Энергетическая древесина что это

Дрова XXI века: топливные пеллеты

Мы не откроем Америки, если скажем, что существование современного общества невозможно без энергоносителей, а добыча и распределение этих энергоносителей сопряжены с множеством проблем. Есть проблемы простые для понимания: уголь, нефть и газ неравномерно распространены в толще земли, и если государству повезло иметь хорошие месторождения и при этом оно обладает серьезной военной мощью, оно может «сидеть на трубе» и диктовать свои условия менее удачливым соседям. Если месторождения есть, а армии нет, то рано или поздно все кончится плохо. Значительная часть ближневосточных войн и революций последних десятилетий имеет отчетливый нефтяной запашок. Все это понятно, но вряд ли решаемо.

Есть проблемы менее явные для неэкономиста, но тоже остающиеся проблемами. С 1970-х годов мировую экономику регулярно трясут энергетические кризисы. Глобальный экономический кризис 2008 года тоже имеет среди своих причин энергетическую составляющую.

Кроме того, запасы углеводородного топлива конечны. Разные исследователи дают различные прогнозы относительно того, как скоро из земли будет выкачан последний баррель нефти и последний кубометр природного газа, но все сходятся в том, что рано или поздно это произойдет и что по мере исчерпания относительно легкодоступных залежей придется разрабатывать более сложные (например, шельфовые месторождения, нефтеносные пески, тяжелую нефть), а это скажется на стоимости получаемого топлива и всего, что с ним связано. То есть вообще всего.

Ну и последнее по счету, но не по важности — нельзя не отметить серьезные экологические проблемы.

Все это заставляет думать об альтернативной энергетике, основанной на дешевых, общедоступных, восполняемых и безопасных источниках. Всплеск интереса к ней произошел после кризиса 2008 года и аварии на Фукусимской АЭС. Известно довольно много нетрадиционных направлений энергетики, от сугубо гипотетических (вроде квантовых электростанций) до таких, которые активно используются десятилетиями. Одно из них — это биоэнергетика, основанная на использовании топлива биологического (растительного) происхождения.

— Ага, — скажет догадливый читатель, — это дрова!

Не совсем дрова

Сложно представить себе автомобили, электростанции и заводы, работающие на дровах, не правда ли? На самом деле из растительного сырья (не только из древесины, но и, например, из масел) можно получить довольно много разных видов топлива, пригодного для различных нужд.

Даже если говорить о непосредственном сжигании древесины для получения тепла, сегодня существует более совершенная ее форма, нежели полено: топливные брикеты и гранулы — пеллеты. Древесину (например, отходы производства) размалывают в муку, высушивают и прессуют в формах-матрицах при повышенной температуре, отчего содержащийся в растительных клетках лигнин «цементируется». Получившиеся гранулы существенно плотнее исходного дерева (до такой степени, что тонут в воде), имеют форму и консистенцию, удобную для хранения и переноски, и, что самое главное, при сжигании выделяют в полтора раза больше тепла, чем обычные дрова. А если древесные пеллеты обжигать без доступа кислорода (этот процесс называется торрефикацией), они приобретают ряд дополнительных полезных качеств: не боятся влаги и плесени, долго хранятся, а по теплотворности приближаются к углю. Такое топливо не только эффективно, но и экологично.

Вопреки заблуждениям, древесина и водоросли – не худшие источники восполняемой энергии, нежели, например, солнце. Всё-таки человек жил «на дровах» несколько тысяч лет своей истории.
Существует перспективный источник биомассы, существенно превосходящий энергетические леса и другие плантации топливных культур. Это – водоросли, так называемое биотопливо третьего поколения (первым поколением считается топливо, произведённое из пищевых культур, вторым – из несъедобных частей пищевых растений, из древесных отходов и растений, специально выращиваемых для энергетических нужд). Существуют виды водорослей, содержащие в пересчёте на сухое вещество до 75–85% жиров. Водоросли растут быстро, в 20–30 раз быстрее любого наземного растения, – с одной плантации можно снимать «урожай» не раз в несколько лет, как в случае с энергетическим лесом, а до 35 раз в год. Есть одно «но»: для этого водорослям нужна высокая температура воды, причём относительно постоянная, без перепадов. Существует и возможное решение этой проблемы: размещение ёмкостей для выращивания водорослей при теплоэлектроцентралях.
Топливные пеллеты выделяют при сжигании в полтора раза больше тепла, нежели обычные дрова, и не боятся влаги. Для сжигания пеллетов используется специальный пеллетный котёл – такие котлы сегодня широко используются в Европе для отопления коттеджей, поскольку имеют очень высокий КПД (до 95%), не требуют специального обслуживания, кроме редкого извлечения золы, компактны и практически полностью пожаробезопасны.
В принципе, прессованные опилки в качестве источника топлива начали эпизодически использовать ещё в 1930-х годах, но тогда это было связано не с экологическими причинами, а с Великой депрессией, во времена которой просто не хватало обычной древесины и угля для отопления. Компактные пеллетные котлы современного типа появились в 1980-х годах.

