ROZPRAWA DOKTORSKA...ROZPRAWA DOKTORSKA mgr inż. Paweł Witkowski Wpływ parametrów roboczych zespołu tnącego na zapotrzebowanie energii cięcia roślin energetycznych Promotor:

POLITECHNIKA WARSZAWSKA

Wydział Budownictwa, Mechaniki i

Petrochemii

ROZPRAWA DOKTORSKA

mgr inż. Paweł Witkowski

Wpływ parametrów roboczych zespołu tnącego na zapotrzebowanie

energii cięcia roślin energetycznych

Promotor:

prof. dr hab. inż. Leszek Powierża

Promotor pomocniczy:

dr inż. Henryk Rode

Płock, 2014

Dziękuję serdecznie

Promotorowi, prof. dr hab. inż. Leszkowi Powierży

za ukierunkowanie mojej pracy naukowej oraz opiekę merytoryczną

Promotorowi pomocniczemu, dr inż. Henrykowi Rode

za poświęcony czas oraz nieocenioną pomoc podczas pisania tej

rozprawy

Rodzinie

za wsparcie i wiarę we mnie przez wszystkie lata edukacji

-5-

WPŁYW PARAMETRÓW ROBOCZYCH ZESPOŁU TNĄCEGO NA

ZAPOTRZEBOWANIE ENERGII CIĘCIA ROŚLIN ENERGETYCZNYCH

Streszczenie

Tematyka rozprawy dotyczy poszukiwania najkorzystniejszych parametrów roboczych

zespołu tnącego kosiarki rotacyjnej wykorzystywanej w niewielkich gospodarstwach rolnych

do zbioru roślin energetycznych.

W rozprawie opisano wpływ różnych czynników na rosnącą popularność odnawialnych

źródeł energii (biomasa, energia wody, energia geotermalna, energia wiatru, energia Słońca)

oraz spadek zainteresowania energią ze źródeł kopalnianych (węgiel, torf, ropa naftowa, piaski

roponośne/łupki naftowe, gaz ziemny). Omówiono uprawy najpopularniejszych roślin

energetycznych na terenie Polski przeznaczonych do produkcji biomasy. Przedstawiono próbę

zbadania istotności wpływu prędkości liniowej poruszającego się zespołu tnącego oraz jego

prędkości obrotowej a także wpływu wilgotności wybranych roślin energetycznych (wierzba

konopiana (Salix viminalis), ślazowiec pensylwański (Sida hermaphrodita), miskantus

olbrzymi (Miscantus gigantheus), rdest sachaliński (Reynoutria sachalinensis)) na

energochłonność procesu ich cięcia.

Badania przeprowadzono na stanowisku laboratoryjnym przeznaczonym do badań procesu

cięcia roślin energetycznych metodą bezwładnościową, znajdującym się w Instytucie Inżynierii

Mechanicznej Politechniki Warszawskiej Filia w Płocku.

Na podstawie przeprowadzonych badań i wyciągnięcia wniosków określono

najkorzystniejsze przedziały wartości prędkości obrotowej tarczy roboczej oraz prędkości

liniowej poruszającego się zespołu tnącego, a także przedstawiono najkorzystniejsze warunki

zbioru tych roślin uwzględniając ich wilgotność.

-6-

THE INFLUENCE OF WORKING PARAMETERS OF CUTTING UNIT ON THE

CUTTING ENERGY PLANTS REQUIREMENTS

Summary

The main purpose of this dissertation was to find possibly the best working parameters of a

cutting unit in rotary cutting machines used on small farms to collect energy plants.

This dissertation depicts the influence of various factors on growing popularity of renewable

energy sources such as biomass, water energy, geothermal energy, wind energy, solar energy

as well as decreasing interest in mineral energy sources: coal, peat, crude oil, oil bearing

sands/oil shale, earth gas. In this dissertation it is also discoursed cultivation of the most popular

energy plants used in biomass production in Poland. The influence on energy consumption

while cutting was described taking into consideration three factors: the linearly speed of the

moving cutting unit, its rotation speed and the moisture of some selected energy plants such as:

hemp willow (Salix viminalis), virginia fanpetals (Sida hermaphrodita), giant mincanthus

(Miscantus gigantheus), sakhalin bistort (Reynoutria sachalinensis).

The study was carried out in the laboratory post designed for examining the process of

cutting energy plants using a rotary method in the Mechanical Engineering Department at

Warsaw Technical University, branch in Płock.

The most beneficial ranges of rotation speed of a rotary disc and linear speed of moving a

cutting unit were determined based on conducted tests and final conclusions as well as the most

advantageous conditions of collecting energy plants considering their moisture.

-7-

SPIS TREŚCI

1. WPROWADZENIE ............................................................................................................ 9

2. SFORMUŁOWANIE PROBLEMU ................................................................................. 10

2.1. Geneza tematu ............................................................................................................... 10

2.2. Stan zagadnienia ............................................................................................................ 11

2.3. Sformułowanie zadania ................................................................................................. 20

3. SPOSÓB REALIZACJI ZADANIA ................................................................................. 30

3.1. Założenia badawcze ...................................................................................................... 30

3.2. Procedury badawcze ...................................................................................................... 30

4. CHARAKTERYSTYKA WYBRANYCH ROŚLIN ENERGETYCZNYCH ................. 31

4.1. Materiał badawczy ..................................................................................................... 31

4.2. Wierzba konopiana .................................................................................................... 31

4.3. Ślazowiec pensylwański ............................................................................................ 33

4.4. Miskant olbrzymi ....................................................................................................... 36

4.5. Rdestowiec sachaliński .............................................................................................. 38

5. METODYKA I PRZEBIEG BADAŃ .............................................................................. 41

5.1. Metodyka i stanowisko badań ................................................................................... 41

5.2. Przebieg badań ........................................................................................................... 43

6. WYNIKI BADAŃ ............................................................................................................ 45

6.1. Uwagi ogólne ............................................................................................................. 45

