CAPITOLUL 1. STADIUL ACTUAL AL VALORIFICARII ENERGETICE A BIOMASEI 8 1.1 Surse regenerabile de energie-componenta importanta a dezvoltării durabile 8… [302494]

[anonimizat] A MEDIULUI

LUCRARE DE DISERTAȚIE

NUME PRENUME

BOTA(TĂMAȘ) DORINA-[anonimizat] 2020

[anonimizat] A MEDIULUI

LUCRARE DE DISERTAȚIE

NUME PRENUME

BOTA(TĂMAȘ) DORINA-ANA

IULIE 2020

C U P R I N S

REZUMAT 2

INTRODUCERE 4

CAPITOLUL 1. STADIUL ACTUAL AL VALORIFICARII ENERGETICE A BIOMASEI 8

1.1 [anonimizat] a dezvoltării durabile 8

CAPITOLUL 2. EFECTELE RUMEGUSULUI ASUPRA MEDIULUI 17

2.1 Depozitări necontrolate ale rumegușului 18

2.2. Efectele rumegușului asupra solului 19

2.3. Efectele rumegușului asupra apei 19

2.4. Efectul rumegușului asupra atmosferei 20

2.5. Consecințele poluării cu deșeuri din lemn 20

2.6. Gestionarea rumegușului 21

2.7. Situația la nivelul României privind cantitățile de rumeguș 21

2.8. Soluții de utilizare a rumegușului 22

2.9. Instalație pentru brichetarea rumegușului sub formă de peleți 23

Capitolul 3. PREZENTAREA CENTRALEI TERMICE PE RUMEGUȘ HUEDIN 25

3.1. Descrierea Instalației Termice Huedin 26

BIBLIOGRAFIE 35

Soluții de reducere a [anonimizat], [anonimizat], Facultatea de Ingineria Materialelor și a Mediului

Bulevardul Muncii 103-105, 400641 Cluj-Napoca, România

[anonimizat], [anonimizat]

REZUMAT

În lucrarea de față îmi propun să analizez importanța arderii biomasei lemnoase ca sursă de energie regenerabilă. Biomasa se prezintă sub diferite forme pentru producerea energiei incluzând fracția biodegradabila a produselor rămășițe și reziduuri din exploatări forestiere și fabrici de procesare a lemnului.[1]

CUVINTE CHEIE: [anonimizat], peleți, [anonimizat], [anonimizat], Faculty of Materials and Environmental Engineering, 103-105 Muncii Avenue, 400641, Cluj-Napoca, Romania

[anonimizat], [anonimizat]

ABSTRACT: In this paper i propose to analyze the importance of burning wood biomass as a source of renewable energy. Biomass comes in various forms for energy production including the biodegradable fraction of residual products and residues from forestry and wood procesing plants. [1]

KEYWORDS: [anonimizat], pellet, calorific value

INTRODUCERE

În România o nouă oportunitate o [anonimizat].

[anonimizat] o sursă importantă. Folosirea energiei în ultimii ani din combustibili fosili cum ar fi: petrol, gaz și cărbuni, a avut efecte dezastruoase asupra mediului. [anonimizat], soarele, [anonimizat], [anonimizat], biogaz-biomasă-biodiesel, [anonimizat].

La realizarea unor strategii ar putea contribui la valorificarea resurselor regenerabile de energie în ceea ce privește sporirea securității de energie prin diversificarea resurselor energetice și reducerea importurilor.

Energia unică ca sursă care a alimentat civilizația noastră a [anonimizat] energie chimică (prin procesul numit fotosinteză), în surse regenerative (ape, lemn, vânt) sau în combustibili fosili (petrol, gaze, cărbune) a căror constantă de formare se realizează pe parcursul a milioane de ani.

Energia îndeplinește un rol important în existența noastră fiind o sursă centrală.

Energia se clasifică în:

energie regenerabilă care se obține de la soare pe care o considerăm o energie inepuizabilă, energia electrică, termică, energia valurilor, eoliană, hidraulică și nu în ultimul rând cea provenită din biomasă;

energie neregenerabilă care se obține din surse epuizabile, cum ar fi combustibilii fosili și cei nucleari.

Termenul de biomasă din punct de vedere energetic este materia organică ce se poate converti în energie, iar principale categorii care se utilizează în acest scop sunt: materia lemnoasă, reziduurile vegetale provenite din agricultură cât și cele animale care provin din zootehnie, culturile și plantațiile dedicate valorificării energetice.[3]

Energia regenerabilă provine din resurse naturale care se reînnoiesc în mod constant în intervale de timp relativ scurte. În prezent funcționarea economiei mondiale se bazează în cea mai mare parte pe energia provenită din resurse neregenerabile (cărbune, petrol, gaze naturale). Factori precum emisiile de gaze de sera care favorizează încălzirea globală (figura 1), poluarea, ploile acide, toate datorate utilizării acestor resurse convenționale, dar și semnalele de alarma care atrag atenția asupra faptului că petrolul – principala sursă de combustibili pentru transport – este pe cale de a se epuiza, au declanșat un proces de investiții semnificative la nivel global pentru a pune în valoare resursele regenerabile de energie.

Conform ultimelor rapoarte [4], acestea au contribuit cu aproximativ 22% la producția de energie electrică și au reprezentat 19% din consumul total de energie la nivel global [3] (figura 1).

Fig. 1 – Emisii anuale de gaze de sera (CO2, metan, N2O) ca urmare a exploatării resurselor convenționale de energie. [3]

Asupra dezvoltării sectorului de energii regenerabile există o presiune suplimentară care este adăugată si de creșterea continuă, prefigurată, a necesarului de energie datorită expansiunii economiei mondiale precum și ca urmare a creșterii continue a populației. Figura 3 arată tendința de dezvoltare a energiei electrice din surse regenerabile, prognozata până în anul 2030 [4].

Fig. 2– Repartizarea consumului global de energie, pe tipuri de surse .[3]

Fig. 3 – Istoricul si tendința de dezvoltare a energiei electrice din surse regenerabile până în anul 2030 (în mld. kWhs). [3]

Biomasa este reprezentată de materialele organice recente, de origine vegetală sau animală si este disponibilă sub forma de produse agricole, forestiere, diverse tipuri de deșeuri si reziduuri.

Datorită abundenței acesteia, biomasa capătă o pondere și este din ce în ce mai însemnată atât pentru producerea de energie termică (în general prin arderea directă sau gazeificarea unor materiale de natura vegetală), electrică, cât și pentru producerea de biocombustibili ecologici (biodiesel, bioetanol, biogaz, biobutan, bio-hidrogen etc.). Deși arderea sau conversia biomasei generează CO2, procesul este considerat neutru din punct de vedere al emisiei de gaze de seră datorită faptului ca aceeași cantitate de CO2 a fost absorbită de plante din atmosferă pe parcursul ciclului de viață al acestora.

Biomasa în România reprezintă 65% din potențialul de energie regenerabilă. Potențialul de energie din biomasă, estimat la aproximativ 7,6 milioane de tone/an sau 318.000 TJ/an, reprezintă aproximativ 19% din consumul total din surse primare în România

CAPITOLUL 1. STADIUL ACTUAL AL VALORIFICARII ENERGETICE A BIOMASEI

1.1 Surse regenerabile de energie-componenta importanta a dezvoltării durabile

Obținerea de energie din biomasă este una dintre cele mai vechi tehnologii energetice folosite de om. Biomasa s-a folosit pentru a genera lumina și caldură înca din Epoca de Piatra, și a rămas o sursă esențială de energie pentru încă 400 000 de ani. Biomasa este energie solară stocată de plante prin fotosinteză, transformată în materie organică. Aceasta, fie sub forma lemnului,
a plantelor sau a altor reziduuri agricole, inclusiv material fecal din crescătorii, poate oferi forme utile de energie sub formă de:

electricitate,

caldură,

carburanți lichizi pentru automobile.

