Šilumos gaminimas iš atsinaujinančių energijos šaltinių turi daug teigiamų savybių - mažėja aplinkos tarša, mažiau importuojama iškastinio kuro, kuriamos darbo vietos. Suprantama, kad nemaža dalis žemdirbių ėmėsi arba bando imtis biokuro gamybos verslo. Papildomu argumentu šiai veiklai yra ne tik aukštos biokuro kainos (granulių kaina apie 500 Lt/t), bet ir galimybė pritaikyti turimus įrenginius - granuliatorius, būgnines džiovyklas.

Žaliavų pasirinkimas taip pat atrodytų nemažas - šiaudai, pašarui netinkamos žolės, medienos likučiai, energetiniai augalai. Tačiau biokuro gamybos organizavimas yra kur kas sudėtingesnis negu atrodo iš pirmo žvilgsnio. Net ir pasirinkus gerą technologiją tikėtis, kad verslas sklandžiai suksis pats ir investicijos sugrįš per 1-2 sezonus, didelės tikimybės nėra. Gerą kainą galima gauti tik už kokybiškas granules.

Kokybės rodikliai

Gana ilgai pagrindiniu dokumentu, reglamentuojančiu granulių kokybę, buvo standartas DIN 51731 (Vokietija). Jis skirtas iš švarios medienos ir jos perdirbimo atliekų gaminamoms granulėms. Žinia, medienoje yra daug lakiųjų medžiagų. Jos peleningumas gana mažas - 0,4-1,5 proc. Mažiausias peleningumas yra pušies, eglės, beržo, topolio medienos.

Medienos šilumingumas labai priklauso nuo drėgmės. Tik nukirstos medienos drėgmė sudaro 40-50 proc., o šilumingumas - 8,4 MJ/kg. Per metus medienos drėgmė sumažėja iki 15-20 proc. ir šilumingumas padidėja iki 13-15 MJ/kg. Pusiausvyrinė medienos drėgmė taip pat priklauso nuo aplinkos temperatūros ir drėgmės. Esant 21 °C aplinkos temperatūrai ir 60 proc. drėgmei, ji sudaro apie 11 MJ/kg. Taigi, norint pagaminti ne mažesnio kaip 17,5 MJ/kg šilumingumo ir iki 12 proc. drėgmės granules, be papildomo medienos perdirbimo atliekų džiovinimo neapsieisime.

Minėtas standartas riboja azoto, sieros, chloro, azoto ir kitų elementų kiekį granulėse. Medienai jie nėra dideli ir nurodytų verčių nepasiekia. Kiek sudėtingesnė padėtis su šiaudais ir energetiniais augalais. Šiaudų šilumingumas artimas medienai - 17-17,7 MJ/kg. Išimtį sudaro nekultūrinių pievų žolė, nendrės, pakelių žolės (14,1-16,4 MJ/kg). Priklausomai nuo kultūrų rūšies ir auginimo regiono, šiaudų sausos masės peleningumas svyruoja nuo 3 iki 6 proc., o atskirų augalų ir daugiau. Taip pat šiauduose susikaupia dideli azoto, chloro kiekiai. Pastarojo elemento kiekį iš dalies galima sumažinti, taikant agrotechnikos priemones. Kaip tik dėl to iš šių žaliavų pagamintos granulės netenkins DIN standarto reikalavimų, jau nekalbant apie griežtesnio DINplus standarto reikalavimus, o jų panaudojimas granulių deginimo katiluose neužtikrins stabilaus katilo darbo.

Nauji standartai

Minėtus standartus keičia du nauji standartai, apibrėžiantys granulių klasifikaciją (EN 14961) ir kokybės nustatymo parametrus (EN 15234). Standarte EN 14961-1 pateiktas žaliavų granulių gamybai klasifikavimas: ● medienos ir perdirbimo atliekų biomasė (4 grupės); ● žolinių ir grūdinių augalų biomasė bei atliekos (3 grupės); ● vaisių ir jų perdirbimo atliekų bei mišinių biomasė (4 grupės). Kiekvienoje biomasės rūšyje išskirta ir chemiškai apdorotos bei užterštos biožaliavos grupė.

