Agro-Biomasa

Prezentarea continutului

• Reziduurile agricole – un combustibil – biomasa alternativ
• Clasificarea surselor de biomasa
• Comparatia valorilor puterii calorice
• Comparatia productiei de paie
• Tipuri de combustibili agricoli si proprietatile celor selectati
• Paiele de grau – un combustibil regenerabil in general neutilizat
• Strujenii de porumb – productii bune dar un continut mare de apa si cenusa
• Cocenii de porumb – un combustibil cu viitor promitator
• Tulpinile de soia – o recolta cu potential in crestere
• Tulpinile de floarea soarelui – productie buna dar continut mare de cenusa
• Tulpinile de rapita – productie buna dar dificil de recoltat
• Culturile de arbori energetici – alternativa la productia agricola
• Gunoiul de grajd si resturile de la fermele zootehnice
• Productia agricola cu ciclu inchis.

Reziduurile agricole – un combustibil – biomasa alternativ

Conceptul tehnologic al centralelor pe baza de biomasa AGROPOWER se bazeaza pe utilizarea reziduurilor agricole drept combustibil pentru productia de energie, astfel contribuind la reducerea emisiilor de CO2. Cel mai important fapt de mentionat este ca, in comparatie cu tehnologia biogazului, care utilizeaza drept materie prima principala silozul de porumb, reziduurile agricole nu sunt in competitie cu hrana oamenilor si furajele pentru animale. In general paiele si alte reziduuri sunt inca neutilizate si in multe cazuri sunt arse pe camp.

In prezent, recoltarea paielor in scopul utilizarii se refera in principal la paiele culturilor care, din punct de vedere al cantitatii, au cea mai mare importanta in Europa. In afara de aceasta, paiele acestor culturi pot fi depozitate pe camp, fara altre tratamente ulterioare, datorita continutului lor redus de apa (< 20%). Graul si orzul reprezinta, cu 66,5% din volumul productiei celor 27 state UE, cea mai importanta parte a culturilor arabile care furnizeaza paie.

Productia de cereale, UE-27 (%, bazata pe tone)

- Soursa: Eurostat

Clasificarea resurselor de bioamsa

Conform sectorului care furnizeaza biomasa, resursele pentru aceasta pot fi clasificate dupa cum urmeaza:

(Sursa: www.eubia.org)

Comparatia puterilor calorice

Comparatia productiei de paie (resturi vegetale)

Tabelul de mai jos prezinta comparatia productiei medii de boabe si paie (resturi vegetale) ale celor mai importante culturi energetice precum si proportia de boabe - paie.

(Sursa: Energie aus Biomasse, 2009, Kaltschmitt, Hartmann, Hofbauer)

Recoltarea sustenabila a paielor de pe camp, pentru productia de energie

Recoltarea sustenabila a paielor de pe camp, fara afectarea continutului de humus din sol, depinde in general de conditiile locale de clima si sol. Ca regula generala, conform analizei stiintifice de birou, pana la 40% din paiele disponibile pot fi recoltate de pe camp pentru productia de energie, fara a deteriora calitatea solului. Acest fapt important este respectat in toate proiectele si planurile de afaceri aferente.

Tipuri de combustibili agricoli si proprietatile celor selectati

Paiele de grau – combustibil regenerabil in general neutilizat

In majoritatea regiunilor est si sud-est-europene, paiele de grau sunt in general neutilizate si, in multe cazuri, sunt inca arse pe camp. Datorita fermelor agricole de dimensiuni mari aflate de-a lungul Dunarii, disponibilitatea paielor pentru productia de energie este evidenta si prezinta un potential vast.