6.2. Badania wierzby konopianej ..................................................................................... 45

6.3. Badania ślazowca pensylwańskiego .......................................................................... 57

6.4. Badania miskanta olbrzymiego ................................................................................. 69

6.5. Badania rdestowca sachalińskiego ............................................................................ 81

6.6. Analiza wyników badań ............................................................................................ 92

7. ZAKOŃCZENIE ............................................................................................................... 95

7.1. Wyniki ....................................................................................................................... 95

7.2. Wnioski ...................................................................................................................... 96

7.3. Podsumowanie ........................................................................................................... 97

BIBLIOGRAFIA ...................................................................................................................... 98

ZAŁĄCZNIK .............................................................................................................................. I

-9-

1. WPROWADZENIE

Tematyka rozprawy dotyczy poszukiwań najkorzystniejszych parametrów roboczych

zespołu tnącego kosiarki rotacyjnej wykorzystywanej w niewielkich gospodarstwach rolnych

do zbioru roślin energetycznych.

W rozprawie opisana jest próba zbadania istotności wpływu prędkości liniowej

poruszającego się zespołu tnącego oraz jego prędkości obrotowej a także wpływu wilgotności

badanych roślin energetycznych na energochłonność procesu ich cięcia.

W ramach identyfikacji problemu na podstawie dostępnych materiałów źródłowych

zaprezentowane zostały w rozdziale 2: geneza tematu, stan zagadnienia w przedmiotowym

zakresie ze szczególnym uwzględnieniem stanu możliwości konwencjonalnych, kopalnych

zasobów energetycznych w zakresie zaspokojenia rosnącego zapotrzebowania na różnego

rodzaju energie, możliwości pozyskiwania energii z innych nie kopalnych zasobów wobec

zagrożeń wynikających z hipotez o wyczerpywalności zasobów konwencjonalnych,

zanieczyszczeń środowiska a także zapewnienia bezpieczeństwa energetycznego. W

następstwie tego sformułowane zostało zadanie badawcze.

W kolejnym rozdziale 3 zaprezentowane zostały założenia oraz sposób realizacji zadania

badawczego ze szczególnym uwzględnieniem sformułowanej hipotezy roboczej pracy.

Na treść rozdziału 4 składają się charakterystyki wybranych roślin energetycznych.

W rozdziale 5 opisany został przebieg badań przeprowadzonych dla weryfikacji

sformułowanej hipotezy badawczej zgodnie z przyjętą metodyką ich realizacji.

Tak zatem w rozdziale 6, przedstawione zostały uzyskane wyniki badań zakończone ich

analizą.

Podsumowaniem przeprowadzonych rozważań, badań i analiz są konkluzje przedstawione

w rozdziale 7 na które składają się prezentacje podstawowych syntetycznie zredagowanych

wyników i wniosków z nich wynikających oraz podsumowanie badań w przedmiotowym

zakresie.

-10-

2. SFORMUŁOWANIE PROBLEMU

2.1. Geneza tematu

Rosnące zużycie energii pozyskiwanej ze źródeł kopalnianych a wraz z nim wzrost cen

surowców nieodnawialnych spowodował poszukiwanie alternatywnych źródeł energii [3,4].

Przemysł oparty na energetyce konwencjonalnej wykorzystującej paliwa tradycyjne przyczynia

się do degradacji środowiska naturalnego poprzez zwiększoną emisję gazów cieplarniach do

atmosfery. Głównymi składnikami spalin powstających przy spalaniu paliw stałych są:

dwutlenek węgla, dwutlenek siarki, tlenek azotu, tlenek węgla, para wodna, sadza oraz pył.

Sposobem na zahamowanie tych procesów jest nie tylko modernizacja energetyki

konwencjonalnej, lecz także stopniowe zmniejszanie użycia węgla kamiennego, ropy naftowej

i gazu ziemnego w bilansie energii pierwotnej oraz wykorzystanie niekonwencjonalnych i

odnawialnych źródeł energii: wody, wiatru, biomasy, promieniowania słonecznego i ciepła

wnętrza Ziemi [23, 26, 44, 50,77, 103].

Do charakterystycznych cech odnawialnych źródeł energii należy przede wszystkim

zaliczyć, to, iż są one niewyczerpywalne. Ich zasoby odnawiane są nieustanne w naturalnych

procesach. Ograniczają degradację środowiska przyrodniczego oraz mają szerokie spektrum

występowania. Rozmieszczenie surowców odnawialnych nie jest jednorodne, ale występują w

każdym miejscu na naszej planecie [29, 31, 32].

Istnieje wiele problemów związanych z wprowadzeniem odnawialnych źródeł energii do

bilansu energii pierwotnej. Jednym z nich jest niedostateczne opracowanie metod zbioru i

magazynowania roślin energetycznych [33, 38, 77]. Brak jest jednak jak dotąd danych

pozwalających ocenić, wpływ parametrów roboczych zespołów tnących na energochłonność

procesu zbioru tych roślin. Szczególnie ważne jest z praktycznego punktu widzenia, aby proces

taki mógł być realizowany przy użyciu tradycyjnych rozwiązań konstrukcyjnych rotacyjnych

zespołów tnących stosowanych w małych gospodarstwach rolnych.

Za celowe, zatem i sensowne należy uznać próby poszukiwania odpowiedzi na te pytanie,

tak istotne zarówno z punktu poznawczego jak i ze względów gospodarczych.

-11-

2.2. Stan zagadnienia

Podział na źródła konwencjonalne i niekonwencjonalne to najbardziej ogólny sposób

podziału źródeł energii pierwotnej. Energię konwencjonalną rozumie się jako energię

pozyskiwaną ze źródeł kopalnych (węgiel, torf, ropa naftowa, piaski roponośne/łupki naftowe,

gaz ziemny). Są to surowce nieodnawialne – ich zasoby tworzyły się w przyrodzie przez wiele

milionów lat i z perspektywy długości życia człowieka są wyczerpywalne. Energia

niekonwencjonalna nie zawsze jest energią odnawialną. Do niekonwencjonalnych źródeł

energii, których zasoby są wyczerpywalne zalicza się wodór, magneto-hydr-dynamikę i ogniwa

paliwowe. Z kolei odnawialne źródła energii to:

biomasa – będąca najstarszym znanym źródłem energii,

energia wody – dostarczająca światu około 20% elektryczności,

energia wnętrza Ziemi – zwana też geotermalną,

energia wiatru – wykorzystywana już przed 4 tysiącami lat,

energia Słońca – trudna do akumulacji, lecz za to tysiąckrotnie przekraczająca

globalne zapotrzebowanie.

