Šumska iomasa potenijali, tehnologije …8aumska%20biomasa-hki%8adt-o… · granulometrijske...
TRANSCRIPT
Hrvatska komora inženjera šumarstva i drvne tehnologije, Ogulin 18. 05. 2010.
ŠUMSKA BIOMASA POTENCIJALI, TEHNOLOGIJE PRIDOBIVANJA, KONTROLA KAKVODE
Izv. prof. dr. sc. Željko ZečidDinko Vusid, dipl. ing. šum.
SADRŢAJ
• UVOD
• POTENCIJALI ŠUMSKE BIOMASE
• REZULTATI ISTRAŽIVANJA BIOMASE NADZEMNOG DIJELA STABLA
• SUSTAVI I TEHNOLOGIJE PRIDOBIVANJA ŠUMSKE BIOMASE
• KONTROLA KAKVODE ŠUMSKE BIOMASE
NASTAVA I LABORATORIJSKE VJEŢBE
Diplomski studij Šumarstvo, smjer: Tehnike,
tehnologije i menadţment u šumarstvu
Pridobivanje drva II 3+2+2 (I semestar)
Šumski proizvodi 2+1+2 (II semestar)
Šumska biomasa za energiju 1+0 (III semestar)
Trgovina šumskim proizvodima 1+0 (II semestar)
Diplomski studij Urbano šumarstvo i zaštita prirode
Uporaba Šumske biomase 1+0 (III semestar)
ŠTO JE BIOMASA?
ŠTO JE ŠUMSKA BIOMASA?
Biomasa potjeĉe od grĉke rijeĉi bios, što znaĉi ţivot i latinskog massa, znaĉenja
tijelo, pa se stoga moţe reći da se pojam biomase odnosi na ţivu tvar jednog ili
više organizama ili njihovih dijelova koja je izraţena teţinom suhe tvari po jedinici
površine (obujma), odnosno šumske površine.
UVOD
• Osiguranje dugoroĉne dobave energetskim drvom iz šuma i drvnim ostacima iz
primarne pilanske prerade za kogeneragijska postrojenja i energane jedno je od
kljuĉnih pitanja za struĉnu javnost u Hrvatskoj kao i u susjednim drţavama.
• Nuţno je precizno utvrditi (izmjeriti) kapacitete postojećih šuma odnosno ukupnu
biomasu stabla.
• U strategiji razvoja šumarstva Hrvatske potrebno je utvrditi proizvodne
mogućnosti šumskih i neproizvodnih poljoprivrednih površina.
• Poznavanje strukture biomase vrsta drveća naših šuma osnova je za procjenu
energetskog potencijala ukupne šumske biomase.
• U smislu biomase za energiju nadzemnog dijela stabala u obzir dolazi obujam ili
masa debla ili dijelova debla, krupna i sitna granjevina te kora, a kod ĉetinjaĉa još i
ĉešeri ili kod listaĉa sjemenke (plodovi).
• Lisnu masu potrebno je ostavljati u šumi radi odrţanja proizvodnih sposobnosti
šumskog ekosustava.
POTENCIJALI
POVRŠINE (ŠGOP 2006.)
Republika Hrvatska: 5 653 800 ha
Površina šumskog
zemljišta
2 688 687 ha
Obraslo 2 402 782 ha
Neobraslo proizvodno 208 467 ha
Neobraslo neproizvodno 32 952 ha
Neplodno 44 487 ha
Poljoprivredno neobraslo oko 847 000 ha
POTENCIJALI
DRVNA ZALIHA – HŠ (ŠGOP 2006.)
Vrsta drva Mil m3 Udio, %
hrast lužnjak 45,0 14,9
hrast kitnjak 28,7 9,5
obična bukva 113,2 37,4
poljski jasen 11,8 3,9
obični grab 23,2 7,7
jela i smreka 34,5 11,4
ostale vrste 46,0 15,2
Ukupno 302,4
Mil m3
Privatne šume
Ukupno
oko 97,0
399,4
POTENCIJALI
RASADNIĈARSKA PROIZVODNJA
• Ukupna bruto površina 42 rasadnika Hrvatskih šuma d.o.o. iznosi 432,34 ha
• Prosjeĉna godišnja isporuka šumskih sadnica:
POTENCIJALI
ENERGETSKI NASADI TOPOLA
Energetski nasadi listaĉa (20-40 t/ha/god)
Ispitivanje klonova topola u eksperimentalnim plantaţama
Eksperimentalne plantaţe se osnivaju na mjestima s razliĉitim pedo-klimatskim uvjetima kako bi se procijenila njihova prilagodba.
