Toma Cristina -Iuliana [627171]
Universitatea din Pitești
Facultatea de Științe
Specializarea Ingineria Mediului
LUCRARE DE LICENȚĂ
Coordonator științific:
Lector Univ. Dr. Ing. Cicerone Marinescu
Absolvent: [anonimizat]
2014
UNIVERSITATEA DIN PITEȘTI
FACULTATEA DE ȘTIINȚE
SPECIALIZAREA: INGINERIA MEDIULUI
SOLU ȚII TEHNICO -CHIMICE DE
PRODUCERE DE ENERGIE DIN
BIOMAS Ă
Coordonator științific:
Lector Univ. Dr. Ing. CICERONE MARINESCU
Absolvent: [anonimizat]
2014
CUPRINS
REZUMAT ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. 3
ABSTRACT ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………………………. 5
PARTEA I. INTRODUCERE ………………………….. ………………………….. ………………………….. …. 7
1. CADRUL LEGISLATIV ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……. 7
1.1. LA NIVEL MONDIAL ȘI NAȚIONAL ………………………….. ………………………….. ……. 10
1.2. EVOLUȚIA BIOMASEI LA NIVEL MONDIAL ȘI NAȚIONAL ……………………….. 12
PARTEA II. BIOMASA – SURSA REGENERABILĂ ………………………….. ……………………… 14
2. NOȚIUNI GENERALE ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……. 14
2.1. CLA SIFICAREA BIOMASEI ………………………….. ………………………….. …………………. 15
2.2.COMPOZIȚIA FIZICO -CHIMICĂ A BIOMASEI ………………………….. ………………….. 20
2.3 POTENȚIALUL DE BIOMASĂ LEMNOASĂ ȘI AGRICOLĂ AL ROMÂNIEI …… 27
2.4. PELEȚII – NOȚIUNI GENERALE ………………………….. ………………………….. ………….. 29
2.5. PELEȚI DIN MATERIALE LEMNOASE ………………………….. ………………………….. … 29
2.6. CARACTERISTICILE PELEȚILOR DIN MATERIALE LEMNOASE ……………….. 32
2.7. AVANTAJELE PELEȚILOR DIN MATERIALE LEMNOASE ………………………….. 33
2.8 DEZAVANTAJELE PELEȚILOR DIN MATERIALE LEMNOASE …………………… 34
PARTEA III. PARTEA EXPERIMENTALĂ ………………………….. ………………………….. ……… 35
3. TEHNOLOGIE DE REALIZARE A PELEȚILOR ȘI AGRIPELEȚILOR …………………. 35
3.1. PĂRȚILE COMPONENTE PRINCIPALE ALE ECHIPAMENTELOR DIN FLUXUL
TEHNOLOGIC ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………….. 46
3.2. CARACTERISTICILE TEHNICE PRINCIPALE ALE ECHIAMENTELOR DIN
FLUXUL TEHNOLOGIC ………………………….. ………………………….. ………………………….. … 47
3.3. CENTRALE DE ÎNCĂLZIRE PE BIOMASĂ ………………………….. ……………………….. 55
3.4. MONITORIZAREA ………………………….. ………………………….. ………………………….. …… 62
3.5. REZUL TATELE ANALITICE PENTRU PROBELE ANALIZATE …………………….. 63
CONCLUZII: ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………………… 65
BIBLIOGRAFIE ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………………. 66
Anexe : ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ….. 68
3
REZUMAT
Ținându -se cont de faptul că cerințele de energie sunt în creștere și că rezervele de
combustibili fosili sunt în curs de epuizare, iar efectele poluante ale folosirii acestora asupra
ecosistemului sunt catrastofale, este necesar găsirea de noi căi de obținere a energiei din surse
alternative care să înlocuiască acești combustibili clasici.
Energiile regenerabile sunt considerate ca f iind sursele de energie curate. Acestea
prezentând avantajul principal, și anume acela că generează de la sine și sunt practic
inepuizabile.
Sursele regenerabile de energie, mai exact biomasa, poate fi o soluție bună atât pentru
încălzirea locuințelor, pre cum și pentru prepararea apei calde menajere în zonele rurale.
Biomasa reprezintă sursa de energie regenerabilă cea mai ieftină, care în urma
proceselor de prelucrare rezultă peleți și sunt utilizați atât la încălzirea locuințelor cât și la
producerea de a pă caldă menajeră.
Utilizarea echipamentelor tehnice de prelucrare a biomasei solide atât agricole cât și
forestiere, precum și a tehnologiei de fabricație a peleților, va conduce la obținerea unei
energii termice cu costuri avantajoase, prin intermediul u nei tehnologii cu grad crescut de
mecanizare, cu costuri de fabricație reduse ,întrucât folosesc surse inepuizabile foarte puțin
poluante,cu o contribuție nesemnificativă la schimbărie climatice, rezolvând și problema
poluării mediului cu deșeuri lemnoase sau prin fenomenul de ardere (arderea miriștiilor și a
resturilor vegetale ).
În acest context, lucrarea și -a propus să studieze tehnologia de prelucrare a materiei
prime (biomasa) și transformarea acestei materii în combustibil. Metoda utilizată a fost to tal
automatizată, comenzile fiind date de la panoul de comandă.
În primul capitol am prezentat atât noțiuni generale ale energiilor regenerabile, cât și
evoluția energiilor regenerabile, dar și evoluția biomasei la nivel mondial și național.
Al doilea cap itol conține descrierea în amănunt a biomasei(tipuri de biomasa,
compoziția fizico -chimică, potențialul de biomasa agricolă și lemnoasa ), cât și date generale
despre peleții obținuți din diferite surse de biomasă.
4
Lucrarea este evidențiată printr -o parte de cercetare la INMA București, unde am
aprofundat diferite tipuri de rețete și materiale care fac parte din rețetele de fabricare a
peleților.
Lucrarea a constat în pregătirea a 14 probe, din diferite surse de biomasă în diferite
procente, și monitoriza re acestor probe privind următorii indici: umiditatea și puterea calorică
a produșilor obținuți în urma prelucrării surselor de biomasă.
Studiile se pot continua și se pot aprofunda în domeniul acesta, iar ca teme viitoare
propun: “Studiul asupra lianțilo r” și Studiul economic al materialelor din care sunt făcuți
peleții, în funcție de sarcina energetică a produsului respectiv”.
5
ABSTRACT
Taking into consideration the fact the energy requirements are increasing and that the
reserves of fossil fuels are diminishing, as well as the fact that the pollutant effects of their
usage on the ecosystem are catastrophic, it is necessary to find new ways of obtaining
energies out of alternative sources which to replace these classic fuel s.
Renewable energies are considered to be clean sources of energy. They present a main
advantage, namely that they generate from themselves and thus they are, practically,
inexhaustible.
Renewable energy sources, more precisely biomass, can be a good solution for
warming and preparing domestic hot water in rural areas.
Biomass represents the cheapest renewable energy source, which, following the
manufacturing processes results in pellets, which are used both to heat dwellings and to
produce domestic ho t water.
The use of technical equipments to manufacture agricultural and sylvan solid biomass
and the use of pellets manufacturing technology will lead to obtaining heating energy with
advantageous costs, through a technology with a high degree of mechanis ation, with low
production costs, as they use little pollutant, inexhaustible sources, with an insignificant
contribution to climatic changes, thus, resolving the problem of environmental pollution with
wood waste or through burning fields and vegetable wa ste.
In this context, the paper proposes to study raw material (biomass) manufacturing
technology as well as the transformation of this material into fuel. The method used was
completely automatic, and the commands were given from the control panel.
In the first chapter we presented both general notions about renewable energies and
the evolution of renewable energies, as well as the evolution of biomass at national and global
level.
The second chapter contains a thorough description of biomass (types of bio mass,
physics -chemical composition, the potential of agricultural and wooden biomass) as well as
general data about the pellets obtained out of various sources of biomass.
6
The paper is marked out through a research part undertaken at INMA Bucharest,
where I studied various types of recipes and materials, part of the production recipes of
pellets.
The paper consisted in the preparation of 14 trials, out of different biomass sources, in
different percentage and the monitoring of these trials regarding the fol lowing indices:
humidity and the caloric power of the products obtained as a consequence of manufacturing
the biomass sources.
The studies may be continued and may be extended in this domain, and, as future
themes we propose: “Study regarding the binding a gents” and “The economical study of the
material out of which the pellets are made, depending on the energetic capacity of the
respective product”.
7
PARTEA I
INTRODUCERE
Energiile regenerabile sunt considerate ca fiind energiile care provin din surse care
generează de la sine în scurt timp, sau din surse practice inepuizabile.
Energiile regenerabile se referă la forme de energie produse prin transferul energetic al
energiei rezultate din proce se natural regenerabile. Toate formele de energie (energia luminii
solare, a vânturilor, a apelor curgătoare, a proceselor biologice și a căldurii geotermale) pot fi
captate de către oameni folosind diferite procedee. Din categoria surselor de energie
neregenerabile fac parte atât energia nucleară cât și energia generată prin arderea
combustibililor fosili (spre exemplu țițeiul, cărbunele, gazele naturale). Tipurile de energie
neregenerabila sunt limitate la existența zăcămintelor respective, acestea neputâ nd genera de
la sine.
Clasificarea energiilor regenerabile:
Energiile regenerabile se împart în :
Energia solară;
Energia eoliană;
Energia apei: – energia hidraulică, energia apelor curgătoare;
– energia mareelor, energia fluxului/refluxului mărilor și o ceanelor;
– energia potențială osmotică.
Energia geotermică, energie câștigată din căldură de adâncime a Pământului;
Energia de biomasa: biodiesel, bioetanol, biogas.
Toate aceste forme de energie regenerabilă sunt valorificate pentru a fi folosite la
generarea curentului electric, apei calde, etc.
Energia din biomasa se eliberează prin metode diferite , care , în cele din urmă,
reprezintă procesul chimic de ardere (transformarea chimică în prezența oxigenului
molecular) .
(http://en.wikipedia.org/wiki/ ).
1. CADRUL LEGISLATIV
În momentul de fa ță principala miză în tot spațiul european este reprezentată de
exploatarea celor mai noi surse de energie electrică și termică din surse regenerabile, acestea
având un rol foarte important în protecția mediului, totodată dând și un impuls creșterii
8
indepe ndenței economice față de importurile de petrol și gaze naturale prin diversificarea
surselor de apr ovizionare de energie, diminuarea emisiilor de gaze cu efect de seră și respectiv
combaterea schimbărilor climatice, utilizarea unor resurse locale de energ ie, dezvoltarea unor
noi sectoare de afaceri.
România a fost printre primele țări candidate la Uniunea Europeană care și -a
implementat în legislația națională prevederile Directivei 2001/77/CE privind promovarea
producerii de energie electrică din SRE .
Cadrul legislativ național stabilește că ponderea energiei electrice produse din surse
regenerabile la consumul național brut de energie electrică urmează să ajungă la 33% până în
anul 2010. În acest sens, a intrat în vigoare un cadru pentru promovarea utilizării surselor
regenerabile de energie, respectiv sistemul cotelor obligatorii combinat cu sistemul
certificatelor verzi.
Trebuie însă menționat faptul că obiectivul privind cota surselor regenerabile de
energie în consumul de energie electrică ia în considerare hidrocentralele de mari dimensiuni,
și acest obiectiv a fost deja atins.
(Badea A. ,2008)
Distribuția procentuală a energiilor regenerabile (estimare, anul 2010) :
65 % energie din biomasă;
17 % energie eoliană;
13 % energie solară;
4 % energie din microhidrocentrale;
1 % energie geotermală.
În anul 2030, se estimează că din punct de vedere al sursei utilizate, structura
producției energetice va fi aproximativ următoarea:
75-85 % din arderea combustibililor fosili convenționali;
10-20 % d in fisiune nucleară;
3-5 % din energie hidraulică;
Cca. 3 % din energie solară și eoliană.
(Apostol T., Marculescu C., 2006)
9
Avantajele utilizarii energiilor regenerabile
Avantajele utilizarii energiil or regenerabile :
Sunt ecologice;
Nu genereaz ă emisii de CO 2;
Sunt disponi bile in cantităti t eoretic
nelimitate;
Pot fi utilizate local;
Reprezint ă solutii pentru toate
nevoile;
Mai putine gaze cu ef ect de ser ă;
Mai puține deșeuri;
Reducerea dependenței energetice;
Promovarea de tehnologii moderne
verzi; Noi oportunități pentru mediul de
afaceri;
Noi locuri de muncă.
(Marculescu C. , Badea A., Apostol T. , 2010)
Distribuția surselor de energie regenerabilă pe regiuni geografice ale României:
Fig 1 .1 Dispunerea surselor de energie regenerabilă pe teritoriul României
(www.wikipedia.com )
10
I. Delta Dunarii – energie solară;
II. Dobrogea – energie solară, energie eoliană;
III. Moldova – câmpie si platou: micro -hidro, energie eoliană, biomasă;
IV. Carpații (IV1 – Carpații de Est; IV2 – Carpații de Sud; IV3 – Carpații de Vest) – potențial
ridicat în biomasă, micro -hidro;
V. Platoul Transilvaniei – potențial ridicat pentru micro -hidro;
VI. Câmpia de Vest – potențial ridicat pentru energie geotermică;
VII. Subcarpații (VII1 – Subcarpații Getici; VII2 – Subcarpații de Curbura; VII3 – Subcarpații
Moldovei) – potențial ridicat pentru biomasă, micro -hidro;
VIII. C âmpia de Sud – biomasă, energie geotermică, energie solară.
1.1. LA NIVEL MONDIAL ȘI NAȚIONAL
Potențialul României în dome niul producerii de energie regenerabila , in functie de
sursa care o produce este urmatorul :
Tabel 1.1. Potențialul României în dome niul producerii de energie regenerabila
(Adrian Badea, Horia Necula, 2013 )
Energie
solară Energie
eoliană Energie hidro din care sub
10 MW – microhidrocentrale Biomasă
și biogas Energie
geotermală
12 % 17 % 4 % 65 % 2 %
Estimările pentru anul 2010 arata menținerea pe primul loc a energiei obținute din
biomasă urmată de energia eoliană , precum și faptul că energia solară va crește cu un
procent, iar cea geotermală va scădea cu un procent în următorii trei ani.
