuie să primească autorizaţie de la Inspectoratul pentru Situaţii de Urgenţă. Centrala are, de obicei, urmatoarele sectiuni ignifuge:

• Bloc de stocare a biomasei• Sistem de alimentare • Sala boilerului• Alte componente: camera de comandă, birouri, cantină, atelier, etc.

Izbucnirea de incendii in spatiul de stocare a biomasei sau exploziile cauzate de praf sau de gazele de ardere sunt privite ca riscuri. Asftel, sistemul de alimentare cu biomasă trebuie să fie izolat de camera de stocare printr-un perete ignifug, pentru a împiedica raspandirea unui eventual incendiu. În majoritatea centralelor, sistemele de alimentare sunt echipate cu un „capac” ermetic şi cu un sistem de aspersoare poziţionat chiar la instrarea in camera de combustie.

O atenţie deosebită ar trebui acordată riscului reprezentat de gazele de ardere şi de exploziile de praf. Gazele nearse, în amestec cu aerul din atmosferă, ar putea determina explozii extrem de violente dacă gazele, datorită, de ex., unei suprapresiuni în camera de ardere, se scurg în sala boilerului sau în sistemul de alimentare cu combustibil. Exploziile, care implică gazele de ardere, pot apărea si în camera de ardere, dacă biomasa s-a încins pe grătar un timp indelungat, datorită opririi boilerului / a aerului proaspăt introdus în boiler prin deschiderea uşii de inspecție sau a unor dispozitive similare. Praful rezultat din manipularea biomasei, în amestec cu aerul proaspăt, poate fi aprins de la scanteile apărute la butoanele electrice sau la alte echipamente. Acestea pot determina explozii foarte serioase.

În ceea ce priveşte peleții din lemn şi riscurile legate de acestia, s-a demonstrat destul de

clar faptul că peleții pot fi împărţiţi în funcţie de activităţile pentru care sunt utilizați si de: intensitatea consumului de oxigen, cantitatea de emisii de CO şi CO2, potenţialul de generare a agentului termic. Acești factori s-au corelat într-un mod armonios, ceea ce înseamnă că peleții, care consumă rapid oxigen, emit de asemenea CO şi CO2, şi căldură. Diferenţele dintre peleții activi şi inactivi sunt semnificative. Testele la scară mică şi mare au arătat că peleții activi, contrar peleților inactivi, pot:

• Consuma tot oxigenul disponibil în 1-2 zile.• Emite CO la nivele mai ridicate de 10,000

ppm• Emite de 10 ori mai multă căldură decât

peleții inactivi, ceea ce poate duce, în anumite condiţii, la autoaprindere.

Dimensiunea, forma, conținutul de umezeală şi tipul de biomasă influenţează în mod direct modalitatea de transport, manipulare şi stocare. Un risc important pentru sănătate şi pentru siguranţa în manipulare, precum si pentru transportul biomasei, este legat de inhalarea prafului (în special in operatiunile de incarcare - descarcare). Problemele provocate de praf depind de compoziția chimică (şi mineralogică), de concentraţia acestuia şi de dimensiunea şi forma particulelor. Manipularea biocombustibililor solizi umezi (aşchiile de lemn) oferă un mediu favorabil pentru dezvoltarea multor specii de bacterii şi ciuperci. Aceste microorganisme produc un număr mare de microspori (< 5 μm în diametru) care pot fi inhalaţi cu uşurinţă şi care pot penetra în sistemul respirator, determinand reacţii alergice.

Figura 6. Aşchii de lemn descărcate într-o instalație de

12

termoficare din Danemarca. Concentrații foarte ridicate de spori fungici pot plana în jurul camionului şi în interiorul depozitului pe parcursul descărcării, necesitând protecţie pentru angajaţi. Foto: Simon Skov, Universitatea din Copenhaga

Transportul biomasei pe distanţe relativ scurte se realizează cu ajutorul camioanelor, care se utilizeaza, în principal, pentru:

- Transportul aşchiilor de lemn de la producători/porturi la instalaţia de termoficare- Transportul peleților din lemn de la producători/porturi la spatiul de stocare- Transportul baloţilor de paie de la ferme la centrale

Factorii de risc pentru sănătate reprezentati de aceste operaţiuni pot apărea, în principal, pe parcursul activităţilor de încărcare şi descărcare, atunci cand concentraţiile de praf sunt mari si pot genera riscul producerii unor explozii de praf, dar si de expunere umană la praf şi la microspori.