Preporuĉeni razmak za plantaţe 2-godišnje
rotacije, kao rezultat iskustava s
razliĉitim razmacima sadnje (5.500-
6.600 biljaka/ha)
2-godišnja rotacija x 5 siječa = 10 godina uzgajanja
preporučeni razmak za plantaže 5-godišnje rotacije podignutih s 1-godišnjim plemkama (1.100-1.600 biljaka/ha)
m 3,00
m 3,00 Sirio AF2 AF8
m 2,00 Monviso
AF6
4-5 godišnja rotacija x 2-3 sječe = 10-12 godina uzgoja
Rast plantaže na kraju
prvog ciklusa (2 godine).
Stabla su spremna za
sječu.
DRUGI CIKLUS
PROIZVODNJE
Upravo posječena plantaža
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
70,00
80,00
90,00
Monviso AF2 AF6 AF8 I-214 Lux
ton
ne
lla
te/h
a
peso fresco 1° anno peso fresco 2° anno
Prirast pokusne plantaţe u Mira -i (Venecija) na
kraju prvog ciklusa, 2 godine nakon sadnje
(svjeţih tona /ha)
Na kraju drugog ciklusa plantaža je spremna za drugu sječu i postiže punu
produktivnost. Stabla imaju 4-godišnje korijenje i 2-godišnje deblo.
Prirast pokusne plantaţe u Mira -i (Venecija)
na kraju drugog ciklusa
(svjeţih tona/ha)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
AF8 Monviso AF2 AF6 I-214 Lux
tonnella
te/h
a
Peso fresco secondo ciclo
Prosjeĉni prirast 45 svjeţih tona / ha * godina
POTENCIJALI
LOGISTIKA I LJUDSKI POTENCIJAL
Hrvatske šume d.o.o.
• Direkcija
• 16 Uprava šuma podruţnica
• 170 Šumarija
Proizvodni radnici 4.310
(47%)
Pomoćni radnici 260
(3%)
Stručno osoblje 3.308
(36%)
Pomoćno osoblje 1.286
(14%)
Struktura zaposlenih u 2007. godini (9.164)
Hrvatske Šume d.o.o.
ISTRAŢIVANJA
BIOMASA ALEPSKOG BORA U ŠUMSKIM KULTURAMA (svjeţe drvo)
Alepski bor, nakon rušenja
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
70,00
80,00
90,00
100,00
5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 25 30 35 40 45 50 55 60 62
Prsni promjer, cm
Po
sto
tni
mas
eni
ud
io,
%
Izbojci, iglice
i češeri
Grane
Deblovina
Prsni promjer
Deblovina s korom
Sitna granjevina s korom
Izbojci, iglice
i ĉešeri Ukupno
cm kg/stablo % kg/stablo % kg/stablo % kg/stablo
5 5,560 33,6 0,300 1,8 10,670 64,5 16,530
10 32,325 52,0 8,843 14,2 20,974 33,8 62,142
15 90,513 60,2 28,883 19,2 30,913 20,6 150,308
20 187,924 65,3 59,335 20,6 40,486 14,1 287,745
25 331,190 68,8 100,201 20,8 49,694 10,3 481,084
30 526,201 71,5 151,478 20,6 58,535 8,0 736,215
35 778,319 73,5 213,169 20,1 67,012 6,3 1058,500
40 1092,506 75,2 285,271 19,6 75,122 5,2 1452,900
45 1473,403 76,6 367,787 19,1 82,868 4,3 1924,057
50 1925,392 77,8 460,715 18,6 90,247 3,6 2476,353
55 2452,633 78,8 564,055 18,1 97,261 3,1 3113,949
60 3059,099 79,6 677,808 17,6 103,909 2,7 3840,817
62 3324,728 80,0 726,225 17,5 106,466 2,6 4157,419
ISTRAŢIVANJA
BIOMASA ALEPSKOG BORA U ŠUMSKIM KULTURAMA
Alepski bor, postotni udjeli suhe tvari
48,4450,13
54,36
75,00
41,34
79,18
75,59
49,86
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
70,00
80,00
90,00
Deblovina Grane 3 -7 cm Grane 0 - 3 cm Grane 0 - 3 cm
(suhe)
Iglice Češeri Češeri (suhi) Prosječno
Post
otn
i udio
suhe
tvar
i, %
ISTRAŢIVANJA
BIOMASA CRNOG BORA U ŠUMSKIM KULTURAMA – SINJ 2010. (suha drvna tvar)
ISTRAŢIVANJA
Biomasa crnog bora u šumskim kulturama (Gospić, 2008.)
