Predavanje biomasa-rev. 2

Naziv kolegija: OBNOVLJIVI IZVORI ENERGIJE
doc. dr. sc. Mladen Bošnjaković
Akademska godina 2019. / 2020.

2
Obnovljivi izvori energije
➢ Uvod
➢ Vrste biomase
➢ Značajke biomase
➢ Tehnologije prerade biomase
➢ Svojstva biomase glede loženja
➢ Dobivanje toplinske energije iz biomase
➢ Dobivanje električne energije iz biomase
➢ Stanje korištenja biomase u Hrvatskoj
➢ Biomasa i utjecaj na okoliš

3
Uvod
Primarni oblik energije Fizikalni proces Vrsta postrojenja

4
Broj zaposlenih u svijetu na poslovima
obnovljivih izvora energije
(2018. g,)

5
Broj zaposlenih u svijetu na poslovima
obnovljivih izvora energije
Najviše
zaposlenih
u EU je
području
Biomase
(2018. g,)
u
1000

6
Slika Regionalni ponderirani prosječni trošak električne
energije iz tehnologije proizvodnje energije iz obnovljivih
izvora, 2016. i 2017. godine
Source: IRENA Renewable Cost Database
Cijena električne energije
dobivene iz biomase
zavisi o tehnologiji,
veličini elektrane i cijeni
biomase kao goriva.
U današnjim elektranama
s direktnim izgaranjem
biomase proizvodna
cijena je oko 0,1 $/kWh.
Očekuje se da će
napredne tehnologije, kao
što su sustavi zasnovani
na rasplinjavanju,
kogeneraciji i sl. sniziti
cijenu na 0,05 $/kWh.
Cijena električne energije iz biomase

7
Što je biomasa?
Postojeće studije izračunale su domaći raspoloživi energetski potencijal za
biomasu 169 do 737 Mtoe godišnje u Europi od 2050. nadalje (Slika 1).
srednji opseg od 406 Mtoe, što je oko 24%
ukupne potrošnje energije u EU-28 u 2017.
godini može se lako ostvariti u 2050.
Najveće povećanje se
odnosi na poljoprivrednu
biomasu
Source: Bioenergy Europe, Faaij (2018), Securing sustainable resource availability of biomass for energy applications in Europe; review of recent literature

8
Neiskorištene i napuštene površine predstavljaju 15,8% ukupnog korištenja
zemljišta u EU28, što je značajna količina zemljišta koja bi se potencijalno mogla
koristiti za uzgoj energetskih kultura. Hrvatska, Grčka, Španjolska ili Velika
Britanija predstavljaju visoki postotak neiskorištenih i napuštenih područja (> 25%)
Korištenje zemljišta prema vrsti u EU28 2015 (%)
U apsolutnom smislu, s najvećom šumskom površinom su Švedska, Finska i Francuska.

9
Distribucija različitih sirovina za biomasu u
energiji EU za 2017. (%)
Doprinos različitih obnovljivih izvora
grijanja i hlađenja u 2016. u EU28
(ktoe,%)
Source: Eurostat, SHARES 2016, Bioenergy
Europe’s calculation
U EU od obnovljivih izvora energije
najviše se koristi biomasa za grijanje i
hlađenje. Od toga najviše otpada na
šumsku biomasu.

10
Definicija biomase prema direktivi EU i Vijeća Europe broj 2003/30/EC od
08.05.2003. prema čl. 2:
“BIOMASA je definirana kao biorazgradivi dijelovi proizvoda, otpada ili
ostataka iz poljoprivrede, šumski otpad i otpad srodnih industrija kao i
biorazgradivi dijelovi industrijskog i gradskog otpada”
Drvna biomasa je prema HRN EN ISO 17225-1:2014 je biomasa nadzemnog
dijela stabala, koja obuhvaća obujam ili biomasu debla ili dijelova debla,
krupnu i sitnu granjevinu te koru, kod četinjača i češere, a kod listača plodove
ili dijelove plodova te razne smjese i mješavine.
Biomasa dolazi iz širokog spektra sirovina koji uključuje drvo, poljoprivredne
kulture, nusproizvode drvne prerade, stajski gnoj i organsku frakciju otpadnih
proizvoda (Intelligent Energy Europe, 2009; Europska komisija, 2010)
Što je biomasa?

11
Ostaci uključuju poljoprivredni, šumski i industrijski otpad:
ogrjevno drvo, grane i drvni otpad iz šumarstva, te piljevinu, koru i
drvni ostatak iz drvne industrije kao i slamu, kukuruzovinu, stabljike
suncokreta, ostatke pri rezidbi vinove loze i maslina, koštice višanja i
kore od jabuka iz poljoprivrede, životinjski izmet i ostaci iz stočarstva,
komunalni i industrijski otpad.
Obzirom na način nastanka, biomasa se može podijeliti na:
• energetske biljke
• ostatke ili otpad
Energetske biljke mogu biti brzorastuće drveće, višegodišnje trave ili alge.
Pogodni izvori biomase

12
1. Drvna biomasa i uzgojena drvna biomasa
• Drvna masa namijenjena za loženje
• Ostaci iz urbanih sredina
• Ostaci čišćenja šuma
Prema podacima Hrvatskih šuma ukupna površina šuma i šumskih zemljišta u
Republici Hrvatskoj iznosi 2 688 687 ha što je 47% kopnene površine države.
Od toga je 2 106 917 ha u vlasništvu RH, dok je 581 770 ha u vlasništvu privatnih
šumoposjednika.
Godišnji prirast drvne zalihe u RH iznosi 10,5 milijuna m3, od čega je 8 milijuna m3
u šumama kojima gospodare Hrvatske šume, a 2,1 milijun m3 u šumoposjedničkim
šumama. Godišnje se u šumama kojima gospodare Hrvatske šume iskoristi manje
od prirasta, čime se osigurava budućnost održivog gospodarenja.
Etat je sječiva drvna masa koja označava količinu drvne mase koju je dopušteno
iskorištavati u gospodarske svrhe. Svake godine donose se godišnji planovi
(godišnji etat).
Godišnji etat u Hrvatskskih šume je u prosjeku 5,8 milijuna m3.
(Izvor: portal.hrsume.hr/index.php/hr/ume/opcenito/sumeuhrv).

13
2. Ostaci biomase iz drvne industrije
Biomasa iz drvne industrije su ostatci piljenja,
drobljenja itd. i može biti korištena kao gorivo u
vlastitim kotlovima ili kao sirovina za proizvodnju
briketa, peleta i slično. Takva biomasa je mnogo bolja
od šumske biomase jer ima manji postotak mokrine
drva.
S ekonomskog gledišta također ima prednost zbog
manjih operativnih troškova koji su uključeni u
industriji u smislu troškova održavanja i gospodarenja
otpadom.
Indikativan je podatak da 35 do 40% drvne mase
stabla namijenjenog za daljnju preradu ostaje kao
ostatak. Za neke specifične proizvode (parketi) ta se
količina penje do 65%.

14
3. Poljoprivredna biomasa
Ostaci godišnjih kultura: slama, kukuruzovina, oklasak, stabljike, ljuske, koštice...
Svojstva: heterogenost, niska ogrijevna moć, visok udio vlage, različite primjese
(npr. Na, Cl)
Nakon berbe kukuruza na obrađenom zemljištu ostaje kukuruzovina, stablijika s
lišćem, oklasak i komušina. Budući da je prosječni odnos zrna i mase (tzv. žetveni
omjer) 53% : 47%, proizlazi kako biomase približno ima koliko i zrna. Ako se
razluče kuruzovina i oklasak, tada je njihov odnos prosječno 82% :18%, odnosno
na proizvedenu 1 t zrna kukuruza dobiva se i 0,89 t biomase kukuruza što čine
0,71 t kukuruzovine i 0,18 t oklaska.
Iako je neosporno kako se nastala biomasa mora prvenstveno vraćati u zemlju,
preporučuje se zaoravanje između 30% i 50% te mase, što znači da za
energetsku primjenu ostaje najmanje 30%.