Источник

Мир науки

Рефераты и конспекты лекций по географии, физике, химии, истории, биологии. Универсальная подготовка к ЕГЭ, ГИА, ЗНО и ДПА!

Энергетическая древесина

зрения, это, прежде всего, автономность функционирования. В отличие от традиционных печей, в которые периодически необходимо загружать дрова, наблюдать, чтобы они не прогорели и заблаговременно удалять золу, в современных установках, которые способны топили больницы, школы и даже жилые кварталы, поставки древесины проходит автоматически. Это достигается путем гомогенизации древесины, то есть ее измельчения. Измельченная древесина засыпается в хранилище, откуда с помощью шнека или конвейерной ленты транспортируется непосредственно в печь.

Основными современными видами энергетической древесины являются:

• отходы древесины, бывшей в употреблении (любые отходы древесины, выбрасываются на свалку или иным способом выводятся из эксплуатации). Чаще среди видов древесины этого типа говорят о старых поддоны, которые подставляются под определенные виды груза при транспортировке;

• быстрорастущее энергетическая древесина.

Среди энергетической древесины первого типа наибольшего внимания заслуживают отходы древесины, образующиеся непосредственно на лесосеках. Среди них большую часть составляют ветви, опыляемые из ствола перед его трелевкой (транспортировкой волоком к грузовику). В нашей стране такие отходы по завершении лесосечных работ сбрасываются в кучу и сжигаются непосредственно в лесу или вблизи него. Это делается с целью предотвращения лесных пожаров, так как в случае оставления этих отходов в лесу они высыхают и при наличии огня становятся причиной большого лесного пожара. Следовательно, данный ресурс и сегодня просто уничтожается.

Относительно отходов древесины деревообрабатывающей промышленности различных порядков, следует отметить, что обычно такие отходы традиционно используются на тех же предприятиях, на которых они образовались для обеспечения собственных нужд (обогрев помещений, сушка деловой древесины). К тому же для таких отходов, как треска и опилки, намного более энергоэффективные технологии, такие как производство древесных панелей (ДСП, МДФ) или использование в химической промышленности.

Относительно отходов древесины, бывшей в употреблении, в странах Европы существует ряд ограничивающих документов, требующих быть очень внимательными при применении этого энергоресурса. Так, можно безоговорочно использовать древесину, при эксплуатации не подвергалась никакой химического воздействия (окрашивание и др.).. Именно поэтому наибольшей популярностью среди отходов этой группы пользуются отработанные грузовые поддоны. В печах с повышенным уровнем очистки выбросов в атмосферу разрешается сжигать окрашены и покрыты лаком отходы. И вообще не разрешается сжигать отходы, подверглись значительной обработке опасным соединениями. Например, отработанные древесные шпалы, пропитанные креозотом для предупреждения гниения.

Значительное внимание заслуживает природоохранный аспект проблемы. Так, энергетическая древесина может считаться возобновляемым энергетическим ресурсом, уменьшает уровень эмиссии парниковых газов только при условии вторичного высадки деревьев. Так, учитывая это замечание, в мире одной из значительных проблем, связанных с негативным воздействием на окружающую среду, является уничтожение лесов, одной из причин которого является производство древесного угля в некоторых странах, которые развиваются.

Источник

Энергетический лес быстрорастущей ивы для выращивания дров

В настоящее время большое внимание уделяется вопросам экологии и доступа к чистой и возобновляемой энергии. Ее производство из ископаемых источников вредно для окружающей среды, кроме того, эта энергия постоянно уменьшается и становится все более дорогой. Стоит заинтересоваться выращиванием энергетической быстрорастущей ивы-кустарника с большим приростом древесины в своей массе.