N= 15
ISTRAŢIVANJA
Biomasa europskog ariša u mješovitim sastojinama (ĐurĊevac, 2010.)
N=35(M=49,03 %)
ISTRAŢIVANJA
Biomasa jele u prebornim sastojinama (Prezid, 2008.)
N=30Svjeţe grane i iglice (M=51,84 %)
BIOMASA HRASTA LUŢNJKA I POLJSKOG JASENA
BIOMASA HRASTA LUŢNJAKA-svjeţe drvo (kora-prostorno drvo-sitna granjevina)
Ţupanja 2007.
ISTRAŢIVANJA
BIOMASA POLJSKOG JASENA (svjeţe drvo sitne granjevine M=40,07 %)
(N=25, Koška, 2010.)
BIOMASA BUKVE U REGULARNIM SASTOJINAMA (svjeţe drvo)
ISTRAŢIVANJA
Biomasa obiĉnog graba u brdskim šumama (Daruvar, 2010.)
N= 40
Gustoća graba za vrijeme mirovanja vegetacije iznosi 840,6 kg/m3, a tijekom vegetacije 964,0 kg/m3.
ISTRAŢIVANJA
Biomasa bukve u brdskim šumama (Kamenska, 2011.)
N=45
DOSADAŠNJA ISTRAŢIVANJA
Biomasa divlje trešnje u nizinskim šumama (UŠP Vinkovci, 2010.)
N=40
ISTRAŢIVANJA
Biomasa amorfe u nizinskim šumama (Otok, 2009.)
N= 60
Prosjeĉni udio vlage drvne sjeĉke 40,51%)
ISTRAŢIVANJA
Kakvoća drvnog iverja malolisne lipe i proizvodnost iveraĉa (Osijek, 2010.)
(uzorak 10 kamiona)
Eschlböch Biber 82
Traktor Claas Xerion 3300
Proizvodnost iveraĉa iskazana u
tonama drve sjeĉke s 30 % vlage
iznosi 11,28 t/h
Postotak vlage u uzorcima drvne sjeĉke
u rasponu je od 24,4% do maksimalno
36,7%; prosjeĉno vlaga iznosi 30,6 %.
ISTRAŢIVANJA
Kakvoća drvnog iverja topole (Darda, 2010.)
N= 40
Iveraĉ Bruks 803 CT
435,17;
39%
118,85;
11%
508,1;
45%
28,40;
3%
21,10;
2%
Iveranje
Premještanje
PZV
Dogovor
Osobne potrebe
ISTRAŢIVANJA
Utjecaj klimatskih ĉimbenika na prirodno prosušivanje drva (Otok, 2010.)
N= 35
TEHNOLOGIJE PRIDOBIVANJA ENERGETSKOG DRVA
Nizinsko podruĉje – prirodne šume
TEHNOLOGIJE PRIDOBIVANJA
Crnogoriĉne kulture
TEHNOLOGIJE PRIDOBIVANJA
Crnogoriĉne kulture
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35
Prsni promjer, cm
Učin
ak
, m
3/h
, T
roša
k, k
n/m
3
Učinak, m3/h Trošak, kn/m3
Harvester Timbarjack 870C Harvester Timbarjack 1270C
TEHNOLOGIJE PRIDOBIVANJA
Panjaĉe listaĉa (Brinje 2011.)
KONTROLA KAKVOĆE ŠUMSKE BIOMASE
OSNIVANJE I IZGLED LABORATORIJA ZA ŠUMSKU BIOMASU
Središnja prostorija laboratorija
Prostorija za pripremu uzoraka
Prostorija za ĉuvanje uzoraka
Poĉetak rada laboratorija-krajem 2007.
