FAKULTET INŽENJERSKIH NAUKAUNIVERZITET U KRAGUJEVCU

PROJEKTNI ZADATAK

„OBNOVLJIVI IZVORI ENERGIJE 1“-ENERGIJA BIOMASE-

SISTEM DALJINSKOG GREJANJA NASELJA U RURALNIM SREDINAMA

MENTOR : STUDENTI:Prof. Dr Milan Despotović Ilić Igor 318/2014 Radomirović Miladin 313/2014

Nikolić Marko

Kragujevac 2015. God.

SADRŽAJ:

Uvod.………………………………………………………………….……………..21. Zakonski osnov……………………………………………………….………………32. Energija biomase………………………………………….………………………….5

2.1 Biomasa kao energent………………………………….……….………………..52.2 Procene potencijala biomase u Srbiji………………………..……………………6

3. Daljinsko grejanje-toplifikacija……………………………………………….……..113.1 Prednosti i nedostaci…………………………………………………………….123.2 Postrojenja daljinskog grejanja………………………………………………….123.3 Prenošenje toplotne energije…………………………………………………….13

4. Daljinsko grejanje sa aspekta zaštite životne sredine………………………………..135. Prikaz predviđenih sistema daljinskog grejanja, raspoloživih energetskih

infrastrukturnih sistema u selu Ostrovu……………………..……………..………..155.1 Izbor kotlovskog postrojenja…………………………………………………….16 5.1.1 Potrošnja ogreva……………………………………………..…………….17 5.1.2 Analiza toplotnih gubitaka……………………………………..………….185.2 Tehničko-tehnološki opis kotlovskog postrojenja……………………………….20

5.2.1 Tehnološki opis postrojenja……………………………………...………..205.3 Ekološka merenja…………………………………………………………….…..235.4 Priprema vode……………………………………………………………………235.5 Snabdevanje gorivom……………………………………………………………245.6 Građevinski objekti……………………………………………………………...245.7 Izbor lokacije i situacioni plan…………………………………………………..24

5.7.1 Zahtevi vezani za lokaciju………………………………….……………245.7.2 Moguća lokacija……………………………………………………….…25

5.8 Priključak na komunalnu infrastrukturu…………………………………………25 5.9 Priključak na elektrodistributivnu mrežu………………………………………...26 5.10 Priključak na elektrodistributivnu mrežu………………………………………..26 5.11 Specifikacija radne snage…………………………………………………….….27 6. Ekonomski deo……………………………………………………………………….27 Zaključak......................................................................................................................28 Literatura......................................................................................................................29

1

UVOD

U današnjem vremenu svima je postalo jasno da aktivnosti ljudi na našoj planeti ima za posledicu narušavanje okolne prirodne sredine sa potencijalno nesagledivim negativnim posledicama po floru, faunu, klimu, ali i na zdravlje i kvalitet života ljudi. Sve aktivnosti čoveka vezane su sa utroškom nekog vida energije. Povećanjem broja ljudi na planeti, kao i njihovog kvaliteta življenja potrebe za energijom svakim danom sve više rastu. Najveći deo današnje energije, ljudi obezbeđuju korišćenjem fosilnih goriva (naftini derivati, ugalj i prirodni gas). Razlozi takvog obima korišćenja fosilnih energenata treba tražiti u skoncentrisanoj energiji u relativno malim količinama energenta, razvijenim tehnologijama i tehnici njihovog prikupljanja i korišćenja, dosadašnjoj relativno niskoj ceni, ogromnim finansijskim moćima lobija za njihovu proizvodnju i korišćenje i dr. Pogodnosti u pogledu njihovog korišćenja u ovom trenutku se ne može odreći ni jedna privreda u svetu, ali negativni aspekti njihovog korišćenja i neprestalnog tržišnog poskupljivanja svakim danom podstiču težnju da se njihovo korišćenje supstituiše nekim drugim, pre svega obnovljivim energentima.

2

1. ZAKONSKI OSNOV

Traženje razloga za supstitucijom fosilnih izvora energije obnovljivim energentima u Srbiji ima nekoliko specifičnosti. Pre svega se to odnosi na činjenicu da su rezerve fosilnih energenata u Srbiji jako male. Smatra se da će se domaće prirodne rezerve nafte i zemnog gasa iscrpeti za oko 15-20 godina, a da će uglja u velikim nalazištima biti za još 55-60 godina. Nakon toga Srbija će u potpunosti biti primorana da svoje potrebe za energentima podmiruje iz uvoza. Do tog vremena, cena energenata na svetskom tržištu će sve više rasti, što će dovesti u pitanje konkurentnost domaćih proizvoda, kao i kvalitet života njenih građana. Zbog navedenog i usled drugih faktora prinude u zemlji se mora promenuti odnos u gazdovanju energijom uz imperative supstituisanja konvencionalnih, tj. fosilnih energenata lokalno dostupnim i obnovljivim energentima. Jedna od potvrda da su stremljenja ka supstituisanju fosilnih izvora energije obnovljivim energentima u našoj zemlji perspektivna može se pronaći i u tome, što je i Evropska unija još tokom 2007. definisala kombinovani cilj za države članice koji podrazumeva da do 2020. godine, 20% ukupne potrošnje energije EU mora obezbediti iz obnovljivih izvora. Srbija bi velike količine energije mogla da produkuje iz obnovljivih izvora, ali se u zemlji trenutno godišnje iskoristi manje od 16% potencijala tih izvora. Najveći udeo u tome mogla bi imati biomasa, od koje bi se moglo proizvoditi oko četvrtine ukupne energije u Srbiji. Biomasa u svom čvrstom i tečnom obliku predstavlja najznačajniji OIE u Srbiji i čini dve terećine ukupnog potencijala ili 66% obnovljivih izvora energije.

Slika 1. Potencijal OIE u Srbiji

Da bi biomasa postala privlačna kao energent neophodno je da postoje tehnologije i tehnika koje omogućavaju da se na efikasan način iskoristi energija biomase, da se negativni uticaji na okolnu sredinu usled korišćenja biomase kao energenta svedu na minimum, da je proizvedena energija po svom kvantitetu i kvalitetu konkurentna energiji iz fosilnih goriva. Tehnologije konverzije biomase kao energenta nude određene prednosti, ali imaju i određene nedostake. U prednosti bi se moglo nabrojati sledeće:

3

ekološki znatno prihvatljivija proizvodnja energije, obnovljivost na godišnjem nivou, lokalna dostupnost, niska cena nabavke i dr.

Od nedostataka bi se u najkraćem moglo navesti: često složeni procesi za energetsku konverziju biomase, korišćenje biomase kao energenta najčešće u stacioniranim postrojenjima, viša cena postrojenja za korišćenje biomase u poređenju sa konvencionalnim

postrojenjima koja koriste fosilna goriva, mnoge tehnologije konverzije biomase su još u demonstracionoj fazi ili i ako su

komercijalne, ne postoji veliki broj postrojenja na osnovu kojih bi gradnja takvih postrojenja postala

jevtinija. Naša država je potpisala “Kjoto protokol”, čime se obavezala da će postepeno smanjivati korišćenje konvencionalnih energenata, a umesto njih uvoditi obnovljive energente. Cilj ovog protokola je da se smanji ispuštanje ugljendioksida u atmosferu, tj. da se umanji efekat “staklene bašte” čime će se doprineti smanjenju globalne promene klime. Za organizovano sprovođenje navedenog protokola i domaćih akata (akcioni plan korišćenja OIE...), korišćenje biomase kao energenta za zagrevanje vode u sistemima centralnog daljinskog grejanja, lokacije koje su u blizini ruralnih područja ima najveću perspektivu. Pozitivni efekti korišćenja biomase kao energenta u sistemu daljinskog grejanja moraju se posmatrati multidisciplinarno od čega bi se najpre mogli istaći: društveni, ekonomski i ekološki aspekt (sl. 2), koji predstavljaju stub održivosti takvih aktivnosti.

Slika 2. Multidisciplinarni koncept održivosti primene biomase kao energenta

4

2. ENERGIJA BIOMASE

Jedna od obnovljivih izvora energije koja ima veliki potencijal za korišćenje u sistemima daljinskog grejanja u ruralnim sredinama, a koja je nedovoljno korišćena do sada je energija biomase. Kada se govori o biomasi kao obnovljivom gorivu, podrazumeva se materija sačinjena od biljne mase u vidu proizvoda, nusproizvoda, otpada ili ostataka te biljne mase. Prema agregatnom stanju, s uticajem na način energetskog korišćenja, biomasa se deli na čvrstu, tečnu i gasovitu. Biomasa se može posmatrati kao oblik uskladištene solarne energije.

Energija sunca konvertuje se u biljkama kroz proces fotosinteze i one je korise za svoj rast. Biološki izvori struje se mogu obnoviti, lako se skladište i neutralni su kad je u pitanju CO2, što znači da ne ugrožavaju klimu.

U čvrstu biomasu ubrajaju se ostaci ratarske proizvodnje, ostaci rezidbe iz voćarstva i vinogradarstva, ostaci šumarstva, biljna masa brzorastućih biljaka, a pre svega brzorastućih šuma, deo selektovanog komunalnog otpada, ostaci iz drvoprerađivačke industrije, ostaci primarne i sekundarne prerade poljoprivrednih proizvoda i drugo.

