STUDIJA ENERGETSKA EFIKASNOST I ANALIZA POTENCIJALA BIOMASE OBJEKTI JAVNE NAMENE INVESTITOR:

Transcription

1 STUDIJA ENERGETSKA EFIKASNOST I ANALIZA POTENCIJALA BIOMASE NARUČILAC: OBJEKAT: INVESTITOR: LOKACIJA: UNDP - Srbija OBJEKTI JAVNE NAMENE Opština Ćuprija DOKUMENT: STUDIJA EVIDENCIJA: S I 04 / 2012 DATUM: MESTO: NOVI SAD IZVRŠILAC: Naručilac saglasan M:P: ODGOVORNI PROJEKTANT: RUKOVODILAC PROJEKTA: Bratislav Milenković, dipl.ing.maš. Dr Todor Janić

2 Kaće Dejanović Novi Sad Srbija Mob: Tel: Fax: Naručilac studije: UNDP Srbija, Internacionalnih Brigada 69, Beograd Naslov studije: ENERGETSKA EFIKASNOST I ANALIZA POTENCIJALA BIOMASE Autori studije: - Prof. dr Todor Janić - Bratislav Milenković, dipl.ing. maš. - Prof. dr Miladin Brkić - Zoran Janjatović, dipl. agro ecc. - Darijan Pavlović, dipl.ing. - Zorica Gluvakov, dipl.ing. Novi Sad, januar

3 3

4 S A D R Ž A J: strana: Pregled tabela 6 Pregled slika 8 Pregled korišćenih oznaka i jedinica 10 Zadatak 1: Analiza energetskih potencijala raspoložive biomase u opštini Ćuprija 1.1. Analiza potencijala raspoložive biomase u opštini Ćuprija sa kvantitativnog i termo-energetskog aspekta koja se može koristiti u energetske svrhe 1.2. Vrsta, forma i cena raspoložive biomase kao energenta Spektar mogućnosti korišćenja biomase u energetske svrhe Zadatak 2: Analiza potrebne toplotne energije u izabranim objektima javne namene Izbor objekata javne namene u opštini Ćuprija za čije zagrevanje će se koristiti biomasa Grafički prikaz izabranih objekata sa rasporedom postojećih grejnih instalacija u opštini Ćuprija Prikaz tehničkih karakteristika grejnih sistema sa analizom gubitaka toplote za izabrane objekte javne namene u opštini Ćuprija Analiza mera za povećanje energetske efikasnosti u objektima javne namene

5 Zadatak 3: Tehno-ekonomska analiza termoenergetskog postrojenja na biomasu za zagrevanje objekata javne namene 3.1. Tehnologija sagorevanja raspoloživih formi biomase Odabir tehnologije sagorevanja i tehničkog rešenja termoenergetskog postrojenja sa definisanjem maksimalne termičke snage kotlovskog postrojenja za trajni rad za zagrevanje objekata javne namene Definisanje optimalnog mesta za izgradnju termoenergetskog postrojenja (sa tehničkog, ekonomskog i ekološkog aspekta) Tehnički opis kotlovskog postrojenja na biomasu (termotehničke opreme, kotlarnice i toplovoda) sa predmerom i predračunom u opštini Ćuprija i očekivanom energetskom i ekološkom efikasnošću 3.5. Potrebne količine biomase za časovni i sezonski rad kotlovskog postrojenja Ekonomska analiza opravdanosti izgradnje postrojenja Zaključci Korišćena literatura Prilog Grafička dokumentacija 118 5

6 Pregled tabela Tab. 1. Tab. 2. Tab. 3. Tab. 4. Tab. 5. Tab. 6. Tab. 7. Tab. 8. Tab. 9. Pregled količina biomase iz žitarica i industriskog bilja u opštini Ćuprija Cene različitih formi bala biomase Elementarni hemijski sastav biomase Hemijski sastav nekih domaćih vrsta drveća Hemijski sastav ksilema i kore domaćih vrsta drveća Gustine nekih domaćih vrsta drveta Toplotne moći različitih vrsta goriva u odnosu na suvu osnovu Zavisnost donje toplotne moći drveta od sadržaja vlažnosti Donje toplotne moći nekih domaćih vrsta drveta Tab. 10. Toplotne moći pojedinih delova nekih domaćih drveta u odnosu na suvu osnovu Tab. 11. Tehničke karakteristike briketa i peleta i njihovo međusobno poređenje Tab. 12. Osnovne karakteristike prostorija u prizemlju Gimnazije u Ćupriji Tab. 13. Osnovne karakteristike prostorija na spratu Gimnazije u Ćupriji Tab. 14. Osnovne karakteristike prostorija u prizemlju OŠ Đura Jakšić Tab. 15. Osnovne karakteristike prostorija na spratu OŠ Đura Jakšić Tab. 16. Najčešće korišćena postrojenja za sagorevanje biomase Tab. 17. Prednosti i mane tehnologija sagorevanja na rešetki i u letu Tab. 18. Predmer i predračun kod izgradnje termoenergetskog postrojenja na biomasu Tab. 19. Koeficijenti emisije CO 2 različitih goriva Tab. 20. Koeficijenti emisije NOx po jedinici proizvedene energije Tab. 21. Koeficijenti emisije SO 2 po jedinici proizvedene energije Tab. 22. Koeficijenti emisije čestica po jedinici proizvedene energije Tab. 23. Mogući štetni uticaj pojedinih elemenata i korektivne tehnološke mere 6

7 Tab. 24. Maksimalno dozvoljene koncentracije (MDK) dimnih gasova u vazduhu za radnu i životnu sredinu (SRPS Z.BO 001) Tab. 25. Granične vrednosti emisije (GVE) za ložišta na drvo, drveni briket i otpatke poljoprivrednih kultura (Pravilnik, Sl. glasnik RS, br. 30/1997) Tab. 26. Granične vrednosti emisije (GVE) za ložišta na tečna goriva (Pravilnik, Sl. glasnik RS, br. 30/1997) Tab. 27. Granične vrednosti dozvoljenih emisija (GVE) pri sagorevanju biogoriva u čvrstom stanju u Nemačkoj Tab. 28. Granične vrednosti dozvoljenih emisija (GVE) ugljenmonoksida i prašine pri normalnom učinku i smanjenom opterećenju kotla za vreme testiranja kotlovskog postrojenja za farme Tab. 29. Prikaz graničnih vrednosti imisije (GVI) gasova, čađi, suspendovanih čestica i teških metala, sedimenata i sadržaja aerosedimenata, (Pravilnik, Sl. glasnik RS, br. 54/92, 30/99 i 19/2006) Tab. 30. Potencijalni snabdevači postrojenja za sagorevanje peleta od drveta Tab. 31. Analiza količine i cena toplotne energije za period grejanja 2011/2012 Tab. 32. Struktura investicije Tab. 33. Projekcija cene 1 kwh potrebne energije Tab. 34. Bilans uspeha trenutnog poslovanja Tab. 35. Projektovani bilans uspeha u prvoj godini realizacije investicije Tab. 36. Projektovani bilans uspeha godina Tab. 37. Obračun amortizacije Tab. 38. Finansijski tok projekta Tab. 39. Plan otplate kredita Tab. 40. Ekonomski tok projekta Tab. 41. Vreme povratka investicionih ulaganja Tab. 42. Obračun interne stope rentabilnosti Tab. 43. Obračun relativne neto sadašnje vrednosti projekta Tab. 44. Donja tačka rentabilnosti projekta Tab. 45. Dinamička analiza osetljivosti Tab. 46. Analiza potencijalnih rizika 7

8 Pregled slika Sl. 1. Susedne lokalne samouprave opštini Ćuprija Sl. 2. Udeo najvažnijih ratarskih kultura u setvenoj strukturi opštine Ćuprija Sl. 3. Odnos energetskih potencijala od ratarskih kultura opštine Ćuprija Sl. 4. Odnos ukupnih energetskih potencijala u opštini Ćuprija Sl. 5. Srednja medecinska škola Sl. 6. Osnovna škola 13 oktobar Sl. 7. Škola za muzičke talente Sl. 8. Muzej Horeum Margi Ravno Sl. 9. Sportsko rekreativni centar Ada Sl. 10. Viša medecinska škola Sl. 11. Gimnazija u Ćupriji Sl. 12. Osnovna škola Đura Jakšić Sl. 13. Presek spoljašnjeg zida Sl. 14. Kotao sa gorionikom na tečno gorivo Sl. 15. Sabirni kolektor u postojećoj kotlarnici na tečno gorivo Sl. 16. Presek spoljašnjeg zida Sl. 17. Udaljenost OŠ Đura Jakšić od zgrade Gimnazije u Ćupriji Sl. 18. Kotao za sagorevanje peleta biomase ubacivanih odozgo sa automatskim radom Sl. 19. Ložište sa dodavanjem goriva odozdo (sistem retorte) Sl. 20. Kosa pokretna rešetka Sl. 21. Horizontalna pokretna rešetka Sl. 22. Horizontalna ili kosa pokretna - lančasta rešetka Sl. 23. Vibrirajuća rešetka 8

9 Sl. 24. Rotirajuća rešetka sa dodavanjem goriva odozdo Sl. 25. Ložišta u obliku rotirajuće kupe Sl. 26. Ložišta za sagorevanje prašine biomase Sl. 27. Sagorevanje u fluidizovanom sloju Sl. 28. Primerenost tehnološko-tehničkih rešenja kod sagorevanje biomase Sl. 29. Godišnje toplotno opterećenje kotlova (primer) Sl. 30. Šema kotlovskog postrojenja za sagorevanje peleta Sl. 31. Uprošćeni krug kruženja ugljendioksida Sl. 32. Istovar peleta u prijemni koš termoenergetskog postrojenja Sl. 33. Bin za pelet termoenergetskog postrojenja 9

10 Pregled korišćenih oznaka i jedinica Oznake i simboli: Oznaka Dimenzija Naziv a kg/kg - sadržaj mineralnih materija u gorivu b % - emisija isparljivih organskih jedinjena ugljenika (VOC), tzv. volatili A d m 2 - površina poprečnog preseka otvora cevi B kg/h - satni utrošak goriva c kg/kg - sadržaj ugljenika u gorivu C fix kg/kg sadržaj fiksnog ugljenika u gorivu cl kg/kg - sadržaj hlora u gorivu cn kg/kg - azot dioksid, cp kj/kg K - specifična toplota materije d - - ograničenje emisije za niže vrednosti snaga ložišta e - - koeficijent temperaturnog i eksploatacionog ograničenja eg - - granična vrednost važi samo pri uslovima rada sa nazivnim opterećenjem f o C - TA vazduha F kw - nazivna toplotna snaga ložišta h kg/kg - sadržaj vodonika u gorivu hd kg/kg - donja toplotna moć goriva h m - visina H Pa - napor uređaja g m/s 2 - ubrzanje zemljine teže gl - - koeficijent ložišta za slamu i slična goriva Gh m 3 /h - zapremenski protok uređaja k W/m 2 K - koeficijent prolaza toplote m kg - masa bale slame m G kg/h - maseni protok goriva N kw - nazivna toplotna snaga ložišta, tj. najveća proizvedena količina toplote u režimu stalnog rada u jedini. vremena o kg/kg - sadržaj kiseonika u gorivu n / - sadržaj azota u gorivu p kw - snaga postrojenja 10

11 p l Pa - pritisak u ložištu Q kw - potrebna količina toplote za grejanje s kg/kg - sadržaj sumpora u gorivu SD - broj stepen-dana t odl o C - temperatura izlazne vode iz kotla t ok o C - temperatura okolnog vazduha ts tu o C o C - spoljna projektna temperatura - unutrašnja temperatura prostora koji se greje t pov o C - temperatura povratne vode u kotao V m 3 /s - zapremina V s ps m 3 /s - zapreminski protok suvih produkata sagorevanja V vl ps m 3 /s - zapreminski protok vlažnih produkata sagorevanja w % - prosečni sadržaj vlage W % - sadržaj vlage u gorivu y - - korekturni koeficijent Simboli: / - koeficijent viška vazduha kg/m 3 - gustina biomase w kg/m 3 - gustina vode i v kg/m 3 - gustina vazduha. min - vreme ok % - relativna vlažnost okolnog vazduha η - - stepen korisnosti kotlovskog postrojenja Odnosi mernih jedinica za energiju kcal kj kwh 1 kcal 1 4,1868 1,163x kj 0, ,7778x kwh 859,

12 ZADATAK 1 Analiza energetskih potencijala raspoložive biomase u opštini Ćuprija U ovom delu studije bilo je potrebno realizovati istraživanja iz literaturnih podataka i terenskog rada i dobijene rezultate posebno prikazati. U zadatku 1 bilo je potrebno uraditi detaljne analize izvora i potencijala biomase prema sledećem: Obezbediti procenu potencijalne količine (kvantiteta) raspoložive biomase iz šuma, drvne industrije, poljoprivrede i industrije hrane, koja se može koristiti u energetske svrhe i razdvojiti prema vlasništvu tako da nema nikakvih štetnih posledica po okolinu; Definisati dinamiku i formu sakupljanja biomase; Predložiti lokaciju i način skladištenja sakupljene biomase; Izračunati cenu biomase koja bi se koristila za proizvodnju toplotne energije; Obezbediti spektar mogućnosti korišćenja biomase u energetske svrhe; Obezbediti procenu termo-energetskih potencijala stvarnih potencijala biomase i energetskih useva (uključujući aspekte uticaja na okolinu). U ovim istraživanjima se ispoljio problem u tome što se u početku nisu precizno definisali objekti koji će se grejati toplotnom energijom dobijenom sagorevanjem biomase. U zavisnosti od lokacije objekata i raspoloživog potencijala biomase biće izabrana vrsta i forma biomase, dinamika sakupljanja biomase i lokacija skladišta biomase. Sve ostale stavke su urađene i sumarno prikazane Analiza potencijala raspoložive biomase u opštini Ćuprija sa kvantitativnog i termo-energetskog aspekta koja se može koristiti u energetske svrhe Opština i grad Ćuprija prostiru se na površini od 287 km 2, na obalama reka Ravanice i Velike Morave, na obroncima Juhora, Južnokučajskih i Beljačkih planinskih masiva. Opština Ćuprija se nalazi u pomoravskom okrugu i okružena je lokalnim samoupravama: Svilanjac, Jagodina, Rekovac, Paraćin i Despotovac (sl. 1.). Grad Ćuprija nalazi se između drumskog i železničkog magistralnog puta Beograd - Niš, 145 km udaljen od Beograda, odnosno 90 km od Niša. Opština Ćuprija danas ima oko stanovnika, a sam grad Opštinu čine: grad Ćuprija i okolna sela: Batinac, Bigrenica, Staro selo, Vlaška, Virine, Ivankovac, Isakovo, Jovac, Dvorica, Krušar, Kovanica, Mijatovac, Ostrikovac, Paljane, 12

13 Dobričevo, Senje i Supska. Centralno mesto u oblasti privrede imaju: fabrika keksa i vafla "Ravanica", pogoni u grafičkoj industriji, fabrika metalnih konstrukcija, fabrika armaturnih mreža, pogon za toplo cinkovanje, fabrika za proizvodnju betonskih elemenata, fabrika za proizvodnju procesne opreme, fabrika stočne hrane, fabrika za preradu klaničnog otpada, farme i tovališta. Sl. 1. Susedne lokalne samouprave opštini Ćuprija U oblasti trgovine i zanatstva, dominira privatno preduzetništvo. Grad ima tri osnovne škole, sa isturenim odeljenjima u svim selima, tri srednje: medicinsku, tehničku školu, gimnaziju i visoku medicinsku školu. U oblasti muzičkog obrazovanja postoje dve škole, muzička škola za osnovno muzičko obrazovanje "Dušan Skovran" i škola za muzičke talente, jedinstvena obrazovna institucija u zemlji, a i ovom delu Evrope. Opština je poznata i po velikom broju institucija u kulturi i nekoliko manifestacija u ovoj oblasti koje uživaju određeni ugled i širu popularnost: kulturni centar "Zanatski dom", biblioteka "Dušan Matić", Muzej, KUD "Železničar". U gradu funkcioniše jedna TV stanica i četiri radio stanice. Sportski život odvija se po klubovima i na terenima. U gradu postoje dva fudbalska stadiona, hala sportova, sala Sokolski dom, nekoliko teniskih igrališta, streljana, atletska kružna i kros staza. Poljoprivredna delatnost obuhvata površinu zemljišta od ha: oranice i bašte ha, voćnjaci 777 ha, vinogradi 570 ha, livade ha i pašnjaci ha. Šumsko zemljište obuhvata ha i ostalo zemljište ha. Od ukupne površine opštine na poljoprivredno zemljište otpada 71,29 %, dok na šumsko otpada 19,10%. Od ratarskih useva zastupljeni su: kukuruz, pšenica, ječam, ovas, triticale, soja, suncokret, uljana repica i šećerna repa. Pod kukuruzom i pšenicom nalazi se najviše površina ha (kukuruz), odnosno ha (pšenica). Ostale kulture zastupljene su sa manje od 100 ha. Ukupna zasejana površina ratarskih kultura je 5.147,8 ha. Procenjuje se da se sa ove površine može dobiti ukupna količina ratarske biomase od t godišnje. Prosečna cena biomase iznosi 31,73 evra/t. Prosečna toplotna moć biomase je kj/kg. Ako bi se celokupna količina biomase pretvorila u energiju dobilo bi se MJ. Pošto je toplotna moć dizel goriva 41 MJ/kg, to ispada da bi se moglo sa ovom količinom biomase supstituisati t dizel goriva godišnje. Da bi se ova količina goriva pretvorila u ekvivalentnu količinu ulja za loženje treba korigovati toplotnu vrednost goriva i računati sa MJ/kg. Dakle, dobija se nešto manja ekvivalentna količina ulja za loženje od toe. Ako se uzme da je cena dizel goriva 1,21 evra/l, tj. 1,42 evra/kg, dobija se vrednost od evra godišnje. Naravno, da se iz više razloga neće sva rataraska biomasa koristiti u toplotnu energiju: zbog obaveze da se određena količina biomase zaore i tako poveća 13

14 plodnost zemljišta, da se jedan deo biomase koristi za prostirku u stošarstvu, da se jedan deo koristi u povrtarstvu i za druge svrhe. Procenjuje se da bi se moglo svake godine iskoristiti oko 25% biomase za toplotne svrhe. To je količina biomase od t godišnje ili izraženo u ekvivalentnoj količini ulja za loženje toe. Ako se ova vrednost izrazi u evrima dobila bi se vrednost uštede od evra godišnje. Na ovom području plantažno se gaji voće i vinova loza. Od voćaka postoje zasadi: jabuka, kruški, kajsija, višnji, breskvi, šljiva i oraha. Ukupno je zasadjeno 173,2 ha pod voćem i 78 ha pod vinogradom. Najviše zasada ima pod šljivama 135,1 ha i jabukama 42,4 ha. Procenjuje se da se rezidbom voćaka i vinograda može dobiti 337,8 t orezina svake godine (1,345 t/ha). Ako se uzme prosečna vrednost toplotne moći orezina od kj/kg onda se može dobiti energetska vrednost od MJ energije. Sa ovom količinom energije može da se supstituiše 94,55 t dizel goriva, odnosno ekvivalentnog ulja za loženje 92,59 toe. To znači da bi se sa orezinama od voća i vinograda moglo uštedeti oko evra svake godine. Pošto se celokupna količine orezina ne može pokupiti kao realna ušteda računaće se vrednost od 50%. Poznato je da se iz stočarske proizvodnje može dobiti stajnjak, koji može da se upotrebi za proizvodnju biogasa, kao i za đubrenje zemljišta. Na ovom području uzgajaju se goveda, svinje i živina. Ukupno grla stoke ima goveda, svinja i živine. Ovaj broj grla stoke ako se pretvori u uslovna grla stoke (UG) onda ta količina iznosi UG. Ovaj broj stoke može da proizvede Nm 3 biogasa godišnje (497,7 m 3 /UG). Ako se uzme da je toplotna moć biogasa sa 65% metana 23,66 MJ/Nm 3, odnosno 35,8 MJ/kg gasa, dobija se energetska vrednost biogasa od MJ. Ova količina energije može da supstituiše 969 t dizel goriva ili izraženo u ekvivalentnom ulju za loženje 949 toe. Dakle, sa ovom količinom biogasa moglo bi da se uštedi evra godišnje. Naravno, da sva količina stajnjaka ne može da se upotrebi za proizvodnju biogasa: zbog direktnog đubrenja zemljišta, zbog razuđenosti proizvođača, rasipanja, itd. Procenjuje se da bi se moglo iskoristiti za toplotne svrhe oko 25% od ukupne količine stajnjaka. Tada bi ušteda iznosila oko evra godišnje. U opštini Ćuprija preovlađuje uzgoj šuma i šumskih staništa u privatnom vlasništvu, koje zauzimaju površinu od ha, sa prosečnom zapreminom 135,4 m 3 /ha, odnosno ukupnom zapreminom od m 3. Zapreminski prirast drveta je 4,5 m 3 /ha. Procenjuje se da je pri seči šuma šumski ostatak drveta 0,5 m 3 /ha, odnosno ukupno m 3 godišnje. Približno ista količina drveta ostaje nakon prerade drveta. To je količina oko m 3 godišnje. Ako se količina drveta od 3250 m 3 podeli sa zapreminskom masom od 750 kg/m 3, dobija se količina drveta od t. Ostatak od prerade drveta ima zapreminsku masu od 375 kg. Tako se dobija količina iz procesa prerade drveta od t. Ukupna količina ostatka je t svake godine. Toplotna vrednost ostatka od drveta je kj/kg. Na osnovu ovog podatka može da se dobije ukupna energetska vrednost ostatka od drveta od MJ. Ova količina energije može da supstituiše 1.361,4 t dizel goriva, odnosno ekvivalentnog ulja za loženje 1.333,3 toe. Sa ovom količinom ostatka od drveta može da se uštedi evra svake godine. Naime, ako bi se od nevedene sume uštedelo samo 25%, onda bi ta suma iznosila evra svake godine. Dakle, korišćenjem poljoprivredne i šumske biomase ukupne godišnje uštede u opštini Ćuprija mogle bi da iznose: od ratarske biomase evra, od voćarsko-vinogradarske biomase evra, od stočarske biomase evra i od šumske i drvopreradjivačke biomase evra, tj. ukupno evra godišnje. 14

15 Na kraju, možemo 25% energetsku vrednost biomase MJ od ukupne vrednosti pretvoriti u MWh. To iznosi MWh. Ako bi termičko postrojenje za proizvodnju toplotne energije radilo godišnje 6 meseci, odnosno časova, onda bi snaga postrojenja bila 6,8 MW. Naravno, da se celokupna snaga postrojenja ne upotrebljava svih 6 meseci već samo kada su niske temperature. Stoga, potrošnja biomase bila bi znatno manja ispod 25%, pa bi se mogla iskoristiti za nova postrojenja, ili za druge potrebe. Moglo bi da se zaključi da za opštinu Ćuprija bi bilo dovoljno biomase za rad termičkog postrojenja od 10 MW. Udeo najvažnijih ratarskih kultura koje se mogu uspešno koristiti za dobijanje toplotne energije u setvenoj strukturi opštine Ćuprija je prikazan u tabeli 1, potom na slici 2. Tab. 1. Kultura Pregled količina biomase iz žitarica i industriskog bilja u opštini Ćuprija Zasejana površina Prosečan prinos Cena biomase Toplotna moć Godišnje raspoloživo energije Godišnja mogućnost supstituisanja dizel goriva Tona ekvival. nafte (ha) (t/ha) (EUR/t) (MJ/t) (MJ) (t) (toe) Kukuruz 2351,9 5, , ,7 3357,0 3287,5 Pšenica 2478,0 3, , ,7 2804,9 2746,9 Ječam 113,9 3,33 378, ,7 111,6 109,2 Raž 2,61 0, ,0 0,0 0,0 Ovas 107,3 2,48 266, ,9 80,1 78,4 Tritikale 59,1 5,09 300, ,1 87,3 85,5 Soja 11,0 2,78 61, ,3 20,0 19,6 Suncokret 7,3 2,20 32, ,7 9,7 9,5 Uljana Repica 19,1 2,53 96, ,9 35,0 34,2 Šeć. repa 0,1 0 0,0 0 0,0 0,0 Ukupno 5147, , ,1 6505,5 6370,9 Kukuruz Psenica Jecam Raz Ovas Tritikale Soja Suncokret Uljana Repica Secerna repa Sl. 2. Udeo najvažnijih ratarskih kultura u setvenoj strukturi opštine Ćuprija Odnos energetskih potencijala od ratarskih kultura je prikazan na slici 3. 15

