Lietuva turi labai ribotus vietinio iškastinio kuro išteklius ir didžiąją jo dalį įsiveža iš užsienio (Rusijos, Kazachstano, Ukrainos ir Lenkijos), todėl atsinaujinantys energijos šaltiniai įgauna vis didesnę svarbą.

Nors diegiamos ir plėtojamos energijos taupymo priemonės bei technologijos, iškastinio kuro šaltiniai sparčiai senka. Pasaulyje vis didesnis dėmesys skiriamas energijos gamybai iš atsinaujinančių energijos išteklių.

Dėl Lietuvos geografinės padėties, klimato sąlygų ir ribotų energijos išteklių įvairių atsinaujinančių energijos šaltinių naudojimo perspektyvos nėra vienodos. Šios priežastys bei brangios technologijos riboja vėjo, saulės, geoterminės energijos naudojimą. Poveikis gamtai ir landšaftui, mažas upių nuolydis neleidžia plačiai panaudoti vandens energijos. Tiesa, galima tikėtis, kad brangstant iškastiniam kurui šių atsinaujinančių energijos šaltinių energijos bus naudojama vis daugiau.

Biokuro energijos šaltiniai ir jų rezervai

Mediena iki šiol daugiausia naudojama pjautinei medienai, statybinėms medžiagoms bei celiuliozei ir popieriui gaminti. Pastaruoju metu didėja ir susidomėjimas miško bei medienos perdirbimo pramonės atliekų panaudojimu kurui gaminti. Kogeneracinėse jėgainėse šilumai ir elektros energijai gaminti naudojamos medžio skiedros ir granulės, o turimos šiuolaikiškos biokuro gamybos ir deginimo technologijos leidžia efektyviai panaudoti beveik visas miško bei medienos perdirbimo pramonės atliekas.

Tradicinis malkinės medienos deginimas krosnyse yra nesudėtingas ir nesukelia didelių problemų, esant nedidelėms šiluminės energijos gamybos apimtims. Deja, toks šiluminės energijos gamybos būdas reikalauja daug darbo sąnaudų, o kylant gyvenimo lygiui vis labiau vertinamas laikas.

Medienos smulkinimo ir granuliavimo įrengimai suteikia galimybę mechanizuoti medienos kuro ūkio tvarkymą ir automatizuoti deginimo procesą. Medienos deginimo ūkio modernizavimas ir jo pritaikymas naudoti granuliuotą kurą išsprendžia ir problemas, susijusias su biokuro transportavimu bei saugojimu. Granuliuotos biomasės kuras turi ir kitų pranašumų, lyginant su iškastiniu kuru.

Granuliuoto kuro privalumai

• Pagamintas iš atsinaujinančių vietinio kuro išteklių.
• Ekologiška kuro forma, ypač vertinant dėl CO₂ emisijos.
• Lengvai naudojamas ir transportuojamas.
• Neužšąla.
• Paprasti laikymo reikalavimai.
• Aukšta energinė vertė.
• Palyginti nedidelė žalios biomasės kaina.
• Stabilesnė kaina, palyginti su iškastiniu kuru.

Biokuras yra gaminamas, parduodamas ir naudojamas įvairiomis formomis, kurių pavyzdžiai pateikti lentelėje.

Biokuro formų pavyzdžiai

Kiekvienai vartotojų grupei arba deginimo įrangos tipui yra reikalingas tam tikrų savybių kuras. Kuo yra mažesnis deginimo įrenginys, tuo geresnės kokybės kuras turi būti jame deginamas.

Geros kokybės medžio granulių namų ūkio vartotojams savybės

Gaminant medienos granules, atsiranda papildomų išlaidų džiovinimui ir suspaudimui, o tai padidina šio kuro kainą. Toks biokuras kai kuriais atvejais turi daugiau privalumų negu trūkumų. Lyginant su neapdorotu medienos kuru, granulėse yra: · mažiau drėgmės; • didesnis jų tankis; • iki penkių kartų didesnė energinė vertė; • didesnis birumas; • galimybė mechanizuoti ir automatizuoti deginimo procesą; • geresnis transportabilumas; • paprastesnė priežiūra; • galima ilgiau saugoti kurą, išvengiant supuvimo pavojaus.

Taigi, vienas iš perspektyviausių atsinaujinančių energijos šaltinių yra įvairių rūšių bioenergija. Bioenergijos šaltiniai - medienos kuras (skiedros, pjuvenos, granulės, briketai, malkos ir t. t.), energiniai miškai, žolė, šiaudai, javai. Naudojant atsinaujinančius energijos šaltinius, ne tik mažiau reikia iškastinio kuro, bet ir sprendžiama labai aktuali aplinkos taršos problema. Be to, plėtojant energijos gamybą iš biokuro, didėja gyventojų užimtumas, nes sukuriamos papildomos darbo vietos medienos kuro ruošimo ir transportavimo srityse. Naudojant vietinį kurą, mažėja priklausomybė nuo užsienio energijos tiekėjų. Išlošia ir vartotojai, nes iš granulių ar kitų medienos rūšių gaunamos energijos kaina ne tik gerokai mažesnė negu naftos ar dujų, bet ir stabilesnė.

Mišrios sudėties granulių tyrimai

Kadangi pastaruoju metu yra naudojamos tik pjuvenų ir šiaudų granulės, Aleksandro Stulginskio universitete jau keleri metai atliekami bandymai su mišrios sudėties granulėmis. Tyrimams naudotos medienos pjuvenų ir durpių, medienos pjuvenų ir šiaudų bei durpių, medienos dulkių ir pjuvenų granulės.