Provocările legate de sănătate şi siguranţă în cazul manipularii paielor la ferme sunt limitate, din moment ce încărcarea baloţilor în camion are loc, de obicei, în exterior, cu tractoare care folosesc elevatoare cu furcă. Baloturile comprimate nu emit cantităţi semnificative de spori sau praf. Încărcătura de paie din camion este acoperită cu o plasă pentru a preveni împrăștierea paielor pe drum. Baloţii de paie sunt descărcaţi în hala de stocare din interior, cu ajutorul unui elevator cu furcă. Acest tip de activitate poate expune angajaţii la concentraţii semnificative de praf, astfel încât sunt necesare precauţii.

Figura 7. În timpul descărcării baloţilor de paie, şoferul şi/ sau angajatul de la centrală îndepărtează plasa protectoare. Această activitate determină o expunere la praful şi sporii din paie. 1.10 Sistemuldemanagementalcalităţii

Multe ţări europene subvenţionează construirea de instalaţii de termoficare pe biomasă (în principal lemne). Cercetări efectuate în Elveţia,

Austria şi Germania au arătat că multe dintre instalaţiile de termoficare pe biomasă determină costuri mult mai ridicate de producere a energiei decât s-a estimat inițial. Rezultatele analizelor indică faptul că investiţiile specifie şi costurile de operare sunt strâns legate de proiectarea tehnică a centralei. Calitatea tehnică ridicată, de una singură, nu este insa suficientă pentru ca centralele sa fie bancabile. Managementul profesional în organizaţie, dar si cel financiar, precum şi o organizare eficientă a marketingului sunt componente esenţiale pentru construirea şi operarea unei centrale de succes. Alte cauze de aparitie a unor costuri neașteptat de ridicate in producerea energiei sunt managementul neprofesional al proiectului şi o planificare slabă în faza de construcţie. Pentru mai multe detalii vezi: www.qm-heizwerke.at.

Principalele deficienţe tehnice pot fi:

• Cererea de agent termic din partea utilizatorilor este supraestimată

• O capacitate de rezervă prea mare • Sistem de conducte supradimensionat • Dimensiunea rezervorului de combustibil

mult mai mare decât este necesar• O rata mică de utilizare a boilerului pe lemne• Calitatea combustibilului nu îndeplineşte

cerinţele de calitate ale boilerului instalat• Defecte înregistrate la sistemul de control şi

cel hydraulic, care duc la costuri operaţionale ridicate

Cu un management şi o planificare profesională a proiectului, majoritatea acestor deficienţe ar putea fi evitate. Scopul instrumentului qm heizwerke este de a da asigurări că centralele sunt construite cu:

• Performanță tehnică şi operaţională ridicată• O rata ridicată de utilizare• Nivel redus al emisiilor şi• Nivel redus al investiţiilor şi al costurilor

operaţionale

13

2.1 Centrala in cogenerare de înaltăeficienţă pe biomasă în oraşul Huedin,România

Descriereageneralăaproiectului

Compania Paulownia GreenE International SRL a preluat serviciul public de termoficare al oraşului Huedin, judeţul Cluj, în data de 01.02.2015, prin intermediul unui contract pentru transferul de servicii publice, pentru o perioadă de 20 de ani, cu posibilitatea ca ambele părţi să solicite o prelungire prin acord reciproc. Atribuirea contractului a urmat procedurile de ofertare publică.

Sistemul vechi de termoficare a fost retehnologizat, prin instalarea unui boiler pe rumerguș de 4 MW, în timp ce un nou boiler pe care compania il are il plan, va consta dintr-o centrală termoelectrică în cogenerare de 1.4 MW (agent termic) şi 1 MW (electric), folosind o tehnologie de gazeificare de inalta eficienta.