Pod tečnom biomasom podrazumevaju se tečna biogoriva – biljna ulja, transesterifikovana biljna ulja – biodizel i bioetanol.

Gasovitu biomasu predstavlja biogas, koji može da se proizvede iz životinjskih ekskremenata ili energetskih biljaka, ali kao sirovina mogu da posluže i druge otpadne materije. Gasovitu, pa i tečnu, biomasu, predstavljaju i produkti gasifikacije, odnosno pirolize čvrste biomase.

2.1 BIOMASA KAO ENERGENT

Imajući u vidu ograničenost rezervi konvencionalnih energenata (i njihovu sve veću cenu), u svetu je sve aktuelnija tendencija supstitucije tih energenata tkz. održivim energentima, tj. energentima koji su u relativno kratkom vremenu obnovljivi i čija primena ne narušava u većoj meri čovekovu životnu i radnu sredinu. Primena biomase u energetske svrhe, kao prvog i najstarijeg izvora energije, danas po mnogim aspektima postaje sve aktuelnija, jer biomasa:

predstavlja obnovljiv izvor energije, tj gorivo koje stalno nastaje i kao takvo je praktično neiscrpno,

sa tehničkog i ekonomskog aspekta njeno sagorevanje je isplativo, sa ekološkog stanovišta, njeno korišćenje, utiče na smanjenje narušavanja

životne i radne sredine, jer se njenim sagorevanjem atmosfera dodatno neobogaćuje sa ugljen dioksidom (biljke koriste CO2 iz atmosfere u

5

njihovojvegetaciji – sagorevanjem se korišćeni CO2 samo vraća u atmosferu), a pepeo kao đubrivo učestvuje u izgradnji nove biljne mase. Pored toga biomasa u svom sastavu ne sadrži sumpor, pa u gasovitim produktima sagorevanja nema sumpordioksida, a zbog niže temperature sagorevanja skoro da u njenim produktima sagorevanja i nema emisije azotnih oksida. Sliku ekološkog goriva donekle menja činjenica da se prilikom sagorevanja biomase u produktima sagorevanja javlja povećana koncentracija ugljenmonoksida (CO), ali je tome zakon izašao u susret, pri čemu je kod sagorevanja biomase granica za emitovan ugljenmonoksid pomerena sa uobičajenih 300 ppm (za ostala goriva) na 1.000 ppm za biomasu.

Takođe, intenzivnije korišćenje biomase u energetske svrhe bi omogućilo otvaranje novih radnih mesta i opšti napredak sela, gradova, lokalnih zajednica i cele Srbije.

Samim tim dobijanje toplotne energije iz biomase uklapa se u održivi razvoj sa stanovišta ekonomske održivosti i proizvodnje, zaštite životne sredine i sa socijalnog aspekta u smislu društvene stabilnosti, otvaranju novih radnih mesta i smanjenja uvoza energije. Srbija je od održivih energenata najbogatija biomasom koja potiče od biljnih kultura, tj. drvetom i ostacima koje nastaju u procesima primarne poljoprivredne proizvodnje ili u procesima dorade poljoprivrednih proizvoda. Veće korišćenje ostataka iz primarne proizvodnje poljoprivrednih proizvoda i iz njihove dorade u energetske svrhe je posebno interesantno u Vojvodini, za koju se sa pravom može reći da u Srbiji predstavlja jedan od najvećih ”rudnika„ tog održivog energenta. Da bi korišćenje biomase za dobijanje toplotne energije zauzelo mesto koje joj po energetskim bilansima zemlje i pripada treba insistirati na uspostavljanju potpunih gorivih ciklusa (povezani niz tehnologija, opreme i uređaja) tj. na stvaranju infrastrukture i tržišta kojima bi se povećala udobnost njenog dobavljanja (sakupljanja i pripreme) skladištenja i samog sagorevanja. Sa time bi se pored ostalog stimulisalo korišćenje biomase u energetske svrhe, smanjila cena proizvedenog kWh energije i što je za svaku, pa i našu državu u sadašnjoj izrazito nestabilnoj situaciji u svetu možda i najvažnije, povećao bi se stepen energetske autohtonosti zemlje. U navedenom posebna pažnja se mora usmeriti na neophodnost razvoja adekvatnih postrojenja za sagorevanje biomase iz poljoprivrede, koja bi radila u režimima zadovoljavajuće ekološke, energetske i ekonomske efikasnosti, čija nabavna cena bi opravdala njihovu izgradnju, a opsluživanje i održavanje ne bi bili složeni.

2.2 PROCENE POTENCIJALA BIOMASE U SRBIJI

Srbija sa površinom od 77.474 km2, od čega je šumom pokriveno oko 24.000 km2, dok

je oko 45.000 km2 poljoprivredno zemljište, ima relativno veliki energetski potencijal u biomasi. Ukupni energetski potencijal ostataka biomase procenjen je na 115.000 TJ/god. od čega 50.000 TJ/god. je potencijal šumske mase koja preostane posle eksploatacije šuma, a oko 65.000 TJ/god. je ostatak poljoprivredne biomase. Šumskom biomasom je već obuhvaćena količina drveta koja se koristi kao ogrev (20.000TJ/god.). Radi procene značaja ovog energetskog potencijala mogu poslužiti podaci o proizvodnji domaćeg uglja. Prema podacima za 2006. godinu proizvodnja uglja iz Kolubarskog i Kostolačkog basena bila je 34,84 miliona

6

tona ili izraženo u energetskim jedinicama oko 247.000 TJ, što je samo dva puta više od energetskog potencijala ostataka biomase.

Jedan od ključnih faktora koji značajno utiče na formiranje cene biomase kao goriva je koncentracija biomase, tj. da li je biomasa koja se koristi za proizvodnju energije već prikupljena zbog potreba osnovnog procesa ili je biomasu neophodno prikupljati po terenu samo za energetske potrebe.

Uopšteno posmatrano, biomasa je obnovljivi, biorazgradivi materijal, koji predstavlja zajednički pojam za brojne, najrazličitije proizvode živog sveta. U pogledu sastava i načina nastajanja, generalno, biomasa kao energent može da se klasifikuje na drvnu, nedrvnu, životinjski, industrijski i komunalni otpad, u okviru čega se može razlikovati:

drvna biomasa (iz šumarstva, voćarstva i vinogradarstva, otpadno drvo i ostaci drvno prerađivačke industrije (piljevina, okorci...), drvna uzgajana biomasa (brzorastuće drveće, vrba, topola, jasen...), sekundarni ili tercijelni proizvodi iz poljoprivrede (slama pšenice, soje, ječma,

raži, kukuruzovina, stabljike suncokreta i dr.), ostaci prehrambeno-prerađivačke industrije (ljuske sunc., oklasak, koštice itd.), nedrvna uzgajana biomasa (brzorastuće alge i trave ...), životinjski otpad i ostaci i komunalni i industrijski otpad.

Navedene vrste biomase su u mnogome slične po sastavu i tehničkim karakteristikama sa aspekta da se koriste kao biogoriva. Ali, uprkos tome postoje značajne specifičnosti koje su uslovile razvoj posebnih tehnologija i tehnike za njihovo korišćenje u energetske svrhe. U pogledu drvne biomase u Srbiji, na godišnjem nivou sečom šuma raspolaže se sa oko 0,6 miliona m3 upotreblljivog ostatka (granje...), u šta nisu uvršeni panjevi i još dosta drvnog ostatka, koji ostaju u šumi. Realno bi za dobijanje toplotne energije bez većih ulaganja, a sa boljom organizacijom moglo da se koriste oko 1,1 milion m3 drvenih ostataka. Od drvne mase u Srbiji značajniji su i ostaci nakon rezidbe voćnjaka i vinograda u poljoprivrednoj proizvodnji sa kojima se na godišnjem nivou raspolaže sa oko 400.000 t. Biomasa od drveta, koja se sagoreva, može biti u raznoj formi.

Slika 3.Drvo za sagorevanje u formi Slika 4. Drvo za sagorevanje u formi usitnjene piljevine usitnjenih komada

7

Slika 5. Drvo za sagorevanje u formi peleta Slika 6. Drvo za sagorevanje u formi briketa Dakle preradom drvnog otpada dobija se pelet ili birket, koji su zbog svog oblika prikladni za transport i skladištenje. Proizvode se od usitnjenog drvnog otpada u posebnim presama, bez dodavanja vezivnih sredstava i potpuno su neškodljivi, prirodni materijali. U procesu proizvodnje, usled visokog pritiska oslobađa se celuloza iz drveta koja služi kao vezivni materijal. Prednost peleta se ogleda u činjenici da je za njihovu proizvodnju potrebno mnogo manje energije nego za proizvodnju briketa. Peleti su i manjih dimenzija od Briketa, zbog čega za istu masu zauzimaju znatno manje prostora, što im daje prednost pri skladištenju.

Danas postoje kotlovi koji su specijalno pravljeni za sagorevanje peleta. Zbog činjenice da su prilagođeni za ovo gorivo imaju veliki stepen iskorišćenja. Struktura goriva pruža mogućnost da sami pune ložište peletom iz za to predviđenih rezervoara. Time je povećan komfor pri upotrebi, jer se rezervoar puni nakon nekoliko dana u zavisnoti od potrošnje. Što se tiče daljinskog grejanja takođe je vrlo bitno da sagorevanje može da se vrši automatski i da ono bude pouzdano. Upravo to može da obezbedi sečka koja predstavlja jednu vrstu prerade drvne biomase. Drvna sečka se dobija usitnjavanjem ogrevnog drveta, u građevinskoj industriji i parkovima, Može se koristiti kao gorivo za kotlove daljinskog grejanja. Sečka je posebno pogodna za javno daljinsko grejanje zbog pouzdanih automatskih sistema.