16 Kukuruz Psenica Jecam Raz Ovas Tritikale Soja Suncokret Uljana Repica Secerna repa Sl. 3. Odnos energetskih potencijala od ratarskih kultura opštine Ćuprija Odnos ukupnih energetskih potencijala u opštini Ćuprija prikazan je na slici 4. Drvna biomasa Stočarstvo Voćarstvo Ratarstvo Ratarstvo Voćarstvo Stočarstvo Drvna biomasa Sl. 4. Odnos ukupnih energetskih potencijala u opštini Ćuprija 1.2. Vrsta, forma i cena raspoložive biomase kao energenta Na osnovu podataka o raspoloživim potencijalima biomase i njihovoj strukturi, navedenih u poglavlju 1.1. može se konstatovati da se u opštini Ćuprija najviše biomase može prikupiti iz ratarske proizvodnje i šumarstva, čiji potencijali znatno prevazilaze potrebe kod zagrevanja izabranih objekata. Forma biomase koja će se sagorevati u termoenergetskom postrojenju je usvojena sa težnjom da se udovolji različitim zahtevima. U tom izboru je bilo nekoliko prioritetnih smernica. Najvažniji faktori u određivanju forme biomase koja će se sagorevati su se odnosili na: raspoloživu površinu koja može biti namenjena za izgradnju kotlarnice i međuskladišta za skladištenje biomase kojom bi se obezbedio nesmetani rad termoenergetskog postrojenja od nekoliko dana, požarno opterećenje, veličinu destruktivnog uticaja na okolnu sredinu (emisije gasovitih produkata sagorevanja, buke, vibracija, raznošenje biomase pri njenom transportu i manipulaciji i dr.), mogućnost i isplativost transporta od skladišta do kotlovskog postrojenja, potrebu korišćenja pomoćnih sredstava za manipulaciju biomasom. 16

17 Pregled cena odabranih vrsta i formi biomase može se uraditi na dva načina. Tako što će se uzimati pregled cena biomase sa tržišta ili će se dati prikaz kalkulacije realnih troškova u nabavci, pripremi, skladištenju i transportu biomase. Tržišne vrednosti biomase su podložne uticaju raznih faktora, zbog čega se odustalo da se ekonomska analiza isplativosti navedenih postrojanja realizuje preko tržišno određene cene biomase. Kalkulacija cena različitih vrsta i formi biomase koja se koristi za dobijanje energije je formirana prema troškovima koji se javljaju od nabavke biomase, pa sve do njenog sagorevanja. Tako su u razmatranju uzeta: četiri sistema baliranja slame i to: o spremanje u klasične (male konvencionalne) bale, mase kg/kom, o rol (valjkaste) bale, mase kg/kom, o velike prizmatične bale, mase kg/kom, o džambo (Big square balers) bale, mase 500 kg/kom, brikete, mase 400 gr/kom, pelete od poljoprivredne biomase, mase 20 gr/kom, iver od ostataka drveta od seče šume i ogrevnog drveta druge klase, mase 20 gr/kom, pelete od ostataka drveta od seče šume i ogrevnog drveta druge klase, mase 20 gr/kom. Analitička kalkulacija cena biomase nastale iz poljoprivredne proizvodnje prema poznatim kategorijama troškova se neće prikazivati, pošto je obimna. Da bi se realizovala ova studija kao početni parametri su za izradu kalkulacije cena biomase korišćeni mnogi usvojeni podaci. Usvojeno je da je početna cena biomase iz poljoprivredne proizvodnje u iznosu od 0,5 din/kg, što je veoma diskutabilno, pošto ne postoji tržište biomase, a njena vrednost se u realnosti kreće od 0 do 1 din/kg. Određivanje nabavne cene drveta kao sirovine za sagorevanje je bilo lakše, pošto za drvo postoji tržište, gde prosečna cena u nabavci veće količine drveta na duži vremenski period iznosi za ostatak drveta od seče šume 20 evra/t, a ogrevnog drveta druge klase 35 evra/t. Na osnovu tih podataka usvojena je srednja cena od 2,9 din/kg otpadne drvne biomase. Pored toga usvojeno je da utovar i slaganje bala rade 2 radnika. Kod rol bala utovar je sa prednjim traktorskim utovarivačem. Kod utovara i slaganja bala u skladište predvidjen je prednji traktorski utovarivač sa posebnim dodatkom za zahvat velikih kvadar bala. Pored navedenog, morale su se usvojiti adekvatne vrednosti mnogih varijabilnih i fiksnih troškova, kao što su: cena mašina koje učestvuju u procesu pripreme biomase, potencijalni godišnji učinak mašina, (ha ili sati), ekonomski vek korišćenja mašina (amortizacija), pogonski troškovi, 17

18 troškovi održavanja, opremljenost i organizaciju rada transportnih sistema, cena plata radnicima, troškovi osiguranja, kamata, prosečni prinosi biomase i dr. Izračunate jedinične cene različitih formi bala biomase nastale iz poljoprivredne proizvodnje za koje se u Srbije raspolaže adekvatnom mehanizacijom su prikazane u tabeli 2. Tab. 2. Troškovi u pripremi bala biomase Cene različitih formi bala biomase Male prizmatične bale kg/kom Rol (valjkaste) bale kg/kom Velike prizmatične bale kg/kom Velike džambo bale 500 kg/kom Cena slame 0,5 0,5 0,5 0,5 Presovanje 1,2 1,1 1,2 1,2 Utovar 0,6 0,5 0,5 0,4 Prevoz Istovar i kamarisanje Manipulacija do kotla Ukupna cena biomase (din/kg): 0,5 do 30 km 0,6 do 30 km 0,6 do 50 km 0,5 do 100 km 0,6 0,5 0,5 0,4 0,1 0,1 0,2 0,2 3,5 3,3 3,5 3,2 Cene drugačije pripremane biomase su: Briketi gr/kom Cena bala slame 3,0 3,4 din/kg Usitnjavanje 2,0 din/kg Presovanje 5,0 din/kg Pakovanje 1,5 din/kg Skladištenje 1,0 din/kg Prevoz 2,0 din/kg, do 300 km Ukupno: 14,5 do 14,9 din/kg Pelete od poljoprivredne biomase - 20 gr/kom Cena bala slame 3,0 do 3,4 din/kg Usitnjavanje 2,5 din/kg 18

19 Presovanje Pakovanje Skladištenje Prevoz Ukupno: 6,0 din/kg 1,0 din/kg 0,5 din/kg 3,0 din/kg, do 200 km 16,0 do 16,4 din/kg Iver od ostataka drveta od seče šume i ogrevnog drveta druge klase - 20 gr/kom Polazni materijal 2,7 din/kg Transport do međuskladišta 1,6 din/kg Iveranje 1,8 din/kg Skladištenje 0,8 din/kg Transport do ložišta 1,0 din/kg Ukupno 7,5 din/kg Pelete od ostataka drveta od seče šume i ogrevnog drveta druge klase - 20 gr/kom Polazni materijal, 2,7 din/kg Transport do međuskladišta, 1,6 din/kg Iveranje, 1,8 din/kg Fino usitnjavanje 1,2 din/kg Presovanje 6,0 din/kg Pakovanje 1,0 din/kg Skladištenje 0,5 din/kg Prevoz 3,0 din/kg, do 200 km Ukupno, 17,8 din/kg Opština Ćuprija ima ha poljoprivrednog zemljišta, od čega oranice obuhvataju ha. Na navedenim površinama, svake godine, kao ostatak primarne poljoprivredne proizvodnje preostaje ,2 t biomase. Korišćenjem samo manjeg dela navedene biomase bilo bi više nego dovoljno da se greju svi objekti javne namene u gradu Ćupriji. Navedena raspoloživost biomase nastale u procesima primarne poljoprivredne proizvodnje uz povoljnost njihove niske cene je nametnula neophodnost da se takva biomasa prvo uzme u razmatranje pri analizi koja vrsta i forma biomase bi se koristila za grejanje objekata javne namene u Ćupriji. Ali i pored niza pogodnosti od korišćenja biomase nastale u procesima poljoprivredne proizvodnje za dobijanje toplotne energije kojom bi se grejali objekti javne namene u Ćupriji se odustalo zbog više razloga, koji se u najkraćem mogu navesti u sledećem: objekti javne namene u gradu Ćuprija su locirani u užem centru grada, saobraćajnice u Ćupriji su uske sa malim brojem mesta za parkiranje izvan kolovoznih traka, što dovodi do čestog zaustavljanja i parkiranja vozila na 19

20 kolovozu tako da su kraća zakrčenja saubraćaja česta. Navedeni uslovi odvijanja saobraćaja u Ćupriji bi u velikoj meri ometali prolazak specijalnih vozila, kakva bi bila vozila, tj. agregati za transport balirane biomase iz poljoprivredne proizvodnje, transportni putevi do objekata javne namene prolaze kroz centralno gradsko jezgro, gde bi se trasportom balirane biomase narušavala higijena ulica, što bi se posebno manifestovalo pri vetrovitim vremenskim uslovima, ako bi se za zagrevanje objekata javne namene koristila biomasa iz poljoprivredne proizvodnje, neophodno bi bilo u blizini kotlarnice obezbediti i prostor za međuskladište bala biomase za koje bi se morao obezbediti adekvatan prostor, pre svega u pogledu protivpožarnih i higijenskih uslova. do navedenog objekta mora se obezvediti prostor za transport biomase i manevrisanje transportnih agregata. Uvažavajući navedeno, usvojeno je da se u opštini Ćuprija koristi peletirana biomasa iz poljoprivrede ili od ostataka drveta od seče šume i ogrevnog drveta druge klase. Zbog lakše i sigurnije nabavke peleta usvojeno je da se ekonomska analiza isplativosti postrojenja za zagrevanje izabranih objekata javne namene realizuje u odnosu na pelete od drveta. Cena proizvodnje peleta od ostatak drveta od seče šume i ogrevnog drveta druge klase iznosi 17,8 din/kg Spektar mogućnosti korišćenja drvne biomase u energetske svrhe Biomasa je regenerativni ili obnovljivi izvor toplotne energije. Biomasa nastaje fotosintezom solarne energije, ugljen-dioksida i vode (biokonverzija). Najopštije bi se moglo rеći da sva biomasa svedena na čistu gorivu masu ima praktično isti hemijski sastav, definisan izrazom CH 1,4 O 0,6 N 0,1, ali postoje velike razlike u prirodi polimera, koji ulaze u njen sastav. Tako se i za jednogodišnju i višegodišnju biomasu može konstatovati da je lignocelulozni materijal, donekle promenljivog elementarnog sastava, što je uslovljeno čitavim nizom faktora. Drvo je organska supstanca složene strukture koja se sastoji od istih elemenata kao i druga prirodna čvrsta goriva. Tu se podrazumevaju: ugljenik (c), vodonik (h), kiseonik (o), azot (n), sumpor (s), mineralne materije (a) i vlaga (w). Ugljenik, vodonik i kiseonik se nalaze u okviru ugljovodoničnih jedinjenja. Vodonik, čije je prisustvo utvrđeno elementarnom analizom, pored toga što ulazi u sastav ugljovodonika i uvek prisutne vlage, ulazi i u hidroksilne (OH) grupe. Takođe, deo kiseonika, vezan je sa ugljenikom, odnosno azotom, a deo je i u slobodnom stanju. Osnovne komponente koje čine strukturu drveta su celuloza, hemiceluloza, i lignin. Procentualno učešće pomenutih komponenata u drvnoj supstanci menja se od vrste do vrste, ali i od dela stabla koje se analizira. U suvom drvetu lišćara celuloza prosečno učestvuje sa 43-45%, lignin sa 19-26%, heksozana 3-6% i pentozana %. Kod četinara celuloze ima između 53-54%, lignina %, heksozana 13% i pentozana 10-12%. Drvo sadrži i male količine ekstraktiva, ali oni mogu imati velikog uticaja na toplotnu vrednost drveta Uopšteno navodeći drvo ima sledeći hemijski sastav: 43-54% - celuloza, 20

21 24-35% - hemiceluloza, 19-30% - lignin, 3-4% - prateći materijali (skrob, šećer, boja, smole, tanin, otrovi i dr.). Sastav drveta utiče i na njegovu tvrdoću, tako se različite vrste drveta mogu podeliti na: meko i suvo drvo. U meka drva spadaju: lipa, vrba, svi četinari, topola, jasen, jova i dr., dok u tvrdo drvo čine: hrast, bukva, grab, brest i dr. Komparativni prikaz elementarne hemijske analize nekih vrsta biomasa, svedeno na suvu materiju, prikazan je u tabeli 3, gde su prikazani udeli ugljenika, vodonika, dvoatomih elemenata (kiseonika i azota) i mikroelemenata, koji se pojavljuju kao sastojci pepela nakon sagorevanja drveta. Udeo sumpora u tabeli 3 je zanemaren, pošto udeo sumpora kod biomase najčešće iznosi 0-0,1%. Tab. 3. Elementarni hemijski sastav biomase Red. Hemijski Ljuske Kora od Slama Oklasak Drvo br. element sunc. drveta (%) (%) (%) (%) (%) 1. Ugljenik (C) 44,84 48,31 50,57 50,30 50,60 2. Vodonik (H) 5,68 5,74 5,68 6,20 5,90 3. Kiseonik + azot (O + N) 41,48 43,13 + 0,66 40,91 + 0,57 43,10 40,70 4. Pepeo (A) 8,00 2,16 2,27 0,40 2,80 Podaci iz tabele 3 su prosečne vrednosti pojedinih vrsta biomase u apsolutno suvom stanju. Precizniji podaci o hemijskom sastavu nekih domaćih vrsta drveta su prikazani u tabeli 4. Tab. 4. Hemijski sastav nekih domaćih vrsta drveća Vrsta drveta Elementarni hemijski sastav (%) C H O Bukva 48,5 6,3 45,2 Hrast 49,4 6,1 44,5 Topola - P.robusta 49,7 6,3 44,0 Smrča 49,6 6,4 44,0 Jela 50,0 6,4 43,6 Bor 49,9 6,3 43,8 Po čeonom preseku stabla drveta razlikuje se više slojeva u njegovoj strukturi i to: spoljna kora, lika, kambijum, drvena masa - ksilem i srž. Analiza hemijske strukture drvne mase i kore lišćarskih i četinarskih vrsta zastupljenih u šumskom fondu Srbije prikazani su u tabeli 5. U odnosu na sloj u građi drveta razlikuje se i elementarni sastav tog dela drveta. Tako kora drveta sadrži više pepela, čiji ukupni udeo varira i zavisi od mesta rašćenja 21

22 drveta. Takođe, u zavisnosti od vrste drveta i sloja zavise i njegove tehničke karakteristike koje se manifestuju u procesima njegovog sagorevanja. Zbog toga četinari koji imaju u svom hemijskom sastavu u odnosu na lišćare više lignina, a manje celuloze imaju i veću toplotnu moć. Tab. 5. Hemijski sastav ksilema i kore domaćih vrsta drveća Ksilem (%) Vrsta drveta Pepeo Celuloza Lignin* Ekstraktivi Bukva (Fagus moesiaca) Hrast (Quercus petraea) Smrča (Picea abies) Crni bor (Pinus sylvestris) Kora (%) Vrsta drveta Pepeo Celuloza Lignin* Ekstraktivi Bukva (Fagus moesiaca) Hrast (Quercus petraea) Smrča (Picea abies) Crni bor (Pinus sylvestris) *Klasonov + kiselo-rastvorni lignin. Na tehničke karakteristike (toplotnu moć i kinetiku brzinu - sagorevanja) drveta utiče i njegova gustina. Sa povećanjem gustine drveta povećava se njegova toplotna moć, dok se brzina sagorevanja smanjuje. Na gustinu drveta utiče: vrsta i starost drveta, deo stabla i vreme seče. Gustina drveta se kreće u granicama od 550 do 900 kg/m 3. Podaci o gustini nekih domaćih vrsta drveta su prikazani u tabeli 6. Tab. 6. Gustine nekih domaćih vrsta drveta Red. br. Vrsta drveta Prosečne vrednosti gustine drveta (kg/m 3 ) 1. Bukva Hrast Crna topola Smrča Jela Bor 520 Od važnijih karakteristika drveta kao energenta koje značajnije utiču na proces sagorevanja se može navesti sledeće: u poređenju sa konvencionalnim energentima (tečna goriva, prirodni gas i ugalj) drvo je jeftinije gorivo i pored toga što ima relativno malu raspoloživu energiju po jedinici zapremine, 22

23 mala raspoloživa energija po jedinici zapremine drveta utiče na njegove veće transportne troškove, što je podstaklo razvijanja procesa briketiranja i peletiranja drveta i ostalih vrsta čvrste biomase, drvo ima manji sadržaj korisnih gorivih elemenata ugljenika i vodonika u odnosu na fosilna goriva. Drvo veće tvrdoće i starosti u svom sastavu ima više korisnih gorivih elemenata, drvo ima veliki sadržaj kiseonika čime se smanjuje njegova toplotna moć, što je naročito izraženo kod malđih delova drveta, u drvnoj masi udeo azota i sumpora (kojeg ima samo u tragovima) je mali, što drvo kao biogorivo u velikoj meri čini ekološkim, jer njegovo sagorevanje ne dovodi do pojave kiselih kiša, a postrojenja u kojima drvo sagoreva imaju duži vek eksploatacije, drvo ima mali udeo mineralnih materija (<1%), ali se i pored toga prilikom sagorevanja drveta na pepeo mora obratiti pažnja zbog niže temperature topljivosti, koje su više izražene, ako se u ložištima sagoreva veća količina kore, pored ostalih komponenti drvo sadrži i određenu količinu vlage, čiji maseni udeo u drvetu može varirati u velikom rasponu. Prema sadržaju vlage u drvetu postoji podela na: suvo drvo sa 10-20% vlažnosti, polusuvo drvo sa 20-35% vlažnosti i sirovo ili vlažno drvo sa vlažnošću od preko 35%. Tokom sagorevanja drveta za isparavanje vlage i njeno pregrevanje na temperaturu dimnih gasova troši se značajan deo toplote oslobođene sagorevanjem usled čega se smanjuje toplotna moć drveta, smanjuje energetska efikasnost postrojenja za sagorevanje drveta i povećava emisija štetnih gasova u atmosferu usled nepotpunog sagorevanja. Promenljivi udeo vlage u drvetu se u ložištu može manifestovati kao da sagorevaju dva potpuno različita goriva, gorive isparljive materije (volatili) u drvetu čine približno 80% njegove ukupne mase. Tokom sagorevanja drveta volatili u procesu suve destilacije prvi sagorevaju kao gasovito gorivo u kratkom vremenskom periodu i osnovni su izvor aerozagađenja u slučaju da je sagorevanje nepotpuno. jedna od najznačajnijih tehničkih karakteristika pojedinih materija kod ocenjivanja da li se mogu koristiti kao goriva je toplotna moć. Uopšteno posmatrajući toplotna moć drveta je manja u odnosu na konvencionalna goriva, što se može videti iz rezultata prikazanih u tabeli 7. Na osnovu prikazanih podataka u tabeli 7 može se konstatovati da je toplotna moć drveta 1,18 puta veća od toplotne moći pšenične slame, 1,06 manja od slame uljane repice, 1,21 od mrkog uglja i 2,26 od lakog ulja za loženje. Navedeno treba uzeti sa rezervom, pošto se zbog eksplatacione manje energetske efikasnosti postrojenja u kojima se sagoreva biomase ovi odnosi povećavaju. Na osnovu navedenih podataka može se konstatovati da se drvo uspešno može koristiti kao energent za dobijanje toplotne energije, ali je za to u praksi neophodno primenjivati posebne tehnologije i prilagođeno tehniku za njegovo uspešno sagorevanje. Uopšteno posmatrajući toplotne moći u odnosu na suvu osnovu drveta iznose od do kj/kg. Sa povećanjem vlažnosti smanjuje se toplotna moć drveta i ona se naziva donja toplotna moć goriva. Zavisnost smanjenja toplotne moći drveta usled povećanog sadržaja vlage je prikazana u tabeli 8. 23

24 Tab. 7. Toplotne moći različitih vrsta goriva u odnosu na suvu osnovu Red br. Vrsta goriva Donja toplotna moć (kj/kg) 1. Pšenična slama Kukuruzovina Oklasak od kukuruza Slama od soje Slama od uljane repice Drvo Mrki ugalj Koks Ulje za loženje - lako - teško Benzin Tab. 8. Zavisnost donje toplotne moći drveta od sadržaja vlažnosti Red br. Sadržaj vlažnosti u drvetu Donja toplotna moć (kj/kg) Eksperimentalno određene donje toplotne moći nekih domaćih vrsta drveta su prikazane u tabeli 9. Tab. 9. Donje toplotne moći nekih domaćih vrsta drveta Red br. Vrsta goriva Donja toplotna moć (kj/kg) 1. Bukva Hrast Crna topola Smrča Jela Bor Gornja toplotna moć ili toplotna moć u odnosu na suvu osnovu drveta se može izračunati na osnovu podataka iz hemijske analize uz pomoć korigovanog VDI obrasca: Hg= 330 C (H (O / 10) S [kj/kg] 24

25 Na osnovu rezultata hemijske analize sastava drveta, odnosno procentualnog učešća u prvom redu celuloze, lignina i ekstraktiva, gornja toplotna moć drveta se može izračunati kao: Hg= Hgc. (Pc/100) + Hgl. (Pl/100) + Hge. (Pe/100) [kj/kg] gde su: Hgc, Hgl i Hge - gornje toplotne moći celuloze i njoj sličnih jedinjenja, lignina i ekstraktiva respektivno, Pc - procentulano učešće celuloze i njoj sličnih jedinjenja, Pl - procentulalno učešće lignina i Pe - procentualno učešće ekstraktiva. Analiziralući drvo sa aspekta njegove hemijske građe dobijene su toplotne moći pojedinih delova nekih domaćih drveta u odnosu na suvu osnovu, što je prikazano u tabeli 10. Prema prikazanim rezultatima toplotna moć raste od periferije stabla prema njegovom središtu. Tab. 10. Toplotne moći pojedinih delova nekih domaćih drveta u odnosu na suvu osnovu Red. br. Vrsta drveta Gornja toplotna moć (kj/kg) Kora Stablo Srž 1. Bukva Hrast Topola Smrča Bor Kao što je navedeno biomasa kao gorivo ima niz povoljnosti, ali i nedostataka. Od dobrih osobina biomase kao goriva se može istaći da je biomasa lako dostupan, obnovljiv, tehnički i ekološki prihvatljiv izvor energije. Korišćenjem biomase se smanjuju potrebe za uvozom konvencionalnih energenata, što u posrednom smislu obezbeđuje neprekidnost u snabdevanju energijom, povećanje broja zaposlenih, podizanje kvaliteta života u ruralnim područjima, smanjenja migracije selo-grad i manja zavisnost države od spoljašnjih pritisaka. Međutim, i pored mnogih povoljnosti u eksploataciji biomase njeno korišćenje je vezano i za određene nedostatke, od kojih bi se moglo navesti: periodičnost nastanka biomase, razuđenost u prostoru, otežano sakupljanje, pakovanje i skladištenje, što je uslovljeno malom zapreminskom masom (gustinom), manjom toplotnom moći svedenom na jedinicu zapremine, nepovoljnim oblikom i visokim sadržajem vlage, a i investicioni troškovi za izgradnju postrojenja za sagorevanje biomase su veća od onih za sagorevanje konvencionalnih energenata. Navedeni problemi se u mnogome mogu izbeći ili njihov uticaj smanjiti ukoliko se biomasa sabija u obliku peleta i briketa. Istina, za te procese se troši dodatna energija, za usitnjavanje, po potrebi sušenje, sabijanje i hlađenje, ali je krajnji bilans uložene i raspoložive energije značajno pozitivan. Utvrđeno je da se za pravljenje peleta od biomase u proseku troši kod suvog materijala (vlažnosti do 12%) oko 2% 25

