TECHNIKA ROLNICZA OGRODNICZA LEŒNA 6/2010 dr in¿. Florian ADAMCZYK, mgr in¿. Pawe³ FR¥CKOWIAK, dr in¿. Zbyszek ZBYTEK Przemys³owy Instytut Maszyn Rolniczych w Poznaniu
Streszczenie
Obecna polityka energetyczna Polski, zgodna z kierunkami wytyczanymi przez Uniê Europejsk¹, zmierza do zastêpowania energii uzyskiwanej z paliw kopalnych energi¹ z odnawialnych Ÿróde³, w tym biomasy. Przemys³owy Instytut Maszyn Rolniczych w Poznaniu jest od wielu lat jednym z g³ównych oœrodków zajmuj¹cych siê propagowaniem wykorzystania biomasy na cele energetyczne. W artykule przedstawiono wybrane prace badawcze prowadzone w PIMR, a dotycz¹ce wykorzystania biomasy na cele energetyczne.
SPOSOBY WYKORZYSTYWANIA BIOMASY
STA£EJ NA CELE ENERGETYCZNE
Czêœæ 2. S³oma i odpady rolnicze
*
Urz¹dzenie do zagêszczania s³omy, siana i innych podo-bnych roœlin ³odygowych
W Przemys³owym Instytucie Maszyn Rolniczych opraco-wano i poddano badaniom technologiê brykietowania s³omy oraz podobnych roœlin wykorzystuj¹c¹ zwijanie warstwy niepociêtego materia³u dostarczanego do wnêtrza komory utworzonej miêdzy obracaj¹cymi siê wa³kami w ¿¹danym, jednym kierunku. Na wykonanym do tego celu stanowisku badawczym (rys. 1) prowadzone s¹ badania mo¿liwoœci wyko-rzystania tej technologii. Brykiety te s¹ wykonywane z prze-znaczeniem do spalania. Aby ich spalanie by³o w pe³ni efektywne powinny siê charakteryzowaæ znacznym zagêszcze-niem i odpowiedni¹ trwa³oœci¹, okreœlaj¹c¹ ich wytrzyma³oœæ na sk³adowanie i transport [5, 6].
Rys. 1. Stanowisko laboratoryjne do brykietowania niepo-ciêtych materia³ów ³odygowych metod¹ zwijania
Fig. 1. Laboratory stand to briquetting of the stalk material not cut on the chaff by the method of the curling
Tab. Œrednie wartoœci zasadniczych parametrów brykietów uzyskanych z ró¿nych roœlin Table. Average values of basic parameters of the briquettes obtained from different plants
1. 2. 3. 4. 5. konopie len pszenica pszenica pszenica 7,7 8,1 10,6 15,3 25,3 36 20 15 15 15 578 379 117 227 393 16 19 8 15 26 96,2 93,4 73,7 83,5 92,2 Lp.
Stopieñ zagêszczenia materia³u wyznaczono z nastêpu-j¹cej zale¿noœci [8]:
, (1)
gdzie:
zagêszczenie materia³u w brykiecie w [kg·m ],
zagêszczenie materia³u w podawanej warstwie w [kg·m ]. Uœrednione wyniki pomiarów zebrano w tabeli.
Wspó³czynniki trwa³oœci brykietów wyznaczano z nastê-puj¹cej zale¿noœci [8]:
, (2)
gdzie:
G - masa brykietu po próbie trwa³oœci [kg], G - masa brykietu przed prób¹ trwa³oœci [kg].
Próbê trwa³oœci przeprowadzano na przeznaczonym do tego stanowisku, a polega³a ona na obracaniu brykietów w prostopad³oœciennym bêbnie z siatki ze sta³¹ prêdkoœci¹ obrotow¹ i liczb¹ obrotów.
Uœrednione wyniki pomiarów zebrano w tabeli.
Przepustowoœæ stanowiska badawczego, równa jego maksymalnej wydajnoœci, wynosi³a ok. 0,45 t·h .