Upotreba drveta za grejanje na ovakav način bi smanjila emisiju gasova sa efektom staklene bašte za čak možda i do 80 %. Prema proračunima, postrojenja na fosilna goriva za daljinsko grejanje su takođe ispativa onda kada je stabilna potražnja za energijom. Međutim u budućnosti će biti sve manje fosilnih goriva a i zagaćenje sagorevanjem fosilnih goriva je već preveliko tako da se teži da se sistemi daljinskog grejanja prebace na neke obnovljive izvore, gde prerađena biomasa pokazuje dosta potencijala. Postoji i takozvano ko-sagorevanje koje označava dodavanje drugog goriva osnovnom gorivu u istom ložištu u kotlu. Kada je reč o biomasi, ko-sagorevanje označava dodavanje biomase osnovnom gorivu , u prvom redu uglja. Prvobitno, ko-sagorevanje je uvedeno u elektroprivredama razvijenih zemalja kao način za ostvarivanje nekih ciljeva kao što su smanjenje emisije CO2 i drugih štetnih materija, podrška razvoju drvne industrije i razvoj infrastrukturne osnove za šire korišćenje biomase. Danas se na primer u SAD sagorevanjem biomase proizvodi oko 40 TWh električne energije, što predstavlja više od 1 % njihove ukupne proizvodnje, od čega je veliki deo te proizvodnje ostvaren ko-sagorevanjem uglja i biomase. Treba pomenuti i korišćenje generatorskog gasa kao mogućeg energenta za korišćenje u sistemima daljinskog grejanja. Nastaje generisanjem gasovitog goriva iz čvrstog pomoću vazduha, vodene pare, tehničkog kiseonika ili nekog drugog gasa. Generatorski gas sadrži ugljen-dioksid, ugljen-monoksid, azot, vodonik i metan. Generatorski gas može biti mešani, vazdušni i vodeni u zavisnosti od toga šta se uvodi u gas.

8

Korišćenje generatorskog gasa može da ima niz prednosti u odnosu na čvrsta goriva: moguća je laka kontrola i upravljanje procesom sagorevanja, mala količina vazduha za sagorevanje, nema čvrstih čestica u produktima sagorevanja i emisija zagađivača je delimično smanjena.

U okviru ratarske proizvodnje, u odnosu na primarni proizvod dobijaju se i velike količine tzv. nusproizvoda, tj. sekundarnih i tercijalnih proizvoda, čija namena u najvećem broju slučajeva nije tehnološki definisana. U praksi se svako na svoj način „oslobađa” od takvih proizvoda, najčešće njihovim nenamenskim spaljivanjem na mestu nastanka. Na nivou države ne postoji ni jedna preciznija odrednica kojom bi se na organizovan način upravljalo tim ogromnim resursima.

Procene su da se ukupna produkcija biomase od poljoprivrednih kultura u Srbiji kreće preko 12,5 miliona tona godišnje. Stručna mišljenja o načinu korišćenja tih tzv. nusproizvoda ratarske proizvodnje, koju nazivamo biomasom su podeljena, ali se gotovo svi slažu da se ne bi smelo dozvoliti njeno nenamensko spaljivanje. Osim tradicionalnog korišćenja biomase u ratarstvu, gde se ona zaoravanjem vraća u ciklus biljne proizvodnje ili u stočarstvu, gde se koristi kao hrana ili prostirka, svakodnevno povećanje cene konvencionalnih energenata, korišćenje biomase kao energenta u celom svetu čini sve aktuelnijim. Ako bi se od navedenih količina biomase za dobijanje energije koristilo samo 25%, u Srbiji bi se na godišnjem nivou moglo supstituisati oko 1,3 miliona tona ekvivalentnog lož-ulja. Iako se u našoj zemlji za dobijanje energije od raspoloživih resursa biomase iz primarne poljoprivredne proizvodnje ne koristi ni 1% treba svakodnevno raditi na definisanju, realizaciji i unapređenju tehnologija i tehničkih sistema u kojim bi se biomasa koristila kao energent.

Kako svako geografsko područje shodno svojoj strukturi poseduje veće ili manje predispozicija ka proizvodnji određene vrste energije a prema vrsti energenata ili prirodnih potencijala kojima raspolaže, to se za područje Vojvodine može tvrditi da njen primarni energetski potencijal predstavljaju upravo obnovljivi izvori energije. Međutim, analize koje su do sada sprovedene, pokazuju da je taj potencijal nedovoljno iskorišćen. Područje Vojvodine kao “žitnice” Srbije i šire posebno je pogodno za proizvodnju energije pomoću biomase, jer je ovo područje gotovo nepresušni izvor biljnih sirovina koje se dobijaju prevashodno jednogodišnjom poljoprivrednom proizvodnjom. Među svim obnovljivim izvorima energije upravo čvrsta biomasa je daleko najzastupljeniji izvor (slika 7).

Slika 7. Potrošnja po energentima/energiji

9

Slika 8. Procentualno učešće pojedinih obnovljivih izvora energije u ukupnom potencijalu

Energija koja se dobija posredstvom čvrste biomase poseduje višestruke mogućnosti u različitim oblastima primene. Glavni deo toplotne energije može se koristiti za: grejanje stambenog prostora, grejanje farme, grejanje plasteničkog i stambenog prostora, grejanje ribnjaka, a biodizel bi se mogao koristiti za pogon traktora ili za pogon kogenerativnog postrojenja na tečno gorivo.

Tabela 1. Raspoloživost pojedinih vrsta otpadne biomase iz poljoprivrede

Na osnovu strukture setve na individualnim gazdinstvima, površine pod određenim kulturama na uzornoj farmi od 11 ha bi iznosile:

kukuruz – 60 % površine ili 6,78 ha pšenica – 22 % površine ili 2,52 ha soja – 18 % površine ili 2 ha

Pri tome, treba napomenuti da prosečan prinos za kukuruz iznosi 5t/ha, pšenicu 4t/ha i soju 2t/ha. Kukuruz je biljka čijom primenom je moguće dobijati energiju i pomoću kukuruzovine i pomoću oklasaka, a raspoložive energije od ovih kukuruznih ostataka iznose:

Qkom = 303317 MJ/godišnje = 84255 kWh = 7245 kg nafte

Qo = 49335 MJ = 13705 kWh = 1178 kg nafte

Ukupna količina raspoložive energije kukuruza iznosi:

Qk = Qkom + Qo = 303317 + 49335 = 352652 MJ = 97958 kWh = 8423 kg nafte

Raspoloživa energija od ostatka pšenice – pšenične slame iznosi:

10

Qps = 45864 MJ/godišnje = 12740 kWh = 1095 kg nafte

Raspoloživa energija od ostatka soje – sojine slame iznosi:

Qss = 36100 MJ/godišnje = 10028 kWh = 862 kg nafte

Ukupna količina raspoložive energije od žitarica iznosi:

Qž = Qps + Qss = 45864 + 36100 = 81964 MJ = 22768 kWh = 1958 kg nafte

Ukupna količina raspoložive energije od poljoprivredne otpadne mase iznosi:

Qk + Qž = 352652 + 81964 = 434616 MJ/godišnje = 120727 kWh = 10380 kg nafte/godišnje

Takođe, računom je dokazan poznati podatak da se sa 1ha poljoprivredne površine može dobiti oko 3t otpadne poljoprivredne biomase, što je ekvivalent jednoj toni nafte. [2]

3. DALJINSKO GREJANJE-TOPLIFIKACIJA

Ogromne količine energije koje se danas troše za proizvodnju toplote u svim granama privrede kao i u društvenim zgradama i domaćinstvima s jedne strane, a rezerve u svetu svih vrsta goriva kojima se raspolaže s druge strane, zahtevaju da se kod svih potrošača sprovede što racionalnija potrošnja. Neekonomičnost lokalnih i raštrkanih uređaja za proizvodnju toplote u raznim svojim oblicima navodila je na razmišljanje o traženju drugih racionalnijih načina iskorišćavanja proizvedene toplote od proizvođača do potrošača. Pored drugih usavršavanja sistema grejanja radi povećanja ukupnog stepena korisnog dejstva, koncentrisanjem proizvođenja toplote za veći broj potrošača zbog niza svojih prednosti, postiže se mnogo bolji efekat. Ovo je dovelo do primene centralizovanog proizvođenja toplote za više zgrada i objekata, ulicnih blokova i čitavih gradskih područja. Ovakav način proizvodnje i prenošenja toplote u cilju grejanja naziva se daljinsko grejanje.

Medutim prenošenje toplote na daljinu danas se ne vrši samo u cilju zagrevanja objekata već i u druge industrijske privredne i domaćinske svrhe. Tako se može proizvoditi i prenositi topla voda za potrošnju u domaćinstvima, kupatilima, zatim para i vruća voda za perionice, kujne, tehnološke procese itd. S toga je naziv daljinsko grejanje prevaziđen i bolje je za proizvodnju i prenos toplote na daljinu upotrebiti izraz toplofikacija, jer bolje odgovara ovako kombinovanim sistemima.