Centrala va furniza tot agentul termic produs catre persoane fizice şi companii din zona oraşului Huedin, în timp ce energia electrică produsă în timpul procesului va fi furnizată în reţeaua naţională, prin intermediul unei unităţi de conversie situata în apropierea centralei. Obiectivele strategice ale companiei pentru perioada următoare sunt:

1. Creșterea numărului de utilizatori alimentați de la centrala de termoficare

2. Extinderea reţelei de utilizatori pentru a include spitalul local, şcolile, grădiniţele, judecătoria, postul de poliţie şi altele asemenea.3. Instalarea unui nou sistem de cogenerare care utilizează biomasa prin intermediul procesului de gazeificare. Capacitatea centralei termoelectrice în cogenerare este 1.4 MWh (agent termic ) şi 1 MWh (energie electrică).4. Plantarea unei suprafeţe de 130 ha cu Paulownia pentru, exploatarea lemnului şi a energiei.

Conversiadeenergie

Combustibil(i)pebiomasă

Lanţuldefurnizareabiomasei

Biomasa necesară pentru centrala existentă (rumeguş) este livrată de companii active în industria lemnului, din zone situate pe o rază de 3 pana la 30 km. Contractul de furnizare al biomasei este valabil pe o perioadă de 3 ani.

Există două facilităţi de stocare: una mai mare, care este folosită pe perioada de iarnă, şi una mai mică, adecvată pentru nevoile de producţie din perioada de vară. Capacitatea ambelor

2.Exempledesucces

14

facilităţi de stocare corespunde unei capacități de încărcare echivalentă necesarului de biomasă pentru o perioadă de funcţionare de 30 zile.

Cenuşa rezultată din procesul de ardere este îndepărtată de către compania locală de salubritate. Preţul biomasei este dependent în mod direct de competiţia din cadrul sectorului industriei lemnului şi de legislaţia privind exploatatiile forestiere. Pentru a preveni situaţia insuficientei necesarului de biomasa, compania a încheiat contracte cu mai multe companii (care, de fapt, au asigurat o cantitate dublă față de ceea ce este actualmente necesar). În viitorul apropiat, pentru a reduce riscurile şi pentru a se diminua costurile, compania a implementat deja o plantaţie de culturi energetice (paulownia). Din suprafaţa disponibila de 130 ha, 15 ha au fost deja plantate.

Utilizatorii de energie şi distribuţiaagentuluitermic

Investiţiişifinanţare

Proiectul a fost finanțat din mai multe surse disponibile. Investiţia totală s-a ridicat la 3,3 milioane euro şi a fost acoperita din capitaluri proprii (1,3 milioane) şi un împrumut de 2 milioane euro acordat de Fondul Român pentru Eficienţă Energetică (FREE), pentru o perioadă de 5 ani.

Acţionarii companiei sunt 4 persoane fizice (Aron Marton Bikfalvi, administrator şi coordonator tehnic, Dinu Gheorghe Tosa, administrator al companiei, Maria Tosa, Manager de proiect şi Marla Tosa – Manager dezvoltare).

Dificultăţi /bariereprincipale întâlnite înrealizareaproiectului

Dificultăţile principale întâmpinate pe parcursul dezvoltării proiectului au privit legislaţia incoerentă şi strategiile energetice naţionale precum şi lipsa opţiunilor de finanţare pentru acest tip de investiţie (a fost destul de dificil să se găsească cineva care să investească în acest proiect).

Lecţiiînvăţatedinrealizareainvestitiei

Cea mai mare dificultate a fost finanţarea. Când acordul a fost semnat în final, compania a primit doar o parte din ceea ce era necesar. Factorii care au contribuit la succesul acestui proiect au fost profesionalismul, o bună organizare şi seriozitatea investitorului.

• Recomandări pentru alţi investitori / operatori

• Evaluarea cu atenţie a riscurilor • Asigurarea alimentării cu biomasă• Asigurarea utilizatorilor finali

2.2 ÎncălzirecentralizatăpebiomasăînZürsamArlberg,Austria

Descrieregeneralăaproiectului Zürs am Arlberg este una dintre cele mai vechi şi de tradiţie destinaţii de ski din Austria, situata la 1,700 m altitudine, în inima munţilor Alpi. Actualmente, este o staţiune modernă de schi