15
Rezultati istraživanja pokazuju da ljuske lješnjaka i oraha predstavljaju obnovljivi
izvor energije dobrih kemijskih svojstava, odnosno energetskih i gorivih
svojstava
Ostaci iz proizvodnje oraha, lješnjaka, višanja, …

16

17
4. Energetski usjevi (nasadi)
Biljke bogate uljem ili šećerom, s velikom količinom suhe
tvari (ugljik C), kao što su:
- brzorastuće drveće i kineske trske s godišnjim prinosom
od 17 tona po hektaru,
- eukaliptus: 35 t suhe tvari,
- zelene alge s prinosom od 50 tona po hektaru,
Energetski usjevi se mogu podijeliti na sljedeći način:
• Energetski nasadi kratkih ophodnji – topola, vrba,
bagrem i eukaliptus;
• Travnati i nedrvni energetski usjevi – Miscanthus
(kineski šaš ili rogoz);
• Poljoprivredni energetski usjevi - usjevi šećera, škroba
i uljarica;
• Vodeni usjevi (hidroponi) – mikroalge, makroalge,
ribnjački i jezerski korovi.

18
Brzorastuće trave
Riječ je o travi Miscanthus, najsličnijoj trstici, koja bi mogla aktivirati 600 tisuća
hektara poljoprivrednog zemljišta koje se trenutačno ne obrađuje.
Početkom pedesetih godina prošlog stoljeća Miscanthus je uvezen u Europu,
karakterizira ga mogućnost uzgoja u različitim klimatskim uvjetima i regijama, a
riječ je o sterilnom hibridu pa ne postoji mogućnost nekontroliranog širenja izvan
predviđenih površina uzgoja.
Najviše se koristi u proizvodnji krutih biogoriva za dobivanje toplinske energije,
odnosno peleta i briketa, no ima značajan potencijal u proizvodnji bioetanola i
bioplina.
S obzirom na sklop koji kod Miscanthusa iznosi od 10.000 do 13.000 sadnog
materijala po hektaru, relativno visoko početno ulaganje jedan je od nedostataka
koji se nadoknađuje time što od druge godine postoji samo trošak žetve i
aplikacije minimalne količine gnojiva pa je, dugoročno gledano, Miscanthus
izuzetno dohodovna kultura. Uzgoj ove trave na površini od 20 ha gotovo je tri
puta isplativiji od proizvodnje kukuruzne silaže, a čak 10 puta od proizvodnje
kukuruza u zrnu

19
Oprez – postoje invazivne vrste brzorastućeg drveća
Takva, moguće opasna, je paulovnija (Paulownia tomentosa) koja uzrokuje
gospodarske štete u šumarstvu i poljoprivredi te ekološke štete na velikom
području SAD-a. Američka Uprava za poljoprivredu (USDA) navodi vrstu
Paulownia tomentosa kao invazivnu, jer se nekontrolirano širi na jugu, istoku i
Srednjem zapadu SAD-a. Tamo je unesena iz Kine 1840. godine kao ukrasna
biljka, ali iz vrtova i parkova proširila se na polja i u šume, gdje je sada
Amerikanci pokušavaju iskorijeniti, što uzrokuje visoke troškove.
To je i vrlo teško jer brzo raste, razmnožava se sjemenom kojeg jedno drvo
godišnje proizvede preko 20 milijuna.
U ministarstvu ističu da je u Hrvatskoj izdano dopuštenje za 'stavljanje na
tržište i/ili uvođenje u prirodu u svrhu uzgoja strane vrste poznate pod
komercijalnim nazivom Paulownia bellissima'.
'Radi se o dvostrukom hibridu sa znanstvenim nazivom Paulownia elongata F2.
Za ovaj je hibrid ne postoji ekološki rizik od njezina stavljanja na tržište i
uvođenja u prirodu.

20
“Zeleni dio” recikliranog kućnog otpada,
biomasa iz parkova i vrtova, mulj iz kolektora
otpadnih voda.
Veliki investicijski troškovi (do 4000 $/kW), ali
uz zbrinjavanje otpada – ekološki prihvatljivo!

21
Tablica 7 Komunalni otpad (obnovljiv i neobnovljiv) u EU28, 2017 (u 1000 tona)
Otpad se u
energetske
svrhe jako
malo koristi
u Hrvatskoj.
Ne postoji ni
jedna
spalionica
otpada.
EL Greece
ES Spain
IE Ireland
IT Italy
LT Lithuania
LU Luxembourg
LV Latvia
MT Malta
NL Netherlands
PL Poland

22
Karta spalionica u EU28 i masa otpada termički obrađenog u 2017. godini
Označeno crveno:
Waste thermally treated
in Waste-to-Energy
plants (un millionima
tona)
Crno:
Broj spalionica
Prema “Zelenoj knjizi”
Strategije energetskog
razvitka RH predviđa se 40
MW instalirane snage u TE na
komunalni otpad do 2020.
(Nije ostvareno !!)

23
Razlozi za energetsku uporabu otpada:
• Štetan utjecaj odlaganja otpada (emisije štetnih tvari u atmosferu, tlo i vode,
emisije stakleničkih plinova);
• Prema direktivama EU otpad se više ne smije neobrađen odlagati na
odlagališta (definiran udio biorazgradive tvari) u otpadu;
• Iskorištavanje energije pohranjene u otpadu (kemijska energija gorivih
tvari,…);
• Troškovi recikliranja (uključujući skupljanje i transport) su previsoki ili je
dosegnut praktični optimum materijalne oporabe (vrednovanja).
Obnovljivi izvor energije
• Komunalni otpad nije 100% biorazgradiv (u RH oko 67%), ali je obnovljiv
• U nekim državama smatra se OIE, u nekima ne
• SAD, energija iz otpada (waste-to-energy) = obnovljiva energija;
Executive Order (B. Obama), listopad 2009.
(http://www.whitehouse.gov/assets/documents/2009fedleader_eo_rel.pdf)

24
1. Obnovljivost
Sve vrste biomase su obnovljive (dotok se ne smanjuje za ljudsko
poimanje vremena), s tim da je za ogrjevno drvo uvjet obnovljivosti
neprekidno pošumljavanje prostora barem toliko da godišnji prinos
bude jednak godišnjem iskorištenju drvne mase.
Postojeća Direktiva o obnovljivoj energiji određuje obveznu održivost i kriterije za
uštedu stakleničkih plinova za biogoriva. Za šumsku biomasu Komisija je izdala
preporuke, ali one nisu ujednačeno provedene u državama članicama. U
studenom 2016. godine, Komisija je predložila revidiranu Direktivu o obnovljivoj
energiji koja uključuje obvezne kriterije održivosti za biogoriva i biomasu.

25
2. Ogrjevna moć biomase
Osnovna karakteristika: nehomogenost, kao posljedica različitih udjela
vlage i pepela
Tablica 1: Udjeli vlage, ogrjevne vrijednosti, gustoća i energetska gustoća
najčešćih oblika šumske biomase

26
3. Utrošak energije za dobivanje
Izravno kod šumske biomase: npr. za sječu drvne mase, za pošumljavanje i
uzgoj šume, za transport od mjesta sječe do mjesta korištenja te za pripremu
drveta za korištenje.
Moguća neracionalnost uporabe
(utrošak energije > proizvedene energije).
Poljoprivredna, životinjska i biomasa iz drvne industrije, te otpad: moguće
izostaviti dio utrošaka pridobivanja jer se odvija neovisno od
energetskog korištenja: npr. slama kao rezultat poljoprivredne
proizvodnje pšenice (ali treba uzeti u obzir prijevoz slame do energane i ,
pripremu za loženje i sl.).