Do odnawialnych źródeł energii zalicza się również część odpadów komunalnych i

przemysłowych, jak na przykład odpady organiczne i ścieki [16, 18, 29, 77].

Malejące wskutek wzrostu konsumpcji zasoby ropy naftowej (szacowane na około 136 mld

ton) przy obecnym tempie ich eksploatacji wynoszącym 3,7 mld na rok wystarczą na około 40

lat. W związku z tym na całym świecie mówi się o powrocie do węgla, ponieważ jest on

paliwem łatwym do wydobycia i rozmieszczonym stosunkowo równomiernie na wszystkich

kontynentach, dodatkowo dość stabilnym, jeśli chodzi o cenę. Niestety jest to jedno z

najbardziej brudnych paliw, jego spalanie wiąże się z wysoką emisją CO2 oraz innych

szkodliwych substancji powodujących zanieczyszczenie środowiska, które są przedmiotem

coraz bardziej restrykcyjnych regulacji. Możliwe kierunki wykorzystania węgla, to

zastosowanie nowoczesnych technologii eksploatacji tego surowica, przy jednoczesnej

minimalizacji negatywnego oddziaływania na środowisko naturalne. Należy mieć na uwadze,

że podobnie jak ropa naftowa, węgiel jest wyczerpywalnym surowcem. Zapasy tego surowca

szacuje się na 250 lat, ale przy szerszym wykorzystaniu go jako surowca zastępczego dla ropy

i rosnącej populacji ludzkiej zapas ten może stopnieć do około 50 lat. Uważana niegdyś za

alternatywę energetyka jądrowa, która wykorzystuje do produkcji energii pierwiastki

-12-

promieniotwórcze, spotyka się z identycznym problemem, a dodatkowo generuje szkodliwe

odpady promieniotwórcze. Gaz ziemny pomimo znacznie wyższej ceny od węgla kamiennego

jest o wiele czystszy ekologicznie. Jest paliwem najmniej uciążliwym dla środowiska z punktu

widzenia emisji CO2. Jednak zasoby gazu ziemnego są znacznie mniejsze w porównaniu z

innymi paliwami kopalnymi [35, 36].

Kończące się zasoby surowców kopalnianych, postępujące zanieczyszczenie środowiska

oraz konieczność zapewnienia bezpieczeństwa energetycznego – to trzy główne czynniki, z

powodu których rozwinięte gospodarki światowe postanowiły funkcjonować na rzecz

zwiększenia udziału energii odnawialnej w ogólnym bilansie energetycznym. Najszerzej

wykorzystywanym odnawialnym źródłem energii na świecie jest biomasa [16, 20, 33, 38].

Rys. 2.1. Rokowania zużycia poszczególnych odmian energii odnawialnej [115]

tona oleju ekwiwalentnego – [toe]

Biomasa jako nośnik energetyczny

Poprzez fotosyntezę energia słoneczna jest akumulowana w biomasie, początkowo

organizmów roślinnych, później w łańcuchu pokarmowym także zwierzęcych. Energię zawartą

w biomasie można wykorzystać dla celów człowieka. Polega to na przetwarzaniu na inne formy

energii poprzez spalanie biomasy lub spalanie produktów jej rozkładu. W wyniku spalania

uzyskuje się ciepło, które może być przetworzone na inne rodzaje energii, np. energię

elektryczną [16, 31, 32, 33, 35, 42, 49, 53].

-13-

Stałe, płynne i gazowe biopaliwa produkowane są z biomasy, która sama występuje w

rozmaitych stanach skupienia. Istnieją jednak różne rodzaje biopaliw w określonym stanie

skupienia, podobnie jak różne są rodzaje surowców, wykorzystywanych do ich produkcji.

Wśród biopaliw stałych wyróżniamy np. brykiet, który może być wytwarzany z każdego

rodzaju biomasy roślinnej, lecz najczęściej produkowany jest z trocin, wiórów, zrębków

drzewnych czy słomy oraz pelety, do produkcji których nadaje się kora, zrębki, rośliny

energetyczne i słoma, lecz najczęściej wykorzystywane są trociny i wióry. Podobnie biopaliwa

płynne - bioolej, biodiesel czy bioalkohole - produkowane są z rozmaitych surowców, przy

użyciu rozmaitych technologii. Jeśli chodzi o biopaliwa gazowe , to obok pozyskiwanego w

procesie fermentacji metanowej biogazu do celów energetycznych wykorzystywany jest także

holzgas, czyli gaz drzewny powstający w procesie pirolizy [29, 32, 114].

Technologie wykorzystania biomasy

Wykorzystywane zarówno do produkcji energii cieplnej, jak i do wytwarzania energii

elektrycznej spalanie jest najbardziej rozpowszechnioną i zarazem najprostszą formą

pozyskiwania energii z biomasy. W procesie spalania generuje się aż 90% energii,

otrzymywanej na świecie z biomasy, przy czym spalana może być biomasa we wszystkich

stanach skupienia [16, 42, 49].

Efektywne i spełniające normy ochrony środowiska spalanie drewna powinno przebiegać w

trzech fazach [43, 45, 46]:

suszenia i odgazowania materiału drzewnego, w wyniku czego powstaje gaz

drzewny,

spalania gazu drzewnego w temperaturze 1200 °C,

dopalania gazu i oddawania ciepła w wymienniku.