Proprietatile de agro-combustibil

• Dimensiuni: 1,2 x 1,2 x 2,5 m
• Masa: ~ 500 kg (de mare densitate, pana la 800 kg)
• Cantitatea de energie: ~ 2 MWh
• Puterea calorica: ~ 4,7 kWh/kg
• Echivalent: ~ 200 l petrol pentru incalzire sau 300 kg carbune

Un camion mediu de 20 de tone este echivalent cu 8.000 de litri de petrol pentru incalzire

Depozitarea intermediara pe camp

(Stivuire apropiata, acoperire cu folie)

Livrarea la cerere catre centrala pe baza de biomasa din paie

Productia de paie de grau

Producerea de baloti pe camp – tehnologia aprobata

• CASE IH LB 433 1,200 x 900 x 2,600
• New Holland 900 x 1,200 x 2,500
• Heston 1,300 x 1,200 x 2,500 (standard 500 kg – de mare desnitate 800kg)
• Sunt necesare sfori verticale

Strujeni de porumb – productii bune si potential imens

Strujenii de porumb, in general, dau productii bune, cu bune proprietati de combustie, cu un dezavantaj minor – strujenii au un continut ridicat de apa la recoltare. Datorita conditiilor de seceta, de exemplu in Spania, strujenii de porumb sunt utilizati pentru diferite aplicatii, de asemenea pentru productia de energie. Cum conditiile de climat secetos din Regiunea Dunarii sunt destul de similare cu cele din Spania, utilizarea strujenilor de porumb este posibila in Romania, Bulgaria si Serbia.

Pe piata este disponibila tehnologia avansata de recoltare care presupune ca presa de balotat baloti paralelipipedici sa fie atasata la o combina, pentru a colecta si presa cocenii, panusile si frunzele dintr-o singura trecere, odata cu recoltarea boabelor.

• Proportia porumb boabe - strujeni 1: 1,3
• Cu o productie de porumb de 6,8 t/ha ~ disponibilitate teoretica de 9 t strujeni
• Restrictii relative la tehnologia de recoltare
• Probleme de cules dupa recoltarea cu combina
• Experienta mica in practica, disponibila doar in tarile din Europa de Sud
• O noua tehnologie de recoltare a biomasei este disponibila pentru recoltarea cocenilor, tulpinilor si a frunzelor dintr-o singura trecere

Proprietati de utilizare energetica

• Continut mare de a apa al strujenilor, dar acesta depinde de conditiile climatice
• Puterea calorica: 4,92 kWh/kg

Cocenii de porumb – un combustibil cu vitor promitator

Avand in vedere importanta crescanda a sectorului de energie regenerabila si insuficienta biomasei pe baza de lemn, sunt in faza de cercetare dezvoltare noi metode de recoltare si utilizare energetica a resurselor agricole. Cum porumbul este printre cele mai importante recolte la nivel mondial, iar cocenii de porumb prezinta proprietati de combustie remarcabile, folosirea acestui combustibil uitat are un viitor promitator. In ultimii ani s-a intensificat cercetarea, pentru recoltarea eficienta din punct de vedere costuri, a cocenilor de porumb, cu combinele. Compania austriaca Lohndrusch Tschiggerl a dezvoltat cu succes si brevetat o tehnologie deja aprobata in practica aplicata la combina CASE AXIAL. Aceasta tehnologie este de utilizare speciala pentru situatia cand cocenii de porumb nu sunt utilizati doar ca biomasa pentru combustie ci sunt utilizati si pentru alte aplicatii, cum ar fi asternut pentru pasari si productia avicola, asternut pentru animale mici (pisici, caini reptile, etc.) si materie prima pentru industriile farmaceutica si de constructii.

• 1 ha de coceni de porumb este echivalent cu 700 pana la 1100 litri de petrol pentru incalzire
• Proprietati combustibile excelente
• Densitatea volumetrica a cocenilor de porumb este comparabila cu tocatura lemnoasa de molid (160 - 170kg/m3)

Advantages for storage and energetic use

• Storage on field eventually with foil cover
• Corn cobs may be baled with straw baler
• Crude ash content 2,4% of dry matter (like poplar wood)
• Heating value: 4,82 kWh/kg