Naujajame standarte (EN 14961-2) iš medienos pagamintos ne pramoninės paskirties granulės skirstomos į tris kokybės klases. Pagrindinis skirtumas tarp klasių yra leidžiamas peleningumas (A1 - ≤ 0,7 proc.; A2 ≤ 1,5 proc.; B ≤ 3,5 proc.) ir azoto kiekis (A1 - ≤ 0,3 proc.; A2 ≤ 0,5 proc.; B ≤ 1,0 proc.). A1 klasės granulėms gaminti naudojama kamienų mediena ir chemiškai neapdorotos medienos atliekos, o A2 klasės granulėms - mediena be šaknų ir kamienų mediena, žievės, kirtimo atliekos ir chemiškai neapdorotos medienos atliekos. B klasės granulėms gaminti galima naudoti miško ir energetinių augalų plantacijose paruoštą biomasę.

Ne iš visko, kas dega, verta gaminti granules

Naujame standarte numatyta granulių gamyba iš šiaudų ir žolių biomasės (EN 14961-6). Šių žaliavų panaudojimą lemia specifinės savybės. Nukultuose šiauduose yra gana daug chloro, kuris sukelia intensyvią katilo konstrukcijų koroziją. Vienas iš paprasčiausių būdų jo kiekiui sumažinti - palikti šiaudus pradalgėse, kad lietus išplautų chlorą.

Naujas standartas labai išplėtė žaliavos pasirinkimo biokurui gaminti galimybes, tačiau ar įrenginiai gerai dirbs jas deginant? Šiaudų granulių peleningumas kur kas didesnis negu pagamintų iš medienos, sunkiau granuliuojasi, mažesnė pelenų lydymosi temperatūra.

Katilų gamintojai iki šiol orientavosi į DIN standartą atitinkantį kurą. Pagal naują standartą naudojant B klasės granules dėl didesnio jų peleningumo gali tekti ne tik papildomai katilą reguliuoti, bet ir keisti pakuros konstrukciją. Ne iš visko, kas dega, galima ir verta gaminti granules.

Iš šiaudų ir žolių pagamintų granulių kokybė prastesnė negu iš medienos. Durpių ir išspaudų mišiniai su šiaudais bei žolėmis gali pagerinti granuliavimą, bet neišvengiamai didės peleningumas. Grūdų valymo atliekose didelis kiekis nedegių dulkių, kurios veiks kaip abrazyvas ir granuliatoriaus matricą, ir granulių dozatorių, jau nekalbant apie didelį pelenų kiekį.

Prieš imantis granulių gamybos reikia įvertinti žaliavos savybes - šilumingumą, peleningumą, pelenų lydymosi temperatūrą, standartu reglamentuojamų medžiagų kiekį, o pagaminus bandomąją partiją atlikti laboratorinius kuro deginimo bandymus, nustatyti granulių mechaninį atsparumą. Jeigu granulėms gaminti buvo naudotas mišinys su cheminėmis medžiagomis ir perdirbimo atliekomis, verta nustatyti emisines kuro savybes. Norint eksportuoti granules, teks gauti kokybės standarto atitikties sertifikatą.

Katilų naujovės

Bandymai deginti nekokybiškas granules pridarė nemalonumų ne vienam katilo savininkui. Todėl prieš pradedant jas gaminti, būtina žinoti, ar bus produkcijai paklausa ir jos pirkėjai. Rinkoje jau yra kombinuotųjų katilų, kuriuose galima deginti ir medienos skiedras (čipsus), ir biomasės granules, pavyzdžiui, Turbomatic TMC 28-100 tipo (Froling) iki 100 kW galios katilai. Didelio peleningumo biomasės optimaliam degimo procesui užtikrinti įgyvendinta daug originalių sprendimų.

Vietoje įprastinės metalinės retortos pakuroje naudojama didelių gabaritų šamotu dengta retorta su automatine pelenų šalinimo iš jos sistema. Optimaliam šilumos perdavimui naudojamas daugiakanalis šilumokaitis su automatinio kanalų valymo sistema. Pirminio ir antrinio oro padavimas atliekamas atskirais ventiliatoriais, o išmetimo kanalo ventiliatorius garantuoja patikimą ir saugų katilo darbą, sutrikus natūraliai traukai kamine.

Kad gerai degtų didelio peleningumo kuras, įrengtas ardynas su vibracine pavara. Katilo valdymas visiškai automatizuotas. Valdiklis užtikrina optimalų pirminio ir antrinio oro padavimą pagal deguonies kiekį degimo dujose, kontroliuojamą l zondu, ir kompensuoja kuro drėgmės bei šilumingumo pasikeitimą. Avariniais atvejais išėmus reortinį degiklį katile galima deginti ir malkas. Suprantama, tokie katilai yra brangūs. Reikia manyti, kad ir vietiniai katilų gamintojai greitai sureaguos į granulių kokybės reikalavimų pasikeitimus ir adaptuos įrenginius naujoms kuro rūšims.