Aleksandro Stulginskio universitete ir Lietuvos energetikos institute buvo nustatyti šie tiriamų granulių rodikliai: drėgnis, anglies, vandenilio, azoto, sieros bei deguonies kiekis, kaloringumas ir granulių atsparumas gniuždymui. Šie rodikliai yra labai svarbūs, nes jie lemia granulių kokybę.

Medžio drožlių masės drėgmė tuo metu, kai ji presuojama į granules, svyruoja nuo 12 iki 14 proc. Per granuliavimo procesą dėl didelio slėgio ir aukštos temperatūros drėgmė išgaruoja, dėl to pagamintos medžio granulės drėgmė yra vidutiniškai tarp 8 ir 10 proc. Netinkamai sandėliuojamos granulės sugeria menkiausią drėgmę, išbrinksta ir vėl virsta drožlėmis. Todėl jos turi būti apsaugotos nuo tiesioginio atmosferos kritulių poveikio. Jeigu medienos masės drėgmė granulėse viršija 12-14 proc., jos subyra. Be to, drėgnis yra labai svarbus granulių kokybės rodiklis. Jis lemia granuliuoto biokuro energinę vertę, degimo proceso efektyvumą ir temperatūrą, pasiekiamą granulėms degant.

Pastaruoju metu dauguma gamintojų granules pakuoja į 10, 16 ir 20 kg maišus. Jie nepralaidūs drėgmei, todėl taip supakuotas granules galima laikyti atviroje vietoje. Bandymais nustatyta, kad esant vienodoms laikymo sąlygoms, mišrios sudėties granulės tenkina standarto reikalavimus, ir jų drėgnis neviršija 10 procentų.

Kadangi medienos ir mišrios sudėties biokuro granulės yra priskiriamos prie gamtai draugiško ir aplinkos neteršiančio kuro, labai svarbu, koks jose anglies (C), vandenilio (H), azoto (N) ir sieros (S) kiekis. Biokurą sudaro visas kompleksas cheminių elementų, bet C, H, N, S labiausiai lemia kuro savybes. Azoto kiekis granulėse ribojamas, siekiant išvengti draudžiamų medžiagų naudojimo kuro gamybos metu ir tuo pačiu didesnių azoto oksidų emisijų. Sieros koncentracija kure taip pat gali padidėti dėl įvairių pagalbinių medžiagų (priedų) naudojimo gamybos metu. Sieros kiekis ribojamas, nes degimo metu susidaro kenksmingi bei koroziją skatinantys lakūs produktai.

C, H, N, S elementų nustatymo rezultatai

Minėtieji elementai turi įtakos kuro energinėms, o kiti elementai - degimo produktų savybėms. Anglis, priklausomai nuo biomasės rūšies, sudaro apie 40-60 proc. biokuro sausosios masės. Deguonis sudaro apie 30-40, vandenilis - apie 5-6, o azotas, siera ir chloras - apie 1 proc. Pelenų sudėtyje dominuoja kalis, azotas, siera, silicis ir kalcis.

Kuro savybės

Šilumingumu laikoma energija, gauta visiškai sudeginus 1 kg kietojo kuro. Degimo metu išsiskiria vandens garai, kuriuose yra sukauptas tam tikras energijos kiekis. Naudojamos dvi šilumingumo sąvokos - viršutinis Q_v ir apatinis Q_a šilumingumas. Viršutinio šilumingumo vertė gaunama, įvertinus išsiskyrusią šilumą iš degiųjų elementų ir kondensuojantis vandens garams. Vandens garai susidaro iš kure esančio vandens degant vandeniliui. Viršutinis šilumingumas priklauso nuo cheminės kuro sudėties ir gali būti nustatomas laboratorijoje. Žemutinio šilumingumo reikšmė gaunama iš viršutinio šilumingumo atėmus šilumos kiekį, sukauptą vandens garuose.

Bandymo metu nustatyta drėgno ir sauso kuro kaloringumas. Gautas akivaizdus skirtumas tarp drėgno ir sauso kuro apatinių šilumingumų reikšmių. Kadangi deginant drėgną kurą dalis energijos yra sunaudojama drėgmei išgarinti, todėl gaunama mažiau energijos.

Granulių atsparumas gniuždymui yra viena iš svarbiausių mechaninių savybių. Ji svarbi ir granules transportuojant, ir sandėliuojant. Nustatyta, kad be papildomų rišamųjų medžiagų pagamintos granulės atlaiko spaudimą iki 22,5 N/mm². Tai reiškia, kad nenaudodami rišamųjų medžiagų, neteršime gamtos, o šios granulės bus gana atsparios įvairiems mechaniniams poveikiams. Ar granulė yra gerai supresuota ir atspari, galima paprastai patikrinti: laužiama ji turi sutraškėti.

Granulių presavimo santykis su palaida medienos drožlių mase yra 7:1. Supresuotų granulių talpos masė turi būti vidutiniškai 650 kg/m³. Tai galima lengvai nustatyti ir namų sąlygomis, paimant 1 l talpos indą ir pripilant jį pilną granulių. Jo neto svoris turi būti nuo 600 iki 700 gramų.

Remiantis atliktais bandymais, galima teigti, kad mišrios sudėties biokuro granulės yra gana atsparios mechaniškai, jų gamybai nereikalingos rišamosios medžiagos, jų drėgnis ir pagrindinių cheminių elementų kiekis atitinka standarto reikalavimams, jos yra gana kaloringos. Ši išvada leidžia teigti, kad galima išplėsti biokuro rūšių, naudojamų granulėms gaminti, geografiją. Lietuvoje yra tiek žaliavos iš atsinaujinančių šaltinių šiam kurui, kad galima atsisakyti iki šiol naudoto svetimo ir labai brangaus iškastinio kuro.