15

cu aproximativ 1,400 paturi pentru oaspeţi, în 28 de hoteluri şi alte clădiri. Acest lucru a dus la condiţii foarte favorabile pentru construirea şi funcţionarea unei instalaţii de termoficare (câţiva utilizatori mari, o reţea de dimensiuni mici, şi o cerere ridicata de agent termic pe parcursul iernii). Celelalte beneficii ale proiectului sunt: calitatea aerului în regiune (multe boilere individuale pe biomasa, cu un consum total de aproximativ 1,6 milioane l/yr au fost substituite de o centrală de termoficare pe biomasă); angajamentul ferm faţă de un turism sustenabil la cele mai înalte

standarde; confortul şi certitudinea câştigate din funcţionarea sistemului de încălzire (operatorii din hoteluri nu trebuie să-şi mai facă griji pentru întreţinerea boilerului) şi un câştig considerabil de spaţiu în hoteluri datorate lipsei boilerelor individuale şi a stocării combustibilului. Centrala termică pe biomasă şi reţeaua centralizată au fost construite în vara anului 2010 şi au început funcţionarea în sezonul de iarnă al anului 2010/2011.

Conversiadeenergie

Combustibil(i)dinbiomasa

Lanţuldealimentarecubiomasă

Toată biomasa arsă în Zürs este cultivată pe o rază de 150 km distanţă sau provine de la fabricile de cherestea de pe o rază de 100 km. Acest lucru ajută la diminuarea costurilor de transport, la întărirea lanţului local de valoare adăugată şi la diminuarea efectelor secundare negative asupra mediului. În general, biomasa este achiziţionată de la o gamă variată de furnizori de pe piaţa liberă, diminuând dependența de un furnizor specific. Contractul de alimentare cu biomasă se încheie pe o perioadă de un an.

Spatiul de stocare asigura necesarul pentru o perioada de 150 de zile. Spatiul mare de stocare este necesar datorită ariei de furnizare destul de raspandite şi a restricţiilor posibile în ceea ce priveşte accesibilitatea, datorate riscului de avalanşă. Datorită dimensiunii mari a spatiului de stocare, este posibil să se aştepte oportunităţi potrivite pentru a răspunde cererii de combustibil din anotimpurile urmatoare.

Proiectul genereaza în jur de 2-3 containere de cenuşă reziduală şi aproximativ 1 container de cenuşă volanta pe an. Un container liber este prevazut, de asemenea, pentru manipularea cenuşii.

În ceea ce priveşte întreruperile/ restricţiile în

16

alimentarea cu biomasă, boilerul pe combustibil de rezervă este disponibil si poate fi pus în funcţiune. În plus, proprietarii utilizează un mix variat de la furnizori diferiţi pentru a diminua acest risc.


Investiţieşifinanţare

Aproximativ 1/3 din investiţia totală ar fi trebuit să provină de la acţionari, 1/3 era iniţial planificată ca împrumut bancar şi 1/3 trebuia să fie subvenţionată de către stat. În ceea ce priveşte subvenţia, proprietarii proiectului au trebuit să contracteze un credit punte, pentru a putea răspunde la timp fluxului neunitar de furnizare a subvenţiei acordate operatorului.

Operarea sistemului centralizat de termoficare este efectuata în proporţie de 25% de către municipalitate şi de 75% de către hoteluri sau de persoanele din management. Niciun investitor extern nu a participat la realizarea proiectului. Acest lucru înseamnă că sistemul centralizat de termoficare se afla în proprietatea aceloraşi acţionari care utilizează agentul termic, şi aceştia au cu toţii un interes comun de a oferi o alimentare sigură şi preţuri corecte pe viitor.


Una dintre cele mai mari dificultăţi în realizarea proiectului a fost stabilirea unui acord în cadrul comunităţii participante la proiect. De ex. operatorul unuia dintre hotelurile majore din sat nu a participat de la început la proiect, pentru

că instalase cu câţiva ani în urmă un boiler nou pe combustibil fosil. Cu toate acestea, sistemul trebuia proiectat astfel încât să răspundă inclusive nevoilor acestui utilizator potenţial, în cazul în care decidea să facă trecerea la sistemul centralizat (ceea ce a şi făcut, 3 ani mai târziu).