Biomasa, resursa importantă de energie

Biomasa ca termen acoperă un domeniu larg de produse, subproduse provenite din domeniul forestier, cele provenite din agricultură și de la creșterea animalelor, deșeuri municipale și deșeuri industriale. În conformitate cu legislația Uniunii europene,"biomasa reprezintă fracția biodegradabilă a produselor deșeurilor și reziduurilor din agricultură (inclusiv substanțele vegetale și cele animale), domeniul forestier și industriile conexe acestuia, precum și fracția biodegradabilă din deșeurile municipale și cele industriale".

În jur de 10-14% contribuție semnificativă din întreaga alimentare cu energie pe plan mondial o are biomasa.

Caracterul neutru al carbonului, distribuția geografică relativă și costul atractiv fac din

biomasă o resursă energetică promițătoare în multe regiuni din lume. Aici ar trebui menționate

țările din UE care sunt lidere în utilizarea biomasei – Austria, Danemarca, Finlanda, Suedia,

Germania, Franța –care au fost pionieri în dezvoltarea tehnologiilor pe biomasă și care de

asemenea au câștigat o bogată experiență în răspândirea utilizării biocombustibilului la nivel

mic, mediu și mare în acest sector.

1.2.1. Resursele de biomasă

Lemnul reprezintă principala sursă de biomasă, alături de care mai există o largă varietate de resurse cum ar fi:

culturi cu scopuri energetice: copaci cu viteză mare de creștere: plopul, salcia, eucaliptul

culturile agricole: trestia de zahăr, sfecla de zahăr, rapița

culturi perene: miscanthus sau iarba elefant(iarba de Uganda)

lemnul provenit de la toaletarea copacilor și din construcții și paiele și tulpinile cerealelor

Alte reziduuri provenite din prelucrarea unor produse alimentare (trestia de zahar, ceaiul, cafeaua, nucile, măslinele), deșeurile de la prelucrarea lemnului ( talaș, rumeguș) deșeurile de hârtie, fracția organică din deșeurile municipal, uleiurile vegetale uzate și grăsimile animale, metanul capturat de la gropile de gunoi, de la stațiile de tratare a apelor uzate și din bălegar.

1.2.2.Tipuri de biomasă

Biomasa este reprezentată de: produse de origine agricolă și forestieră, deșeuri vegetale din agricultură și silvicultură, deșeuri vegetale din industria alimentară, deșeuri vegetale fibroase din producția de celuloză naturală și din producția de hârtie din celuloză, deșeuri de plută, deșeuri lemnoase provenite de la construcții și demolări. [5]

În funcție de origine, biomasa poate fi clasificată astfel: primară, secundară, reziduală și fosilă.

Biomasa primară este produsă prin activitatea de fotosinteză de către plante, reprezentând ansamblul de materii prime vegetale, cu creștere mai mult sau mai puțin rapidă, folosite direct, sau în urma unui proces de conversie, în alimentația umană, furajare, diferite industrii sau pentru producerea de energie.

Biomasă secundară este produsă de către ființele heterotrofe, cele care utilizează biomasa primară, și anume animale ierbivore și omnivore. De mare importanță sunt produsele reziduale din activitățile industriale sau de creștere a vitelor.

Biomasa reziduală este produsă în activități umane: paie, rumeguș, resturi de la abatoare, reziduuri urbane.

Biomasa fosilă este reprezentată de petrol, gaze naturale și cărbune.

Din punct de vedere al reziduurilor (deșeurilor), biomasa poate fi clasificată astfel: reziduuri primare; reziduurile secundare; reziduurile terțiare.

Reziduurile primare sunt produse din plante sau din produse forestiere. O astfel de biomasă este disponibilă “în câmp” și trebuie colectată pentru utilizarea ei ulterioară.

Reziduurile secundare sunt produse la prelucrarea biomasei pentru producerea produselor alimentare sau a altor produse din lemn, fiind disponibile în industria alimentară, la fabrici de producere a hârtiei, etc.

Reziduurile terțiare devin disponibile după ce un produs din biomasă a fost folosit. Acestea reprezintă diferite deșeuri, incluzând deșeuri menajere, deșeuri lemnoase, deșeuri de la tratarea apelor uzate, etc.

Biomasă energetică este reprezentată de materia organică utilizată pentru obținerea de biocombustibili (biocarburanți), energie electrică și termică.[5]

Culturile energetice sunt culturile care produc biomasă utilizată în scopuri energetice:

culturi producătoare de amidon: cereale, cartof;

culturi producătoare de zahăr: trestia de zahăr, sfecla de zahăr;

culturi producătoare de ulei: rapiță, floarea-soarelui, camelină, etc;

culturi ligno-celulozice: salcie, plop, miscanthus, anghinare, etc.

Conversia biomasei

Biomasa brută necesită transformarea în combustibili solizi, lichizi sau gazoși care pot fi folosiți pentru producerea de căldură, electricitate și combustibil pentru autovehicule, exceptând cazurile în care arderea directă este potrivită.[7]

Caile de conversie energetica a biomasei

Această conversie se realizează prin procese mecanice, termice sau biologice.

Procesele mecanice nu sunt strict de transformare deoarece ele nu schimbă natura biomasei. Exemple de astfel de procese sunt: sortarea și compactarea deșeurilor, procesarea reziduurilor de lemn în baloți, pelete și brichete, tocarea paielor și cocenilor, presarea semințelor oleagenoase. Astfel de procese sunt folosite pentru pretratarea biomasei.Arderea, gazificarea și piroliza sunt exemple de procese termice. Ele produc, fie căldură, fie un gaz sau lichid. Gazul poate fi folosit pentru alimentarea unui motor sau a unei pile de combustie. Lichidul poate fi transformat mai departe în combustibili lichizi sau gazoși.Fermentația și digestia sunt exemple de procese biologice. Acestea se bazează pe activitatea microbiană sau enzimatică de transformare a zahărului în etanol, sau a biomasei în combustibili solizi sau gazoși. În figura de mai jos sunt schematizate principalele directii de conversie a biomasei.

În prezent, dintre cele mai utilizate tipuri de biocombustibili sunt produsele primare sau

sub-produsele din silvicultură, procese de producere a cherestelei și activități agricole (bușteni,

ramuri, vârfuri, așchii, rumeguș, paie, tulpini, coji de semințe, reziduuri rezultate din tăierea

ramurilor uscate, recolte energetice, etc) sau materiale cu prelucrare superioară cum ar fi pelete,

brichete și combinații ale acestor tipuri.

Tehnologiile “biomasa pentru energie" și “energie din reziduuri" sunt singurele resurse energetice regenerabile, care concurează direct cu combustibilul fosil, de aceea dezvoltările viitoare în procese inovatoare, tehnologii și sisteme pot ajuta biomasa să pătrundă pe piața combustibililor solizi. Contribuția biomasei poate fi semnificativă pentru creșterea cantității de căldură și energie electrică produsă cu ajutorul resurselor regenerabile în concordanță cu strategiile Europene și globale și cu politicile de mediu.

România, în condițiile date ale mediului geografic existent, se apreciază ca o țară cu un ridicat potențial energetic de biomasă, de aproape 8000 tep/an, ceea ce reprezintă aproximativ 19% din consumul total de resurse primare la nivelul anului 2012, cu următoarele categorii de combustibili:

reziduuri din exploatări forestiere și lemn de foc;

deșeuri lemnoase (rumeguș și alte resturi de lemn);

deșeuri agricole (paie din cereale, tulpini de porumb, resturi vegetale de la vița de vie;

biogaz;

deșeuri urbane.