11

3.1 PREDNOSTI I NEDOSTACI

Prednosti daljinskog grejanja su znatne mnogobrojne. Od glavnih treba

bolji stepen iskorišćenja goriva jer su kotlovi savršenije konstrukcije i pod stručnijim nadzorom i manji je rastur goriva zbog dovođenja i korišćenja na jednom mestu;

relativno veoma mali broj zaposlenog osoblja i ako delimično sa većim kvalifikacijama;

adaptacija kotlova za svaku vrstu goriva koje može biti i lokalnog porekla; manji troškovi oko transporta goriva, šljake i pepela, manja opasnost od pažara, nepotreban prostor za mnogobrojne kotlarnice, održvanje čistoće i higijene na višem

nivou itd. Nedostaci ovog načina grejanja su relativno mali kao npr. trenutno velike investicije, mogućnost paralisanja snabdevanja toplotom naselja i industrije u slučaju ratnih prilika.

3.2 POSTROJENJA DALJINSKOG GREJANJA

Glavne grupe iz kojih se sastoji jedno postrojenje daljinskog grejanja su: proizvodnja toplote, razvodne mreže i priključne potrošačkeke podstanice.

Grupe za proizvodnju toplote mogu biti dve vrste: centralne reonske ili blokovske kotlarnice u kojima se toplota proizvodi

isključivo za grejanje i prenos najpogodnijim toplotnm fluidom koji odgovarapotrošačima i

toplane u kojima je dobijanje toplotne energije kombinovano sa proizvodnjom električne energije u kaloričnim centralama pa se iz takvih kotlarnica odnosno postrojenja toplotni fluid koristi i za grejanje a prenosi kao i u prethodnom slučaju.

Svakako da je ovaj drugi racionalniji jer se gorivo bolje iskoristi pa se pored grejanja dobije i jeftinija električna energija. U oba slučaja danas se kao toplotni fluid koristi para, topla i pregrejana voda. Ako se u kotlarnicama proizvodi toplota samo za daljinsko grejanje onda se pritisak kotlova kreće u širim granicama od 2 do 15 bara. Kada se u ovom slučaju koristi isti fluid za prenos toplote i u toplovode i u kućnom postrojenju onda se parametri toplovoda podešavaju prema potrebama kućnih postrojenja. Tako se npr. pritisak pare u mreži toplovoda snižava pomoću prigušnog ventila ("reducir ventil") prema potrebi kućnog potrošača, iIi se od pregrejane vode dobija topla voda mešanjem. Ako je različitim potrošačima potrebno dostaviti i fluide različitog oblika onda nije praktično ovakve fluide pripremiti u centralama pa ih ovako različite odvojeno razdvojiti do pojedinih objekata već se bira najpovoljniji nosilac taplote kojim se vrsi razvod do podstanice u kojima se nekim od poznatih načina transformišeu određene oblike prema potrebi. U kotlarnicama toplana u kojima se vrši kombinovana proizvodnja i toplotne i e1ektrične energije kotlovi su visokog pritiska. Proizvedena para se najpre delimično iskoristi u

12

agregatima za dobijanje električne energije (u turbo-generatorima) a zatim se koristi za grejanje sa smanjenim pritiskom.

3.3 PRENOŠENJE TOPLOTNE ENERGIJE

Distributer toplotne energije može da isporučuje energiju do potrošača koristeći vodu kao medijum prenosa, preko mreže toplovoda do korisnika, gde preko uređaja meri količinu isporučene energije. Kod stambenih zgrada gde ovakvo merenje ne može da se primeni postavlja se delitelj troškova koji omogućava da se srazmerno izvrši procena isporučene energije po delovima stambene zgrade. Da li će se toplotna energija preko vode kao medijuma prenosa koristiti efikasno zavisi od ukupne energetske efikasnosti.

Glavni problem je što ljudi uglavnom i dalje u najvećoj meri koriste električnu energiju za grejanje, za razliku od prirodnog gasa čije je učešće nedovoljno. Postoje dva moguća rešenja ovog porblema, a to su širenje mreže gasovoda, ali i masovnije prikljucivanje na toplane, odnosno njihov daljinski sitem grejanja. Na ovaj način mogla bi da se ostvari znatna ušteda električne energije. Međutim,budućnost sistema daljinskog grejanja gradova može da bude u sagoravanju otpada, biogasa, biomasa ili korišćenjem nekog drugog alternativnog izvora energije. Korišćenjem ovakvih izvora obnovljive energije mogla bi znatno da doprinese uštedi neobnovljivih energija, a u budućnosti bi možda mogla u potpunosti da zameni današnje toplotne sisteme i da se celokupno grejanje vrši pomoću obnovljivih izvora energije.

4. DALJINSKO GREJANJE SA ASPEKTA ZAŠTITEŽIVOTNE SREDINE

U današnje vreme unapređenje energetske efikasnosti i razvoj sistema daljinskog grejanja predstavljaju izuzetno značajne teme. Pod energetski efikasnim uređajem smatra se onaj koji ima veliki stepen korisnog dejstva, odnosno male gubitke prilikom transformacije jednog vida energije u drugi. Na primer, obična sijalica veliki deo električne energije pretvara u toplotnu energiju, a samo mali u korisnu svetlosnu energiju, i u tom smislu ona predstavlja energetski neefikasan uređaj. Kada je reč o merama, pod energetskom efikasnošću podrazumevaju se mere koje se primenjuju u cilju smanjenja potrošnje energije. Bez obzira da li je reč o tehničkim ili netehničkim merama, ili o promenama u ponašanju, sve mere podrazumevaju isti, ili čak i viši, stepen ostvarenog komfora i standarda.

Neke najčešće mere koje se preduzimaju u cilju smanjenja gubitaka energije i povećanja energetske efikasnosti su: zamena neobnovljivih energenata obnovljivim, zamena energetski nefeikasnih portošača efikasnim, izolacija prostora koji se greje, zamena dotrajale stolarije u prostorima koji se greju, ugradnja mernih i regulacionih uređaja za potrošače energije, ili uvođenje tarifnih sistema od strane distributera koji će podsticati štednju energije. Razvoj daljinskog grejanja je takođe veoma bitan, jer bi se tako postiglo efikasnije korišćenje energije za grejanje pomoću gasa ili toplovoda a u budućosti i pomoću obnovljivih izvora pa čak i pomoću solarne energije.

13

Termoelektrane na fosilna goriva i industrija nafte i naftnih derivata spadaju u najveće zagađivače životne sredine. Zagađivanje životne sredine može se javiti praktično u svim delatnostima u okviru elektroprivrede: u proizvodnji uglja, kao i u proizvodnji, prenosu i distribuciji električne energije, zatim u sektoru nafte i gasa, počev od istraživanja, eksploatacije, a posebno prerade i transporta nafte i njenih derivata.U emisiji dimnih gasova, koji nastaju u radu energetskih objekata, po okolinu su najopasniji sumpordioksid (SO2), ugljenmonoksid (CO), ugljendioksid (CO2), azotni oksidi (NOx) i čestice prašine. Svi ovi elementi se pojavljuju u procesu rada termoelektrana na ugalj. Nedopustiva visoka emisija čestica (preko 50.000 tona/god.), programom fazne zamene elektrofiltera, biće skoro desetostruko manja, dok se za odlaganje velike količine pepela (preko 5.5 miliona tona/god.), moraju iznaći nova tehnička rešenja, obzirom na mogućnost zagađenja podzemnih i površinskih voda.

Značajne površine rudarski iskorišćenog a nerekultivisanog zeljišta na površinskim kopovima uglja Kolubare i Kostolca, kao i zagađenja naftinim derivatima nakon bombardovanja rafinerija Pančevo i Novi Sad, predstavljaju ozbiljne ekološke probleme, u naseljima oko navedenih lokacija. Zagađenje lokaliteta rafinerija nafte Novi Sad predstavlja opasnost visokog rizika za vodosnabdevanje grada Novog Sada zbog neposredne blizine ( manje od 1. km) vodozahvata Ratno ostrvo. Osim značajnog zagađenja vazduha u procesu rafinerijske prerade nafte, usled prisustva lako isparljivih ugljovodonika i drugih aromata, u postupcima prerade i sušenja uglja, u ispuštenim gasovima može se pojaviti i fenol. Veoma ozbiljnu ekološku opasnost predstavlja veliko zagađenje zemljišta na odlagalištima pepela, jalovine i taloga iz taložnika otpadnih voda, kao i odlagališta rafinerijskog mulja. Zbog činjenice, da najveći uticaj na životnu sredinu u našem energetskom sistemu imaju termoelektrane, pri izgradnji novih ovakvih energetskih izvora, obavezna je primena svih zakonskih propisa i tehničkih normi EU u pogledu zaštite životne sredine.