O barieră de ordin tehnic s-a datorat faptului că Zürs este o destinaţie vizitată exclusiv iarna. In plus, datorită amplasarii satului într-o vale alpină înaltă, găsirea unei locaţii adecvate pentru instalarea centralei a fost o adevarata provocare. O altă problemă a fost aceea că pe parcursul perioadei de vară toate hotelurile sunt închise şi in zona mai sunt doar localnicii. Astfel, in timp ce cererea de energie pe perioada de iarnă era relativ uşor de calculat, cererea pe timpul verii era complet necunoscută, iar estimarea acestei variabile era destul de dificilă. Potrivit aşteptărilor, cererea pe perioada de vară trebuia să fie prea scăzută pentru a păstra în funcţiune boilerul pe biomasă. Unul dintre hoteluri a fost de acord să păstreze în funcţiune boilerul propriu şi să il adapteze la sistemul de încălzire centralizată pentru a permite furnizarea în reţea pe perioada de vară. Cu toate acestea, s-a observat că boilerul central putea fi păstrat în funcţiune şi pe perioada de vară, utilizandu-se un tampon termic de stocare foarte mare, de 85 m³.

Datorită cererii foarte mari de agent termic pe parcursul după-amiezelor, când majoritatea locatarilor se întorc acasă de la schi şi fac duş în acelaşi timp, tamponul termic era un element esenţial pentru proiectarea economică a sistemului. Acesta a fost dimensionat în cea mai mare măsură posibilă; factorul restrictiv a fost lăţimea drumului pentru transportarea rezervorului.

Lecţii învăţate din această investiţie şirecomandăripentrualţiinvestitori

Proprietarii proiectului au recomandat cu siguranţă tuturor acţionarilor (potenţiali) să se aşeze la masa negocierilor încă de la începutul etapei de planificare. Cooperarea nemijlocita a crescut şansele ca proiectul să fie un succes şi să conducă la rezultate mai bune pentru toţi acţionarii. În principal, convingerea tuturor utilizatorilor mari de agent termic să devină acţionari ai noii centrale termice s-a dovedit a fi

17

foarte importantă.

Din punct de vedere practic, proprietarii proiectului au recomandat foarte ferm să nu se subestimeze importanţa lantului logistic privind biomasa. Un concept sănătos va facilita o operare eficienta şi fără întreruperi a centralei. Proprietarii proiectului recomandă contractarea unei companii de încredere si cu experienţă în planificarea şi realizarea proiectului. O planificare atentă creşte şansele ca bugetul alocat construcţiei să nu fie depășit la final. 2.3 Sistem de încălzire centralizată pebiomasăînoraşulPokupsko,Croaţia

Descrieregeneralăaproiectului

Pokupsko este un orăşel de 2,500 de persoane, situat pe râul Kupa, în districtul Zagrebačka, Croaţia.

În 2015, comunitatea a luat iniţiativa de a dezvolta un sistem centralizat pe biomasă (actualmente finalizat) pentru a acoperi nevoile de energie termică ale municipalităţii. Mulţi cetăţeni şi-au arătat interesul de a se conecta la acest sistem nou, care a fost pus în funcţiune în perioada răcoroasă a anului 2015.

Dezvoltatorul proiectului este ENERKON din Zagreb, Croaţia. ENERKON oferă servicii în domeniul ingineriei, consultanței şi construirii de centrale termice şi de procesare.Capacitatea boilerului pe biomasă este de 1 MW (agent termic) iar producția totală anuală de energie din biomasă este 2,000 MWh.

Conversiadeenergie

Combustibilul(ii)dinbiomasă

Lanţuldealimentarecubiomasă

40% din biomasa necesara este furnizată de Hrvatske šume, o companie care opereaza la nivel naţional si care vinde lemn; restul de 60% provine din biomasa agricola din zona. Durata contractului de furnizare cu Hrvatske šume este de 1 an. Până acum, compania nu s-a confruntat cu niciun fel de dificultăţi în ceea ce priveşte

18

necesarul de biomasa.

Depozitul are o capacitate de încărcare echivalentă cu necesarul de biomasă pentru 7 zile de funcţionare. Cenuşa rezultată în urma procesului de ardere este colectata de serviciul local de salubritate.

Preţul biomasei este direct dependent de preţul materiei brute, însă este, mai mult sau mai puţin, constant.