Wysoka temperatura, dostęp tlenu i odpowiednio długi czas spalania pozwalają utrzymać

niski poziom emisji tlenku węgla (CO), węglowodorów i węglowodorów poliaromatycznych

(PAH), poza tym dzięki tym czynnikom w popiele pozostaje niewielka ilość niedopalonego

węgla. Do ekologicznego, efektywnego spalania biomasy w celu pozyskiwania energii służą

specjalnie skonstruowane kotły, wyposażone w komory spalania ze stałymi bądź ruchomymi

rusztami i charakteryzujące się zwiększoną powierzchnią wymiany ciepła [43, 45, 46].

Efektywność przebiegu procesu spalania zależy od ilości dostarczanego powietrza. W

nowoczesnych kotłach powietrze do spalania dostarczane jest w postaci tzw. powietrza

-14-

pierwotnego i wtórnego. Powietrze pierwotne miesza się z paliwem i wykorzystywane jest w

procesie gazyfikacji i spalania węgla drzewnego. Powietrze wtórne jest wykorzystywane

podczas spalania substancji lotnych i nie miesza się z powietrzem pierwotnym [43, 45, 46].

Instalacje do spalania mogą być wykorzystywane do utylizacji różnych rodzajów biomasy,

w tym drewna kawałkowego, zrębek, trocin, słomy i innych. Spalanie biomasy efektywne

energetycznie, ekonomicznie oraz ekologicznie wymaga zastosowania odpowiednich

technologii [43, 45, 46].

Specyficzne właściwości fizyko-chemiczne biomasy wymagają stosowania odpowiednich

rozwiązań technologicznych, dostosowanych do paliwa. Tylko 20% masy drewna stanowią

nielotne związki węgla, które w tradycyjnym kotle spalają się na ruszcie (w węglu brunatnym

stanowią one 45-60%, w węglu kamiennym 60-80%, w koksie - ponad 95%). Reszta, około

80%, to związki lotne, które spalają się nad rusztem, wydzielając się intensywnie w stosunkowo

wąskim zakresie temperatur. Efektywne spalanie tego typu paliw wymaga specjalnych technik

i kotłów, zapewniających warunki dynamiczno-termiczne niezbędne dla zupełnego spalania

lotnych produktów rozkładu termicznego biomasy. Nieodpowiednie rozwiązania aparaturowe

i technologiczne skutkują zwiększoną, często poważnie, emisją szkodliwych substancji do

atmosfery, która może zniweczyć korzystny efekt ekologiczny wynikający z charakteru

biomasy drzewnej. Niezupełne spalanie to także niekorzystne ekonomicznie obniżenie

sprawności procesu [43, 45, 46].

Kotły do spalania biomasy dostępne są w szerokim zakresie mocy od kilkunastu kW do

kilkuset MW. Na typowe palenisko składa się komora spalania wyłożona zwykle odpornym na

wysoką temperaturę materiałem ceramicznym oraz ruszt. Rozwiązania konstrukcyjne rusztów

obejmują ruszty stałe, ruszty mechaniczne płaskie oraz schodkowe. Do spalania paliw

podsuszonych (20-25%) stosowane są kotły z rusztami stałymi lub mechanicznymi poziomymi.

W przypadku paliw wilgotnych (40-60%) kotły wyposażone są w ruchome ruszty schodkowe.

Układ taki zapewnia w pierwszej fazie odparowanie wody z paliwa, a następnie w miarę

przesuwania w głąb paleniska jego całkowite spalenie. Stosowane są także kotły wyposażone

w paleniska fluidalne. Kotły fluidalne pozwalają ma efektywne spalanie biopaliw niskiej

jakości (wilgotnych) przy zachowaniu emisji zanieczyszczeń na niskim poziomie. Kotły do

spalania biomasy mogą być wyposażone w automatykę oraz wymuszony nawiew powietrza.

Systemy podające to zwykle przenośniki ślimakowe i pneumatyczne współpracujące z

ruchomymi zgarniakami podłogowymi [43, 45, 46].

-15-

Podobnie jak spalanie, gazyfikacja jest zachodzącym w wysokiej temperaturze procesem

konwersji termochemicznej, z tą jednak różnicą, że jej produktem nie jest ciepło, lecz gaz, który

dopiero po spaleniu dostarcza energii cieplnej. Poza wytwarzaniem ciepła, gaz ten może być

wykorzystywany także w kuchenkach gazowych oraz w turbinach, służących do produkcji

elektryczności i maszynach, wykonujących pracę mechaniczną. Proces gazyfikacji paliw

stałych przebiega dwustopniowo [43, 45, 46]:

w pierwszej komorze w warunkach niedoboru powietrza oraz stosunkowo niskiej

temperaturze (450-800 °C) paliwo zostaje odgazowane, w wyniku czego powstaje

gaz palny oraz mineralna pozostałość (węgiel drzewny),

w drugim etapie w komorze dopalania w temperaturze około 1000-1200 °C i w

obecności nadmiaru tlenu następuje spalenie powstałego gazu.

Jedną z zalet tej technologii jest jej wysoka efektywność: podczas gdy małe i średnie

urządzenia wykorzystywane do spalania osiągają efektywność rzędu 15-20%, efektywność

urządzeń służących do gazyfikacji już teraz wynosi około 35%, a w niedalekiej przyszłości

sięgnie 45-50% [43, 45, 46].

Kolejną technologią będącą wstępem do procesów spalania i gazyfikacji jest piroliza, która

w porównaniu ze spalaniem i gazyfikacją znajduje się dopiero we wczesnym stadium rozwoju.

Jej produktem jest ciekłe biopaliwo zwane bioolejem lub olejem pirolitycznym, będące złożoną

miksturą utlenionych węglowodorów. Zaletą pirolizy jest większa niż w przypadku spalania i

gazyfikacji łatwość transportowania produktu wyjściowego, pozwalająca znacznie ograniczyć

koszty transportu. Piroliza jest złożonym procesem, a właściwości jej produktu zależą od

wysokości temperatury, od tego jak długo poddawano materiał jej działaniu, od obecności

wody, tlenu i gazów, a także od cech poddanego pirolizie surowca [43, 45, 46].