Энергетическая ива была выведена несколько лет назад в Швеции. Нетребовательное и морозостойкое растение было получено в результате селекций шведскими учеными.

Интересный факт! Быстрорастущая ива сегодня считается самым дешевым и возобновляемым источником энергии в мире.

Экономически и экологически выгодна идея выращивания древесины

Энергетические культуры имеют нулевые выбросы углерода. Таким образом, они производят столько же энергии во время горения, сколько они взяли из воздуха во время роста. У них также есть много других преимуществ.

Преимущества агробизнеса по выращиванию ивы на топливо:

Конечно нужно еще подготовить и упаковать урожай дров. Потребуется техника для колки и распила дров, а при больших площадях энергетических плантаций – ивовой комбайн для уборки ивы в снопах. В результате рентабельность инвестиций с 1-го гектара существенно снизиться, но зато вырастет объем товарно-денежного оборота.

Рентабельность выращивания быстрорастущей ивы на дрова

При выращивании энергетической ивы инвестору следует помнить о том, что – это не самая прибыльная сельскохозяйственная культура. Тем не менее, энергетическая верба гарантирует стабильный и надежный ежегодный доход. Ведь как утверждают агробизнесмены в Японии: «Пол дела сделать – дело продать!». А на энергоресурсы всегда будет спрос расти. Кроме того, энергетические субсидии ивы от агентства по реструктуризации и модернизации сельского хозяйства предоставляются также, как и для других сельскохозяйственных культур.

Один саженец ивы стоит около 0,05$. Для посадки 1 га необходимо 35-45 тысяч штук рассады саженцев. То есть потребуется только на посадку до 2 250$ на 1 га. Доходность с 1га энергетического леса подробно описано ниже.

Технология выращивания быстрорастущей энергетической вербы

Почвы 3-го, 4-го, 5-го и даже 6-го сорта вполне предназначены для возделывания. Особенно те, которые считаются слишком влажными для традиционных сельскохозяйственных культур. Это, например, поля, часто затопляемые реками. Тем не менее, вы должны быть осторожны, чтобы не было проблем с доступом к затопленным полям для сбора урожая дров. В любом случае вода очень важна для высоких показателей урожайности дров з ивы. Особенно в первый год выращивания, когда у ивы слабая корневая система. Если с марта до конца августа он не получит адекватной порции воды – урожай может уменьшиться даже вдвое. Благодаря выращиванию дров для энергии из быстрорастущей вербы можно использовать земли, не предназначенные для выращивания сельскохозяйственный растительных культур продуктов питания или фуража на корм скота.

Закупка машин для резки ивы на производство щепы и брикетов

Хорошая почва и местность – этого еще недостаточно для успеха в агробизнесе! Вам все еще нужно купить подходящее оборудование и инструменты. В зависимости от размера площади энергетического леса и объема инвестиционных возможностей – существуют разные способы сбора энергии с ивы.

По словам селекционеров, сбор урожая дров можно производить вручную, например:

Уборка урожая ивы механическими методами может осуществляться с помощью разного оборудования и инструментов. Все зависит от объемов, временных затрат, требуемой производительности и финансовых возможностей.

Оборудование для уборки дров:

Однако, как предупреждают земледельцы, стоимость комбайна очень высока, и зачастую фермеры не могут себе позволить таких роскошных самоходных машин.

Уборка урожая дров из быстрорастущей ивы

Срезанные побеги связывают в пучки и затем измельчают, например, с помощью измельчителя веток домашнего изготовления или традиционного измельчителя. По словам фермеров, покупатель будет больше платить за сухую иву, потому что тогда ее цена будет выше. А меньший тоннаж не имеет значения. Для подготовки производимой продукции потребуется следующий перечень оборудования:

Для производства ивовых брикетов вам понадобится:

Как заработать на выращивании энергии дров из ивы?

Самая большая во Европе электростанция, функционирующая на сжигании древесной биомассы с целью переработки тепла в электроэнергию, располагается во Зиммеринге (на немецком Simmering – Австрия Альпийская Республика). Мощь электростанции 66 МВт. Станция каждый год употребляет до 190 тыс. тонн биомассы, сосредоточиваемой во радиусе сто километров до станции. Ее объемы потребления топливной древесины растут ежегодно. Деятельность станции дает возможность уменьшить годичные выбросы СО2 на 144 тыс. тонн.