26 energije koje one u sebi sadrže, a kod vlažnih materijala gde je pre procesa peletiranja potrebno sušiti materijal troši se oko 10% od njihove energije. Konkretno postignuti efekti peletiranjem i briketiranjem biomase se postižu u sledećem: povećava se masa u jedinici zapremine (gustina biogoriva), smanjuju se troškovi transporta, skladištenja i manipulacije, biološki procesi biološke degradacije biomase su znatno usporeni, ložišna postrojenja su manja i samim tim jeftinija, povećava se efikasnost u procesu sagorevanja i dr. Tehničke karakteristike peleta i briketa su u kratkom prikazane u tabeli 11. Tab. 11. Tehničke karakteristike briketa i peleta i njihovo međusobno poređenje Peleti Briketi Izgled Sirovinski materijal Oblik Struktura Suvo i samleveno drvo i ostaci poljoprivrednih kultura. Cilindričan (uobičajeno Ø 6 do 12 mm, sa dužinom 4 do 5 puta od Ø). Stabilna, čvrsta, bez primesa prašine Suvo i samleveno drvo i ostaci poljoprivrednih kultura. Sirovinski materijal može biti krupniji nego za peletiranje, a u zavisnosti od dumenzija briketa. Cilindričan (uobičajeno Ø 80 do 90 mm) ili u obliku paralelopipeda (150x70x60 mm) Delimično se osipa, rasipa se Nasipna gustina Min. 650 kg/m do 700 kg/m 3 Spoljašnji izgled Ravan Najčešće neravan Transport Način ubacivanja Toplotna moć U rinfuzi, vrećama i velikim vrećama Ručno ili automatizovano korišćenja Upakovane jedinice, na paletama Ručno korišćenja Karakteristike peleta za upotrebu u manjim postrojenjima > 4,7 kwh (>17 MJ/kg) Sadržaj vlage Max. 10% Sadržaj pepela Max. 0.5% Dimenzije Prečnik: 6 mm; Dužina: mm Sagorevanje peleta i briketa od biomase, pa i drveta ima svojih prednosti, koje se između ostalog, mogu sagledati i u sledećem: prilikom sabijanja biomase u pelete i brikete postoji mogučnost dodavanja više vrsta biomase, koje mogu imati različite karakteristike, kao i dodavanje željenih aditiva, 26

27 za rast biomase od kojih se izrađuju peleti i briketi se troši CO 2 iz atmosvere, da bi se njihovim sagorevanjem isti CO 2 vratio u atmosferu, usled čega se izbegava efekat staklene bašte i smanjuje opasnost od globalnog zagrevanja planete Zemlje, sadržaj sumpora u peletama i briketama od biomase je manji u odnosu na konvencionalna goriva, čime se smanjuje opasnost od kiselih kiša, tako da peleti i briketi od biomase čine ekološki prihvatljive energente, biomasa kao sirovina za proizvodnju peleta i briketa se nalazi svugde u našem okruženju, lako je dostupna i nema visoku cenu, nabavka peleta i briketa može da bude sukcesivna, kao i svakog drugog proizvoda, u prodavnicama i stovarištima u količinama koja odgovara potrebi korisnika, mogućnost kontinualnog ubacivanja u ložište na način koji je u saglasnosti sa potrebnom termičkom snagom ložišta, vlažnost proizvoda je manja, u odnosu na rinfuznu biomasu i neke vrste ugljeva, potpala peleta i briketa je lakša, toplotna moć peleta i briketa dobijena od drvne biomase i biomase nastale iz primarne poljoprivredne proizvodnje iznosi KJ/kg, što odgovara toplotnoj moći mrkih ugljeva, peleti i briketi imaju dobru primenu i u pećima i u kotlovima, proces sagorevanja se može realizovati sa velikom energetskom efikasnosti, u radu postrojenja za sagorevanje peleta i briketa biomase jednostavna je mehanizovanost i automatizovanost doziranja goriva u ložište, peleti mogu da sagorevaju u velikom broju tehničkih rešenja ložišta (od revnih nepokretnih i pokretnih rešetki, ciklonskih ložišta i ložišta u fluidizovanom sloju), sagorevanjem i manipulacijom peleta i briketa se ne javlja prašina i dim, što je važan momenat kod održavanja higijene radnog prostora i njihovog okruženja, količina pepela posle sagorevanja je 2-7 puta manja kod peleta i briketa, i dr. Istaknute i brojne druge prednosti proizvodnje i korišćenja peleta i briketa od biomase su opravdane, pa je zato potrebno podizati ovaj tehnološki proces proizvodnje na svim lokalitetima gde za to postoje uslovi. Za realizaciju tehnologija direktnog sagorevanja peleta i briketa od biomase danas su u upotrebi postrojenja različitih toplotnih snaga, od onih koja se koriste u domaćinstvima, snaga 3 do 25 kw, do najvećih kotlovskih i kogenergacijskih postorjenja (CHP), snaga iznad 50 MW, a u kogeneraciji i preko 400 MW. 27

28 ZADATAK 2 Analiza potrebne toplotne energije u izabranim objektima javne namene U ovom delu studije bilo je potrebno realizovati istraživanja iz literaturnih podataka i terenskog rada i dobijene rezultate sistematizovano prikazati. U zadatku 2 bilo je potrebno uraditi detaljnu analizu toplotne potrošnje u izabranim objektima javne namene prema sledećim kriterijumima: Napraviti optimalnu selekciju objekata javne namene koje potencijalno mogu koristiti biomasu kao energent za njihovo zagrevanje, Obezbediti grafički prikaz objekata sa rasporedom grejnih instalacija (za izabrane objekte u opštini) Pripremiti energetski pasoš tehničkih karakteristika grejnih sistema i analizom gubitaka toplote za izabrane objekte javne namene u opštinama (starost zgrade i instalacija, vrstu prozora i vrstu stakla, postrojenja za toplu vodu, način grejanja, vrsta goriva itd.) Analizirati mere za poboljšanje energetske efikasnosti u objektima javne namene i obezbediti preporuke da se kod zagrevanja tih objekata korišćenjem biomase kao energenta dostigne visoki nivo efektivnosti energetskih ušteda Izbor objekata javne namene u opštini Ćuprija za čije zagrevanje će se koristiti biomasa Izbor objekata javne namene za čije zagrevanje će se koristiti biomasa kao izvor toplotne energije je vršen u zajedničkom radu sa svim predstavnicima relevantnih institucija iz opštinskih, tj. lokalnih samouprava. Tako su za odabir objekata i prikupljanje neophodnih podataka koji se odnose na plansku dokumentaciju lokacije sa makro i mikro aspekta, tehničke karakteristike objekata sa postojećom infrastrukturom i potencijalne mogućnosti proširenja postojećih i dovođenje novih infrastrukturnih priključaka uključeni: rukovodstvo opštine uz obavezno učešće opštinskog menadžera za energetiku, predstavnici javnih preduzeća (urbanizam, kataster, elektrodistribucija, vodovod i kanalizacija, toplane, poljoprivredne i šumarske službe), privredna komora, kao i direktori skoro svih javnih ustanova koje se nalaze na lokacijama koje su interesantne za izradu ovog zadatka. Pri odabiru objekata težilo se da se ispuni nekoliko najvažnijih kriterijuma i to: da su u pitanju objekti javne namene od značaja za lokalnu samoupravu, da se radi o jednom ili više objekata, koji imaju potrebe za većom količinom toplotne energije, 28

29 da su objekti na lokaciji koja se ne prepliće sa postojećim cevnim sistemom gradskih centralnih grejanja, tj. da su na lokacijama do kojih mreža gradskog centralnog grejanja neće u dogledno vreme doći, da na izabranim lokacijama ima dovoljno prostora za izgradnju kotlarnice i manjeg međuskladišta biomase, što podrazumeva fizičku odvojenost od postojećih objekata (pre svega zbog higijenskih i protivpožarnih zahteva), da je lokacija za izgradnju objekta u blizini postojećih kotlarnica na gas ili na tečno gorivo, tako da sistemi kotlovskih postrojenja mogu da rade u spregnutom radu, tj. da koriste zajedničke kolektore, da objekti imaju zadovoljavajuću unutrašnju cevnu mrežnu grejnih instalacija ili da nema nikakvu instalaciju tako da može da se projektuje i izradi unutrašnja grejna instalacija adekvatnih tehničkih karakteristika, da je poznat vlasnik prostora na kojem se planira kotlarnica i međuskladište, da cevna instalacija između nekoliko izabranih objekata ne bude suviše duga i složena za izgradnju, da postoje adekvatni pristupni putevi do objekta međuskladišta za donošenje biomase na sagorevanje i drugo. Sagledavajući stanje na terenu i uvažavajući navedene kriterijume u opštini Ćuprija konstatovano je da opština Ćuprija ima 18 mesnih zajednica (3 gradske i 15 seoskih) i da se prostire na površini od 287 km 2. Opština ima stanovnika, dok grad ima stanovnika. Klima je izuzetno povoljna za život i rad. Uočeno je da grad Ćuprija nema sistem centralnog gradskog grejanja, već se objekti greju posebno. To je otvorilo velike mogućnosti kod odabira grejnog sistema objekata javne namene. Grad Ćuprija ima: tri osnovne škole, tri srednje škole: medicinsku, tehničku i gimnaziju, kao i Visoku medicinsku školu. U oblasti muzičkog obrazovanja postoje dve škole, muzička škola za osnovno muzičko obrazovanje "Dušan Skovran" i škola za muzičke talente. Pored toga grad je poznata i po velikom broju institucija u kulturi i sportu, kao što su: kulturni centar "Zanatski dom", biblioteka Dušan Matić, muzej, gradsko pozorište, KUD "Železničar". U gradu postoji hala sportova i dva bazena. Zbog toga što u Ćupriji ne postoji sistem gradskog centralnog grejanja, opštinska uprava je predložila da se razmotre mogućnosti uvođenja centralnog zagrevanja na biomasu u više zgrada u gradu. Iz tog razloga je sagledana situacija u više objekata i to: Naziv objekta Izgled objekta Srednja medecinska škola Srednja medicinska škola (sl. 5), osnovana je godine. Danas je srednja medicinska škola moderno uređen objekat i pohađa je preko 500 učenika u četiri obrazovna profila. Sl. 5. Srednja medecinska škola 29

30 Osnovna škola 13.Oktobar Škola (sl. 6) je osnovana godine i sada je pohađa 970 učenika. Ova ustanova je od godine uključena u rad mreže zdravih škola, po ugledu na svetsku zdravstvenu organizaciju. Danas je škola moderno opremljen objekat koji ima fiskulturnu salu, dva terena za mali fudbal od kojih je jedan sa veštačkom travom, teren za rukomet, a od nedavno je u izgradnji i teniski teren. Sl. 6. Osnovna škola 13 oktobar Škola za muzičke talente Škola je osnovana godine. Škola je godine dobila novu zgradu (sl. 7), sa m 2 korisnog prostora. Zgrada se sastoji iz tri dela: internat, muzički i opšteobrazovni deo. Škola poseduje moderne učionice za opšteobrazovnu nastavu, 31 kabinet za instrumentalnu nastavu, tri specijalizovane učionice za teorijske muzičke predmete, moderno opremljen kabinet za slušanje muzike, kamernu salu, prostranu biblioteku i medijateku, kao i ordinacije za lekara i stomatologa i kabinet psihologa i pedagoga. Zgrada se nalazi u dvorištu površine 2,5 hektara. Dvorište škole je uređeno, zasađeno travom i drvećem, sa izgrađenim stazama i prilazima zgradi. Muzej Horeum Margi Ravno Značajan uticaj na širenje kulture u Ćupriji pripada muzeju Horeum Margi Ravno (sl. 8), osnovanom godine. Sa bogatom arheološkom i istorijskom zbirkom, muzej (sl. 8) je godine useljen u jednu od najlepših zgrada u moravskom stilu. Zgrada muzeja je pretrpela znatna oštećenja prilikom poplava reke Ravanice i NATO bombardovanja. Sl. 7. Škola za muzičke talente Sl. 8. Muzej Horeum Margi Ravno 30

31 JP SRC Ada -sportska hala Javno preduzeće sportsko rekreativni centar Ada (sl. 9) je izgrađeno godine. Nalazi se u centru Ćuprije, u neposrednoj blizini OŠ Đura Jakšić. Sportska hala sa kapacitetom od mesta ima značajnu ulogu u sportskim i kulturnim dešavanjima u gradu. Sl. 9. Sportsko rekreativni centar Ada Viša medecinska škola Visoka medicinska škola (sl. 10) strukovnih studija u Ćupriji osnovana je godine, kao Viša medicinska škola. Godine škola je akreditovana u Visoku medicinsku školu strukovnih studija. U ovoj ustanovi se trenutno školuje studenata. Površina škole iznosi m 2. Sl. 10. Viša medecinska škola Gimnazija u Ćupriji Gimnazija je najstarija srednja škola u Ćupriji. Gimnazija u Ćupriji (sl. 11) je godine počela sa nastavom na spratu u severnom delu Osnovne škole (sadašnje osnovne škole "Đura Jakšić"). Gimnazija konačno dobija svoju zgradu godine u kojoj se nalazi i današnja gimnazija. U svom sastavu ima opremljene kabinete za biologiju, hemiju, fiziku, informatiku, kabinet za likovnu umetnost, medijateku i biblioteku. Sl. 11. Gimnazija u Ćupriji Osnovna škola Đura Jakšić Osnovna škola Đura Jakšić (sl. 12) je izgrađena godine i nalazi se u centru grada. Danas ovu ustanovu pohađa oko 900 učenika sa kojima radi 64 nastavnika. Škola poseduje terene za mali fudbal, rukomet i košarku, opremljene nastavne kabinete, biblioteku i medijateku. Sl. 12. Osnovna škola Đura Jakšić 31

32 Tokom razmatranja mogućnosti izgradnje kotlovskog postrojenja na biomasu (pelet od drveta) u gradu Ćuprija uočen je veliki problem nemogućnosti izbora lokacije za izgradnju kotlarnice i međuskladišta zbog nerešenih vlasničkih odnosa nad pojedinim parcelama i malog prostora za izgradnju tih objekata, pa se na kraju odustalo od izgradnje velikog centralizovanog gradskog sistema kojim bi se svi navedeni objekti grejali. Na kraju je na osnovu procena položaja objekata, vlasništva nad zemljištem za potencijalnu izgradnju kotlarnice, potreba za zagrevanjem a u saglasnosti sa predstavnikom UNDP Srbija usvojeno da se obradi sistem koji bi grejao dva velika objekta i to: Gimnaziju u Ćupriji i Osnovnu školu Đura Jakšić. Ostali objekti nisu dalje razmatrani Grafički prikaz izabranih objekata sa rasporedom postojećih grejnih instalacija u opštini Ćuprija Na osnovu navedenog može se konstatovati da su u opštini Ćuprija izabrani sledeći objekti javne namene i to: Srednja škola Gimnazija u Ćupriji i Osnovna škola Đura Jakšić. Zbog preglednosti izrade ove studije i korišćenih velikih formata crteža, grafička dokumentacija će biti prikazana u prilogu, na kraju studije. Za svaku izabranu lokaciju prikazani su sledeći crteži: Mapa naselja gde su locirani izabrani objekti, Situacioni plan sa prostornim rasporedom objekata, Fasadni izgled svakog objekta u jednoj projekciji, Osnove objekata za svaku etažu sa dispozicijom i tehničkim karakteristikama postojećih grejnih tela, Šemu vertikalnih vodova grejne cevne instalacije, Situacioni plan sa objektom nove kotlarnice i trasom cevovoda ka izabranim objektima, Tehnološku šemu rada postrojenja, Dispozicija opreme u novoj kotlarnici na biomasu i Šemu povezivanja u kotlarnici Prikaz tehničkih karakteristika grejnih sistema sa analizom gubitaka toplote za izabrane objekte javne namene u opštini Ćuprija Tehničke karakteristike postojećih grejnih sistema u izabranim objektima se u opštini Ćuprija mogu prikazati u sledećem: Srednja škola Gimnazija u Ćupriji Zgrada Gimnazije u Ćupriji izgrađena je godine i prostire se na oko m 2 korisne površine. 32

33 Školska zgrada je jednospratna i zidana je od čvrstog materijala, odnosno opeke. Temelji su pravljeni od nabijenog betona širine 1 m. Unutrašnjost temelja je popunjena betonskom pločom debljine 12 cm. Ispod celog poda je urađena hidroizoloacija od terpapira i dva sloja premazanog bitumenana. Spoljašnji zidovi su debljine 60 cm sa omalterisanom fasadom i koeficijentom prolaza toplote od k = 0.97 W/m 2 K (sl. 13), unutrašnji zidovi su debljine 50 i 30 cm. U učionicama, zbornici, kancelarijama i bibliotici je postavljen parket, u hodnicima se nalazi teraco beton, dok su u toaletima postavljene keramičke pločice dimenzija 15x15cm. Sl. 13. Presek spoljašnjeg zida Na zapadnoj strani zgrade su godine zamenjeni prozori i vrata sa novim trokomornim PVC prozorima kod kojih je k = 1,76 W/m 2 K, a ostali prozori i vrata su od drveta i u dosta su lošem stanju sa koeficijentom prolaza toplote k = 3,7 W/m 2 K. Međuspratna konstrukcija je urađena od betonskih ploča sa koeficijentom prolaza toplote od k = 1,28 W/m 2 K. Na gornjoj betonskoj ploči se nalazi drveni krovni nosač, koji je prekrivn crepom. Škola ima kompletnu vodovodnu i kanalizacionu mrežu. Prostorije škole se zagrevaju sistemom centralnog grejanja 90/70 C, čija se kotlarnica nalazi u podrumu školske zgrade. U kotlarnici se nalaze dva kotla fabrike kotlova Zrenjanin, tipa Vulkan super čija je grejna površina 53,9 m 2 i kapaciteta 500 kw, sa časovnom potrošnjom goriva B = 54,7 kg/h. Na kotlovima su montirani dvostepenim gorionicima na tečno gorivo (lož ulje) proizvođača Weishaupt, tip Monarch maksimalne snage 650 kw (sl. 14). Dimljače kotla su spojene sa dimljakom od crnog lima debljine 4 mm, prečnika Ø300 i visine 14m. U dvorištu Gimnazije se nalazi ukupana cisterna za lož ulje zapremine V = 30 m 3, koja je termički i hidroizolovana sa 3 sloja jute, dva sloja bitumena, a opšivena je pocinkovanim limom.iz cisterne uz ivicu zida škole je sprovedena odzračna cev sa AT ventilom na visini 2m od podloge. Transport goriva od cisterna do gorionika se vrši krilnom pumpo i cevovodom prečnika DN 32. Iz kotlarnice se topla voda razvodi kroz dva kolektora dimezija 150 x 4,5 x 800 mm u sistem cevnih mreža (sl. 15.). Cevovodi su termički izolovani mineralnom vunom i opšiveni aluminijumskim limom. Sistem cevnih mreža je urađen od crnih bešavnih cevi prečnika DN 10, DN 15, DN 20, DN 25, DN 32, DN 40, DN 50, DN 65, DN 80 i DN 150. Za pokretanje vode kroz sistem se koriste dve centrifugalne pumpe proizvođača IMP Ljubljana, tipa CT

34 4, kapaciteta Q = l/h. Ekspanziona posuda je otvorenog tipa, zapremine V = 800 l. Na sistemu je ugrađen trokraki ventil koji vrši regulaciju temperature sistema u zavisnosti od spoljnih uticaja. Upravljanje trokrakim ventilom vrši se automatski preko tranzistorskog pojačala MTO 201K. Posuda za omekšavanje vode je kapaciteta Q = l/h, proizođača Janko Lisjak, tip JL-OV-100. Kotlarnica sadrži i svu potrebnu merno-regulacionu opremu 2 dvojna termostat opsega merenja C, 4 termometra opsega merenja C, 4 hidrometra. Sl. 14. Kotao sa gorionikom na tečno gorivo Sl. 15. Sabirni kolektor u postojećoj kotlarnici na tečno gorivo U prostorijama škole postavljeni su čelični liveni radijatori livnice Maribor, tip Aklimat K/650, sa slvinama i holenderima DN 15. Unutrašnje instalacije su obojene temeljnom bojom u dva sloja. Osnovne karakteristike prostorija u prizemlju i na sprati škole su prikazane u tabelama 12 i 13 i u grafičkoj dokumentaciji. Tab. 12. Osnovne karakteristike prostorija u prizemlju Gimnazije u Ćupriji Oznaka prostorije Površina poda Površina spoljnjih zidova Površina prozora Visina prostorije Toplotna snaga radijatora (m 2 ) (m 2 ) (m 2 ) (m) (W) / ,4 10, / ,4 10, / ,4 10, / ,4 10, / ,4 10, / ,4 10, / ,4 10, /20 26,4 12,3 5, /20 28,8 32,6 10,

35 /20 47, , /20 82,8 39,3 15, / ,7 5, /15 8,4 8,55 2, /18 32,3 20,55 2, /20 63,08 25,24 7, /20 43,32 47,9 5, /20 21,84 25,75 2, /18 20,28 12,71 2, /20 29,12 29,5 5, /20 232,15 197,05 55, UKUPNO 989,89 687,95 207, Tab. 13. Osnovne karakteristike prostorija na spratu Gimnazije u Ćupriji Oznaka prostorije Površina poda Površina spoljnjih zidova Površina prozora Visina prostorije Toplotna snaga radijatora (m 2 ) (m 2 ) (m 2 ) (m) (W) / ,4 10, / ,4 10, / ,4 10, / ,4 10, / ,4 10, / ,4 10, / ,4 10, / ,1 15, /20 49,2 22,2 10, /20 47, , /15 18,24 17,5 5, /20 53,2 34,2 10, /18 34,2 19,35 9, /20 50, , /20 63,08 25,25 7, /20 43,32 47,9 5,

36 /20 21,84 11,5 5, /18 223,5 198,04 50, UKUPNO 997,94 671,84 213, Na osnovu podataka iz tabele 12 i 13 može se konstatovati da prizemlje škole ima ukupnu površinu poda od 989,89 m 2, zapreminu za zagrevanje od 3.959,56 m 3. Instalisana toplotna snaga radijatora iznosi ,0 W, što omogućuje odavanje 167,1 W/m 2 i 41,78 W/m 3 toplotne energije. Sprat škole ima ukupnu površinu poda od 997,94 m 2, zapreminu za zagrevanje od 3.991,76 m 3. Instalisana toplotna snaga radijatora iznosi ,0 W, što omogućuje odavanje 177,19 W/m 2 i 44,3 W/m 3 toplotne energije. Na osnovu navedenog grejna tela u režimu rada 90/70 o C mogu da oslobode 342,25 kw toplotne energije Osnovna škola Đura Jakšić Zgrada osnovne škole Đura Jakšić je izgrađena godine i prostire se na m 2 korisnog prostora. Zgrada je stara i u vezi njene izgradnje ne postoje projekti ili bilo kakva tehnička dokumentacija. Škola se sastoji od prizemlja i sprata, gde se nalazi 10 učionica, kancelarija direktora, kancelarija psihologa, kancelarija sekretara, biblioteke, izdvojeni deo objekta produženog boravka za učenike I razreda, prostorije zubara i kafe kuhinje. Spoljašnja fasada zgrade je urađena od stare fasadne cigle i ukrašena je gipsanim ornamentima, što je prikazano u grafičkoj dokumentaciji. Spoljašnji zidovi zgade su debljine 57,5 cm sa koeficijentom prolaza toplote od k = 1,04 W/m 2 K (sl. 16), a unutrašnji 40 cm. Zidovi su zidani od opeke starog formata. Sl. 16: Presek spoljašnjeg zida Podovi u hodniku su od mermernih ploča, dok se u ostalim prostorijama nalazi parket, osim u WC u gde su postavljene keramičke pločice. Plafoni su od drvenih greda i dasaka na kojima se nalazi trska pomešana sa trščanim lepom. Koeficijent prolaza toplote iznosi k = 0,87 W/m 2 K. Iznad plafona na spratu se nalazi konstrukcija od drvenih greda koje nose krov prekriven crepom. Prozori su dvokrilni, dvostruki od drveta dimenzija 160 x 225 cm i 85 x 225 cm sa koeficijentom prolaza toplote od k = 2,7 W/m 2 K. 36

37 U zgradi postoji vodovodna i kanalizaciona mreža. Zgrada se greje sistemom centralnog grejanja (90/70 o C). Topla voda iz sistema centralnog grejanja se preuzima iz kotlarnice Gimnazije, koja se nalazi preko puta, tj. na 115 m udaljenosti (sl. 17). Pored ulaza u školu ispod stepeništa se nalazi podstanica grejnog sistema. Sistem cevnih mreža je urađen od crnih bešavnih cevi prečnika DN 10, DN 15, DN 20, DN 25, DN 32, DN 40, DN 50, DN 65, DN 80 i DN 150. U prostorijama škole postavljeni su čelični liveni radijatori livnice Maribor, tip Aklimat K/650, sa slavinama i priključnim holenderima DN 15. Unutrašnje instalacije su obojene temeljnom bojom u dva sloja. Sl. 17. Udaljenost OŠ Đura Jakšić od zgrade Gimnazije u Ćupriji Osnovne karakteristike prostorija u prizemlju i na sprati škole su prikazane u tabelama 14 i 15 i u grafičkoj dokumentaciji. Tab. 14. Osnovne karakteristike prostorija u prizemlju OŠ Đura Jakšić Oznaka prostorije Površina poda Površina spoljnjih zidova Površina prozora Visina prostorije Toplotna snaga radijatora (m 2 ) (m 2 ) (m 2 ) (m) (W) 1/20 68,95 67,4 10, /20 66,33 29,47 10, /20 66,33 29,47 10, / ,87 10, /20 68,95 67,4 10, /18 181,79 191,4 22, /15 67,62 89,02 5, /20 8,57 7,67 2, /20 14,7 27,42 3, /20 41,4 51,6 6, UKUPNO 651,64 594,72 90,