Avantaje pentru depozitare si utilizare energetica

• Tehnologie austriaca aprobata si brevetata
• Tehnologie austriaca aprobata si brevetata , dezvoltata de fermierul Franz Tschiggerl in Austria
• Este necesara o adaptare pentru combina axiala

• Depozitare pe camp, eventual acoperire cu folie
• Cocenii de porumb pot fi balotati cu presa de balotat paie
• Continutul brut de cenusa - 2,4% din materia uscata (ca si lemnul de plop)
• Puterea calorica: 4,82 kWh/kg

• Recoltarea boabelor si a cocenilor intr-un singur ciclu de lucru (timp de recoltare ~ 35 min/ha)

• Productia de coceni de porumb nu este afectata de costuri, fiind un produs rezultat in urma unui procedeu de recoltare normal
• Productii de 1,2 pana la 2,4 tone de coceni de porumb pe hectar, in functie de tipul boabelor de porumb

  In medie, luam in calcul 2 tone/ha in planurile noastre de afaceri

Tulpinile de soia – recolta cu potential in crestere

Soia devine din ce in ce mai mult un subiect central pentru agricultura si productia de hrana din europa si, in special, in Europa de Sud-Est. In prezent, in jur de 20 milioane hectare sunt cultivate in America de Sud doar pentru cererea europeana de soia, ceea ce inseamna importuri totale de circa 25 milioane tone de faina de soia si 12 milioane tone boabe de soia, in fiecare an. Aceasta inseamna: O importanta parte a valorii adaugate in aprovizionarea cu proteine pe piata interna se produce in afara Europei.

Pentru a scadea dependenta de importurile de soia, in ultimii ani a fost infiintata Asociatia DANUBE-SOYA. Principalul obiectiv al acestei asociatii este de a promova productia de soia, in special cltivarea de soia fara OMG, in tarile din Regiunea Dunarii. In acest context, este asteptata cresterea productiei de soia in Europa de Sud-Est, in acelasi timp cu cresterea potentialului de utilizare a tulpinilor de soia ca agro-biomasa.

• Prin recoltare, planta de soia fara frunze trece prin combina, volumul de reziduuri este mai mic decat la cereale dar poate fi lasat intr-o brazda ordonata
• Productia medie de tulpini: 2,3 tone
• Puterea calorica: 3.8 kWh/kg

Tulpinile de floarea soarelui – productie buna dar continut mare de cenusa

Restrictiile legate de tehnologiile de recoltare si continutul mare de apa si cenusa, impiedica in prezent utilizarea tulpinilor de floarea soarelui in scop energetic. Utilizarea energiei termice a centralelor pe baza de biomasa, pentru uscarea prealabila a tulpinilor, poate fi o solutie pentru utilizarea sustenabila a resurselor.

• Proportie mare boabe - tulpina 1: 4,1
• Cu o productie medie de floarea soarelui de 2,5 t/ha ~ 10 t tulpini
• Restrictii legate de tehnologia de recoltare
• Volum mare de recoltat pentru combina si probleme pentru adunare
• Experienta practica mica disponibila

Proprietati de utilizare energetica

• Continut mare de apa al tulpinilor la recoltare
• Este necesara uscarea dupa recoltare
• Continut de cenusa 10%
• Puterea calorica: 4,39 kWh/kg

Tulpinile de rapita – productie buna dar dificil de cules

Tulpinile de rapita, in general, ofera productii si proprietati de combustie bune. Tehnologiile de recoltare trebuie sa fie imbunatatite in practica. Primele aplicatii ale unor companii arata un potential real al tulpinilor de rapita pentru utilizare energetica in viitor.