11
Fig 1.2 Potențialul României în domeniul p roducerii de energie verde
(www.inma.ro )
Din graficul prezentat în figura 2 reiese că biomasa este una din cea mai importantă
sursă de energie regenerabilă, având o pondere de 65% din potențialul de energii regenerabile
ale României, fiind urmată de energia eoliană (17%) și mai apoi de energia solară(12%).
Utilizarea formelor alternative de energi e pare a fi o soluție important ă la nivel
european și mondial, atât p entru mediu cât și pentru protejarea resurselor. Este și motivul
pentru care ea con stituie deja o parte consistent ă a viitoarei strategii europene în domeniul
energiei. România are și ea de făcut eforturi în acest se ns și de îndeplinit câteva angaj amente
clare în domeniul energiilor regenerabile. Astfel, țara noastră s -a angajat ca până în anul 2010,
energia electrică provenită din surse verzi să reprezinte 33% din consumul național, pentru ca
apoi, în anul 2015, procentul să crească la 35 % , iar în anul 2 020 să ajungă la 38 %.
(Marculescu C., Antonini G., Badea A., 2007)
Fig 4. Cresterea consumului national provenit din surse verzi
(www.inma.ro)
Potentialul Romaniei in domeniul producerii de
energie verde
Energie
geotermala
2% Energie
solara
12% Energie
eoliana
17%
Hidroenergie
4%Biomasa
65%
30%35%40%
2010 2015 202033% 35% 38%
12
1.2. EVOLUȚIA BIOMASEI LA NIVEL MONDIAL ȘI NAȚIONAL
Criza globală de energie din ultima perioadă impune nevoia obținerii combustibililor
“ pe cale naturală “, deci înlocuirea combustibililor convenționali , fosili cu cei rezultați din
surse inepuizabile, adică dintr -o materie primă care poate fi refăcută permanent, aceasta din
urmă fiind reprezentat ă de plantele care conțin glucide sau poliglucide ce stochează energie.
Pentru a se atinge un obiectiv ambițios, s -a propus ca 20 % din energia produsă de
paleta energetică totală să vină din surse regenerabile. Uniunea Europeană și -a propus să își
concen treze eforturile asupra domeniilor energiei electrice, încălzirii și răcirii, precum și
asupra combustibililor. La nivelul transporturilor, care depind aproape în totalitate de
carburanți convenționali, Comisia Europeană și -a fixat drept țintă, ca biocarbu rantii să
reprezinte 10 % din consumul total de biocarburanti până în 2020.
Consumul mondial de energie primară de biomasa este de 14%, iar pentru 75% din
populația globului din țările în curs de dezvoltare, acestea înseamnă cea mai importantă sursa
de en ergie. În Uniunea Europeană, la nivel rural se estimează că prin exploatarea biomasei se
vor crearea peste 300.000 de noi locuri de muncă. În momentul de față, în această arie, doar 4
% din necesarul de energie este asigurat din biomasa.
Agenția Internaț ională pentru Energie preconizează că în Europa, sursele de petrol se
vor termina în 40 ani, cele de gaze naturale în aproximativ 60 de ani, iar cele de cărbune în
200 de ani, lucru care ar însemna că, peste aproximativ 20 de ani, Europa va fi obligată s ă
importe 70 % din nevoia de energie. În consecință, statele europene au fost nevoite să treacă
la utilizarea surselor regenerabile. S -a luat drept țintă ca, până în anul 2020, un procent de
20% din consumul de energie al statelor europene să fie asigurat din surse regenerabile.
( Apostol T., Marculescu C., 2006)
Biomasa reprezintă una dintre cele mai importante surse regenerabile de energie din
prezent, precum și din viitor, ajutată fiind de potențialul imens și multiplelor sale beneficii de
pe plan soci al și ecologic. Costul mic și caracterul neutru cu privire la emisiile de gaze cu
efect de seră din biomasa, reprezintă o resursă energetic foarte promițătoare în multe țări,
chiar și în țara noastră. Problema exploatării surselor de energie regenerabile a fost și rămâne
foarte actuală. Această sursă deține un potențial foarte mare , prin valorificarea acesteia s -ar
conduce la o vastă dezvoltare rurală și la o aplicare a sistemelor de alimentare cu căldură,
energie elecrica și carburanți pentru mijloacele d e transport.
13
În această problemă statul are rolul de a promova o politică corectă de mediu și de
energie, având un triplu obiectiv de scădere a vulnerabilității țării față de importul de resurse
primare de energie, de garantare a creșterii economice și d e încercarea de stopare a
schimbărilor climaterice.
Politicile naționale economice, energetice și de mediu au ca obiectiv principal
promovarea biomasei că sursa de energie regenerabilă. Aplicarea în anul 2007 a Legii
energiei regenerabile reprezintă un ang ajament ferm al Republicii Moldova în crearea energiei
electrice și termice, precum și a carburanților din surse regenerabile, respectiv biomasa.
( Marculescu C., 2011)
14
PARTEA II
BIOMASA – SURSA REGENERABILĂ
2. NOȚIUNI GENERALE
Biomasa reprezintă partea biodegradabilă a deșeurilor industriale și urbane precum și a
reziduurilor din agricultură, substanțele vegetale și animale, silvicultura și industriile conexe.
Biomasa este printre principalii combustibili rurali fiind folosit î n special pentru
încălzirea locuințelor și a apei, precum și pentru gătit. Pentru o exploatare eficientă a biomasei
se presupune utilizarea aproape în totalitate a reziduurilor din exploatările forestiere, a
rumegușului, a deșeurilor agricole obținute din cereale sau tulpini de porumb, precum și a
reziduurilor menejere urbane.
Creșterea cantității de biomasa poate fi asigurată prin plantații de arbori și arbuști cu
perioade cât mai reduse de creștere , cât și prin exploatarea terenurilor agricole dezafectat e și
reintroduse în circuitul agricol.
Prin biomasa, care este cea mai răspândită și populară sursă energetică de pe Pământ,
înțelegem formă de stocare a energiei solare în energia chimică a substanțelor organice.
Biomasa ne oferă un cadru variat de utilizare: medicamente, hârtie, substanțe chimice,
țesături, energie, material de construcție și nu în ultimul rând hrana.
Definiția de biomasa reprezintă masa de substanță data de dezvoltarea organismelor
vii sau microorganisme, animale și plante. Defini ția înseamnă totodată produse agricole,
paiele de cereale, deșeuri rezultate din agricultură, resturi de la producerea zaharului,berii,etc.
Având ca rezultat al proceselor de bioconversie a energiei solare și a carbonului liber
în celule, biomasa reprezin tă sursa regenerabilă interpusa în lanțul de conversie a carbonului
din cadrul proceselor antropice.
(Tudora E., 2009)
Fiind utilizată ca sursă de căldură încă de la începutul existenței umane, biomasa și -a
făcut intrarea în aplicațiile energetice odată cu epoca industrializării. Diminuarea costurilor
relativ ridicate de producere a energiei din biomasă s -a făcut progresiv odată cu creșterea
prețurilor produselor petroliere, apariția normativelor pentru “Energia verde”, precum și a
apariției taxelor de polu are.
Până în anii ‟70, biomasa a fost în plan secund datorită perioadei petrolului ieftin. În
zilele noastre, datorită potențialului infinit și multiplelor efecte pozitive conexe pe plan
15
social, precum și asupra mediului înconjurător, biomasa este cond iderata principala sursă de
energie a viitorului.
Se știe că prin arderea biomasei rezulta CO 2 , dar amprenta acestuia asupra mediului
este diminuată prin absorbția gazului, odată cu creșterea masei lemnoase, în același timp, la
aceste tehnologii avem ca a vantaj neproducerea de deșeuri periculoase și o dezafectare relativ
simplă la sfârșitul duratei de utilizare. Astfel, utilizarea biomasei ne aduce avantaje majore
privind protecția mediului înconjurător prin diminuarea efectului de seră, pe durata
dezvol tării ei, biomasa absorbind din atmosferă cantități de CO 2 considerate de specialiști
cvasi echivalente cu cele eliberate prin arderea ei.
De asemenea, având un conținut extrem de redus de sulf, se reduce substanțial emisia
de dioxid de sulf comparativ cu cel al combustibililor fosili. De aici rezultă că în ceea ce
privește fenomenul de încălzire globală, contribuția biomasei este aproape zero.
(Alexe F., Angheling V., Athanasovici V., 1986)
2.1. CLASIFICAREA BIOMASEI
Biomasa este formată din:
Deșeuri forestiere și lemn de foc = 1175000 t;
Rumeguș și alte deșeuri din lemn = 487000 t;
Deșeuri agricole = 4799000 t;
Biogaz = 588000 t;
Deșeuri menajere urbane = 545000 t.
Fig 2.1 Reprezentarea tipurilor de biomasa
(Sursa: Arrested Development -Energy Effic iency and Renewable Energy in the Balkans)
BIOMASA
rumegus+d
eseuri din
lemn,
487000deseuri
forestiere+l
emn de foc,
1175000deseuri
menajere
urbane,
545000biogaz,
588000
deseuri
agricole,
4799000
16
În figura 5 am evidențiat ponderea tipurilor de biomasă,astfel încât reiese că deșeurile
agricole se situează pe primul loc, fiind urmate de deșeurile forestiere și mai apoi de deșeurile
menajere urbane.
Fig. 2 .2 Puterea generata din energii regenerabile, Biomasa
(www.inma.ro )
Biomasa se clasifică în patru mari categorii:
Biomasa lemnoasă:
Reziduurile lemnoase din industria de prelucrare a lemnului și hârtiei pot fi utilizate
drept combustibil pentru anumite sisteme energetice pe bază de biomasă. Curățarea copacilor
din parcuri și grădini este o altă sursă de deșeuri lemnoase care este din păcate puțin
valorificată.
Prin deșeuri forestiere înțelegem: deșeuri care nu mai pot fi utilizate , copaci uscați,
copaci ce nu se încadrează standardelor comerciale și alți copaci care nu pot fi comercializați
și trebuie înlăturați pentru a păstra pădurea curată.
(Marculescu C., 2011)
Anumite specii de plante energetice fac parte din categoria biomasei lemnoase,
acestea fiind de exemplu copaci cu o creștere mai rapidă. Perioada de recoltare a unor astfel
de plante diferă între 3 și 10 ani în funcție de specia copacului, iar limita între două plantări
poate ajunge chiar și la 20 de ani.
17
Salcia este un exemplu de plantă pentru o substituție scurtă a plantației (RSP) care
poate fi recoltată la fiecare 2 -5 ani în comparație cu o perioadă de 20 -25 de ani (plantă de
lungă durată).
Alte specii de arbori cu creștere rapidă sunt: plopul hibrid, salixul, și eucaliptul.
Tabel 2.1. B iomasa rezultată din activitatea de exploatare
(Bulmau C., 2009)
Biomasă forestieră Cantitate [mil.m3/an] Participație [%]
Exploatare forestieră 3,198 44,7
Prelucrare primară 3,245 45,4
Prelucrare secundară 0,703 9,9
Total 7,146 100
Se consideră că biomasa obținută din activitatea de exploatare reprezinta aproximativ
45% din total. O cantitate aproximativ de 3,245 mil.mc/an obținută din activitatea de
prelucrare primară a lemnului, din care, se crede că circa 0,440 mil.mc/an (13%), din această
resursă se valorifică tot ca lemn de foc pentru populație, aceasta fiind o folosire nu tocmai
eficientă, restul de 2,805 mil.mc/an (86,5%) practic se aruncă, asta însemnând grave
prejudicii aduse mediului înconju rător.
Deșeurile care rămân din activitatea de prelucrare secundară, în cantitate de 0,703
mil.mc/an, reprezintă aproximativ 10% din întregul resursei, din care circa 0,500 mil.mc/an
se folosesc în scopul încălzirii locuințelor, drept combustibil.
(Dari e G., 2011)
Biomasa Agricolă :
Biomasa agricolă este cantitativ mai mare decât biomasa lemnoasă. În cadrul acestei
surse, tipurile cele mai utilizate în scopurile energetice, sunt: corzi de viță de vie; tulpini și
știuleți de porumb; paiele; biomasa din fructe și semințe; floarea – soarelui și soia; plantele
agricole; puzderii de in și cânepă. În comparație cu biomasa lemnoasă, cea agricolă are un
conținut de cenușă de aproximativ 5%.
Dat fiind faptul că parcurgem o perioadă de tranziție, producțiile agric ole anuale sunt
extrem de variate depinzând de o serie de factori, printre care, cei mai importanți fiind
condițiile atmosferice.
18
Așa cum rezultă din tabelul de mai jos, producțiile agricole sunt extrem de
neuniforme. În consecință, pentru evaluarea dispon ibilului de biomasă s -a optat, ca bază,
pentru anul 2010 producții cât mai apropia te de potențialul agricol real.
Evoluția producției agricole este prezentată în tabelul de mai jos pentru sortimentele
de la care rezultă deșeuri utilizabile drept combustib il (cereale, în, cânepă, vița de vie etc.)
Tabel 2.2. Evoluția producției agricole
(Badea A., 2008)
Anul [Mii tone]
2001 2002 2003 2010
(estimate)
Cereale păioase 9726,2 5928,9 3360,3 10700
Porumb 9119,2 8399,2 9577 9577
Floarea soarelui 720,9 1002,8 1506,4 1506
Plante textile 3,2 6,4 3,9 5,6
Biomasa din semințe și fructe. Din această categorie fac parte un număr de produse
reziduale ce provin din agricultură. De exemplu, cojile de orez reprezinta un reziduu provenit
din prelucrarea orezului (aproximativ 20 % din orez o reprezintă coajă). Din această categorie
mai fac parte și unele deșeuri solide din industria alimentară, cum ar fi cojile sau resturile de
fructe și legume, sâmburi proveniți de la producerea uleiului de măsline, piersici, caise etc.