Obnovljivi izvori energije koji bi mogli da se iskoriste u ove svrhe su: geotermalna energija, solarna energija, biogas, biogorivo, biomasa i energija vode. Sistemi daljinskog grejanja u Srbiji postoje u 56 gradova. Instalirani toplotni kapacitet ovih postrojenja iznosi oko 6.600 MW. Na mrežu daljinskog grejanja priključeno je ukupno oko 400.000 stanova, što čini oko 17% stanova u Srbiji, a u Beogradu ovaj procenat iznosi oko 44%. U 2003. godini ukupna potrošnja energenata u Srbiji je iznosila oko 550.000 tona. ( od čega je oko 65% činio prirodni gas, 18% teško ložulje, 2% lako lož-ulje i 15% ugalj ) U Srbiji se u toku 2003. godine nisu uopšte koristili obnovljivi izvori energije u ove svrhe. Srbija je usvojila i Strategiju razvoja energetike do 2012. godine, a ono što treba tom strategijom da se ostvari je konkretna realizacija mnogih programa koji su sadržani u dokumentu.

Iskustva iz skandinavskih zemalja iz oblasti daljinskog grejanja, pokazuju da je moguće smanjiti učešće toplotne energije nastale spaljivanjem fosilnih goriva u ukupno isporučenoj energiji na oko 12%. Najveće preduzeće u oblasti daljinskog grejanja u Srbiji su JKP "Beogradske elektrane" sa oko 2.800 MW instalisane snage. Ovo preduzeće prati nove tehnologije i zalaže se za primenu EU direktive broj 77 iz 2001. godine o primeni obnovljivih izvora energije. U našoj zemlji su već analizirane mogućnosti primene: geotermalne energije, biomase i solarne energije. Jedini problem koji bi mogao da se ipreči u modernizaciji sistema za daljinsko grejanje je finansijske prirode, mada bi se uložena sredstva vratila u određenom vremenskom periodu, zbog krišćenja obnovljive enefrgije koja je mnogo isplatljivija i ne zahteva velika ulaganja u održavanje sistema.

14

5. PRIKAZ PREDVIĐENOG SISTEMA DALJINSKOG GREJANJA U SELU OSTROVU

U cilju sagledavanja ukupne problematike vezane za optimalno snabdevanje toplotnom energijom iz novih toplotnih izvora: rezidencijalnih, društvenih, administrativnih, poslovnih i industrijskih objekata sal Ostrovo, preko distributivnih sistema definisanih u okviru Tehno-ekonomskih analiza izgradnje distributivnih sistema daljinskog grejanja ovog naseljenog mesta.

Sistem daljinskog grejanja u tehnološkom smislu sačinjavaju međusobno povezani sistemi: konzum-distributivni sistem-toplotni izvor, u okvuru elaborata mora biti izvršeno istraživanje i definisanje koncepta distributivnog sistema i konzuma kome se isporučuje toplotna energija. Selo Ostrovo je locirano na pravcu severo-zapad jugo-istok, uz desnu obalu Dunava. Kroz selo prolazi lokalni put koji deli naselje na dve zone (severna i južna). Analizom ruže vetrova, gustine naseljenosti, odnosno budućih centara potrošnje, kao moguća lokacija toplotnog izvora, odnosno pravac iz kojeg se mogu snabdevati naselje, predpostavljena je reperna tačka toplifikacione mreže. Kao što je već istaknuto koncept budućeg toplifikacionog sistema je baziran na predpostavci da se iz jednog ili više toplotnih izvora obezbedi dugoročno ekonomično snabdevanje toplotnom energijom za grejanje svih vrsta prostora, celokupnog područja sela Ostrovo. Transport toplotne energije iz predpostavljene reperne tačke, odnosno toplotnog izvora predviđen je primarnom toplovodnom mrežom podstanice do centara potrošnje u okviru predviđenih konzumnih zona. Distribucija toplotne energije iz podstanica vrši se do krajnjih korisnika ,kupaca toplotne energije preko sekundarne toplovodne mreže (M1) locirane u okviru objekata ili konzumne zone sa snabdevanjem korisnika preko zonske podstanice.. Uzimajući u obzir postojeću gradsku infrastrukturu, trase osnovne podstanice su locirane uglavnom duž putnog pravca prema Kostolcu i pored gradskih saobraćajnica. Primarna toplifikaciona mreža je kofigurisana na sledeći način:

Slika 9. Situacioni prikaz primarne distributivne mreže magistrale

15

Glavni magistralni toplovod M1 lociran je sa desne strane lokalnog puta Kostolac-Ostrovo, od komore KO1M1 do KO2M1 u dužini trase od 2.5 km . Na ovom delu M1 koji je označen crvenom bojom preko 9 priključnih grana koje su označene žutom bojom, snabdeva se čitavo naselje koje broji 30-setak domaćinstava.

5.1 IZBOR KOTLOVSKOG POSTROJENJA

Adekvatan izbor kotlovskog postrojenja i goriva je od presudnog značaja za uštedu energije koja je osnov za uspešno poslovanje svakog preduzeća. U slučaju izbora kotlovskog postrojenja u kojem će se sagorevati usitnjena drvna biomasa situacija je prilično specifična u odnosu na standardni izbor kotlovskog postrojenja. Razlozi za gradnjom novog kotlovskog postrojenja se odnose na težnju da se obezbedi postrojenje koje će davati toplotnu energiju po nižoj ceni od dosadašnje i koje će svoj rad bazirati na korišćenju lokalnih obnovljivih energenata zbog čega u svom radu neće biti zavisno od uticaja spoljašnjih faktora (nestašice naftnih derivata i njegove visoke cene). Standardna procedura za izbor snage kotlovskog postrojenja grejnog sistema određuje se u odnosu na toplotni konzum potrošača, tj. Prema spoljašnjim metereološkim prilikama (što je u proporcionalnoj vezi). To praktično znači da ukoliko se prema vršnom opterećenju u jednom delu godine ugradi samo jedan kotao, taj kotao u najvećem delu godine radi sa oko 60% njegovog nazivnog opterećenja. Da bi smo odredili toplotni konzum potrošača uzećemo prosečan objekat koji je uzet kao primer tipske kuće u selu Ostrovu.

To porodična stambena kuća ukupne površine 125 m2. Kuća se nalazi u selu Ostrovu, koje je naseljeno na samoj obali Dunava,na 5 km od gradske opštine Kostolac , kojoj i pripada. Objekat je sagrađen 1980. Godine, a sama gradnja trajala je 3 godine.

Kuća je rađena sa nosećim, armiranim betonskim stubovima i horizontalnim gredama. Spoljni i unutrašnji zidovi su od šupljeg bloka debljine 20 cm. Na svim zidovima u kući sa obe strane je nanet cementni malter debljine 2 cm. Međuspratnu konstrukciju između prizemlja i sprata, i sprata i potkrovlja čini armirano-betonska ploča. Plafoni su izolovani stiroporom od 5 cm.

Krovna konstrukcija je drvena, dvovodna i pokrivena je crepom.

Prozori su dvokrilni, drveni sa staklom debljine 3mm. Na svim prozorima, sem na prozoru koji se nalazi u kupatilu postavljene su roletne.

Sve sobe u kući, kao i kupatilo, imaju prirodno osvetljenje i ventilaciju sa prozorima dimenzionisanim tako da zadovoljavaju potrebe ukućana za dnevnim svetlom.

Površina neto grejana 100 m².

Zapremina neto grejana 350 m³.

Energetski razred (postojeće stanje) G

16

Slika 10. Tehnički crtež objekta

5.1.1 Potrošnja ogreva

Ispitivano domaćinstvo nije priključeno na sistem daljinskog grejanja i nema priključak gasa, pa se za grejanje objekta u zimskim mesecima kao primarni energent koristi ugalj i drvo kao dodatni energent. U toku grejne sezone, ovo domaćinstvo svakog dana greje 100 m2.

Drvo koje se koristi u ove svrhe je hrast čija je energetska moć 1890 KWh/m3. Za jednu grejnu sezonu ovo domaćinstvo potroši 4m3 drva tj. 4450 KWh energije i 5 tona Kostolačkog uglja

Kostolački ugalj, je drveni ugalj, imamo ga u obliku kocke (to je veličina "pesnice"), on može da se koristi za parno grejanje, kao i za obične peći i šporete. Preporučuje se od strane proizvodjača kotlova na čvrsto gorivo, jer ne oštećuje kotlove a daje istu toplotnu moć, kao i visoko kalorični ugljevi. Pored kocke, koja je separisana, znači nema prašine, imamo ga i u obliku komada (veličina knjige A4 formata). Ovaj ugalj je veoma kvalitetan i poznat je po tome da, posle sagorevanja, ostavlja veoma malo pepela. Gornja toplotna moć, ovog uglja, bez vlage je 19828 kj/kg odnosno 4836 kcal, a donja 19020 kj/kg odnosno 4639 kcal.

17

5.1.2 ANALIZA TOPLOTNIH GUBITAKA

Za analizu toplotnig gubitaka posmatranog objekta korišćen je program „KnaufTerm 2 PRO“.

Kompanija Knauf Insulation je u saradnji sa Arhitektonskim fakultetom u Beogradu razvila softver „KnaufTerm 2 PRO“. Softver je namenjen stručnoj javnosti kako bi njegovi korisnici mogli da provere energetska svojstva zgrade u skladu sa pravilnicima o energetskoj efikasnosti i sertifikaciji zgrada.

Pored provere energetske efikasnosti i izrade energetskog pasoša zgrade, program pruža mogućnosti proračuna potrebne količine toplote za zagrevanje objekata, uvid u transmisione i ventilacione gubitke, kao i uvid u solarne i druge dobitke objekta.