38 Tab. 15. Osnovne karakteristike prostorija na spratu OŠ Đura Jakšić Oznaka prostorije Površina poda Površina spoljnjih zidova Površina prozora Visina prostorije Toplotna snaga radijatora (m 2 ) (m 2 ) (m 2 ) (m) (W) 1/20 68,95 67,4 10, /20 66,33 29,47 10, /20 66,33 29,47 10, / ,87 10, /20 68,95 67,4 10, /18 181,79 199,4 22, /20 8,57 7,67 2, /20 14,7 27,42 3, /20 41,4 51,6 6, /20 8,57 7,67 2, /20 14,7 27,42 3, /20 41,4 51,6 6, UKUPNO 648,69 596,39 97, Na osnovu podataka iz tabele 14 i 15 može se konstatovati da prizemlje škole ima ukupnu površinu poda od 651,64 m 2, zapreminu za zagrevanje od 2.606,6 m 3. Instalisana toplotna snaga radijatora iznosi ,0 W, što omogućuje odavanje 138,27 W/m 2 i 34,57 W/m 3 toplotne energije. Sprat škole ima ukupnu površinu poda od 648,69 m 2, zapreminu za zagrevanje od 2.594,76 m 3. Instalisana toplotna snaga radijatora iznosi ,0 W, što omogućuje odavanje 165,18 W/m 2 i 41,29 W/m 3 toplotne energije. Na osnovu navedenog grejna tela u režimu rada 90/70 o C mogu da oslobode 197,25 kw toplotne energije Na osnovu navedenog ukupna instalisana snaga u izabranim objektima Ćupriji sa ukupnom grejnom površinom od 3.288,16 m 2 iznosi: 1. Srednja škola Gimnazija u Ćupriji 342,25 kw 2. Osnovna škola Đura Jakšić 197,25 kw UKUPNO: 539,50 kw 2.4. Analiza mera za povećanje energetske efikasnosti u objektima javne namene Analizu mera za povećanje energetske efikasnosti u objektima javne namene za opštinu Ćuprija je neophodno uraditi sa dva aspekta. Jedan aspekt se odnosi na uopšteni, tj. globalni pristup problematici povećanju energetske efikasnosti u 38

39 opštinama, dok se drugi aspekt odnosi na povećanje energetske efikasnosti pojedinih objekata. Generalno posmatrano u Srbiji se u odnosu na razvijenije zemlje u svim domenima života i rada troši više energije nego u razvijenim zemljama. To se posebno odnosi na potrošnju energije u objektima javne namene. Iz tog razloga je veoma bitno da se na nivou lokalne samouprave evidentira ukupan broj objekata javne namene i energetske infrastrukture koji se odnosi na njih. U tu svrhu nadležno Ministarstvo je navelo podelu objekata javne potrošnje od značaja za energetski bilans koji su raspoređeni u više kategorija i to: objekti obrazovnih institucija, zdravstveni centri, objekti kolektivnog smeštaja, objekti institucija kulture i sporta, administrativni objekti, objekti javnog transporta, objekti javnih i javno-komunalnih preduzeća i drugi. U opštini Ćuprija broj ovih objekata kreće se oko 24. U opštini nemaju kumulativne podatke o utrošenoj energiji u objektima javne namene, što sugeriše da ovi podaci nikada nisu obrađivani i analizirani u tim opštinama. Urednost evidencija o potrošnji energije u objektima javne potrošnje i energetske infrastrukture na lokalnom nivou bi omogućila izradu energetskih bilansa, kao i lociranje i uklanjanje mesta smanjene energetske efikasnosti. To je dokaz potrebe da se u podsticanju razvoja energetske efikasnosti i energetskog menadžmenta određeni zahtevi, prvenstveno minimalni (kw/m 2 i dr.), urede na centralnom nivou, pošto bi se time povećao nadzor nad potrošnjom energije i umanjile neracionalnosti u pogledu energetske potrošnje. Danas se najčešće nadzor nad potrošnjom energije u javnim objektima obavlja preko trošenja i planiranja budžeta, kao i kroz postupak nabavke energenata. Sam postupak nabavke energenata je veoma raznovrsan u svakoj opštini, pojedinačno za ustanove i preduzeća, pojedine grupe objekata i dr. Ali, u velikom broju slučajeva potrošnja energije u objektima javne potrošnje u principu je u nadležnosti rukovdstava objekata. Tako se i izrada energetskog bilansa pojavljuje kao mera smanjenja potrošnje energije u objektima javne namene. U ceilini, u opštinama nadzor nad potrošnjom energije u objektima javne namene nije razvijen. Ovo uopšteno zapažanje sugeriše, sistemske probleme u funkcionisanju lokalne samouprave i njenu organizacionu neprigalođenost modernim trendovima menadžmenta i organizacije u ovoj oblasti. Kao naročito nepovoljna odlika postojećeg sistema lokalne samouprave spram zahteva za efikasnijim funkcionisanjem u pogledu energije može se izdvojiti nizak nivo svesti na lokalnom nivou, pre svega kod donosilaca odluka u pogledu i primeni mera energetske efikasnosti. Ovakvo nepovoljno stanje pogotovo dolazi do izražaja u situacijama kada politička sfera dominira nad stručnom, što deluje posebno destimulativno na organizovanje mera energetske efikasnosti na lokalnom nivou. Ukoliko se, prema postojećoj regulativi Republike Srbije, ne može pretpostaviti da će se ovakvo stanje promeniti, utoliko je neophodnije da se energetska efikasnost, barem u objektima javne namene, kao oblast uredi posebnim zakonom i time podstakne i omogući njen razvoj. Aktivnosti koje bi se trebale sprovoditi u pogledu racionalnog korišćenja energije i povećanja energetske efikasnosti u objektima javne namene se odnose na investicione i druge aktivnosti. Investicije za povećanje energetske efikasnosti u objektima javne namene u opštinama se najčešće odnose na tekuće i investiciono održavanje, tj. zamenu stolarije, popravku krovova i drugih elementa objekata i dr. U ovu grupu se po učestalosti mogu svrstati i investicije u izradu projektne dokumentacije. Pored toga, 39

40 investicije mogu biti usmerene u rekonstrukciju i/ili proširenje sistema grejanja, kotlarnica i toplovoda, kao i na nabavku termoenergetskih postrojenja u kojima se koristi drugi, pre svega ekonomičniji energenti, kao što su biomasa, mazut, prirodni gas i dr. Od drugih aktivnosti najpreče bi trebalo realizovati: obuku rukovaoca termoenergetskim postrojenjima, podizanje svesti korisnika objekata, uvesti veće učešće javnosti u donošenju planskih dokumenata kojima se definišu mere povećanja energetske efikasnosti i dr. Kada se posmatra korišćenje energije za centralno zagrevanje pojedinih objekata u javnoj nameni, kao što je već navedeno, može se konstatovati da se energija troši neracionalno i nekvalitetno (velika odstupanja od zatatih temperatura u grejanim prostorijama). Sistemi centralnog grejanja vodom su veoma složeni sistemi. Za kvalitetan rad (zadovoljavajuće i ekonomično grejanje) tih sistema potrebno je stalno podešavanje temperature vode u zavisnosti od spoljnih uslova (temperature, vetrova i drugih faktora). Pored toga za povećanu potrošnju energije kod zagrevanja pojedinih objekata postoji više uzroka od kojih bi se najpre mogli navesti: 1. Povećanje toplotnih gubitaka grejanih objekata, što se javlja kao posledica nesolidne gradnje (neadekvatna termička izolacija objekta, građevinske stolarije i dr.). 2. Dotrajalosti objekta, a posebno građevinske stolarije. 3. Loša eksploatacija objekta (nema predprostora kod ulaznih vrata u zgradu, ulazna i druga spoljašnja vrata se ne zatvaraju, nepotrebno se drže otvoreni prozori (posebno u hodnicima i u sanitarnim prostorijama zbog loše higijene i neprijatnog mirisa). 4. U svim prostorijama se održavaju slične temperature, koje su veoma često iznad preporučenih, tj. propisanih temperatura za tu vrstu objekata. 5. Prisustvo vlage u zidovima objekta, koja povećava toplotne gubitke iz objekta. 6. Loše isprojektovana i izvedena instalacije za grejanje. 7. Neizvršena hidraulična regulacija instalacije za grejanje, koje može biti toliko da predstavlja nedopustivo odstupanje od Glavnog mašinskog projekta termotehničkih instalacija (što se kod nas nažalost, po pravilu, toleriše). Navedeno je posebno prisutno kod objekata kod kojih je rađena rekonstrukcija i proširenje kapaciteta grejanja. 8. Oprema za regulaciju radnog režima grejnog sistema nije adekvatno projektovana, izabrana je oprema lošeg kvaliteta ili je nestručno ugrađena, a često navedena oprema nije ni u funkciji. 9. Greju se delovi objekta koji nisu potrebni (podrumi, radionice u kojima se provodi veoma malo vremena, stare kotlarnice, magacinski prostori, stare fiskulturne sale i dr.). Eliminisanjem navedenih uzroka neracionalne potrošnje energije kod zagrevanja pojedinih objekata javne namene znatno će se povećati energetska efikasnost sistema za centralno zagrevanje i time smanjiti troškovi njihove eksploatacije. Pri tome je potrebno posebno napomenuti da je u svemu tome neophodno dobro isprojektovati navedene sisteme grejanja i njihov rad u što je moguće većoj meri automatizovati. 40

41 Predlozi za praktične mere ušteda i povećanja energentske efikasnosti Za praktične organizaciono-tehničke mere ušteda i povećanja energentske efikasnosti u izabranim objektima javne namene u Ćupriji se može navesti sledeće: Izvršiti termoizolovanje objekata. Na objektu gimnazije izvršiti postavljanje spoljne termoizolacije stiroporom debljine 5 cm i postaviti spoljnu fasadu. Na objektu osnovne škole Đura Jakšić izvršiti postavljanje izolacije sa unutrašnje strane objekta kako se nebi narušio izgled fasade objekta. Izvršiti postavlajnje izolacije od stiropora debljine 5 cm (ili neki drugi termoizolacioni materijal), preko koga treba postaviti gipsane ploče debljine 9,5 mm. Postavljam gipsanih ploča dobio bi se i estetski utisak novih zidova, pošto supostojeći u lošem stanju. Izvršiti zamenu preostalih ne zamenjenih prozor na Gimnazija u Ćupriji, sa PVC prozorima, što boljim termoizolujućim i vetronepropusnim karakteristikama. Izvršiti zamenu svih prozora i ulaznih vrata na osnovnoj školi Đura Jakšić, novim PVC prozorima i vratima sa što boljim termoizolujućim i vetronepropusnim karakteristikama. Izvršiti uravnoteženje sistema centralnog grejanja, pogotovo kod osnovne škole Đura Jakšić, jer postojeća raspodela tople vode u sistemu nije zadovoljavajuća. Izvršiti čišćenje radijatora i cevne mreže, jer se zbog dugogodišnjeg rada sistema u radijatorima nakupila prljavština koja smanjuje koeficijent provođenja toplote. Izvršiti rekonstrukciju postojeće kotlarnica na lož ulje, što se posebno odnosi na nabavljanje novog mešnog ventila za automatsku regulaciju sistema, jer prema primedbama odogvornog kotlara postojeći je dotrajao i često se zaglavljuje. Izvršiti izolovanje postojećih kotlova na ulje za loženje, pošto je sa njih skinuta termiča izolacija radi sanacije kvara i nikada nije vraćena. Zbog neizolovanosti kotla dolazi do smanjenja stepena korisnog dejstva samog kotlovskog postrojenja. deo postojeće cevne grejne instalacije izolovati, pošto je postojeća izolacija u lošem stanju ili je nema. 41

42 ZADATAK 3 Tehno-ekonomska analiza termoenergetskog postrojenja na biomasu za zagrevanje objekata javne namene 3.1. Tehnologija sagorevanja raspoloživih formi biomase Sagorevanje je tehnologija transformacije hemijske energije iz goriva u toplotnu energiju, koja se koristi u običnom životu, industriji ili za dobijanje drugih vidova energije (električne i dr.), kako u industrijski razvijenim zemljama tako i u zemljama u razvoju. Obim primene sagorevanja raznih vrsta goriva, pa i biomase je danas doveo do ekoloških problema svetskih razmera zbog čega se svakodnevno radi na usavršavanju tehnologija sagorevanja, povećanju obima korišćenja obnovljivih energenata i povećanju energetske efikasnosti svih činioca u proizvodnji i korišćenju toplote. Adekvatan izbor tehnologije za namensko sagorevanje biomase u cilju dobijanja toplotne energije je od najvećeg značaja za energetsku, ekonomsku i ekološku efikasnost tog procesa. Čvrsta biomasa kao energent može da se klasifikuje na: drvnu, nedrvnu (najčešće sekundarni i tercijelni ostaci poljoprivredne proizvodnje), životinjski, industrijski i komunalni otpad, što u samoj osnovi već u velikoj meri predodređuje izbor tehnologije za njeno direktno sagorevanje. Kao što je navedeno u poglavlju 1.3. ove studije, postoji veliki broj faktora koji će usmeriti na neku od moguće primenljivih tehnologija sagorevanja biomase. U svakom slučaju verovatno najvažniji faktori za izbor tehnologije sagorevanje se odnose na vrstu i formu raspoložive biomase, potrebnu snagu termoenergetskog postrojenja, tip ložišta za sagorevanje biomase, sadržaj i osobine pepela u biomasi, zahtevi o veličini štetnih uticaja na životnu i radnu sredinu, veličinu raspoloživih investicionih sredstava i dr. Za realizaciju tehnologija direktnog sagorevanja biomase danas su u upotrebi postrojenja različitih toplotnih snaga, od onih koja se koriste u domaćinstvima, snaga 1 do 120 kw, do najvećih kotlovskih i kogenergacijskih postorjenja (CHP) snaga iznad 400 MW. Postrojenja koja su najčešće u primeni, a kod kojih se biomasa direktno sagoreva mogu biti manjih snaga kw, i oni se koriste za zagrevanje pojedinačnih objekata ili manjih proizvodnih pogona, srednjih snaga 50 do 360 kw, koji se koriste za zagrevanje objekata većih zapremina i velika industrijska postrojenja snaga od 360 kw do preko 50 MW. Biomasa se sagoreva i u najvećim postrojenjima termičkih snaga od preko 400 MW, ali se tu najčešće sagoreva kao dopunsko gorivo izmešana sa konvencionalnim energentima, najčešće ugljem. 42

43 Pregled postrojenja u kojima se sagoreva biomasa po načinu opsluživanja, tipu ložišta, vrsti i formi korišćene biomase, njihovog uobičajenog sadržaja pepela i vlage predstavljen je u tabeli 16. Tab. 16. Najčešće korišćena postrojenja za sagorevanje biomase Način korišćenja Ručno Pelete Automatsko Tip ložišta Peći na drva Peć ili kotao na cepanice Peć ili kotao na pelete Rešetka za dovođenje goriva odozdo Postrojenja sa pomerljivom rešetkom Rešetka sa predložištem Rotirajuća rešetka za dovođenje goriva odozdo Gorionik oblika cigarete Postrojenja za cele bale biomase Postrojenja na biomasu iz poljoprivrede Lebdeći fluidizovani sloj Cirkulirajući fluidizovani sloj Opseg toplotnih snaga 2 10 kw 5 50 kw Gorivo suve kratke cepanice kratke cepanice, orezana granjevina Sadržaj pepela Sadržaj vode u gorivu <2% 5-20% <2% 5-30% 2 25 kw peleti biomase <2% 8-10% 20 kw 25 MW 150 kw 15 MW 20 kw 15 MW 2 5 MW 3 5 MW 3 5 MW 100 kw 5 MW 5 15 MW MW drveni čips, orezana granjevina svi oblici usitnjenog drvnog goriva, većina vrsta biomase suvo drvo, granjevina čips drveta sa visokim sadržajem vlage prednji deo bala biomase cele bale biomase bale biomase sa iseckanom masom sečena biomasa, d < 10 mm sečena biomasa, d < 10 mm <2% 5-50% <50% 5-60% <5% 5-35% <50% 40%- 65% <5% 20% <5% 20% <5% 20% <50% 5-60% <50% 5-60% 43

44 Sagorevanje izmešanih goriva Co-firing* Gorionik za prašinu Lebdeći fluidizovani sloj Cirkulirajući fluidizovani sloj Gorionik za prašinu 5 10 MW Total 50 MW 150 MW Total MW Slama 5 MW 20 MW sečena biomasa, d < 5 mm sečena biomasa, d < 10 mm sečena biomasa, d < 10 mm sitna biomasa, d = 2-3 mm * udeo biomase u ukupnoj masi goriva je uobičajeno manji od 10% <5% <20% <50% 5-60% <50% 5-60% <5% 20% U tabeli 16, su navedene razne mogućnosti sagorevanja biomase. Glavna podela se odnosi na tip ložišta za sagorevanje biomase koje direktno utiče na izbor tehnologije. Pri ovome je važno napomenuti da potpuno sagorevanje i visoki stepen energetske efikasnosti u postrojenjima za direktno sagorevanje biomase nije lako postići. U principu, što je granulacija biomase veća i što se više biomase ubacuje odjednom u ložište (pogotovo ako biomasa u sebi sadrži povećan stepen vlage) sagorevanje je nekvalitetnije, a emisija štetnih gasova u atmosferu veća, ali je termoenergetsko postrojenje za istu toplotnu snagu u celini znatno jeftinije. Kada je kvalitet inperativ kod sagorevanja koristi se usitnjena forma goriva u šta spada i pelet od drveta Tehnologija primene i konstrukcija manjih termoenergetskih postrojenja Sadašnja postrojenja manjih snaga koja koriste pelete biomase kao biogorivo su namenjena za domaćinstva ili manje potrošače toplotne energije. Termička snaga postrojenja namenjenih domaćinstvima iznosi do 120 kw, dok se sa sličnim konstrukcijama prave postrojenja snage i nekoliko stotina kilovata. Takva postrojenja (sl. 18) najčešće rade na principu primarne i sekundarne komore za sagorevanje sa gravitacionim ubacivanjem goriva. Primarna komora za sagorevanje je obložena šamotom i u njoj se peleti biomase sagorevaju na nižim temperaturama od oko 800 o C. Po izlasku sagorivih gasova iz primarne komore za sagorevanje, dodatno se mešaju sa sekundarnim vazduhom i u sekundarnoj komori sagorevaju na temperaturama od 1200 do 1300 o C, što obezbeđuje visoku energetsku efikasnost u radu takvih postrojenja. Peleti biomase se u primarnu komoru za sagorevanje dovode u kontinuitetu preko pužnog transportera za doziranje. Velika pažnja je usmerena na stalnost užarenog sloja u komori kojim se obezbeđuje dovoljno toplote za početak sagorevanja novo ubačenog goriva peleta. U automatskoj sprezi foto ćelije, puža za dovod goriva, lambda sonde i ventilatora vazduha za sagorevanje omogućen je rad postrojenja u režimima od 30 do 100% deklarisanih kapaciteta. Razmenjivačka komora je dimenzionisana da pored dobre razmene toplote između vrelih produkata sagorevanja i grejnog fluida omogući i dobro dogorevanje gorivih materija, kao i odvajanje pepela. Postrojenja funkcionišu sa mogućnošću varijabilnog odvođenja toplote, što omogućava da se u radu postrojenja postigne fiksni režim izlaznih i ulaznih temperatura grejnog fluida od 80 o C do 38 o C. Čišćenje razmenjivačkih površina kotla se realizuje automatski, sa neophodnošću vađenja pepela iz postrojenja jednom do dva puta nedeljno. 44

45 Ova postrojenja su opremljena ventilatorom izduvnih gasova, koji obezbeđuje potpritisni režim rada postrojenja i tako sprečava opasnost od povratnog plamena od ložišta da koša sa gorivom. Kao dodatna sigurnost od povratnog plamena između ložišnog prostora i koša za gorivo se ugrađuje i čelična ustava. Koš za pelete kod manjih postrojenja za sagorevanje se nalazi u osnovnoj konstrukciji i ujedno je i ciklon koji odvaja prašinu od ubačenih peleta. Rad takvih postrojenja je u najvećem delu automatizovan uz kontrolu i regulaciju važnijih parametara sagorevanja korišćenjem adekvatne mikroprocesorske mernoregulacione tehnike. Sl. 18. Kotao za sagorevanje peleta biomase ubacivanih odozgo sa automatskim radom (1. koš za gorivo, 2. puž za doziranje goriva, 3. primarna komora za sagorevanje gde se dodaje primarni vazduh za sagorevanje, 4. dodavanje sekundarnog vazduha, 5. komora za dogorevanje gasovitih produkata sagorevanja, 6. razmenjivač toplote sa sistemom za čišćenje, 7. pepeljara za sakupljanje pepela iz primarne komore za sagorevanje, 8. pepeljara letećeg pepela) Tehnologija primene i konstrukcija industrijskih termoenergetskih postrojenja Za sagorevanje biomase koja su najčešće u praktičnoj primeni u industriji mogu se navesti sledeća važnija tehnička rešenja i to: ložišta sa nepokretnim rešetkama, ložišta sa dodavanjem goriva odozdo (sistem retorte), ložišta sa pokretnim rešetkama, ložišta za sagorevanje u ciklonima ili u vrtložnim ložištima i ložišta u fluidizovanom sloju. Ložišta sa dodavanjem goriva odozdo (sistem retorte) (sl. 19) Ovo ložište se koristi najčešće za usitnjenu biomasu dimenzija manjih od 50 mm, koja u sebi ima malo pepela. Tako se kao veoma dobra goriva za ova ložišta koristi 45

46 biomasa u formi strugotine, pelleta i piljevine. Gorivo se u ovo ložište potiskuje najčešće odozdo pužnim transporterima. Najbolje karakteristike ova ložišta pokazuju do 6 MW. Važno je istaći da su do navedene snage investicioni troškovi za realizaciju takvog postrojenja niži nego za postrojenja gde se primenjuju druge tehnologije, npr. ložišta za sagorevanje goriva na rešetkama. Sl. 19. Ložište sa dodavanjem goriva odozdo (sistem retorte) Ložišta sa pokretnom rešetkom Od ložišta sa pokretnom rešetkom koja se koriste za sagorevanje biomase mogu se navesti: ložišta sa kosom pokretnom rešetkom, ložišta sa horizontalnom pokretnom rešetkom, ložišta sa puzećom (lančastom) rešetkom, ložišta sa vibrirajućom rešetkom i ložišta sa rotirajićom rešetkom. Ložišta sa kosom pokretnom rešetkom (sl. 20) Kosa rešetka se sastoji od pokretnih i nepokretnih rešetnica, po kojima se gorivo pomera, spušta na dole, usled pomeranja rešetnica napred-nazad. Sl. 20. Kosa pokretna rešetka 46

47 Najčešće se pomeranje realizuje hidrauličkim ili eletričnim mehanizmima. Rešetka se sastoji od nekoliko sekcija, koje se mogu pomerati različitim brzinama u zavisnosti od zona sagorevanja goriva na njoj. Rešetnice kose pokretne rešetke su izrađene od vatrootporne legure čelika i u radu postrojenja se njihovo hlađenje obavlja vazduhom za sagorevanje ili vodom. Ložišta sa horizontalnom pokretnom rešetkom (sl. 21) Gorivo se na ovim rešetkama nalazi sa gornje strane ukoso postavljenih rešetnica. Kod ovih tehnologija sagorevanja, tj. kod ovih horizontalno pomerljivih rešetki gorivo se u sloju dobro okreće i pokreće. Na njima se sprečava nekontrolisano pomeranje goriva usled dejstva gravitacione sile, kao što je to slučaj kod kosih rešetki, što uvek obezbeđuje ujednačenu debljinu sloja i njegovu homogenost. Takođe, velika prednost ovih rešetki je u tome što je ukupna visina ložišta značajno smanjena. Sl. 21. Horizontalna pokretna rešetka Ložišta sa horizontalnom pokretnom - lančastom rešetkom (sl. 22) Rešetka kod ovih ložišta je sačinjena od beskrajne, rotirajuće metalne gusenice - lanca. Sl. 22. Horizontalna ili kosa pokretna - lančasta rešetka 47