Плюсы и минусы агробизнеса по выращиванию дров из ивы

Чтобы получить объективную оценку эффективности инвестирования финансовых средств в производство био-топлива из древесины энергетической быстрорастущей ивы, нужна положительная и отрицательная информация. Попробуем объективно проанализировать все плюсы и минусы бизнес-идеи.

Плюсы выращивания быстрорастущей ивы на био-топливо

Спрос на энергию будет всегда, все живое в этом мире ежедневно борется за энергию. Более того потенциал роста экологической энергетики и потребность в био-топливе растет ежегодно экспоненциальными темпами. Все больше появляется электромобилей, но на сегодняшний день все электростанции в мире не способны покрыть потребность в электроэнергии если все автомобили будут электрическими. Поэтому будут постоянно появляется новые электростанции на дровах.

Можно продавать как поставку сырья промышленным предприятиям, которые производят топливные брикеты из древесины. Также можно задумается о собственном производстве пеллет (топливные гранулы для автономных био-котлов с автоподачей сыпучего топлива под цифровым управлением) и брикетов, как параллельно ведущий промышленный бизнес.

У Вас будет бесплатное топливо в Вашем собственном доме. А ведь сэкономленные деньги – это заработанные деньги! Запасы дров будут экономить расходы на отопление зимой. Более того можно приобрести свою небольшую электростанцию на дровах для экономии на электроэнергии круглый год. По этой же причине можно пересесть на электромобиль, так еще получиться сэкономить на ежемесячных расходах на топливо. Это идеальный бизнес для полной автономности и энергетической независимости его собственника.

Важным плюсом является безопасный формат для хранения энергии. Не требуется специальных систем безопасности по сравнению с другими видами материальных источников энергии. Другими словами, дрова не взорвутся от малейшей искры как газ или жидкое топливо. Не произойдет утечка из дорогих аккумуляторов в случае с хранением электроэнергии. Хранить энергию в дереве в разы безопаснее, дешевле и надежнее чем в любом другом виде.

Кроме того, побеги ивы можно использовать для создания:

А также в качестве корневищ для прививки деревьев. Кроме того, вы можете построить красивые беседки в садах на дачах или на приусадебных участках возле загородного частного дома.

Минусы выращивания ивы на дрова

Еще один минус по мнению скептиков это тот факт, что для получения хорошего урожая нельзя косить иву ежегодно. А лучше через год собирать урожай дров со своей ивовой плантации, иначе существенно снизится рентабельность агробизнеса, особенно в первые года.

По мнению скептиков, энергетические компании отказываются от закупок у отечественных производителей биомассы, получаемой из ивы, в пользу более дешевого импорта из Китая. Поэтому фермеры считают, что выращивание энергии ивы может хорошо окупиться только при посадке на больших энергетических лесах 10-50 га.

Как скептики, так и сторонники выращивания энергетической ивы соглашаются, что возврат затрат на энергетический лес возможен только через несколько лет после ее создания. Клиент платит, чтобы получить тепло, например, с экологических отопительных установок. Щепа популярна, но в системах отопления с более высокой мощностью (например, в отелях, школах, больницах), потому что более крупные котлы лучше справляются с сжиганием этого вида био-топлива.

Тем не менее несмотря на все минусы многие небольшие фермерские хозяйства и даже индивидуальные предприниматели хорошо зарабатывают на небольших площадях экономя на дорогостоящем оборудовании. Применяют недорогие кукурузные косилки для укоса побегов кустарника ивы. Толстые стволы спиливают ручными пилами и т.д. Дешево, сердито, но зато рентабельность сохраняется на высоком уровне, хоть и при малом денежном обороте агробизнеса.

Любое выращивание очень выгодно, если спрос большой – уверяют фермера и владельцы ивовых плантаций. Хорошо продуманные и ухоженные энергетические леса десятилетиями приносят долгосрочную прибыль. Кроме того, это бизнес экологического направления – что очень актуально на сегодняшний день!