Investiţiişifinanţare

Proiectul a fost finanțat printr-un mix de surse disponibile. Investiţia totală s-a ridicat la 800,000 euro, si a provenit din 2 tipuri de fonduri UE - locale şi naţionale - alocate pentru proiectele RES (SRE- surse regenerabile de energie), proiectul fiind considerat o investiţie în terenuri neexploatate. Beneficiarul / proprietarul proiectului este municipalitatea Pokupsko.


Prima evaluare a investiţiei in proiect nu a fost realistă, iar proiectul a trebuit modificat (mai mic şi cu componente mai ieftine) pentru a corespunde resurselor disponibile oferite de fonduri.

Lecţiiînvățatedinaceastăinvestiţie

Problema principală în dezvoltarea sistemelor de încălzire centralizată care utilizează biomasa sau alte resurse regenerabile de energie în Croaţia a fost faptul că dezvoltatorul proiectului a trebuit să investească si în reţeaua de distribuţie a agentului termic.

Recomandări pentru alţi investitori /operatori

Proiectele trebuie să fie bine pregătite, având toate autorizaţiile necesare, inclusiv autorizaţia de construire, pentru a obţine finanţare din partea UE. 2.4 Sistem de încălzire centralizată pebiomasăînmunicipiulŁąck,Polonia

Descrieregeneralăaproiectului

Instalaţia de termoficare pe biomasă a fost construită în anul 2004, în scopul furnizării de agent termic pentru: birourile municipale, școala primara şi liceul, centrul de sănătate şi sala de sport din municipalitatea Łąck, care este şi proprietara instalaţiei de termoficare. În total, sistemul de încălzire centralizat furnizează agent termic pe o suprafaţă de 8,500 m2. Biomasa este obţinută din întreţinerea vegetaţiei verzi de pe marginea drumului (copaci şi arbuşti) şi din reziduuri lemnoase din pădure.

Agentul termic este transportat prin intermediul conductelor izolate în prealabil. Centrala termică constă din 3 boilere pe biomasă, două cu o capacitate de 0.5 MW (fiecare) şi unul cu o capacitate de 0.2 MW. Toate boilerele sunt utilizate pentru a produce agent termic pe parcursul sezonului rece.

Conversiadeenergie

19

Combustibil(i)dinbiomasă

Lantuldealimentarecubiomasa

Biomasa este furnizată de către un producător de aşchii de lemn de la nivel local. Furnizorul este responsabil pentru întregul lanţ de alimentare si a fost ales prin intermediul unei oferte publice. Durata contractului de furnizare este de 1 an şi se reînnoieşte anual.

Depozitul este suficient pentru a asigura producerea de agent termic pe o perioadă de 30 până la 45 de zile de cerere pe parcursul sezonului rece.

Cenuşa rezultată în urma procesului de ardere este eliminată de însăşi centrala de încălzire.Parametrii principali care determină preţul biomasei sunt puterea calorifică, umiditatea, şi granulaţia aşchiilor de lemn.

În cazul furnizării unei cantităţi insuficiente de biomasă, centrala utilizează aşchii şi reziduuri de lemn rezultate în urma întreținerii vegetaţiei ambientale din oraş.


Investitiesifinantare

Investiţia s-a ridicat la 1,2 milioane zł; construcţia şi infrastructura au fost finanţate din Fondul Voievodal pentru Protecţia Mediului şi pentru Gospodărirea Apelor(WFOŚiGW), prin fondul special Eko.

Lecţiiînvățatedinaceastăinvestiţie

• Biomasa ar trebui achiziţionată de la nivel local, din aceeaşi regiune în care funcţionează centrala de producere a caldurii.

• Recomandări pentru alţi investitori / operatori

• Este important sa analizam disponibilitatea biomasei in zona din vecinatatea centralei, din chiar faza conceptuala a proiectului, respectiv din primele etape ale acestuia.

• Planificarea atentă a spatiilor de stocare a biomasei permite un transport facil al combustibilului.

2.5 ‘Stadsverwarming Purmerend’(SVP): sistem de încălzire centralizată pebaza de biomasă din reziduuri lemnoasedisponibilelanivellocal,Olanda

Descriereageneralaaproiectului

`Stadsverwarming Purmerend` (SVP) este o localitate din oraşul olandez Purmerend. Compania SVP a fost create in iulie 2014, prin transformarea unei companii tradiţionale de distribuţie a agentului termic într-o companie integrată de încălzire centralizată, SVP devedind

20

astfel responsabila de producerea agentului termic necesar.