Tabelul 1.1.Consumul total de biomasă în balanța resurselor energetice primare.

Sursa: Anuarul statistic-anul 2001, Institutul Național al Lemnului (INL)

In balanta resurselor primare , caldura rezultata in urma consumului de biomasa are utilizari diversificate, astfel:

circa 50% din caldura produsa pe baza de biomasa provine din arderea de reziduri forestiere;

aproape 50% din caldura produsa din biomasa este de origine agricola;

10% din caldura consumata in sectorul industrial se regaseste in industria prelucrarii lemnului;

90% din caldura pentru incalzirea locuintelor si prepararea hranei (in mediul rural) se asigura din reziduuri si deseuri vegetale

În consumul curent de biomasă în România, în regim de exploatare energetică, se folosește bio-combustibil de diferite tipuri, astfel:

cazane industriale de abur sau apă fierbinte pentru încălzire industrială, cu combustibil pe bază de lemn;

cazane de apa caldă, cu o putere instalată între 0,7 MW și 7,0 MW pentru încălzire urbană (cu combustibil pe bază de lemn);

sobe, cuptoare cu lemne și/sau deșeuri agricole, pentru încălzirea locuințelor individuale și prepararea hranei.

1.2.4.Tehnologiile de conversie a biomasei

Biomasa se poate valorifica în multiple direcții sau filiere: biomateriale nealimentare, căldură, produse farmaceutice, electricitate, în alimentația umană și animală, ca îngrășământ, la producerea de biocarburanți. Între aceste filiere manifestându-se relații de concurență și/sau de complementaritate, ceea ce arată necesitatea studierii și aprecierii acestora în elaborarea strategiilor pentru fiecare domeniu, avându-se în vedere ca principii: alocarea cu prioritate a resurselor de biomasă, celor care sunt mai performante, care nu afectează solul, biodiversitatea, alimentația și mediul, și al căror cost este mai redus decât al energiilor neregenerabile.

În etapa actuală, tehnologiile utilizate în conversia biomasei sunt:

1 – Arderea biomasei

2 – Extracția mecanică prin presare la rece în vederea obținerii de ulei vegetal pur din plante oleaginoase

3 – Extracția prin presare la rece, a uleiului, purificarea și transterificarea acestuia din culturile oleaginoase și din grăsimile animale, în vederea obținerii de biodiesel

4 – Hidroliza și fermentația din sfeclă de zahăr, trestie de zahăr, cereale pentru obținerea de bioethanol

5 – Digestia anaerobă din biomasa umedă (bălegar, deșeuri de la fermele de găini, resturi menajere, rumeguș, paie, deșeurile de la abatoare etc) pentru obținerea de biogaz și biohidrogen

6 – Piroliza și gazificarea pentru producerea de gaz (MHU gas) și a hidrogenului

Aceste procese de conversie a biomasei se pot realiza în instalații independente în funcție de natura produsului obținut sau în cadrul unor instalații complexe denumite – biorafinării integrate, în care se poate obține o gamă largă de produse: biocombustibili, electricitate, biohidrogen, biogaz, produse chimice, coproduse (turte, glicerină, gudron, carbon etc.) Eficiența obținută în urma diverselor procese de conversie a biomasei diferă în funcție de tehnologiile de conversie și de natura produsului obținut. Cercetări efectuate în Germania evidențiază de exemplu faptul că cele mai ridicate costuri marginale (euro/kWh) se obțin la producerea biogazului urmată de producerea biocombustibililor și a căldurii din cereale. Cantitățile de CO2 economisite sunt mai mari la încălzirea cu așchii de lemn, urmată de producerea biogazului și cea mai scăzută la obținerea biocombustibililor. [5]

1.3 Arderea biomasei

Arderea biomasei este cea mai veche și utilizată metodă iar eficiența de transformare în electricitate este de 20-25%. Biomasa poate fi arsă direct (așa cum este ars lemnul pentru încălzire sau incinerate deșeurile) sau arsă simultan cu cărbunele (co-ardere).

Cazanele moderne sunt proiectate să folosească co-arderea pentru a reduce emisiile de CO2, iar la proiectarea sistemului de ardere se ține seama de caracteristicile combustibilului ce urmează să fie folosit, de legislația de mediu, costul și performanțele echipamentelor disponibile. In timpul arderii, o particulă de biomasă trece prin mai multe faze, mai mult sau mai puțin distincte. Mai întâi are loc uscarea, până la temperaturi de 100 grade Celsius, apoi pe măsură ce încălzirea continuă, are loc piroliza și/sau gazificarea, urmată de arderea propriu-zisă și lichefierea.

Umiditatea limită a biomasei pentru susținerea arderii nu trebuie să depășească 60% din

masa. Umiditatea este o proprietate a biomasei foarte importantă de care depinde proiectarea

instalației de ardere și desfășurarea procesului de ardere.

Biomasa este diferită de cărbune în ceea ce privește conținutul de materii organice și anorganice, puterea calorică și proprietățile fizice. Față de cărbune, biomasa are în general mai

puțin carbon, aluminiu și fier și mai mult oxigen, silice și potasiu, are putere calorică mai mică,

conținut de apă mai mare, densitate mai mică și friabilitate redusă. Arderea biomasei implică

modificarea procesului de ardere în orice instalație, datorită compoziției biomasei, mai ales

conținutului de volatile.

Este recomandat ca biocombustibili solizi ce vor fi folosiți în instalațiile casnice, comerciale și industriale să fie supuși unor procese de pretratare cum ar fi: spålarea, uscarea, reducerea mărimii și compactarea, pentru a se obține o mai mare uniformitate, a face mai ușoară manipularea și a reduce umiditatea la un nivel acceptabil.

Cel mai folosit biocombustibil solid este lemnul. Materialul brut poate avea următoarele

forme: bușteni, butuci, tulpini, frunze și ace din pădure, scoarța, rumeguș, surcele și talaș din industria lemnului și lemnul recuperat din construcții. Acestea pot fi folosite când este posibil direct ca un combustibil, sau pot forme mai ușor de transportat, stocat și ars cum ar fi: peletele, brichetele și praful de lemn.

1.4 Avantajele și dezavantajele utilizării biomasei

Avantajele folosirii biomasei lemnoase

Avantajele biomasei lemnoase sunt sintetizate în zece motive de a folosi sisteme de încălzire cu lemn:

Costul combustibilul lemnos este o parte din cea a combustibililor fosili;

Aceşti combustibili sunt resurse regenerabile;

Sistemele de încălzire cu lemn nu contribuie la schimbările climatice şi sunt în concordanță cu Acordul de la Kyoto în privința emisiilor în aer;

Această biomasă lemnoasă este uşor de transportat în colete compacte spre utilizatori;

Brichetele şi peleții sunt produse de înaltă clasă obținute din biomasă, care se folosesc şi se transportă în toată lumea;

Nu se vor tăia noi copaci pentru brichetele comerciale din biomasă, pentru că aceşti combustibili sunt produşi din reziduuri lemnoase forestiere şi industriale;

Sistemele de alimentare, precum şi noile şi modernele instalații pentru ardere înseamnă mai puțină muncă şi o mai bună eficiență;

Costurile acestor noi combustibili sunt stabile şi nu sunt supuse competiției altor producători sau furnizori, cum sunt combustibilii fosili;

Arderea la o temperatură înaltă va elimina rămăşițe în cantitate mică, precum cenuşa, care este de obicei asociată cu arderea lemnului;

Multe agenții de protecția mediului (de aer, apă şi sol) consideră căldura obținută din brichetele şi peleții din lemn ca una dintre cele mai curate arderi, cea mai regenerabilă sursă de energie de pe pământ din zilele noastre.

