KalendarzRolników.pl
Nie masz jeszcze konta?
27 lipca 2018

Energetyczne wykorzystanie słomy - jakie korzyści dla rolnika?

Wykorzystanie energii jest wskaźnikiem rozwoju gospodarki danego kraju, a także poprawy życia ludności. Dlatego jest na nią coraz większe zapotrzebowanie. Obecne potrzeby pokrywane są przede wszystkim przez paliwa kopalne. Jednak ich zasoby są ograniczone, mimo odkrywania nowych złóż. Mają one jeszcze jedną wadę, mianowicie w wyniku ich spalania, obok produkcji energii, jest emitowany CO2, przyczyniający się do powstania efektu cieplarnianego.

Dodatkowo przy spalaniu paliw kopalnych następuje emisja SO2 i NOx, które powodują kwaśne deszcze. Dlatego coraz większym zainteresowaniem cieszy się biomasa czy jako produkt uboczny (słoma), czy też jako uprawy celowe (rośliny energetyczne). Najczęściej biomasa jest spalana bezpośrednio, np. w postaci bel lub kostek słomy, drewno w postaci szczap, zrębków czy przetworzone na pelet lub brykiet. Spalanie biomasy ma zerową emisję dwutlenku węgla, ponieważ przyjmuje się, że ilość wydzielona w procesie spalania jest równa ilości pochłoniętej z atmosfery w czasie wzrostu roślin. Wartość opałowa słomy wynosi od 14,3 do 15,2 MJ/kg przy wartości opałowej węgla od 18,8 MJ/kg do 29,3 MJ/kg. Przyjmuje się, że pod względem energetycznym 1,5 tony słomy jest równoważne jednej tonie węgla.

Wykorzystanie słomy

Przez wiele lat słomę wykorzystywano głównie jako materiał ściołowy i na paszę dla określonych gatunków zwierząt gospodarskich. Stosowano ją także do przykrywania kopców, ocieplania budynków, natomiast nadwyżkę przeznaczano na przyoranie lub spalano na ściernisku. Jednak nadmiar słomy w glebie wpływa niekorzystnie na proces rozkładu, powoduje powstawanie grzybów, co negatywnie wpływa na jej stan. Spalanie słomy na pokosie powoduje degradację środowiska.
Wielkość zbioru, a tym samym plon, jest trudna do określenia, gdyż zależy od uprawianego zboża, odmiany, jakości gleby, przebiegu pogody, poziomu nawożenia czy przedplonu. Do określenia plonów słomy można wykorzystać orientacyjne wskaźniki podające stosunek plonu słomy do ziarna. 

Orientacyjny stosunek plonu ziarna do słomy

Roślina uprawna

Stosunek ziarna słomy do ziarna

pszenica ozima i jara

1 : 0,9

żyto ozime i jare

1: 1,3

jęczmień ozimy i jary

1 : 0,8

owies i owies bez łuski

1 : 1,1

pszenżyto ozime i jare

1 : 1,1

mieszanka zbóż

1 : 0,9

rzepak i rzepik

1 : 1

Źródło: Skrócone normatywy produkcji rolnej. RCDRRiOW Radom, 2002; inne materiały informacyjne

Nadwyżki słomy niewykorzystane w rolnictwie mogą być zużyte jako surowiec energetyczny. Energia chemiczna 1 kg słomy o wilgotności 15% wynosi 14,3 MJ. Taka sama ilość energii chemicznej jest zawarta 0,81 kg drewna opałowego lub 0,41 m3 gazu ziemnego. Na cel energetyczny może być wykorzystana słoma zbóż, rzepaku i rzepiku. Jednak słoma owsiana nie jest zalecana jako paliwo, ze względu na niską temperaturę topnienia popiołu co jest przyczyną zażuzlowienia elementów pieca. 