SVP este o companie integrată implicată în producerea, distribuţia şi furnizarea de agent termic catre clienţi. Aceste activităţi sunt realizate prin unităţi operaţionale distincte, parti ale unui holding mai mare. Unitatea ‘Productie B.V.’ este responsabilă pentru producerea de agent termic, în timp ce ‘SVP Distribuţie and Levering B.V.’ este responsabilă pentru operarea şi întreţinerea reţelei de distribuţie apă caldă. Toate companiile care fac parte din holding sunt obligate să respecte regulile şi reglementările stabilite de Legea privind energia termică din Olanda.

Pe lângă Centrala de încălzire pe biomasă ‘de Purmer’, SVP operează două boilere suplimentare care funcţionează pe gaze naturale, pentru a acoperi vârful de sarcină. Sistemul de încălzire centralizată oferă agent termic sub formă de apă fierbinte pentru 24,000 gospodării şi 1,000 de companii.

Instalaţia de încălzire înlocuieste o centrală pe gaze aflata in posesia şi operarea companiei Nuon. Centrala electrică aferenta era veche şi a fost demontată.

Instalaţia de încălzire pe biomasă ‘de Purmer’ are o capacitate instalată de 44 MWth. Utilizează aproximativ 100,000 tone de aşchii de lemn – substanta proaspata – anual, pentru a produce aproximativ 936,000 GJ agent termic. Materiile prime sunt în mod regulat furnizate de Dutch Forestry Services (Staatsbosbeheer; SBB), care administrează cea mai mare parte a pădurilor din domeniul public şi alte zone naturale din Olanda.

În medie, SVP produce 80% energie din surse

regenerabile şi 20% agent termic din materii fosile, însă are ambiţia de a deveni complet independenta de combustibilii fosili.

Conversiadeenergie

Combustibil(i)dinbiomasă

Lantuldefurnizareabiomasei

Reziduurile proaspete din biomasa lemnoasa sunt furnizate de SBB si provin din activităţile de întreţinere a pădurilor. Întreţinerea pădurilor se realizează între lunile iulie şi aprilie (conform reglementărilor şi legilor aplicate pentru protejarea speciilor de păsări indigene în timpul sezonului de cuibărit), care corespunde, în mare parte, perioadei cu cea mai mare cerere de caldura. În timpul lunilor mai şi iunie, aşchiile de lemn sunt asigurate din dispozitivele de stocare.

21

Aşchiile de lemn sunt produse cu ajutorul unor maşini grele (care folosesc combustibil diesel) şi care sunt apoi vândute direct sau stocate pentru o utilizare ulterioară. Energiehout, o filială a SBB, este responsabilă pentru cumpărarea/vânzarea/marketingul produselor din biomasa lemnoasa, inclusiv pentru aşchiile de lemn. Aceştia oferă contracte pe termen lung clienţilor, inclusiv SVP, garantand astfel furnizarea constantă de biomasă. Pentru SBB, este important să existe o cerere relativ constantă/sigură pentru aşchiile de lemn, facilitand astfel operaţiunile de planificare şi logistică pentru activităţile de management al pădurii. Distanţa de transport este de aproximativ 100 km.

Contractul incheiat actualmente cu SBB are o durata de 10 ani, cu opţiune de prelungire.

Aşchiile de lemn sunt stocate la o presiune scăzută, în spatii de stocare închise, proiectate pentru a garanta 7 zile de producere continuă de agent termic, la capacitate completă de încărcare.Preţurile sunt negociate în cadrul unor discuţii organizate într-un mod cooperant şi reciproc, luând în considerare, printre altele, costuri suplimentare neaşteptate, cum ar fi costuri mai ridicate pentru manipulare sau stocare.

Contractarea pe termen lung cu SBB garantează o alimentare constantă de biomasă care, împreună cu discuţiile reciproce şi regulate, conduc la reducerea riscurilor privind o furnizare insuficientă de biomasă. SBB are, printre altele, un interes strategic şi operaţional în asigurarea unei cereri sigure şi relativ predictibile (siguranţa cererii) datorită necesitatii sigurantei si continuitatii in managementului pădurilor.