Avantajele prezentate mai sus sunt cele mai importante, lângă acestea putându-se adăuga avantajele utilizării lemnului brut, pentru că biomasa lemnoasă şi produsele sale nu sunt altceva decât lemn.

Biomasa e reprezentată de lemnul și peleții de lemn care sunt folosiți pentru producerea căldurii în sobe și centrale de până la 100 kW putere. În aplicații industriale sau rezidențiale, diversele reziduuri lemnoase și vegetale sunt folosite în centrale și boilere de capacitate mare, de până la 500 kW, asigurând necesarul de încălzire în principal pentru ferme sau clădiri comerciale. La scară foarte mare, vorbim de mega-centrale de până la 500 MW, capabile să asigure necesarul pentru uzine mari sau zone rezidențiale utilizând doar reziduuri de biomasă solidă (reziduuri rezultate din exploatarea lemnului sau din agricultură).

Utilizarea biomasei Biomasa este utilizată pentru obținerea de: hrană, furaje, materii prime și auxiliare pentru diferite industrii și energie

Obținerea de energie (bioenergie) din biomasă se realizează prin:

– Arderea directă cu generare de energie termică;

– Arderea prin piroliză, cu generare de singaz (CO plus H2);

– Fermentarea cu generare de biogaz (CH4) sau bioetanol (CH3-CH2-OH); biogazul se poate arde direct, iar bioetanolul, în amestec cu benzina, poate fi utilizat în motoarele cu combustie internă.

– Transformarea chimică a biomasei de tip ulei vegetal prin tratare cu un alcool și generare de esteri, de exemplu, metil esteri (biodiesel) și glicerol; în etapa următoare, biodieselul purificat se poate arde în motoarele diesel; de asemenea, uleiul vegetal se poate arde în motoarele diesel ca atare sau în amestec cu motorina în diferite proporții, dar cu calități inferioare biodieselului.

– Degradarea enzimatică a biomasei cu obținere de etanol sau biodiesel.

Deșeurile rezultate în procesul tehnologic de prelucrare a lemnului, constituie o permanentă sursă de probleme, atât de stocare a acestor deșeuri, caât și de ordin ecologic. Pe lângă aceste aspecte, deșeurile lemnoase sunt surse însemnate de materii prime pentru diverse întrebuințări. O utilizare imediată este folosirea lor, drept combustibil pentru centrale termice, sobe etc. Utilizarea acestor deșeuri se poate face, fie direct, sub forma lor naturală, fie sub forma aglomerată, în brichete compacte.

Lemnul este cel mai folosit biocombustibil solid, iar materialul brut poate avea următoaerele forme: bușteni, butuci, tulpini, frunze și ace din pădure, scoarța, rumeguș, surcele și talaș din industria lemnului și lemnul recuperat din construcții.

Concluzii

În prezent încălzirea cu biomasă lemnoasă sub formă de brichete şi peleți oferă avantaje clare pentru sobele din mediul rural. Câteva din avantajele încălzirii cu biomasă lemnoasă sunt reducerea emisiilor de gaze, creşterea producției şi exporturilor, managementul forestier îmbunătățit şi folosirea unei resurse regenerabile. Pentru a înlocui utilizarea combustibililor fosili este de preferat încurajarea folosirea biomasei lemnoase în acele zone unde lemnul este în apropiere şi dezvoltarea durabilă a tehnologiilor de încălzire cu acest combustibil ecologic.10

Prin urmare, specialiștii Comisiei Europene încearcă să găsească un sistem legislativ cât mai eficient pentru a evita creșterea poluării prin utilizarea biomasei. Riscurile sunt, însă, mai mari decât lasă să se înțeleagă raportul UE.[11]

De reținut că aproape 70% din biomasa solidă e reprezentată de materialul lemnos, ceea ce ridică mari semne de întrebare referitor la exploatarea forestieră pentru producerea de bionenergie.

Fig. 4. Cel mai mare risc al prioritizării biomasei ține de permiterea defrișărilor masive în mod oficial.[11]

Conform estimărilor specialiștilor UE, până în 2020 va fi nevoie de încă aproape 100 de milioane de metri cubi de lemn pentru producerea energiei, ceea ce va presupune și necesitatea importului de biomasă lemnoasă (circa 15%), în principal din SUA și Canada, dar și din Rusia, Ucraina și Belarus – prin urmare, se pune întrebarea dacă biomasa poate fi răspunsul la securitatea energetică pe care o caută în această perioadă liderii Uniunii Europene.

Până nu demult, reziduurile din agricultură erau pur și simplu irosite iar acum pot fi folosite mai eficient, ca și materie primă pentru producerea de energie mai curată.

CAPITOLUL 2. EFECTELE RUMEGUSULUI ASUPRA MEDIULUI

Gradul de valorificare a deșeurilor în România este foarte redus, de aproximativ 4%, adică de 10 ori mai mic comparativ cu țările Europei Occidentale. Industria lemnului nu este una dintre cele mai poluante, dar într-o oarecare măsură are un impact asupra factorilor de mediu (aer, apă, sol).

Conform datelor Ministerul Agriculturii, Pădurilor, Apelor și Mediului, valorificarea deșeurilor rezultate în procesul de producție în industria lemnului față de restul ramurilor industriale se ridică la un procent de 83,6%, procent care scade, din păcate, ca urmare a apariției micilor producători a căror preocupare pentru valorificarea deșeurilor este scăzută.

Din industria prelucrării lemnului rezultă deșeuri care dacă sunt depozitate necontrolat au

influente negative asupra mediului.

În urma analizării deșeurilor rezultate în urma procesării materialelor lemnoase, rumegușul ocupă un rol important ca deșeu. Utilizarea cât mai eficientă a acestor deșeuri constituie o prioritate din punct de vedere al protecției mediului. În funcție de cantitatea de rumeguș care rezultă din debitarea lemnului putem spune că are un anumit impact asupra mediului.

2.1 Depozitări necontrolate ale rumegușului

În general, în urma debitării lemnului, rumegușul este lăsat în locul unde se efectuează

lucrările având un impact negativ asupra mediului, aceasta numindu-se depozitare necontrolată.

În urma acestor activități au rezultat milioane de metri cubi de rumeguș care au fost și încă sunt

depozitate neorganizat în diverse locuri: malul unor cursuri de apă, râpe, gropi de gunoi, terenuri agricole, pășuni, etc.

Apariția noilor agenți economici în exploatarea și prelucrarea lemnului, în contextual inexistenței unei legislații ferme de protecție a mediului înconjurător, a condus la apariția a

numeroase halde de rumeguș și alte deșeuri lemnoase, constituindu-se în surse de poluare

agresive asupra solului (forestier) și pentru cursurile de apă.

Fig. 2.1. Depozitare necontrolată a rumegușului cu efect negative asupra apei și a solului.[12]

2.2. Efectele rumegușului asupra solului

Rumegușul depozitat pe sol în cantități mari prin descompunere elimină în sol o substanță

de natură organică numită lignină, substanță organică complexă care se găsește în țesuturile plantelor lemnoase, dându-le impermeabilitate și rigiditate. Celuloza, hemiceluloza și lignina sunt componenții majori ai peretelui celulei vegetale lemnoase. Alți compuși polimerici prezenți în cantității mai mici sunt: amidonul și pectina. Motivul imunității reziduurilor lemnoase față de celuloze este esențial datorită asocierilor fizice și chimice apropiate între celuloză și lignină. Lignina apare în plante ca ceva de genul lipiciului, care leagă moleculele celulozice între ele.