Объективный анализ инвестирования в энергетический лес для создания стабильного многолетнего дохода с ежегодной сборки урожая дров. Преимущества и недостатки выращивания быстрорастущей энергетической ивы на био-топливо. Бизнес-идея с расчетами расходов и доходов агробизнеса. Приведены показатели рентабельности и сроки окупаемости вложений.

Источник

Заготовка энергетической древесины

4.5 Заготовка энергетической древесины

Согласно оценкам, половина объёма древесного сырья в мире используется промышленностью (деловая древесина) и вторая половина в качестве дров. Энергетический потенциал древесины является ведущим источником энергии возобнов­ляющихся биоресурсов и используется очень многообразно. В производство энергии древесина попадает в основном в форме отходов промышленной переработки (кора, опилки, отработанный щелок целлюлозного производства). Для заготовки собственно дров характерен большой физический вклад. Только часть всей этой заготовки достигает рынка, хотя в последние годы быстро развиваются технологии и логистика коммерческой заготовки колотых дров. Из дров наиболее популярны лиственные (берёза, ольха, осина), потому что они меньше искрят, чем хвойные. Раньше был обычай распиливать и раскалывать чурки примерно на метровые поленья, которые складировали и сушили в поленницах. Ныне все чаще дрова разделывают прямо на небольшие полешки длиной около 30-40 см при помощи механических колунов. Традиционно агрегаты для производ­ства дров разделяют на три группы согласно их назначению: перерезающие, раскалывающие и перерезающе-раскалы-вающие. Они работают на электричестве, от автономного двигателя внутреннего сгорания или приводятся в действие от вала отбора мощности трактора. Перерезание осуществ­ляется циркульной или ленточной пилой или режущим ножом, а расколка вдавливанием чурок гидроцилиндром в лезвие или пирамидальное остриё. Некоторые модели перерубают и раскалывают чурки одним движением (например. в гильотинное лезвие заварено остриё, раскалывающее чурки при перерубании). Получаемые полешки чаще всего хранят в укрытом от попадания осадков помещении. Для высушивания полешек до влажности использования тре­буется целое лето.

Рисунок 4-30. Ныне дрова при помощи механических колунов часто раскалывают до размеров потребления.

Заготовка энергетической древесины из порубочных остат­ков приобрела в последние годы невиданный размах. Согласно современным представлениям заготовка порубоч­ных остатков выгодна лишь тогда, когда она может быть совмещена с заготовкой древесины на крупных делянках главного пользования. Однако поскольку попённая компен­сация за порубочные остатки незначительна и порой отсутствует, то их заготовку приходится всегда связывать с заготовкой более ценной деловой древесины.

На основании площади лесосеки, породного состава и рас­пределения деревьев по размеру можно составить оценку объёма порубочных остатков. Из сосняков отходов остается в среднем наполовину меньше, чем из ельников такой ас полноты. Решение о сборе порубочных остатков следует принимать до начала заготовки древесины, чтобы видоиз­менить технику работы харвестера под сбор остатков. При нормальной заготовке харвестер старается собрать порубоч­ные остатки на волоке для защиты почвы и корней от продавливания колеи. После неоднократного проезла техники по слою остатков их сбор существенно затрудняется. Поэтому на делянках со сбором отходов обрезка сучьев выполняется вне волока, на одной или обеих сторонах от харвестера.

До сжигания порубочные остатки необходимо раздробить в щепу или дроблёнку. В зависимости от условий и приме­няемого оборудования дробление производят на делянке, на придорожном складе, на отдельном терминале или на месте использования. Дробление на самых первых фазах сокращает затраты на перевозку, поскольку кузовное пространство заполняется полнее. С другой стороны, раннее дробление создает проблемы со складированием дроблёнки и связано с применением специальных дробилок.

На делянке ныне применяют отдельную дробилку (рубитель-ную машину), которая перемещается по волокам от одной кучи отходов к другой и накапливает щепу в бункере. Лесная дробилка вываливает дроблёнку на придорожном складе в сменный кузов. Производительность такой дробилки составляет в среднем 7-8 м3 (18-20 складочных м:>) за час работы.

Шире, чем дробление на делянке, практикуется сбор и пере­возка порубочных остатков форвардером и дробление их на придорожном складе или месте использования. В идеальном случае сбор отходов совмещается с заготовкой деловой древесины: один и тот же форвардер обслуживает обе операции. Однако часто кучи порубочных остатков остав­ляются на подсушку в течение нескольких месяцев и только потом дробятся или перевозятся.