ZAKONODAVSTVO I NORME
• CEN–European Committee for Standardization i HZN-Hrvatski zavod za norme
• 2003. - Zakon o normizaciji (NN 163/2003)
• 2004. - Uredba o osnivanju Hrvatskog zavoda za norme (NN 154/04)
• 2008. – osnivanje Tehniĉkog odbora: Ĉvrsta biogoriva HZN/TO 0-538
• Sve norme iz CEN/TC 335 Solid biofuels su prihvaćene kao hrvatske norme kroz
tehniĉku upravu i dostupne su u normoteci HZN (informacija od 21. 01 2011.) .
EN 14588: 2010 Ĉvrsta biogoriva – Nazivlje, definicije i opisi
• podruĉje rada odbora 335 – Ĉvrsta biogoriva
• pojmovi (147) i njihove definicije:
• biomasa (eng. biomass) je materijal biološkog podrijetla iskljuĉujući
fosilizirani materijal ugraĊen u geološke tvorevine
• drvno iverje, drvna sječka (eng. wood chips) je iziverana drvna
biomasa u obliku ĉestica definirane veliĉine proizvedenih mehaniĉkim
postupkom oštrim sjeĉivom
• englesko-francusko-njemaĉko-španjolsko-dansko-nizozemsko-finsko-
norveško-švedski rjeĉnik definiranih pojmova
• EN 14961-1:2010 Ĉvrsta biogoriva – Specifikacije goriva i klase – Prvi dio: Opći
zahtjevi
• CEN/TS 15234:2006 Ĉvrsta biogoriva – Jamstvo kvalitete goriva
• CEN/TR 15569:2009 Ĉvrsta biogoriva – Vodiĉ za sustav osiguranja kakvoće
SPECIFIKACIJA SVOJSTAVA DRVNOG IVERJA ZA ENERGIJU
• NORMATIVNI DIO:
• granulometrijska struktura
• udio vlage
• udio pepela
• udio dušika (za kemijski tretiranu biomasu)
• INFORMATIVNI DIO:
• neto ogrjevna vrijednost
• nasipna gustoća
• udio klora
UZORKOVANJE
• CEN/TS 14778-1:2005 Ĉvrsta biogoriva – Uzorkovanje – Prvi
dio: Metode uzorkovanja
• CEN/TS 14778-2:2005 Ĉvrsta biogoriva – Uzorkovanje – Drugi
dio: Metode uzorkovanja odreĊenog materijala transportiranog
kamionima
• CEN/TS 14779:2005 Ĉvrsta biogoriva – Uzorkovanje – Metode
pripreme plana uzorkovanja i certifikata uzorkovanja
• CEN/TS 14780:2005 Ĉvrsta biogoriva – Metode pripreme
uzoraka
UDIO VLAGE/VODE
• EN 14774-1:2009 Ĉvrsta biogoriva – Metode odreĊivanja udjela vlage – Metoda
sušionika – Prvi dio: Ukupna vlaga – Referentna metoda
• EN 14774-2:2009 Ĉvrsta biogoriva – Metode odreĊivanja udjela vlage – Metoda
sušionika – Drugi dio: Ukupna vlaga – Pojednostavljena metoda
• EN 14774-3:2009 Ĉvrsta biogoriva – Metode odreĊivanja udjela vlage – Metoda
sušionika – Treći dio: Vlaga u uzorku za generalne analize
UDIO VLAGE (VODE) U DRVU
• Udio vlage izraĉunat na bazi suhog drva
(Moistre on dry basis - u, Holzfeuchte - u)
o izraţava masu prisutne vode u odnosu
na masu apsolutno suhog drva
• Udio vlage izraĉunat na bazi svjeţeg drva
(Moistre on wet basis - M, Wassergehalt - w)
o izraţava masu prisutne vodu u odnosu
na masu svjeţeg drva
o koristi se u trgovini drvnim
energentom
ODNOS:
• EN 15149-1:2010 Ĉvrsta biogoriva – Metode odreĊivanja
granulometrijskog sastava – Prvi dio: Metoda oscilacijskog