Podczas procesu pirolizy biomasa ulega termicznemu przekształceniu przy braku dostępu

tlenu. W zależności od warunków przebiegu tego procesu można wyróżnić pyrolizę

konwencjonalną, szybką i błyskawiczną. Przebieg procesu pyrolizy [43, 45, 46]:

suszenie paliwa do wilgotności poniżej 10%,

mielenie biomasy na bardzo małe cząsteczki, aby zapewnić szybki przebieg reakcji,

reakcja pirolizy,

wydzielenie produktów stałych,

schładzanie i gromadzenie biooleju.

-16-

W procesie szybkiej pirolizy drobne cząsteczki biomasy, o niskiej wilgotności podgrzewane

są bardzo szybko do temperatury 450-550 °C. W rezultacie tego procesu powstaje produkt

ciekły - olej pyro lityczny o wartości kalorycznej około 16-19 MJ/kg. W niewielkich ilościach

powstają również gaz i węgiel drzewny, które są bezpośrednio spalane i dostarczają ciepło na

potrzeby procesu pyrolizy. Olej powstający w procesie szybkiej pyrolizy stanowi od 60 do 75%

masy paliwa. Może on być używany bezpośrednio jako paliwo lub też wykorzystywany do

wytwarzania innych substancji. Produkty powstające w procesie szybkiej pirolizy [43, 45, 46]:

produkt ciekły - olej pirolityczny (75%),

produkt stały - węgiel drzewny (12%),

mieszanina gazów palnych (13%).

Prawie każdy rodzaj biomasy może być poddawany procesowi szybkiej pyrolizy. Chociaż

większość dotychczas przeprowadzonych badań została wykonana z wykorzystaniem drewna,

to prowadzono również testy z wykorzystaniem odpadów rolniczych, roślin pochodzących z

upraw energetycznych oraz osadów ściekowych [43, 45, 46].

Szybka piroliza jest procesem wydajnym. Wymaga dokładnej kontroli parametrów, w

szczególności temperatury i czasu trwania poszczególnych faz. Technologie szybkiej pyrolizy

biomasy do produkcji paliw płynnych zostały z sukcesem wdrożone w kilku dużych

instalacjach demonstracyjnych. Jednak nigdzie na świecie nie są obecnie stosowane na skalę

komercyjną, ale uważane są za bardzo obiecujące. Główną zaletą oleju pyro litycznego jest

łatwość przechowywania i transportowania. Może on być również wykorzystywany jako

półprodukt do wytwarzania cennych substancji. Ze względu na powyższe pyroliza powinna być

traktowana jako technologia dopełniająca w stosunku do pozostałych procesów

termochemicznych [43, 45, 46].

Niektóre formy biomasy zawierają zbyt dużo wody, by można było skutecznie poddawać je

spalaniu. Ich wykorzystanie na cele energetyczne jest jednak możliwe dzięki procesom

biochemicznym, na przykład fermentacji [43, 45, 46].

Fermentacja alkoholowa to proces rozkładu węglowodanów, zachodzący po dodaniu

drożdży do takich surowców, jak zboże, pszenica, winogrona czy buraki cukrowe i zapewnieniu

temu materiałowi warunków beztlenowych. Produktem tego rodzaju fermentacji jest alkohol.

W procesie fermentacji alkoholowej powstaje najpopularniejsze biopaliwo płynne - bioetanol,

stanowiący 90% wszystkich stosowanych biopaliw ciekłych. Bioetanol wykorzystuje się

-17-

najczęściej w charakterze domieszki do benzyny, stanowiącej od 5 do 10% paliwa, jest on

jednak stosowany również jako samodzielne paliwo [29].

Innym procesem biochemicznym wykorzystywanym do produkcji biopaliw płynnych jest

estryfikacja oleju. Polega ona na przemianie oleju zawierającego metanol (rzepakowego,

sojowego, gorczycowego itp.) w estry metylowe. Tak powstaje biodiesel, biopaliwo płynne,

które podobnie jak etanol może być wykorzystywane bądź samodzielnie, bądź też w

charakterze dodatku do paliw tradycyjnych (stanowi wtedy 5-25% mieszanki). Biodiesel to

biopaliwo płynne, którego sprzedaż wzrasta obecnie najszybciej [29].

Fermentacja metanowa to następujący przy ograniczonym dostępie tlenu proces rozkładu

wielkocząsteczkowych substancji organicznych (głównie węglowodanów, białka, tłuszczów i

ich pochodnych) do alkoholi lub niższych kwasów organicznych, a także metanu, dwutlenku

węgla i wody. Produktem finalnym fermentacji metanowej jest biogaz - mieszanina gazów,

składająca się głównie z metanu i dwutlenku węgla, a także z niewielkich ilości (ok. 1%)

siarkowodoru, amoniaku, azotu, tlenku węgla, tlenu, wodoru i tioli. Produkty w stanie stałym

to trudnorozkładalne bądź nierozkładalne osady oraz biomasa bakteryjna. Do celów

energetycznych wykorzystywana jest fermentacja takich substancji organicznych, jak odchody

zwierzęce, odpady przetwórstwa spożywczego, odpady komunalne na wysypiskach i osady,

wytrącone w oczyszczalniach ścieków [20, 90].

Właściwości energetyczne biomasy jako paliwa

Wartość energetyczna (opałowa) to jeden z najważniejszych parametrów termofizycznych

biopaliw stałych. Waha się od 6-8 GJ/t dla biopaliw o wilgotności 50-60%, przez 15-17 GJ/t

dla biopaliw podsuszonych do stanu powietrznie-suchego, których wilgotność wynosi 10-20%,

aż do 19 GJ/t dla biopaliw całkowicie wysuszonych (EC BREC). Jest niższa od wartości

opałowej węgla - 1,5 tony podsuszonego drewna bądź słomy ma taką wartość energetyczną jak

tona węgla o przeciętnej wartości opałowej i znacznie niższa od wartości opałowej gazu

ziemnego [43, 45, 46].