Structura complexă a celulei vegetale poate diferi de la o specie la alta. În jurul lumenului, elemente fibrilare de celuloză sunt încolăcite în spirale pentru a conferi flexibilitate și forță. Spre învelișul exterior, această structură de celuloză este "impregnată" cu lignina și materiale ceroase, formând un înveliș înalt rezistent la diferite substanțe chimice și enzime. Biodegradarea ligninei este într-o primă fază un proces aerob, în condiții anaerobe lignin coexistând perioade de timp foarte lungi, care determină arderea plantelor și suprafeței pe care

este depozitat rumegușul. De aceea acesta trebuie depozitat în halde special amenajate pe

platforme special amenajate din beton.

De asemenea depozitele de rumeguș de la suprafața solului conduc la:

crearea de disconfort prin purtarea particulelor de rumeguș de către curenții de aer;

afectarea calității pânzei freatice;

efect inestetic asupra imaginii peisagistice din zonă.

2.3. Efectele rumegușului asupra apei

Deosebit de gravă este depozitarea la întâmplare, deseori pe malul apelor, a rumegușului care rezultă din prelucrarea lemnului. În zona montană apar adevărați munți de rumeguș în urma tăierii sălbatice a pădurilor, adevărate răni care stâlcesc peisajul, poluează apele, pun în pericol vietățile ce trăiesc în apă (rumegușul reprezintă un real pericol pentru pești). Acesta fiind plasat pe malul apelor este antrenat de ploi și astfel pătrunde în apele de suprafață și devine un factor de stres pentru animalele acvatice. Cercetarile laborioase au arătat că particulele de rumeguș ajunse în apă duc la: – reducerea procentului de oxigen dizolvat în apă;

– accelerarea procesului de eutrofizare.

2.4. Efectul rumegușului asupra atmosferei

În timpul proceselor de prelucrare a lemnului particulele mici de rumeguș sunt purtate de

curenții de aer ajungând în zone populate existând posibilitatea de îmbolnăvire a oamenilor și

animalelor prin inhalarea acestora.

De cele mai multe ori rumegușul este lăsat în locurile de tăiere sau prelucrare a lemnului

și ars. Prin aprinderea rumegușului se degajă un fum greu de respirat substanțe toxice, cenușa,

emisii importante de COV. Conținutul mare de volatile a masei celulozice și structura cu

molecule mari a ligninei face ca într-un proces de ardere incorect dirijat să apară la început

emisii mari de CO și apoi emisii de COV de tip fenoli, gudroane, alcooli grei etc. cu mirosul

caracteristic de fum de lemne. De aceea arderea deșeurilor lemnoase se poate face numai în

instalații special construite pentru fiecare tip de deșeu și foarte atent controlate în timpul

funcționării.

2.5. Consecințele poluării cu deșeuri din lemn

Contextul inexistenței unei legislații ferme de protecție a mediului înconjurător, a

condus la apariția a numeroase halde de rumeguș și alte deșeuri lemnoase, constituindu-se în

surse de poluare agresive pentru solul forestier și pentru cursurile de apă.

Astfel, poluarea cu deșeuri din lemn are următoarele consecințe:

scoaterea din circuitul productiv a unor suprafețe de teren, pe care vegetația dispare sau se reinstalează cu dificultate;

se modifică circuitul normal al apelor de suprafață, direcția vântului și starea de însorire a terenului.

De asemenea, au loc schimbări în forma zonei în cauză, simultan cu dezvoltarea bacteriilor, larvelor, insectelor și a ciupercilor, precum și reducerea covorului vegetal, dezvoltarea buruienilor și răspândirea de praf de lemn în atmosferă.

Deșeurile lemnoase trebuie utilizate cât mai practic pentru a evita poluarea excesivă, dar și pentru a înregistra o cât mai mică pierdere de masă lemnoasă, deoarece lemnul este o materie primă greu regenerabilă și tocmai de aceea trebuie prețuit la adevărata lui valoare.

2.6. Gestionarea rumegușului

Obiectivele gestiunii rumegușului sunt:

protejarea sănătății oamenilor;

protejarea mediului;

menținerea curățeniei pentru ca aceste locuri sa fie acceptabile din punct de vedere estetic.

Toate aceste obiective se realizează prin intermediul unei colectări și depozitări corespunzătoare. Rumegușul trebuie depozitat în halde special amenajate pe platforme special amenajate din beton.

Fig.2.2. Depozitare controlată pe suprafață betonată

2.7. Situația la nivelul României privind cantitățile de rumeguș

România dispune de o suprafață de păduri de aproximativ 6.300 mii ha, reprezentând 27

% din suprafața totală a țării. Fondul forestier al României reprezintă 0,30 ha/ locuitor. Exploatarea acestui important fond forestier conduce și la obținerea unor cantități de deșeuri, care, dacă nu sunt tratate cu grijă , pot produce o intensă poluare și o risipă inadmisibilă. Dintre deșeurile ce se obțin, rumegușul reprezintă o componentă importantă.

Media tăierilor din pădure s-a estimat, pentru perioada 2006-2007, la minimum 11.000 m'/an, rămânând o cantitate de rumeguș destul de mare, de 0,1%, respectiv 11.000 m/an. Rumegușul rezultat din tăierile în pădure, de obicei nu este tratat corespunzător, astfel că este transportat de apele de suprafață în pâraie și râuri , cu consecințe dăunătoare pentru faună și floră, prin descompunerea rumegușului și efectul produs de substanțe tanante.

Din totalul de 11.000 m²/an lemn masiv, cantitatea de 5.000 m/an este destinată industrializării, iar restul de 6.000.000 m³/an este afectat Regiei Naționale a Pădurilor, sectorului

de construcții, sectorului minier și particularilor. Pentru sectorul industrializării lemnului se estimează o pondere medie de 11% rumeguș ( 12% pentru rășinoase și 10% pentru foioase ). Rezultă astfel, 550.000 m/an rumeguș.

Deșeurile rezultate din exploatarea lemnului pot fi transformate , prin uscare și compactare, în brichete combustibile care pot fi folosite în scopuri energetice. În acest fel, se realizează atât o utilizare superioară a deșeurilor rezultate din prelucrarea lemnului, cât și protejarea naturii de poluarea cu aceste produse secundare.

Reglementările cuprinse în legislația Uniunii Europene în domeniul ecologic, și anume

de a se valorifica integral deșeurile lemnoase rezultate în urma prelucrărilor primare și secundare, se respectă prin plasarea unor echipamente de compactare staționare în fluxul tehnologic specific, la fiecare agent economic din domeniu.

Deșeurile lemnoase trebuie utilizate cât mai practic pentru a evita poluarea excesivă, dar

și pentru a înregistra o cât mai mică pierdere de masă lemnoasă, deoarece lemnul este o materie

primă greu regenerabilă și tocmai de aceea trebuie prețuit la adevărata lui valoare.

2.8. Soluții de utilizare a rumegușului

La prima vedere rumegușul pare a fi total nefolositor și cu efecte nocive așa cum am prezentat anterior. La o analiză mai amănunțită putem deduce că printr-o bună organizare tehnico-economică rumegușul poate fi neutralizat, chiar mai mult el poate fi folosítor uneori, chiar util (în compostul folosít în agricultură ) și are mai multe întrebuințări printre care amintim:

realizarea plăcilor fibro-lemnoase, rumegușul de lemn poate fi adăugat în masa de fibre

lemnoase până la un anumit procent care depinde de tehnologia de fabricare a plăcilor;

în compostul din agricultură dacă este introdus în cantități mici, deoarece asigură solului

o bună permeabilitate și friabilitate;

pentru decontaminarea unor terenuri infestate cu substanțe petroliere, datorită capacității mari de absorbție;

valorificarea energetică a rumegușului;

Pentru a aduce deșeurile la o formă valorificabilă superior energetic este indicată o

prelucrare mecanică prin peletizare sau brichetare.