48 Gorivo se u odnosu na rešetku ne pomera, nego po istresanju na rešetku putuje sagorevajući sa njom kroz ložište. Na kraju ložišta na rešetki ostaje samo pepeo koji se po obrtanju rešetke izbacuje u transporter za iznošenje pepela iz ložišta. Prednosti ovog načina sagorevanja na horizontalnoj ili kosoj pokretnoj - lančastoj rešetki čipsa od drveta, peleta i briketa biomase se ogleda u ujednačenom sagorevanju po pojedinim zonama sagorevanja, prilikom eksploatacije ovih ložišta njihovo održavanje je lako, kao i izmene oštećenih rešetnica. U poređenju sa pokretnim rešetkama kod ovih rešetki je vreme sagorevanja duže i intenzivnije dodavanje primarnog vazduha. Ložišta sa vibrirajućom rešetkom (sl. 23) Rešetka od dva i više segmenata je kod ovih ložišta postavljena na oprugama, tako da se ljulja pokretana vibro pogonom. Ljuljanjem, tj. vibriranjem rešetke se gorivo pomera ka transporteru za uklanjanje pepela iz ložišta. Primarni vazduh se dodaje kroz rupe koje se nalaze na rebrima segmenata rešetke. Kod ove tehnologije sagorevanja dolazi do zašljakivanja goriva usled njegovog sabijanja vibriranjem rešetke. Ova tehnologija sagorevanja se ne preporučuje kod goriva koja lako sinteruju, tj. omekšavaju i kod kojih dolazi do zašljakivanja, kao što je vlažna usitnjena biomasa i dr. Nedostaci ovakvog načina sagorevanja biomase se manifestuju visokom emisijom letećeg pepela iz ložišta koju prouzrokuju vibracije i u čestim slučajevima povišena je emisija ugljenmonoksida. Sl. 23. Vibrirajuća rešetka Ložišta sa rotirajićom rešetkom i dovođenjem goriva odozdo (sl. 24) Rešetka kod ovih ložišta se sastoji od segmenata koji imaju suprotno obrtanje i kroz koje se u središnjem delu dovodi biomasa, kao gorivo i primarni vazduh. Biomasa se najčešće potiskuje pužnim transporterom. Suprotno smerno obrtanje segmenata rešetke veoma dobro meša biomasu, što je od najvećeg značaja za sagorevanje vlažne biomase. U ovim ložištima se mogu sagorevati i vlažne mešavine čvrste biomase i životinjskih eskremenata. Sagorivi isparljivi produkti sagorevanja volatili sagorevaju u gornjim horizontalnim ili vertikalnim komorama za sagorevanje, gde se mešaju sa sekundarnim vazduhom 48

49 Sl. 24. Rotirajuća rešetka sa dodavanjem goriva odozdo Ložišta u obliku rotirajuće kupe (sl. 25) U osnovi se sastoji od polako rotirajuće rešetke u obliku obrnutog kosog konusa. Primarni vazduh ulazi u ložište kroz centralnu cev koja ulazi u donji deo konusa rešetke. Sekundarni vazduh se ubacuje sa velikim brzinama pri vrhu cilindrične komore za sagorevanje i to u njegov središni deo. Ova rešetka nije dovoljno ispitana kod sagorevanja biomase i za sada u tom pogledu treba biti obazriv. Sl. 25. Ložišta u obliku rotirajuće kupe (1. ubacivanje goriva, 2. rotirajuća rešetka za sagorevanje, 3. dno konusa rešetke, 4. ubacivanje primarnog vazduha, 5. regulacija ubacivanja primarnog vazduha, 6. izuzimanje vazduha, 7. pužni transporter za izuzimanje pepela, 8. komora za sagorevanje volatila, 9. ubacivanje sekundarnog vazduha) Sistemi za sagorevanje prašine (sl. 26) Biomasa, kao što je piljevina, fina strugotina ili usitnjena biomasa iz poljoprivredne proizvodnje se najčešće pneumatski ubacuju u ložište (uobičajeno tangencionalno). Ložišta su najčešće izrađena u obliku vertikalnih ili horizontalnih ciklona ili vrtlog 49

50 ložišta. Biomasa koja se sagoreva u ovim ložištima mora biti ujednačenih dimenzija, maksimalne veličine čestica od mm. Vlažnost biomase mora biti ispod 20%. Početo sagorevanje u ložištu se izvodi pomoću dodatnog gorionika, koji je u funkciji dok se ne stabilizuju radni parametri u ložištu. Biomasa se tokom sagorevanja prvo gasifikuje, pretvori u volatile, da bi nakon toga u kratkom vremenu sagorela. Proces se odvija brzo, zbog malih dimenzija čestica sagorevane biomase. Zbog brzine odvijanja procesa sagorevanja biomase veoma je važno proces pratiti sa preciznom mernom tehnikom brzog odziva i potrebne parametre regulisati automatski. Nedostatak kod ove tehnologije sagorevanja biomase se manifestuje u relativno brzom propadanju ozida ložišnog prostora, koji se degradira usled toplotnog stresa i erozije od strane letećih sagorevanih čestica biomase. Pored ovih tehnologija sagorevanja biomase u formi prašine u primeni su i drugi sistemi kod kojih se prašina biomase u ložište ubacuje bez njenog kovitlanja. Sl. 26. Ložišta za sagorevanje prašine biomase (1. ubacivanje primarnog vazduha, 2. ubacivanje čestica biomase, 3. faza gasifikacije i delimičnog sagorevanja, 4. recirkulacija produkata sagorevanja, 5. izbacivanje pepela iz ložišta, 6. ubacivanje sekundarnog vazduha, 7. ubacivanje tercijelnog vazduha, 8. ekranisani toplovodni kotao) Ložišta za sagorevanje u fluidizovanom sloju (sl. 27) Lebdeći fluidizovani sloj (BFB) i cirkulirajući fluidizovani sloj (CFB) treba razlikovati. Ložište kod ovog postrojenja je u obliku cilindričnog suda koji na dnu ima perforiranu ploču. U koritu suda na ploči se nalazi suspenzija vrućeg, inertnog i skupog materijala. Uobičajeni materijali u koritu su silicijumski pesak i dolomit. Primarni vazduh ulazi odozdo u cilindar ložišta i podiže do lebdenja fluidizovani sloj. Brzina kod fluidizacije iznosi za BFB tehnologiju 1 do 2,5 m/s, a za CFB 5 do 10 m/s. Intenzivan prenos toplote i mešanje obezbeđuju dobre uslove za potpuno sagorevanje biomase sa niskim koeficijentom viška vazduha. Temperatura sagorevanja se mora održavari nižom od uobičajenih o C u cilju sprečavanja sinterovanja pepela u fluidizovanom sloju. Ova tehnologija sagorevanja je fleksibilna u pogledu korišćenja različitih mešavina goriva, ali se ograničenja ispoljavaju u 50

51 pogledu veličine čestica gorive biomase i nečistoća koje se nalaze u sagorevanoj biomasi. Odgovarajuća priprema biomase koja se sagoreva u pogledu veličina čestica je neophodna, kao i odvajanje metala iz biomase. Sl. 27. Sagorevanje u fluidizovanom sloju Uporedne karakteristike tehnologija i tehnike za sagorevanje biomase Ložišta sa nepokretnom rešetkom za sagorevanje cena ovih ložišta je najniža za snage ispod 5 MW, eksploatacioni troškovi pri radu postrojenja su niski, imaju mali sadržaj pepela u produktima sagorevanja, jako su osetljiva na zašljakivanje, fleksibilna su u pogledu veličine i forme sagorevane biomase, nisu pogodna za sagorevanje biomase povišene vlažnosti, ložišta rade sa visokim koeficijentom viška vazduha, što smanjuje efikasnost njihovog rada, sagorevanje se obavlja u uslovima koja nisu homogena, kod ovih ložišta je veoma teško postići niske emisije štetnih gasova. Ložišta sa dodavanjem goriva odozdo (sistem retorte) cena ovih ložišta je relativno niska za snage ispod 6 MW, u ova ložišta je jednostavno kontinualno ubacivanje goriva i lako izvođenje te operacije, pri dobrom sprovođenju procesa sagorevanja, iz ložišta se emituje mala emisija štetnih gasova, primenljiva su samo za sagorevanje biomase sa malim sadržajem pepela, niska fleksibilnost u pogledu veličina čestica biomase koje se sagorevaju. Ložišta sa pomerljivom rešetkom za sagorevanje cena ovih ložišta je relativno niska za snage ispod 15 MW, eksploatacioni troškovi pri radu postrojenja su niski, 51

52 imaju mali sadržaj pepela u produktima sagorevanja, nisu u velikoj meri osetljiva na zašljakivanje, fleksibilna su u pogledu veličine sagorevanih čestica biomase i njihove vlažnosti, nisu pogodna za mešanje drvne biomase sa biomasom iz poljoprivredne proizvodnje da bi se produkovala manja emisija NOx gasova mora se biomasa sagorevati po posebnim tehnologijama, ložišta rade sa većim koeficijentom viška vazduha, što smanjuje efikasnost njihovog rada, sagorevanje se obavlja u uslovima koja nisu homogena, kod ovih ložišta je veoma teško postići niske emisije štetnih gasova kod nižih režima rada. Ložišta za sagorevanje prašine kod ovih ložišta je moguć rad sa malim viškom kiseonika (4-6%), što povećava efikasnost njegovog rada, značajno redukovanje emisije NOx iz ložišta se postiže pri adekvatno uspostavljenom koeficijentu viška vazduha. kontrola opterćenja pri radu ložišta i potrebna podešavanja mogu da budu veoma efikasna i brza, veličina čestica biomase koja se sagoreva mora biti manja od mm, kod eksploatacije ciklonskih ili vrtlog ložišta izraženo je habanje ozida za startovanje sagorevanja do uspostavljanja stabilnih parametara rada neophodno je korišćenje dodatnog gorionika i drugog goriva. Ložišta sa lebdećim fluidizovanim slojem ložište nema pokretnih delova, NOx redukovanje emisije je veoma dobro, velika fleksibilnost u pogledu vrste sagorevane biomase i njenog sadržaja vlažnosti mali višak kiseonika u radu (3-4%), što povećava efikasnost rada ložišta i smanjuje količinu gasovitih produkata sagorevanja, velika cena koštanja, tako da je njihova izgradnja opravdana samo za postrojenja snage preko 20 MW, visoki troškovi pri radu postrojenja, mala fleksibilnost u pogledu veličine sagorevanih čestica biomase, koje moraju biti manje od 80 mm, visoki sadržaj pepela u gasovitim produktima sagorevanja, rad ložišta u delimičnom opterećenju zahteva posebnu tehnologiju, osrednja osetljivost na sklonost pepela ka zašljakivanju, gubitak inertnog materijala sa česticama pepela, u radu postrojenja se javlja i erozija izmenjivača toplote u fluidizovanom sloju Ložišta sa cirkulirajućim fluidizovanim slojem ložište nema pokretnih delova, NOx redukovanje emisije je veoma dobro, 52

53 velika fleksibilnost u pogledu vrste sagorevane biomase i njenog sadržaja vlažnosti mogu da se ostvare homogeni uslovi sagorevanja u ložištu i ako se koristi više vrsta goriva, u postrojenju je moguć izuzetno velik prenos toplote zbog ostvarenih turbulencija u radu, korišćenje aditiva za poboljšavanje uslova sagorevanja biomase je lako, mali višak kiseonika u radu (1-2%), što povećava efikasnost rada ložišta i smanjuje količinu gasovitih produkata sagorevanja, velika cena koštanja, tako da je njihova izgradnja opravdana samo za postrojenja snage preko 30 MW, visoki troškovi pri radu postrojenja, mala fleksibilnost u pogledu veličine sagorevanih čestica biomase, koje moraju biti manje od 40 mm, visoki sadržaj pepela u gasovitim produktima sagorevanja, rad u delimičnom opterećenju zahteva drugi sloj materijala, osrednja osetljivost na sklonosti pepela ka zašljakivanju, gubitak inertnog materijala sa česticama pepela, u radu postrojenja se javlja i erozija razmenjivača toplote u fluidizovanom sloju Praktična primenljivost pojedinih tehnološko-tehničkih rešenja pri sagorevanju biomase Slikoviti prikaz primerenosti tehnološko tehničkih rešenja za termičke snage ložišta da 100 MW i pojedinih formi biomase za sagorevanje predstavljen je na slici 28. Sl. 28. Primerenost tehnološko-tehničkih rešenja kod sagorevanje biomase S šaržni, sa nepokretnom rešetkom; V sa pokretnom rešetkom; U sa donjim loženjem (retorta); E sa sagorevanjem u prostoru (ciklonsko ili vrtložno ložište), W sa fluidiziranim slojem; Z sa čeonim sagorevanjem (cigareta); Operativni problemi kod primenjenih tehnologija za sagorevanje biomase Visok kvalitet sagorevanja, u smislu maksimalnog sagorevanja gorivih isparljivih gasova - volatila, veoma je važno za nizak nivo emisije štetnih gasova, čemu se 53

54 danas u praksi teži. To uglavnom zavisi od temperature ložišta za sagorevanje, turbulencije gasova i vazduha za sagorevanje, dužine izlaganju izmešanih volatila i vazduha za sagorevanje uticaju visokih temperatura, koeficijentu viška vazduha sa kojim postrojenje radi i dr. Ovi parametri su regulisani nizom tehničkih detalja, kao što su: izabrana tehnologija sagorevanja (npr. konstrukcijom ložišta, kontrola procesa sagorevanja), način podešavanja režima sagorevanja (npr. primarni i sekundarni odnos vazduha, način ubacivanja vazduha za sagorevanje u ložište, izbor mlaznica), opterećenja postrojenja, tj. režima rada (deklarisano ili delimično radno opterećenje), fizičko-hemijske karakteristike biomase (vrste, oblik, veličina, način ubacivanja u ložište, sadržaj vlage, sadržaj pepela, sklonost pepela ka topljenju) i dr. Brojne karakteristike biomase usložnjavaju njen proces sagorevanja. Niska gustina energije u biomasi predstavlja glavni problem u njenom doziranju u ložište, dok se poteškoće u sagorevanju uglavnom odnose na njen sadržaj neorganskih sastojaka, tj. pepela. Neke vrste biomase sadrže značajne količine hlora, sumpora i kalijuma. Soli, KCl i K 2 SO 4, pa su veoma nestabilne. Taloženjem ovih komponenti u ložištu i gasnom traktu može da se umanji stepen prenosa toplote, što dovodi do smanjenja energetske efikasnosti postrojenja i njegove povećane korozije. Veličina operativnih problema u vezi sa sagorevanjem biomase u mnogome zavisi od izbora opreme za sagorevanje. U postrojenjima sa rešetkama za sagorevanje biomase zašljakivanje i korozija su glavni problemi. U tabeli 17. je prikazana uporedna analiza prednosti i mana tehnologija sagorevanja biomase na rešetki, kao osnovne tehnologije sagorevanja biomase u Srbiji. Tab. 17. Prednosti i mane tehnologija sagorevanja na rešetki i u letu Sagorevanje na rešetki Prednosti Mane Niski investicioni troškovi za snage < 10 MW Niski troškovi održavanja Mali sadržaj prašine u dimnom gasu Mali sadržaj nesagorelog u pepelu Moguć rad u velikom opsegu snaga Malo zaprljanje grejnih površina Mala fleksibilnost u pogledu korišćenja različitih goriva kao i mešavina goriva Redukcija NOx zahteva specijalne metode Manji stepen korisnosti usled relativno većeg viška vazduha Nehomogeni uslovi u zoni sagorevanja Sagledavanjem rezultata prikazanih u tabeli ukratko, može se konstatovati da su postrojenja sa pomičnom rešetkom jednostavnija, jevtinija, pogodnija za manje i srednje snage i mogu raditi u relativno velikom opsegu snaga. Pri ovome je važno istaći da navedena ložišta u svom primarnom i sekundarnom delu moraju biti ozidana sa šamotnom opekom i vatrootpornim betonom. 54

55 Upravljanje kotlovskim postrojenjima (posebno dela za "hranjenje" primarnog ložišta biomasom) mora biti automatski, što bi podrazumevalo ručnu ili mašinsku pripremu biomase i automatsko ubacivanje biomase u ložište i regulaciju režima rada celog postrojenja. Sistem merenja - nadzora i upravljanja, tj. regulacije treba da bude baziran na PLC sistemu i PC računaru, što mu daje karakteristike savremenih decentralizovanih distribuiranih sistema, jer su funkcije upravljanja i nadzora raspodeljene na dva nivoa na nivou programibilnog logičkog kontrolera i na nivou PC računara. Sistem merenja i upravljanja sastoji se od sledećih funkcionalnih celina: Merno-regulaciona oprema u pogonu, Lokalna komandna oprema, smeštena na vratima razvodnih tabli, Ormani automatike sa programibilnim logičkim kontrolerom i pratećom opremom; Komunikacioni podstem, Kontrolno komandni centar za centralni nadzor i upravljanje, sa centralnim nadzorno-upravljačkim računarom i pratećom opremom, Programska podrška - softverski paketi za nadzor i upravljanje (na nivou PLC-a i na nivou nadzorno-upravljačkog računara) i Kablovi, kablovski pribor i komunikaciona oprema za medjusobno povezivanje i komunikaciju svih elemenata nadzorno-upravljačkog sistema. Računar sa pratećom opremom i orman automatike trebaju da budu smešteni u komandnoj prostoriji postrojenja (Komandno kontrolni centar) Odabir tehnologije sagorevanja i tehničkog rešenja termoenergetskog postrojenja sa definisanjem maksimalne termičke snage kotlovskog postrojenja za trajni rad za zagrevanje objekata javne namene Polazeći od odabranih vrsta i formi biomase koje će se sagorevati, prostornih ograničenja, ekoloških i zakonskih normi i standarda, odabrano je termoenergetsko postrojenje kod kojeg će se sagorevati peleti od drveta, koji će se nabavljati po tržišnoj vrednosti. Sagorevanje peleta od drveta će se obavljati u ložištu sa pokretnom rešetkom. Navedena tehnologija ima nekoliko značajnih pogodnosti koje bi se u najkraćem mogle predstaviti u tome što: sagoreva se gorivo (peleti od drveta) kojeg ima dovoljno na tržištu Srbije i koje se može kupovati sukcesivno, tj. prema potrebi, zbog čega nije potrebno jednom u godini kupiti ukupnu potrebnu količinu goriva, sagorevanje peleta od drveta se može u potpunosti automatizovati, sa potpumom mehanizovanošću procesima manipulacije peletama, emisija štetnih gasova u okolinu može da se održava u dozvoljenim granicama, što je veoma važno, pošto se planira gradnja kotlarnice u školskom dvorištu Gimnazije u Ćupriji, postrojenjem koje sagoreva pelete od drveta se mogu kontinualno manjati režimi rada u veoma širokim granicama, 55

56 pri radu postrojenja na pelet od drveta se ne ispoljavaju problemi topljivosti pepela kao kod sagorevanja biomase iz poljoprivredne proizvodnje Negativna strana izabrane tehnologije se ogleda u skupljem postrojenju za sagorevanje, što se može opravdati težnjom da se u školskom dvorištu u što većoj meri smanji emisija štetnih gasova iz termoenergetskog postrojenja, kao i da se proces sagorevanja u što većoj meri automatizuje Opšti tehnički zahtevi kod izgradnje kotlovskog postrojenja Definisano je da termoenergetsko postrojenje za zagrevanje izabranih objekata u Ćupriji treba da radi kao kombinovano postrojenje na pelet od drveta i lož ulje, pri čemu mora da zadovolji sledeće osnovne tehničke, ekonomske i ekološke zahteve: Da produkuje traženu količinu energije (540 kw). Da se u njemu mogu sagorevati peleti od drveta Da se optimalno iskoristi postojeća oprema i infrastruktura. Da se u radu postrojenja obezbedi visoka ekonomičnost, odnosno konkurentna cena proizvodnje toplotne energije u odnosu na proizvodnju gde je osnovno gorivo samo lako lož ulje. Da smanjenje zagađenja okoline bude saglasno domaćim i evropskim normama. Da se obezbedi visoka pouzdanost i raspoloživost postrojenja u svim radnim režimima. Da se obezbedi savremeni nivo upravljanja i kontrole rada oba postrojenja. Da se omogući savremeni nivo održavanja postrojenja uz minimalne troškove. Da se pri manipulaciji peletama za sagorevanje održavaju zadovoljavajući higijenski uslovi Posebni tehnički zahtevi kotlovskog postrojenja Postrojenje na biomasu treba da bude bazni izvor toplotne energije, dok postrojenje na lož ulje treba da se stavi u pogon pri ekstremnim hladnoćama, ispod -12 o C, kao i na početku i kraju grejne sezone, tj. u periodima kada je potrebno da postrojenje radi u nižim režimima rada (najčešće oktobar i maj mesec), što je prikazano na slici 29. Sl. 29. Godišnje toplotno opterećenje kotlova (primer) 56

57 Postrojenje na biomasu treba da obuhvati kotao na biomasu sa mogućnošću promene kapaciteta najmanje 1:3, odgovarajući međuskladišni prostor za pelete, prostor za odlaganje pepela i dimnjak. Postojeće postrojenje na lako lož ulje treba rekonstruisati u cilju povećane radne sigurnosti i efikasnosti Izbor maksimalne snage kotlovskog postrojenja na biomasu Adekvatan izbor kotlovskog postrojenja i goriva je od presudnog značaja za uštedu energije koja je osnov za uspešno poslovanje svakog preduzeća. Na osnovu ranije navedenog ukupni predviđeni toplotni gubici u izabranim objektima u Ćupriji iznose 539,50 kw. Prilikom sagledavanja ukupnih toplotnih gubitaka izabranih objekata javne namene: srednje škole Gimnazija u Ćupriji i osnovne škole Đura Jakšić zbog duge i razgranate cevovodne grejne mreže usvojeno je da toplotni gubici iznose 10% od deklarisane snage postrojenja. Maksimalna snaga koja se u tom slučaju treba produkovati u termoenergetskom postrojenju iznosi 594 kw. U slučaju sadašnjeg stanja kod maksimalnih potreba za toplotom postrojenje na biomasu bi podmirivalo oko 90% toplotnih potreba, dok bi se oko 10% potreba zadovoljavalo sagorevanjem lakog lož ulja u postojećoj kotlarnici. Pri ovoj analizi mora se imati u vidu da škole tokom 20 dana zimskog raspusta ne rade i da se u tom periodu neće ni trebati proizvoditi maksimalna proračunata količina toplotne energije. Usvojeno je da ukupni toplotni gubici izabranih objekata u Ćupriji iznose 600 kw i da bi se to podmirilo u odnosu 90:10 usvojeno je da kotlovsko postrojenje na biomasu bude nazivne termičke snage od 540 kw Definisanje optimalnog mesta za izgradnju termoenergetskog postrojenja (sa tehničkog, ekonomskog i ekološkog aspekta) Izbor objekata javne namene u Ćupriji koji će biti zagrevani toplotnom energijom od biomase nije bio lak. Najveći problem u izboru predstavljao je baš adekvatan izbor lokacije za izgradnju kotlarnice sa međuskladištem za biomasu. Problematiku je usložnjavao otežan transport prilikom snabdevanja postrojenja biomasom. Iako se na početku mnogo rada usmerilo na projektovanje postrojenja u kojem bi se sagorevala biomasa nastala iz poljoprivredne proizvodnje, nemogućnost izbora adekvatne lokacije u toj nameni doveo je do toga da se u Ćupriji predvidi postrojenje u kojem će se sagorevati pelet od drveta. Objekti koji će se zagrevati tim postrojenjem su Gimnazija u Ćupriji i osnovna škola Đura Jakšić koji su i sada spojeni sa podzemnim toplovodom, dok se kotlarnica sa kotlovima na lož ulje nalazi u podrumu zgrade Gimnazije. Iz navedenog razloga je usvojeno da se kotlarnica sa postrojenjem za sagorevanje peleta od drveta izgradi u dvorištu Gimnazije u Ćupriji i toplovodom spoji sa postojećim postrojenjem na lož ulje. Navedena lokacija je izabrana iz više razloga i to: zemljište za izgradnju kotlarnice sa međuskladištem za pelet je u svojini Gimnazije, tj. u državnoj je svojini. Na pomenutoj lokaciji se već nalazi kotlarnica sa kotlovskim postrojenjem na lož ulje. 57