Słoma charakteryzuje się niższą zawartością siarki i mniejszą popielnością w porównaniu z węglem, a ponadto popiół może być wykorzystany jako nawóz mineralny. Ważne jest, aby słoma jako opał była wcześniej poddana procesowi więdnięcia. Dla oceny stopnia zwiędnięcia stosowane są określenia: słoma żółta lub słoma szara. Słoma świeża – żółta – zawiera w swoim składzie duże stężenie alkaloidów i związków chloru, które mają wpływ na stopień korozyjności i zażużlenie elementów kotła. Dlatego słoma przeznaczona na cele energetyczne powinna być pozostawiona na polu i poddana procesowi więdnięcia. Proces ten polega na wymywaniu szkodliwych związków, a jednocześnie kolor słomy zmienia się z żółtego na szary. Stąd stosowane jest określenie słoma szara. 

Do celów energetycznych bardziej przydatna jest słoma szara. Również jej wartość opałowa jest większa, co przedstawia poniższa tabela:

Rodzaj słomy

Wilgotność [%]

Wartość opałowa [MJ/kg]

Zawartość popiołu [%]

słoma żółta

10-20

14,3

4,0

słoma szara

10-20

15,2

3,0

Słoma, która nie została przetworzona, jest materiałem niejednorodnym, ma dużą zawartość części lotnych oraz charakteryzuje się dużą objętością w stosunku do jej wartości energetycznej. Pojawiło się wiele rozwiązań konstrukcyjnych kotłów przeznaczonych do spalania słomy. W gospodarstwach mających nadwyżkę słomy, która jest przeznaczona do spalania, najbardziej rozpowszechnione są kotły wsadowe. Początkowo stosowano kotły węglowe z przerobioną komorą spalania dostosowaną do kostek słomy, o tzw. przepływowym systemie spalania. Charakteryzowały się one sprawnością rzędu 35-40%, jednocześnie emitując do atmosfery duże ilości CO i pyłów. Badania pozwoliły na opracowanie konstrukcji kotłów o przeciwprądowym systemie spalania (rys.1) 

Kocioł wsadowy na słomę jest przeznaczony do podgrzewania wody do temperatury 95 st. C i pracuje cyklicznie. Wyposażony jest w wentylator z regulowaną automatycznie przepustnicą oraz w układ sterowniczy, który ma prowadzić proces spalania słomy według założonych parametrów. Po załadowaniu komory słoma jest zapalana i włącza się sterowanie oraz wentylator. Wentylator poprzez rozdzielacz wdmuchuje do kotła powietrze, które dzieli się na dwie strugi. Jedna struga przechodzi do komory spalania słomy i powoduje powstawanie palnego gazu, który poprzez układ konstrukcyjny jest zawracany i miesza z drugą strugą świeżego powietrza, powodując końcowe jego dopalenie. Jest to tzw. system przeciwprądowego spalania, zapewniający prawidłowy proces zgazowywania słomy i spalania uzyskanego gazu. Ilość wtłaczanego powietrza jest regulowana przez automatyczne przymykanie lub otwieranie przepustnicy. Taki system spalania zapewnia w ostateczności niską zawartość CO2 w spalinach. Są i wady. W stosunkowo krótkim czasie jest wytworzona duża ilość ciepła, którą nie jest w stanie przejąć instalacja grzewcza budynku. Dlatego w przypadku zastosowania kotów wsadowych w instalacji grzewczej musi być zainstalowany zbiornik akumulacyjny mający bardzo dobrą izolację cieplną. 

Pojemność zbiornika zależna jest od mocy nominalnej kotła. Przyjmuje się, że na każdy kW mocy powinno przypadać 50 do 100 litrów wody. Dla kotła o mocy 25 kW będzie to 1250 do 2500 litrów. Najczęściej  producenci zalecają minimalną pojemność 2500 litrów. 

Poniżej został przedstawiony schemat technologiczny kotłowni wyposażonej w kotły wsadowe.

