LIETUVOS AGRARINIŲ IR MIŠKŲ MOKSLŲ CENTRAS MIŠKŲ INSTITUTAS Miško biomasė ir jos panaudojimas energetikoje dr. Marius Aleinikovas 2012 m. sausio 11 d.
Turinys Įvadas; Medienos kuro klasifikacija; Miško kirtimo atliekos ir jaunuolynų ugdymas; Baltalksnynai potencialus energijos šaltinis; Kiti potencialūs šaltiniai; Miško kuro ruošos problemos; 2
Įvadas Lietuvos miškuose sukaupta 81,6 % visos biomasės, ţemės ūkio naudmenose 9,7 %, pelkėse 7,9 % vandens telkiniuose 0,3-0,4 % 3
Biomasės daugiau tuose rajonuose, kur didesni miškų plotai Biomasės pasiskirstymas Lietuvos rajonuose (Bumlauskis ir kt., 1999). 4
Sumedėjusių augalų naudojimą energetinėms reikmėms, lyginant su ţolinių augalų biomase, skatina keletą prieţasčių: Jie yra daugiamečiai; Pakankamai produktyvūs ( 1 ha- 7-12 t. biomasės); Kai kurios rūšys gerai atţelia savaime (nereikia sodinti); Mediena pasiţymi gera energetine verte; Medieną patogu transportuoti ir laikyti (sandėliuoti); Geru energijos ir energijos, sunaudotos auginimui, derliaus nuėmimui bei transportavimui, balansu 5
Pagrindiniai Lietuvos miškų rodikliai Rodikliai 2010 01 01 Miško ţemė pagal valstybinę miško apskaitą, tūkst. ha 2160 Apaugusi mišku ţemė (medynai), tūkst. ha 2051 Bendras medienos tūris, mln.m 3 (su ţieve) 479,4 Vidutinis medienos tūris 1 ha, m 3 234 Bendras brandţių medynų tūris, mln.m 3 119,9 Vidutinis brandţių medynų tūris 1 ha, m 3 302 Bendras metinis medienos prieaugis iš viso, mln.m 3 16,2 Einamasis metinis medienos prieaugis 1 ha, m 3 7,9 Miško ţemės plotas, proc. 33,1 (Lietuvos miškų statistika, 2010) 6
Tūris, mln. m 3 Miško kirtimų prognozė III IV grupės miškuose 2001-2030 10 8 6 4,2 3,9 3,8 4 2 3,6 4,1 2,7 0 2001-2010 2011-2020 2021-2030 valstybiniai miškai privatūs ir kt. miškai III IV gr. miškuose per metus priauga apie 14 mln. m 3 (apie 8 m 3 /ha) medienos. Tokiuose miškuose būtų galima iškirsti iki 6 7 mln. m 3 medienos (neskaitant kirtimo atliekų): apie 5-6 mln. m 3 padarinės ir apie 1,5 2,0 mln. m 3 malkų. (Lietuvos miškų naudojimo XXI a. prognozės, 2000) 7
Medienos kuro klasifikacija 8
Miško kirtimo atliekos MEDŢIO BIOMASĖS KOMPONENTAI Assessment of energy wood potential in the EU: Finnish Forest Research Institute Biomasės komponentai Eglė Pušis Lapuočiai Stiebas su žieve 55 67,6 78,2 Stiebo nuostoliai 8 8 8 Šakos 24 17,7 12,1 Spygliai 11 4,7 0 Viršūnė 2 2 1,7 Bendra 100 100 100 Kelmo mediena Europa 19,1 19,3 22,4 Kelmo mediena Baltijos reg. 21,9 19,8 22,4 (Ozolinčius, 2008) Kelmas ir kirtimo atliekos sudaro apie 20-30 % medţio biomasės. 9
Miško kirtimo atliekos 10
Miško kirtimo atliekos Valstybinės miškų tarnybos duomenimis, kirtavietėse potencialiai susidaro apie 2,5 mln. m³ kirtimo atliekų (šakų, viršūnių, kelmų ir šaknų). Iš šių kirtimo atliekų energijai gaminti dėl biologinės įvairovės uţtikrinimo, įvairių gamtosauginių reikalavimų ir technologinių eksploatacijos aspektų, šiuo metu galima panaudoti tik apie 750 tūkst. m³. 11
Miško kirtimo atliekos 2010 m. valstybinės miškų urėdijos jų pardavė apie 75 tūkst. m 3. Nacionalinės miškų ūkio sektoriaus plėtros programos projekte planuojama iki 2025 metų padidinti medienos panaudojimo biokurui apimtis iki 500 tūkst. m 3 Kiek pagaminta kirtimo atliekų privačiuose miškuose nėra tiksliai ţinoma, tačiau kiekiai nėra dideli. Jų naudojimą stabdo ekonominiai bei organizaciniai veiksniai. 12