Objekat koji je predmet ovog rada je građen krajem sedamdesetih godina prošloga veka, u doba kad se nije vodilo računa o energetskoj efikasnosti objekata. Zato je ovaj kao i većina objekata građenih u ovo vreme građen kao neizolovan.

Omotač grajanog prostora sastoji se od:

• Spoljašnjeg zida, koji se sastoji od produženog krečnog maltera debljine 2 cm, opekarskog bloka debljine 19 cm, i cementnog maltera debljine 2 cm. Površina ovog neizolovanog zida je 65 m2.

• Međuspratne konstrukcije između grejanih prostorija različitih korisnika (poda). Struktura ovog dela omotača od spolja ka unutra je: stiropor 5 cm, produženi krečni malter 2 cm, betonska ploča 20 cm, tepih 0,5 cm.

• Međuspratne konstrukcije iznad negrejanog prostora (poda). Struktura ovog dela omotača od spolja ka unutra je: produženi krečni malter 2 cm, betonska ploča 20 cm, tepih 0,5 cm. U jednoj spavaćoj sobi površine 15 m2 urađen je laminat, pa na toj površini poda postoje još i stirodur 2 cm i laminat 0.8 cm. Ukupna površina ovog omotača je 39,6 m2.

• Međuspratne konstrukcije ispod negrejanog prostora (plafona). Struktura ovog dela omotača od unutra ka spolja je: produženi krečni malter 2 cm, betonska ploča 20 cm, stiropor 5 cm, PVC folija 0,1 cm, iverica 10 cm.

• Prozora i balkonskih vrata, površine 14.12 m2, pri čemu je ka istoku 5.04 m2, ka zapadu 5 m2, ka jugu 4.08 m2, ka severu 0 m2.

• Vrata ka negrajanom prostoru površine 3.6 m2.

• Unutrašnjeg zida prema negrejanom prostoru površine 11.7 m2.

18

Slika 11. – Struktura omotača grejanog prostora

Slika 12. – Količina toplote potrebna za zagrevanje objekta na godišnjem nivou

Sa slike 12. vidimo da najveći deo toplotne energije odlazi na transmisione gubitke 17725 kWh, koji su uzrok loše izolovanosti objekta. Da bi smanjili troškove grejanja moramo uticati na smanjenje najvećih gubitaka a to su upravo transmisioni. Na njih možemo uticati ugradnjom termoizolacije na omotač grejanog prostora. [5]

Drugi po veličini su ventilacioni gubici koji iznose 2095 kWh. Oni su uzrok loše stolarije, koja slabo dihtuje.

Dolazimo do zaključka da je za grejanje prostora od 100 m2 potrebno 19820 kWh godišnje,tj. 198,2 kwh/m2.

Grejna sezona u našoj zemlji počinje 15. oktobra a završava se 15. aprila, tj traje oko 180 dana u godini. Pošto je godišnja potrošnja energije za grejanje 19820 kWh, znači da je prosečna potrebna dnevna količina toplote za zagrevanje 19820 kWh / 180 = 110 kWh/dan. Ova količina energije je neophodna za zagrevanje prostora u svakom času.

19

Iz gore izloženog možemo kao prosek da usvojimo da nam je toplota potrebna za jedno domaćinstvo oko 20 kw . S obzirom da u selu imamo 50 domaćinstava zainteresovanih za priključak na daljinsko grejanje, minimalna snaga kotlovskog postorjenja ne sme biti ispod 1.000 kw.

Da bi smo stavili mogućnost da se na sistem daljinskog grejanja priključi i ostalih 20 domaćinstava, koji trenutno nisu zainteresovani, usvajamo kotlovsko postrojenje tehničkih karakteristika nazivne termičke snage od 1.400 kw.

Bazno gorivo za rad kotla će biti usitnjena biljna i drvna biomasa. Kotao će raditi u režimu 3 bar i 110oC, sa konstatnim protokom.

5.2 TEHNOLOŠKO - TEHNIČKI OPIS KOTLOVSKOG POSTROJENJA I OPREME

5.2.1 Tehnološki opis rada postrojenja

U opremu za dopremanje i prijem usitnjene drvene biomase ubraja se: transportno vozilo i utovarivač za manipulaciju biomasom koji je specijalno konstruisan da bi se izbeglo raznošenje prašine u okolinu. Usitnjena biomasa se na taj način doprema do izidanog dela za usitnjeni materijal odakle se pomoću gurajućeg poprečnog transportera goriva, biomasa doprema do dozirnog transportera za usitnjenu biomasu u ložište. Dozirnim transporterom se biomasa u taktovima, zavisno od trenutno željenog režima rada, doprema do kotla. Gurajući poprečni transporter, sa letvama ugrađen je u korito i pogoni se hidrauličnim klipovima. Transportni kapacitet i hidraulična jedinica usklađeni su sa veličinom gurajućeg poprečnog transportera. Za pogon hidrauličkih cilindara postrojenja koristi se hidraulični agregat sa rezervoarom za ulje, pumpom, pogonskim motorom, uljnim filterom, manometrom, ventilom za ograničenje. Agregat je postavljen u nepropusnu kadu, koja je dovoljne veličine da u slučaju havarije unju stane sveukupna količina ulja. Kotao sa ložištem za sagorevanje biomase je austrijskog proizvođača, Polytechnik, tipa PR 7000 U, nazivne termičke snage 1.400 kW. Priključci za grejni fluid su nazivne dimenzije DN250. Maksimalna radna temperatura kotla je 110°C, a maksimalni radni pritisak iznosi 3 bar. Kotao je postavljen na ozidani temelj, sa vatrootpornim čeličnim zidovima za zagrevanje vode. Unutrašnjost ložišta je obložena šamotom. Kotao je opremljen sa kosom pokretnom rešetkom, prednjom i zadnjom skretnom komorom, konvektivnim paketom razmenjivačkih cevi, vazdušnim i dimnim traktom, vratima, pepeljarom, daljinskom kontrolom temperature, potpritiska i sigurnosnim uređajima, sa daljinskim komandama. Zidovi kotla su u cilju sprečavanja toplotnih gubitaka izolovani visokokvalitetnom mineralnom vunom na koju je postavljen zaštitni omotač od čeličnog lima, koji je presvučen antikorozivnom zaštitom.

20

Slika 13. Dispozicija mašinske opreme

Merno - regullaciona i sigurnosna oprema je u skladu sa najnovijim stanjem tehnike i prema uobičajenim EU normama. Ispred čeonog dela ložišta nalaze se hidraulični klipovi za pomeranje pokretnog dela rešetke. Pokretni deo rešetke izrađen je od vatrootpornog čelika. Upravljanje režimom rada se vrši sa daljinskim komandama. Čeona vrata ložišta (3 kom.) su od vatrootpornog čelika, vodom hlađena, sa kontrolnim otvorom za kontrolu sagorevanja biomase. Kroz ova vrata može da se uđe u ložište, da bi se kontrolisalo stanje rešetke i ložišta i čistilo ložište. Automatsko čišćenje kotlovskog konvektivnog razmenjivačkog paketa cevi predviđeno je pomoću komprimovanog vazduha i duvaljki koje su postavljene na čeonim vratima razmenjivačkih cevi. Sistem se sastoji od jedne posude pod pritiskom, od koje se komprimovani vazduh vodi prema grupi ventila. Aktiviranje ventila realizuje se preko specijalno razvijene elektronske upravljačke jedinice. Ventili se aktiviraju automatski u zadanom redosledu, tako da se redom čisti svaka pojedinačna grupa dimnih cevi koje se nalaze ispred odgovarajućih ventila. Aktivno vreme ventila traje obično 4/10 sekunde, kada se kroz ventil propusti oko cca. 600 l komprimovanog vazduha. To znači da se pri intervalima od 5 minuta aktiviraju 12 puta na sat. Trajanje aktivnog vremena rada ventila može se u skladu sa potrebama dodatno podesiti u zavisnosti od vrste biomase (goriva) intenziteta onečišćenja i izvedbe kotla. Komprimovani vazduh se obezbeđuje pomoću vijčanog kompresora. Za dopremanje primarnog vazduha u ložište koriste se tri jednostrano usisavajuća centrifugalna ventilatora, različitih napora iprotoka. Ventilatori su direktno postavljeni na oplatu kotla. Kotlovsko postrojenje je opremljeno sa dva jednostrano usisavajuća centrifugalna ventilatora koji služe za potiskivanje sekundarnog vazduha u ložište. Ventilatori imaju odgovarajući cevni razvod i mlaznice za ubacivanje sekundarnog vazduha, a rad ventilatora se reguliše daljinskom komandom. Izvlačenje pepela ispod rešetke ložišta obavlja se sa tri pužna transportera. Poprečno postavljeni pužni transporter pepela (u odnosu na kotao) izuzima pepeo iz zadnje zone