Wartość energetyczna biopaliwa stałego rośnie wraz ze spadkiem wilgotności, im bardziej

suche bowiem biopaliwo, tym mniej energii potrzeba do odparowania wody w procesie spalania

i tym efektywniejszy jest proces energetyczny [43, 45, 46].

-18-

Wartość opałowa paliwa stałego = ciepło spalania paliwa - ciepło parowania wody

uwolnionej w czasie spalania i powstałej z wodoru zawartego w paliwie (wilgoci

higroskopijnej) [43, 45, 46].

Ciepło spalania to ilość ciepła, powstająca w wyniku całkowitego spalenia jednostki masy

paliwa stałego w bombie kalorymetrycznej w atmosferze tlenu w temperaturze 250 °C [43, 45,

46].

O wartości energetycznej drewna w największym stopniu decyduje jego wilgotność i

gęstość, mniejszą rolę odgrywa zaś rodzaj drewna i sposób jego przygotowania. Wartość

opałowa słomy zależy w głównej mierze od jej wilgotności. Zbyt wilgotna słoma ma nie tylko

mniejszą wartość energetyczną, lecz powoduje także większą emisję zanieczyszczeń podczas

spalania. Dlatego ustala się normy, określające maksymalną dopuszczalną wilgotność słomy.

Choć normy te są różne dla różnych urządzeń, najczęściej przyjmuje się, ze wilgotność słomy

powinna utrzymywać się w granicach 18 - 25% [43, 45, 46].

Wilgotność bezwzględna drewna to wyrażony w procentach stosunek wody zawartej w

drewnie do masy drewna w stanie całkowicie suchym [43, 45, 46].

Wilgotność względna drewna to stosunek masy wody, zawartej w drewnie do masy drewna

w stanie mokrym, wyrażony w procentach [43, 45, 46].

Wilgotność ma znaczenie nie tylko jako czynnik decydujący o wartości opałowej i emisji

zanieczyszczeń, jest również istotna z uwagi na technologię spalania, transport,

magazynowanie, automatyzację podawania do kotła i warunki jego eksploatacji. Z tych

wszystkich względów ważne są także takie parametry biopaliw, jak gęstość usypowa czy

zawartość popiołu [43, 45, 46].

Gęstość usypowa biomasy jest znacznie niższa od gęstości usypowej węgla, co podnosi

koszty transportu i sprawia, że powierzchnia przeznaczona do magazynowania biomasy musi

być większa, niż w przypadku węgla [43, 45, 46, 90].

Biomasę - zwłaszcza drzewną - cechuje także niższa w porównaniu z węglem zawartość

popiołu, co w odróżnieniu od niskiej gęstości jest sporą zaletą paliw biomasowych. Jeśli

podczas spalania biomasy powstaje większa niż zazwyczaj, przekraczająca 0,5-12,5% ilość

popiołu, świadczy to o obecności zanieczyszczeń. Dowodem na obecność zanieczyszczeń

obojętnych, np. pochodzących z placu, na którym składowano surowiec, jest większa zawartość

krzemionki w popiele. Nie zawierający szkodliwych substancji popiół pochodzący ze spalania

-19-

biomasy nadaje się do wykorzystania w charakterze nawozu mineralnego. Nie tylko zawartość,

lecz także skład popiołu jest inny w przypadku biomasy i inny w przypadku węgla. Podczas

gdy główne składniki popiołu z węgla kamiennego to dwutlenek krzemu (SiO2), dwutlenek

glinu (AIO2) i trójtlenek żelaza (Fe2O3), w popiele powstającym podczas spalania biomasy poza

dwutlenkiem krzemu występują głównie tlenki: wapnia (CaO) i potasu (K2O). To właśnie skład

chemiczny, a konkretnie obecność łatwo topliwych tlenków metali alkaicznych sprawia, że

popiół z biomasy topi się zazwyczaj w o wiele niższych temperaturach, niż popiół z węgla.

Popiół z biomasy jest nieraz płynny już w temperaturze 800 °C. Warto o tym pamiętać, gdyż

obniżony próg topliwości może być jedną z przyczyn powstawania osadu pokrywającego

powierzchnie grzewcze kotłów [43, 45, 46, 90].

Zalety i wady wykorzystania biomasy jako źródło energii

Biomasa to nieszkodliwe dla środowiska, odnawialne źródło energii. Jej największą zaletą

jest zerowy bilans emisji dwutlenku węgla (CO2), uwalnianego podczas spalania biomasy, a

także niższa niż w przypadku paliw kopalnych emisja dwutlenku siarki (SO2), tlenków azotu

(NOx) i tlenku węgla (CO). Przykładowo, spalając 1 GJ oleju napędowego, powodujemy emisję

1,255 kg tlenków azotu, 0,004 kg podtlenku azotu (N2O) i aż 73,84 kg dwutlenku węgla.

Spalenie analogicznej ilości drewna opałowego przyczynia się jedynie do emisji 0,202 kg

tlenków azotu, zaś współczynnik emisji podtlenku azotu i dwutlenku węgla jest równy zeru

[43, 45, 46, 90].

Wykorzystanie biomasy jest korzystne z punktu widzenia ochrony środowiska nie tylko ze

względu na zmniejszoną emisję zanieczyszczeń. Pozyskując energię z biomasy zapobiegamy

marnotrawstwu nadwyżek żywności, zagospodarowujemy odpady produkcyjne przemysłu

leśnego i rolnego, utylizujemy odpady komunalne. Wysypisko, na którym składowane jest 100

000 ton odpadów komunalnych w ciągu jednej godziny dostarcza 50 m biogazu - tyle, ile

potrzeba do wyprodukowania 90 kW energii elektrycznej i 156 kW energii cieplnej. Dodatkową

korzyścią, wynikającą z wykorzystania biogazu jest fakt, że woń rozkładających się na

wysypisku opadów traci na intensywności, a stan środowiska naturalnego w pobliżu wysypiska

ulega znacznej poprawie [43, 45, 46, 90].