Reziduurile din industria de producere a ule iului, sfecla și răpită reprezinta biomasa ce poate
fi valorificata energetic.
(Badea A., 2008)
Biomasa special cultivată pentru scopuri energetice:
Din această categorie face parte biomasa produsă prin cultivarea de plante speciale,
numite și “plante energetice”, care sunt folosite drept combustibil pentru crearea de energie
electrică. Anumite specii de plante energetice fac parte din categoria bioma sei din plante
(floarea soarelui, paie de grâu, sorg zaharat, coceni de porumb) și sunt alese special ca să
crească rapid, să reziste la secetă și la dăunători iar după recoltare să fie competitive pentru a
fi utilizate în calitate de combustibili.
(greenly.ro/energii -alternative/salcia -energetica -o-planta -a-viitorului/ )
19
Plantele special cultivate în scopuri energetice pot fi cultivate pe terenuri agricole care
nu sunt utilizate în agricultură (de obicei terenuri care nu mai sunt cultivate din divers e
motive, sau terenuri considerate necorespunzătoare pentru cultivarea plantelor alimentare).
Plantele energetice au nevoie de puțină îngrijire și de puține îngrășăminte minerale și
pesticide, spre deosebire de plantele tradiționale care necesită o îngriji re sporită și de aplicarea
mai multor îngrășăminte minerale și pesticide.
Paiele au calități energetice bune, de aceea sunt acceptate pentru a fi utilizate în
scopuri energetice. Spre exemplu, porumbul poate da de peste trei ori cantitatea de deșeuri
existente la momentul actual din toate tipurile de deșeuri lemnoase (eliminând deșeurile
forestiere). Câteodată cantitățile mari de clor înmagazinat, în special în zonele de coastă, pot
duce la coroziunea recuperatoarelor de căldură din centralele termice.
(Marinescu M., Stefanescu D., Chisacof Al., Adler, 1985)
Alte tipuri de biomasa – deșeuri din industria zootehnică: dejecții animale – deșeuri
combustibile nepericuloase: urbane, industriale.
Reziduurile (primare, secundare, terțiare) constitue o altă categor ie de biomasă. Deșeul
este definit ca fiind „partea dintr -o materie primă sau dintr -un material rezultat în urma unui
proces tehnologic de creare a unui anumit produs sau semifabricat, care nu mai poate fi
utilizat pe parcursul aceluiași proces tehnologic (deșeurile industriale), sau care reies din
activități umane, casnice și menejere (deșeuri neindustriale). Deșeul ultim reprezintă deșeul
obținut sau nu din tratarea unui deșeu, care în circumstanțe tehnice și economice prezente nu
poate fi tratat în sco pul recuperării părții valorizabile sau de reducere a caracterului său
poluant.
Reziduurile primare sunt obținute din produse forestiere sau din plante. Acestea sunt
disponibile “în câmp ” și trebuie colectate pentru folosirea ulterioară. Reziduurile se cundare
sunt rezultate la prelucrarea biomasei în scopul producerii produselor alimentare și pentru
realizarea altor produse finite din lemn. Se găsesc în industria alimentară, fabrici de producere
a hârtiei etc.
Reziduurile terțiare provin în urma folos irii biomasei. Această categorie incluse
diverse deșeuri, precum: nămoluri prin tratarea apelor uzate; deșeurile menajere, deșeurile
lemnoase.Din industria alimentară rezultă o cantitate destul de mare de reziduuri și produse
20
secundare care pot fi utiliza te ca sursă energetică. Deșeurile solide sunt acele reziduuri din
filtrare și resturi, care nu îndeplinesc condițiile de calitate și standardele necesare.
Deșeurile lichide includ zahăr, amidon și alte materii organice,fie dizolvate, fie în stare
solidă, d ar într -o formă de concentrație foarte scăzută.
O cantiate foarte mare de deșeuri menajere (de ordinul milioanelor de tone) sunt
adunate în fiecare an și o mare parte din ele sunt aruncate la gropile de gunoi. Compoziția
deșeurilor solide urbane este foar te variată în funcție de locul unde se afla și de modul în care
se face colectarea acestora. Combustibilul rezultat din prelucrarea deșeurilor solide urbane
poartă numele de Refuse Derived Fuel (RDF) sau Solid Recovered Fuel (SRF).
Definirea SRF propusă d e comisia de standardizare CEN (TC343) este:
“combustibilul produs din deșeuri care nu sunt toxice pentru a fi utilizat în centralele de
incinerare sau de co -combustie”.
O mare parte din deșeurile animale(de exemplu: dejecțiile de la porcine, păsări și vi te)
pot fi utilizate în calitate de sursă de energie. Aceste animale sunt ținute și crescute în locuri
special amenajate unde produc o cantiate mare de deșeuri pe o suprafață mică. Până nu
demult, aceste deșeuri se foloseau pe post de îngrășământ în agricu ltură dar aplicarea
normelor de protecție a mediului dictează un management și un mai bun control al acestor
deșeuri.
Apele uzate reperzintă și ele o sursă de energie asemănătoare cu cea provenită din
deșeurile animale, fiind deja studiată și aplicată în multe țări de mult timp. O altă metodă de
obținere a energiei din apele uzate o reprezintă digestia anaerobă din care rezultă biogazul.
(Marculescu C., Antonini G., Badea A., 2007)
2.2. COMPOZIȚIA FIZICO -CHIMICĂ A BIOMASEI
Biomasa este alcătuită în p roporție de 88 -99,9% din compuși organici. Principalul
compus organic îl reprezintă celuloza.
Compoziția organică a speciilor de biomasă este redată în următorul tabel:
21
Tabel 2.3. Analiza structurală a tipurilor de biomasă
(Alexe F., Angheling V., Athanasovici V.,1986)
Biomasa Celuloza Semiceluloza Lignina Inert
Lemn 44,6 31,8 19 4,6
Paie de grâu 48,9 27,3 16,4 7,4
Resturi de măsline 44,8 18,5 28 8,7
Resturi de struguri 36,8 17,2 30,4 15,6
Resturi de orez 53,4 24,3 14,3 8
Prin semiceluloza înțelegem un eteropolimer cu un grad de polimerizare sub 200,
alcătuit de catene mici de zahăr, foarte ramificate iar celuloza este o componentă particulară.
Celuloză, (C 6H10O5)n, reperzintă un homopolimer linear cu un grad mare de
polimerizare (aproximativ 10000), alcătuită dintr -o catenă de glucoză, compusă din legături
de tip β. Legăturile de hidrogen, care sunt baza substanței, care oferă celulozei o rezistență
mecanică bună și reduce insolubilitatea în aproape toți solvenții.
Fig. 2.3 Structura moleculară a celulozei
(Adrian Badea, Horia Necula, 2013 )
Biomasa are în structura celulară componentele anorganice și impuritățile.La bază
sunt substanțe care rezultă din biomasă printr -un atac chimic cu solvent care nu distrug
structura, generat pentru a se putea înfăptui extragerea. Astfel de substanțe sunt de diferite
feluri, în funcție de planta de unde provin: zahăr, grăsimi, cauciuc, rășini și altele. Extracțiile
22
sunt de obicei principalele responsabile de caracteristicile olfactive și cromatice, care diferă
de la specie la specie.
Componentele anorgan ice constituie un procent relativ modest din structura globală:
între 0,1% și 12%. Ele pot fi găsite în proporții mari în biomasa de tip forestieră sau în
biomasa de cultură:cereale și paie. În urma combustiei totale,din partea anorganică a biomasei
rezult a doar cenușă. Dintre principalele componente, un rol esențial îl dețin alcanii K, Și și
Mg, care ajuta la formarea cenușii, ce se pot găsi în patul de combustie fie sub formă de
aglomerații, fie sub formă de emisie de particule volatile.
(Bulmau C., 2009)
Principalele proprietăți care sunt luate în discuție când se analizează cel mai în
măsura tip de conversie pentru o anumită biomasă disponibilă sunt:
Conținutul de umiditate;
Puterea calorifică;
Conținutul de substanțe volatile;
Conținutul de cenușă.
Atunci când se au în vedere metodele de conversie ale biomasei, sunt analizate
toate cele patru caracteristici ale biomasei, amintite mai sus prin așa zisa analiză primară.
Importanța altor caracteristici ale combustibililor (de exemplu conținutul diferitelor
elemente cum sunt azotul, sulful și clorul și a metalelor grele – Cd, Zn, Pb), depinde de
specificul centralei în care acesta se folosește, de controlul emisiilor etc.
Găsirea lor se realizează prin analiza elementară (spectroscopie de masă) iar în ceea ce
privește metalele grele prin spectrofotometrie.
(Mărculescu C., 2011)
Umiditatea
Una dintre proprietățile esențiale ale biomasei din punct de vedere al procesului
de combustie și al proceselor de conversie termo -chimică o reprezintă conținutul de umidi tate,
care modifică conținutul de energie (puterea calorifică) a combustibilului. Conținutul de
umiditate al biomasei reprezintă cantitatea de apă din interiorul produsului exprimată în
procente masice.În momentul de față pentru exprimarea umidității tota le se folosesc două
metode: metoda uscată și metoda umedă. Aproape pentru toți combustibilii se folosește
metoda uscată, deoarece diferitele tipuri de biomasă au diferite conținuturi de umiditate.
23
Umiditatea lemnului depinde de mai multe caracteristici: d e tipul lemnului, de locul de unde
este adus, de durata de stocare, precum și de prepararea combustibilului.
Umiditatea uscată reprezintă conținutul de umiditate la masa de material uscat.
Umiditatea umedă se raportează la masa totală a materialului . Ea înregistrează valori
de la mai puțin de 10% (produsele secundare din industria de prelucrare a lemnului) până la
valori de 50% (reziduuri forestiere). Conținutul de umiditate este important atât pentru puterea
calorifică cât și pentru condițiile de stocare , temperatura de ardere, cantitatea de gaze de
ardere.
Vorbind despre deșeurile în amestecuri eterogene (de tip urban și asimilat), dată fiind
influența pe care o deține asupra masei specifice, umiditatea are influență directă și asupra
proceselor de ferme ntare, precum și asupra puterii calorifice,numai în momentul în care
acestea sunt folosit e pentru formarea compostului.
În tabelul de mai jos sunt evidențiate valorile umidităților părților componente ale
deșeurilor menajere:
Tabel 2.4. Valorile pentru umiditate și masă specific a părților componente ale deșeurilor
menajere
(Adrian Badea, Horia Necula, 2013)
Componente Masa specifică [kg/m3] Umiditate [%]
Materie organică 290 70
Hârtie 89 6
Carton 50 5
Plastic 65 2
Textile 65 10
Cauciuc 130 2
Deșeuri verzi 100 60
Lemn 235 20
Sticlă 195 2
Aluminiu 160 2
Cenușă 730 6
Moloz 1420 4
24
Gradul de umiditate este influențat direct de clima regiunii respective, care variază de
la un anotimp la altul .
Unitatea totală a deșeur ilor se exprimă matematic astfel :
Wt = W r +
[%], (1)
unde: W t reprezintă umiditatea totală a deșeurilor menajere, în procenrte; W l – reprezintă
umiditatea liberă a deșeurilor menajere în procente; W h – reprezintă umiditatea higroscopică
a deșeurilor menajere, procente.
Umiditatea liberă este dată de conținutul de apă care se poate înlătura prin uscarea
materialului cu o viteză constantă, egală cu viteza de evaporare a apei la suprafața
materialului.
Umiditatea higroscopică se face cu un agent de uscare încălzit. Umidita tea totală a
deșeurilor menajere variază între 25 – 60 de procente; aceasta este mai mare vara datorită
procesului mare de vegetale. Umiditatea deșeurilor menajere din România este între 49 – 52%,
în comparație cu alte țări din UE, unde procentul este cup rins între 25 – 30% .
(Badea A., 2008)
Puterea calorifică
Puterea calorifică inferioară a biomasei și deșeurilor se poate afla printr -o serie de
metode experimentale sau prin calcul pe baza datelor din literatura de specialitate ( singurele
excepții sunt: tipurile noi de biomasă utilizate și unele deșeuri pentru care nu există date).
Puterea calorifică atât a biomasei lemnoase cât și a biomasei agricole variază între
11000 kj/kg și 17000 kj/kg. Deșeurile menajere din România au o putere calorifică inferio ară
cuprinsă între 2500 – 9000 kj/kg atât în funcție de mediul urban sau rural cât și în funcție de
zonele urbane de colectare.
În funcție de puterea calorică inferioară (PCI) se poate determina conținutul energetic
(densitate energetică) al biomasei. Odat ă cu creșterea umidității totale, puterea calorică
inferioară pentru lemn scade de la aproximativ 18,5 MJ/kg la 7,1 MJ/kg. În momentul în care
umiditatea totală depășește 80%, puterea calorică inferioară este zero.
Analiza primară a unui combustibil solid de tip biomasă, oferă primele informații cu
privire la structura fizico -chimică a acestuia, puterea calorifică inferioară aproximativă și
capacitatea de a fi valorificat energetic prin diferite procedee adaptate particularităților sale.
(Stan C., 2012)
25
În tabelele următoare se prezintă principalele caracteristici ale biomasei și puterea
calorifică inferioară a acesteia:
Tabel 2.5. Caracteristici energetice ale biomasei comp arativ cu petrolul și cărbunele
(Adrian Badea, Horia Necula, 2013)
Caracteristici/combustibil GJ/t tcp/t Kg/m3 GJ/m3 Volumul echivalent
al păcurii, m3
Combustibil lichid 41,9 1,00 950 39,8 1,0
Cărbune 25,0 0,60 1000 25,0 1,6
Pelete 8% umiditate 17,5 0,42 650 11,4 3,5
Bușteni (stocați) 50% umiditate 9,5 0,23 600 5,7 7,0
Reziduuri lemnoase industriale
50% umiditate 9,5 0,23 320 3,0 13,1
Reziduuri lemnoase industriale
20% umiditate 15,2 0,36 210 3,2 12,5
Reziduuri lemnoase forestiere
30% umiditate 13,3 0,32 250 3,3 12,0
Reziduuri lemnoase forestiere
tari 30% umiditate 13,3 0,32 320 4,3 9,3
Deșeuri lemnoase 15%
umiditate 14,5 0,35 60 0,9 45,9
Deșeuri lemnoase mari 15%
umiditate 14,5 0,35 40 2,0 19,7
Un hectar de teren poate să producă între 6 și 20 de tone de biomasă uscată pe an.