21

sagorevanja (sa kraja rešetke) i preko zasuna sa hidrauličkim klipom doprema ga u dužno postavljeni pužni transporter pepela. Pužni transporter pepela je izrađen od vatrotpornog čelika, otvorenog je tipa, radnog učinka 200 kg/h. Ima dužinu 2,2 m. Pogon dobija od elektromotora sa reduktorom. Pepeo se iz transportera dalje transportuje drugim pužnim transporterom. Na kraju transportera postavljen je kontejner za pepeo u koji se prikuplja pepeo sa rešetke i koji se može koristiti za đubrenje oranica. Pužni transporteri su izrađeni od komercijalnog čelika, a pogone se sa elektromotorom - reduktorom. Kontejner za sakupljanje pepela ima zapreminu 1,1 m3. Za prečišćavanje produkata sagorevanja koristi se multiciklon i otprašivač sa vrećastim filterom. Multiciklon služi za hvatanje nesagorelih čestica, čestica čađi, čestica letećeg pepela i prašine. Baterijskog je tipa, sa setom od 24 ciklona postavljenih u 4 reda, sa protokom gasovitih produkata sagorevanja od 25.200 m3/h. Prečnik ciklona u bateriji iznosi 220 mm, što omogućuje da pri maksimalnom radu postrojenja izdvaja čestice manje od 7 mikrona. Multiciklonski odvajač je, termoizolovan mineralnom vunom debljine od 50 mm, sa sedam otvora za čišćenje i gaznom platformom. Grubo prešišćeni produkti sagorevanja iz multiciklona odlaze u otprašivač sa vrećastim filterima na fino prečišćavanje. Filter vreće se vertikalno postavljaju na držače. Neprečišćeni dimni produkti sagorevanja preko gasnih vodova dovode se u filter, gde se ravnomerno raspoređuju preko cele dužine vreća sa filterskim materijalom. Čvrste čestice će se zadržati (biće izdvojene) na zidovima vrećastog filtra, prečišćeni dimni produkti sagorevanja ulaze (prolaze) u unutrašnjost vrećastog filtra. Materijal filter vreća je toliko porozan i vatrootporan da može da hvata čestice od 2 do 10 mikrona. Kada se filter vreća delimično zaguši onda se obavlja otresanje filter vreća sa impulsnim uduvavanjem komprimovanog vazduha u unutrašnjost vrećastog filtra kroz cevi koje su poređane u prostoru prečišćenog gasa. Pri tome se u cevi uduvava komprimovani vazduh iz kojeg su odvojeni ulje i voda preko upravljačkog mehanizma sa magnetno-membranskim ventilima. Svaka cev snabdeva jedan red poređanih vrećastih filtera. Čišćenje filterskih vreća se odvija po sistemu red po red. Injektori na gornjem kraju filterske vreće pojačavaju izlazeće impulse pritiska kroz uvlačenje sekundarnog vazduha iz prostora sa čistim vazduhom. Impuls tog vazdušnog strujanja nastavlja se talasnim kretnjama po celoj dužini vrećastog filtera i omogućuje za ravnomerno čišćenje tj. odvajanje nakupljenih čvrstih čestica pepela sa zidova filtera. Čestice pepela nakon čišćenja padaju u posudu za prihvatanje čvrstih čestica. Zamena vrećastog filtera pri otvorenom poklopcu može se obaviti za nekoliko minuta sa strane ulaska čistog vazduha i bez specijalnog alata. U sabirnoj posudi za izdvojene čestice nalazi se pužni transporter koji se koristi za odnošenje čestica. U priključku na pužni transporter postavljena je brana koja sprečava pad pritiska dimnog gasa i usmjerava dopremljene čestice prema kontejneru za pepeo. U svakom levku se nalazi senzor koji meri i nadzire nivo čestica koje se odvode. Jedan temperaturni senzor u svakom levku služi za prepoznavanje pojave žarišta (žara) u isfiltriranim česticama pepela. Otprašivač je termoizolovan mineralnom vunom debljine od 50 mm. Ispod baterije finog otprašivača postavljen je pužni transporter. Pužni transporter je otvorenog tipa, smešten u donjem konusnom delu filtera i namenjen je za izvlačenje odvojenog pepela ka ulaznom grlu ustave. Kapacitet pužnog transportera je 100 kg/h, dužine 5 m, a prečnika 120 mm. Pogonjen je elektromotorom i reduktorom, snage 0,55 kW uz daljinsko upravljanje. Ispod njega postavljen je kontejner za pepeo.

22

Vijčani kompresor sa čeličnom bocom služi za otresanje zaprašenih filterskih vreća i za pročišćavanje razmenjivačkih cevi kotla. Za automatsko otresanje vreća na otprašivaču vreća, obavlja se obezbeđivanjempogona pneumatskim pogonjenim elementima i održavanjem pritiska. Kompresor je sa sušačem vazduha, a u instalaciji su pripremne grupe sa regulatorima pritiska i izdvajanjem kondenzata, bez zauljivača vezduha. Kompresor je povezan sa daljinskom komandom. Trakt gasovitih produkata sagorevanja sastoji se iz dimovodnih kanala, centrifugalnog ventilatora produkata sagorevanja i samostojećeg čeličnog dimnjaka. Kanali trakta gasovitih produkata sagorevanja spajaju kotao, multiciklon, baterija otprašivača sa vrećastim filterima, ventilator gasovitih produkata sagorevanja i dimnjak. Kanali za sprovođenje gasovitih produkata sagorevanja su izrađeni od čeličnog lima, preko kojih je postavljena termoizolacija. Centrifugalni ventilator gasovitih produkata sagorevanja ima protok 26.000 m3/h i mogućnost da savlada pad pritiska koji se jevlja u celom traktu od ložišta do izlaza kroz dimnjak. Snaga elektromotora za pogon ventilatora je 22 kW. Temperatura produkata sagorevanja je 220°C. Na ventilator je ugrađen frekventni regulator. Ventilator je povezan s daljinskom komandom. Samostojeći čelični dimnjak ima visinu 20 m, prečnik svetlog otvora 1.000 mm sa izolacijom od mineralne vune debljine od 50 mm i omotačem od aluminijumskog lima debljine 1 mm. Postavljen je na čvrsto, betonsko, postolje. Dimna cev je za postolje učvršćena sa čeličnim limenim krilima. Minimalna temperatura produkata sagorevanja na izlazu iz dimnjaka ne bi smela biti ispod 180°C. Na pojedine uređaje postavljene su gazne staze za pristup delovima postrojenja sa stepeništem i ogradom. Svi vitalni uređaji su povezani sa regulacionim uređajima i opremom. Oni su u sistemu daljinske komande i vizuelnog nadzora sa jednog mesta. [2]

5.3 Ekološka merenja

Merenje koncentracije štetnih materija iz emitovanog dimnog gasa, koje opterećuju okolinu, prema sadašnjim propisima, treba utvrditi godišnje jednom, analitičkim merenjem uzoraka uzetih iz dimnjaka. Nije potrebna izgradnja sistema stalnog monitoringa.

5.4 Priprema vode

Pomoćni sistem za pripremu vode za toplanu radi na principu obrnute osmoze. Za proizvodnju rezervne vode pomoćnog sistema hlađenja, za dopunu sistema daljinskog grejanja i za obezbeđivanje dopunske vode, instaliraće se jednostepeni uređaj, odnosno dvostepeni uređaj za proizvodnju dodatne, besolne vode kotla. Deo za pripremu vode obuhvata rezervoar za skladištenje ulazne sirove vode, odnosno rezervoar na besolnoj strani za sigurnosno skladištenje besolne vode zapremine od 25 m3. Pumpe za unapred omekšanu, odn. besolnu vodu koja ulazi u različite sisteme, su ugrađene posle uređaja za tretman vode, a voda iz tog uređaja teče u rezervoar za otpadnu vodu, delimično obezbeđujući tako i hlađenje uređaja za pripremu vode.

23

Doziranje hemikalija, koja spada u prečišćavanje voda iz toplana, odnosno laboratorija za analizu vode toplane, delovi su pomoćnog sistema za pripremu/prečišćavanje vode. Uzimanje uzoraka sa lokacije vodozahvata potrebnog za formiranje stanice za pripremu vode, fizička i hemijska analiza, i projektovanje stanice za pripremu vode, može da usledi tek nakon toga.

5.5 Snabdevanje gorivom

Gorivo za toplane na biomasu, suštinski, može da bude gorivo biljnog ili drvnog porekla. U slučaju drvnog goriva može se postići nešto bolji efekat proizvodnje energije (zbog većeg stepena topljenja pepela, korisno dejstvo kotla je bolji i mogu se primeniti veći parametri pare), istovremeno, zbog geografskih karakteristika (potencijal biljnih energetskih nusproizvoda je visok u okolini) preporučujemo kombinovano korišćenje energenata biljnog i drvnog porekla.

5.6 Građevinski objekti

Za novu kotlarnicu potrebno je izgraditi dva nova građevinska objekta. U jednoj bi se postavila mašinska i termotehnička oprema. Drugi objekat bi služio za skladištenje usitnjene biomase. U objekat sa mašinskom i termotehničkom opremom je smešteno i odeljenje pumparnice, kompresorska prostorija, komandna prostorija, garderoba sa sanitarnim čvorom, komplet sa osvetljenjem i infrastrukturnim priključcima na električnu mrežu, vodovodnu mrežu i kanalaizaciju. Svi objekti su opremljeni sa hidrantskom mrežom i protivpožarnim aparatima.

5.7 Izbor lokacije i situacioni plan

5.7.1 Zahtevi vezani za lokaciju

Za izgradnju toplane potrebna je lokacija sa sledećim karakteristikama:1. Lokacija treba da bude dovoljno velika za izgradnju toplane sa svim

pomoćnim objektima i prostorom za skladištenje i obradu goriva.2. Lokacija treba da bude dostupna s aspekta dopremanja goriva. Treba

da budu na raspolaganju saobraćajnice adekvatnog kapaciteta i, ako je moguće, povezanost sa železnicom.