58 Veličina prostora je zadovoljavajuća sa aspekta izgradnje nove kotlarnice, međuskladišta i protivpožarnih uslova. Sa ekonomskog aspekta najmanji su troškovi za toplovode prema postojećim objektima, pošto je planirano da se većim delom koriste postojeći toplovodi. Izabranom tehnologijom i tehnikom sagorevanja narušavanje okolne sredine će biti u zakonski dozvoljenim granicama Tehnički opis kotlovskog postrojenja na biomasu (termotehničke opreme, kotlarnice i toplovoda) sa predmerom i predračunom u opštini Ćuprija i očekivanom energetskom i ekološkom efikasnošću Ovim elaboratom predviđeno je proširenje funkcija postojećeg termotehničkog postrojenja kotlarnice na lož ulje, koja služi za zagrevanje dva objekta, a to su: Srednja škola Gimnazija u Ćupriji i Osnovna škola Đura Jakšić. Pod proširenjem funkcije postojećeg postrojenja podrazumeva se izgradnja novog termotehničkog postrojenja, koje kao energent koristi pelet od drveta, a koje se nadovezuje na postojeće. Novo postrojenje biće stalno u funkciji, dok će se staro koje radi na lož ulje uključivati u rad samo povremeno, u ekstremnim režimima. Toplotni kapacitet nove kotlarnice iznosi Q=540 kw, što je manje od kapaciteta postojeće kotlarnice. Kotlovi će raditi u režimu 90/70 o C, pošto i sadašnji grejni sistem radi u tom režimu. Tehničke karakteristike novog kotlovskog postrojenja na pelet od drveta su: Gorivo Kao gorivo za kotao predviđeno su peleti od drveta, mada se mogu bez većih problema koristiti i peleti od biomase iz poljoprivredne proizvodnje: slame pšenice, soje i dr. Kotao na biomasu Toplovodni kotao, sa sistemom pomerljive rešetke, firme Eko produkt, Novi Sad. Toplotna snaga ložišta: N= 540 kw Stepen korisnosti kotla: η= 0,88% Šema kotlovskog postrojenja sa pokretnom rešetkom za sagorevanje peleta je prikazana na slici 30. Povezivanje dveju kotlarnica trebalo bi ostvariti, jednim delom, kroz teren, posredstvom predizolovanih cevi, a drugim delom (koji nije izolovan) kroz prizemnu etažu Gimnazije. Oba cevovoda su izrađena od crnih bešavnih cevi DN125. Za pripremu sanitarne vode, u novoj kotlarnici, predviđen je samostojeći toplovodni bojler izrađen od nerđajućeg materijala, čija zapremina iznosi V=300 l. Voda iz bojlera je pre svega namenjena za korisnike sportske hale (čije građenje u dvorištu Gimnazije je u planu), a koristiće se i kao sanitarna voda. Toplovod prema sportskoj hali za sanitarnu vodu se izrađuje posebno. Nova kotlarnica poseduje dva kolektora, razdelni i sabirni, koji poseduju po četiri priključka. Prvi služi za povezivanje novog toplovodnog kotla; drugi, za međusobno 58

59 povezivanje kolektora u novoj kotlarnici sa starim u postojećoj kotlarnici; treći, za povezivanje bojlera za pripremu sanitarne vode, čija zapremina iznosi V=300 l; četvrti, za međusobno povezivanje dvaju novih kolektora. Sl. 30. Šema kotlovskog postrojenja za sagorevanje peleta (1. koš za pelet, 2. pužni transporter peleta, 3. protiv plamena barijera, 4. pužni dozator peleta, 5. toplovodni kotao, 6. ventilator primarnog vazduha, 7. ventilator sekundarnog vazdiha, 8. multiciklon, 9. ventilator gasovitih produkata sagorevanja, 10. kontejner za pepeo, 11. dimnjak) Objekat kotlarnice je realizovan od čelične metalne konstrukcije, sa zidovima od termoizolujućih sendvič panela i betonskim podom. U objektu kotlarnice predvićen je sanitarni čvor i prostorija za rukovaoca postrojenjem. Pristupni put za dopremanje peleta u dvorištu Gimnazije postoji, pošto se preko njega dopremaju cisterne sa lož uljem. Predmer i predračun za isporuku, montažu i druge radove kod izgradnje termotehničke opreme termoenergetskog postrojenja, kotlarnice i toplovoda je prikazan u tabeli 18. Tab. 18. Predmer i predračun kod izgradnje termoenergetskog postrojenja na biomasu Red. br. Opis radova Količina Jed. cena Ukupno (-) (kom.) (din.) (din.) I 1. TERMOTEHNIČKA I PROCESNA OPREMA Isporuka i montaža toplovodnog kotla, koji kao energent koristi pelet od bioomase, proizvod "EKO PRODUKT" - Novi Sad Q = 540 kw, t w = 90 / 70 C, A = 1900 mm, L = 2400 mm, H = 2600 mm 59

60 Isporuka i montaža cevnog pužnog transportera za pelet od biomase, proizvod "EKO PRODUKT" - Novi Sad. Q = 400 kg/h, D = 140 mm, N = 35 min -1, P m = 1,10 kw Isporuka i montaža "Z" elevatora za transport peleta od biomase, proizvod "EKO PRO-DUKT" - Novi Sad. Q = kg/h, L = 9500 mm, Pm = 2,20 kw Isporuka i montaža cevnog pužnog dozatora za pelet od biomase, sa protivplamenom barijerom, proizvod "EKO PRODUKT" - Novi Sad. Q = 400 kg/h, D = 140 mm, N = 35 min -1, L = 2400 mm, Pm = 1,10 kw Isporuka i montaža ventilatora primarnog vazduha, proizvodnje "DYNAIR" - Italija, komplet sa postoljem, pripadajućim elektromotorom na zajedničkom postolju, te ankerima. Rad elektromotora ventilatora reguliše se posredstvom frekventnog regulatora V h = 0,40 m 3 /s, Pst = 1450 Pa, t radno = 30 C, P m = 2,2 kw Isporuka i montaža ventilatora sekundarnog vazduha, proizvodnje "DYNAIR" - Italija, komplet sa postoljem, pripadajućim elektromotorom na zajedničkom postolju, te ankerima. Rad elektromotora ventilatora reguliše se posredstvom frekventnog regulatora. V h = 0,25 m 3 /s, Pst = 1700 Pa, t radno = 30 C, P m = 2,20 kw Isporuka i montaža multiciklonskog odvajača letećeg pepela, izolovanog sa ustavom na elektromotorni pogon i košem za sakupljanje pepela, proizvod "EKO PRODUKT" - Novi Sad. Pst = 680 Pa, P m = 0,55 kw

61 Isporuka i montaža centrifugalnog ventilatora za izvlačenje produkata sagorevanja iz ložišta kotla, proizvodnje "DYNAIR" - Italija. Q = 1 m 3 /s, P m = 4,0 kw, n = 2200 min -1, t radno, max = 300 C, η = 0, Izrada i montaža samostojećeg čeličnog dimnjaka, sa dimnjačom, obloženog termoizolacionim slojem od mineralne vune, debljine d=50 mm, sa zaštitom od aluminijumskog lima, debljine d=0,8 mm. H = 16 m, D = 550 mm Isporuka i montaža crnih bešavnih cevi, prema DIN 2448: DN 10 - Ø 16,0x1,8 DN 25 - Ø 31,8x2,6 DN 50 - Ø 57,0x2,9 DN125 - Ø 159,0x4,5 DN200 - Ø 219,1x5,9 Izrada i montaža posuda za odzračivanje instalacije. Ø 159,0 x 4,5 / 150,0 (m) (m) (m) (m) (m) Izrada i montaža kolektora grejne i povratne tople vode od crnih čeličnih bešavnih cevi sa potrebnim brojem priključaka: Razdelni kolektor: Ø 323,9 x 7,1 / 2000 mm DN125 - Priključak za polazni kotlovski vod DN 25 - Priključak za polazni vod bojlera DN125 - Priključak za polazni cirkulacioni vod DN 40 - Rezervni priključak DN200 - Bočni priključak za kratku vezu DN 10 - Čeoni priključak za manom. DN 20 - Priključak sa donje strane za pražnjenje

62 Sabirni kolektor: Ø 323,9 x 7,1 / 2000 mm DN 50 - Priključak za povratni kotlovski vod DN 50 - Priključak za povratni kotlovski vod DN 25 - Priključak za povrtni cirkulacioni vod DN 32 - Priključak za povratni cirkulacioni vod DN 40 - Priključak za povratni cirkulacioni vod DN 32 - Rezervni priključak DN 65 - Bočni priključak za kratku vezu DN 10 - Čeoni priključak za manometar DN 20 - Priključak sa donje strane za pražnjenje DN 20 - Priključak sa donje strane za punjenje Za spojni i zaptivni materijal, hamburške lukove, dvodelne cevne obujmice, vešaljke za cevi, metalne rozete, zidne čaure, cement, gips i drugi materijal potreban za montažu cevoda uzima se 50% od vrednosti ugrađenog materijala. (50 %) Isporuka i montaža koša za pelet od biomase, proizvod "EKO PRODUKT" - Novi Sad. V = 18 m 3, A = 3000 mm, B = 3000 mm, H = 3000 mm Isporuka i montaža elektrokomandnog ormara za potrebe komandovanja kompletnom kotlarnicom. Isporuka i montaža ravnog zapornog ventila, za NP6, sa prirubnicama i kontraprirubnicama. DN

63 Isporuka i montaža kuglastih ventila za NP6, sa navojnim priključcima. DN 10 DN 15 DN 20 DN 25 DN 32 DN 40 DN Isporuka i montaža odvajača nečistoće za NP6, sa prirubnicama i kontraprirubnicama. DN 10 DN 25 DN 40 DN 125 Isporuka i montaža regulatora pritiska vode sa navojnim priključcima. DN 50 Isporuka i montaža termometra, proizvod "FAR" - Italija. Opseg merenja C Isporuka i montaža manometra, proizvod "FAR" - Italija. Opseg merenja 0-10 bar Isporuka i montaža zatvorene ekspanzione posude tople vode, proizvod AKUASYSTEM Despotivac, tip AKUASYSTEM - 300/NP6. V u = 200 l, V k = 200 l, H s = 1,00 1,50 bar Isporuka i montaža magnetnog protočnog omekšivača vode čija maksimalna temperatura iznosi t w =40 C. Zastupnik i uvoznik je"feromax" Beograd, tip AQUA UNIQUE A HW. DN

64 Isporuka i montaža ventila sigurnosti sa oprugom. DN Isporuka i montaža cirkulacionih pumpi, proizvod WILO Nemačka. Tip TOP-S 80/7, speed 3, trofazna G h = 38,60 m 3 /h H = 6590 Pa n min = min -1 N max = 731 W U = 3 x 400 V / 50 Hz Tip TOP-S 80/7, speed 2, monofazna G h = 37,90 m 3 /h H = Pa n min = min -1 N max = 801 W U = 1 x 230 V / 50 Hz Tip Star RS 25/2 ClassicStar, speed 3, monofazna G h = 0,765 m 3 /h H = 3766 Pa n min = min -1 N max = W U = 1 x 230 V / 50 Hz Izrada i montaža filtra mehaničkih nečistoća koji se ugrađuje zajedno sa magnetnim omekšivačem vode. Zastupnik i uvoznik je "FEROMAX" Beograd, tip AU 50 MPS. DN 50 Izrada i montaža toplovodnog bojlera za zagrevanje sanitarne vode, sa svim poptrebnim priključcima, sledećih karakteristika: V = 300 l, Q = 11,79 kw, t w = 80 / 60 C, t w san = 50 / 16 C, F izm = 0,50 m 2 Bušenje pregradnih zidova i međuspratne konstrukcije za prolaz cevnih vodova bez zatvaranja

65 Čišćenje cevi, dvostruko premazivanje minijumom i izrada termoizolacionog sloja tipa PLAMAFLEX ili sl, debljine d=30 mm DN 25 DN 125 DN 200 DN Izrada betonskog šahta za povezivanje cevovoda kotlarnice sa predizolovanim cevima toplodalekovoda. Ispopruka apata za gašenje požara suvim prahom, Tip S 9. Isporuka bureta sa peskom, lopate i krampa. (komplet) Za manipulativne troškove, kao što su troškovi ispitivanje instalacije na hladan vodeni pritisak, troškovi tople probe, troškovi regulacije instalacije i troškovi drugih pripremno-završnih radova, obračunava se 5% od svih navedenih vrednosti. (5%) UKUPNO: Red. br. Opis radova Količina Jed. cena Ukupno II 1. (-) (kom.) (din.) (din.) IZGRADNJA GRAĐEVINSKOG OBJEKTA KOTLARNICE Izgradnja montažnog objekta sa čeličnom nosećom konstrukcijom, mase 27 kg/m 2, obložene termoizolacionim panelima, debljine d=60 mm, sa jednim ulaznim vratima i dva spoljna prozora. U objektu se nalaze komandna soba i sanitarni čvor. Pod kotlarnice je betonski, sa industrijskim premazom kao završnim slojem. UKUPNO:

66 Red. br. Opis radova Količina Jed. cena Ukupno (-) (kom.) (din.) (din.) III 1. TOPLOVOD Isporuka i montaža predizolovanih cevi, proizvod "TERMIZO" - Novi Sad ili slično DN125 Ø 139,7x4,0/200 Isporuka i montaža lukova od predizolovanih cevi, proizvod "TERMIZO" - Novi Sad ili slično. DN125 Ø 139,7x4,0/200 Isporuka i montaža nepokretnih oslonaca od predizolovanih cevi, proizvod "TERMIZO" - Novi Sad. (m) DN125 Ø 139,7x4,0/200 Isporuka i montaža cevnih spojeva od predizolovanih cevi, proizvod "TERMIZO" - Novi Sad. DN125 Ø 139,7x4,0/200 Isporuka i montaža elemenata za provođenje predizolovanog cevovoda kroz zidove, proizvod "TERMIZO" - Novi Sad. DN125 Ø 139,7x4,0/200 Isporuka i montaža završne kape za prelaz sa poliuretana na izolacioni sloj od PLAMAFLEXA, proizvod "TERMIZO" - Novi Sad. DN125 Ø 139,7x4,0/200 Iskop zemlje treće kategorije za polaganje toplovodnih predizolovanih cevi i odvoz na deponiju. (m 3 ) Nasipanje peska, po dnu kanala i oko predizolovanog cevovoda, debljine sloja iznad predizolovanog cevovoda b=20 cm. (m 3 )

67 Nasipanje iskopane zemlje preko nasutog peska i poravnavanje sa terenom (m 3 ) Odvoz viška iskopane zemlje na deponiju. (m 3 ) Isporuka i montaža crnih bešavnih cevi. DN125 Ø 139,7x4,0 (m) Za spojni i zaptivni materijal, hamburške lukove, dvodelne cevne obujmice, vešaljke za cevi, metalne rozete, zidne čaure, cement, gips i drugi materijal potreban za montažu cevoda uzima se 50% od ugrađenog materijala. (50%) Izrada i montža posuda za odzračivanje instalacije. Ø 139,7 x 4,4 / 150,0 Bušenje pregradnih zidova i međuspratne konstrukcije za prolaz cevnih vodova bez zatvaranja. Za manipulativne troškove, kao što su troškovi ispitivanja instalacije na hladan vodeni pritisak, troškovi tople probe i troškovi drugih pripremno-završnih radova, obračunava se 5% od svih navedenih vrednosti. (5%) UKUPNO: Red. br. Opis radova Količina Jed. cena Ukupno II 1. (-) (kom.) (din.) (din.) POBOLJŠANJE TEHNIČKIH KARAKTERISTIKA UNUTRAŠNJE GREJNE INSTALACIJE Nabavka i montaža termostatskih ventila Ostali radovi i ugradnja oprema za rekonstrukciju i čišćenje unutrašnjih grejnih instalacija UKUPNO:

68 REKAPITULACIJA TROŠKOVA ZA IZGRADNJU TERMOENERGETSKOG POSTROJENJA ZA ZAGREVANJE OBJEKATA JAVNE NAMENE U ĆUPRIJI (Vrednost jednog evra iznosi 105 din) I TERMOTEHNIČKA I PROCESNA OPREMA II IZGRADNJA GRAĐEVINSKOG OBJEKTA KOTLARNICE III TOPLOVOD IV TERMOSTATSKI VENTILI (142 kom x 930din) I UNUTRAŠNJE POBOLJŠANJE REGULACIJE SISTEMA V PROJEKTNA DOKUMENTACIJA (5%) UKUPNO: JEDINIČNE CENE INVESTICIJE IZNOSE: U odnosu na instalisanu snagu: ,1 din/kw U odnosu na grejnu površinu: 3.795,8 din/m 2 68

69 Očekivana energetska i ekološka efikasnost pri sagorevanju biomase u kotlovskom postrojenju Na osnovu dugogodišnjih istraživanja kod izgrađenih kotlovskih postrojenja u kojima se sagorevaju peleti od drveta u Srbiji može se u globalu konstatovati da imaju energetsku efikasnost u zadovoljavajućim okvirima. U slučaju niže energetske efikasnosti javljaju se visoke emisije gasova zagađivača životne i radne sredine. To prouzrokuje finansijske gubitke i probleme zaštite okoline. U vezi regulisanja navedene problematike u Srbiji nedostaju propisi i tehnička uputstva u vezi sa ovim problemom. Neselektivna primena propisa iz razvijenih zemalja mogu da prouzrokuju mnogo veće troškove izrade opreme i da budu rezultat u značajnom smanjenju primene biomase kao goriva. Stvarne vrednosti parametara u pogledu energetske efikasnosti ovih postrojenja zavise od više faktora: vrste sirovina za izradu peleta, usitnjenosti, načina izrade peleta, sadržaja vlage, režima rada, doziranja biomase (ručno, mehanizovano ili automatsko), vrste i tipa ložišta, načina dopremanja vaduha (sa i bez ventilatora), mesta ubacivanja vazduha (ispod rešetke i/ili iznad sloja biogoriva i dr.), regulacije protoka vazduha u procesu sagorevanja (sa ili bez zasuna, klapne), temperature ložišta, pritiska gasova u ložištu, temperature produkata sagorevanja u dimnjaku, količine fizički i hemijski nesagorelog biogoriva, gubitaka toplotne energije u okolinu, itd. Predlog za minimalno preporučene vrednost energetske efikasnosti kotlovskih postrojenja pri njihovom nazivnom učinku koja sagorevaju pelete od drveta i njihovo maksimalno dozvoljene vrednost emisije zagađivača mogle bi se predstaviti u sledećem: Energetska efikasnost: za male peći i kotlove snage 5 do 100 kw preporučuju se energetske efikasnosti veće od 76% za postrojenja srednje veličine 100 do 1000 kw, preko 78% i za velika postrojenja čija je snaga preko 1 MW energetska efikasnost bi morala biti veća od 83%. Očekuje se da će energetska efikasnost izabranog postrojenja za sagorevanje peleta od drveta u Ćupriji, pri standardnim vlažnostima od oko 16% iznositi 88%. Kod izabranog postrojenja se to može postići samo uz veliku automatizaciju procesa rada postrojenja. Ekološka efikasnost: Biomasa se deklariše kao ekološko gorivo. Pre svega se to podrazumeva zato što je hemijski sastav biomase vrlo povoljan, pa kao alternativno gorivo značajno manje zagađuje životnu sredinu od konvencionalnih energenata. Biomasa ne stvara efekat staklene bašte, tj. koliko ugljendioksida sagorevanjem proizvede, toliko ga usvoji pri rastu biljaka. U biomasi nema sumpora ili se nalazi u tragovima. Sagorevanjem biomase ne stvara se velika količina azotnih oksida, pošto temperature sagorevanja moraju da se održavaju na nižim vrednostima zbog eventualnog topljenja pepela. Pepeo od biomase ne zagađuje zemljište, vodu, floru i faunu, a može da se koristi i kao mineralno đubrivo za povrtnjake i bašte, pod uslovom da se izdvoji lebdeći pepeo iz izduvnog trakta postrojenja koji može da sadrži teške metale koji su štetni po okolinu. 69

70 Prilikom sagorevanja biomase ugljenmonoksid može da se pojavi u većim količinama pri sagorevanju biomase, uglavnom zbog nekih tehničkih nedostataka postrojenja ili usled nestručnim rukovanjem uređajima za sagorevanje. Pri sagorevanju biomase oksidi azota su naročito prisutni kod postrojenja sa klasičnom tehnologijom sagorevanja. U produktima sagorevanja sumpordioksida i sumportrioksida ima veoma malo pošto se sumpora u biogorivima nalazi u neznatnim količinama, tako da su postrojenja za sagorevanje pošteđena od niskotemperaturne korozije, a okolina od kiselih kiša. Nepravilno rukovanje postrojenjem za sagorevanje može izazvati i pojavu hlornih jedinjenja i cikličnih ugljovodonika (dioksana, furana i poliaromatskih ugljovodonika). Prema tabelama 19, 20, 21, 22 očekuje se da će se iz postrojenja za sagorevanje peleta od drveta u Ćupriji termičke snage 540 kw tokom godišnjeg grejnog perioda u atmosveru ispuštati: Ugljendioksid ,0 kg CO 2, odnosno 215,2 t CO 2 u slučaju da se kao energent koristi samo lož ulje ili ,5 kg CO 2, odnosno 280,32 t CO 2 plus ,0 kg CO 2, odnosno 21,52 t CO 2 ukupno ,5 kg CO 2, odnosno 301,8 t CO 2 u slučaju da se kao energent koristi biomasa od drveta sa udelom od 90% i lož ulje sa udelom od 10%. U slučaju da se posečene šume od kojih je napravljen pelet ponovo zasade (što bi trebalo da se ispuni) može se konstatovati da će se iz novog postrojenja za istu produkovanu snagu ostvariti smanjena produkcija CO 2 od 90%, što bi kvantitativno iznosilo ,2 kg CO 2. Azotni oksidi 1.668,2 g NOx, odnosno 1,67 kg NOx - u slučaju da se kao energent koristi samo lož ulje ili 8.462,4 g NOx, odnosno 8,46 kg NOx plus g NOx, odnosno 0,167 kg NOx, što bi ukupno iznosilo 8.629,2 g NOx, odnosno 8,63 kg NOx u slučaju da se kao energent koristi biomasa sa udelom od 90% i lož ulje sa udelom od 10%. Iz novog toplovodnog postrojenja u kojem će se kao što je navedeno će se biomasa koristiti sa udelom od 90% i prirodni gas sa udelom od 10% produkovati na godišnjem nivou g NOx, odnosno 6,69 kg NOx više nego u slučaju da se koristi samo lož ulje. Oksidi sumpora Pri sagorevanju peleta od drveta produkovanje jedinjenja sumpora, tj. njihova emisija je ravna nuli. Pri radu samo kotlovskog postrojenja u kojem se sagoreva ulje za loženje produkcija SO 2 za navedenu snagu postrojenja iznosi ,9 g NOx, odnosno 1.862,84 kg NOx U slučaju kada se 90% energije dobija sagorevanjem peleta od drveta, a 10% sagorevanjem lož ulja produkcija SO 2 za navedenu snagu postrojenja iznosi ,39 g NOx, odnosno 186,28 kg NOx. U tom slučaju u atmosteru emituje na godišnjem nivou ,5 g NOx, odnosno 1.676,56 kg NOx manje SO 2 nego u slučaju da se koristi samo lož ulje. 70

71 Čestice Emisija ćestica za navedenu snagu kotlovskog postrojenja iznosi: ,9 g čestica, odnosno 83,4 kg čestica - u slučaju da se kao energent koristi samo lož ulje ili ,6 g čestica, odnosno 238 kg čestica plus 8.341,1 g čestica, odnosno 8,34 kg čestica ukupno ,7 g čestica, odnosno 246,35 kg čestica u slučaju da se kao energent koriste peleti od drveta sa udelom od 90% i lož ulje sa udelom od 10%. Iz novog postrojenja u kojem će se kao što je navedeno će se peleti od drveta koristiti sa udelom od 90% i prirodni gas sa udelom od 10% produkovati na godišnjem nivou ,7 g čestica, odnosno 162,9 kg čestica više nego u slučaju da se koristi samo lož ulje Ekološke norme i standardi pri sagorevanju biomase Jedinjenja u gasovitim produktima sagorevanja I veoma male koncentracije nekih gasova mogu štetno uticati na ljude i drugi živi ili neživi svet, a sve češće su globalnih uzrok klimatskih promena. Tako se sve više ispoljavaju efekti: kiselih kiša, staklene bašte i dr. Kisele kiše se javljaju kada sumporna jedinjenja dođu u kontakt sa padavinama, što uzrokuje sušenje šuma u drugog bilja. Efekat staklene bašte se javlja kada usled povišene koncentracije štetnih gasova u gornjim delovima atmosfere dolazi do raspadanja ozona (što omogućava prodor sunčevih zraka kraćih talasnih dužina sa većom energijom koja zagreva površinu Zemlje) i stvaranja gasnog štita koji onemogućuje prodor zraka sa dugim talasnim dužinama koje Zemlja šalje u kosmos da bi se njena površina i niži slojevi atmosfere hladili. Na taj način raste prosečne temperature na Zemlji, dolazi do topljena snega i leda, do poplava, suša i dr. Gasovi koji imaju velikog uticaja na efekte staklene bašte su: ugljendioksid CO 2 (83,2%), metan CH 4 (1,4%), azotsuboksid N 2 O,(6,8%) i perfluorkarbonati HFC/PFC/SF 6 (8,6%). Ugljen dioksid (CO 2 ) Najzastupljeniji gas staklene bašte je ugljendioksid CO 2, koji je u atmosferi zastupljen sa samo 370 ppm, odnosno čini 0,037% zemljine atmosfere. Međutim, koncentracija ugljendioksida u vazduhu porasla je 31% u odnosu na godinu. Sadašnja koncentracija je veća nego što je to dosad ikada bila. Oko 98% emisije ugljendioksida potiče od sagorevanja fosilnih goriva, dok se ostatak emituje pri proizvodnji cementa, proizvodnji kreča, sagorevanju otpada i dr. Deo emisije je i posledica nekontrolisane seče šuma, ali je očigledno da uticaj ostalih uzročnika zanemarljiv u odnosu na dominantan izvor sagorevanje fosilnih goriva. Produkcija ugljendioksida prilikom sagorevanja različitih goriva nije ista (uz ostvareni isti toplotni efekat) sa obzirom da imaju različit hemijski sastav, različite su i emisije nastale kao posledica njihovog sagorevanja. Da bi se različita goriva mogla međusobno porediti, uvodi se koeficijent emisije ugljendioksida K CO2, koji predstavlja masu emitovanog ugljendioksida u atmosferu svedenu na jedinicu energije. Koeficijent emisije ugljendioksida određuje se na sledeći način: K CO2 = (3,67 x g C ) / h d 71