Această valoare este valabilă numai în cazul culturilor de arbori cu creștere rapidă (plop,
salcie), cu un ciclu de viață cuprins intre 3 -6 ani și pentru condiții extrem de favorabile (deci
foarte rare). Un hectar de pădure tânără din zona temperată poate să producă anual într e 0,3 și
10 tone de materie (biomasa) uscată pe hectar. Această cantitate corespunde unor 2 -7 țep de
energie termică produsă prin arderea lemnului (în urma combustiei directe), cu o energie
echivalentă de aproximativ 0,3 / 0,5 țep pe tonă de lemn uscat (0 ,15 țep pe m3).
26
Tabel 2.6. Puterea calorifică inferioară a principalelor tipuri de biomasă
(Adrian Badea, Horia Necula, 2013)
Produsul Umiditatea % Puterea calorifică
kcal/kg Masa specifică
kg/m3
Lemn masiv
rășinoase 37 2300 ÷ 2500 520
15 4040 ÷ 4200 460
12 4500 ÷ 5000 450
Așchii 37 1900 ÷ 2200 210
15 2800 ÷ 3000 400
12 3200 ÷ 3500 700
Rumeguș 37 1800 ÷ 2000 260
15 2600 ÷ 2800 350
12 3000 ÷ 3200 600
Coajă de rășinoase 37 3000 ÷ 3500 234
15 4200 ÷ 4500 700
12 4700 ÷ 5250 900
Paie 37 2900 ÷ 3200 82
15 3800 ÷ 4000 650
12 4500 ÷ 4750 800
Stuf 37 2600 ÷ 2900 85
15 3500 ÷ 3900 600
12 4300 ÷ 4500 700
Conținutul de substanțe volatile
Este determinat prin încălzirea la 800°C timp de 40 min a eșantionului în atmosferă
inertă (azot). În comparație cu cărbunele,care conține un procent mai mic de 20% de substanțe
volatile, biomasa conține un procent de până la 80% de substanțe volatile.
(Motoin C., 1974)
Conținutul de cenușă
Cenușa reprezintă componentul anorganic al biomasei și se poa te exprima în același
mod ca și conținutul de apă raportat la masa inițială, la masa uscată sau la suma substanțelor
combustibile. De obicei, conținutul de cenușă este raportat la masa uscată de materie primă.
27
S-a constatat că în urma arderii lemnului rezu ltă un procent mai mic de 1,5% de cantitate de
cenușă, un procent cuprins intre 5 -10% în urma arderii reziduurilor agricole și un procent de
30-40% în urma arderii cojilor cerealiere.
Cantitatea totală de cenușă conținută în biomasă se află în urma oxidăr ii complete a
produsului la 950°C. Cantitatea totală de cenușă depinde atât de tipul biomasei cât și de
impurități, și este măsurată tot timpul în baza uscată de materie primă. Determinarea cantității
totale de cenușă este foarte importantă în stabilirea p uterii calorifice, dar ne și indică dacă
biomasa este bună pentru a fi folosită în centralele termice cu combustie directă.
Un parametru foarte important pentru anumiți combustibili îl reprezintă temperatura
de topire a cenușii, mai ales pentru procesele t ermo -chimice, deoarece temperatura foarte
înaltă poate duce la topirea cesusii și formarea zgurii, ceea ce poate conduce la unele
defecțiuni în funcționarea centralei și la costuri ridicate de mentenanță. O temperatură mică de
topire a cenușii este caracte ristică pentru majoritatea tipurilor de biomasă din plante, pe când
biomasa lemnoasă, de obicei, nu este afectată de problemele legate de temperatura de topire a
cenușii.
(Motoin C., 1974)
2.3 POTENȚIALUL DE BIOMASĂ LEMNOASĂ ȘI AGRICOLĂ AL ROMÂNIEI
Disponibilul de biomasă;
Evaluarea fondului forestier.
România dispune de un bogat fond forestier însumând aproximativ 63367 mii de
hectare de pădure, reperzentând aproximativ 27 % din suprafața teritoriului național.
În Europa, în funcție de procentul din suprafața fondului forestier, România ocupă
locul al 8 -lea cu un procent de 27%, având în fată tari ca : Slovenia 54,9%, Germania 31%,
Polonia 29,4%, Franța 28%, Bielorusia 38%, Bulgaria 32,9%. În funcție de potențialul de
producție al peletilor, România se situează pe locul 2 în lume, după Franța, ținând cont de
fondul forestier și terenul agricol.
De obicei se consideră că, pentru a asigura un echilibru între nevoile economiei unei
țări și resursele forestiere ale acesteia, cota de pădure în fiecare țar ă trebuie să fie de minimum
0,3 ha/locuitor. În Europa cota medie este de 0,5 ha/loc(exceptând Rusia -3,01 ha/loc),
România se situează cu 0,28 ha/loc, deci sub media europeană. Existența fondului forestier la
nivelul județelor nu este uniformă, de la jud ețe foarte bogate în păduri( de exemplu: Suceava,
28
Caraș -Severin, Neamț, Bacău), până la județe foarte sărace în păduri (de exemplu: Constanța,
Brăila, Teleorman).
Din cauza exploatărilor succesive din perioada 1949 -1989 și a abuzurilor din perioada
de dup ă 1990, structura pădurilor pe clasa de vârstă se caracterizează printr -un excedent de
arboret tânăr (până la 40 ani) și un deficit de arboret matur (peste 80 ani). Volumul de lemn
pe picior de locuitor din fondul forestier național este de peste 1300 mil. m3, foioasele având
un procent de 61% din volumul de lemn pe picior al pădurilor României, iar rășinoasele având
un procent de 39%. Rășinoasele au un volum de 279 m3/ha iar foioasele 216 m3/ha, iar
volumul mediu de lemn la hectar este de 218 m3/ha.
(Stan C., 2012)
Evaluarea biomasei recoltate și identificarea deșeurilor rezultate în plus din procesele
industriale
În urma unei analize a indicatorilor de bază ai fondului forestier, ținându -se cont de
structurarea pe clase de vârsta a pădurilor și de gradul de accesibilitate scăzut, pentru
asigurarea unor recolte echilibrate se poate considera pentru anul 2007 o cotă optimă de tăiere
de 19 mil. mc/an. În urma planului de recoltare se stabilesc sortimentele care se obțin în urma
proceselor de exploatare, și a nume : volumul total brut; produse principale; produse
secundare; lemn gros; lemn subțire; coaja etc.
S-a constatat că biomasa rezultată din activitatea de exploatare reprezintă aproximativ
45% din total. În urma activității de prelucrare primară a lemnul ui rezultă o cantitate
aproximativ egală cu 3,245 mil. mc/an, din care, se consideră că aproximativ 0,440 mil.
mc/an nefiind o utilizare eficientă, restul de aproximativ 2,805 mil. mc/an (86,5%) practic se
aruncă aducând grave prejudicii mediului.
Deșeur ile rezultate din activitatea de prelucrare secundară a lemnului, în cantitate de
0,703 mil. mc/an, reprezintă aproximativ 10 % din totalul resursei, din care aproximativ
0,500 mil. mc/an se folosesc drept combustibil în cadrul societăților comerciale re spective.
Prelucrarea primară a lemnului reprezintă obiect de activitate pentru 6600 de
inteprinderi, iar pentru prelucrarea secundară aproximativ 4000 de inteprinderi, deci un număr
de aproximativ 11000 inteprinderi au ca obiect de activitate prelucrarea lemnului, ceea ce
duce la un grad mare de dispersie a resursei în teritoriu.
(Turcu I., 2010)
29
2.4. PELEȚII – NOȚIUNI GENERALE
Peletii reprezintă un nou combustibil, care corespunde actualelor cerințe de utilizare a
energiei "curate" și regenerative și constitue alternativă de încălzire domestică și industrială
cea mai curată, iar în condițiile alinierii prețurilor combustibililor clasici la prețurile europene,
în curând va deveni alternativa cea mai economică și în același timp confortabilă.
Peletul es te o minibrichet ă obținută în urma presarii rumegușului rezultat din
tehnologiile de debitare a buștenilor, respectiv prelucrarea primară și secundară a lemnului,
dar și din tocătura de lemn provenită din deșeurile lemnoase sau din doborâturile copacilor
precum și din alte materiale vegetale.
Peleti sunt obținuți din masa vegetală și prezintă un conținut scăzut de umiditate. Încă
din antichitate, omul a avut avantajul că natura să îi pună la dispoziție materie primă și
implicit energie. Timp de secole, plan tele și lemnele uscate au fost principalele resurse de
energie pe care omul le -a folosit pentru a produce căldură. Plecând de la această idee în minte,
am obținut energie din biomas ă.
Dezvoltarea tehnologică ne permite să transformăm deșeurile din biomasa în peleti de plante
verzi, combustibil folosit în mod direct în cazane și centrale termice, înlocuind astfel energia
din fosele convenționale. Odată folosiți, acești peleți prezintă un avantaj suplimentar: prin
natura sa, cenușa (reziduurile de ardere) este folosită ca îngrășământ natural, împrăștiat pe sol
, pentru creșterea și dezvoltarea plantelor. Peleții pot fi folosiți sub formă de
combustibil simplu,confortabil și curat, în cazane moderne, complet automate.
În timp ce, atât prețul cât și dispon ibilitatea de petrol și gaze depind de condițiile
politice din alte țări, furnizarea de peleți pentru următoarele decenii de către intreprinderile
locale din surse regenerabile , pot asigura încălzirea cu 40% mai ieftină decât uleiul de
combustibil. Utilizarea de peleti sub formă de combustibil, oferă numeroase beneficii, atât
economice cât și de mediu. Peleții, ca și combustibil sunt folosiți de la aparatele de încălzire a
locuinței până la cazane de mari dimensiuni în cadrul centrelor comerciale sau a f abricilor.
(Tudora E., 2009)
2.5. PELEȚI DIN MATERIALE LEMNOASE
Peleții din materiale lemnoase reprezintă deșeurile rezultate în urma prelucrării
lemnului, deshidratate și comprimate până la dublul densității energetice a lemnului verde,
neuscat. Pele ții din materiale lemnoase se obțin din rumegușul rezultat în urma prelucrării
30
lemnului, care este bine uscat, apoi i se adaugă un liant, acest amestec este supus presării, apoi
tăierii cu utilaje specializate. Peletul are atât putere calorică mare, cât și densitate mare,
costuri relativ reduse de transport, o logistică îmbunătățită de stocare și folosire automatizată.
Peletii din materiale lemnoase vor deveni treptat -treptat un înlocuitor viabil pentru ceilalți
combustibili convenționali (gazul natural, GPL , petrol, cărbune, lemn, electricitate, etc.).
(Badea A., 2008)
Un scurt istoric al producției de peleti:
În 1970 a fost construită prima unitate de producție a pele ților din materiale lemnoase
în orașul Brownsville din SUA;
În 1983 a fost vândută în SUA prima centrală termică rezidențială ce folosește drept
combustibili – peleți;
În 1990 în Suedia a început producția industrială a pele ților din materiale lemnoase
folositi drept combustibili;
În 1996 existau deja peste 20 de producători de centrale termic e și mai mult de 80 de
producători de pele ți; Peste un milion de tone de pele ți încălzeau deja case din
America de Nord.
În 1997 existau peste 500.000 de centrale termice pe bază de pele ți în America de
Nord.
Dezvoltarea rapida a pie ței de desfacere in ceea ce priveste productia de pele ți, se
datoareaz ă urmatoarelor motive:
– reprezintă o utilizare eficientă a resurselor locale ale comunității, pentru producerea
de energie termică la costuri scăzute;
– peletii sunt ușor de folosit în instalațiile cu alim entare automată, spre deosebire de
brichetele clasice de dimensiuni mari care în general se folosesc ca înlocuitor a lemnului de
foc;
– în urma procesului de ardere, acești peleti nu elimină noxe, eliberând tot atâta dioxid
de carbon cât consumă materia pr imă vegetală pentru a fi produsă, deci nu contribuie la
fenomenul de încălzire globală.
Producerea acestor peleți se realizează în instalații specializate, în general prin
extrudare și nu au nevoie de aditivi și lianți datorită rășinilor prezente în mod na tural în
materia primă de bază.
31
Există un studiu care a fost realizat în anul 2003 și publicat în ianuarie 2004 de către
un grup de cercetători de la mai multe institute de cercetare ale resurselor energetice
secundare după cum urmează: WIP – München; ETA – Renewable Energies; EUBIA;
CARTIF; CRES. Studiul a fost făcut pe un grup de 5 țări producătoare de peleți: Austria,
Franța, Germania, Portugalia și Elveția. Cele 5 țări au produs în anul 2004 o cantitate totală de
aproximativ 128 milioane tone de peleți . Costurile de producție, pentru realizarea unei tone de
peleți în aceste 5 țări analizate, sunt:
Tabel 2.7. Costurile de productie pentru productia unei tone de peleti
(Adrian Badea, Horia Necula, 2013)
COSTURI MINIM
Euro MAXIM
Euro MEDIU
Euro
Materie prima 25 50 37.5
Paletare 20 30 25
Amortizari si diverse 49 84 66.5
COSTURI TOTALE 94 164 129
Pentru România nu există date statistice pentru că producția de peleți este la început.