24

3. Potrebno je, da u blizini lokacije bude na raspolaganju električna distributivna mreža adekvatnog kapaciteta. Naponski nivo ove mreže, s obzirom na kapacitet toplane, treba da bude 20 kV, eventualno 120 kV, zavisno od rezultata ispitivanja mreže.

4. Prostor treba da je regulisan tako da se za njega može dobiti građevinska dozvola za građenje industrijskog objekta.

5. U okolini lokacije ne bi trebalo da budu stambene površine ili takvi objekti koji otežavaju pribavljanje ekološke, a unutar toga akustičke, dozvole.

6. Potrebno je da imovinsko-vlasnički odnosi nad površinom mogu rešiti u okviru ne baš komplikovan

Slika 14. Pozicija moguće lokacije postrojenja

5.7.2 Moguća lokacija

Lokacija izabrana za izgradnju toplane se nalazi na samom ulazu u selo. Prednosti planirane lokacije:

Dovoljno je udaljena od stambenih naselja, Nalazi se u blizini obradivog zemljišta, što olakšava dopremanje goriva, U blizini je lokalnog asfaltiranog puta Kostolac-Ostrovo, radi lakog dopremanja drvne

biomase iz okolnih šuma. Mogućnost povezivanja i okolnih sela na system daljinskog grejanja u budučnosti

5.8 Priključak na komunalnu infrastrukturu

Na granici izabrane lokacije već je izgrađena komunalna infrastruktura. Shodno tome, priključci planirane toplane na komunalne vodove su obezbeđeni.

25

Potrebe toplane za komunalnom vodom se mogu zadovoljiti iz Dunava, već postojećim kanalima. Količina tehnološke vode se može takođe obezbediti ili iz sopstvenog bunara ili iz Dunava. U ovom slučaju, projekat će biti dosta rasterećen jer nije potrebna naknada za izgradnju mreže, odnosno postojanjem znatno manjih troškova za naknade vode i kanalizacije, samo je potrebna izgradnja sopstvenog bunara. Proizvedena i prečišćena otpadna voda se može odvoditi preko postojećeg sistema za atmosferske vode, a može se pustiti da se isparava na teritoriji toplane. Paljenje kotla na biomasu je na pogon zemnog gasa. Njegova maksimalna potreba gasa je 875 m3/h.Ova količina se može obezbediti sa magistralnog voda prečnika DN 110 velikog srednjeg pritiska (6 bari). Navedena maksimalna potrošnja se dešava veoma retko, tako da uslov za korišćenje zemnog gasa je povoljan dogovor sa distributerom gasa.

5.9 Priključak na elektrodistributivnu mrežu

Planiramo da proizvedenu električnu energiju umanjenu za potrošnju domaćinstava, povratimo u distributivnu mrežu Elektromorave d.o.o. . Mesto priključka treba usaglasiti sa distributerom, tako da to mesto još nije konkretizovano. Tačka evenutalnog priključenja može da bude podstanica u blizini sela Petka. Polazeći od ovog novog polja daljinskog voda i preko kabla od 132 kV u vlasništvu toplanekoji povezuje daljinski vod i priključak od 132 kV formiran u toplani, toplana se može priključiti na jedinstveni sistem električne energije. Za određivanje tačke priključka na javnu mrežu potrebno je zatražiti tzv. informacije o priključenju od distributera. Ova moguća tačka priključenja iz te informacije rezerviše se samo nekoliko meseci.

5.10 Priključak na daljinsko grejanje

Sistem daljinskog grejanja podrazumeva komunikacijsku povezanost elemenata sistema, merenje određenih parametara na određenim tačakama (temperatura, protok, pritisak), daljinsko upravljanje sistemom, i očitavanje paramatara na svakoj kontrolnoj tački sistema. Za ove potrebe koriste se različite vrste mernih uređaja, senzora, elektromotora i dr. elektronskih uređaja koji se komunikacijskim kablom ili bežično povezuju sa računarom na kome se vrši praćenje i upravljanje sistemom.

Sistem za snabdevanje dodatnom vodom za održavanje pritiska sastoji se od degazacionog rezervoara dodatne vode, pumpi za upumpavanje dodatne vode i ventila za regulaciju prelivanja viška zapremine, rezultata termalne ekspanzije. Prema raspoloživim podacima, potreba za dodatnom vodom u sistemu daljinskog grejanja je 0,5-1 m3/h.U interesu bezbednosti prenosa, izabrali smo kapacitet prenosa od 5 m3/h, a napojne pumpe su sa

26

regulisanim brojem obrtaja. Zapremina degazizacionog rezervoara dopunske vode je 15 m3, a zagrejava se indirektno, preko cevi na dnu rezervoara. Održavanje pritiska je precizna sa pumpama.

5.11 Specifikacija radne snage

U vremenu kada je kotlovsko postrojenje u pogonu, neophodno je da ga minimalno opslužuju dva radnika. Jedan sa potrebnim kvalifikacijama za rad sa kotlovskim uređajima (min. SSS) i drugi radnika (min. KV) bi obavljao manipulativne poslovem kao što su zamena kontejnera za pepeo, odgušenja... Iz navedenog se vidi da je za nesmetani rad kotlovskog postrojenja dovoljno četiri radnika za direktno opsluživanje.

6. EKONOMSKI DEO

Za toplovodno kotlovsko postrojenje za sagorevanje biomase sa hidrauličnom pokretnom rešetkom (nominalne snage 1.200 kW):

Cena postrojenja (bez filtera) 140.325 EUR Cena filtera 92.600 EUR Troškovi montaže i puštanja u pogon: 25.200 EUR Cena termoenergetske opreme ukupna: 258.200 EUR

CENA IZGRADNJE OBJEKTA SA KOMPLETNOM INFRASTRUKTUROM

Radovi na izgradnji objekta sa potrebnim instalacijama (izuzimajući termotehničke i mašinske instalacije) . . . . . . …………………………. 10.760.000 RSD

Zemljani radovi i okolno uređenje . . . . . . . . . . . . …… . 2.454.000 RSD Prilazni putevi i staze . . . . . . . . . . . . . ……….. . . . …... 2.988.000 RSD Cena građevinskih radova ukupna: . . . . . …… . . 16.200.000 RSD (što iznosi 135.000

evra, po kursu od 120 rsd za 1 evro).

REKAPITULACIJA

Ukupna cena za realizaciju kompletnih radova sa izgradnjom i puštanjem u rad kotlarnice na biomasu: 135.000 EUR +

27

258.200 EUR = 393.200 EUR

ZAKLJUČAK

U današnje vreme se dosta priča o korišćenju nekih alternativnih i obnovljivih izvora energije umesto energije koja se dobija iz fosilnih goriva. Zagađenje koje proizvode ove nečiste tehnologije su i sada već velike, pa se teži da se one zamene nekim čistim tehnologijama. Pored toga postoji i drugi problem, a to je iscrpljivost energenata koje danas koristimo, i čija potrošnja je prevelika. Zato budćnost sistema daljinskog grejanja jeste u korišćenju obnovljivih energija kao što su solarna, termalna, energija vode, vetra, biomase, biogasa i energija koja može da se dobije sagorevanjem otpada. Samim iskorišćenjem ovakve energije za grejanje naselja bi se i štitila životna sredina i energija. Problem današnjeg sveta je i u tome što se stanovništvo u svetu a naročito i kod nas uglavnom greje na električnu energiju.

Treba pre svega razviti sisteme daljinskog grejanja u selima kako bi se ono vršilo na jeftiniji način. Ljudi bi trebalo da što više koriste tehnologije i nova saznaja da kojih se došlo kako bi očuvali planetu na kojoj živimo. Investicije u sisteme za iskorišćavanje nekih obnovljivih izvora energije možda jesu skupa, ali to je pre svega čista tehnologija koja nam je prekopotrebna, a i ta tahnologija je isplativa jer se te investicije kasnije vrate

28

LITERATURA

[1].– Solarna Energetika, Dr Tomislav M. Pavlović, Dr Branislav D. Čabrić

[2]. Potencijeli biomse nastale u procesima poljoprivredne proizvodnje kao goriva

, Departman za poljoprivrednu tehniku Novi Sad

[3]. Perpektive održivog razvoja u oblasti korišćenja obnovljivih izvora energije sa

posebnim osvrtom na energiju iz biomase, Milan Čežek, zamenik sekretara Katica

Dragutinović, viši savetnik za energetiku

[4]. Studija mogućnosti proizvodnje peleta u Srbiji i projektovanje postrojenja

srednjeg kapaciteta za njihovu proizvodnju, Završni rad, Katarina N. Lazarević

[5]. Podizanje energetske efikasnosti i primena toplotne pumpe tipa voda-voda u

stambenom objektu u cilju uštede potrošnje energije, Završni rad, Vladimir kočović

[6]. http://www.gradjevinarstvo.rs

[7]. http://sh.wikipedia.org/wiki/Biomasa

[8].http://www.gradjevinarstvo.com

[9].http://www.serbia-energy.com

[10]. http://www.biogenerator.avm.rs

[11]. http://www.zelenaenergija.org

[12]. http://www.obnovljiviizvorienergije.rs

29

30