Rumegușul se poate prelucra mecanic dacă umiditatea materialului (W) nu depășește

anumite limite, de ordinul 12% pentru peletizare și 18% pentru brichetare. La umidități mai mari se atașează sistemului de prelucrare mecanică un uscător, cu tambur rotitor sau cu strat fluidizat.

Un rumeguș uscat cu umiditate W = 4% și compozitia elementar gravimetrica

C = 47,61%; H = 5,76%; O = 42,28%; N = 0,19%; A = 1,15% , are putere calorica

Hi= 4283 kcal/kg.Sugestiv 2,2 kg de astfel de deseu echivaleaza energetic cu 1kg de combustibil lichid.

Deșeurile lemnoase cu dimensiuni mai mari, crengi, paie, joarde etc. pot fi tocate

mecanic în mașini rotative care, cu un consum foarte mic de energie, le aduce la dimensiunea

necesară prelucrării finale.Pe scara largă în țările cu dezvoltare modernă industrial și foarte puțin la noi în țară, se face prelucrarea și tratarea ecologică a deșeurilor lemnoase în scopuri energetice.

Deoarece la noi este relativ puțin cunoscută prelucrarea mecanică a deșeurilor lemnoase,

în continuare se va face o scurta prezentare a sistemelor utilizate.

2.9. Instalație pentru brichetarea rumegușului sub formă de peleți

Peleții sunt combustibili solizi, cu conținut scăzut de umiditate, obținuți din rumeguș, așchii de lemn sau chiar scoarța de copac. Rășinile și lianții existenți în mod natural în rumeguș au rol de a menține peleții compacți și de aceea aceștia nu conțin aditivi.[9]

Peletizarea este o presare a materialului la dimensiuni mult mai mici decât cele ale brichetelor și cu densitate mai mare. Tehnologia peletizării inițial s-a dezvoltat în industria nutrețurilor animale, apoi s-a extins la tehnologia de prelucrare a deșeurilor.

Prin peletizare se obțin următoarele avantaje:

micșorarea spațiului de depozitare de cca.10 ori;

îmbunătățirea condițiilor de curgere a materialului granulat și a posibilității de dozare;

eliminarea formării de bolți (blocaje de curgere) în silozuri sau instalații de transport;

mărirea densității energetice volumice, exprimată în kcal/m' de masă solidă combustibilă;

sunt economici: costul încălzirii pe bază de peleți este cu până la 60% mai mic decât prețul produselor petroliere și cu cel puțin 40% mai mic decât prețul energiei electrice;

sunt non-poluanți: cantitatea de CO2 provenită de la arderea peleților este egală cu

cantitatea folosită de copaci pentru a crește;

este combustibil domestic: deoarece materia primă folosită provine din pădurile naționale, se reduce importul de alți combustibili și totodată se creează locuri de muncă;

este confortabil: întreținerea este necesară dar este mult mai redusă decât lemnul.

Caracteristicile peleților:

ard aproape fără emisie de fum;

în gazele de ardere praful este alcalin;

au un conținut scăzut de metal, iar sulfurile sunt aproape inexistente;

sacii de peleți sunt compacți și se depozitează cu ușurință. O tonă de peleți poate fi

depozitată într-un spațiu de 1,2 m:

cenușa este bogată în minerale, poate fi folosită drept îngrășământ.

Pot fi utilizați :

în centrale mari, pentru încălzire centrală ;

în cazane de medie capacitate;

în cazane individuale și sobe.

Pentru peletizare se utilizează curent trei forme de bază:

Presa John-Deere realizează bare cu secțiunea 32 x 32 mm. Presa este un inel cu canale radiale în care circulă pe periferie un cilindru de presare. Materialul este presat în canale și iese sub formă de bare care în final se taie, cu un sistem atașat de cuțite, la lungimi de 20-50 mm.

Presa matriță inelară este compusă dintr-o matriță cu găuri cilindrice radiale. În interior sunt doi cilindri de presare rotitori care presează materialul radial sub formă de cilindrii. Pe periferia exterioară se găsesc cuțitele racloare care taie cilindrii de material la anumite dimensiuni de lungime. Diametrul peleților este relativ mic, de ordinul 5–10 mm, și funcție de reglajul presei se pot obține peleți cu densitate mai mare sau mai mică.

Presa matriță plană este compusă dintr-o placă cu găuri rotunde peste care se rotesc cilindrii presori. Materialul, alimentat pe sus, este presat prin găuri, apoi tăiat la lungimi dorite cu cuțite rotitoare.

După peletare materialul trebuie răcit și apa de exfiltrare eliminată pentru a nu se produce o desfacere a peleților.Peleții sunt piese mici, făcute prin presarea puternică a rumegușului.

Fig.2.3.Peleți din rumeguș. [13] Fig.2.4. Peleți din rumeguș de rășinoase. [13]

Avantajul acestora este faptul că sunt ecologici și pot fi folosiți pentru încălzire cu ajutorul centralelor termice cu alimentare automată.La export peleții se vând cu 190-200 euro/tona, iar cheltuielile de producție sunt de 30euro/tonă.

Procesul tehnologic necesar pentru realizarea compactarii rumegusului cuprinde urmatoarele faze: depozitarea la producatorul de rumeguș; masurarea umiditatii deseului supus compactarii; transportarea deseului supus compactarii;uscarea deseului supus compactarii; verificarea gradului de umiditate a deseului inaintea compactarii;(16-20%);compactarea (brichetarea) rumegușului; dozarea si ambalarea brichetelor de rumeguș;depozitarea brichetelor ambalate;livrarea brichetelor.

Capitolul 3. PREZENTAREA CENTRALEI TERMICE PE RUMEGUȘ HUEDIN

Construiti printr-un parteneriat cu guvernul danez, centrala termică pe rumeguș, total

negotuanti este un barter in contul cotei de aer curat cedat de statul român danezilor.

Orașul Huedin nu ar fi avut banii necesari pentru a construi o astfel de centrală termică, deoarece costul acesteia era egal cu bugetul orașului pe o perioadă de opt ani.

Investitia de 1.7 milioane euro a fost suportată în proporție de 63,67% comunitatea europeană împreună cu guvernul danez, de 27.02% de A.R.C.E. și de 9,31 % din bugetul local. Deși există o strategie județeană pentru racordarea orașului la rețeaua de gaz metan, cei din Huedin se incălzeau la sobele cu lemne sau de la centrala cu combustibil lichid ușor, a cărui consistenți este undeva intre păcură și motorină. [14]

Centrala, care re o putere de numai 4 MW, reduce la jumătate cheltuielile celor racordați. Centala poate duce 600 de apartamente, așa că rămân descoperite alte 600, pentru care trebuie să găsite soluții de adaptare a centralei vechi de pe combustibil lichid ușor pe peleți de rumeguș. Deși proiectul a demarat în 1999, a fost dată în folosință abia în 2004.

Cu centrala pe rumeguș s-a reușit și rezolvarea problemei deșeurilor de lemn aruncate la

voia întâmplării pe albiile râurilor din zonă.Pe plan european, o tonă de dioxid de carbon costă 5 milioane de euro.

Prin investiția efectuată în România, Danemarca și-a cumpărat dreptul de a polua în

numele nostu pentru umātorii 10 ani.