La momentul actual există practic doar două firme cu o producție semnificativă de peleți,
firme care nu dau publicității datele cu privire la costurile de fabricație. În orice caz, dacă
ținem cont de faptul că în luna ianuarie 2006 firmele din România vindeau tona de peleți la un
preț cuprins între 100 – 120 euro, ne dă m seama că valoarea costului de producție se află sub
minimul din Europa. Un indiciu relevant în ceea ce privește costul de fabricație în România
este faptul că tona de rumeguș s -a vândut în cursul anului 2006 între 1 și 3 euro, ceea ce
înseamnă un cost de peste 10 ori mai mic decât în țările europene. În primele 8 luni ale anului
2006, firmele din România au vândut tona de peleți la export la prețuri începând de la 120
euro în ianuarie 2006 și până la 180 euro în august 2006, iar costurile de producție î n mod
sigur nu au suferit o creștere semnificativă .
(Apostol T., Marculescu C., 2006)
Un calcul teoretic al costurilor de producție în România față de prețurile actuale pentru
achiziția de energie electrică, transport și deșeuri din masa lemnoasă, situează prețul de cost
al peleților la o valoare medie de 70 euro/tonă, însă poate oscila în funcție de capacitatea liniei
32
de fabricație și de distanța față de sursa de materie primă. Din estimările făcute, chiar dacă
costul de achiziție al rumegușului va crește de 10 ori, costul de fabricație al peleților în
România nu poate depăși în cursul anu lui 2007 mai mult de 80 euro / tonă.
Cu privire la sursa de materie primă pentru realizarea de peleți, trebuie spus că aceasta
nu se limitează la materia lemnoasă, iar cercetările din țările dezvoltate au dus la realizarea
prin mutații genetice a unor pl ante cu deosebite capacități de regenerare. În Suedia există deja
cultivate aproximativ 50.000 ha de teren cu o plantă denumită "salcie energetică". Această
plantă produce în primul an de la însămânțare aproximativ 10 tone de material vegetal la un
hecta r, iar începând din al doilea an producția poate ajunge la 40 tone/ha.
În Ungaria au fost cultivate deja 2000 de hectare cu această plantă energetică, iar
producția a fost de 60 tone/ha, datorită zonei cu temperaturi mai ridicate decât în Suedia.
Comuni tatea Europeană a elaborat deja o legislație, iar țările din comunitate au adoptat deja
aceasta legislație prin care se subvenționează de către stat agenții economici care vor să
cultive aceste plante energetice.
În România există agenți economici care de ja au licențe pentru realizarea culturilor în
pepinieră a bulbilor necesari pentru plantarea acestor arbuști energetici, însă așteaptă
momentul apariției legii privind subvenționarea acestor culturi. Soluția folosirii acestor plante
pentru producerea de energie are marele avantaj, și anume că materia primă este regenerabilă
și nu limitată ca actualii carburanți.
(Marculescu C., Antonini G., Badea A., 2007)
2.6. CARACTERISTICILE PELEȚILOR DIN MATERIALE LEMNOASE
Diametru: 3 -15 mm;
Lungime:<60 mm;
Greutate în vrac: ~650 kg/mc;
Densitate volumetrică: >1200 kg/mc;
Umiditate: <8%;
Cenușa: <1.5%;
Putere calorică: între 3500 și 4500 kcal/kg.(Stan C., 2012)
33
Fig. 2.4 Peleti din material lemoase
(centale -buderus.com.ro)
2.7. AVANTAJELE PELEȚILOR DIN MATERIALE LEMNOASE
sunt relativ ecologici și provin din deșeuri lemnoase;
sursa de energie curată, modernă și ieftină;
autonomie foarte ridicată; în funcție de depozitul de peleți construit și de
automatizarea centralei termice, autonomia unei centrale termice pe p eleți poate fi 1
lună de zile sau chiar 2 luni de zile;
o centrală termică pe peleți, este considerată ecologică, și poate fi achiziționată
prin programul CASA VERDE, unde puteți beneficia de o sumă de până la 6000
RON;
producerea peleților se realizează p rin folosirea deșeurilor lemnoase și astfel se
realizează o curățare a mediul natural de materialele poluante pentru sol;
sunt aproape neutrii din punct de vedere al emisiilor de carbon, deoarece la ardere,
aceștia emit cam aceeași cantitate de dioxid de c arbon care a fost absorbită de copac
în timpul creșterii acestuia;
emisia de fum rezultată din arderea peletelui este foarte scăzută;
în gazele de ardere praful este alcalin;
au un conținut scăzut de metal, iar sulfurile sunt aproape inexistente;
cenușa r ezultată în urma procesului de ardere a peletelui poate fi utilizată ulterior ca și
îngrășământ natural deoarece este bogată în minerale;
34
făcând o comparație cu lemnul de foc, s -a constatat că peleții sunt mai eficienți din
punct de vedere al randamentulu i de ardere, al puterii calorice, al confortului, dar și
siguranței în folosirea acestora;
este nevoie de un spațiu relativ redus de depozitare; pentru 1 tonă de peleți fiind
necesar un volum de cca. 1200 – 1500 litri (1,2 – 1,5mc).
(Marculescu C.,2011)
2.8 DEZAVANTAJELE PELEȚILOR DIN MATERIALE LEMNOASE
In continuare sunt prezent ate c âteva dezavantaje ale pele ților din materiale lemnoase, și
anume:
costul în ceea ce privește achiziția unei centrale termice pe peleți de calitate, respectiv
a echipamentelor aferente ( buncăr, șnec, motor, pompe, supape de siguranță, vase de
expansiune, etc.) poate depăși de 2 sau 3 ori costul de achiziție al unei centrale termice
pe lemne obișnuite, a unei centrale termice pe lemne cu funcționare pe principiul
gazeificării, a unei centrale termice electrice cu funcționare pe gaz metan sau GPL;
centrala termică pe peleți prezintă sensibilitate ridicată la sistemul de alimentare cu
peleți, și anume: motorul șnecului se poate înfunda sau chiar arde destul de reped e;
șnecul și arzătorul se pot înfunda cu peleții în cazul în care nu se efectuează o curățare
periodică ( la 2 -3 zile), dar și în cazul în care peletul utilizat este de o calitate foarte
slabă;
camera în care se instaleză o centrală termică pe peleți treb uie să corespundă normelor
și normativelor în vigoare, însă necesita și un spațiu tehnic destul de mare atât pentru
montarea centralei, a echipamentelor aferente cât și a buncărului (depozitului de
peleți);
în cazul întreruperii curentului electric, în ins talație trebuiesc introduse elemente de
siguranță, cum ar fi: generator automat pe benzină sau motorină, sau UPS,
sau protector automat lipsă curent , ceea ce conduce la creșterea investiției inițiale;
centrala termică cu funcționare pe peleți este consider ată ecologică, însă în urma
arderii peleților rezultă noxe, ca în orice proces de ardere; dacă puneți un accent foarte
mare pe latura ecologică, o alternativă este instalația cu panouri solare sau instalația
cu pompa de căldură.
(Ministrul Economiei, Come rtului si Mediului de Afaceri, 2009)
35
PARTEA III
PARTEA EXPERIMENTALĂ
3. TEHNOLOGIA DE FABRICARE A PELEȚILOR ȘI AGRIPELEȚILOR
Tehnologia de fabricare este destinată producerii de peleți și agripeleți din biomasa
solidă forestieră și agricolă, care vor putea fi folosiți în centralele termice pentru încălzirea
locuințelor și producerea de apă caldă menajeră, în fermele mici și mi jlocii precum și în
locuin țele individuale, av ând rolul de asigura o independenț ă din punct de vedere energetic .
Fluxul ideal de producție și distribuție la consumator, pentru producția și folosirea de
peleți sau brichete, este prezentat în figura nr. 3.1 . și începe de la biomasa forestieră ca
materie primă și trece prin 9 faze până la distribuirea și folosirea aces tor combustibili de către
consumatorul final.
Fig. 3.1 Fluxul tehnologic de fabric ație și distribuție a peleților
(www.inma.ro)
36
Transportorul înclinat cu bandă preia materialul amestecat în omogenizator și îl
transportă către gura de alimentare a ecluzei rotative a transportorului de alimentare presă.
Transportorul de alimentare presă preia materialul tocat și amestecat în ecluza rotativă,
cu ajutorul unui transportor cu șnec, iar materialul tocat este împins prin separatorul
magnetic către rafinator.
Rafinatorul (moara cu ciocane) preia materialul granular din biomasa solidă atât
agricolă cât și forestieră, de la transportorul de alimentare al presei, îl mărunțește și îl
transportă către ciclonul presei de peletizare prin intermediul conduct elor de alimentare. Din
ciclon, biomasa cade în minibuncărul presei de peletizare, de bitul fiind reglat prin
intermediul unei ecluzei rotative și a unui șibăr.
Presa de peletizare este alimentată cu tocătură din biomasă solidă agricolă și/sau
forestieră (probe) de la ecluză rotativă montată deasupra presei și trece în minibuncărul presei
prevăzut cu șnec de alimentare cu o capacitate de 20 kg.
Debitul de alimentare al șnecului de alimentare și lungimea peleților pot fi reglate
electronic, la diferite tu rații, prin intermediul sistemul PLC de la panoul de comandă.
(Vladimir Rojanschi, Florina Bran, Gheorghita Diaconu, 2002)
Fig. 3.2 Tocare fină si tocare grosier ă resturi forestiere
37
Tocarea este unul din cele mai importante procese pentru producerea de peleți. Ea
influențează atât arderea cât și bună omogenizare a peleților.
Fig. 3.3 Fluxul tehnologic de obținere a peleților și agripeleților realizat la INMA București
(www.inma.ro)
Cu ajutorul tocătorului de resturi forestiere Skorpion au fost tocate resturile forestiere
(crengi plop, vișin, salcâm, mărăcini etc.) care au diametrul maxim de 150 mm, tocătura
obținută fiind deversată într -o remorcă agricolă. Separarea tocăturii a fost determinată pe site
cu orificii de 6,7,14 și 16 mm, iar media gradului de separare a fost de: : 7,54; 7,26; 27,08;
7,31 și respectiv 50,81 %.
Tocătorul de resturi vegetale – moară cu ciocane TCU (MC -22) a fost folosit la tocarea
resturilo r forestiere (mărunțite în prealabil cu ajutorul tocătorului Skorpion ) care a fost
alimentat pe la pâlnia buncărului de alimentare prin intermediul transportorului înclinat cu
banda, iar la tocarea biomasei solide agricole (coceni, paie, miscanthus), alim entarea a fost
făcută manual în pâlnia buncărului. Acest echipament a fost pus în funcțiune pe o platformă
special amenajată în cadrul INMA, praful a fost colectat prin intermediul ciclonului cu suport
38
în sacul de colectare a prafului. Media gradului de se parare a diferitelor tocături efectuate pe
sitele cu orificii de 2, 3, 4, și 5 mm a fost:
pentru miscanthus: 52,15; 11,19; 21,91; 11,36 și respectiv de 3,39;
pentru resturile forestiere: 48,74; 6,91; 26,80; 11,33 și respectiv de 6,22;
pentru cocenii de porumb: 47,22; 13,38; 22,74; 12,08 și respectiv de 4,58.
(www.inma.ro)
Biomasa solidă agricolă și forestieră, folosită pen tru proba experimentală a fost:
Forestieră:
resturi forestiere tocate și mărunțite;
talaș de brad.
Agricolă:
paie;
miscanthus;
coceni.
În prima fază am făcut 14 probe de analiza,astfel:
Proba1:resturi forestiere: 33,33%; talaș: 33,33% și coceni: 33,33%;
Proba 2:resturi forestiere: 55% și paie: 45%;
Proba 3:resturi forestiere: 55% și miscanthus: 45%;
Proba 4:resturi forestiere: 6 0% și paie: 40%;
Proba 5:talaș: 50% și miscanthus: 50%;
Proba 6: resturi forestiere: 43%; talaș: 43% și coceni: 16%;
Proba 7: ) talaș: 65% și miscanthus: 35%;
Proba 8: resturi forestiere: 33,33%; talaș: 33,33% și paie: 33,33%;
Proba 9:talaș: 55% și miscanthus: 45%;
Proba 10:resturi forestiere: 33,33%; talaș: 33,33% și miscanthus: 33,33%;
Proba 11:resturi forestiere: 65% și miscanthus: 35%;
Proba 12:talaș: 60% și miscanthus: 40%;
Proba 13: resturi forestiere: 60% și miscanthus: 40%;
Proba 14: resturi forestiere: 50% și miscanthus: 50%.
39
Fig. 3 .4 Rețetele de material pregătite pentru probe
(www.inma.ro)
Pentru fiecare din cele 14 probe (P1 P14) a fost variată umiditatea, între 10 22%,
pentru a observa atât comportamentul presei de peletizat cât și comportamentul peleților
obținuți, funcție de umiditate.
Umiditatea minimă aleasă a fost de 10% , ținând cont de recomandările producătorilor
de peleți din resturi forestiere și agrico le, care recomandă o umiditate optimă de 10
12%. În
cazul producerii de peleți, experimentările au pornit de la o umiditate minimă a amestecului
de 10% și a fost variată până la o umiditate maximă de 22%, urmărindu -se comportamentul
presei și a peleților obținuți .
(www.inma.ro)
Fiecare probă introdusă în flux pentru producerea peleților și agripeleților a fost de
10 kg, variind proporția biomasei forestiere și agricole în amestec.
Pentru fiecare probă s -a măsurat umiditatea, folosindu -se o termobalanță OHAUS
MB 45 (fig. 9.) pentru măsurarea rapidă a umidității: ( 2 5 min), în funcție atât de masa
introdusă în termobalanță cât și de umiditatea amestecului, respectiv o etuvă tip Memmert,
pentru măsurarea clasică a umidității.
40
Fig. 3.5 Termobalanța tip OHAUS
(www.inma.ro)
La final s -a efectuat o comparație între măsurătorile efectuate cu cele două tipuri de
echipamente și s -a constatat că abaterea rezultată în urma măsurătorilor rapide cu
termobalanța față de metoda clasică cu etuvă (1 7 ore) nu are un procent mai mare de 0,2%,
ceea ce în cazul nostru este nesemnificativ. Pentru termobalanța tip OHAUS s -a stabilit
programul de lucru, setând următorii parametrii: temperatura de lucru (120 C), metoda de
lucru – rapidă (fig. 10.), greutate a maximă a probei pentru care se determină umiditatea: 20 g,
etc.
