suncokret

Obnovljivi izvori energije

Obnovljivi izvori energije: BIOGORIVA
DECENTRALIZOVANO KORIŠĆENJE BIOMASE ZA ZAGREVANJE PROIZVODNOG, KANCELARIJSKOG I STAMBENOG PROSTORA U GRADSKIM NASELJIMA I MESNIM ZAJEDNICAMA

Dr Miladin Brkić, red. prof. Poljoprivredni fakultet, Novi Sad
Stojan Galić, dipl. ing. maš. "Nigal", Novi Sad-Petrovaradin

Biomasa: neiscrpan izvor obnovljive energije

Poljoprivredni posležetveni ostaci, tzv. biomasa, može pod određenim uslovima da se koristi kao alternativno čvrsto gorivo. Procenjeno je da ovih ostataka ima u Vojvodini oko 9 miliona tona svake godine, odnosno u Srbiji oko 12,5 miliona tona. Ako se uzme u obzir da se sva količina biomase ne može koristiti samo u toplotne svrhe, već se jedan deo mora zaorati da bi se povećala plodnost zemljišta, drugi deo da se koristi kao prostirka u stočarstvu, treći deo za razne druge svrhe (u građevinarstvu kao izolacioni materijal, u mašinstvu kao sredstvo za poliranje, u industriji nameštaja, u farmaceutskoj industriji kao nosač, itd), tek četvrti deo (1/4) može da se iskoristi u toplotne svrhe. Dakle, količina biomase koja bi mogla da se iskoristi u toplotne svrhe je 2,25 miliona tona u Vojvodini ili ukupno 3,125 miliona tona u Srbiji. Ako se uzme energetski ekvivalent biomase od 3,3 kg u odnosu na 1 kg ulja za loženje, onda to znači da bi se moglo svake godine uštedeti 681.800 tona ulja za loženje ili ukupno na nivou Srbije 946.970 tona. To je praktično ušteda od skoro milion tona ekvivalentnog ulja za loženje svake godine.
Cena biomase je za današnje uslove veoma prihvatljiva. Na primer, cena slama upakovane u bale (male konvencionalne, rol bale ili big bale) iznosi od 30 do 35 evra/t. Kada se uzme da je cena ulja za loženje oko 1.200 evra/t, onda to znači da je slama jeftiniije gorivo za 10,4 do 12,1 puta, pri energetskom ekvivalentu
3,3:1.
Zbog značajno niže cene biomase kao čvrstog goriva svi projekti imaju velike ambicije da se izgrade i podižu termotehnička postrojenja za centralno zagrevanje gradskih naselja velike snage od tri do pet, pa 10 i 15 MW. Već su u Vojvodini izgrađena industrijska toplotna postrojenja od 10 i 15 MW. Srećom su ta postrojenja na periferiji gradskih naselja (Bečej, Šid, itd.). O čemu se radi. Nije dovoljno poznato da je poljoprivredna biomasa veoma kabasta, voluminozna, nejednake structure i sastava, sa manjim ili većim sadržajem vlage i mineralnih materija (pepela). Takva masa zahteva velike površine za skladištenje. Na primer, da bi se urađila toplana na biomasu za "Mikronaselje" u Kikindi, potrebno je za 4 MW obezbeđiti 3.620 t biomase, površinu za skaldištenje od 12 ha i površinu za setvu od 1.500 ha.
Dakle, da bi se gradska naselja mogla centralizovano zagrevati sa balama slame trebalo bi obezbeđiti velike površine za sklađištenje biomase, kojih uglavnom u gradu nema. Korišćenje bolje upakovane biomase, tj. briketa ili peleta, smanjuje ekonomsku dobit, zbog povećanih troškova pakovanja. Tako na primer, da bi se dopunski zagrevao deo naselja u Petrovaradinu, gde je stara kotlarnica dotrajala, predviđeno je dopunsko toplotno postrojenje na biomasu ođ 3,5 MW. Za ovo postrojenje potrebno je obezbeđiti 900 kg/h peleta, sa energetskom efikasnošću ložišta kotla od 85%. Praktično, to je 1 t/h peleta ili za dan 16 t/h, za mesec dana 480 t, ili za 6 meseci 2.880 t. Pelete se mogu sukcesivno dovoziti, ali cena im je skoro kao što je i zemni gas. Dakle, ovde nema značajne ekonomske uštede, ali postojala bi sigurnost u snabdevanju sa domaćim gorivom (peleta).
U centru Bačkog Petrovog Sela smeštena je u jednoj stambenoj zgradi kotlarnica za centralno grejanje zgrada u centru, sl. 1a. Ona je izvor zagrevanja stambenih zgrada, kancelarija više preduzeća (osiguranje, banka...), doma kulture, ambulante i škole. Grejna površina je oko 8.000 m2. Godišnja potrošnja mazuta je 120 do 150 t.
U kotlarnici su smeštena tri kotla snage 1,28, 1,05 i 0,91 MW (dva EMO Celje i "Plamen" Zagreb). Prva dva rade najčešće, dok je treći namenjen za slučaj ispadanja prva dva kotla iz pogona.
U blizini kotlarnice nalazi se i Poljoprivrednička zadruga "Tisa". Za grejanje zadruge bila je predviđena zasebna kotlarnica, koja je takođe kao gorivo koristila mazut. Zgrada kotlarnice prikazana je na sl. 1b.