72 gde su: 3,67 stehiometrijski koeficijent, g C maseni udeo gorivog ugljenika u gorivu (kg/kg) i h d toplotna moć goriva (MJ/kg). U tabeli 19 su prikazani koeficijenti emisije ugljendioksida različitih goriva. Tab. 19. Koeficijenti emisije CO 2 različitih goriva Gorivo Emisija, (kg CO2 /GJ) 1 2 Biomasa 109,6 Treset 106,0 Kameni ugalj 101,2 Mrki ugalj 97,09 Lignit 96,43 Dizel 77,4 Sirova nafta 74,1 Kerozin 73,3 Benzin 71,5 Tečni naftni gas 63,1 Prirodni gas 56,1 Biomasa spada u obnovljive izvore energije i kao takva se smatra za CO 2 neutralnom. Tu se i ogleda njena referentna ili ekološka vrednost biogoriva. pošto se sagorevanjem biomase u većoj meri ne narušava prirodna ravnoteža u koncentracijama ugljendioksida. Navedena tvrdnja se zasniva na činjenici da se u procesu rasta biljaka (fotosinteze) koristi CO 2 iz atmosfere, koji se nakon sagorevanja biomase tamo i vraća (sl. 31). Sl. 31. Uprošćeni krug kruženja ugljendioksida Zbog kruženja CO 2 u ciklusu stvaranja i sagorevanja biomase stvarni koeficijent emisije ugljendioksida K CO2 biomase jednak je nuli. Međutim, taj podatak je validan 72

73 samo onda kada se nakon sagorevanja biomase njen ciklus vegetacije ponovo pokrene (setvom, sadnjom, tj. pratipošumljavanjem) u suprotnom usvaja se koeficijent emisije koji je prikazan u tabeli 15. Kao najpovoljnije gorivo u smislu ekološke pogodnosti nameće se prirodni gas koji ima najmanji koeficijent emisije ugljendioksida za isti ostvareni toplotni efekat. Razlog tome je sastav prirodnog gasa kod koga je ubedljivo najviše zastupljen metan, a zatim i ostali niži ugljovodonici. Sastav gasa je takav da ima najmanje učešće ugljenika u odnosu na ostala fosilna goriva (g C ), zbog čega se sagorevanjem pored ugljendioksida emituje i značajna količina vodene pare. Korišćenjem svih raspoloživih ostataka biomase u Srbiji u energetske svrhe smanjila bi se emisija: CO 2 za 10,2 miliona t/god. (za slučaj zamene uglja) ili za 7 miliona t/god. za slučaj zamene lož ulja, SO 2 za t/god. za slučaj zamene uglja ili t/god. za slučaj zamene lož ulja, pepela za t/god. za slučaj zamene uglja biomasom. Oksidi azota Oksidi azota, koji se uobičajeno označavaju NOx, poslednjih godina dospeli su u centar pažnje, s obzirom da su identifikovani kao uzročnici mnogih neželjenih pojava. Njihovo štetno dejstvo vezuje se za: uticaj na zdravlje ljudi, smanjenje vidljivosti i stvaranje fotohemijskog smoga - posledica reakcija NOx sa organskim materijama u prisustvu sunčeve svetlosti, razaranje ozona u višim slojevima atmosfere, stvaranje štetnog ozona u nižim slojevima atmosfere i stvaranje kiselih kiša. S obzirom na uticaj na životnu sredinu i zdravlje najznačajniji oksidi azota su: azotmonoksid (NO), azotdioksid (NO 2 ) i azotsuboksid (N 2 O), koji se zajednički označavaju kao NOx. Preko 90% oksida azota emitovanih usled procesa sagorevanja goriva u ložištima čini azotmonoksid (NO), dok ostatak čini azotdioksid (NO 2 ). Međutim, kako se azotmonoksid (NO) u atmosferi konvertuje u azotdioksid, zbog čega većina propisa iz oblasti zaštite životne sredine tretira sve okside azota kao NO 2 iako to nije u potpunosti tačno. Azotsuboksid N 2 O je poznat kao gas staklene bašte, koji doprinosi globalnom zagrevanju, ali je takođe identifikovan kao činilac koji utiče na razaranje ozonskog omotača. Srećom, male količine azotsuboksida se emituju procesima sagorevanja. Podaci o izvoru emisije oksida azota pokazuju da je oko dve trećine emisije posledica procesa sagorevanja gde je drumski saobraćaj, najveći pojedinačni izvor emisije NOx (45%), dok je proizvodnja energije na drugom mestu sa 30% ukupne emisije. Oksidi azota koji se obrazuju tokom procesa sagorevanja biogoriva nastaju oksidacijom: 73

74 azota vezanog u gorivu i azota iz vazduha. dok se njihovo stvaranje tokom sagorevanja objašnjava pomoću tri osnovna mehanizma: termički ili Zeldovich mehanizam, promptni mehanizam i mehanizam oksidacije azota vezanog u gorivu. Termički NOx se formira zahvaljujući oksidaciji atmosferskog azota. Promptni NOx se formira brzim reakcijama u frontu plamena, a NOx iz goriva nastaje oksidacijom azota vezanog u gorivu. Posmatrano po energentima najveći doprinos emisiji NOx potiče od sagorevanja ogrevnog drveta, što se objašnjava hemijskim sastavom drvne biomase u čijem se sastavu nalazi azot (tabela 20), pa je mehanizam oksidacije azota iz goriva značajan emitent oksida azota. Takođe, uzrok je i u načinu odvijanja procesa sagorevanja biomase. Tab. 20. Koeficijenti emisije NOx po jedinici proizvedene energije Gorivo Namena energije Emisija, (g Nox/GJ) Ugalj Mazut Prirodni gas Ogrevno drvo Opšta primena 1,5 Industrija 1,5 Toplana 1,5 Opšta primena 0,6 Industrija 0,6 Toplana 0,6 Opšta primena 0,1 Industrija 0,1 Toplana 0,1 Opšta primena 3,2 Industrija 3,2 Toplana 3,2 Najmanji doprinos emisiji oksida azota daje prirodni gas koji u svom sastavu može da sadrži azot, kao balast, ali se obično radi o malom procentu. Takođe, treba naglasiti sposobnost gasovitog goriva da se dobro meša sa vazduhom u ložištu tokom sagorvanja, što sprečava stvaranje džepova bogate smeše, koja stimuliše promptni mehanizam. Oksidi sumpora Prisustvo oksida sumpora u produktima sagorevanja posledica je oksidacije sumpora iz goriva, koji u procesu sagorevanja većim delom oksidiše u sumpordioksid - SO 2, a manjim delom u sumportrioksid - SO 3. U atmosferi se SO 2 dalje transformiše u SO 3, koji sa vlagom iz vazduha formira fine kapljice sumporne kiseline. Ove kapljice 74

75 raznošene vetrom padaju na zemlju, što dovodi do postepenog smanjenja njene ph vrednosti (kiselosti). Povećanje kiselosti zemljišta usporava rast šuma i ostalog bilja, a povećanje kiselosti voda se štetno odražava na rast flore i faune u vodama. Kao posledica emisije SOx nastaju i kisele kiše koje za posledicu imaju izraženo štetno dejstvo na biljke, a izazivaju i koroziju. Istraživanja su pokazala da je sagorevanje uglja daleko najveći izvor emisije sumpordioksida. Mazut i lož ulje sadrže sumpor, ali u manjem procentu nego ugalj, tako da se sagorevanjem emituje manje SO 2 po jedinici proizvedene energije. Što se tiče sagorevanja biomase, ona ne doprinosi emisiji SO 2 jer nema sumpora u hemijskom sastavu biomase ili je to učešće u tragovima. Sagorevanjem prirodnog gasa takođe ne dolazi do emisije SO 2, ukoliko gas ne sadrži H 2 S. Očekivanom supstitucijom energenata prirodnim gasom ili biomasom dolazi do potpune eliminacije emisije oksida sumpora. Koeficijenti emisije SO 2 po jedinici proizvedene energije za različite energente su dati u tabeli 21. Tab. 21. Koeficijenti emisije SO 2 po jedinici proizvedene energije Energent Emisija, (g SO 2 /GJ) Ugalj 1000 Mazut 670 Lož ulje 670 Prirodni gas 0 Ogrevno drvo 0 Biomasa iz poljoprivredne proizvodnje 0 Emisija čestica Sagorevanjem fosilnih goriva pored štetnih gasova koji se tom prilikom emituju dolazi i do emisije čestica pepela. Čestice pepela dalje iniciraju vezivanje drugih materija u atmosferi, utičući na stvaranje smoga u nižim slojevima atmosfere. Koliko će se čestica emitovati u atmosferu zavisi pre svega od vrste korišćenog energenta, a zatim u od sektora upotrebe, što uslovljava režim sagorevanja, postojanje filtera itd. Koeficijenti emisije čestica pa jedinici proizvedene energije prikazani su u tabeli 22. Tab. 22. Koeficijenti emisije čestica po jedinici proizvedene energije Gorivo Namena energije Emisija, (g čestica/gj) Ugalj Mazut Opšta primena 400 Industrija 180 Toplana 120 Opšta primena 2 Industrija 30 Toplana 1 75

76 Prirodni gas Ogrevno drvo Opšta primena 0 Industrija 0 Toplana 0 Opšta primena 200 Industrija 90 Toplana 60 Emisija čestica i pepela potrošnjom energije u industriji uslovljena je postojanjem manjeg broja kotlovskih postrojenja, koja obično nisu opremljena uređajima za upravljanje i regulaciju, kao i prakse da se u takva postrojenja ne ugrađuju efikasniji filtri. Termoenergetska postrojenja obično ne rade sa optimalnim opterećenjem, često menjaju opterećenje ili se gase, pa sve to utiče na porast emisije. Generalno, sa stanovišta emisije čestica najpovoljnije je korišćenje prirodnog gasa, a najnepovoljnije korišćenje čvrstih goriva, u prvom redu uglja Ostali uticaji koji su štetni po termoenergetska postrojenja i okolinu U skladištima biomase i kotlarnici ne sme se stvarati prašina, pošto prašina štetno deluje na respiratorne (disajne) organe ljudi, životinja i ptica, lako je zapaljiva i može lako da eksploadira kada se dovede u povoljne uslove. Zbog toga, prašina se mora efikasno hvatati pre i posle sagorevanja. Instalirana oprema mora da zadovolji propisane granične vrednosti dozvoljenih količina prašine, kao i štetnih gasova za životnu sredinu. U tabeli 23. su date okvirne granične vrednosti sadržaja najvažnijih elemenata u biomasi, koji mogu imati štetan uticaj na rad postrojenja kao i na okolinu. Azot i hlor su glavni elementi kod biomase koji negativno utiču na okolinu. Kao što je napomenuto sadržaj sumpora kod biomase je takav da je on štetniji zbog njegove moguće uloge u procesu korozije razmenjivačkih cevi nego zbog mogućeg uticaja na okolinu. Povećan sadržaj teških elemenata, posebno cinka i kadmijuma, onemogućava recikliranje pepela, tj. korišćenje za obogaćivanje zemljišta. Nepovoljan sadržaj ostalih elemenata datih u tabeli može uticati na stvaranje naslaga na grejnim površinama ili dovesti do njihove korozije. Kalcijum i magnezijum uglavnom povećavaju, a kalijum i natrijum snižavaju temperaturu sinterovanja i topljenja pepela. Kalijum i natrijum u kombinaciji sa hlorom i sumporom imaju glavnu ulogu u mehanizmima korozije. Iz tabele se vidi da se najmanje problema može očekivati pri korišćenju drvne mase i kore, a da se velika pažnja mora pokloniti preventivnim, primarnim i naknadnim tehnološkim merama zaštite pri korišćenju slame, kukuruzovine i sena. Dakle, može da se konstatuje da postoje odgovarajući termotehnički i procesni uređaji i oprema koja je u mogućnosti da efikasno spreči zagađenje radne i životne sredine. Vizuelnih zagađenja nema. Što se tiče bezbednosti rada kotlarnice za radnu i životnu sredinu ona mora da se obezbedi odgovarajućim tehničkim, tehnološkim i organizacionim merama. 76

77 Tab. 23. Mogući štetni uticaj pojedinih elemenata i korektivne tehnološke mere Buka u pogonu mora da bude na dozvoljenom nivou. Da bi se to obezbedilo mora da se postavi odgovarajuća zvučna izolacija u zidovima kotlarnice. U pogonu kotlarnice mora se održavati odgovarajuća mikroklima, koja neće štetno uticati na radno osoblje. U tab. 24 date su maksimalno dozvoljene koncentracije dimnih gasova u vazduhu za radnu i životnu sredinu, koje mora da obezbedi termoenergetska oprema i rukovaoci kotlova. Tab. 24. Maksimalno dozvoljene koncentracije (MDK) dimnih gasova u vazduhu za radnu i životnu sredinu (SRPS Z.BO 001) Hemijska supstanca Jedinica MDK* za radnu sredinu 8h MDK* za životnu sredinu 24 h 1h Azotni oksidi (NOx) mg/m 3 6,0 0,085 0,15 Alifatični ugljovodoninici (AlCH), T k = ºC mg/m Benzen (C 6 H 6 ) mg/m 3 3,0 0,8 Toluen (C 6 H 5 CH 3 ) mg/m ,5 Ksileni (C 6 H 4 (CH 3 ) 2 ) mg/m Ugljenmonoksid (CO) ppm (ml/m 3 ) 50 (55) 4,4 (5) 8(10) Ugljendioksid (CO 2 ) mg/m Sumpordioksid (SO 2 ) mg/m 3 5,0-77

78 * MDK maksimalno dozvoljene koncentracije dimnih gasova u vazduhu za osmosatnu ekspoziciju u radnoj sredini prema standardu o maksimalno dozvoljenim koncentracijama škodljivih gasova, para i aerosola u atmosferi radnih i pomoćnih prostorija, SRPS Z.BO Granične vrednosti emisije gasova za određene vrste ložišta U tabelama 25 i 26 prikazane su granične vrednosti emisije GVE dimnih gasova, koje prema zakonskim aktima i normama postrojenja u kojima se sagoreva biomasa i gasovita goriva ne bi smele preći naznačenu vrednost. Radi upoređenja sa uslovima u našoj zemlji u tabelama 27 i 28 prikazani su i podaci GVE u Nemačkoj i Danskoj. Pošto se navedene vrednosti moraju poštovati, rad termoenergetskog postrojenja za sagorevanje balirane biomase u Ćupriji mora biti u navedenim granicama. Propisi u Srbiji Pri radu kotlovskih postrojenja u Srbiji treba da budu zadovoljeni zahtevi Uredbe Vlade Republike Srbije o graničnim vrednostima emisije zagađujućih materija u vazduhu (Sl. glasnik S. Srbije, br. 71/2010), za male snage ložišta, manje od 1 MWth (čl. 19, prilog II). Takođe, treba voditi računa o vrednostima imisije, koje su regulisane Pravilnikom o graničnim vrednostima, metodama merenja imisije, kriterijumima za uspostavljanje mernih mesta i evidenciji podataka (Sl. glasnik R. Srbije, br. 19/2006.). Masena koncentracija štetnih i opasnih matrija u otpadnom gasu određenih vrsta ložišta, meri se u jedinici zapremine suvog otpadnog gasa na temperaturi 0 o C i pod pritiskom mbara. Sadržaj kiseonika u jedinici zapremine otpadnog gasa u zavisnosti od vrste ložišta iznosi za čvrsta goriva: ugalj, briket od uglja i koks 7%, za ostala čvrsta goriva (biomasu) 13% i za tečna i gasovita goriva 3%. Sadržaj sumpora u biomasi ne sme da pređe vrednost 0,5 g/mj goriva. U tabeli 25 date su granične vrednosti emisije za ložišta na biomasu. Tab. 25. Granične vrednosti emisije (GVE) za mala postrojenja za sagorevanje čvrstog goriva (Uredba, Sl. glasnik R.Srbije, br. 71/2010) Parametar Vrednost Dimni broj < 1 Ugljen monoksid, CO (500 kw do 1 MW) mg/ n m 3 Oksidi azota, kao N 2 (100 kw do 1 MW) 250 mg/ n m 3 Zapreminski udeo O 2 (ostala čvrsta goriva (biomasa)) 13% Dozvoljeni gubici toplote (50 kw do 1 MW) 12% Dimni broj tokom sagorevanja goriva u kontrolisanim uslovima ložištu treba da je manji od 30 (SRPS M.R4.020). Dozvoljena emisija letećeg pepela za male toplotne jedinice je do 500 mg/nm 3 pri 8 % CO 2 (vol.) za ložišta na biomasu (SRPS M.E6.110). U tabeli 26 date su granične vrednosti emisije za ložišta na gasovita goriva (prirodni gas). 78

79 Tab. 26. Granične vrednosti emisije (GVE) za mala postrojenja za sagorevanje gasovitog goriva (Uredba, Sl. glasnik R.Srbije, br. 71/2010) Parametar Vrednost Ugljen monoksid, CO (400 kw do 10 MW) 80 mg/ n m 3 Oksidi azota, kao N 2 (voda < 110 o C, > 0,05 MPa) 100 mg/ n m 3 Zapreminski udeo O 2 3% Dimni broj za gasovita goriva po domaćem standardu SRPS B.H8.270 može da iznosi najviše 0. Rad postrojenja u Srbiji treba uskladiti sa visokim zahtevima EU zemalja u pogledu energetske efikasnosti i emisije gasova zagađivača, što treba da obuhvati i vrednosti: PAH, PCDD/F i HCl. Pri tome se mora imati u vidu da ekonomski, socijalni i uslovi zaštite životne sredine u regionu Južne Evrope su specifični i različiti od uslova u severnijim državama EU. Zbog toga je veoma važno da se to respektuje u domaćim zakonskim propisima i normama. U tab. 27 date su granične vrednosti dozvoljenih emisija pri sagorevanju biogoriva u čvrstom stanju U Nemačkoj. Tab. 27. Granične vrednosti dozvoljenih emisija (GVE) pri sagorevanju biogoriva u čvrstom stanju u Nemačkoj Snaga postrojenja N / F, (p) Referentni propis Referentna količina CO (eg) Ograničenje emisije Ukupni C, (b) NOx, (cn) Prašina Vol. %O 2 g/ N m 3 mg/ N m 3 mg/ N m 3 mg/ N m 3 Vrednost emisije za sagorevanje drveta u prirodnom stanju 1<2,5 MW F TA Luft, (f) 11 0,15, ,5<5 MW F TA Luft, (f) 11 0, < 50 MW F TA Luft, (f) 11 0, Vrednost emisije za sagorevanje slame i sličnih biljnih materijala 1< 50 MW F TA Luft, (f) 11 0, Značenja u tabeli su sledeća p -snaga postrojenja, N - nazivna toplotna snaga ložišta, tj. najveća proizvedena količina toplote u režimu stalnog rada u jedinici vremena (njega navodi proizvođač uz napomenu koje je gorivo korišćeno), F - nazivna toplotna snaga ložišta, tj. snaga koja se može dovesti ložištu u odnosu na donju toplotnu moć goriva u režimu trajnog rada, b - emisija isparljivih organskih jedinjena ugljenika (VOC), tzv. volatili, cn - azot dioksid, 79

80 eg - granična vrednost važi samo pri uslovima rada sa nazivnim opterećenjem, d bez ograničenja emisije za niže vrednosti snaga ložišta od 15 kw, f TA vazduh, obnovljeno izdanje od godine i gl kod ložišta za slamu i slična goriva, za postrojenja sa nazivnom toplotnom snagom preko 100 kw, osim toga važi i ograničenje za PCDD/F (dioksin i furan) na 0,1 ngte/ N m 3, a za gasovita anorganska jedinjenja hlora (izraženo kao HCL) 30 mg/ N m 3. Ako se uporede podaci iz tab. 24 i 26 može da se konstatuje da je smanjena granična vrednost emisije praškastih materija u izlaznim gasovima kod sagorevanja slame i sličnih biljnih materijala u Nemačkoj. Kod sagorevanja drveta se naši podaci emisije nalaze u proseku. Granična vrednost ugljenmonoksida je manja za 100 mg/ N m 3 kod sagorevanja drveta u Nemačkoj, a ista je kod slame. Kod sagorevanja drveta je granična vrednost azotnih oksida duplo manja, a kod slame za 100 mg/ N m 3 manja nego kod naših propisa. Granična vrednost emisije organskog ugljenika kod sagorevanja drveta je četiri puta manja u Nemačkoj, a kod slame je ista količina u odnosu na nase propise. U projektnim rešenjima postrojenja treba težiti nemačkim podacima. U tabeli 28 date su granične vrednosti dozvoljenih emisija pri sagorevanju biogoriva u čvrstom stanju u Danskoj. Tab. 28. Granične vrednosti dozvoljenih emisija (GVE) ugljenmonoksida i prašine pri normalnom učinku i smanjenom opterećenju kotla za vreme testiranja kotlovskog postrojenja za farme Gorivo Ložište CO-emisija pri 10% O 2, 30% opterećenje kotla CO-emisija pri 10% O 2, nominalni učinak Emisija prašine pri 10% O 2 Drvo za loženje, pelete, isečeno drvo, drveni čips, zrno žitarica Šaržno (ručno) loženje 0,50% ili ppm 0,50% ili ppm 300 mg/ N m 3 Drvo za loženje, pelete, isečeno drvo, drveni čips, zrno žitarica Automatsko 0,15% ili ppm 0,10% ili ppm 300 mg/ N m 3 Slama Šaržno (ručno) loženje 0,80% ili ppm 0,80% ili ppm 600 mg/ N m 3 Slama Automatsko 0,40% ili ppm 0,30% ili ppm 600 mg/ N m 3 U tabeli 28 podaci za ugljenmonoksid su dati u procentima ili u ppm, pa su orijentaciono uporedljivi sa našim i nemačkim podacima. Interesantno je da je dozvoljena količina prašine približno 6 puta veća kod sagorevanja drveta, a približno 12 puta kod sagorevanja slame u odnosu na podatke emisija gasova. Verovatno je to zbog toga što su u Danskoj kotlovi za farme jednostavnije konstrukcije i postavljeni su dalje od naselja. 80