prosijavanja upotrebom sita promjera 1 mm i više
• EN 15149-2:2010 Ĉvrsta biogoriva – Metode odreĊivanja
granulometrijskog sastava – Drugi dio: Metoda vibracijskog
prosijavanja upotrebom sita promjera 3,15 mm i manje
• CEN/TS 15149-3:2006 Ĉvrsta biogoriva – Metode odreĊivanja
granulometrijskog sastava – Treći dio: Metoda prosijavanja na
principu vrtnje
GRANULOMETRIJSKE ANALIZE
3.15 mm8 mm 16 mm
45 mm
63 mm
• EN 15103:2009 Ĉvrsta biogoriva – OdreĊivanje nasipne gustoće
NASIPNA GUSTOĆA
• EN 14918:2009 Ĉvrsta biogoriva – OdreĊivanje ogrjevne vrijednosti
OGRJEVNA VRIJEDNOST
UDIO PEPELA
• EN 14775:2009 Ĉvrsta biogoriva – Metoda odreĊivanja udjela pepela
• CEN/TS 15370-1:2006 Ĉvrsta biogoriva – Metoda odreĊivanja ponašanja
taljenja pepela – Prvi dio: Metoda karakteristiĉnih temperatura
• CEN/TS 15104:2005 Ĉvrsta biogoriva – OdreĊivanje ukupnog udjela ugljika,
vodika i dušika – Instrumentne metode
• CEN/TS 15105:2005 Ĉvrsta biogoriva – Metode odreĊivanja udjela otopljenih klorida,
natrija i kalija
• EN 15148:2009 Ĉvrsta biogoriva – Metode odreĊivanja udjela hlapljive tvari
• CEN/TS 15289:2006 Ĉvrsta biogoriva – OdreĊivanje ukupnog udjela sumpora i klora
•CEN/TS 15290:2006 Ĉvrsta biogoriva – OdreĊivanje glavnih elemenata
• CEN/TS 15296:2006 Ĉvrsta biogoriva – Preraĉunavanje rezultata analiza na razliĉite
baze izraĉuna
• CEN/TS 15297:2006 Ĉvrsta biogoriva – OdreĊivanje sporednih elemenata
KEMIJSKE ANALIZE
• CEN/TS 15150:2005 Ĉvrsta biogoriva – Metode odreĊivanja gustoće ĉestica
• EN 15210-1:2009 Ĉvrsta biogoriva – Metode odreĊivanja mehaniĉke izdrţljivosti
peleta i briketa – Prvi dio: Peleti
• EN 15210-2:2010 Ĉvrsta biogoriva – Metode odreĊivanja mehaniĉke izdrţljivosti
peleta i briketa – Drugi dio: Briketi
PELETI I BRIKETI
DRVNO IVERJE – NORME
• CEN/TS 14774:2004
Ĉvrsta biogoriva – Metode odreĊivanja udjela vlage – Metoda sušionika
• CEN/TS 15103:2005
Ĉvrsta biogoriva – Metode odreĊivanja nasipne gustoće
• CEN/TS 15149-1:2006
Ĉvrsta biogoriva – Metode odreĊivanja granulometrijskog sastava
Metoda oscilacijskog prosijavanja upotrebom sita promjera 3,15 mm i više
•...
VANJSKE USLUGE ?
• meĊulaboratorijska suradnja
• ovlaštenje
• akreditacija
Ukupan broj laboratorijski obraĊenih uzoraka iznosi više od 2000
ZAKLJUĈAK
• Istraţivanja potencijala šumske biomase u prirodnim šumama ienergetskim nasadima vaţna je osnova za procjenu realne koliĉinebiomase za energiju, koju trţište moţe oĉekivati od hrvatskogšumarstva.
• Posebno su vaţna istraţivanja postojećih i novih tehnologijapridobivanja novog šumskog proizvoda – drvnog iverja.
• Izbor optimalne tehnologije pridobivanja šumske biomase odreĊenje vrstom drveća, sastojinskim i terenskim uvjetima te klimatskimpodruĉjem.
HVALA NA PAŢNJI
ŠUMARSKI FAKULTET SVEUĈILIŠTA U ZAGREBUZAVOD ZA ŠUMARSKE TEHNIKE I TEHNOLOGIJE
[email protected]@sumfak.hr