Jaunuolynų ugdymas Kasmet ugdymo kirtimais valstybiniuose miškuose iškertama apie 120 tūkst. m 3 nelikvidinės medienos. Panašų kiekį galima iškirsti ir iš privačių miškų. Lietuvoje dalis jaunuolynų yra ugdoma, tačiau mediena iš šių kirtimų nėra naudojama skiedrų gamybai dėl didelės gamybos savikainos bei ekologinių prieţasčių. 13
Skiedrų ruošos sąnaudos, Lt Skiedrų ruošos sąnaudos, Lt Biomasės bioenergetikai plėtros perspektyvos ir iššūkiai, EUROPA ROYALE, 2012 sausio 11 d. Jaunuolynų ugdymas Skiedrų gamyba iš jaunuolynų ugdymo atliekų yra brangiausia, kadangi smulkių medelių iškirtimas bei sukrovimas uţima daug laiko, o pagaminamos medienos kiekis nėra didelis. Suomijoje yra taikomos subsidijos ruošiant skiedras iš smulkių medelių, iškirstų ugdant jaunuolynus 70 60 50 40 30 20 10 0 100 350 750 1250 Ištraukimo atstumas, m Plyni kirtimai Tarpiniai kirtimai (Ozolinčius, 2008) 140 120 100 80 60 40 20 0 100 350 750 1250 Ištraukimo atstumas, m Jaunuolynų ugdymas 14
Baltalksnynai - potencialus energijos šaltinis Lietuvoje baltaksnynų plotas siekia beveik 130 tūks. ha Baltaksnynų medienos tūris 20 mln. m 3 Nuosavybės teisių atstatymui rezervuotuose miškuose 67%, privačiuose miškuose sukaupta 23 %, valstybiniuose 10 % viso baltalksnynų tūrio. Potencialių baltalksnynų medienos išteklių, naudotinų medienos kurui kiekis siekia beveik 8 mln. m 3. 15
Baltalksnynai - potencialus energijos šaltinis Baltalksnynų minimalus kirtimo amţius III ir IV miškų grupėse - 31 metai. Privačiuose miškuose baltalksnynams, blindynams, gluosnynams ir gryniems drebulynams kirtimo amţius IV grupės miškuose nenustatomas (Pagrindinių miško kirtimų taisyklės, 2003). 16
Baltalksnynai - potencialus energijos šaltinis Tradicinių miškininkystės sistemų modifikavimas, siekti ne tik aukštos kokybės padarinių sortimentų, bet ir biomasės (derinti abu siekius) Baltalksnynų augimo eiga, taikant įvairius pagrindinių kirtimų amţius: A kertant perbrendusius 60 m. medynus; bendras iškertamos medienos tūris - 170 m 3 /ha; B taikant dabartiniu metu egzistuojantį kirtimo amţių; bendras iškertamos medienos tūris - 140 +140 = 280 m 3 /ha; C taikant naujai siūlomą kirtimo amţių; bendras iškertamos medienos tūris - 115 +115 + 115 = 345 m 3 /ha. (Ozolinčius, 2008) 17
Kiti potencialūs šaltiniai - Energetinės plantacijos Energetinėse plantacijose auginami medţiai ir krūmai turi atitikti tokius reikalavimus: labai gerai prigyti dauginant vegetatyviniu būdu; produkuoti daug biomasės; ilgai išlaikyti atţėlimo pajėgumą; jauname amţiuje greitai augti; būti atsparūs kenkėjams ir ligoms; būti atsparūs nepalankiems abiotiniams veiksniams, visų pirma, šalnoms; pasiţymėti gera energetine verte. 18
Kiti potencialūs šaltiniai - Energetinės plantacijos Europoje plačiausiai energetinių plantacijų veisimui naudojami karklai ir gluosniai (Salix gentis). Labiausiai gamybinėse plantacijose paplitusio karklo ţilvičio metinis produktyvumas yra apie 10-12 t/ha sausos biomasės. 19
Kiti potencialūs šaltiniai - Energetinės plantacijos Vis didesnį susidomėjimą kelia hibridinės tuopos (Populus x euramericana, P. deltoides, P. trichocarpa), kurių plantacijų produktyvumas ne daug ką nusileidţia karklams 7-12 t/ha per metus. Tuopų plantacijos sodinamosios medţiagos (gyvašakių) išauginimui (Vengrija) 20