Jednostkowy pobór energii, w odniesieniu do jednej tony brykietowanego materia³u, wynosi³ ok. 10 kWhh , a ca³kowita moc pobierana przez stanowisko w czasie normalnej pracy w zale¿noœci od materia³u dochodzi³a do 10 kW, w tym moc samego zespo³u walców brykietuj¹cych dochodzi³a do 6 kW.
Ä ã ã Ø --3 -3 -1 -1 o bt b o g g = D b bt G G = Y
Biogaz - przysz³oœciowy dostawca energii
W ostatnim czasie Przemys³owy Instytut Maszyn Rolni-czych we wspó³pracy z Instytutem In¿ynierii Rolniczej Uni-wersytetu Przyrodniczego w Poznaniu prowadzi prace i bada-nia zwi¹zane z mo¿liwoœciami wykorzystywabada-nia fazy glice-rynowej powsta³ej po estryfikacji t³uszczów odpadowych jako dodatku do produkcji biogazu [11]. Wagê tych badañ podnosi fakt, i¿ w Polsce planuje siê budowê biogazowni ró¿nych typów. Wed³ug zamierzeñ Rz¹du, do 2020 r. w ka¿dej gminie w naszym kraju powinna funkcjonowaæ przynajmniej jedna biogazownia rolnicza produkuj¹ca energiê elektryczn¹ i cie-pln¹. Moc ka¿dego obiektu ma wynosiæ 0,7-3,0 MW, a ³¹cznie do 2-3 tysiêcy MW. Surowcem do produkcji biogazu w tych biogazowniach powinny byæ roœliny energetyczne (g³ównie kukurydza) i odpady rolnicze (gnojowica, resztki poubojowe, odpady z wytwarzania biopaliw).
Wykorzystanie odpadów do produkcji biogazu, takich jak: obornik, gnojowica, odpady zwierzêce, t³uszcze poflotacyjne, odpady z przemys³u spo¿ywczego, przetwórczego oraz innych odpadów organicznych, mo¿e byæ Ÿród³em zarobku dla ma³ych i œrednich gospodarstw rolno-hodowlanych oraz przyczyniæ siê do restrukturyzacji wsi.
Z praktyki innych krajów wiadomo, ¿e biogazownie rol-nicze maj¹ racjê bytu w gospodarstwach o powierzchni powy-¿ej 20 ha [10].
Typowa instalacja biogazowni rolniczej sk³ada siê z uk³adu podawania biomasy, komory fermentacyjnej, zbiornika bio-gazu, zbiornika magazynuj¹cego przefermentowany substrat oraz agregatu kogeneracyjnego (rys. 2).
Rys. 2. Schemat instalacji biogazowni rolniczej [12]: 1 - obie-kty inwentarskie, 2 - dó³ na gnojowicê, 3 - pojemnik zbiorczy, 4 - zbiornik higienizuj¹cy, 5 - reaktor biogazowy, 6 - zbiornik magazynowy gazu, 7 - zblokowana elektrociep³ownia gazowa, 8 - zbiornik sk³adowy na gnojowice, 9 - grunt uprawny
Fig. 2. The schema of typical agricultural biogas plant [12]: 1 - livestock objects, 2 - manure pit, 3 - collecting container, 4 - hygienic container, 5 - biogas reactor, 6 - gas container, 7 - block-type gaseous thermal-electric power station, 8 - ma-nure collecting container, 9 - arable land
* Praca prowadzona w ramach miêdzynarodowego projektu pod nazw¹ „Rozwój technologii wytwarzania biopaliw z olejów roœlinnych, t³uszczów zwierzêcych z wykorzystaniem olejów z lnicznika siewnego, jako nowej cennej bazy surowcowej” realizowanego w ramach INICJATYWA EUREKA E! 4018 CAMELINA BIOFUEL.