• Proportie mare boabe - tulpini 1:2,9
• La o productie medie de boabe de rapita de 3,5 t/ha ~ 10 t tulpini
• Sunt expuse recoltarii bete mici si pleava treierata
• Pierderi la cules 50 – 80%
• Productie recoltata realist: 4 – 6 t/ha

Proprietati de utilizare energetica

• Continut mare de umiditate la recoltare, de 45 – 60%
• Este necesara uscarea post-recoltare pe camp
• Putere calorica: 4,75 kWh/kg

Culturile de arbori energetici – alternativa la productia agricola

In zone cu beneficii mici pentru productia agricola, o alternativa care incepe sa aiba succes este cultura de arbori energetici, care promite venit pentru fermieri dar si folosirea drept combustibil biomasa. In particular, de-a lungul Dunarii, in zonele cu soluri umede si conditii improprii pentru agricultura, cultivarea speciilor de salcie este o solutie promitatoare, care va fi promovata si in Politica Agricola Comuna 2014 - 2020.

• Specii uzuale plopul si salcia
• Crestere in rotatie scurta de 2 – 3 ani
• Cerinte minime pentru locatii, dar conditii optime de crestere in sol umed (salcia)
• Cost anual de productie scazut si lucrari minime dupa primii doi ani
• Combustibil alternativ datorita cererii in crestere de biomasa pe baza de lemn (tocatura din lemn)

Productii pentru plop si salcie

• Diferite metode de recoltare in practica
• Manual cu motoferastrau (pentru butuci grosi)
• Metode de recoltare forestiera precum masina de recoltat lemn pentru rotatii scurte > 7 ani
• Combina modificata – cea mai rentabila si mai utilizata in practica

• Lemnul energetic proaspat are continut mare de umiditate (50 – 70%)
• Un continut mediu de umiditate pentru combustibilul livrat, utilizat in practica, este 55%
• Pentru a creste puterea calorica a lemnului, acesta va fi uscat in prealabil
• Pentru aceasta, depozitul de combustil acoperit va fi ventilat cu aer cald si se va utiliza uscatorul cu banda de la companiile de peleti

Gunoiul si resturile din fermele zootehnice

Substantele organice rezultate din zootehnie pot fi, de asemenea, folosite drept combustibil in centralele pe baza de agro-biomasa. In functie de modul de adapostire a animalelor si de gestionare a dejectiilor, substantele organice sunt disponibile ca dejectii lichide, namol sau asternut uzat (namol amestecat cu paie sau tocatura din lemn.

Inainte de introducerea substantelor organice in procesul de combustie, dejectiile lichide trebuie separate de apa si uscate. In ceea ce priveste namolul si asternutul uzat, nevoia de uscare prealabila depinde de continutul de umiditate al substantelor. In orice caz, uscarea dejectiilor si a asternutului uzat este o optiune convenabila, pentru a utiliza eficient puterea calorica in centrala pe baza de agro-biomasa. Uscarea prealabila a dejectiilor si a asternutului uzat, imbunatateste eficienta si profitabilitatea centralei.

Mai mult decat atat, cenusa rezultata din procesul de combustie este dezinfectata si poate fi folosita ca un excelent ingrasamant pentru uz propriu sau pentru vanzare.

Tabelul de mai jos prezinta dejectiile proaspete (balegar si urina) de animale pe cap de animal (CA) (un CA este echivalentul a 500 kg masa in viu; ~ o vita, ~ sase locuri de ingrasare a porcilor, ~ 294 locuri de gaini ouatoare) Vita

(Sursa: Energie aus Biomasse, 2009, Kaltschmitt, Hartmann, Hofbauer)

In practica, utilizarea dejectiilor si a asternutului de la productia de pasari a oferit conditii excelente pentru proiectele de agro-biomasa. Mai jos sunt niste date de baza pentru fermele mari de gaini ouatoare:

Productie agricola cu ciclu inchis

In sensul unei productii cu ciclu inchis, prin aplicarea rotatiei optimizate a culturior din punct de vedere al emisiilor de CO2, cultivarea de arbori energetici pe solurile intelenite, folosirea energiei termice pentru uscarea culturilor si pentru incalzirea fermei si a vecinilor, producerea de agro-peleti si utilizarea cenusei ca ingrasamant pentru terenuri, centralele pe baza de biomasa AGROPOWER sunt in concordanta cu directivele de mediu din Politica Agricola Comuna prezenta si viitoare.