Kitos žaliavos granulėms gaminti

Žemės ūkyje susidaro ir daugiau bioatliekų bei bioproduktų, kurie sėkmingai gali būti panaudojami kurui (uogų kauliukai, rapsų ir vaisių išspaudos, sėklų ir grūdų valymo atliekos ir kitos). Šių žaliavų panaudojimą kurui numato standarto priedas Fpr EN 14961 5. Pagrindiniai reikalavimai žaliavai - šilumingumas (A klasė ≥14,1 MJ/kg; B klasė ≥ 13,2 MJ/kg) ir peleningumas (A ≤ 5 proc.; B ≤ 10 proc.). Atsižvelgiant į žaliavos specifiką, leidžiama ir didesnė granulių drėgmė (A ≤ 12 proc.; B ≤ 15 proc.). Šių produktų granuliavimo režimus teks nustatyti eksperimentuojant, nes jų savybės labai skiriasi ir nuo medienos, ir nuo šiaudų.

Granuliuota miško mediena paprastai naudojama ne pramoninės paskirties mažos galios katiluose. Įvertinus kuro bei įrangos kainą, didelio šildymo sąnaudų skirtumo tarp medienos granulių ir gamtinių dujų nebus. Dėl didelės granulių kainos komunalinių įmonių šilumos gamintojams daug patrauklesni šiaudai, žolės ir žemės ūkio produkcijos perdirbimo atliekos. Negranuliuotų produkcijos perdirbimo atliekų kaina kur kas mažesnė. Tokios atliekos gali būti maišomos ir ne granuliuotos su smulkinta biomase bei mediena. Pagal kliento reikalavimus gali tekti sijojant atskirti smulkiąją frakciją. Komunalinių katilinių eksploatuotojus gali sudominti šiaudų ir žolių briketai. Jų gamybos sąnaudos mažesnės negu granulių, nes nereikia žaliavos malti. Jie taip pat gali būti maišomi su smulkinta biomase.

Deginti didelės drėgmės ir didelio peleningumo biomasę gana sudėtingas ir didesnės galios katiluose. Naudojamos katilų konstrukcijos su verdančio sluoksnio arba ardynine pakura. Dėl mažo kuro šilumingumo sunaudojami dideli kuro kiekiai, o į sąvartynus išvežama nemažai pelenų. „Vilniaus energijoje" veikiantis 60 MW galios katilas sunaudoja apie 500 tonų biomasės per parą ir sukaupia apie 20 tonų pelenų, kurie netinka laukams tręšti dėl didelio smėlio kiekio juose. Mažos galios katilinėms vertėtų rinktis universalesnius su ardynine pakura katilus (pvz., Ekomat MR serija), kuriuose galima deginti įvairią drėgną ar smulkintą biomasę - šiaudus, žoles, energetinius augalus, miško perdirbimo atliekas. Net ir pasirinkę tobulos konstrukcijos katilą, neišvengsime azoto oksidų, kietųjų dalelių emisijų problemos. Biomasės savybės nėra tokios stabilios kaip akmens anglies ar mazuto. Leistinosiom taršos emisijoms užtikrinti būtina išlaikyti optimalų katilo eksploatavimo režimą.

Naudojant didesnius biomasės kiekius šilumai gaminti, neišvengiamai kils apsirūpinimo kuru sunkumų. Miškuose augančios biomasės ištekliai jau dabar išnaudojami apie 85 proc. Stebint didėjantį biomasės panaudojimą šilumai gaminti, kyla daug klausimų. Kaip greitai atželdinsime iškirstus miškus? Ar verta transportuoti biokurą dideliais atstumais, nes tai papildoma aplinkos tarša? Gal geriau iš medienos, kurią dabar smulkiname į vadinamuosius čipsus ir deginame, gaminti paklausius brangesnius produktus?

Vidutinės galios katilinėms (1-5 MW) kuro paruošimo ir logistikos problemos paprasčiau spręsis dėl mažesnio kuro poreikio, o netoli jų ūkininkaujantys žemdirbiai turės galimybę pasiūlyti alternatyvų produktą. Be glaudaus bendradarbiavimo tarp kuro tiekėjų ir šilumos gamintojų išspręsti biomasės panaudojimo problemas nebus įmanoma. Vieniems teks ieškoti vietinių kuro rezervų ir mažinti transportavimo išlaidas, pagal vietinio kuro savybes parinkti tinkamiausios konstrukcijos katilą, kitiems - paruošti tinkamos kokybės kurą su minimaliomis sąnaudomis.

R. Ambrulevičius

Mano ūkis, 2011/05