Fig. 3.6 Curba de uscare prin metoda rapidă
(www.inma.ro)
41
Înainte de a pune proba în termobalanța, aceasta a fost tarată, (adusă în zero)(fig. 11.) ,
după care proba din amestec a fost pusă în talerul termobalanței (fig. 12.) și s -a închis capacul
(fig. 13 ).
Fig. 3.7 Tararea termobalanței înainte de punerea probei în taler
(www.inma.ro)
Fig. 3.8 Introducerea probei în talerul termobalanței
(www.inma.ro )
În fotografia de sus am evidențiat modul de introducere a materialelor în termobalantă,
ținând cont de instrucțiunile prezente în cartea tehnică, dar și cântărirea cantității de material
utilizat pentru determinarea umidității.
Termobalanta folosită este dotată cu afișaj electronic, iar valoarea umidității fiind mai
ușor și mai eficient de citit.
42
Fig. 3.9 Închiderea capcaului termobalanței și începerea procesului de determinare a
umidității
(www.inma.ro)
Determinarea umidității probelor a fost făcută prin metoda rapidă de uscare astfel:
temperatura a fost crescută rapid până la 170 C (fig. 14.), 20 secunde în palier (fig. 15.),
după care a scăzut încet până la temperatura setată de 120 C, unde a rămas până la
determinarea umidității finale (fig. 16.).
(www.inma.ro)
Fig. 3.10 Creșterea temperaturii rapid până la 170°C Fig. 3.11 Temperatura în palier 20
(www.inm a.ro) secunde (170 C) (www.inma.ro )
43
În cadrul figurilor 3.10 si 3.11, am evidențiat variația umidit ății in 20 de secunde prin
metoda usc ării rapide, de la 11,49 la 11,45.
Fig. 3.12 Umiditat ea finală a amestecului (probei )
(www.inma.ro)
Probele de ma terial au fost introduse în omogenizator (fig.17. ) și amestecate până ce
se realizează o uniformizare și omogenizarea a întregului amestec și a umidității acestuia.
Fig. 3.13 Omogenizator amestecuri (probe ) biomasă solidă forestieră și agricolă mărunțit
(www.inma.ro)
Din omogenizator probele sunt descărcate în transportorul în clinat cu bandă (fig. 18. )
și transportate în gura de alimentare a ecluzei transporto rului alimentare presă (fig. 19.) , de
44
unde sunt aspi rate de către rafinator (fig.3.14 ), mărunțite fin și evacuate spre un ciclon montat
deasupra minibuncărului presei de pele tizat (fig.3.16 ).
Fig. 3.14 Transportor înclinat cu bandă
(www.inma.ro )
Fig. 3.15 Transportor alimentare presă
(www.inma.ro )
Fig. 3.16 Panou comanda( www.inma.ro ) Fig.3.17 Presa de peletizat, ciclonul și
ecluza dozare material (www.inma.ro)
Din ciclon ul presei de peletizare, debitul amestecului de biomas ă spre presa de
peleti zare poate fi potrivit prin intermediul unui sibăr și a unei ecluze (valve rotative), care
sunt montate deasu pra minibuncărului presei de peletizare (fig.3.17 ).
Presa de peletizare preia amestecul (proba) de biomasă agricolă și fo restieră de la
valva rotativă spre minibuncăr, iar șnecul minibuncărului are rolul de a transporta amestecul
în camera de presare.
45
Procesul de p eletizar e se realizeaza prin extrudare. Procesul de extrudare reprezintă
trecere a continuuă și forțată a unei cantități mari de amestec de material printr -un orificiu
îngust. Extr udarea se realizează prin intermediul a două role presoare și a matriței presei.
Material ele agricol e și forestier e amestecate sunt transformat e în peleți/agripeleți
(fig.3.17) prin trecerea sa prin extruder, obținându -se astfel diferite tipuri de peleți (fig.3.18),
cu o densitate fie mai mare, fie mai mică, în funcție de procentul biomasei solide forestiere în
probă și umiditatea amestecului.
(www.inma.ro)
Fig.3.18 Transformarea amestecului de material în peleți
(www.inma.ro)
În figura 3.18. am prezentat sistemul de eliminare a pele ților pe rampa de evacuare a acestora
Fig.3.19 Peleți/agripeleți obținuți după diferite rețete de biomasă solidă forestieră și
vegetală, la umidități diferite ale amestecului de biomasă
(www.inma.ro)
În figura 3.19 este evidentiat ă ambalarea pele ților in saci, precum si marcarea
probei(retetei),data a mbal ării, dar si anumiti parametrii.
46
3.1. PĂRȚILE COMPONENTE PRINCIPALE ALE ECHIPAMENTELOR DIN
FLUXUL TEHNOLOGIC
Tocătoare resturi forestiere din câmp, tip
Skorpion:
cadru cu prindere în trei puncte;
transmisie cardanică;
transmisie prin curele;
valțuri alimentare și cuțite de
tocare;
reductor;
manetă poziție acționare înainte –
înapoi/stop si coș evacuare cu
mecanism de rabatere. Tocătoare resturi vegetale, TRV -0:
carcasa tocătorului;
roată de curea;
ax acționare tocător;
motor electric;
pâlnie de alimentare;
buncăr pâlnie;
separator pneumatic.
Tocătoare resturi vegetale TCU (MC -22):
moara propriu -zisă
cadru suport;
ventilator;
ciclon cu suport și sac pentru
colectare praf;
motor electric si transmisie. Omogenizator resturi vegetale și
forestiere :
cadru de sprijin;
cameră de amestecare;
cadru basculant;
mecanism de basculare și blocare.
Transportor înclinat cu bandă, TIB -0:
cadrul transportorului;
buncăr de alimentare;
banda transportoare;
motoreductor electric;
panoul de comandă. Rafinator:
cadru de fixare rafinator;
motor;
valvă rotativă;
moară cu ciocane.
47
Presa de peletizat:
motor principal;
motor alimentare;
motor acționare foarfecă;
presa de peletizat;
panou de comandă;
ciclon;
ecluză (valvă rotativă);
minibuncăr.
(Ionel Ioana, Corneliu Ungureanu, 2007 ).
3.2. CARACTERISTICILE TEHNICE PRINCIPALE ALE ECHIAMENTELOR DIN
FLUXUL TEHNOLOGIC
In tabelul de mai jos sunt prezente utilajele folosite pentru producerea de pele ți,
precum si puterea motoarelor acestora:
Tabel 3.1 Caracteristicile tehnice ale toc ătoarelor de resturi forestiere Skorpion
Nr.
crt. Caracteristica UM Valori Tip echipament
0 1 2 3 4
1. Tipul sursei energetice – tractor U 650
Tocătoare
resturi forestiere
Skorpion 2. Alimentare – la priza de putere a
tractorului
3. Turația la priza tractorului rot/min 540; 1000
4. Capacitatea de lucru m3/h max. 16
5. Lungime tocătură Mm 911
6. Dimensiuni de gabarit:
lungime
lățime
înălțime Mm
1.860
1.315
2.320
7. Masa Kg 560
Acest e dimensiuni sunt importante at ât pentru construc ția halei c ât si pentru
depozitarea toc ătoarelor.
48
Tabel 3.2 Caracteristici tehnice ale toc ătoarelor de resturi vegetale TRV -0
Nr.
crt. Caracteristica UM Valori Tip
echipament
0 1 2 3 4
1. Putere motor electric kW 7,5
Tocătoare
resturi
vegetale
TRV-0 2. Turație motor electric
reglabilă continuu rot/min 296÷1490
3. Turație tocător reglabilă
continuu rot/min 572÷2880
4. Capacitatea de tocare m3/h 200
5. Sită tocător interschimbabliă
cu orificii Mm ø3; ø4; și ø6
6. Dimensiuni de gabarit:
Lungime ,lățime , înălțime Mm 1500
900
0
7. Masa Kg 245
O altă caracteristic ă o reprezint ă puterea electric ă a utilajului respectiv.
Tabel 3.3 Caracteristicile tehnice ale toc ătoarelor de resturi vegetale TCU (MC -22)
49
O altă caracteristic ă de baz ă o reprezint ă capacitatea de tocare necesar ă dimensionarii unei
hale pentru a putea stoca aceast ă produc ție.
Tabel 3.4 Caracteristicile tehnice ale omogenizatorului
Nr.
crt. Caracteristica UM Valori Tip
echipament
0 1 2 3 4
1. Putere motorului electric kW 7,5
Omogenizator 2. Turația motor electric rot/min 1440
3. Turația camerei de amestecare rot/min 3545
4. Volumul camerei de amestecare m3 0,33
5. Unghiul de basculare al camerei
de amestecare 360
6. Dimensiuni de gabarit:
lungime
înălțime
lățime Mm
1326
1930
980
7. Masa Kg 258
Un alt parame tru al utilajelor il reprezint ă turația care are un rol important în
omogenizarea masei de material pentr u a determina un timp de produc ție.
50
Tabel 3.5 Caracteristicile tehnice ale transportorului inclinat cu banda TIB
Nr.
crt. Caracteristica UM Valori Tip
echipament
0 1 2 3 4
1. Putere motor electric kW 0,37
Transportor
înclinat cu
bandă, TIB 2. Viteza benzii transportoare m/s 0,010,119
3. Unghiul de înclinare maxim
al benzii transportoare în
raport cu orizontala 23,75
4. Unghiul de înclinare minim al
benzii transportoare în raport
cu orizontala 15,410
5. Turația motor electric de
acționare rot/min 1370
6. Puterea motoreductorului
electric kW 0,37
7. Dimensiuni:
lungime
lățime
înălțime
lungimea benzii transportoare
lățimea benzii transportoare
înălțimea racleților benzii
transportoare
distanța între racleți
înalțimea maximă a stratului
de material tocat de pe bandă Mm
3093
520
1630
6500
300
30
250
60
8. Capacitatea maximă de
transport kg/h 250
9. Masa Kg 78
51
Elementul principal al tra nsportorului de alimentare presă este reprezentat de
capacitatea de lucru.
Transportorul de alimentare (transportorul înclinat cu bandă TIB -0) este utilizat pentru
transportul material ului granular din biomasa solidă at ât agricolă c ât și forestieră la diverse
echipamente tehnice di n cadrul liniei tehnologice de producere a peleților/agripeleților, are o
capacitate de lucru de maxim 250 kg/h. Deplasarea la diferit e posturi de lucru se realizez ă cu
ajutorul rolelor de sprijin și de rulare aflate în partea inferioară a cadrului transportorului.
Alimentarea transportorului înclinat cu material granular se face manual, iar
deve rsarea se poate face fie în pâlnia de alimentare a tocătorului de resturi vegetale (TRV -0),
fie în valva rotativă a transportorului de alimentare a presei (TAP -0), sau la buncărul de
alimentare a uscătorului de rumeguș.
Tabel 3.6 Caracteristicile tehnice ale transportorului alimentare presa TAP
Nr.
crt. Caracteristica UM Valori Tip
echipament
0 1 2 3 4
1. Putere motoreductorși șnec kW 0,73
Transportor
alimentare
presă, TAP 2. Turația șnecului alimentare
transportor rot/min 34
3. Turație motor electric de acționare rot/min 670
4. Dimensiuni:
lungime
lățime (cu panou de comandă)
înălțime (cu panou de comandă) Mm
1.780
920
1.610
5. Capacitatea de lucru kg/h 122
Un alt element de baza il reprezinta unghiul de inclinare al transportorului cu banda.
Cu cat unghiul de inclinare este mai mare, puterea motorului trebuie sa creasca.
52
Tabel 3.7 Caracteristicile tehnice ale presei de peletizat
Nr.
crt. Caracteristica UM Valori Tip
echipament
0 1 2 3 4
1. Putere motor principal kW 22
Presa de
peletizat 2. Putere motor alimentare kW 0,55
3. Putere motor acționare foarfecă kW 0,7
4. Capacitate max. de producție kg/h 150
5. Dimensiuni de gabarit:
lungime
lățime
înălțime Mm
1.470
670
1.870
O alta caracteristica de baza o reprezinta puterea motorului presei de peletizat. Cu cat
motorul unei prese de peletizat este mai puternic, cu atat presa este mai fiabila in timp.
Fixarea poziției benzii transportorului de alimentare în raport cu echipamentele în care
este deversat materialul granula r se realizează prin schimbarea poziției elementului de
prindere pe cadrul transportorului, a poziției buncărului de alimentare și prin mi șcarea
transportorului pe role, după care se asigură împotriva mi șcarii acestuia.
Alimentarea cu materia pr imă tocată grosier (paie , corzi de viță de vie, deșeuri
forestiere, etc) se efectuează manual în buncărul de alimentare a tra nsportorului, ulterior
aceasta cade pe banda transportoare. Debitul de material transportat este aranjat cu ajutoru l
unui șibăr și prin schimbarea vitezei de deplasare a benzii, cea din urmă fiind stabilită de la
panoul de comandă, în raport cu debitele de fu ncționare ale echipamentelor prezente în fluxul
de produc ție al pele ților.
(Darie G., 2011)
Transportorul înclinat cu bandă, figura 3.19. , este compus din: 1 – transportorul cu
bandă, cadrul transportorului – 2, buncărul de alimentare – 3 și panoul de comandă – 4. Cadrul
53
transportorului înclinat cu bandă – 2 reprezintă o construcție metalică sudată, pe care se
montează transportorul cu bandă – 1, buncărul de ali mentare – 3 și panoul de comandă -4.
Transportorul înclinat cu banda este prevăzut cu 4 roți, dou ă dintre ele sunt prevăzute
cu frână pentru deplasarea la diferite posturi de lucru.
Buncărul de alimentare – 3 este prevăzut cu șibăr, folosit la reglarea și uniformizarea
debitului de alimentare pe bandă cu material granular. În carcasa panoului de coman dă- 4,
sunt montate echipamente care permit atât pornirea și oprirea transportorului, cât și oprirea de
urgență și reglarea turaț iei motoreductorului prin intermediul butonului de reglaj a
convertizorului de frecvență.