Zasoby biomasy są dostępne na całym świecie. Jako źródło energii elektrycznej biomasa jest

mniej zawodna niż - na przykład - energia wiatru czy energia Słońca. Jej zasoby mogą być

magazynowane i wykorzystywane w zależności od potrzeb, a ich transport i magazynowanie

nie pociąga za sobą takich zagrożeń dla środowiska, jak transport czy magazynowanie ropy

-20-

naftowej bądź gazu ziemnego. Poza tym wykorzystanie biomasy z terenów leśnych i z pastwisk

zmniejsza ryzyko pożaru, zaś uprawy na cele energetyczne pozwalają też zagospodarować

nieużytki rolne i rekultywować tereny poprzemysłowe: w Polsce aż 20% powierzchni kraju to

obszary, na których została przekroczona norma stężenia metali ciężkich w glebie, co oznacza,

że uprawiane tam rośliny mogą być wykorzystywane wyłącznie przemysłowo. Wykorzystanie

biomasy wspomaga zrównoważony rozwój rolnictwa, ma także pozytywne skutki społeczne,

gdyż wzrastający popyt na produkty rolne przyczynia się do powstawania koniunktury i do

tworzenia nowych miejsc stałej pracy, zwłaszcza na wsi.

Wykorzystywanie biomasy otwiera także nowe perspektywy przed eksportem.

Zapotrzebowanie na technologie konwersji i utylizacji biomasy, które wzrasta zarówno w

krajach uprzemysłowionych, jak i rozwijających się, stwarza nowe możliwości dla eksportu

europejskich technologii i usług, zwłaszcza tych przydatnych w instalacjach o małych i

średnich mocach [43, 45, 46, 90].

To posiadające tak wiele zalet źródło energii ma jednak także pewne wady, wśród których

można wymienić [43, 45, 46, 90]:

stosunkowo małą gęstość surowca, utrudniającą jego transport, magazynowanie i

dozowanie,

szeroki przedział wilgotności biomasy, utrudniający jej przygotowanie do

wykorzystania w celach energetycznych,

mniejszą niż w przypadku paliw kopalnych wartość energetyczną surowca: do

produkcji takiej ilości energii, jaką uzyskuje się z tony dobrej jakości węgla

kamiennego potrzeba około 2 ton drewna bądź słomy,

fakt, że niektóre odpady są dostępne tylko sezonowo.

2.3. Sformułowanie zadania

Podstawowymi zależnościami występującymi w poniższej analizie i badaniach jest

pozyskiwanie energii z niekonwencjonalnych źródeł energii. W celu uzyskania potrzebnej

energii wykorzystywane są układy przetwórcze zwane najczęściej generatorami. Jednakże dla

dokładniejszego zrozumienia tematu w celu identyfikacji potrzeb i warunków przybliżono

dokładniejsze sformułowanie niektórych terminów. Punktem wyjścia do naszych rozważań jest

-21-

przyjęcie bez definiowania takich pojęć pierwotnych jak : materia, energia, informacja, czas i

przestrzeń oraz uwzględnienie możliwości wzajemnej ich transformacji i substytuowania [78].

Dysponując pojęciami pierwotnymi, jako pewnym tworzywem informacyjnym możemy

spróbować zdefiniować na użytek naszych rozważań niezbędne do artykulacji treści

podstawowe terminy problemowo zorientowane [77, 79].

W tym względzie wypada rozpocząć od zasobu, którym to terminem oznaczamy pewien

zidentyfikowany co do rodzaju i ilości komponent składników substancjalnych, tj. materii,

energii, informacji i czasu. Jako termin pomocniczy niezbędny do artykulacji dalszych treści

wykorzystamy całość - oznaczającą niezbędną, z punktu celu rozważań, ilość zasobu

substancjalnego, czyli niezbędną ilość odpowiednio skonfigurowanych składników

substancjalnych. Całość dekomponować można w zależności od potrzeby na składniki

substancjalne, czyli części oznaczające pewną ilość całości wyrażoną w określonych

jednostkach miary, oraz na składniki funkcjonalne, czyli elementy oznaczające pewien składnik

ilościowy skonfigurowany do pełnienia ściśle określonej funkcji [78].

Dla uproszczenia dowolną całość bądź dowolną kompozycję jej składników, bądź jeden z

nich, określać będziemy - ilekroć będą one nas interesować - mianem obiekt. Obiekty, w

zależności od ich składu substancjalnego i funkcjonalnego można podzielić na obiekty

konkretne, czyli materialne, energetyczne lub materialno - energetyczne oraz na obiekty

abstrakcyjne, czyli informacyjne, czasowe lub czasowo - informacyjne. Kompozycję

wszystkich obiektów tak naturalnych, jak i sztucznych, czyli tych które zostały wytworzone

przez człowieka z tworzywa naturalnego, wraz ze wszystkimi związkami jakie między tymi

obiektami występują, nazywać będziemy rzeczywistością. Obiektami rzeczywistości są zatem

obiekty naturalne i sztuczne, tak konkretne, jak i abstrakcyjne. Z filozoficznego punktu

widzenia, tak rozumiana rzeczywistość przejawia się poprzez obiekty rzeczywistości zwane

bytami [78].

Byty zaś jako coś realnego, przejawiając się w formie rzeczy i zdarzeń, konfigurowane są z

takich składników substancjalnych jak: materia, energia, informacja i czas, i w zależności od

kompozycji tych składników mogą być bytami konkretnymi, czyli materialno -

energetycznymi, bądź abstrakcyjnymi czyli informacyjnymi. Byty zatem są

zegzemplifikowaną formą tworzywa substancjalnego rzeczywistości, które może mieć różny

charakter w zależności od proporcji występującej pomiędzy składnikami jakie się na to

tworzywo składają [78].

-22-

Rzeczy mogą mieć zatem nie tylko ogólnie intuicyjnie i wizualnie postrzegany charakter

konkretny, materialno - energetyczny (np. maszyna), ale też występować w formie abstraktów,

czyli form informacyjnych, jakimi są np. charakterystyki.

Zdarzenia zaś przejawiają się w postaci: stanów i zmian stanów.

