Alternativní energetické zdroje pro vytápění skleníků

Skleníky v České republice byly původně vytápěny uhlím, teprve od šedesátých let se postupně uplatnily topné oleje a v poslední době zemní plyn. Postupné zvyšování cen fosilních paliv však podstatně ovlivňuje rentabilitu podnikání.

Z alternativních zdrojů, které by za určitých okolností mohly situaci zlepšit je možno uvést:
* využívání odpadního tepla z průmyslové výroby,
* využívání energie geotermální vody,
* využívání energie prostředí v okolí (voda, vzduch) pomocí tepelných čerpadel,
* využívání slunečné energie k ohřevu vody nebo vzduchu a k akumulaci tepla ze dne na noc,
* využívání bioplynu, energie větru a vodních toků,
* využívání pevných biopaliv, dřeva a stébelnin.

Pro rozhodování, jaký zdroj bude zvolen je určující:
* průběh potřeby tepla během celé produkční sezóny, z toho odvozena potřeba zdroje, závisející na výhřevnosti paliva, účinnosti přeměny energie,
* skutečné možnosti dodávek energetického zdroje podle jednotlivých měsíců měnící se potřeby,
* možnost dodržení potřebných teplot ve sklenících v průběhu roku,
* jaké investiční a provozní náklady bude nutno vynaložit k přestavbě zařízení a kde se zajistí finanční prostředky,
* jak budou dodrženy bezpečnostní předpisy a požadavky ochrany životního prostředí, např. jaké budou emise spalin a jak bude naloženo se vzniklými odpady.
U alternativních zdrojů energie je nutno zejména vzít v úvahu, že v zimních měsících – lednu a únoru, se spotřebovává pro vytápění skleníků 35 – 40% celoročního množství energie. Z uvedeného vyplývá, že z alternativních zdrojů energie v současné době budou upřednostňována především biopaliva, tj. dřevo a sláma, které jsou zatím poměrně snadno k získání a pro zimní, nejnáročnější období i v potřebném množství.
Využívání dřeva a stébelnin jako zdrojů energie
Podle fundovaných odhadů je z teoretického potenciálu biopaliv kolem 10 mil. tun ročně v České republice využíváno zatím něco přes 0,5 mil. tun především dřevního odpadu v dřevozpracujícím průmyslu ve 100 kotelnách a dříví v domácnostech na venkově a v dřevozplyňujících kotlích v odhadnutých 30 000 kotlích pro vytápění rodinných domů. Dřevem se skleníky vytápějí jen ojediněle (kotel KLEMZA). Jedna z prvních kotelen na slámu je v podniku SELEKTA v Pacově a je určena pro skleníkové hospodářství. Zdánlivě nic nebrání tomu, aby se alternativní paliva v daleko větší míře pro vytápění skleníků používala. Přesto je možno doporučit provozovatelům zvážit možnosti přechodu na obnovitelnou energii zejména tam, kde v místě existují dostatečné zdroje paliv.
Charakteristika paliv obnovitelné energie
Palivové dřevo přichází pro kotelny dnes ve formě dřevní štěpky různého původu – jako dřevozpracovaný odpad s poměrně nízkým obsahem vody do 25% s výhřevností do 14 MJ/kg nebo jako více či méně vlhká štěpka z těžebních odpadů s obsahem vody až do cca 50% a výhřevností kolem 8 – 9 MJ/kg. Polenové palivové dřevo má po roce skladování v suchu obsah vody pod 30%. Dřevní štěpka má objemovou hmotnost kolem 250 kg/m3, polena 500 – 700 kg/m3, dřevo je tedy náročnější na skladovací prostor než fosilní paliva. Topenáři dávají přednost suchému dřevu, i když ve velkých teplárnách v zahraničí se někdy spaluje i surové dřevo. Naštěstí za určitých podmínek (větrání pod střechou) dřevo za kratší nebo delší dobu ztratí většinu své biologické vody. Sklady dřevního paliva by měly být proto pod střechou s určitým systémem aktivního provětrávání. Cena palivového dřeva se pohybuje podle jakosti a vlhkosti od 600 – 800 i více Kč/t. Tuna dřeva nahradí asi 470 kg LTO, 500 – 600 m3 zemního plynu. Tvarované dřevní palivo tj. brikety, pelety jsou podstatně dražší, při správném spalování a při správné vlhkosti hoří prakticky bez kouře, snadno se zapaluje a tvoří minimum popela tj. kolem 1 %. Dřevěný popel je nespékavý a vzhledem k svému obsahu je vhodný k hnojení plodin.
Z obilovin především řepková sláma přichází v úvahu pro topenářské použití prakticky pouze ve dvou hlavních formách – jako obří balíky s hmotností 250 – 500 kg a slaměné brikety. Cena balíkované slámy je dána náklady na sklizeň, dopravu a skladování, což představuje 500 – 700 Kč/t, případně na briketování, které zvyšuje cenu asi na 1 500 Kč/t. Výhodou u slámy je, že dosychá poměrně dobře na řádcích za několik dní a nemusí se uměle dosoušet jako piliny. Výhřevnost obilní slámy je kolem 14 MJ/kg, což odpovídá průměrné výhřevnosti hnědého uhlí.