3.1. Descrierea Instalației Termice Huedin

Instalația este formată din următoarele elemente:

Sistem exterior de alimentare – transportă combustibilul din depozit la sistemul

pentru transportul combustibilului.

Sistemul exterior de alimentare TIP JU-ST este format din raclete montate pe un

tachet. Tachetul este conectat la un cilindru hidraulic orizontal care determină o mișcare de du-

te-vino. Astfel materialul este împins spre melcul transportor transversal, de unde prin

intermediul unui melc transportor înclinat se transportă materialul la Stocher

Sistemul de transport – unul sau mai mulți melci transportori transportă combustibilul de la sistemul exterior de alimentare la sistemul stocher. (Figura 3.1.)

Scopul melcilor transportori este de a transporta materialul din depozit în camera de

ardere în plan orizontal sau în plan înclinat, în sus sau în jos (panta maxima 45°). Melcul

transportor este echipat cu un motoreductor cu reglare continuă pentru a regla cantitatea de

material transportat. Este important, pentru funcționarea instalației transport, ca materialul să nu

conțină bucăți mari de lemn, bucăți lungi de placaj, care pot bloca melcul.

Figura 3.1. Sistemul de transport .[14]

Stocherul- alimentează camera de ardere cu combustibilul primit de la sistemul de

transport.Construcția stocherului cu opritor de flacără și termostat de protecție la incendiu, oferă un nivel ridicat de siguranță împotriva combustiei în contracurent la combustibilul depozitat.

Grătarul -combustia combustibilului transportat are loc în grătar, cu aer suplimentar de ardere admis prin unul sau mai multe ventilatoare. Grătarul include melci transportori pentru cenușă. Căptușeala refractară a bazei conține canale pentru aer de ardere.

Grătarul mobil în trepte tip optimal este integrat în parte inferioară a cazanului și este

format din lamele de fontă, precum și zidărie din cărămizi refractare.Combustibilul este livrat prin stocher în partea de sus a grătarului. Aerul primar este admis sub grătar prin 1-3 tone, în funcție de tipul și de dimensiunea instalației, precum și de combustibilul ales. Aerul secundar este admis prin duze amplasate în zidăria de cărămidă pe ambele părți ale grătarului. Cenușa este îndepărtată printr-o ușă de curățare, sau, la instalațiile mai mari, printr-un sistem automat cu melc transportor.

Cazanul – transferă energia creată prin combustie mediului de transmitere (apă sau abur). Cazanul (figura 32.) este montat deasupra unui cuptor de ardere (retortă, grătar) și este

construit ca un cazan cu țevi de fum, cu cameră de iradiere și două unități orizontale de

convective.

Figura 3.2. Cazanul. [14]

Cazanul are o cameră mare de ardere care, împreună cu focarul, asigură o sarcină termică redusă asupra cuptorului. Unitatea de convecție, cu două secțiuni de tuburi de gaze arse, este integrata în rezervorul de deasupra, care intră în contact cu flăcările și a cărui capacitate asigură acumularea semnificativă a energiei termice.

Multiciclonul – îndepărtează cea mai mare parte a prafului și a particulelor de cenușă din gazele arse. Este format din mai multe cicloane mici (numărul acestora depinzând de

dimensiunea instalației).Partea în formă de pâlnie de sub ciclon este echipată cu un container de cenușă sau este conectată, prin intermediul unei supape rotative de cenușă, la un sistem automat de transport al cenușii.Multiciclonul se curăță la același interval de timp ca și cazanul. Se verifică zilnic ca cenușa să nu se acumuleze în tubul în formă de pâlnie de sub ciclon

Sistemul de filtrare – este amplasat în spatele multiciclonului și face posibilă o

curățare chiar mai bună a gazelor arse, dacă este necesar. (Figura 3.3.)

Filtrul de gaze arse filtrează cenușa fină și particulele de praf care nu au fost separate în

multiciclon. Filtrul de gaze arse este echipat cu saci de filtru din teflon din care gazele arse trec

din exteriorul în interiorul sacului.

La o temperatură prea scăzută a gazelor arse, filtrul este ocolit pentru a evita formarea condensului pe sacii filtrului (temperatura minimă, aproximativ 120° C).

La o temperatură prea ridicată a gazelor arse, sacii filtrului pot fi deteriorați de caldură

în cel mai rău caz se pot arde (temperatura maxima aproximativ 240 C).,la o temperatură prea

ridicată filtrul este ocolit automat.

Figura 3.3. Sistemul de filtrare .[14]

Ventilatorul de aspiratie – aspiră gazele arse din cazan prin canalele pentru gaze arse si respectiv, prin multiciclon si sistemul de filtrare spre cogul de fum. Acest ventilator cu

turatie controlath mentine un vid constant in camera de ardere.

Controlul automat al tirajului – prin control, presiunea din camera de ardere este

pastrata la un nivel constant de vid.

Coșul metalic de fum – asigură evacuarea la inalțime a gazelor arse, prevenind

astfel, in circumstante normale, inconvenientele create de gazele arse.

Sistemul automat de climinare al cenușii – transportă cenușa din halda de

cenușă și, eventual, din multiciclon/ sistemul de filtrare intr-um container etans

Panoul de control- conține toate siguranțele, intrerupătoare-comutatoare, RL,

sisteme de control etc necesare pentru funcționarea si supravegherea sistemului.

Capitolul 4. EVALUAREA ENERGETICĂ A CENTRALEI CONTRIBUȚII PERSONALE

4.1. Puterea termică instalată

Puterea termică a centralei este P = 4 MW, și reduce la jumătate cheltuielile celor racordați. Centrala poate să furnizeze energie termică pentru 600 de apartamente

4.2. Randamentul termic al cazanului: Randamentul termic al cazanului este de 88%

4.3. Analiza gazelor de ardere la coș

Reducerea cantității de CO, emisă anual, în condițiile în care în Huedin combustibilii fosili vor fi înlocuiți cu rumeguș sau resurse similare de biomasă, se prezintă astfel (tabelul 4.1.)

Tabelul 4.1. Emisii de CO2. [14]

Sistemul centralei fiind echipat cu un multiciclon si un filtru cu saci respecta valorile limita la emisii, conform cu standardele romanesti care sunt prezentate mai jos (tabelul 4.2.).

Tabelul 4.2.Limitele la emisii.[14]

4.4. Costul energiei termice

La nivelul județului Cluj costul energiei termice furnizată de o centrală a Regiei Autonomelul e de Termoficare Cluj în anul 2018, este: CET = 242 [lei/Gcal]

Costul energiei la centrala pe rumeguș Huedin este: CET=170 [lei/Gcal]

Costul anual pentru încălzire și apă  caldă cu centrala termică cu peleți  este de 3,3 euro/mp

Apartament cu 2 camere 50m² x 3,3 euro =165 euro/an

Cost echipament de încălzire verticală – orizontală 33 – 45 euro/mp (centrală termică cu peleti, puffer, boiler, instalație cu contorizare individuală și termostat pentru fiecare apartament)[14]

4.5. Gradul de încărcare al Centralei Termice Huedin (pe rumeguș)

R= Pefectiv/Pinstalat = 2MW/4MW = 0,5

4.6. Costul investiției Centralei Termice Huedin

Costul total al investiției este de 1305000 USD

În zona Huedin există 15 gatere la o distanță de 15 – 30 km de oraș ce produc aproximativ 2200 tone rumeguș anual. Cantitatea de rumeguș din zona Huedin este insuficientă pentru a satisface necesarul de rumeguș pentru această centrală termică. Luând în considerație

cantitatea de deșeu lemnos cum ar fi tocătura și coaja, potențialul de biomasă combustibilă

( rumeguș, tocătură, coajă) este estimat la aproximativ 3500 – 4000 t/an. [13]

A fost estimat următorul consum anual de deșeu lemnos (umiditate 50%) pentru centrala

termică cu o capacitate de 4 MW (Tabelul 4.3.)