Kiti potencialūs šaltiniai - Energetinės plantacijos Hibridinė drebulė (P. tremuloides x P. tremla) Hibridinės drebulės (P. tremuloides x P. tremla) želdinų augimo nuotekų dumblu tręštame durpiniame dirvožemyje rodikliai Amţius, m. 1 Tūris, m 3 /ha Stiebų ir šakų biomasė, t/ha Metinis biomasės prieaugis, t/ha 2 8 3,2 1,2 3 22 8,8 5,6 4 41 23,1 14,3 5 71 37,7 14,6 6 109 56,2 18,5 Siekiant padidinti atsinaujinančių energijos šaltinių išteklius, Lietuvoje numatoma auginti greitai augančias drebules plantaciniuose ţeldiniuose. Jiems įrengti, kaip ir trumpos apyvartos energetinių ţeldiniams, teikiama ES parama. 21
Kiti potencialūs šaltiniai - Energetinės plantacijos Augalų biotechnologijos metodai - energetinėms plantacijoms A B C F C D Patobulinta hibridinės drebulės mikrodauginimo in vitro technologija E G 22
Kiti potencialūs šaltiniai - Energetinės plantacijos LŠTA duomenimis, 2010 m. Lietuvoje augo apie 800 ha energetinių plantacijų. Siekiama, kad iki 2015 m. šalyje būtų įrengta 11,5 tūkst. ha energetinių plantacijų ir iš jų pagaminta 45 tūkst. tonų naftos ekvivalento (tne) biomasės, o iki 2025 17,5 tūkst. ha plantacijų ir iš jų pagaminta 70 tūkst. tne biomasės. 23
Kiti potencialūs šaltiniai - Energetinės plantacijos MIŠKO ATKŪRIMO IR ĮVEISIMO NUOSTATAI Plantaciniai miško ţeldiniai gali būti auginami tik tuose plotuose, kuriuose prieš tai miškas neaugo, išskyrus atvejus, kai jie sodinami moksliniams tyrimams atlikti. 7 punktas. Vidutinės ir ilgos rotacijos plantaciniai ţeldiniai, kurių auginimo trukmė ilgesnė kaip penkeri metai, priskiriami miško ţeldiniams. 24
Vidutinė sausa trako biomasė kg/ha mišku apaugusiuose plotuose Lietuvoje Trako rūšis Kiti potencialūs šaltiniai - Trakas Vidurkis Sausa trako biomasė kg/ha Maksimalios reikšmės Šermukšnis 107,51 4,64 10871,57 Šaltekšnis 115,42 4,85 11221,10 Lazdynas 350,72 12,08 12560,87 Ieva 144,98 7,02 9845,53 Kitos rūšys 141,48 6,98 15128,37 Viso 860,12 18,48 24884,46 25
Sausa trako biomasė t/ha Kiti potencialūs šaltiniai - Trakas Vidutinė sausa trako biomasė skirtingose Lietuvos miškų augavietėse t/ha 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 - Lf Šc Nd Ld Šd Md Ud Nc Pc Lc Mc Mb Pd Pb Lb Nb Na Pa Miško augavietė 26
Kiti potencialūs šaltiniai - Kelmai Jau nuo 7 dešimtmečio buvo atliekami tyrimai dėl kelmų naudojimo biokurui, tačiau dėl didelių kaštų plačiau naudoti nepradėti. Tačiau patobulėjus technikai ir ţymiai išaugus biokurui poreikiui jau daugiau kaip 10 metų kelmai sėkmingai naudoji Skandinavijos šalyse. Kelmų naudojimas energijai gaminti auga gana ţymiais tempais. Suomijoje šiuo metu 0,6 mln. m 3 kelmų medienos naudojami skiedrų gamybai. Manoma, kad potencialiai galima dar padidinti 2,5 mln. m 3 per metus. (Peltola, 2008). 27
Kiti potencialūs šaltiniai - Kelmai Prognozuojamas kelmų kiekis iš pagrindinių kirtimų 2009-2013 metais, tūkst. m 3 Pagrindiniai kirtimai Tarpiniai kirtimai Valstybiniuose miškuose Privačiuose miškuose Viso spygliuočių medynai 356,4 256 612,4 lapuočių medynai 327,1 235 562,1 spygliuočių medynai 219,9 158 377,9 lapuočių medynai 81,2 58,3 139,5 1691,9 Saladis, 2008 28