Поскольку перевозка не слежавшихся порубочных остатков крайне не выгодна, то довольно часто их дробят отдельной дробилкой для верхнего склада. Такие дробилки часто сравнительно массивны и смонтированы на базе гру ювика. У них есть свой погрузчик, подающий отходы в лро6илк\ Дроблёнка насыпается либо в кузов рядом стоящей машины, либо в тележку или контейнеры.

По мере роста объёмов заготовки порубочных остатков все больше внимания уделяетс логистике перевозки и эконо­мичности всей заготовительной цепи. Особое значение в цепи приобретает перевозка щепы на автотранспорте. Последние тенденции развития указывают на то. что разме­щенное недалеко от силовых станций концентрированное дробление способно обеспечивать наиболее равномерные поставки сырья. Но концентрированное дробление натал­кивается на проблемы дальней перевозки недробленых отходов.

К последним техническим новшествам можно отнести упаковщик порубочных остатков. Он прессует отходы в свое­образные пучки, которые легко перевозить на форвардере до придорожного склада и далее на грузовике до места использования. Если упаковщик удастся совместить с фор-вардером в одну машину, то одной единицей техники можно было бы выполнять три операции (трелевка деловой дре­весины, формирование в пучки и вывозка пучков). Заготовка порубочных остатков переживает явно такой же перелом­ный период, как и заготовка деловой древесины в х годах, когда проводились эксперименты по лесозаготовке и тестировались различные способы заготовки и модели техники. Самые последние предпочтения отдаются способу формирования в пучки на крупных делянках. Для неболь­ших делянок довольно конкурентоспособно дробление отходов у дороги.

Фото 4-32. Упаковщик порубочных остатков прессует «пучки», которые легко перевозить форвардером на придорожные склады и далее на грузовике до места использования. На снимке упаковщик Тимберджек 1490. (АО Тимберджек)

В последние годы активизировалась заготовка пней для производства энергии. Удаление пней предотвращает перенос грибковых болезней в новое поколение деревьев и одновременно дает хороший вид топлива. Пни корчуют при помощи ковша экскаватора или корчевателя. Пнёвым харвестером называют навешиваемое на стрелу экскаватора орудие, которым не только выдирает пни из земли, но частично стряхивает с них камни и землю и дробит их. При корчевке пней можно попутно выполнить дополнительную подготовку почвы, что избавляет от отдельной последующей операции. Такой многоцелевой подход повышает рентабель­ность заготовки пней. Рентабельности способствует и то, что вывозка пней и порубочных остатков выполняется часто синхронно на одной и той же технике.

Рисунок 4-33. Пни корчуют чаще всего с помощью экскаватора. Вместо ковша навешивают корчевателъную вилку.

Делаются попытки сочетать заготовку энергетической древесины с рубками прореживания и лесоводческими мероприятиями. При рубках ухода самые крупные стволы идут в деловую древесину, а мелкие деревья на энерге­тическое сырьё. С некоторых делянок вся выбираемая древесина годится только для производства энергии. Количество таких делянок будет возрастать в связи с тем. что лесоводческие мероприятия не были выполнены или первое прореживание запоздало. С молодых деревьев для дробления не стоит обрезать сучья. Энергетическую древесину можно заготавливать традиционными способами (ручная или машинизированная валка), хотя во многих местах эти способы оказываются для этой цели неуклюжими и малоэффективными. Навешиваемые на харвестер или сельскохозяйственный трактор «энергозахваты» представ-вляют собой валочно-пакетирующий агрегат, позволяющий схватить и срезать до десятка тонких стволов и формировать пучки в вертикальном положении, не отпуская захвата. Однако для удобства вывозки с делянки пучки надо пере­резать посередине и вершинки сложить на комлевые части (высота годных для производства энергии молодых деревьев 6-10 м). Разделка-укладка пучков осуществляется часто ножевым срезающим устройством (т. н. гильотина).

Фото 4-34. При рубках ухода в молодых насаждениях всё шире применяются энергетические захватные устройства, навешиваемые на стрелу харвестера или сельскохозяйственного трактора. На снимке захват марки Наарва 1600-40. (АО Пектин Пая).

Источник