1 – komin, kocioł wsadowy, 2 – zbiornik akumulacyjny
Źródło: Gradziuk P., Grzybek A., Kowalczyk K. „Słoma energetyczne paliwo” Wydawnictwo: Wieś Jutra, Warszawa 2002 

Najważniejszym efektem ekologicznym wykorzystania słomy jako paliwa jest redukcja emisji CO2 do atmosfery. Przy spalaniu słomy CO2 powstaje również, ale jego ilość jest równa ilości, jaką roślina przyjęła z atmosfery w czasie fotosyntezy podczas wzrostu. Można więc przyjąć, że biomasa pod różnymi postaciami (słoma, drewno i inne rośliny) nie emituje do atmosfery dodatkowej ilości CO2 jak w przypadku paliw kopalnych (węgiel, olej opałowy czy gaz). Ograniczenie emisji CO2 jest bardzo ważne, ponieważ jest to najgroźniejszy gaz cieplarniany. 

Podczas spalania 1 t węgla powstaje 2,05 t CO2. Jeżeli przelicznik energetyczny słomy w stosunku do węgla przyjmiemy jak 1,5:1, czyli 1,5 kg słomy zastępuje 1 kg węgla, to spalając w tradycyjnym piecu 4,5 t węgla emitujemy 4,5 t x 2,05 t/t = 9,225 t CO2. Tyle zaoszczędzimy środowisku zamieniając rodzaj paliwa z tradycyjnego węgla na słomę. 
 

Innym efektem ekologicznym spalania słomy jest redukcja SO2. Przyjmując, że zawartość siarki w węglu wynosi przeciętnie około 0,8%, natomiast w słomie co najwyżej 0,1%. Dla zastąpienia powyżej 4,5 t węgla potrzeba 6,75 tony słomy – to redukcja SO2 wyniesie wtedy: 4,5 t x 0,008 – 6,75 x 0,001 = 0,02925 t SO2 na rok. To ważne, bo zawartość siarki w atmosferze jest przyczyną kwaśnych deszczy.


Inwestycje związane z zastąpieniem kotłów opalanych paliwami kopalnymi kotłami na biomasę uznawane są za atrakcyjne, zarówno pod względem ekonomicznym, jak i środowiskowym. W bardzo wielu gospodarstwach słoma jest darmowym opałem, ponieważ występują jej nadwyżki. Nie zawsze można ją sprzedać czy wykorzystać we własnym gospodarstwie. Należy także uwzględnić w kalkulacjach ekonomicznych, że jest wiele programów pomocowych w formie atrakcyjnych kredytów czy dotacji na instalacje związane z wykorzystaniem OZE do własnych celów, w tym do spalania biomasy. Wtedy okres zwrotu kosztów poczynionych na wykorzystanie biomasy jest krótszy. Nie spotyka się tego typu pomocy na instalacje dotyczące paliw kopalnych.

 

 

 
Mirosław Gruszczyński
Łódzki Ośrodek Doradztwa Rolniczego w Bratoszewicach 
 
 

Jeden z 16 Ośrodków Doradztwa Rolniczego w kraju. Łódzki Ośrodek Doradztwa Rolniczego w Bratoszewicach realizuje na obszarach wiejskich województwa łódzkiego zadania z zakresu doradztwa rolniczego. Podstawowym zadaniem Ośrodka jest doradztwo rolnicze, obejmujące działania w zakresie rolnictwa, rozwoju wsi, rynków rolnych oraz wiejskiego gospodarstwa domowego, mającego na celu poprawę poziomu dochodów rolniczych oraz podnoszenie konkurencyjności rynkowej gospodarstw rolnych, wspieranie zrównoważonego rozwoju obszarów wiejskich, a także podnoszenie poziomu kwalifikacji zawodowych rolników i innych mieszkańców obszarów wiejskich.

 

REKLAMA

Redakcja

Bartosz Woźniak

redaktor naczelny

tel : 664 029 592

tel: 54 235 52 61

naczelny@kalendarzrolnikow.pl

Wydawca

WDR
ul. Modra 23
87-807 Włocławek
www.wydawnictwodr.pl

 

Tu nas znajdziesz

Napisz do nas


pozycje oznaczone * muszą być wypełnione
Partnerzy
  • ODR Bratoszewice
  • MINISTERSTWO ROLNICTWA I ROZWOJU WSI
  • KOWR
  • WDR
  • Kujawsko-Pomorski Ośrodek Doradztwa Rolniczego w Minikowie