27
4. Emisije pri sagorijevanju
Emisija plinova može imati manje opasnih sastojaka od konvencionalnih goriva
(manje sumpora!). Ipak emisija CO2 je nešto veća nego iz konvencionalnih
postrojenja (manji stupanj djelovanja).
Emisija kod korištenja otpadaka može biti i opasna ako se prethodno iz
otpadaka (smeća) ne izdvoje štetni sastojci.
Čestice
Potpunim izgaranjem šumske biomase nastaju čestice letećeg pepela i aerosoli
ili inhalabilne čestice. Ove čestice su najveći ekološki problem pri izgaranju
šumske biomase, a posebno u ložištima malog učinka jer se ne koristi nikakav
sustav ni mjere za njihovo uklanjanje. Čestice koje nastaju opasne su za ljudsko
zdravlje i u najmanjim koncentracijama. Aerosoli su štetnije od letećeg pepela
zbog toga što sadrže lakohlapljive elemente i teške metale kao što su bakar,
olovo, kadmij, živa, arsen i krom. Glavna mjera za smanjenje emisije čestica je
filtriranje dimnih plinova koje se provodi jedino kod ložišta većeg učinka.

28
Dioksini i furani
Nastaju nepotpunim izgaranjem šumske biomase koja u svom sastavu ima
veći udio klora, tj. klornih spojeva.
U ovu skupinu spadaju poliklorirani dioksini i furani koji su vrlo toksični za ljude i
žive organizme, a njihovo nastajanje i količine emisija ovise o brojnim nepovoljnim
čimbenicima u ložištu.
Emisije ovih tvari iz čiste neotpadne šumske biomase su vrlo male i ispod graničnih
vrijednosti opasnosti za ljudsko zdravlje, za razliku od otpadne biomase, kao što su
željeznički pragovi, staro pokućstvo i slično, koja vrlo često mogu sadržavati klorne
spojeve koji su u njih dospjeli tijekom izrade.

29
5. Kumulativna CO2 neutralnost
Na prvi pogled se biomasa i
fosilna goriva ne razlikuju, jer se
spaljivanjem uvijek oslobađa CO2.
Ako se biomasa proizvodi održivo,
rast biljne zajednice vezat će CO2
iz atmosfere i pohranjivati ga u
biljnu strukturu. Spaljivanjem
biomase ugljik će se oslobađati u
atmosferu da bi se opet asimilirao
s novom generacijom biljaka. Tako
korištenjem biomase umjesto
fosilnih goriva, ugljik pohranjen
u fosilnim gorivima ostaje u tlu, a
ne oslobađa se u atmosferu kao
CO2 pa je ukupna bilanca jednaka
nuli, odnosno biomasa se može
smatrati CO2 neutralnim gorivom.
Napomena:
Iako je sama biomasa obnovljiva, tijekom cijelog životnog
ciklusa, fosilna goriva se uobičajeno koriste za proizvodnju
gnojiva i pesticida, rast i skupljanje biljaka, transport skupljene
biomase i, konačno, se nadograđuju na stvarno gorivo.
Stoga, biogoriva još uvijek u određenoj mjeri imaju fosilni
ugljični otisak.

30
6. Površinska raspodjela i energetska gustoća
Relativno ravnomjerno raspodijeljena, no vrlo male (energetske)
površinske gustoće:
Npr. na 1 km2 slama ima energetski sadržaj oko 2 kWh/god.
Usporedba: na 1 km2 oko 1.000 kWh/god Sunčeva zračenja ili naftna bušotina s
godišnjim iscrpkom od npr. 100 tisuća tona čiji je energetski sadržaj otprilike 1
milijarda kWh/god, a zauzima površinu od par stotina m2!
7. Mogućnost transportiranja i skladištenja
a) mogućnost transportiranja na razumno veliku udaljenost (velika udaljenost
traži više energije za transport od energetskog sadržaja tvari koja se
prevozi).
b) Može se uskladištiti i koristiti prema potrebi (bitna prednost pred energijom
Sunčeva zračenja ili vjetra).

31
Postoje razni načini da se iz biomase dobije energija, a najčešći su:
1. Biomasa se može izravno pretvarati u energiju jednostavnim izgaranjem pri
čemu se proizvodi pregrijana vodena para za grijanje u industriji i kućanstvima
ili za dobivanje električne energije u malim termoelektranama.
2. Fermentacija biomase u alkohol zasad je najrazvijenija metoda kemijske
konverzije biomase. Takav se postupak najopsežnije razvija u Brazilu, gdje se
godišnje dobiva više od milijun tona etanola za pogon vozila, a očekuje se da
će se ta proizvodnja i povećati.
3. Uljna repica i neke druge uljarice daju biodizel koji se može izravno
upotrebljavati u dizelskim motorima.
4. Anaerobnom fermentacijom može se iz biomase dobiti bioplin. Bioplin nastao
fermentacijom bez prisutnosti kisika sadrži metan i ugljik pa se može
upotrebljavati kao gorivo.
Na idućem slajdu su prikazani svi načini energetskih pretvorbi biomase

33
Značajke (svojstva) biomase
Svaka biomase ima svojstva koja definiraju način njezine uporabe kao goriva.
Karakteristično je ponašanje u ložištu kako kod izgaranja tako i kod rasplinjavanja.
Udio vode, udio pepela, ogrjevna vrijednost,
sadržaj hlapivih sastojaka,
temperatura taljenja pepela, kemijski sastav

34
Kad definiramo svojstva biomase važno je navesti da li su ona
svedena na masu koja sadrži vlagu, pepeo ili na čistu suhu tvar.
Značajke (svojstva) biomase

35
UDIO VLAGE / VODE
• HRN EN 14774-1:2010 Čvrsta biogoriva – Metode određivanja udjela
vlage – Metoda sušionika – Prvi dio: Ukupna vlaga – Referentna metoda
• HRN EN 14774-2:2010 Čvrsta biogoriva – Metode određivanja udjela vlage –
Metoda sušionika – Drugi dio: Ukupna vlaga – Pojednostavljena metoda
• HRN EN 14774-3:2010 Čvrsta biogoriva – Metode određivanja udjela vlage –
Metoda sušionika – Treći dio: Vlaga u uzorku za generalne analize
Vlaga predstavlja količinu vode u drvnoj masi izraženu u % njezine mase.
Može biti svedena na vlažno stanje, suho stanje ili suho stanje bez pepela.
Izravno utječe na ogrjevnu vrijednost goriva pa je bitno znati na što je svedena.
Razredi: M10, M15, M20, M25, M30, M35, M40, M45, M50, M55, M55+

36
Sadržaj pepela
Pepeo sadrži anorganske tvari (minerale), a najčešće je sveden na suhu
biomasu. Označava se A0.5, A0.7, A1.0, …
o Drvo < tipične vrijednosti 0,2 do 0,5%
o Slama žitarica: 5% do 10 %
o Rižina slama i pljeva: 30% do 40%
HRN EN 14775:2010 Čvrsta biogoriva – Metoda određivanja udjela pepela
Tipične vrijednosti za sadržaj pepela u čistom drvetu bez kore trebale bi biti ispod
0,7 %. Razlozi viših vrijednosti mogu biti:
• Kontaminacija zemljom/pijeskom
• Viši udio kore
• Anorganski aditivi
• Kemijska obrada poput boje/zaštite
Kemijski sastav pepela i njegova količina u biomasi važni su za konstrukciju ložišta.
Oni mogu izazvati probleme u ložištima kotlova i rasplinjačima ukoliko dolazi do
pojave taljenja pepela.

37
Anex B.1 (HRN EN 14961-1) Tipične vrijednosti za drvne materijale, sa ili bez manje količine kore, lišća i iglica
Parametar Jedinica
Crnogorično drvo Bjelogorično drvo
Tipična vrijednost Tipična varijacija Tipična vrijednost Tipična varijacija
Pepeo % w/w d 0,3 0,2 do 0,5 0,3 0,2 do 0,5
Bruto kalorijska
Vrijed. qV,gr,daf
MJ/kg daf 20,5 20,2 do 20,8 20,2 19,5 do 20,4
Neto kalorifijska
Vrijed. qp,net,daf
MJ/kg daf 19,2 18,8 do 19,8 19,0 18,5 do 19,2
Ugljik, C w-% daf 51 47 do 54 49 48 do 52
Vodik, H w-% daf 6,3 5,6 do 7,0 6,2 5,9 do 6,5
Kisik, O w-% daf 42 40 do 44 44 41 do 45
Dušik, N w-% daf 0,1 < 0,1 do 0,5 0,1 <0,1 do 0,5
Sumpor, S w-% daf 0,02 < 0,01 do 0,05 0,02 < 0,01 do 0,05
Klor, Cl w-% daf 0,01 < 0,01 do 0,03 0,01 < 0,01 do 0,03
Fluor, F w-% daf < 0,000 5 < 0,000 5 < 0,000 5 < 0,000 5
Al mg/kg d 100 30 do 400 20 < 10 do 50
Ca mg/kg d 900 500 do 1 000 1 200 800 do 20 000
Fe mg/kg d 25 10 do 100 25 10 do 100
K mg/kg d 400 200 do 500 800 500 do 1 500
Mg mg/kg d 150 100 do 200 200 100 do 400
Mn mg/kg d 147 83
Na mg/kg d 20 10 do 50 50 10 do 200
P mg/kg d 60 50 do 100 100 50 do 200
Si mg/kg d 150 100 do 200 150 100 do 200
Ti mg/kg d < 20 <20 <20 <20
As mg/kg d < 0,1 < 0,1 do 1,0 < 0,1 < 0,1 do 1,0
Cd mg/kg d 0,10 < 0,05 do 0,50 0,10 < 0,05 do 0,50
Cr mg/kg d 1,0 0,2 do 10,0 1,0 0,2 do 10,0
Cu mg/kg d 2,0 0,5 do 10,0 2,0 0,5 do 10,0
Hg mg/kg d 0,02 < 0,02 do 0,05 0,02 < 0,02 do 0,05
Ni mg/kg d 0,5 < 0,1 do 10,0 0,5 < 0,1 do 10,0
Pb mg/kg d 2,0 < 0,5 do 10,0 2,0 < 0,5 do 10,0
V mg/kg d < 2 < 2 < 2 < 2
Zn mg/kg d 10 5 do 100 10 5 do 100
Kemijski sastav biomase

38
je toplina koja se oslobađa pri potpunom izgaranju određene količine nekog
goriva pri čemu je početna temperatura (s kojom tvari ulaze u proces izgaranja)
jednaka referentnoj temperaturi (obično 25 °C), a dimni plinovi se pri
konstantnom tlaku povratno ohlađuju do referentne temperature. Pri tome se
voda nastala procesom izgaranja nalazi u kapljevitom agregatnom stanju.
je toplina koja se oslobađa pri potpunom izgaranju određene količine goriva pri
čemu je početna temperatura (s kojom tvari ulaze u proces izgaranja) jednaka
okolnoj temperaturi (obično 25 °C), a hlađenje dimnih plinova se zaustavi na 150
°C pri čemu se voda nastala procesom izgaranja nalazi isključivo u parovitom
agregatnom stanju.
Gornja ogrjevna vrijednost (Hg)
Donja ogrjevna vrijednost (Hd)
Toplinska vrijednost goriva predstavlja količinu topline koja se razvija pri potpunom
izgaranju jedinice količine goriva; (kJ/kg), (kJ/mn3);

39
Omjer između J i Wh je 3600, odnosno vrijednosti izražene u kWh pomnožimo s 3600 i dobijemo tu
vrijednost izraženu u kJ
Tipične vrijednosti za neto kaloričnu vrijednost drva
bez kore (suha osnova) treba biti oko 19,1 MJ/kg
Razlozi nižih vrijednosti mogu biti:
Visok udio vlage
Visok udio pepela
Udio zapaljivih materijala s nižom
kaloričnom vrijednošću (npr.
adhezivi)

40
Ogrjevna
vrijednost

41
Pet dobrih razloga za sušenje cjepanica
1. Suho drvo ima veću ogrjevnu vrijednost
2. Ne stvara se čađa u peći ili dimnjaku
3. Duži radni vijek peći
4. Manje dima i drugih štetnih emisija
5. Duže skladištenje bez plijesni i truljenja
Prirodno sušenje cjepanica u
rešetkastim paletama – ovisno o
vrsti drva i vremenskim uvjetima,
vrijeme skladištenja je 1-2 godine
Najboljom sirovinom za ogrjevno drvo smatra se
grab, potom bukva i druge vrste tvrdog drva.
Sušenje se odvija na zraku od svježeg
stanja do vlažnosti oko 20% koja je
optimalna za loženje

42
Princip rada
➢ U gornjem dijelu ložišta dolazi do sušenja drva, njegove toplinske
razgradnje i stvaranja žara.
➢ Ventilator u gornji dio ložišta dovodi zrak pri čemu u području oko žara
dolazi do rasplinjavanja, odnosno intenzivnog stvaranja drvog plina.
➢ Količina dovedenog primarnog zraka u gornji dio ložišta dovoljna je samo
za rasplinjavanje ali ne i za potpuno izgaranje.
➢ Zbog podtlaka/ predtlaka
(ovisno o mjestu ugradnje
ventilatora) nastali drvni plin
prelazi u donji dio ložišta.
Prolaskom kroz područje
žara i kroz sapnicu, plin se
upali i u potunosti izgara.

43
➢ Kotlovi koji rade naglašenim postupkom pirolize imaju stupnjeve iskoristivosti
oko 90 %, za razliku od standardnih kotlova na drvo kod kojih se iskoristivost
kreće od 65 - 70%. Ovako visoki stupanj iskoristivosti odgovarao bi približno
plinskom kotlu loženom na zemni plin.
Drvni otpaci (npr. kod
stolarskih radiona) nisu
prikladni jer može doći do
začepljivanja sapnica za
dovod sekundarnog zraka
➢ Najbolja učinkovitost postiže se loženjem na veće cjepanice dužine cca
40-50 cm kod manjih kotlova, odnosno dužine 100 cm kod većih.
➢ Potpunost izgaranja osigurava se dovođenjem sekundarnog zraka kroz
sapnicu. Kvaliteta i izgled plamena podsjeća na izgaranje ulja ili plina na
klasičnim plamenicima.

44
Faze:
1. Zagrijavanje i sušenje (isparavanje vlage na 100 °C do 150°C),
2. Destilacija (isparavanje) hlapljivih sastojaka – piroliza,
3. Izgaranje hlapljivih sastojaka (240 °C do 600°C),
4. Izgaranje čvrstog ugljika (do 1400°C)
Izgaranje krute biomase

45
Tehnologije prerade biomase
Osnovni problem je mala energetska vrijednost po jedinici mase.
Zato se vrši prerada u pogodniji oblik za transport, skladištenje i
uporabu.
Tehnologije prerade biomase :
▪ Briketiranje
▪ Peletiranje
▪ Baliranje
▪ Sjeckanje

46
Briketi
Briketi su po popularnosti prethodili peletima te bili vrlo rašireni u pojedinim
razvijenim zemljama. Posebno su ga koristili osvješteniji kupci jer u praksi nije
bilo prevelike razlike u cijeni u odnosu na klasična drvna goriva.
Uobičajeno je okruglog ili pravokutnog oblika
promjera 5-8 centimetara.
Proizvode se prešanjem suhog usitnjenog
drvenog otpada i bez dodavanja vezivnih
sredstava.
U sirovini ne smije biti kore, a udio vlage trebao bi
iznositi najviše 10%.
Udio pepela pri izgaranju ne prelazi 0,5%.
Ogrjevna vrijednost briketa u prosjeku iznosi 18,5 MJ/kg što je gotovo jednako
kao briketi smeđeg ugljena. Većinom je pakovan u vrećama od 5-20 kg.

47
Briketi
Gustoća se može povećati na 800 do 1.400 kg/m3, a time se
volumen smanjuje 7 do 14 puta. Na ovaj se način dobiva gorivo znatno više
ogrjevne vrijednosti (15 do 18 MJ/kg) i prikladno za transport.
Nedostatak – visoka higroskopnost (upija vodu i vlagu), što uvjetuje
poseban način pakiranja i skladištenja.
• Nizak sadržaj sumpora u briketima čini ih ekološki pogodnim
• Njihova cijena je 1,8 euro centi po kWh
Briket za razliku od ostalih proizvoda iste namijene ima izvrsnu moć zagrijavanja
te toplinu unutar peći zadržava iznimno dugo. Zbog svojih prirodnih
karakteristika i zahvaljujući svojoj visokoj gustoći i niskom sadržaju vlage,
sagorijevaju mnogo sporije i uz manje dima od primjerice drva.
Relevantni standardi za brikete:
• EN 14961-1:2010: Čvrsta biogoriva – specifikacije i klase goriva Dio 1: Opći zahtjevi
• EN 14961-3:2011: Čvrsta biogoriva – specifikacije i klase goriva Dio 2: Drvni briketi za
neindustrijsku uporabu

48
Peleti
Proizvodnjom peleta se ostvaruje dodana vrijednost iskorištavanja ostataka drva
u pilani te industrijskih ostataka drva iz drvoprerađivačke industrije.
Peletiranje je proces zbijanja piljevine, strugotina i ostataka od mljevenja bez
veziva ili kemijskih dodataka.
Postoji mogućnost proizvodnje peleta od kore drveta, papira, sortiranog
kućanskog smeća, poljoprivrednih kultura, šumskih ostataka, brzorastućeg
energetskog drva i drvnog otpada.
Drvni peleti su proizvod od sušenog, prešanog usitnjenog drveta ili piljevine,
valjkastog oblika, malih dimenzija, proizvedeni u postrojenjima za proizvodnju
peleta često u sklopu pilana.
Mokrina peleta je niža od 10 % što im daje veliku energetsku vrijednost.
Cilindričnog oblika i različitih promjera prikladni su za kućanstva i manje sustave
(promjer od 6 do 8 mm) te za veće sustave grijanja (promjera od 10 do 12 mm).
Zbog oblika i veličine lako se transportiraju i jednostavni su za punjenje ložišta
kotlova, npr. za grijanje domova. Količina energije koja se dobije izgaranjem 2 kg
peleta navedene mokrine jednaka je litri loživog ulja.

49
Peleti
Peleti u odnosu na ostalu drvnu masu
imaju visoku ogrjevnu vrijednost i vrlo
nisku vlažnost (max 10 %, tj. 12%).

50
Peleti
Kvaliteta drvnih peleta nije uvjetovana samo odabirom
sirovine i proizvodnog procesa. Na kvalitetu također utječu
transport i postupanje tijekom skladištenja u privremenim
skladištima, kao i isporuka peleta u silose ili u skladišni
prostor kupca.
Na tržištu su dobavljiva dva načina grijanja na pelete:
• Peći na pelete – namijenjene za postavljanje u dnevne boravke. One
uglavnom služe za grijanje pojedinih prostorija te za grijanje nisko-
energetske kuće.
• Sustavi centralnog grijanja na pelete - postavljeni u kotlovnicama zgrade, a
koriste se za grijanje cijele zgrade te za pripremu tople vode.
Relevantni standardi za drvne pelete:
• EN 14961-1:2010: Čvrsta biogoriva – specifikacije i klase goriva Dio 1: Opći
zahtjevi
• EN 14961-2:2011: Čvrsta biogoriva – specifikacija i klase goriva Dio 2: Drvni peleti
za neindustrijsku uporabu

51
Konstrukcija peći za izgaranje peleta
Tijekom izgaranja razvijaju se vrlo visoke temperature stoga se ne mogu koristiti u svim kotlovima za
centralno grijanje jer može doći do deformacije ložišta. Za njihovo korištenje u sustavima grijanja
konstruirani su posebni kotlovi na pelete.
Peleti

52
Dimenzije (l,h,p): 446x884x477
Početna električna potrošnja:
280 W
Kapacitet spremnika: 11 kg Promjer dimovoda: 80
Težina: 110 kg Standardni ventilator: ok
Max. termička snaga: 3,0-5,8 kW Termostat: ok
Globalna termička snaga: 2,5-5,0 kW Regulator pregrijavanja: ok
Potrošnja peleta: 0,6-1,2 kg/h Tjedni programator: ok
Električna potrošnja: 60-100 W Električno paljenje: ok
Automatika izgaranja u pećima i
kotlovima na pelet stavlja pelete u isti rang
sa loživnim uljem i plinom. Peći se
automatski pale i gase, postižu i
održavanju temperaturu koju im se zada, te
imaju automatsko doziranje. To im daje
prednost pred grijanjem na drva ili drveni
briket.
Peleti

53
Peleti

54
Sustavi grijanja na drvnu sječku su idealni za potrošače s prosječnom godišnjom
potrošnjom loživog ulja od 4000 litara. Tipična područja uporabe toplana na drvnu
sječku su poljoprivredna, šumarska i tvornička postrojenja, stambeni blokovi,
javne zgrade te mikro i lokalne toplane.
Drvna sječka je gorivo dobiveno usitnjavanjem oblog drva, čitavih stabala ili
granjevine s oštrim alatom, približno podjednakih oblika te ograničenih razlika u
dimenzijama duljine od 5 do 50 mm.
Dimenzije sječke se mogu mijenjati podešavanjem noževa usitnjivača.
Automatika sagorijevanja u pećima i kotlovima stavlja pelete i drvnu sječku u isti
rang s loživim uljem i plinom. Takve peći se mogu automatski paliti i gasiti, postići
i održavati zadanu temperaturu te imati automatsko doziranje što daje drvnoj
sječki prednost pred grijanjem na drva ili brikete.
Prednost drvne sječke u odnosu na pelete je ta što je sječka jeftinija i u teoriji je
energetski učinkovitije gorivo jer je manje energije potrebno za njenu proizvodnju.
Nedostatak sječke je niska gustoća energije. Zbog rasutog skladištenja, potrebno
joj je dvostruko više prostora nego cjepanicama.

56
Najznačajnije karakteristike drvne sječke
Udio vode najvažniji je kriterij kvalitete drvne sječke, jer o
njemu ovisi energetska vrijednost te zahtjevi za skladištenje
goriva.
Što je udio vode viši, veći je rizik da drvnu sječku napadne
plijesan. Zelena drvna sječka ima udio vode viši od 50% te stoga
nije podobna za duže skladištenje ili za korištenje u malim i
srednjim sustavima grijanja na biomasu.
Za kotlove snage ispod 100 kW optimalna vlažnost drvne sječke
iznosi od 20% - 30%.
U većim toplanama i industrijskim kotlovima, zbog ekonomskih
razloga uporaba vrlo vlažne drvne sječke uobičajena.
Cijena sječke ovisi o udjelu vode.
Relevantni standardi za drvnu sječku:
• EN 14961-1:2010: Čvrsta biogoriva – specifikacije i klase goriva Dio 1: Opći zahtjevi
• EN 14961-4:2011 Čvrsta biogoriva – specifikacija i klase goriva Dio 2: Drvna sječka za
neindustrijsku uporabu

57
Masa anorganske tvari koja nastaje nakon spaljivanja uzorka na temperaturi
550±10 °C je udio pepela, a izražava se kao postotak mase suhe tvari uzorka prije
spaljivanja. Prema HRN EN 14961-1:2010 drvna se sječka s obzirom na udio
pepela dijeli u 10 razreda:
UDIO PEPELA

58
Dimenzije prema HRN EN 15149-1
Klasa
P
Minimalno 75 w-%
u glavnom dijelu
Fini dijelovi, w-%
(postotak težine)
(<3,15 mm)
Grubi dijelovi (w-%) maksimalna duljina materijala, mm,
maksimalna površina poprečnog presjeka (cm2)
P16A
P16B
3,15 ≤ P ≤ 16 mm
3,15 ≤ P ≤ 16 mm
≤ 12%
≤ 12%
≤ 3% > 16 mm i svi < 31,5 mm
Površina poprečnog presjeka prevelikih komada < 1 cm2
≤ 3% > 45 mm i svi < 120 mm
P31,5 8 ≤ P ≤ 31,5 mm ≤ 8%
≤ 6% > 45 mm i svi < 120 mm
P45A 8 ≤ P ≤ 45 mm ≤ 8%
≤ 6% > 63 mm i maksimalno 3,5% > 100 mm i svi < 120 mm
a Numeričke vrijednosti (klasa P) za dimenzije odnose se na veličinu materijala (najmanje 75 w-%), koji prolazi
kroz navedenu okruglu rupu veličine sita. w-% -postotak težine određene frakcije
Granulometrijski sastav sječke
HRN EN 15149-1:2010 Čvrsta biogoriva – Metode određivanja granulometrijskog sastava – Prvi
dio: Metoda oscilacijskog prosijavanja upotrebom sita promjera 1 mm i više
HRN EN 15149-2:2010 Čvrsta biogoriva – Metode određivanja granulometrijskog sastava –
Drugi dio: Metoda vibracijskog prosijavanja upotrebom sita promjera 3,15 mm i manje

59
Veličina čestica drvne sječke P16

60
Drvna sječka napravljena od bjelogoričnog drva i drva četinjača s korom ima udio
pepela manji od 1 %, a ovisno o udjelu kore mogu biti zabilježene i vrijednosti do
3%. Viši udio pepela rezultira višim troškovima odlaganja i recikliranja pepela.
Udio pepela u gorivu je vrlo važan za izbor odgovarajućih tehnologija spaljivanja i
pročišćavanja otpadnih plinova.
Drvna sječka i drvni iver se prema granulometrijskom sastavu razvrstava u
razrede P16, P45 do P300 i dopunom razreda fine frakcije oznaka F06, F10 pa
do F25.
U normativne značajke uključena je vlaga s oznakama udjela od M10 do M55+,
zatim udio pepela oznaka A0,5 do A10+ te neto kalorijska vrijednost, Q (MJ/kg)
odnosno energijska gustoća, E (MWh/m3 ).
Kroz normativno / informativne značajke još se navode udjeli dušika i klora te
nasipna gustoća (kg/nm3 ).

61
Skladištenje drvne sječke
Skladištenje drvne sječke predstavlja tri glavna rizika:
(1) stvaranje plijesni, koja predstavlja zdravstveni rizik,
(2) gubitak težine zbog truljenja, i
(3) samozapaljenje bez povišene temperature drvne sječke.
Ovo se događa uglavnom zbog skladištenja drvne sječke u izrazito vlažnim
uvjetima ili zbog presporog procesa sušenja. Za proizvodnju kvalitetne drvne
sječke važno je osigurati dovoljno suho ogrjevno drvo i oštar sjekač u dobrom
stanju kako bi se proizvodila sječka oštrih rubova koja pada rasuto i stvara
prozračene džepove.
Drvna sječka se najbolje suši prirodnim putem pomoću Sunca i vjetra. Tehničko
sušenje je u većini slučajeva zahtjevan proces sa ekonomskog gledišta i
općenito se isplati jedino ako je dostupna jeftina otpadna toplina iz proizvodnje
energije ili procesna toplina (npr. iz postrojenja na bioplin).

62
Biobale
Biobale su prije svega proizvod koji nastaje
u poljoprivredi i voćarstvu. Nove su
tehnologije i povećane potrebe za
obnovljivim izvorima energenata navele
stručnu šumarsku javnost na konstrukciju
biobalera za potrebe šumarske proizvodnje.
Biobaler je namijenjen za prikupljenje suhe
trave s livada, suhe slame nakon žetve,
ostataka sitne granjevine nakon sječe, za
čišćenje zakorovljenih površina uz
prometnice i dalekovode.
Biobale su jedan od oblika čvrstih biogoriva. Određene su dimenzijama i drugim
značajkama, a proizvode se u dva osnovna oblika, prizmatičan i okrugli oblik.
Biobale oblika valjka imaju oznaku D1 s promjerom (D) od 1,2 – 1,5 m i duljinu (L)
od 1,2 m, a s oznakom D2 promjer (D) od 1,6 – 1,8 m i duljinu (L) od 1,5 m.

63
Biobale prizmatičnog oblika imaju propisane oznake P1, P2, P3 i P3+ te
dimenzije širine, visine i duljine.
Oznaka prizmatične biobale P1 ima dimenzije, visina (L1) < 0,35 m, širina (L2) <
0,4 m i duljina (L3) < 0,5 m.
Biobale koje označavamo oznakom P3 imaju dimenzije visina (L1) < 1,3 m, širina
(L2) < 1,2 m i duljina (L3) 1,0-3,0 m.
Normativno se još određuje gustoća bale BD 100 (100 kg/m3), BD
120 do BD 220+, zatim udio vlage u rasponu od M10 do M35+,
zatim udio pepela u rasponu od A5,0 do A10,0+
i energijska gustoća (kWh/m3),
a informativno se navode podaci o udjelu klora.
Biobale

64
• 1 ha – 3 t slame od pšenice, uljane repice i soje, 5 t
kukuruzovine, 4 t stabljike suncokreta
• 2,5 kg slame može da uštedi litru ulja za loženje, 1,06 m3 plina,
9,72 kW električne energije, 2,2 kg drveta i 1,94 kg ugljena
• Kemijski sastav ovih vrsta je sličan drvetu, međutim, veliki
volumen nusproizvoda čini njihov transport ekonomičnim samo
na udaljenosti do 3 km

65
Tehnologiju spaljivanja slame može se podijeliti u tri grupe:
a) cijele bale
b) nadopunu rezanim balama
c) isjeckanim balama
Pojedine tehnologije spaljivanja se razlikuju po principu regulacije:
a) nekvalitetna regulacija snage, loš početak i završetak izgaranja,
nemogućnost stabilizacije izgaranja drugim gorivom
b) kvalitetnija regulacija izgaranja, ali loše zapaljivanje i završetak
procesa
c) kvalitetna regulacija izgaranja, mogućnost stabilizacije izgaranja
drugim gorivom (drvo, ugljen)

66
Karakteristike izgaranja:
▪ Brz i jednostavan prijelaz u plinovito stanje. Kod temperature oko 200 ºC, 80%
slame prelazi u plinovito stanje.
▪ Razvijena velika količina plinova, sprečava nastanak ugljikohidrata i time
omogućuje kvalitetno izgaranje.
▪ Potreban drukčiji tip komore izgaranja s dobro promišljenim dovodom
primarnog, sekundarnog, a kod velikih sistema i tercijarnog zraka sa velikim
prostorom za izgaranje prije izmjenjivačkih površina.
▪ Pepeo, koji je stvoren iz lako topivih minerala, kalijev i kalcijev karbonat,
silicijski oksid, počinje se omekšavati pri 830 ºC, a između 850 – 900 ºC se
stvara lagana staklasta masa, koja oštećuje stjenku ložišta i veoma je teško
otklonjiva.

67
Osobine slame kao goriva, utječu na granicu iskoristivosti kod određenih
kapaciteta kotlova.
Razvoj je pokazao, da se briketirana i peletizirana slama, koja oblikom i
masom podsjeća na ugljeno gorivo, može spaljivati u kotlovima do
toplinske snage 25 kW, isjeckanu slamu bolje je spaljivati u kotlovima veće
toplinske snage od 200 kW.
Kod velikih kotlova potpuno je neekonomično spaljivati briketiranu ili
peletiziranu slamu (cijena je puno veća nego cijena sjeckalice slame).

68
Ostaci iz poljoprivrede su obično tzv. teška goriva po pitanju izgaranja.
U usporedbi s konvencionalnim kemijski neobrađenim drvetom goriva
obično sadrže povećan
• sadržaj elemenata koji formiraju pepeo (posebno Si i K)
• veći rizik od nastajanja šljake, stvaranja naslaga i emisije krutih
čestica
• sadržaj S, Cl i N
• veće emisije plinova (SOx, HCl, NOx)
• rizik od povećane visokotemperaturne Cl korozije
Korištenje anorganskih aditiva (kaolin, bentonit, dolomit) pruža
mogućnost za stvaranje goriva značajno poboljšanih svojstava izgaranja
vezano za probleme pepela.

70
Kriteriji za izbor
tehnologije izgaranja:
• veličina postrojenja,
• značajke biomase,
• dopuštena razina
emisija štetnih tvari,
• opseg i troškovi
održavanja.

71
Proizvodnja električne energije iz biomase iznosi svega 5,5% u EU.
U 2015. godini u CHP je proizvedeno samo 11,2% ukupne električne energije, a
57,7% bioelektrana bilo je u CHP. To odražava sinergiju između obnovljivih izvora
energije i energetske učinkovitosti, tj. bioenergija je snažni promotor energetske
učinkovitosti.

72
• suvremena postrojenja s izgaranjem na rešetki uobičajeno jeftinija
od postrojenja s izgaranjem u fluidiziranom sloju,
• izbor složenije tehnologije izgaranja u fluidiziranom sloju opravdan
samo u slučaju očekivanog spaljivanja drugih goriva
• tehnologija izgaranja ne utječe bitno na specifični potrošak topline
postrojenja (kJ/kWh), veći utjecaj ima konfiguracija i parametri
parno‐turbinskog procesa,
• fluidizacija sloja povećava efikasnost izgaranja ali i zahtijeva
dodatnu energiju za pogon ventilatora zraka –> povećanje vlastite
potrošnje postrojenja.
U postrojenjima za samostalno izgaranje biomase uglavnom se koriste sljedeće
tehnologije izgaranja:
• izgaranje u nepokretnom sloju u ložištima s rešetkom,
• izgaranje u mjehurićastom fluidiziranom sloju, te
• izgaranje u cirkulirajućem fluidiziranom sloju.

73
Tipovi ložišta

74
Prednosti:
• Mogu izgarati različite vrste biomase
• Za niže i više ogrijevne vrijednosti
• niska temperatura izgaranja
(važno za bor i eukaliptus)
• Nema pokretnih dijelova u području izgaranja
• Manja količina dimnih plinova
• Veći stupanj korisnog djelovanja

75
Fluidizirano ložište
Radi intenzivnog miješanja vrlo dobro
izgaranje s niskim pretičkom zraka.
Temperatura izgaranja kreće se od 750-
950 °C
Prilagodljivost veličini i obliku biomase
Rad s visokom vlažnosti biomase i do
60%.
Prihvatljivost biomase s visokim
sadržajem pepela do 50%.

76
Značajke postrojenja
Kapacitet ovisi o količini biomase koja se na ekonomičan način može
prikupiti i transportirati na lokaciju elektrane zbog čega su u pogonu
postrojenja uglavnom manjeg kapaciteta (tek u rijetkim slučajevima
premašuju 30 MWe).
• Električna iskoristivost postrojenja loženih krutom biomasom
– u pravilu niža od 20 % za postrojenja kapaciteta do 5 MWe
– rijetko premašuje 30 % kod većih postrojenja.
• Viša električna iskoristivost novijih postrojenja (> 30 %) zbog:
– primjene savršenih tehnologija izgaranja,
– korištenja suhog goriva,
– viših parametara svježe pare (iznad 100 bar i 500 °C).

77
Kogeneracija na biomasu

78
Problematika biopepela
Pri proizvodnji energije u elektranama na biomasu nastaje pepeo koji se može
podijeliti u dvije kategorije:
- pepeo iz ložišta nesagorena pepelna troska (engl. biomass bottom ash -
BBA) skuplja se pod rešetkom kotla, te se žlijebom skuplja u spremniku,
gustoće 1,3 t/m3
- leteći pepeo (engl. biomassflyash -BFA) - nastaje čišćenjem dimnjaka te se
dodatno može podijeliti u ciklonski pepeo i fine čestice iz elektrostatičkih
vrećica i vrećica filtra (gustoće 0,8-0,9 t/m3 ) [7].
Sam kemijski sastav biopepela ovisi o:
- tehnologiji obrade biomase
- mjestu nastanka biopepela
- temperaturi termičke obrade biomase
- o korištenoj biomasi.

79
Većina pepela u Europi deponira se na odlagalištima:
• otprilike 70 % pepela iz drvne biomase se odlaže,
• 20 % se koristi kao poboljšavač tla u poljoprivredi,
• ostatak se koristi u metalurgiji.

80
Zbog kemijskih i fizikalnih svojstava biopepela, neprikladnim odlaganjem može se
značajno utjecati na okoliš i ljudsko zdravlje.
Prema slici 2 biopepeo može prouzročiti onečišćenje zraka sitnim česticama
nošenim vjetrom, što lokalnom stanovništvu može utjecati na zdravstvene
probleme vezano uz dišne putove.
Velik problem predstavlja onečišćenje podzemnih voda zbog izlučivanja teških
metala iz pepela ili procjeđivanjem kišnice.

81
Prema zakonskoj i pravnoj regulative u Repubici Hrvatskoj, odnosno prema
Zakonu o zaštiti okoliša [25] te Zakonu o zaštiti zraka 130/11 [26] zahtijeva se
prikladno postupanje s pepelom.
Također, uvjeti postupanja s otpadom, odnosno njegova ponovna uporaba
određeni su Pravilnikom o gospodarenju otpadom [27] tj. Zakonom o održivom
gospodarenju otpada [28] kao pravnom stečevinom Europske unije (Waste
Framework Directive [29]).
Prema članku 21. Pravilnika o načinima i uvjetima termičke obrade otpada [30]
prije utvrđivanja postupaka za obradu, oporabu ili konačno odlaganje, moraju se
propisanim postupcima odrediti fizikalna i kemijska svojstva ostataka, ukupna
količina onečišćujućih tvari i ukupna količina vodotopivih tvari kao i vodotopiva
količina teških metala, a prema Pravilniku o načinima i uvjetima odlaganja
otpada, kategorijama i uvjetima rada za odlagališta otpada definirani su osnovni
kriteriji koje otpad mora ispunjavati za odlaganje na odlagalište otpada.

82
U slučaju korištenja biopepela za poboljšanje tla te potencijalnog sprečavanja
onečišćenja tla teškim metalima potrebno je prema Zakonu o poljoprivrednom
zemljištu te Pravilniku o zaštiti poljoprivrednog zemljišta od onečišćenja štetnim
tvarima definirati granične vrijednosti za poljoprivredno zemljište za onečišćujuće
tvari (teški metali - Cd, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb i Zn, potencijalno toksične esencijalni
elementi- Zn i Cu i organske onečišćujuće tvari radionuklidi i patogeni organizmi)
ovisno o vrsti tla.
Usporedbom kemijskih sastava različitih biomasa iz jedne elektrane na biomasu
(Strizivojna d.o.o.) i maksimalno dopuštenih onečišćujućih elemenata od
maksimalno dopuštenih količina (MDK) prema članku 4. Pravilnika o zaštiti
poljoprivrednog zemljišta od onečišćenja štetnim tvarima, pepeli iz navedene
elektrane na biomasu ne mogu se koristiti kao poboljšavači svojstava tla osim u
ograničenom slučaju za glinasto tlo.

83
Ukupni energetski potencijal šumske biomase u Republici Hrvatskoj dobiven je
kao zbroj potencijala biomase iz različitih izvora te iznosi 6 555 660 m3 /god.
RH ima mogućnost korištenja dijela poljoprivrednog ostatka (ostatak od
obrezivanja voćnjaka, vinograda, zatim maslinova komina, ljuske suncokreta,
slamu itd.) što čini 1 299 600 t/god.
Tablica 3. Svekolika godišnja raspoloživa fitotvar do 2025. godine u RH [2, 24]

84
Potencijal biomase i otpada po regijama

86
Navedenoj biomasi trebalo bi dodati biomasu koja bi se mogla proizvoditi u
energetskim šumama. Radi se o uzgoju brzorastućeg drveća, s tim da EU
direktiva određuje da se u te svrhe smije saditi isključivo autohtono drvo (u nas ‐
vrba, topola, joha i bagrem). Po jednom hektaru moguće je svake 3 do 4 godine
posjeći 6 do 8 tona drvene mase.
Energetske šume bi se uzgajale na retardiranim oblicima šumskih površina.
Procjenjuje se da je u Republici Hrvatskoj oko 800 tisuća do 1 milijun hektara
takvog zemljišta pa bi godišnja proizvodnja biomase mogla iznositi preko 1,2
milijuna tona.
Iskoristi li se ova energija za pretvorbu u električnu i toplinsku energiju u
kogeneraciji, dobilo bi se oko 800 GWh električne energije (cca 150 MW) i 14 PJ
toplinske energije u obliku tople vode i vodene pare.
U Hrvatskoj država je vlasnik 78 % cjelokupnog šumskog zemljišta ili 2 018 987
ha, a ostalih 22 % ili 581 770 ha je u privatnom vlasništvu

87
Uredba o graničnim vrijednostima emisija onečišćujućih tvari u zrak iz
nepokretnih izvora (NN 117/2012).
Uredbom se propisuju granične vrijednosti emisija onečišćujućih tvari u
zrak (GVE) iz nepokretnih izvora, praćenje i vrednovanje emisija, način
smanjivanja emisija onečišćujućih tvari u zrak, način i rok dostave
izvješća o emisijama Agenciji za zaštitu okoliša te dopušteno
prekoračenje graničnih vrijednosti emisija za određeno razdoblje.
Emisije štetnih plinova pri izgaranju

88
– pri masenom protoku iznad 200 g/h 50 mg/m3
– pri masenom protoku do uključivo 200 g/h 150 mg/m3
Emisija onečišćujućih tvari u otpadnim plinovima iz malih uređaja za loženje se
utvrđuje povremenim mjerenjem, najmanje jedanput u dvije godine
Prema navedenoj Uredbi GVE za ukupne praškaste tvari u otpadnom plinu su:
GVE za male uređaje za loženje koji koriste kruta goriva i goriva od biomase, uz
volumni udio kisika 11% za drvo i biomasu su:
GVE Napomena
Zacrnjenje iz
dimnjaka
1
Zacrnjenje otpadnog plina kod malih uređaja za
loženje koji koriste kruto gorivo se utvrđuje
povremenim mjerenjem, najmanje jedanput godišnje.
Ugljikov
monoksid
1000
mg/m3

89
GVE za srednje uređaje (1 do 50 MW) za loženje koji koriste kruta goriva i goriva
od biomase, uz volumni udio kisika 11% za drvo i biomasu su:
GVE
Krute čestice 150 mg/m3
Oksidi sumpora izraženi kao SO2 2000 mg/m3
Ugljikov monoksid 500 mg/m3
Oksidi dušika izraženi kao NO2
500 mg/m3 ; kod vrtložnog izgaranja: 300
mg/m3

90
Rezultati ispitivanja kotla deklarirane snage 40 kWt za različite vrste peleta
Izvor:
Verma V. K. , Bram S.,
Gauthier G., de Ruyck J.,
Performance of a
domestic boiler as a
function of operational
loads: part-2, Biomass
and Bioenergy, Volume
35: 272-279, 2011

91
Loženje na sječku
Izvor: prof. dr. sc. Ante Čikić, PROJEKTNE I FUNKCIONALNE POSEBNOSTI TERMOENERGETSKIH POSTROJENJA S
OSVRTOM NA ENERGANE NA BIOMASU, 2015.

92
Komentar rezultata:

93
Biomasa i okoliš
Od brojnih gospodarskih i energetskih aspekata koje treba uzeti u obzir, uzgoj
energetskih nasada ostavlja određeni utjecaj na okoliš.
Utjecaji energetskih nasada na okoliš se mogu odraziti na kvalitetu vode i tla,
staništa za životinje, izdvajanje CO2 i očuvanje biološke raznolikosti.
U uzgoju energetskih usjeva potrebno je koristiti što manje kemijskih sredstava
nego što se koristi u klasičnoj poljoprivredi. U tom slučaju će količina kemijskih
sredstava u površinskim vodama i mogućnost njihovog prodiranja u primarnu vodu
biti manja.
Uzgoj energetskih usjeva na velikim površinama će imati značajno negativan
utjecaj na biološku raznolikost. No činjenica da je biološka raznolikost značajno
narušena uzgojem tradicionalnih usjeva, podizanje energetskih nasada na
zapuštenim poljoprivrednim zemljištima predstavljalo bi pozitivno usmjerenje.

94
Prednosti
• manje emisije kiselih spojeva nego pri izgaranju fosilnih goriva
• neutralna emisija ugljikova dioksida (jednaka ili manja od one koju je biljka
apsorbirala procesom fotosinteze)
• mogućnost zapošljavanja stanovništva u ruralnim krajevima
Nedostaci
• ekonomska neisplativost za proizvodnju električne energije
• mala snaga i raspršenost proizvodnih jedinica
• smanjuje se površina poljoprivrednoga zemljišta za proizvodnju hrane, što tu
proizvodnju čini skupljom
Biomasa kao oblik obnovljive energije ima prednosti u tome što je lako skladištiti,
transportira i koristiti uz fleksibilno opterećenje i primjenu u mjestu i vremenu
kada je energija potrebna.
To čini biomasu jedinstvenom među drugim mogućnostima OIE.
Zaključak
Biomasa je najvažniji izvor obnovljive energije u Europi i ima golem potencijal za
daljnji razvoj koji treba slijediti neka osnovna načela, kao što su visoka
učinkovitost, konkurentnost i održivost.

95
• Za potpunu procjenu biomase kao obnovljivog izvora energije, potrebno je
uzeti u obzir niz različitih socijalno-ekonomskih posljedica.
• Biomasa utječe na zapošljavanje, stvaranje novih poslova i na postojeće
poslove, povećava ekonomsku djelatnost na lokalnoj i regionalnoj razini te
ostvaruje dodatne prihode u poljoprivredi, šumarstvu i drvnoj industriji
prodajom goriva od biomase.
• Osim toga, umjesto gubitka sredstava zbog kupnje fosilnih goriva,
uspostavlja se protok novaca kroz lokalnu zajednicu (ulaganje-dobit-
porez).
• Utjecaj na zaposlenost, a time i na socijalno-ekonomske prilike predstavlja
najveću prednost uporabe biomase u odnosu na fosilna goriva, ali i u
odnosu na druge obnovljive izvore energije.
• Razvijene zemlje Europske Unije i Svijeta su svjesne pozitivnih učinaka i
stoga značajno podupiru projekte koji se temelje na korištenju energije iz
biomase.
Zaključak

96
HVALA NA PAŽNJI
“Korjenje nauke je gorko, plodovi su slatki.”
‐ Marko Tulije Ciceron
WIEBREN DE JONG J. RUUD VAN OMMEN-BIOMASS AS A SUSTAINABLE ENERGY
SOURCE FOR THE FUTURE Fundamentals of Conversion Processes, 2015 by John
Wiley & Sons

Predavanje biomasa-rev. 2

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

More from University of Slavonski Brod

More from University of Slavonski Brod (8)

Predavanje biomasa-rev. 2