81 Kod ložišnih postrojenja sa više pojedinačnih ložišta, za ograničenje emisije svakog pojedinačnog ložišta merodavna je ukupna toplotna snaga ložišnog postrojenja. Ukupnu toplotnu snagu ložišnog postrojenja predstavlja zbir toplotnih snaga svih pojedinačnih ložišta u sastavu ložišnog postrojenja. Standard bitan za dobijanje dozvole za rad i eksploataciju postrojenja za sagorevanje biomase za snage manje od 1 MW je SRPS M.E6.110, koji je naveden u "Sl. glasnik RS", br. 9/80 U Srbiji je uobičajena praksa da se u nedostatku domaćih propisa primenjuju nemački standardi DIN ili evropske norme EN sa pratećim propisima. Zato se ovde navode propisi prema kojima postupaju proizvođači i vlasnici postrojenja za sagorevanje u Nemačkoj. Približavanjem i pristupanjem Evropskoj uniji i u Srbiji će biti obavezno ponašanje u skladu sa tim propisima. U tabeli 29 prikazani su podaci graničnih vrednosti imisije (GVI) gasova u naseljenom mestu na otvorenom prostoru (koncentracija ugljenmonoksida, azotdioksida, sumpordioksida, čađi i suspendovanih čestica i teških metala, ukupne količine sedimenata i sadržaja aerosidemenata). Tab. 29. Prikaz graničnih vrednosti imisije (GVI) gasova, čađi, suspendovanih čestica i teških metala, sedimenata i sadržaja aerosedimenata, (Pravilnik, Sl. glasnik RS, br. 54/92, 30/99 i 19/2006) Zagađujuća materija Jedinica mere Ukupno CO NO 2 SO 2 Čađ Susp. čestice Pb Cd Zn Hg Gasovi, čađ i susp. čestica µg/m3 /dan 413, , Sedimenti µg/m 2 /dan Taložne materije mg/m 2 /mes Kao što se vidi iz podataka naznačenih u tab. 29 imisija gasova na otvorenom prostoru mora biti manja od graničnih vrednosti koncentracije gasova i čađi, suspendovanih čestica i teških metala, ukupne vrednosti sedimenata i sadržaja aerosedimenata Procena uticaja emisije gasova sagorevanjem biomase na okolinu Na osnovu dosadašnjih istraživanja sagorevanja biomase iz poljoprivredne proizvodnje može da se konstatuje da biomasa manje zagađuje životnu sredinu od konvencionalnih goriva. Biomasa ne sadrži sumpor (u tragovima), te u produktima sagorevanja nema sumpornih oksida u značajnim količinama. Biomasa ne sagoreva na visokim temperaturama, zbog mogućnosti topljenja pepela, te u produktima sagorevanja ne stvaraju se NOx jedinjenja u značajnim količinama. Od vrste i kvaliteta izrade kotlovskog uređaja zavisi kolika će biti količina CO u produktima sagorevanja. Postojeća postrojenja nemaju odgovarajući kvalitet procesa sagorevanja biomase, ne poseduju automatsku kontrolu procesa sagorevanja, ručno se lože i ručno se vodi proces sagorevanja. Zbog toga treba uvek insistirati na primeni automatske kontrole procesa sagorevanja i automatskog loženja postrojenja sa biomasom. U principu postojeća termička postrojenja ne zagađuju značajno životnu sredinu, kao što zagađuju postrojenja koja rade na konvencionalno gorivo (na 81

82 primer mazut ili ugalj). Količina proizvedenog CO 2 sagorevanjem biomase je na godišnjem nivou nula, pošto biljke iz atmosfere uzmu istu količinu CO 2 za svoj rast i razvoj. Prema odredbama Zakona o zaštiti životne sredine (Sl. glasnik 66/91, 83/92, 51/93, 69/93, 48/94, 53/95) i Pravilnika o graničnim vrednostima, metodama merenja emisije, kriterijuma za uspostavljanje mernih mesta i evidenciji podataka (Sl. glasnik 71/2010) propisane su granične vrednosti emisija zagađujućih materija u vazduhu, kao i koncentracije zagađivača okolnog vazduha. Sastav proizvedenog pepela u procesu sagorevanja biomase zavisi od vrste i količine upotrebljenih sredstava za đubrenje i zaštitu bilja. Ukoliko se ne radi o preteranim dozama djubriva i sredstava za zaštitu bilja, onda se pepeo za biomasu može koristiti za đubrenje bašta, što svakako nije slučaj sa pepelom od uglja. Pri skladištenju biomase u kamare na ekonomskom dvorištu potrebno je dobro voditi računa o razmaku između kamara, o obezbeđenosti sa sredstvima za gašenje požara, obilasku i kontroli stanja kamara, zabrani deci da se ne igraju oko kamara, zabrani životinjama da ne raznose biomasu, itd. Pušenje strogo zabraniti radnicima koji rade sa biomasom Predvidjene mere za smanjenje i/ili sprečavanje negativnog uticaja postrojenja (objekata) na životnu sredinu Mere za smanjenje i/ili sprečavanje negativnog uticaja postrojenja (objekata) na životnu sredinu sprovodiće se u toku izgradnje, redovonog rada kao i u slučaju udesa. One obuhvataju mere predvidjene zakonskim i podzakonskim aktima, tehničko tehnološke mere zaštite, mere zaštite u slučaju akcidenta, mere zaštite od elementarnih nepogoda, mere zaštite od električne energije, mere zaštite od požara i ekplozije, mere zaštite na radu kao i preventivne mere zaštite Mere predvidjene zakonskim i podzakonskim aktima Ove mere obuhvataju: primenu normativa i standarda kod izbora i nabavke materijala i opreme za izgradnju objekata, primenu zakonskih i podzakonskih odredbi za bezbedno funkcionisanje postrojenja u odnosu na indikatore životne sredine kao i uslove koji utvrdjuju nadležni državni organi i institucije kod izdavanja odobrenja i saglasnosti za izgradnju i upotrebu objekata. U saglasnosti sa ovim merama, a prema Zakonom o proceni uticaja na životnu sredinu ( Sl.glasnik RS br.135/04 i 36/09) i drugim važećim aktima, kao što je Uredba o utvrđivanju liste projekata za koje je obavezna procena uticaja i liste projekata za koje se može zahtevati procena uticaja na životnu sredinu ( Sl.glasnik RS br.114/2008) i dr. za izgradnju termoenergetskog postrojenja za proizvodnju toplotne energije ukupne termičke snage 1 do 50 MW se prema listi II navedene Uredbe može zahtevati procena uticaja na životnu sredinu, koja pored naziva projekta, sadrži i kriterijume za odlučivanje o potrebi izrade procene uticaja na životnu sredinu. Navedena konstatacija se u Uredbi nalazi pod tačkom 3., podtačka 1. - Postrojenja za proizvodnju električne energije, vodene pare, tople vode, tehnološke pare ili zagrejanih gasova (termoelektrane, toplane, gasne turbine, postrojenja sa motorom sa unutrašnjim sagorevanjem, ostali uređaji za sagorevanje), uključujući i parne kotlove, u postrojenjima za sagorevanje uz korišćenje svih vrsta goriva, snage 1 do 50 MW. 82

83 Kriterijumi i opšte mere koje se zahtevaju kod izrade studije sa procenom u uticaju na životnu sredinu Procena uticaja na životnu sredinu jeste preventivna mera zaštite životne sredine zasnovana na izradi studija i sprovođenju konsultacija uz učešće javnosti i analizi alternativnih mera, sa ciljem da se prikupe podaci i predvide štetni uticaji određenih projekata na život i zdravlje ljudi, floru i faunu, zemljište, vodu, vazduh, klimu i pejzaž, materijalna i kulturna dobra i uzajamno delovanje ovih činilaca, kao i utvrde i predlože mere kojima se štetni uticaji mogu sprečiti, smanjiti ili otkloniti imajući u vidu izvodljivost tih projekata. Faze u postupku procene uticaja Postupak procene uticaja na živornu sredinu sastoji se od sledećih faza: 1. Odlučivanje o potrebi procene uticaja na životnu sredinu za projekte; 2. Definisanje obima i sadržaja studije o proceni uticaja na životnu sredinu i 3. Odlučivanje o davanju saglasnosti na studiju o proceni uticaja na životnu sredinu. Odlučivanje o potrebi procene uticaja Nosilac projekta za koji se može zahtevati procena uticaja na životnu sredinu podnosi zahtev nadležnom organu za odlučivanje o potrebi procene. Zahtev o potrebi procene uticaja sadrži: 1. opis lokacije; 2. opis karakteristika projekta; 3. opis karakteristika mogućih uticaja projekta na životnu sredinu i 4. druge podatke i dokumentaciju. Definisanje obima i sadržaja studije o proceni uticaja Nosilac projekta za koje se obavezno vrši procena uticaja i za koje je nadležni organ utvrdio obavezu procene uticaja podnosi zahtev za određivanje obima i sadržaja studije o proceni uticaja. Zahtev za određivanje obima i sadržaja sadrži: 1. podatke o nosiocu projekta; 2. opis projekta; 3. prikaz glavnih alternativa koje su razmatrane; 4. opis činilaca životne sredine koji mogu biti izloženi uticaju; 5. opis mogućih značajnih štetnih uticaja projekta; 6. opis mera predviđenih u cilju sprečavanja, smanjenja i otklanjanja značajnih štenih uticaja; 7. netehnički rezime podataka navedenih od 2) do 6); 8. podaci o mogućim teškoćama na koje je naišao nosilac projekta u prikupljanju podataka i dokumentacije i 9. druge podatke i dokumentaciju. 83

84 Odlučivanje o davanju saglasnosti na studiju o proceni uticaja na životnu sredinu Davanje saglasnosti na izrađenu studiju o proceni uticaja na životnu sredinu izdaje nadležni organ u skladu sa važećim zakonima R Srbije. Važniji zakoni pri dlučivanju o davanju saglasnosti na studiju o proceni uticaja na životnu sredinu 1. Zakon o proceni uticaja na životnu sredinu ( Sl.glasnik RS, br. 135/04 i 36/09); 2. Uredba o utvrđivanju Liste projekata za koje je obavezna procena uticaja i Liste projekata za koje se može zahtevati procena uticaja na životnu sredinu; Lista i Projekata za koje je obavezna procena uticaja na životnu sredinu (''Sl glasnik RS'', br. 114/08); 3. Pravilnik o sadržini zahteva o potrebi procene uticaja i sadržini zahteva za određivanje obima i sadržaja studije o proceni uticaja na životnu sredinu (''Sl glasnik RS'', br. 69/05); 4. Pravilnik o postupku javnog uvida, prezentaciji i javnoj raspravi o studiji o proceni uticaja na životnu sredinu (''Sl glasnik RS'', br. 69/05); 5. Pravilnik o radu tehničke komisije za ocenu studije o proceni uticaja na životnu sredinu (''Sl glasnik RS'', br. 69/05); 6. Pravilnik o sadržini studije o proceni uticaja na životnu sredinu (''Sl glasnik RS'', br. 69/05); 7. Pravilnik o sadržini, izgledu i načinu vođenja javne knjige o sprovedenim postupcima i donetim odlukama o proceni uticaja na životnu sredinu (''Sl glasnik RS'', br. 69/05). Uopšte posmatrano zaštitu životne sredine pri realizaciji pojedinih projekata treba sprovoditi integralnim merama koje se odnose na: 1. Mere zaštite predviđene tehničkom dokumentacijom; 2. Mere zaštite u toku izvođenja projekta; 3. Mere zaštite u toku eksploatacije projekta; 4. Mere zaštite u slučaju udesa i 5. Program praćenja uticaja projekta na životnu sredinu. U skladu sa tim merama Ministarstvo životne sredine i prostornog planiranja R Srbije je krajem godine propisalo Uputstvo o minimalnim uslovima za zaštitu životne sredine koje je obuhvatalo opšte i specijalizovane mere. Opšte mere zaštite životne sredine se odnose na: I. Mere u toku izgradnje Tokom izvođenja radova na pripremi terena i izgradnji objekta potrebno je planirati i primeniti sledeće mere zaštite: 1. Nosilac projekta je dužan da poštuje Zakon o planiranju i izgradnji ( Sl. gl. RS, br. 72/09), kao i podzakonska akta doneta na osnovu ovog Zakona 2. Vršiti redovno kvašenje zaprašenih površina i sprečiti rasipanje građevinskog materijala tokom transporta 3. Utvrditi obavezu sanacije zemljišta, u slučaju izlivanja ulja i goriva tokom rada građevinskih mašina i mehanizacije 84

85 4. Otpadni materijal koji nastane u procesu izgradnje (komunalni otpad, građevinski materijal i metalni otpad, plastika, papir, stare gume i sl.) propisno sakupiti, razvrstati i odložiti na za to predviđenu i odobrenu lokaciju 5. Materijal iz iskopa odvoziti na unapred definisanu lokaciju, za koju je pribavljena saglasnost nadležnog organa; transport iskopanog materijala vršiti vozilima koja poseduju propisane koševe i sistem zaštite od prosipanja materijala 6. Ako se u toku izvođenja građevinskih i drugih radova naiđe na arheološka nalazišta ili arheološke predmete, izvođač radova je dužan da odmah prekine radove i obavesti nadležnu organizaciju za zaštitu spomenika kulture 7. Ako se u toku radova naiđe na prirodno dobro koje je geološko-paleontološkog tipa i minerološko-petrografskog porekla, za koje se pretpostavlja da ima svojstvo prirodnog spomenika, izvođač radova je dužan da o tome obavesti nadležnu organizaciju za zaštitu prirode. II. Upravljanje otpadom 1. Nosilac projekta je dužan: 2. Da poštuje Zakon o upravljanju otpadom ( Sl. gl. RS, br. 36/09), Zakon o ambalaži i ambalažnom otpadu ( Sl. gl. RS, br. 36/09), kao i podzakonska akta doneta na osnovu ovih zakona 3. Obezbedi poseban prostor 4. Obezbedi potrebne uslove i opremu za sakupljanje, razvrstavanje i privremeno čuvanje različitih otpadnih materija (komunalni i ambalažni otpad, organski ili procesni otpad, reciklabilni materijal, otpad od čišćenja separatora masti i ulja i dr.) 5. Da sekundarne sirovine, opasan i drugi otpad, predaje licu sa kojim je zaključen ugovor, a koje ima odgovarajuću dozvolu za upravljanje otpadom (skladištenje, tretman, odlaganje i sl). III. Zaštita voda Nosilac projekta je dužan: 1. Da poštuje Zakon o vodama ( Sl. gl. RS, br. 33/10), kao i podzakonska akta doneta na osnovu ovog Zakona 2. Planira i izvede sistem interne separatne kanalizacije (za atmosferske i fekalne otpadne vode) 3. Sanitarno-fekalne otpadne vode odvodi u gradsku kanalizacionu mrežu a u slučaju nepostojanja gradske kanalizacije, potrebno je fekalne otpadne vode upuštati u vodonepropusnu septičku jamu, do opremanja lokacije kanalizacionom infrastrukturom 4. Obezbedi saglasnost nadležnog organa za poslove vodoprivrede (mišljenje, uslovi, dozvola...) 5. Po potrebi, predvidi odgovarajući tretman tehnoloških otpadnih voda, kojim se obezbeđuju propisani zahtevi emisije, odnosno propisani uslovi za ispuštanje u javnu kanalizaciju ili određeni recipijent 6. Predvidi kontrolisani prihvat potencijalno zauljene atmosferske vode sa internih saobraćajnih, manipulativnih površina i parkinga, kao i njen tretman u taložniku/separatoru masti i ulja, kojim se obezbeđuje da kvalitet prečišćenih 85

86 voda zadovoljava kriterijume propisane za ispuštanje u javnu kanalizaciju ili određeni recipijent; vrši redovnu kontrolu separatora i taložnika i poslove pražnjenja istih poveri ovlašćenoj organizaciji; vodi urednu evidneciju o čišćenju navedene opreme i uređaja 7. Ugradi uređaj za merenje količine ispuštenih otpadnih voda-merač protoka i dobijene rezultate dostavlja nadležnoj inspekciji za zaštitu životne sredine (republička, pokrajinska, grada Beograda) 8. Uspostavi monitoring voda koje se ispuštaju u recipijent u skladu sa Zakonom o vodama 9. Rezultate merenja kvaliteta voda dostavi nadležnoj inspekciji i Agenciji za zaštitu životne sredine. IV. Zaštita vazduha Nosilac projekta je dužan: 1. Da poštuje Zakon o zaštiti vazduha ( Sl. gl. RS, br. 36/09), kao i podzakonska akta doneta na osnovu ovog Zakona 2. Predvidi odgovarajuću opremu, tehnička i tehnološka rešenja, kojima se obezbeđuje da emisija zagađujućih materija u vazduh zadovoljava propisane granične vrednosti 3. Da postrojenje prilikom projektovanja, gradnje i korišćenja održava tako da ne ispušta zagađujuće materije u vazduh u količini većim od graničnih vrednosti emisije 4. Ukoliko dođe do kvara uređaja kojim se obezbeđuje sprovođenje propisanih mera zaštite ili do poremećaja tehnološkog procesa zbog čega dolazi do prekoračenja graničnih vrednosti emisije, nosilac projekta je dužan da kvar ili poremećaj otkloni ili prilagodi rad novonastaloj situaciji ili obustavi tehnološki proces kako bi se emisija svela u dozvoljene granice u najkraćem roku 5. U slučaju prekoračenja graničnih vrednosti nivoa zagađujućih materija u vazduhu, da preduzme tehničko-tehnološke mere ili da obustavi tehnološki proces, kako bi se koncentracije zagađujućih materija svele u propisane vrednosti 6. Nosilac projekta stacionarnog izvora zagađivanja, kod koga se u procesu obavljanja delatnosti mogu emitovati gasovi neprijatnih mirisa, dužan je da primenjuje mere koje će dovesti do redukcije mirisa iako je koncentracija emitovanih materija u otpadnom gasu ispod granične vrednosti emisije 7. Nosilac projekta novoizgrađenog ili rekonstruisanog stacionarnog izvora zagađivanja za koji nije propisana obaveza izdavanja integrisane dozvole ili izrade studije o proceni uticaja na životnu sredinu dužan je da pre puštanja u rad pribavi dozvolu (uz zahtev za izdavanje dozvole obaveza operatera je da priloži upotrebnu 8 dozvolu ili tehničku dokumentaciju za taj izvor zagađivanja, kao i stručni nalaz sa rezultatatima emisije) 8. Nosilac projekta svakog izvora zagađivanja dužan je da dostavi nadležnom organu podatke o stacionarnom izvoru zagađivanja i svakoj njegovoj promeni 9. Obezbedi redovan monitoring emisije i da o tome vodi evidenciju 10. Obezbedi kontinualna merenja emisije ako za to postoji obaveza (kada je maseni protok emisije za određenu zagađujuću materiju veći od propisanih vrednosti) samostalno, putem automatskih uređaja za kontinualno merenje 86

87 11. Vodi evidenciju o obavljenim kontinualnim merenjima sa podacima o mernim mestima, rezultatima i učestalosti merenja i dostavi podatke jednom u tri mesca u roku od 15 dana od isteka tromesečja, a i da dostavi merenja na godišnjem nivou u vidu godišnjeg izveštaja najkasnije do 31. januara tekuće godine za prethodnu kalendarsku godinu 12. Obezbedi kontrolna merenja emisije preko ovlašćenih organizacija, ako merenja emisije obavlja samostalno 13. Obezbedi propisana povremena merenja emisije, preko ovlašćenog pravnog lica dva puta godišnje, ukoliko ne vrši kontinualni monitoring, a podatke dostavi u roku od 30 dana od dana izvršenog merenja 14. Vodi evidenciju o vrsti i kvalitetu sirovina, goriva i otpada u procesu spaljivanja 15. Vodi evidenciju o radu uređaja za sprečavanje ili smanjenje emisije zagađujućih materija kao i mernih uređaja za merenje emisije 16. Predvidi odgovarajuće mere za sprečavanje širenja neprijatnih mirisa (npr. za upijanje neprijatnog mirisa amonijaka koristiti rupičaste džakove napunjene zeolitom i sl.). V. Zaštita od buke Nosilac projekta je dužan: 1. Da poštuje Zakon o zaštiti od buke u životnij sredini ( Sl. gl. RS, br. 36/09), kao i podzakonska akta doneta na osnovu ovog Zakona 2. Projektuje i izvede odgovarajuću zvučnu zaštitu, kojom se obezbeđuje da buka koja se emituje iz tehničkih i drugih delova objekata pri propisanim uslovima korišćenja i održavanja uređaja i opreme, odnosno tokom obavljanja planiranih aktivnosti, ne prekoračuje propisane granične vrednosti 3. Ukoliko se radi o kompresoru obavezno postavi isti u zatvoren prostor uz sprovođenje akustičnih mera zaštite i na udaljenosti od najmanje 20 metara od najbliže zatvorenog prostora u kome borave ljudi. VI. Ostale opšte mere 1. Uređenje zelenila: - Potrebno je izvršiti uređenje i ozelenjavanje slobodnih površina (travnjaci, žbunasta i visoka vegetacija) u skladu sa projektom hortikulturnog uređenja - Po obodu kompleksa, celom dužinom, formirati visoko zelenilo dugog vegetacionog perioda 2. Uređenje prostora, korišćenje prirodnih resursa i dobara vrši se u skladu sa prostornim i urbanističkim planovima i drugim planovima 3. Pravno ili fizičko lice koje degradira životnu sredinu dužno je da izvrši remedijaciju ili na drugi način sanira degradiranu životnu sredinu u skladu sa projektima sanacije i remedijacije 4. Operater seveso postrojenja, odnosno kompleksa u kome se obavljaju aktivnosti u kojima je prisutna ili može biti prisutna jedna ili više opasnih materija, u jednakim ili većim količinama od propisanih, dužan je da primenjuje Seveso II direktivu 5. Potrebno je dostavljati podatke za registre izvora zagađivanja životne sredine 6. Potrebno je sprovoditi neophodne mere zaštite od udesa 7. Potrebno je koristiti ekološke energente. 87

88 3.5. Potrebne količine biomase za časovni i sezonski rad kotlovskog postrojenja Časovna potrošnja biomase Maksimalna deklarisana časovna potrošnja biomase kotlovskog postrojenja u Ćupriji se može izračunati kao količnik deklarisane toplotne snage postrojenja i proizvoda stepena korisnosti postrojenja i toplotne moći goriva (biomase) koje će se sagorevati. Za usvojene početne podatke, časovna potrošnja biomase postrojenja iznosi: m G = Q / x hd = (540 x 3600) / (0,88 x ) = 131 kg/h gde su: m G [kg/h] - potrošnja goriva. Q [kw] - snaga toplovodnog kotlovskog postrojenja, - - stepen efikasnosti kotlovskog postrojenja, hd [kj/kg] - donja toplotna moć izabranih peleta od drveta Sezonska potrošnja biomase Sezonska potrošnja biomase kao goriva je promenljiva i najviše zavisi od spoljašnjih, tj. eksploatacionih uslova tokom grejnog perioda. Spoljašnji uslovi tokom grejnog perioda će u najvećoj meri uticati na toplotne gubitke izabranih objekata javne namene u Ćupriji. Na ukupnu potrošnju biomase tokom grejne sezone utiče i odnos korišćenja biomase kao baznog energenta i lož ulja kao dopunskog energenata. Usvojeno je da maksimalna toplotna snaga termičkog postrojenja na biomasu iznosi 500 kw i da će se svi toplotni gubici koji su veći od toga podmirivati lož uljem. Na osnovu toga se može izračunati godišnja potrošnja biomase sledećim izrazom: m G /god= 24 x x e x y x SD x Q / (hd x x (tu - ts)) = 24 x x 0,81 x 0,8 x x 500 / ( x 0,88 x (20-(-18)) = kg/god gde su: e = e t x e b - - koeficijent temperaturnog i eksploatacionog ograničenja, 0,9 x 0,9 = 0,81 y - - korekturni koeficijent (prekid u loženju, vetar), 0,8 SD - - broj stepen-dana, 195 dana x 15 o C = dana Q [kw] - potrebna količina toplote za grejanje, hd [kj/kg] - donja toplotna moć goriva (16.900), - - stepen korisnosti postrojenja (0,88), tu [ o - unutrašnja temperatura prostora koji se greje C] (20 o C). i ts [ o C] - spoljna projektna temperatura (-18 o C). Sa prosečnim nasipnom gustinom od 630 kg/m 3, navedena masa peleta za rad postrojenja tokom celog grejnog perioda bi zauzela zapreminu od 248,4 m 3, što bi se moglo smestiti u skladište dimenzija: 5x14x3,6 m. Pošto se planira nabavka peleta prema potrebama navedeno skladište se neće graditi, već će se pelet skladištiti u košu pored postrojenja. 88

89 Predviđeni način istovara peleta u prijemni koš termoenergetskog postrojenja u Ćupriji prikazan je na slici 32, a skladišni metalni bin za pelete na slici 33. Sl. 32. Istovar peleta u prijemni koš termoenergetskog postrojenja Sl. 33. Bin za pelet termoenergetskog postrojenja Potencijalni snabdevači biomasom Iako je u realizaciji zadatka 1 prikazano da opština Ćuprija ima velike količine biomase koje više desetina puta prevazilaze potrebnu biomasu za rad postrojenja od 600 kw, za bližu odrednicu u ovoj studiji se naveo konkretni spisak snabdevača postrojenja biomasom. Kriterijum za izbor potencijalnih snabdevača postrojenja peletima od drveta je bio taj da se radi o privrednim subjektima značajnijih obima proizvodnje i sa dugogodišnjim poslovanjem. Potencijalni snabdevači postrojenja u Ćupriji peletima od drveta su navedeni u tabeli 30. Tab. 30. Potencijalni snabdevači postrojenja za sagorevanje peleta od drveta Red. Naziv br Bio-therm d.o.o. - Guča Vučkovica, Srbija tel: fax: info@bio-therm.net Gota Pellets d.o.o. Milenka Topalovića 100/a Bajina Bašta, Srbija telefon: fax: mail:gotapellets@gmail.com web: 89