Miško kuro ruošos problemos Potencialūs ir realūs miško kirtimo atliekų ištekliai (skirtingų augaviečių medynui). Galima ir įmanoma Negalima a b c d f Š N L U Pn P Atskirais atvejais Paprastai neįmanoma (Ozolinčius, 2008) 29
Miško kuro ruošos problemos Maisto medţiagų nuostolių vertinimas ir kompensavimas (miškų dirvoţemių derlingumo išlaikymas) kg N ha -1 kg K ha -1 350 300 250 200 150 100 50 0 120 100 80 60 40 20 0 N y = 16,949x + 189,59 R 2 = 0,4809 10 20 40 50 65 K y = 1,806x + 84,484 R 2 = 0,0611 Amžius, metai 10 20 40 50 65 Amžius, metai Vidutinės maisto medţiagų sankaupos skirtingo amţiaus pušynuose Pušynuose naudojant kirtimo atliekas (ugdymo, sanitariniais ir pagrindinio naudojimo kirtimais) per 100 metų apyvartą susidaro iki 1,5-2 kartų didesni maisto medţiagų nuostoliai: su kirtimų atliekomis iš hektaro papildomai išnešama apie 280 kg azoto, 110 kg kalcio, 100 kg kalio, po 30 kg magnio ir fosforo. (Ozolinčius, 2007) 30
Miško kuro ruošos problemos (Ozolinčius, 2008) 31
Miško kuro ruošos problemos Kirtimo atliekų (ţievės, šakų, lapijos) surinkimas ir efektyvesnis panaudojimas panaudojant paketavimo mašinas 32
Miško kuro ruošos problemos 26-30 km, S=38,5 Lt/m³ 21-25 km, S=35,8 Lt/m³ 16-20 km, S=32,9 Lt/m 3 11-15 km, S=30,3 Lt/m 3 6-10 km, S=27,5 Lt/m 3 1-5 km, S=24,7 Lt/m 3 Medienos ruošos, smulkinimo ir transportavimo sąlygos: Plynas kirtimas motopjūklu Husqvarna 250 XP, ištraukiant 200 m atstumu forvarderiu Valmet 840Y, smulkinant K-700 + Loglift F 70 L + Bruks 604 CT 20 m³/val. našumu, skiedras vežant T-150 nurodytais atstumais Ištraukimo ir transportavimo sąnaudos vieni iš svarbiausių medienos kuro naudojimą limituojančių veiksnių. Medienos kuro ruošos sąnaudų (S) priklausomybė nuo transportavimo į katilinę atstumo 33
Miško kuro ruošos problemos Miško medienos ruošėjai nepilnai įsisavinę kirtimo atliekų ruošos technologijų (kompleksinė ruoša); Kylant malkinės medienos kainoms, didėja kaimo gyventojų poreikis medienos ruošos atliekoms; Atliekų sandėliavimo vietų miške trūkumas; Nelanksčios kirtimo atliekų tiekimo sutarčių sąlygos; Nėra vieningos metodikos miško kuro kiekio skaičiavimui; 34
Lietuvos apskričių miškų biomasė bei energetinė vertė, potencialiai galima panaudoti biokurui Apskritis Maţo skersmens medţiai iš ugdymo kirtimų Tonos Energetinė vertė, MWh Visų tipų kirtimų atliekos Tonos Energetinė vertė, MWh Kelmai iš pagrindinių kirtimų Tonos Energetinė vertė, MWh Alytaus apsk. 6894 19303 77593 217260 47411 132751 Kauno apsk. 15539 43509 99505 278614 87818 245890 Klaipėdos apsk. 5633 15772 32882 92070 25103 70288 Marijampolės apsk. 5210 14588 42587 119244 36298 101634 Panevėţio apsk. 13005 36414 89476 250533 74433 208412 Šiaulių apsk. 10950 30660 84511 236631 71933 201412 Tauragės apsk. 6865 19222 62896 176109 56860 159208 Telšių apsk. 5914 16559 40559 113565 32799 91837 Utenos apsk. 7461 20891 143834 402735 72118 201930 Vilniaus apsk. 11486 32161 85841 240355 105407 295140 Iš viso: 88957 249080 759686 2127121 610179 1708501 Baltijos biomasės tinklas Lietuvoje, 2007 35
Planuojama medienos pasiūlos ir paklausos struktūra ir jų balansas Europoje 2010-2030 m. pagal EFSOS II referencinį scenarijų apvalios medienos ekvivalentu, mln. m³ 36
Dėkoju už dėmesį dr. Marius Aleinikovas Telefonas: (8 37) 547221 Elektroninis paštas: e-mail: m.aleinikovas@mi.lt 37