Cenuşa volanta şi cea reziduală sunt depozitate intr-un spaţiu special, unde este analizată calitatea cenuşii. În funcţie de aceasta, cenuşa poate fi utilizată în construcţii. În momentul de

faţă, este în desfăşurare un proiect de cercetare pentru a analiza oportunitatea de a împrăștia cenuşa în pădure, ceea ce ar putea fi benefic din punct de vedere al managementului resurselor minerale.


Investițieşifinanţare

Municipalitatea Purmerend este singurul acţionar (100%) al companiei. Cea mai mare parte a investiţiei (~ 46,7 milioane euro) a fost acoperită din împrumuturi bancare (50/50 de către BNG Bank şi Triodos Bank) cu garanţia municipalităţii. În plus, s-au acordat trei tipuri de subvenţii pentru acest proiect: 1,8 milioane euro de către Banca Europeană de Investiții (în baza schemei de finanțare ELENA), 1 milion euro de către RVO (Agenţia Întreprinderilor din Olanda) şi o subvenţie pentru fiecare GJ energie din surse regenerabile (în baza SDE+ schema de subvenţii pe o perioadă de 12 ani).

Dificultăţi/bariereprincipaleîntâlniteînrealizareaproiectului

• Dispozitii legislative / reglementari neprevazute• Politica neunitara privind subventtiile• Lipsa unor reguli echitabile ale jocului in ceea

ce priveste agentul termic produs din surse regenerabile

• Recomandări pentru alţi investitori / operatori• Implicarea factorilor de decizie de la nivel local• O planificare realista a proiectului

22

Get in touch with your national B4B contact point:

AUSTRIANENERGYAGENCY(OSTERREICHISCHEENERGIEAGENTUR)

Austriahttp://en.energyagency.at

AEBIOM(THEEUROPEANBIOMASS

ASSOCIATION)Belgium/Europewww.aebiom.org

CENTREFORRENEWABLEENERGYSOURCESANDSAVINGFONDATION

(CRES)Greece

www.cres.gr/kape/index_eng.htm

DEUTSCHESBIOMASSEFORSCHUNGSZENTRUMGEMEINNUETZIGEGMBH(DBFZ)

Germanywww.dbfz.de/aktuelles.html

KRAJOWAAGENCJAPOSZANOWANIAENERGIISA(KAPE)

Polandwww.kape.gov.pl/index.php/pl

ROMANIANASSOCIATIONOFBIOMASSANDBIOGAS(ARBIO)

Romaniawww.arbio.ro/en/#all

SLOVENSKAINOVACNAAENERGETICKAAGENTURA(SIEA)

Slovakiawww.siea.sk

NACIONALNAASOCIACIAPOBIOMASA(BGBIOM)

Bulgariahttp://bgbiom.org

SCIENTIFICENGINEERINGCENTRE“BIOMASS”LTD(SCIENTIFICENGINEERINGCENTRE)

Ukrainehttp://biomass.kiev.ua/en

ENERGETSKIINSTITUTHRVOJEPOZAR(EIHP)Croatia

www.eihp.hr

MINISTERIEVANECONOMISCHEZAKEN

The Netherlands

www.rijksoverheid.nl/ministeries/ministerie-van-economische-zaken

MOTIVAOYFinland

www.motiva.fi/en

TEKNOLOGISKINSTITUT(DTI)Denmarkwww.dti.dk

Contacts

23

The Horizon 2020 project Bioenergy4Business (B4B) aims at supporting and promoting the (partial) substitution of fossil fuels (such as coal, oil, gas) used for heating with available bioenergy sources (such as by-products of the wood-based industry, forest biomass, pellets, straw and other agricultural biomass products) in the project partners’ countries and beyond.

This project is funded under the LCE 14 2014 Support Programme „Market uptake of existing and emerg-ing sustainable bioenergy“, as part of the Horizon 2020 Framework Programme by the European Com-munity. All publications of this project reflect solely the views of its authors. The European Commission is not liable for any use that may be made of the information contained therein. The Bioenergy4Busi-ness consortium members shall have no liability for damages of any kind including, without limitation, direct, special, indirect, or consequential damages that may result from the use of these materials.

www.bioenergy4business.eu

Documents

Utilizarea Biomasei in incalzirea centralizata