U dřevní štěpky spotřeba paliva představuje potřebu skladovacího prostoru celkem 336 až 1 355 m3, u balíků o hmotnosti 350 kg/ks 229 až 926 balíků, tj. slámy z 20 až 81 hektarů.

Ekonomika vytápění v kotlích na obilní slámu
Spalovací zařízení – na příklad kotel Tracant Fabri Kolín typu TFS-420 je určen výhradně pro spalování slámy nebo dřevní štěpky a pro obě paliva se osvědčil v celoročním provozu. Zařízení provozuje ŠS VÚ bramborářského v Pacově o výkonu 420 kW. Jedná se o centrální výtopnu na spalování obilní a řepkové slámy včetně potřebných skladovacích prostor na balíkovanou slámu, které byly vybudovány z bývalé uhelné kotelny. Rekonstruovaná kotelna byla dána do provozu v lednu 1996, její provoz je jen v topné sezóně. Výtopna slouží pro vytápění zhruba 500 m2 skleníků, administrativní budovy a pro přípravu teplé užitkové vody.
Stručný popis kotle na biomasu
Teplovodní kotel Tracant Fabri typu TFS-420 na spalování obilní slámy do maximálního obsahu vody 30% (vztažené na sušinu). Systém je teplovodní, parametry oběhové vody jsou 100/70 °C. Vlastní kotel je ležatý, válcového provedení. Jedná se o velkoprostorový plamencožárotrubný kotel se dvěma tahy žárových trubek a podtlakovým topeništěm. Celé spalovací zařízení se sestává ze šnekového dopravníku slámy do kotle, keramické vyzdívky plamence, hrablového roštu s pneumatickým pohonem, šnekového vyhrnovače popela, ventilátoru primárního vzduchu a spalinového ventilátoru. Regulace výkonu kotle je automatická, kotel je zásobován regulován množstvím slámy od posunu balíků slámy do rozdružovacího zařízení. Surové palivo – balíky slámy jsou ukládány na řetězový dopravník. Měření spotřeby tepla není instalováno a proto jsou uváděné údaje vypočteny.
Množství vyrobeného tepla bylo vypočteno z roční spotřeby slámy tj. 300 t/rok při průměrné výhřevnosti 15 GJ/t a účinnosti kotle 80%.
Výroba tepla: Qt za rok= spotřeba tepla. výhřevnost.účinnost
Qt za rok= 300 . 15 . 0,8 = 3600 GJ/rok
Základní technické údaje zařízení:
Množství vyrobeného tepla za rok: 3600 GJ
Množství spálených balíků slámy za topnou sezónu:1500 ks
Hmotnost balíku slámy cca:200 kg
Cena tepla vyrobeného ze slámy: 30 Kč/GJ
Cena tepla vyrobeného z hnědého uhlí před rekonstrukcí: 150 Kč/GJ

Ekonomické údaje:
Celkové investiční náklady rekonstrukce: 1,2 mil. Kč
z toho stavební náklady 0,6 mil. Kč
Náklady na roční výrobu tepla ze slámy: 108 000 Kč/rok
Náklady na roční výrobu tepla z hnědého uhlí (150 Kč/GJ): 540 000 Kč/rok
Roční úspora na vytápění: 432 000 Kč/rok
Prostá návratnost investice: 2,8 roku
Financování celé rekonstrukce kotelny bylo provedeno z vlastních zdrojů.

Ing. Helena Součková, CSc.,
Výzkumný ústav zemědělský

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *