1

www.bioenergy4business.eu

Boilere in-house pe biomasă pentru potenţiali operatori/investitori

2

Copyright Bioenergy4Business 2015Cover photo provided by ProPellets, www.propellets.at

Acest proiect este finanțat de Programul de Sprijin LCE 14 2014 ”Introducerea în piață a surselor sustenabile, existente și emergente, de bioenergie”, parte a Programului Cadru Horizon 2020 al Uniunii Europene. Toate materialele din acest proiect reflectă punctul de vedere al autorilor lor. Comisia Europeană nu este responsabilă pentru folosirea, în orice mod, a informației conținute de acestea. Membrii consorțiului Bioenergy4Business nu vor putea fi ținuți responsabili pentru daune de orice fel, inclusiv și fără a se limita la daune directe, speciale, indirecte, care pot rezulta din utilizarea acestor materiale.

3

Conţinut

Capitol 1. Despre Bioenergy4Business (B4B) 4

Capitol 2. Promisiunea industriei termice 5

Capitol 3. Biomasa pentru instalaţiile de încălzire ”in-house” 5

Capitol 4. Boilere pe biomasă 6Procesul de combustie a biomasei 7Boilerele pe peleți 10Boilere pe aşchii din lemn 11

Capitol 5. Tipuri de combustibil şi manipulare 11Peleții din lemn 11Aşchiile din lemn 12

Capitol 6. Planificare şi instalare 13Dimensionare 13Selectarea boilerului adecvat 14

Capitol 7. Exemple 15Ex1: România – Boilerul pe bază de peleți instalat la Colegiul Tehnic din oraşul Carasan 15Ex2: Bulgaria – Boilerul pe bază de biomasă de la grădiniţa Elhitsa 15Ex3: Grecia – Comutator de combustibil în Komotini Paper Mill S.A. 16Ex4: Croaţia – Boiler intern pe bază de biomasă în fabrica de sare Solana Pag 16Ex5: Polonia – Boiler intern pe bază de biomasă într-un complex şcolar în Siedlin 17Ex6: Ucraina – Construirea unei săli a cazanelor de 7 MW pentru aşchii din lemn în Kniazhychi 17Ex7: Danemarca – Comutator de combustibil la ferma Sindballegard 18

Capitol 8. Contact și referințe 19Contact 19Referinţe 19

4

1. Despre Bioenergy4Business (B4B)

Proiectul Bioenergy4 (B4B) din cadrul Programului Horizon 2020 vizează susţinerea şi promovarea trecerii (parţiale) de la utilizarea combustibililor fosili (i.e. cărbune, petrol şi gaze) pentru încălzire, la sursele de bioenergie disponibile (de ex. subproduse ale industriei lemnului, peleți şi paie) în ţările partenerilor de proiect şi nu numai.

Obiectivele B4B sunt:

• Identificarea celor mai promiţătoare segmente de piaţă pentru care este recomandată trecerea de la combustibili fosili la bioenergie

• Pregătirea strategiilor şi modelelor de business • Livrarea de know-how privind alimentarea cu biomasă şi utilizarea acesteia• Instruirea dezvoltatorilor, consultanţilor, a operatorilor de centrale termice şi a angajaţilor companiilor

furnizoare de servicii energetice pentru evaluarea şi dezvoltarea de proiecte în comunităţi cu încălzire centralizată şi în sectoare cu producţie proprie de căldură

• Convingerea factorilor de decizie cu privire la oportunităţile create de lanțurile valorice locale pentru bioenergie

• Conştientizarea decidenţilor politici provind măsurile care ar putea urgenta răspândire a tehnologiilor pe bioenergie

Aceasta va duce la realizarea de punţi între politici şi piață, in vederea creării unui mediu de afaceri bazat pe practici comerciale sanatoase şi pe modele de finanţare sustenabile, împreună cu o evaluare şi o implementare atentă, pentru a facilita trecerea la bioenergie în încălzirea locală şi centralizată şi în instalațiile de încălzire “interne”.

In realizarea proiectului Bioenergy4Business sunt implicati parteneri din 12 state membre UE şi Ucraina. 11 dintre aceşti parteneri (AT, DE, BG, CR, FI, GR, NL, PL, RO, SK şi UA , cu excepţia BE şi DK) sunt țările țintă, unde vor avea loc activităţi specifice pentru cele mai promiţătoare segmente de piaţă, din luna ianuarie 2015 până în luna august 2017.

Contacte

Pentru o mai bună informare cu privire la proiectele descrise în broşură, contactați echipa de proiect a Bioenergy4Business, sau vizitaţi website-ul nostru la www.bioenergy4business.eu

5

2. Promisiunea industriei termice

3. Biomasa pentru instalaţiile de încălzire ”in-house”

Există numeroase argumente in favoareaîncălzirii cu biomasă. Biomasa este, în câteva cuvinte, un combustibil prietenos cu mediul, la un preţ competitiv şi este disponibil la nivel local. Indiferent asupra cărui tip de combustibil vă hotărâti, încălzirea modernă pe bază de biomasă este o modalitate de încălzire convenabilă care poate fi luată în considerare. În ultimii 20 de ani, boilerele pe biomasă, au trecut prin mari schimbări, pentru a deveni sisteme cu un grad ridicat de eficiență, curate şi prietenoase cu mediul, care sunt astăzi printre cele mai preferate tehnologii pentru încălzire. Decidenţii politici au ajutat la stimularea dezvoltării tehnologice într-o direcție diferită față de sistemele de încălzire pe combustibil fosil, dar mai degrabă către sisteme de încălzire moderne pe bază de biomasă.

Boilere pe biomasă de utimă oră ard lemn de foc de calitate ridicată precum peleți, aşchii din

lemn, sau reziduuri din agricultură și industrie. Sisteme automate de alimentare şi control fac utilizarea acestor combustibili la fel de confortabilă ca orice alt combustibil sau sistem care funcţionează pe ulei sau gaze naturale. Sistemele moderne de control a combustiei şi tehnologile de curăţare a gazelor de ardere duc la emisii scăzute, comparativ cu boilerele moderne care funcţionează pe ulei şi gaz natural.

Există mari diferenţe cu privire la modul în care este folosită bioenergia în cele 28 de ţări ale UE. De exemplu, în ultimii zeci de ani, promotoarele acestei tehnologii au fost țările din nordul şi vestul Europei, chiar dacă ţările din estul Europei au un potenţial ridicat în ceea ce priveşte bioenergia, datorită disponibilităţii biomasei in plan local şi a unei nevoi mai ridicate pentru încălzire (Figura 1). Utilizarea bioenergiei pentru încălzirea clădirilor

Printre ţările partenere de proiect cele mai promiţătoare segmente de piaţă doar pentru utilizarea căldurii din biocombustibili au fost identificate. Cele mai promiţătoare pieţe sunt:

6

Boilerele moderne pe bază de biomasă pot opera la niveluri de eficiență a boilerului comparabile cu boilerele moderne pe gaz în condensaţie. Acestea reprezintă o tehnologie foarte obișnuită în multe ţări din Europa, în special în Austria, Suedia şi Finlanda. În ziua de astăzi, există o mare varietate de boilere pe biomasă de diferite mărimi şi grade de automatizare, respectiv tipuri de combustibil, la diferite segmente de calitate și preț.

Boilerele pe biomasă pot fi împărţite în categorii, în funcție de tipul de combustibil (i.e. buşteni de lemn, aşchii de lemn, peleți de lemn). Acestea sunt optimizate pentru un anumit tip de biocombustibil şi vor arde, de obicei, ineficient alte tipuri de combustibil.

Majoritatea tipurilor moderne de boilere pe biomasă sunt automatizate, iar combustibilul este alimentat automat din locul de stocare a combustibilului, fie prin folosirea unui sistem de

4. Boilere pe biomasă

Figura 1. Zonele climatice din Europa şi media temperaturilor minime anuale [1]

mari (de ex. şcoli, spitale, clădiri publice şi rezidenţiale) este o tendinţă continuă peste tot în Europa, iar piaţa instalațiilor ”in-house”de încălzire pe biomasă creşte rapid. Boilerele pe biomasă variază de la câţiva kilowați (kW) pentru case sau clădiri mici comerciale/publice, până la unităţi de mărime de câțiva megawați (MW) pentru sistemele de încălzire centralizată.

7

distribuție elicoidal, fie a unui sistem hidraulic. Combustibilul se aprinde în camera de combustie, în timp ce un flux regulat de oxigen asigură o combustie eficientă şi completă. Gazele fierbinţi sunt conduse la suprafaţa unui schimbător de căldură pentru a încălzi apa. Apa fiebinte poate fi folosită fie în mod direct,

fie poate fi stocată în rezervoare de apă (de ex. rezervor tampon). Rezervorul tampon ajuta la acoperirea sarcinilor de vârf şi conduc la o operare constantă şi mai eficientă din punct de vedre energetic a boilerulu, din moment ce boilerul opereaza, de cele mai multe ori, pe perioade mai lungi. Boilerele pe biomasă pot fi controlate la fel ca sistemele moderne pe gaz în condensaţie: controlul căldurii permite utilizatorului să ajusteze și să personalizeze toţi parametrii necesari producției proprii de căldură și de apă caldă.

Procesul de combustie a biomasei

Principiul de bază al operării boilerelor pe biomasă este acelaşi și poate fi împărţit în patru

etape, aşa cum se poate vedea în Figura 2.

Combustia biomasei în boiler are loc, de obicei, prin încălzirea electrică / uscarea aerului fierbinte din biomasă şi procesul ulterior de încălzire, până se ajunge la temperatura de aprindere (aprox. 400 °C).

Î n prima etapă a procesului, camera de combustie trebuie să fie fierbinte în momentul în care biomasa intră pe grătar. Boilerele pe biomasă conţin, de obicei, un material refractar pentru a facilita acest lucru. In special boilerele destinate manipulării biomasei cu un conţinut ridicat de umezeală conțin cu precadere garnituri refractare.

Figura 2. Cele patru etape ale procesului de combustie a biomasei [2]

Figura 3. Alcătuirea unui boiler modern pe biomasă, cu ventilator şi senzori lambda. Exemplu de boiler Guntamatic Powerchip [3]

“Boilerele pe biomasă pot fi controlate la fel ca sistemele moderne pe gaz în condensaţie: controlul căldurii permite utilizatorului să ajusteze și să personalizeze toţi parametrii necesari producției proprii de căldură și de apă caldă.”

8

Majoritatea energiei stocate in biomasă este eliberată pe parcursul etapei 4, când gazele de combustie, eliberate în timpul etapei 3, ard. Acesta este în principal un amestec de monoxid de carbon şi de hidrogen, ars la o temperatură ridicată.Un control separat pentru aerul primar (de sub grătar) şi aerul secundar (combustia gazului) permite stimularea temperaturii pentru a obține temperaturi ridicate şi turbulenţe în zona de combustie a gazului (pentru a asigura o oxidare completă a gazelor rezultate din biomasă) în timp ce temperatura la grătar este semnificativ mai scăzută. Conţinutul de oxigen din zona de combustie a gazelor este adesea monitorizată cu ajutorul unui senzor lambda, pentru a diminua formarea funinginii, CO şi NOx şi pentru a maximiza eficiența termică.

Nivelul de umiditate a biomasei este important. Un conţinut de apă prea ridicat în combustibil poate duce la o gazeificare incompletă, care va produce fum negru şi acumulare de gudron. Depozitarea de gudron pe schimbătoarele de căldură şi pe camera de combustie pot fi evitate sau îndepărtate prin lucrul la temperaturi suficient de ridicate.

O combustie eficientă şi completă este o condiţie necesară de utilizare a biomasei ca un combustibil prietenos cu mediul. Pentru a asigura o cotă ridicată de eficiența energetică, procesul de combustie ar trebui să fie complet

pentru a evita formarea compuşilor dăunători mediului precum gazele nearse şi particule mici de cărbune.

Condiţiile de bază pentru a asigura o combustie corectă sunt următoarele:

• Amestec exact de biomasă şi oxigen (aer pentru întreţinerea arderii) în proportie controlată, care corespunde unui Lambda recomandat de 1.4. Acest lucru înseamnă că este necesar să se folosească de 1.4 ori mai mult aer pentru întreţinerea arderii decât ar fi teoretic necesar pentru a asigura o combustie completă;

• O distribuţie completă a aerului primar şi secundar, prin reglarea corectă a presiunii aerului şi a poziţionării duzelor;

• O planificare corectă a zonei de ardere unde biomasa trebuie să fie uscată, încălzită, şi, în final, transformată în cenuşă, înainte de a fi eliminată prin sistemul de manipulare a cenuşii. 75%–80% din energia din biomasă este arsă ca materie volatilă în camera de combustie, iar restul, de 20%–25%, va rămâne pe grătar, sub formă de cărbune.

Cuptoarele şi cazanele închise pe biomasă necesită canale interioare, datorită faptului ca produc o cantitate de fum mai concentrată şi cu un conținut mai ridicat de umezeală a gazului de ardere, ceea ce poate duce la apariția gudronului concentrat. Orice coş existent trebuie să fie căptuşit astfel încât să se evite distrugerea cărămizilor şi întoarcerea condensului înapoi în sistemul de ardere, determinând apariției pericolului de incendiu. Căptuşeala poate fi realizată prin inserarea de canale de fum din oţel inoxidabil, folosind o căptuşeală refractară din beton sau prin adăugarea unui canal din lut sau beton. Legile naționale privind construcţiile

“O combustie eficientă şi completă este o condiţie necesară de utilizare a biomasei ca un combustibil prietenos cu mediul.”

9

prevăd şi specifică o anumită înălţime a canalului. Dacă este instalat un sistem de curăţare automată a canalului, este posibilă o reducere semnificativă a perioadei de nefuncţionare şi a perioadei de întreţinere, reducând curăţarea manuală a canalului pe o perioadă care variază între o săptămână și şase luni. Sistemul de curăţare constă dintr-o serie de jeturi de apă sau duze instalate la capătul canalelor. Acestea sunt pulsate la intervale regulate pentru a arunca în mod automat funinginea din boiler în timpul funcţionării. Sistemul cere o mică alimentare cu aer comprimat în sala cazanelor.

Dacă alimentarea cu aer a boilerului nu este suficientă, boilerul poate genera o presiune redusa în sala în care este instalat, iar lipsa de oxigen din camera de combustie va duce la o ardere incompletă şi la eliberarea de monoxid de carbon care s-ar putea împrăştia în sala boilerului, creând o atmosferă toxică, periculoasă pentru locuitorii clădirii.

O dată pe an, ar trebui realizată o verificare completă pe interior şi exterior a boilerului de către personalul autorizat. Utilizatorul ar trebui să facă inspecţii vizuale regulate ale boilerului, golind cutia pentru cenuşă, ungând cu ulei ventilatoarele uscate şi periind manual canalele.

Cele mai des întâlnite arzătoare pe biomasă sunt boilerele cu arzător Stoker, boilerele subalimentate Stoker şi boilere cu grătar mobil.

Boilerele cu arzător Stoker au o proiectare simplă şi un grilaj dimensiuni relativ mici, ataşat direct la capătul unui distribuitor, aşa cum apare în Figura 4. Acestea sunt, de obicei, alimentate cu aşchii de lemn cu un conţinut scăzut de umezeală şi cu peleți. Pentru acest tip de boiler există un risc de întoarcere a flacării de-a lungul distribuitorului, în zona de stocare a biocombustibilului, care poate fi eliminat prin golirea distribuitorului după închidere şi/sau prin instalarea de supape cu clapetă. Alimentarea separată cu aer primar şi secundar a diferitelor zone de combustie poate fi o provocare pentru acest tip de boiler, cu excepţia cazului în care sunt instalate ventilatoare multiple.

Boilerele subalimentate Stoker au un design diferit. Combustibilulul este împins printr-un con inversat pentru a forma o calotă de combustibil

Figura 4. Arzător Stoker [2]

Figura 5. Boilerul stoker subalimentat [2]

“O dată pe an, ar trebui realizată o verificare completă pe interior şi exterior a boilerului de către personalul autorizat.”

10

unde va avea loc arderea. Distribuitorul este introdus în boiler sub camera de combustie, vezi Figura 5. Din moment ce alimentarea vine din partea de jos, iar combustia are loc în partea de sus, sistemul de alimentare nu trebuie golit la închidere. Boilerele stoker subalimentate sunt folosite pentru peleții din lemn şi pentru aşchiile din lemn cu un conţinut scăzut de umezeală.

Boilerele cu grătar mobil (în mod obişnuit făcându-se referire la acestea ca la boilere cu grătare înclinate sau cu trepte) au o flexibilitate mai mare în privința specificaţiilor privind combustibilulul – comparativ cu boilerele Stoker. O caracteristică importantă a acestui tip de boiler este toleranța la materiile prime cu conținut ridicat de umezeală, datorită zonelor cu căptuşeală refractară instalate în boiler pentru a permite o uscare a materiilor prime umede.

Boilerele cu grătar mobil folosesc drept combustibil aşchii din lemn şi pot tolera un conţinut de umezeală de până la 55%. Boilerele cu grătar mobil cer mai mult spaţiu, datorită modului de proiectare si a căptuşelii refractare. Acestea au ventilatoare multiple pentru a susţine o alimentare optimă cu aer pentru diferitele zone de combustie, aşa cum apare în Figura 6.

Boilerele pe peleți

Boilerele pe peleți sunt caracterizate de un grad ridicat de automatizare. Acestea sunt cele mai apropiate de boilerele pe combustibil

fosil în ceea ce priveşte întreţinerea şi operarea şi o mare varietate de branduri şi producători concurează pe piaţă.

Peleții sunt introduşi, de obicei, automat în sistemul boilerului, dintr-o zonă de stocare a combustibilului care foloseşte un sistem cu sfredel şi o bară de încărcare. Stocarea peleților şi boilerul se găsesc de obicei în camere separate pentru a reduce riscul de incendiu şi pentru alte motive de siguranţă (de ex. praf, gaze degajate, curăţenie).

Boilerele pe peleți sunt proiectate, de obicei, pentru anumite tipuri de peleți, de calitate specifică, disponibile pe piaţă. În Europa, calitatea peleților este definită de o schemă cu certificare EN-plus, care se bazează pe standarde internaţionale pentru conţinutul de umezeală, compunere chimică, durabilitate mecanică, etc. Eficienţa completă poate fi obţinută doar urmând specificaţiile privind tipul de combustibil.

Figura 7. Exemplu de sistem modern de încălzire cu peleți oferit de Biotech Energietechnik GmbH [4]

Figura 6. Boilerul cu grătar mobil [2]

11

Boilere pe aşchii din lemn

Boilerele pe aşchii din lemn sunt folosite la scară largă peste tot în Europa şi au existat pe piaţă cu mult înaintea boilerelor pe bază de peleți. Boilerele pe aşchii din lemn sunt mai tolerante la specificaţiile de combustibil şi pot fi alimentate cu aşchii cu conţinut de umezeală care variază între 10–35%. Grătarele mobile sau etajate permit utilizarea de aşchii cu un conţinut de umezeală de până la 55%.

Calitatea combustibilului din lemn joacă un rol important în sistemele de combustie şi în ceea ce privește economia centralei. În general, cu cât sistemul este mai mic, cu cât calitatea cerută pentru combustibilul folosit este mai ridicată. Aşchiile din lemn de calitate foarte ridicată, destinate instalaţiilor mici pot fi făcute din trunchiuri mici din lemn curățate de ramuri. În cazul in care pot fi folosite aşchii de lemn de calitate scăzută, pot fi folosite aşchii întregi din copaci mici fără ramuri. Parametrii cheie care trebuie menţionaţi sunt:

• Conţinutul de umezeală• Dimensiunile aşchiilor• Conţinutul acceptat de particule fine / praf • Originea aşchiilor• Conţinutul de cenuşă

Peleții din lemn

Peleții din lemn sunt un tip de combustibil comercializat la nivel mondial, iar proprietățile lor sunt definite de standardul internaţional (ISO 17225-2).

Peleții din lemn au o mărime definită, formă şi stabilitate mecanică, ceea ce-i face ușor de transformat şi transportat prin intermediul unei pompe de vid. Peleții trebuie stocaţi uscaţi: dacă sunt expuși la apă, aceștia se vor dezintegra.

Boilerele domestice pe bază de peleți au, de obicei, o cameră de stocare sau un siloz atașat la sistemul boilerului, de unde peleții sunt transportaţi în camera de combustie (vezi Figura 7).

Mărimea spațiului de stocare a combustibilului depinde de diverși factori; de ex. de spaţiul

Figura 8. Sistem de încălzire pe aşchii din lemn din Fröling Heizkessel- und Behälterbau GesmbH [5]

5. Tipuri de combustibil şi manipulare

12

disponibil, de nevoia de căldură, de oscilațiile sezoniere ale preţului combustibilului, de contractele cu furnizorii de combustibil. De obicei, capacitatea de stocare a combustibilului nu depăşeşte cantitatea necesară pentru acoperirea unei ”perioade de încălzire” şi, de cele mai multe ori, este mai mică. În special în clădirile existente, capacitatea de stocare poate fi limitată la acoperirea necesarului pentru 1–2 luni. De obicei, capacitatea de stocare este un compromis între costul stocării şi cel al furnizării combustibilului. Cu toate acestea, este recomandat întotdeauna a se păstra o rezervă suficientă de combustibil în cazul unor evenimente neprevăzute, cum ar fi condiţii de vreme extremă sau de lipsa în alimentare.

Din motive de siguranţă (de exemplu eliberarea de praf datorită abraziunii particulelor mici de lemn, potenţial periculoase pentru fiinţele umane) stocarea peleților ar trebui, în mod ideal, să fie separată de zona în care este amplasat boilerul şi de zona de locuit a casei. Cele mai mari riscuri cu privire la stocarea peleților din lemn sunt: incendiul, praful şi emisiile de gaze. Camera de stocare nu ar trebui să conţină nicio sursă posibilă de aprindere (instalaţii

electrice etc.) şi să îndeplinească, în mod ideal, specificaţiile ATEX.

Aşchiile din lemn

Aşchiile de lemn sunt mai tolerante la umezeală, din moment ce, pentru o perioadă limitată de timp, pot fi stocate afară. Aşchiile din lemn cu conţinut ridicat de umezeală (> 30%) se pot degrada în timpul stocării. Activitatea microbiană rezultată în timpul stocării poate duce la autoîncălzirea sau autoaprinderea materiilor prime. Probabilitatea ca acest lucru să se întâmple depinde de un număr de factori, inclusiv conținutul de umezeală al aşchiilor, de condiţiile ambientale şi de condițiile de stocare. Reducerea înălţimii stâlpilor, o ventilare adecvată şi o rotire adecvată a stâlpilor, care să permită căldurii să se disperseze, va reduce riscul autoîncălzirii / autoaprinderii.

Calitatea aşchiilor din lemn, la fel ca şi a peletilor din lemn, este definită de standarde internaţionale, conform ISO 17225. Așchiile din lemn au o densitate mai scăzută şi prezintă o mai mare variaţie a materiei prime, a mărimii şi a compoziţiei decât peleții.

Figura 9. Exemplu de stocare peleți din lemn cu sistem de aspirare al Biotech Energietechnik GmbH [4]

13

Din punct de vedere economic, sistemele de încălzire ”in-house” pe bioenergie sunt soluţii competitive prin raportare la soluția alternativă a încălzirii pe combustibili fosili. Costurile mai ridicate cu investiţia sunt adesea compensate de subvenţii la nivel naţional şi de costurile operaţionale (de ex. preţul combustibilului bimoasă este mai scăzut decât prețul combustibilului fosil). În plus, costurile specifice cu investiţia scad odată cu creșterea dimensiunilor boilerului, de ex. cu cât este mai mare cererea de energie, cu atât este mai mare cota costului cu combustibilul raportat la costurile totale. Acest lucru implică faptul că avatajele economice ale folosirii sistemelor de încălzire pe bioenergie cresc odată cu cererea de căldură. Costurile mai ridicate de întreţinere se compensează cu costurile scăzute la combustibil. O întrebare importantă care trebuie abordată este producerea apei calde. Aceasta poate fi produsă fie pe parcursul întregului an prin folosirea boilerului pe biomasă, fie doar pe perioada de încălzire, plus cu o metodă alternativă de încălzire a apei în afara acesteia.

Sistemele de încălzire pe bază de bioenergie sunt adecvate pentru clădirile noi şi pentru înlocuirea boilerelor pe combustibil fosil din clădirile existente. O planificare şi o pregătire

atentă a întregului proiect intern de încălzire este de cea mai mare importanţă şi ar trebui solicitată o consiliere profesională pentru dimensionarea şi implementarea sistemului.

Planificarea proiectului şi comunicarea dintre părţile implicate este un factor cheie al succesului. Sistemele de încălzire pe bază de biomasă cer mai mult spaţiu pentru boiler, pentru stocare şi furnizare, comparativ cu sistemele de încălzire pe bază de ulei sau gaz – accesul camioanelor pe străzile corespunzătoare este esenţial (raza de rotire, înălţime liberă pentru descărcarea aşchiilor de lemn etc.). În plus, disponibilitatea combustibililor pe bază de biomasă şi dezvoltarea sezonieră a preţului ar trebui luată în considerare – biomasa este adesea mai ieftină pe parcursul lunilor de vară decât pe perioada de iarnă, când cererea de combustibil este mai mare; este prin urmare important să luăm în considerare contractele de furnizare a combustibilului cu o durată mai mare de un an.

Dimensionare

Puterea nominală a boilerului trebuie să corespundă nevoilor clădirii, dacă se doreşte a fi operată eficient din punct de vedere economic şi este, prin urmare, importantă efectuarea unor calcule adecvate ale sarcinii termice. Aceste calcule se pot schimba, de exemplu, atunci când izolarea clădirii este îmbunătăţită – din moment ce îmbunătăţirea izolării unei clădiri va creşte importanța cerințelor cu privire la apa caldă.

Cel mai important parametru pentru selectarea şi măsurarea sistemelor de încălzire este sarcina

“Planificarea proiectului şi comunicarea dintre părţile implicate este un factor cheie al succesului. ”

6. Planificare şi instalare

14

termică, care este o combinaţie între cererea de căldură şi cererea de apă caldă. Ca metoda empirică, cererea de apă caldă este de obicei calculată la 12.5 kWh/m2 în zonele rezidenţiale, în timp ce cererea de energie este o funcţie mai complexă, și se calculează in funcție de locaţie, temperatura exterioară, nivelul de izolare etc. Utilizatorii comerciali şi industriali au și cerinţe specifice.

Supradimensionarea este una dintre cele mai des întâlnite greşeli din timpul fazei de planificare a unui proiect de încălzire pe bioenergie care duce, de obicei, la costuri suplimentare. Mărimea boilerului este calculată pentru a asigura cantitatea maximă de energie aferentă celei mai răcoroase zile a anului. Pe site-ul proiectului Bioenergy4Business există un instrument de calcul [6] care permite determinarea mărimii boilerului în funcţie de locația geografică, de nivelul de izolaţie, de tipul combustibilului şi de cererea de căldură.

Cu toate acestea, se recomandă consiliere profesională pentru a asigura o planificarea corectă, precum și dimensionarea şi instalarea sistemului de încălzire. Greşelile făcute în timpul fazei de planificare, în special în ce privește dimensionarea greşită şi alegerea tehnologiei greşite va duce la costuri suplimentare pe parcursul întregii perioade de viaţă a sistemului de încălzire, inclusiv in ceea ce privește planificarea stocării combustibilului.

Selectarea boilerului adecvat

Spaţiu – dacă spaţiul existent este limitat, stocarea combustibilului din lemn ar putea prezenta restricţii. Aşchiile din lemn vor ocupa de până la trei ori mai mult spaţiu decât peleții din lemn pentru aceeaşi cantitate de lemn.

Boilerele pe bază de biomasă tind de asemenea să fie mai mari decât boilerele convenţionale pe combustibil fosil, astfel că utilizatorii vor avea nevoie de un spaţiu destul de mare pentru a instala o asemenea unitate.

Mărimea proprietăţii – În mod specific, cu cât este mai mare clădirea, cu atât este mai mare cererea pentru încălzirea spaţiului, şi prin urmare cu atât mai mare trebuie să fie boilerul. Sistemele mai mari vor consuma mai mult combustibil şi prin urmare tind să fie sisteme automate cu o intervenţie manuală minimă.

Accesul – Pentru majoritatea sistemelor, un vehicul care furnizează combustibil va avea nevoie de acces la locul de amplasare a proiectului. Combustibilul poate fi furnizat într-o varietate de moduri, cu toate acestea pentru aşchiile şi peleții în cantitate mare, accesul direct la depozitul de combustibil este critic. Pentru livrările mici la nivel local, este important să se deţină un spaţiu uscat pentru stocarea butucilor sau a sacilor de peleți. Proiectele din zonele urbane vor trebui să ţină cont de numărul livrărilor de combustibil (deplasări ale vehiculelor mari) necesare pe parcursul anului din moment ce acest lucru poate avea implicații privind planificarea.

Alimentarea cu combustibil – Utilizatorii pot alege propria lor sursă de alimentare cu combustibil, caz în care utilizarea trunchiurilor, a scoarţei de copac, sau a aşchiilor vor dicta tipul boilerului. În general, dacă spaţiul şi accesul nu reprezintă o problemă, utilizarea aşchiilor din lemn ar putea fi luată în considerare pentru proiecte mai mari; cu toate acestea, dacă spaţiul este mic sau dacă zona este sensibilă la un număr mai mare de livrări de combustibil, atunci opţiunea preferabilă o reprezintă peleții.

15

Toate exemplele (inclusiv fotografiile) utilizate în această publicaţie sunt preluate din cazuri scoase în evidenţă în documentul Bioenergy4Business “Raport centralizator al celor mai bune practici şi concluzii”, care este disponibil publicului pe site-ul proiectului Bioenergy4Business [7].

Exemplul 1: România – Boilerul pe bază de peleți instalat la Colegiul Tehnic din oraşul Carasan

Consiliul municipal al judeţului Reşita a finanțat instalarea unei unități de producere a căldurii pe bază de peleți în Colegiul Tehnic în oraşul Carasan ca urmare a deciziei de deconectare de la reţeaua încălzirii centralizate existente (reţeaua veche de distribuţie a judeţului Reşita). Două boilere pe bază de peleți de 100 KW fiecare au fost instalate. Centrala foloseşte toată căldura produsă pentru a acoperi toate nevoile interne ale şcolii.

• Două boilere pe bază de peleți a câte 100 KW fiecare;• Biomasa livrată la nivel local de către compania “Romstal” localizată la 3 km distanţă;• Centrala foloseşte toată căldura produsă pentru a acoperi nevoile interne ale şcolii;• Finanţată de către consiliul municipal prin bugetul local – investiţie totală de 58,000€;• Utilizare: 3.5 tone de peleți pe an;• Implementarea şi realizarea proiectului nu a întâlnit niciun fel de dificultăţi.

Exemplul 2: Bulgaria – Boilerul pe bază de biomasă de la grădiniţa Elhitsa

Clădirile municipalităţii prezintă un potenţial semnificativ pentru economia de energie şi pentru implementarea investiţiilor EE. Înainte de realizarea proiectului, căldura era furnizată printr-un boiler mare care funcționa pe bază de combustibil, localizat la parterul grădiniţei. Gradinița este o construcţie din cărămidă cu o suprafaţă totală de 1,299 m² şi un volum de căldură de 3,637 m3.

• Boiler de 230 kWth;• Utilizarea a 112 tone de peleți pe an;• Boilerul şi echipamentul suplimentar sunt situate într-un container

de metal de 20 de m cu izolaţie termică – o cabină energetică!

7. Exemple

16

Exemplul 3: Grecia – Comutator de combustibil în Komotini Paper Mill S.A.

Această instalaţie face compania să fie una dintre puţinele, probabil singura în ceea ce priveşte mărimea clusterului său, la nivel european, în ceea ce privește producerea sustenabilă de hârtie. Obiectivul următor este trigenerareara de energie electrică, abur şi ulei diatermic, pentru a creşte productivitatea maşinilor şi pentru a reduce mărimea acestora.

• Înlocuirea unui boiler mare pe bază de combustibil fosil cu un boiler pe bază de biomasă de 8 MWth;• Înlocuirea a 11t de păcură pe zi;• Utilizarea actuală: 25t de peleți de floarea soarelui pe zi;• Reziduurile (cenuşa) din producţia de energie este refolosită ca fertilizator;• Reducerea emisiilor anuale de 11,000 tone de echivalent CO2.

Exemplul 4: Croaţia – Boiler intern pe bază de biomasă în fabrica de sare Solana Pag

Fabrica de sare ‘Solana Pag’ este cel mai mare producător de sare de mare din Croaţia, activitate cu o istorie milenară. Datorită ponderii costurilor cu energia în preţul total de producţie a sării, viabilitatea sa a fost în pericol, ceea ce l-a motivat pe proiprietar să ia în considerare înlocuirea boilerului pe combustibil lichid cu un boiler pe bază de biomasă cu o capacitate de 10 MW (căldură).

• Înlocuirea boilerului pe bază de combustibil lichid cu un boiler pe bază de biomasă de 10 MW capacitate (căldură);

• Contract de livrare pe o perioadă de 14 ani, care rezultă în costuri cu combustibilul stabile şi scăzute (40 € per tonă);

• Utilizare actuală: 13,800 tone de aşchii din lemn pe an.

17

Exemplul 5: Polonia – Boiler intern pe bază de biomasă într-un complex şcolar în Siedlin

Combustibilul din biomasă este obţinut de către fermierii locali, iar cenuşa le este returnată pentru a putea fi folosită drept fertilizator – un exemplu de proiect care este sustenabil atât din punct de vedere al mediului, cât și social şi fiscal!

• Complexul şcolar a fost încălzit anterior de un boiler pe cărbune;• Înlocuit cu un boiler pe paie cu o capacitate de 300 kW;• Utilizare: 15 tone de paie sunt necesare anual;• Investiţia a venit din partea municipalităţii Siedlin, completate cu fonduri naţionale;• Dezvoltat de către un inginer local.

Exemplul 6: Ucraina – Construirea unei săli a cazanelor de 7 MW pentru aşchii din lemn în Kniazhychi

O centrală nouă pe biomasă s-a dovedit a fi alegerea corectă Proiectul implementează conceptul de ciclu complet de producere şi livrare de energie termică.

• Două boilere instalate intr-o sală a boilerelor;• O capacitate totală de 7 MWth;• 58,000 MWh de energie vândută pe an;• Furnizează căldură pentru serele de flori (o zonă de 11 ha);• Zona de stocare se găseşte în apropierea boilerelor;• Cenuşa este folosită ca fertilizator pentru sere;• Utilizare: 7,200 tone de aşchii din lemn pe an, furnizate de la fabricile de cherestea din apropiere.

18

Exemplul 7: Danemarca – Comutator de combustibil la ferma Sindballegard

Sindballegård este o fermă daneză de mărime medie către mare care deţine 370 ha. Ferma produce recolte tradiţionale împreună cu creșterea purcelușilor și a păsărilor. Proprietarul nou a înlocuit arzătorul cu combustibil lichid cu un boiler cu aprindere pe paie de 450 kW.

• Unitate autonomă care include coș, pompe, siteme de control și rezervor tampon;• Proiectat pentru baloți rotunzi, care sunt stocați manual folosind un tractor de fermă cu un încărcător

– un proces practic pentru fermier;• Biomasa este asigurată din producția proprie a fermei;• Cenușa este refolosită ca fertilizator pentru fermă;• O producție anuală de 1,030 MWh;• Utilizare: 255 tone de paie pe an.

19

Contact

La legătura cu punctul de contact B4B național:

AUSTRIAN ENERGY AGENCY (OSTERREICHISCHE ENERGIEAGENTUR)

Austriahttp://en.energyagency.at

AEBIOM (THE EUROPEAN BIOMASS

ASSOCIATION)Belgium/Europewww.aebiom.org

CENTRE FOR RENEWABLE ENERGY SOURCESAND SAVING FONDATION

(CRES)Greece

www.cres.gr/kape/index_eng.htm

DEUTSCHES BIOMASSEFORSCHUNGSZENTRUM GEMEINNUETZIGE GMBH (DBFZ)

Germanywww.dbfz.de/aktuelles.html

KRAJOWA AGENCJA POSZANOWANIA ENERGII SA (KAPE)

Polandwww.kape.gov.pl/index.php/pl

ROMANIAN ASSOCIATION OF BIOMASS AND BIOGAS (ARBIO)

Romaniawww.arbio.ro/en/#all

SLOVENSKA INOVACNA A ENERGETICKA AGENTURA (SIEA)

Slovakiawww.siea.sk

NACIONALNA ASOCIACIA PO BIOMASA (BGBIOM)

Bulgariahttp://bgbiom.org

SCIENTIFIC ENGINEERING CENTRE “BIOMASS” LTD (SCIENTIFIC

ENGINEERING CENTRE)Ukraine

http://biomass.kiev.ua/en

ENERGETSKI INSTITUT HRVOJE POZAR (EIHP)Croatia

www.eihp.hr

MINISTERIE VAN ECONOMISCHE ZAKEN

The Netherlands

www.rijksoverheid.nl/ministeries/ministerie-van-economische-zaken

MOTIVA OYFinland

www.motiva.fi/en

TEKNOLOGISK INSTITUT (DTI)Denmarkwww.dti.dk

Referinţe

[1] Hardiness Zone Map for Europe. www.houzz.com/europeZoneFinder[2] Palmer, D., Tubby, I., Hogan, G. and Rolls, W. (2011). Incălzirea pe bază de biomasă: ghid pentru sistemele pe bază de peleti si aschii de lemn de dimensiuni medii. Biomass Energy Centre, Forest Research, Farnham.[3] GUNTAMATIC Heiztechnik GmbH. www.guntamatic.com/nc/en/navigation/products/wood-chip-boilers/powerchip-20304050kw[4] Biotech Energietechnik GmbH. www.biotech-heizung.com[5] Fröling Heizkessel- und Behälterbau GesmbH. www.froeling.com[6] www.bioenergy4business.eu/services/plant-dimensioning-tool[7] Bioenergy4Business. Raport privind exemple de bune practici si concluzii.www.bioenergy4buisness.eu

8. Contact și referințe

20

Proiectul Bioenergy4Business (B4B), derulat prin programul Horizon 2020 susține și promovează trecerea (cel puțin parțială) de la folosirea pentru încălzire a materiilor prime fosile (cărbune, petrol, gaze naturale) la folosirea de surse regenerabile (cum ar fi produsele secundare din industria lemnului, biomasa forestieră, peleții, paiele și alte produse din agricultură) în țările partenere ale proiectului și nu numai.

Acest proiect este finanțat de Programul de Sprijin LCE 14 2014 ”Introducerea în piață a surselor sustenabile, existente și emergente, de bioenergie”, parte a Programului Cadru Horizon 2020 al Uniunii Europene. Toate materialele din acest proiect reflectă punctul de vedere al autorilor lor. Comisia Europeană nu este responsabilă pentru folosirea, în orice mod, a informației conținute de acestea. Membrii consorțiului Bioenergy4Business nu vor putea fi ținuți responsabili pentru daune de orice fel, inclusiv și fără a se limita la daune directe, speciale, indirecte, care pot rezulta din utilizarea acestor materiale.

www.bioenergy4business.eu