(Vladimir Rojanschi, Florina Bran, Gh eorghita Diaconu, 2002)
Transportorul cu bandă – 1 este compus din cadrul transportorului cu bandă – 5 pe care
sunt montate ansamblurile rolelor de antrenare și de întindere – 6 și 7, cu ansamblurile lagăr I –
8 și lagăr II – 9.
Pe cadrul transportorului cu bandă – 5 sunt montate următoarele elemente: separatorul
magnetic – 10, banda transportoare – 11, motoreductorul – 12, mantinelele – 13, ansamblu
susținere bandă – 14, elementul de prindere – 15 (care permite reglarea și fixarea transpororului
cu bandă pe cadrul transportorului înclinat cu bandă), șurubul special – 16 ( cu ajutorul căruia
se efectuează întinderea benzii transportoare ) precum și placa antirotire – 17.
54
Fig.3.20 Transportor cu banda la modul general
(www.inma.ro)
Fig.3.21 Detalii ale transportorului de alimentare Fig.3.22 Detalii ale transportorului de
a(www.inma.ro) actionare mecanica(www.inma.ro)
1 – transportor cu bandă;
2 – cadrul transportorului înclinat cu bandă;
3 – buncăr de alimentare;
4 – panou de comandă;
5 – cadrul transportorului cu bandă;
6 – ansamblul rolelor de antrenare;
7 – ansamblul rolelor de întindere;
8 – ansamblul lagăr I;
9 – ansamblul lagăr II; 10 – separator magnetic;
11 – bandă transportoare;
12 – motoreductor e lectric;
13 – mantinelă;
14 – ansamblu susținere bandă;
15 – element de prindere;
16 – șurub special;
17 – placă antirotire.
Întinderea benzii transportoare se realizează cu ajutorul șuruburilor speciale aflate
între cadrul transportorului și lagărele rolelor de antrenare și de întindere, iar poziția de
deversare a materialului de pe banda transportoare (funcție de echipamentul pe care îl
alimentează) este stabilită prin intermediul elementului de prindere (care se fixează într -unul
dintre orificiile prevăzute pe cadru) și a rolelor cadrului.
(www.inma.ro)
55
Existența unor impurități metalice de natură f eroasă în materialul tocat situat pe bandă,
sunt separate de materialul tocat cu ajutorul separatorului magnetic, eliminarea acestora
făcându -se prin curățirea separatorului. Aceste impurități pot ap ărea de de la utilajele de
recoltat, de transportat, si de mărunțit a biomasei solid e agricole sau forestiere , iar prezența
acestora în m aterialul granular poate determina avarierea echipamentelor din cadrul liniei
tehnologice de producere a peleților/agripeleților, însă lovirile violente pot da naștere la
scântei ce pot provoca explozii și incendii.
(Mărculescu C., Antonini G., Badea A., 2007)
3.3. CENTRALE DE ÎNCĂLZIRE PE BIOMASĂ
Din cele mai vechi timpuri oamenii folosesc sobe și cuptoare alimentate cu lemn
pentru încălzirea locuințelor. Dezvoltarea sistemelor de încălzire cu biomasa, cu alimentare
automată și -a făcut debutul în anii 70 în Scandinavia, atunci când prețul petrolului a explodat.
Astăzi există foarte multe sisteme care funcționează la scară mondială și care folosesc diferite
tipuri de biomasă. Cu toate acestea, mulți spe cialiști în încălzire cât și publicul larg nu sunt
informați cu privire la rentabilitatea, eficacitatea și fiabilitatea sistemelor de încălzire cu
biomasă. Din cauza problemelor în ceea ce privește emisia de gaz cu efect de seră, recent
accentul a fost pus pe înlocuirea combustibililor convenționali cu surse de energie
regenerabilă, ceea ce a condus la creșterea interesului pentru sistemele de încălzire cu
biomasă, deoarece aceasta are asigurată reînnoirea.
Centralele de încălzire cu biomasă folosesc mater ii vegetale și organice, cum ar fi:
lemnul, rezidurile agricole și chiar deșeurile urbane în scopul generării de căldură.Căldura
obținută în centralele pe biomasă poate fi transportată și utilizată acolo unde se cere, atât
pentru încălzirea și ventilarea c lădirilor individuale sau în rețea cât și în procesele industriale.
Sistemele de încălzire cu biomasă sunt diferite față de combustia convențională
obținută în sobe pe lemn sau în șeminee, prin controlul amestecului de aer și de
biocombustibil în scopul de a maximiza randamentul și de a minimiza emisiile.
Aceste centrale conțin un sistem de distribuție care transportă căldura de la locul
combustiei la beneficiar, dar și un mecanism de alimentare automată cu biomasă.
(Motoin C., 1974)
56
Avantajele util izării centralelor cu biomasă:
-centralele cu biomasă pot înlocui resursele costisitoare de energie convențională(
combustibilii fosili și electricitatea), cu resurse locale de biomasa.
– sistemul de distribuție a căldurii obținute în centralele de încălzire cu biomasă
facilitează și recuperarea rezidurilor termice rezultate din obținerea de energie electrică sau
din procedee termice, astfel încât aporturile de căldură pot fi transferate unor grupuri de
clădiri sau chiar unor comunități, totul în funcție de conceptul rețelei de încălzire urbană.
– centralele de încălzire cu biomasă sunt mult mai avantajoase față de cele cu
combustibili fosili atât prin costul combustibilului folosit cât ș i a cheltuielilor de
aprovizionare destul de scăzute.
– sistemele de încălzire cu biomasă sunt mai eficace și prezintă mai puține probleme
tehnice, acestea producând, în cursul unui an, o cantitate constantă de căldură al un nivel
apropiat de capacitatea l or nominală de producție.
(Stan C. 2012)
Singurul dezavantaj al acestor centrale este acela că presupun costuri de investiții mai
mari decât cele ale sistemelor convenționale pe conbustibili fosili. Calitatea biomasei variază
mai mult decât cea a combusti bililor fosili, care e relativ normalizată.
Un alt dezavantaj il reprezint ă livrarea, depozitarea și manipularea biomasei sunt mai
complexe și cer spații mai mari de depozitare.
Sistemele de încălzire cu biomasă sunt în general folosite în sectoarele indus triale,
comerciale, instituționale și comunitare, datorită complexității și dimensiunii acestora.
Acestea sunt situate de obicei în zone rurale sau industriale, unde restricțiile în ceea ce
privește emisiile de poluanți sunt mai puțin severe, unde este fac ilitat accesul vehicolelor de
aprovizionare, unde echipamentele de manipulare a biomasei, (de exemplu încărcătoarele),
sunt deja amplasate, iar mâna de lucru calificată pentru a exploata un astfel de sistem de
încălzire industrial este mai ușor de găsit.
Acest tip de centrală maximizează economiile prin înlocuirea cantităților mari de
combustibili fosili, care sunt destul de scumpi, justificând astfel costurile de investiții inițiale
mai mari și costurile suplimentare în mâna de lucru pentru funcționarea s istemului.
Un sistem de încălzire cu biomasă este este format: dintr -o centrală de încălzire, un
sistem de distribuție a căldurii și dintr -un sist em de aprovizionare cu biomasă.
57
Centrala termică cu pele ți Ecohornet utilizează un sistem de ardere diferit de orice alt
tip de centrală termică din momentul de față. Acesta este o invenție românească brevetata cu
patentul nr. A2008/00996. Centrala termică se încadrează în clasa 3 și este certificate sub
standardul european SREN 303 -5.
(Tudora E., 2009)
Centr alele termice Ecohornet sunt concepute pentru arderea biomasei granulare sub
formă de peleți și folosirea energiei termice rezultate atât la încălzirea locuințelor cât și la
obținerea apei calde menajere.
Elemente componente
-Buncărul pentru pele ți standard este confecționat din fibră de sticla armată, osb, lemn, etc. și
are o capacitate de 0.5 mc.
-Șnecul este alcătuit dintr -o țeavă de oțel și o spiră antrenată de un motor de curent continuu
alimentat la 24V sau 220V. Protejarea motorului se face cu ajutorul siguranței de
suprasarcină.
Peleții antrenați de șnec sunt transportați prin gâtul de alimentare în camera
arzătorului, nivelul de umplere este stabilit cu ajutorul senzorului de nivel, care comandă
funcționarea șnecului. Arzătorul electric det ermina aprinderea pele ților ajunși pe grătarul
arzătorului. Grătarul este poziționat sub camera de alimentare și este confecționat din oțel
inoxidabil refractar care datorită dimensiunilor acestuia și distribuției aerului la nivelul său
asigură o dinamică optimă a arderii.
Funcționarea este realizată fără emisii de fum (în afara momentului aprinderii), fără
depuneri de creozot pe pereții cazanului și presupune o cantitate minimă de cenușă. Sub
arzător este poziționată ușa pentru evacuarea cenușii, etanșat ă cu garnitură. Schimbătorul de
căldură este confecționat din oțel (protejat împotriva oxidării) cu un grund rezistent la
temperaturi de 500°C. Acesta este alcătuit din 2 părți distincte: una orizontală, care are rolul
de a prelua radiația flăcării, și un a verticală unde schimbul de căldură se realizează prin
convecție. Suprafețele de schimb de căldură se calculeaza astfel încât temperatura gazelor la
evacuare să nu depășească 170°C.
(www.ecoHornet.ro)
Pentru îmbunătățirea procesului de convecție în țevi le verticale s -au introdus spire
metalice pentru turbionarea gazelor. Aceste gaze după ce trec prin țevi, ajung în camera de
58
absorbție unde datorită diferenței de presiune o parte din microparticulele antrenate se depun
pe spațiile dintre țevi, se aglome rează, iar după un anumit timp cad gravitațional în cenușar.
Din această cameră, gazele arse absorbite ajung într -o incintă prevăzută cu deviatoare
de microparticule, fiind apoi preluate de ventilator și evacuate spre coșul existent sau printr –
un burlan d e dirijare peste coama casei.
Gazele pot fi dirijate direct într -un coș de fum ( în lipsa acestuia) sau pot fi dirijate
spre exteriorul încăperii centralei prin perete, cu ajutorul unei tubulaturi concentrice, care va
permite și admisia aerului din exter ior. În acest caz, tubul de evacuare este introdus într -o
tubulatură verticală, a cărei înălțime trebuie să depășească cu cel puțin 50 cm coama clădirii.
Centrala termică funcționează automat în regim ON -OFF, aceasta fiind comandată de
un termostat ambien tal de cameră, sau de sondele de temperatură de pe boiler și/sau buffer.
Comanda de oprire este dată fie de termostatul ambiental, fie la atingerea temperaturii
setate pe sonda ce măsoară temperatura agentului termic pe turul cazanului.
Termostatul ambiental este cel care asigură pornirea centralei termice la înregistrarea
în încăperea în care a fost montat, a unei temperaturi sub cea setată în prealabil.Astfel se
realizează automat alimentarea camerei de ardere, aprinderea pele ților și funcționarea
centralei până la atingerea temperaturii setate, moment în care, termostatul ambiental oprește
centrala.
În cazul în care se întrerupe curentul electric, centrala este dotată cu un UPS, (sursa de
curent), care are rolul de a ține în funcțiune un timp limit at și continuu sistemul de curățire,
fluidizare și descărcare a peleților până în momentul în care aruncă toată cantitatea de jar și
peleții de pe grătar în cenușar, și exhaustorul este folosit la turație redusă pentru a evacua
gazele arse produse în urm a arderii lente a combustibilului în cenușar.
Alimentarea centralei trebuie realizată obligatoriu printr -un stabilizator de tensiune de
minim 1500VA pentru a proteja echipamentele electrice din componența centralei atât în
cazul în care apar fluctuații de tensiune, cât și în cazul în care tensiunea din rețea este prea
mică, acesta să redea tensiunea necesară echipamentelor.
Un lucru esențial în centralele Ecohornet este acela de a fi etanșate perfect toate
îmbinările de la grătar până la șnec (flanșa de c uplare a elementelor gâtului de alimentare,
geamul sticlotextolit al senzorului capacitiv, îmbinările furtunului intermediar), pentru a nu
permite accesul de aer și de a nu permite focului să urce. În acest caz, și în lipsa totală a
59
energiei electrice focu l arde mocnit, fiind depozitată cenușă pe grătar până la terminarea
peleților, sau în cazul agripeleților a căror dinamica de curgere este lentă, se formează o
crustă carbonică la limita inferioară a gâtului de alimentare ceea ce determina stingerea
focul ui.
(www.ecoHornet.ro)
În acest ultim caz pentru repornirea centralei este obligatoriu să se demonteze
elementul superior al gâtului de alimentare sau/și a grătarului, și ulterior eliminarea crustei
care a blocat curgerea peleților, se curăța sticlotextolitul, se etanșează din nou și se repornește
centrala.
Centralele termice Ecohornet sunt făcute pentru arderea biomasei granulare
sub formă de pelete. Arzătorul gravitațional și metoda de ardere a peleților, asigura
funcționarea în regim automa t la un randament constant, fără a elimina fum în gazele arse,
fără depuneri de funingine sau creozot (gudron) pe schimbătorul de căldură.
Prin montare în cascadă a doua sau mai multe centrale de tip Ecohornet, se pot forma
grupuri termice începând de la 3 50 KW până la puterea pe care o dorește beneficiarul.
Instalațiile standard sunt proiectate și făcute pentru o autonomie de minim 24 ore la
putere maximă și funcționare continuua, și o perioadă de maxim 3 zile pentru evacuarea
cenușii, făcând excepție ag ropeleții (peleți din paie) care necesită evacuarea zilnică a cenușii.
Perioada concretă de eliminare a cenușii o stabilește utilizatorul, prin măsurarea
cantității de reziduuri rezultată după arderea peleților achiziționați pe timp de 24 ore în cea
mai g eroasă zi.
Cenușa trebuie eliminată înainte de a ajunge la grătar, deoarece se obturează aerul de
răcire al grătarului, și există riscul ca acesta să se supraîncălzească și în cele din urmă să se
deformeze.