Summary
The present energy policy in Poland is compatible with the European Union policy directions whose the aim is substitution of the energy obtained from mineral fuels - by the energy obtained from renewable sources. The biomass is one kind of the renewable energy sources. Industrial Institute of Agricultural Machinery, Poznañ (Poland) has been for many years one of main scientific-investigative centers which is engaged in propagation of the utilization of the biomass for energetistic purposes. The paper presents selected research works which are lead in PIMR, concerning the methods of utilization of the solid biomass in energetics.
METHODS OF UTILIZATION OF THE SOLID BIOMASS FOR ENERGETISTIC PURPOSES
Part 2. Straw and agricultural wastes
Podsumowanie
Prace, jakie prowadzi Przemys³owy Instytut Maszyn Rolni-czych, dotycz¹ ró¿nych sk³adników biomasy i sposobów jej wykorzystywania. Opracowywane i dopracowywane nastêpu-j¹ce urz¹dzenia oraz technologie: wytwórnia biopaliwa, prasa do wyt³aczania oleju z nasion drobnoziarnistych, czy techno-logia brykietowania s³omy metod¹ zwijania, to konstrukcje pomagaj¹ce racjonalnie, ekonomicznie i bezpiecznie przera-biaæ ró¿nego rodzaju sk³adniki biomasy na energiê ciepln¹, mechaniczn¹ lub elektryczn¹.
Literatura
[1] Sulewski M., Gaca J.: Przysz³oœæ biopaliw w gospodarce energetycznej. Materia³y IV. Miêdzynarodowej Konfe-rencji Procesorów Energii ECO-URO-ENERGIA . Bydgoszcz, 26-27 czerwca 2007 r.
[2] Janowicz L.: Biomasa w Polsce. Energetyka. Problemy energetyki i gospodarki paliwowo-energetycznej, nr 8 (626), sierpieñ 2006, s. 601-604.
[3] Kaltschmitt M., Hartmann H.: Energie aus Biomasse: Grundlagen, Techniken und Verfahren. Springer-Verlag 2001.
[4] EN 14214: Fatty acid methyl esters for diesel engines (Biodiesel).
[5] Adamczyk F., Fr¹ckowiak P., Koœmicki Z., Mielec K., Zielnica M.: Badania eksperymentalne procesu zagêszcza-nia s³omy metod¹ zwijazagêszcza-nia. Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering, 2006, vol. 51(3), s. 5-10.
[6] Adamczyk F., Fr¹ckowiak P., Koœmicki Z., Mielec K.: Koncepcja zagêszczania s³omy przeznaczonej na opa³ przez jej zwijanie. Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering, 2005, vol. 50(4). s. 4-7.
[7] Prawo energetyczne. Dz.U. 1997, nr 54, poz. 348 z póŸn. zm. [8] Olszewski T.: Dobór optymalnych parametrów zespo³u
brykietuj¹cego zielonki metod¹ zwijania. Praca doktorska. Akademia Rolnicza w Poznaniu, 1973.
[9] Uprawa roœlin na potrzeby energetyki. Poradnik pod red. J. Kusia. W&B Wies³aw Drzewiñski, Warszawa, 2009. [10] Cebula J.: Biogazownie w niewielkich gospodarstwach.
W: Odnawialne Ÿród³a energii i dzia³ania adaptacyjnego zmian klimatu w rolnictwie i na wsi - przyk³ady doœwiadczeñ w UE pod red. A. Grzybek. Wydawnictwo Naukowe Scholar, 2009, s. 52-60.
[11] Dach J., Zbytek Z.: Wp³yw wysokobia³kowego ¿ywienia trzody na wielkoœæ emisji amoniaku z kompostowanego obornika. Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering, 2008, vol. 53(3). s. 48-52. [12] Scholwin F., Gattermann H., Schattauer A., Weiland P.:
Technika instalacji do wytwarzania biogazu. Biogaz. Produkcja wykorzystanie. Institut für Energetik und Umwelt GmbH, Leipzig, 2007, s. 37.
„Inteligentna energia dla Europy i Polski 2007-2013”