Tabelul 4.3.Consum de deseu lemnos.[14]

Producția de cenușă este estimată la aproximativ 1% din cantitatea de rumeguș arsă .

Centrala termică pe rumeguș de la Huedin alimentează în momentul de față cu agent termic 20 de blocuri (aproximativ 600 apartamente). Alimentarea se face cu ajutorul unei rețele de conducte tur retur.Casa de cultură și 3 blocuri ANL nu sunt conectate la această centrală, ele având centrală proprie pe combustibil lichid ușor.

4.7.Eficienta economica si sociala a implementarii Centralei Termice Huedin pe rumegus.

a) Economia de resurse primare (C.L.U)

= x [kg/an]

– consum de rumegus; = 3773·103 [kg/an]

Hi rumegus- puterea calorica a rumegusului; Hi rumegus = 17715 [kJ/kg]

HiCLU – puterea calorica a combustibilului lichid usor; HIclu =41800 [kJ/kg]

= 103 x = 1599012 [kg/an]

b) Economia financiara la utilizator

= CET – C = 36-17 = 19 [lei /Gcal]

Considerand un apartament cu suprafata utila de 50 m2, economia anuala la nivel de utilizator va fi : S = x [lei/an]

= x Autila [Gcal/ an]

– consumul total anual de caldura;

– consumul specific anual pe suprafata utila locuita;

= 1,8 x 50 = 90 [Gcal/ an]

120 [kWh/m2 an] = 1,80 [Gcal/ m2 an]

S = 1,8 X 50 X 19 = 1710 [lei/an]

c) Emisia de CO2 la utilizator

In cazul arderii biomasei (rumegus)

= x = 1,74 x = 36,57 [tone/an]

= 1,74 KG de CO2/ kg de rumegus

In cazul arderii combustibilului lichid usor (C.L.U)

= x = 2,27 x = 20,44 [tone/an]

= 2,271 kg de CO2/ kg de C.L.U

Concluzii

Daca s-ar arde combustibil lichid usor emisia de CO2 este de 2,271 pe kg.

Daca s-ar arde rumegus emisia de CO2 este de 1,74 pe kg.

Puterea calorifica a C.L.U este mare Hi CLU =41800 [kJ/kg], iar a rumegusului este mica Hi rumegus =17715 [kJ/kg],

In cazul arderii biomasei CO2 rezultat este reciclat prin cresterea biomasei in urmatorul an, pe cand in cazul arderii combustibilului lichid usor CO2 nu se recircula ci ramane in atmosfera.

Capitolul 5. CONCLUZII

5.1. Concluzii

Utilizarea biomasei reprezintă o solutie tehnică și economica modernă, cu rezultate deosebit de favorabile, atât din punct de vedere energetie, cât și al protecției mediului înconjurător.

Impactul social al realizării acestor investitii este deosebit de important, atât prin rezolvarea alitmentării cu căldură a locuitorilor, cât și prin valoarea scăzută a facturilor plătite de consumatori.

Reducerea facturii la încalzirea populației.

Creșterea eficcienței energetice a instalațiilor termice;

Eliminarea deșeurilor lemnoase poluante;

Reducerea emisiilor de gaze cu efect de seră;

Utilizarea resurselor locale de biomasă;

Exploatarea surselor regenerabile de energie conferă garanția unor premise reale de realizare a obiectivelor strategice privind creșterea siguranței în alimentarea cu energie pe baza diversificării surselor si diminuarii ponderii importului de resurse energetice, respectiv de dezvoltare durabilă a sectorului energetic si de protejare a mediului înconjurător.

5.2. Propuneri

Pe termen mediu si lung, cresterea cantității de biomasă se poate asigura din plantații (arbori și arbuști cu perioadă redusă de crestere) pe suprafețe degradate, terenuri agricole dezafectate sau scoase din circuitul agricol.

Diversificarea formelor de biomasă, cu potențial energetic atestat în unități pilot, prin

ardere/gazeificare etc;

Implementarea continuă a tehnologiei de ardere a rumegușului în centralele termice si

adaptarea la potențialul de cerere pentru agentul termic obținut.

Selectarea rumegușului de la furnizori în vederea obținerii unui randament cât mai bun prin utilarea gaterelor cu aspiratoare pentru rumeguș și depozitarea în condiții optime pe platforme special amenajate.

Adaptarea centralei la funcționarea pe brichete sau peleți, prin executarea de astfel de instalații cu capacitate mare, în vederea obținerii unui randament și mai ridicat.

Sistemul de alimentare exterioară să fie modificat astfel încât să nu permit pătrunderea accidental a piatrelor cu dimensiuni mari în camera de ardere întrucât problemele pot apăreala evacuarea cenușei rezultate din procesul de ardere, prin deteriorarea sau blocarea melcului transportor încetinind astfel bunafuncționare a centralei.

Transportul rumegușului să fie realizat cu mașini care să nu permită accesul apei la rumeguș ăn timpul deplasăriidacă sunt condiții de ploaie.

BIBLIOGRAFIE

Monitorul oficial al Romaniei, Planului Național de Gestionare a Deșeurilor, partea I, nr 11 bis/5 ianuarie 2018

Lunguleasa A., Costiuc L., Patachia S., Copbanu V., – Combustia ecologică a biomasei lemnoase. Ed. Universității Transilvania din Brașov, 2007 http://www.agir.ro/buletine/2496.pdf

E. Maican -Sisteme de energii regenerabile, Editura Printech, București 2015

Strategia energetică a româniei 2016-2030, versiune propusă spre consultație; https//media.hotnews.ro

http://optibioma.agro-bucuresti.ro/index.php/contact/2-uncategorised/124-tipuridebiomasa

ADRIAN BADEA , HORIA NECULA- Surse regenerabile de energie, Ed.Agir, . Manual -Surse regenerabile de energie, Bucuresti 2012.

I.Bostan – Sisteme de conversie a energiilor regenerabile. Ed. Tehnică Chișinău 2007[ inst. de brichetare]

Editura U.T.PRESS- Cluj Napoca 2017, https://biblioteca.utcluj.ro/files/carti-online-cu-coperta

Nemeș Ovidiu, Deșeuri și Tehnologii de Valorificare, Note de curs 2007/2008 U.T.C.N.

„Zece motive și condiții de folosire a biomasei lemnoase la combustia regenerabilă”, Aurel Lunguleasa, http://www.recentonline.ro/023/Lunguleasa_R23.pdf

UTCN Cluj Napoca-Referat GUDE -C. Apostol si D.Feher

http://www.ecomagazin.ro/galerie-foto/defrisari/images/rumegus_114.jpg

http://www.negurasrl.ro/galerie/rumegus.jpg

Sawdust 2000 Utilization of sawdust for district heating purpose in Huedin, Cluj Country Project Idea – June 2000

Deac Cristina, – Surse Alternative de Energie, Note de curs 2008/2009, U.T.C.-N.

https://www.agerpres.ro/administratie/2018/08/01/cluj-primaria-creste-pretul-gigacaloriei-furnizate-de-rat

Revista Ecoterra nr.22 /2011

https://www.piarom.ro/wp-content/uploads/2016/01/3-IULIEAN-HORNET-teh-inovative-ptr-arderea-ecologica-si-eficienta-a-biomasei.pdf?x39362, material Tehnologii inovative pentru arderea ecologica si eficienta a biomasei, Aplicatii in dezvoltarea durabila a comunitatilor rurale si urbane