Centralele termice Ecohornet pot fi conectate la instalațiile clasice de încălzire (de
exemplu: calorifere,ventilo -convectori, încălzire prin pardoseală) sau pot fi interconectate cu
alte sisteme de producere a energiei termice(de exemplu: panouri solare, pompe de căldură
etc).
Randamentul ridicat al ce ntralei termice rămâne constant pe toată perioada de folosire
atât datorită formei constructive a arzătorului Ecohornet și a dinamicii arderii cât și datorită
controlului arderii făcut prin automatizarea completă.
60
(www.ecoHornet.ro)
Randamentul de ardere înregistrat în arzătoarele gravitaționale Ecohornet are un
procent de peste 98%, realizându -se atât arderea combustibilului cât și a fumului rezultat din
combustia primară. Substanța rămasă în urma arderii pele ților , așa zisa "cenușă" este minimă
(aproximativ 2 kg/tonă, la pele ții de brad), este de fapt substanță minerală din lemn ce poate fi
folosită ca îngrășământ. Cenușa, se recomandă să fi scoasă o dată la o săptămână pentru
păstrarea randamentului radiației în zona orizontală la un nivel îna lt. În urma arderii complete
a pele ților se valorifică sporit puterea calorifică a combustibilului.
Producerea unei cantități mărite de energie termică pe unitatea de combustibil și
transmiterea aproape în totalitate a acestei energii agentului termic sca d semnificativ costul
producerii energiei termice în centralele termice Ecohornet.
În cazul unei locuințe bine izolate, de regulă, centrala termică Ecohornet pornește de
aproximativ 4 -6 ori în 24 ore și funcționează efectiv circa. 60 minute la fiecare porn ire.
Termostatul ambiental permite setarea temperaturii fie pe timp de zi sau noapte, cât și
pe o perioadă de timp mai îndelungată. Astfel realizându -se o folosirea eficientă, fără risipă, a
energiei termice obținute.
Centralele Ecohornet sunt dotate cu s isteme de protecție, cu senzori de temperatură ce
împiedică avarierea componentelor și oprește funcționarea acestora.
În cazul în care se întrerupe curentul electric, supraîncălzirea agentului termic și
crearea suprapresiunii în instalație sunt eliminate p rin dotarea cu un sistem de alimentare de
protecție electric (acumulator), care are rolul de a menține în funcțiune sistemul de exhaustare
și dispozitivul de golire al peleților din focar. În momentul în care alimentarea cu curent
electric revine, centrala Ecohornet pornește automat.
(www.ecoHornet.ro)
De obicei, evacuarea cenușii se realizează manual, la 7 -10 de zile , atunci când
instalația funcționează la putere maximă și în funcție de calitatea peleților.
Centralele Ecohornet prezintă o funcționare co nstantă la parametrii setați, fără a
scădea randamentul și utilizează orie tip de peleți ce respectă standardul de fabricație. Buna
funcționare a centralei nu este influențată în mod deosebit de puritatea peleților și în cazul
folosirii unor peleți cu un grad mare de impurități, duce la creșterea semnificativă a cantității
de cenușă, astfel fiind necesară evacuarea acesteia la intervale mai scurte de timp.
61
Prin automatizarea completă a centralelor Ecohornet cu aparatură de ultima generație,
se efectuează controlul total atât al producerii energiei calorice , controlul agentului termic,
cât și al tuturor sistemelor ce compun instalația (pompe circulare , pompa recirculare, vane,
boiler, puffere, etc .) și face posibilă integrarea acestora în sisteme complexe de încălzire.
(www.ecoHornet.ro )
Fig. 3.23 Centrala Ecohornet
62
3.4. MONITORIZAREA
Monitorizarea a fost făcută la institutul de cercetare pentru materiale agricole, în urma
discuțiilor cu specialiștii am convenit pregătirea diferitelor probe de anal izat, în funcție de
compoziție.
Pregătirea probelor pentru analiză
În prima fază am făcut 14 probe de analiza,astfel:
Proba1: resturi forestiere: 33,33%; talaș: 33,33% și coceni: 33,33%;
Proba 2: resturi forestiere: 55% și paie: 45%;
Proba 3: resturi forestiere: 55% și miscanthus: 45%;
Proba 4: resturi forestiere: 60% și paie: 40%;
Proba 5: talaș: 50% și miscanthus: 50%;
Proba 6: resturi forestiere: 43%; talaș: 43% și coceni: 16%;
Proba 7: talaș: 65% și miscanthus: 35%;
Proba 8: resturi forestiere: 33,33%; talaș: 33,33% și paie: 33,33%;
Proba 9: talaș: 55% și miscanthus: 45%;
Proba 10: resturi forestiere: 33,33%; talaș: 33,33% și miscanthus: 33,33%;
Proba 11: resturi forestiere: 65% și miscanthus: 35%;
Proba 12: talaș: 60% și miscanthus: 40%;
Proba 13: resturi forestiere: 60% și miscanthus: 40%;
Proba 14: resturi forestiere: 50% și miscanthus: 50%.
63
3.5. REZULTATELE ANALITICE PENTRU PROBELE ANALIZATE
În tabel am evidențiat următorii parametrii:
Tabel 3.2. Rezultatele analitice pentru probele analizate
(www.inma.ro)
Nr. Proba Wii
% Whi
% Wti
g/cm3 Oi
dif
% Osi
kcal/kg Qi
i
kcal/kg
1. 4.55 16.24 20.79 28.29 4152 3740
2. 6.25 10.79 17.04 32.76 4164 3773
3. 0.00 11.64 11.64 35.14 4395 4026
4. 0.00 11.77 11.77 35.18 4292 3923
5. 0.00 10.72 10.72 35.42 4381 4027
6. 0.00 10.38 10.38 35.99 4057 3699
7. 0.00 9.57 9.57 36.24 4164 3825
8. 0.00 11.17 11.17 34.04 4004 3651
9. 0.00 6.60 6.60 38.15 4354 3981
10. 1.95 4.14 6.09 38.95 4163 3823
11. 0.00 7.19 7.19 37.91 4210 3870
12. 0.00 5.08 5.08 39.92 4278 3942
13. 0.00 5.26 5.26 39.10 4309 3974
14. 0.00 5.56 5.56 29.51 4976 4571
64
Fig.3.24 Reprezentarea grafică a valorilor puterii
calorifice inferioare pentru probele 1 8 Fig.3.25 Reprezentarea grafică a
valorilor umidității totale pentru
probele 18
Fig.3.25 Reprezentarea grafică a valorilor
puterii calorifice inferioare pentru probele
914 Fig.3.26 Reprezentarea grafică a valorilor
umidității totale pentru probele 9 14
65
CONCLUZII
În urma măsurătorilor experimentale executate la INMA Bucuresti, s -a evidențiat
următoarele aspecte:
– echipamentele tehnologice construite, echipate și proiectate au un rol esențial în
fabricarea peleților;
– fluxul tehnologic prezintă de asemenea un rol foarte important în fabricarea
peleților.
Studiile care le -am urmărit pe parcursul cercetării la INMA, au condus la scoaterea
în evidență a umidității produsului :
-peleții produși din biomasă f orestieră: resturi forestiere, talaș și rume guș au o
caracteristic ă ce corespu nde la o umiditate medie între 10,5 12%;
-cu cât umiditatea creș te, calitatea și densitatea peleților rezulta ți din biomasa
forestieră scade proporțional ;
1. În urma probelor analizate, probele 14,3,5 prezintă puterile calorice cele mai mari,
datorită prezenței de miscanthus și resturi animale.
2. Deasemenea, în urma presării am observat o creștere a capacității calorice a
produsului intre 20 -40%.
3. Con form observațiilor făcute la probele 1,2, am observat o umiditate mai crescută
și o putere calorică mai mică, deoarece conțin ca și materie primă resturi forestiere, talaș,
coceni și paie.
4. Pentru transportarea acestora la beneficiari este nevoie de o a numită rezistentă
mecanică a peletelui.
5. În urma cercetărilor făcute am observat că sunt anumite produse din diferite materii
prime care s -au degradat,datorită umidității prea mici a produsului, precum și a rețetei
produsului.
6. Ca o concluzie fin ală, consider că pentru mărirea eficienței energetice și calitative
a peleților se impune introducere în rețetă a uleiurilor vegetale și reziduale.
În urma aplicării tehnologiei de peletizare asupra amestecurilor de biomas ă
agricolă și forestieră, s -a const atat că puterea calorifică inferioară crește pentru peleții
realizați comparativ cu biomasa mărunțită, nepeletizata.
Toate variantele de peleți probate au prezentat un conținut scăzut de umiditate și o
putere calorifică inferioară comparabilă cu cea a cărb unelui brun, ceea ce le recomandă
pentru folosirea drept combustibil solid.
66
BIBLIOGRAFIE
Carti:
1. Alexe, F., Anghelug, V., Athanasovici, V. Manualul inginerului termotehnician.
Editura Tehnică, București, 1986;
2. Apostol, T., Marculescu, C. Managementul Deșeurilor Solide. Editura AGIR,
2006;
3. Badea, A. Valorificarea energetică a biomasei în contextul dezvoltării durabile
resurselor regenerabile de energie. Raport de cercetare CEEX 151/3/2008;
4. Bulmău, C. Contributii privind valorificarea biomasei în procese de piroliză. Teza
Doctorat, Univ. Politehnică București, 2009;
5. Darie, G. et. al. Reconstrucția haldelor de steril prin utilizarea de specii cla
potențial energetic. Editura Silvică, 2011;
6. Marinescu, M., Stefanescu, D., Chisacof, Al., Adler, O. Instalatii de ardere: Editura
Tehnică, București, 1985;
7. Mărculescu, C. Procese antropice și impact generat asupra mediului. Editura
AOSR, 2011, ISBN -976-606-8371 -11-5;
8. Mărculescu, C., Antonini, G., Badea, A. Analysis on the MS W thermal
degradation processes. Global NEST Journal, Vol. 9, No. 1, p. 57÷62, Greece,
2007;
9. Motoin, C. Centrale termo și hidroelectrice. Editura didactică și pedagogică.
București, 1974;
10. Stan, C. Valorificarea potențialului energetic al deșeurilor din ind ustria avicolă.
Teza Doctorat, Universitatea Politehnica Bucuresti, 2012;
11. Tudora E. (2009) – Biomasa ca resurs a regenerabil a, Simpozionului național
“IMPACTUL ACQUIS -ULUI COMUNITAR DE MEDIU ASUPRA
TEHNOLOGIILOR ȘI ECHIPAMENTELOR” – ACQUISTEM, Lucrări Secțiunea
3, www.inginerie -electrica.ro/acqu/pdf/2009_s3_l7.pdf;
12. Turcu I. și colaboratorii (2010) – Studiu privind evaluarea potențialului energetic
actual al surselor regenerabile de energie în România (solar, vânt, biomasă,
microhidro, geotermie). Ident ificarea celor mai bune locații pentru dezvoltarea
investițiilor în producerea de energie electrică neconvențională, Ghid pentru
potentialii investitori, http://www.renerg.ro/docs/potential_energetic.pdf;
13. Popa I.V Biomasa ca sursă de energie și produse chi mice,
http://www.cicia.ro/res/3_prezentare _uti_roman.pdf;
67
14. ]. Ministerul Economiei, Comertului și Mediului de Afaceri (2009) – Concluzii și
recomandări. Planul de Dezvoltare (Master Plan) pentru Biomasă – România,
septembrie, http://www.minind.ro/biomasa/
Concluzii_si_recomandari_privind_Planul_de_Actiune_pentru_Biomasa.pdf;
15. Ionel Ioana, Corneliu Ungureanu, Gavrila Trif – Tordai, Adrian Tenchea, Diana
Silaghi, Carmencita Constantin, 2007, Managementul valorificarii energetice a
biomasei – Note de curs, Timi soara;
16. Vladimir Rojanschi, Florina Bran, Gheorghita Diaconu, 2002, Protectia si ingineria
mediului, Editura Economica, Bucuresti;
17. Adrian Badea, Horia Necula, 2013, Surse regenerabile de energie, Seria „Energii
neconventionale”, Editura AGIR, Bucuresti.
Adrese web -siteuri:
1. www.potato.ro/_publicatii_files/…/2010/Brosura%20BIOMASA.pdf .
2. www.zeitgeist -romania.ro/…/77 -salcia -energetica -merita -sau-nu-aface
3. http://bioproduc ts-bioenergy.gov;www.environment -agency.gov.uk ;
4. http://www.bioenergyupdate.com ;
5. http://www.bios -bioenergy.at ;
6. http://www. woodycrops.org ;
7. www.icia.ro/Documents_Files/y60tv_Biomasa.pdf
8. www.usamvcluj.ro/…biomasa…/Activiatea% 201%20Catalog.pdf
9. greenly.ro/energii -alternative/salcia -energetica -o-planta -a-viitorului/ .
10. http://www.cpnt.ro/download/Deseurile%20si%20Mediul.pdf ;
11. www.ecoHornet.ro
68
Anexe :
Anexa1. Valorificare Biomasei
Anexa 2. Alimentarea presei de peleți
69
Anexa 3. Pornirea presei de peletizat
Anexa5. Studiul privind tehnologia de
producere a peleț ilor
Anexa4. Etichetarea probelor analizate
70
Anexa6 . Rampa de alimentare cu biomasã
Anexa7. Panoul de comandã
71
Anexa8. Moara de macinare grosierã a biomasei
Anexa 9. Tocare grosiere resturi, tocare finã, omogenizator – transport – dozare si separare
magneticã – marunțire – peletizare
72
Anexa10. Probele sortate in funcție de rețetele folosite
Copyright Notice
© Licențiada.org respectă drepturile de proprietate intelectuală și așteaptă ca toți utilizatorii să facă același lucru. Dacă consideri că un conținut de pe site încalcă drepturile tale de autor, te rugăm să trimiți o notificare DMCA.
Acest articol: Toma Cristina -Iuliana [627171] (ID: 627171)
Dacă considerați că acest conținut vă încalcă drepturile de autor, vă rugăm să depuneți o cerere pe pagina noastră Copyright Takedown.