Sl. 1a. Kotlarnica za grejanje većine objekata u centru mesta,
b. kotlarnica zadruge "Tisa", van funkcije

Kotlarnica zadruge je van funkcije, a kotao termičke snage od 500 kW u dobrom je stanju. Razlog što ova kotlarnica ne radi je to što je broj prostorija koje se u zadruzi zagrevaju mali, pa se grejanje mazutom ne isplati. U obe zgrade koje pripadaju zadruzi postoji instalacija za centralno grejanje sa grejnim telima - radijatorima. Pet prostorija koje pripadaju zadruzi greje se pećima za čvrsto gorivo, a gorivo je kombinacija oklasaka i drveta. Direktorska kancelarija zagreva se termoakumulacionom peći snage 3,5 kW. Ukupna grejna površina je oko 1.000 m2.
U blizini objekta za centralno grejanje nalazi se i lokalna uprava, mesna kancelarija sa drugim službama lokalne samouprave. Ova zgrada nije toplovodom povezana na kotlarnicu. Za grejanje kancelarija površine oko 200 m2 koristi se električna energija, termoakumulacione peći. U sklopu ove zgrade je i sala za razne priredbe i manifestacije. Pošto se ona koristi povremeno ugrađena su dva električna kalorifera kojima je omogućeno grejanje prostorija pre ođržavanja manifestacija.
Procenjuje se da bi objekat kotlarnice u zadruzi "Tisa" mogao da se iskoristi za postavljanje kotla koji bi koristio biomasu, slamu, na osnovu usvojenog koeficijenta temičke snage od 140 W/m2, uz dodatnih 1.200 m2, bio bi nazivne termičke snage oko 1,3 MW. Ukoliko bi se, zbog efikasnosti investicije, izvelo postavljanje dva kotla manje snage, na primer od po 0,4 MW, njime bi se pokrilo više od 90% potreba energije za grejanje svih objekata, uz dodatak zađruge i objekta lokalne samouprave. Za vršna opterećenja, tj. za oko 15 dana godišnje, koristio bi se dodatno jedan od kotlova u postojećoj kotlarnici. Potrošnja mazuta svela bi se na manje od 20 t, a uz to bi se koristilo oko 760 t biomase godišnje. Biomasa bi bila slama u formi velikih četvrtastih ili valjkastih bala. Ona bi se dobavljala od komintenata zadruge, a cena bi bila 4 din/kg.
Na sl. 2 prikazan je plan rasporeda objekata koji bi se zagrevali centralnom kotlarnicom koja bi koristila biomasu.

Sl. 2. Raspored i veličina objekata koji bi koristili centralno grejanje kotlarnice na biomasu u Bačkom Petrovom Selu

Dakle, kada bi se ovaj sistem decentralizovanog zagrevanja gradskih naselja i mesnih zajednica (lokalnih samouprava) koristio u celoj Vojvodini onda bi se mogli očekivati sledeći rezultati:
U Vojvodini imamo 45 opština. U svakoj opštini imamo u proseku od 3 do 4 sela. Ako usvojimo da imamo najmanje 3 sela u jednoj opštini, onda u Vojvodini možemo da računamo sa 135 mesta, u koja bi se mogle instalirati kotlarnice na biomasu.


Sl. 3. Karta Vojvodine

U centru svakog mesta nalaze se: škola, ambulanta, apoteka, trgovine, zanatske radnje, banka, zadruga, stambene zgrade i mesna kancelarija. Iz napred navedenog primera, procenjuje se da za svako mesto treba obezbediti dva kotla po 400 kW. Gorivo može da bude: balirana sojina ili pšenična slama, kukuruzovina, oklasak (šapurika), ljuske suncokreta, orezine od voća i vinograda i granje od čišćenja puteva, parkova i šuma. Loženje biomase može biti ručno, poluautomatsko ili automatsko, koje je skuplje. Vreme zagrevanja prostora iznosi 16 sati na dan, a ostalih osam sati sa smanjenim kapacitetom da ne bi došlo do smrzavanja grejne instalacije pri niskim temperaturama. Dakle, ukupni fond časova zagrevanja prostora u toku sezone loženja je najmanje 2.900 časova.
Ukupno potrebna termička snaga za zagrevanje prostora je u Vojvodini: 2 x 400 kW x 135 mesta = 108 MW.
Količina potrebnog goriva za zagrevanje prostora je: 2 x 400 kW x 2.900 sati, odnosno kada se ova toplotna energija preračuna dobije se 2 x 379 t = 758 t biomase godišnje za jedno mesto, a 102.330 t godišnje za sva mesta. Ako se uzme prosečan prinos biomase od 4 t/ha, onda se dobija setvena površina od 25.582 ha za Vojvodinu. Toliku setvenu površinu ima jedna opština. Ako se setvena površina izračuna za jedno mesto, onda ispada 190 ha po mestu. U Vojvodini jedno mesto ima poljoprivredne površine od nekoliko hiljada hektara.

Sl. 4: Horizantalna projekcija kotlarnice na biomasu sa dva kotla

Količina ekvivalentnog tečnog goriva za navedenu količinu biomase iznosi: 31.009  t. Ako je cena tečnog goriva 1.200 evra/t, onda bi ukupna cena goriva iznosila oko 37.210.800 evra. Cena slame sa transportnim troškovima je 35 evra/t. Ukupna cena slame je 3.581.550 evra. Ukupna ušteda pri korišćenju biogoriva bila bi: 37.210.800 - 3.581.550 = 33.629.250 evra. Za 33,6 miliona evra može da se nabavi 1.681 kotlova od 400 kW. Nama je potrebno za 135 mesta po 2 kotla od 400 kW, ukupno 270 kotlova. To je za 6 puta manje. To znači da bi se investicija mogla isplatiti, teoretski, za 2 meseca, a praktično za jednu grejnu sezonu.
Sa kotlarnicom na biomasu može da se zagreva: potrošna topla voda, školske kuhinje, učionice, fiskulturna sala, kancelarije, toaleti, hodnici, itd. Dobro zagrejane prostorije smanjuju utrošak hrane, lekova, odeće, obuće, izostajanje s posla, prekid nastave, povećavaju produktivnost rada, poboljšavaju ocene, radne navike, itd. Ugrejana deca najbolje će prenositi korist od biomase kao čvrstog goriva. To je jedna od vrlo važnih činjenica za vaspitanje dece i odraslih.
Kotlarnica na biomasu postavljena u centru ili u neposrednoj blizini centra naseljenog mesta smanjuje dužinu toplovoda, čija investicija nije jevtina. U većim gradskim sredinama dužina toplovoda iznosi po nekoliko kilometara, a u Novom Sadu i do desetinu kilometara.

Sl. 5. Dispozicija opreme i cevne instalacije u kotlarnici

Da bi ovaj program energetske uštede uspeo potrebno je nabaviti odgovarajuća investiciona sredstva. Banke bi morale da daju povoljne kredite, pošto se navedena sredstva mogu vrlo brzo vratiti. Krediti mogu biti kratkoročni, na godinu, dve, ili tri godine. Banka bi mogla da odobri "grejs" period od godinu dana, dok kotlarnica "ne stane na noge", tj. dok kotlarnica ne počne da koristi biomasu. Umesto obezbeđenja sredstava za kupovinu tečnog ili gasnog goriva, može da se kupuje slama i da se vraća kredit.

Literatura:
Janić T, Brkić M, Janjatović Z: Mogućnosti uvođenja postrojenja na biomasu za proizvodnju toplotne energije kao i kombinovane proizvodnje toplotne i električne energije na lokaciji JT Toplana Kikinda - Kotlarnica "Mikronaselje", Studija izvodljivosti, "Ekoprodukt", Novi Sad, 2011.
Martinov M, Tešić M, Brkić M: Ostaci biljne proizvodnje kao izvor energije, Casse Study" Opština Bečej, Savremena poljoprivredna tehnika, Novi Sad, 32(2006) 1-2, s. 10 - 17,
Pejanović R, Brkić M, Janić T, Zekić V: Rekonstrukcija TO "Petrovaradin" u cilju korišćenja biomase kao osnovnog goriva, prethodna studija izvodljivosti, Poljoprivrredni fakultet, Novi Sad, 2010.

:: Obnovljivi izvori energije :: Obnovljivi izvori energije: BIOGORIVA ::