Stan definiowany jest jako zbiór wartości chwilowych zmiennych opisujących byt

przedmiotowy.

Zmiana stanu, bądź jego transformacja dokonuje się w efekcie oddziaływania różnych

czynników z bezpośrednim udziałem człowieka w formie działania lub pośrednim jego

udziałem w formie funkcjonowania, bądź też bez udziału człowieka, w postaci procesu

naturalnego [78].

Działanie jest zdarzeniem polegającym na zmianie stanu spowodowanej bezpośrednim

oddziaływaniem wywołanym dowolnym zachowaniem się człowieka, w odróżnieniu od

funkcjonowania, powodującego zmianę stanu spowodowaną przez zaprogramowany przez

człowieka obiekt pośredniczący.

Zmiana stanu następuje też w efekcie wystąpienia procesu, który oznacza - dokonującą się

pod wpływem różnych czynników transformację fragmentu rzeczywistości, będącą pewną

sekwencją wzajemnie powiązanych transformacji pomiędzy kolejnymi stanami, do czego w

encyklopedycznym ujęciu, udział człowieka nie jest konieczny. Nie można natomiast mówić o

działaniu bez człowieka. Działanie bowiem, zgodnie z prakseologiczną definicją to generowana

dowolnym zachowaniem się człowieka transformacja istniejącego fragmentu rzeczywistości,

w tym wpływanie na przebieg procesu. O ile materia jako dająca się, ze względu na wynikającą

z jej istoty wizualność, daje się jednoznacznie identyfikować i oszacować, jako określonego

rodzaju substancja, w stanie spoczynku, to energia jest takim składnikiem rzeczywistości, który

ujawnia się przy zmianie istniejącego stanu materii [78].

Zgodnie ze słownikową definicją energia - to wielkość fizyczna do ilościowego określania

oddziaływania różnych procesów, w formie różnych postaci ruchu i zachowań. Energią w

naszych rozważaniach traktujemy więc jako czynnik określający relacje między obiektami

wyrażającą się stopniem skłonności do zmiany stanu, czyli jak się często to określa ilością pracy

do wykonania.

Mając do dyspozycji wprowadzone terminy pomocnicze możemy teraz zdefiniować -

kolejny po zasobie i energii - termin kluczowy dla naszych rozważań a mianowicie system [78].

-23-

System w werbalnym ujęciu definiowany jako całość funkcjonalna, można doprecyzować

sformułowaniem, że jest to utworzona z powiązanych ze sobą elementów całość, zdolna do

realizacji identyfikowalnych funkcji i zapisać w notacji teoriomnogościową formułą G.

Wintgena [78]:

S=<X, R>

gdzie:

X = {Ai; i=1...I} – jest zbiorem elementów,

R = {Rj; j=1...J} – jest zbiorem relacji systemotwórczych.

Rys. 2.2. Model systemu według M. Hellera [78]

W naszych rozważaniach przydatną będzie notacja systemu, podana przez polskiego

filozofa, teologa i fizyka, laureata prestiżowego „katolickiego Nobla" czyli Nagrody

Tempeltona M. Hellera, w formie trójki

S = <X,R,Y>

gdzie: X, R, Y - są symbolami wejścia, wyjścia i transformacji między nimi.

Odwołując się zatem do poczynionego założenia o możliwości wzajemnej transformacji

pomiędzy składnikami substancjalnymi zasobów rzeczywistości przyjmujemy, że taki składnik

substancjalny rzeczywistości, który można przetransformować do postaci energii, nazywać

będziemy surowcem energetycznym lub nośnikiem energii i odpowiednio zasób tego

tworzywa, określać zasobem nośnika energetycznego [78].

Działanie zaś, polegające na przekształcaniu nośnika energetycznego do określonej postaci

energii, adekwatnie do tej postaci i rodzaju oraz postaci nośnika energii, nazywać będziemy

generowaniem energii. System wykorzystywany do realizacji w sposób zinstrumentalizowany

procesu generowania energii nazywać będziemy generatorem energii (rys. 2.3), zaś system

utworzony z generatora energii, nośnika energii i odbiornika energii systemem energetycznym

(rys. 2.4) [78].

-24-

Rys. 2.3. Model generatora energii. G, N, E - generator energii, nośnik energetyczny, energia [78]

Odbiornikiem energii określać będziemy dowolne procesy produkcyjne i bytowe generujące

zapotrzebowanie na energię w danych warunkach [78].

Rys. 2.4. Model systemu energetycznego. Z, N, G, E, O - odpowiednio: zasób energii, nośnik energii, generator

energii, energia i odbiornik energii [78]

Zasoby energii

Zidentyfikowane zasoby przydatne energetycznie można sklasyfikować z substancjalnego

punktu widzenia pierwotnej ich postaci na: materialne i energetyczne (rys. 2.5) [77, 78, 79].

Rys. 2.5. Zasoby energetyczne [76, 77, 78]

-25-

Realizacja konkretnego procesu technologicznego zależy przede wszystkim od dwóch

czynników: rodzaju zapotrzebowywanej postaci energii i rodzaju nośnika energetycznego jaki

jest do dyspozycji. Odwołując się do klasyfikacji nośników energetycznych na materialne

(MZE) i energetyczne (EZE), zauważamy, że rodzaj nośnika ma istotnie wpływ na charakter

procesu wytwarzania energii użytkowej. W przypadku materialnych zasobów energetycznych

(MZE), pozyskiwanych jako kopaliny naturalne (KN), produkty odpadowe (PO) lub biomasa

(B), w postaci: stałej, płynnej lub gazowej, energię pierwotną (EP), w postaci energii cieplne

(EC) pozyskuje się w różnorodnych procesach spalania, poprzedzonych właściwymi dla

rodzaju nośnika procesami przeróbczymi, takimi jak: piroliza, ługowanie, fermentacja,

tłoczenie, estryfikacja, gazyfikacja dostosowującymi nośniki energetyczne do użytkowej

postaci do spalania. W fazie transformowania pierwotnej postaci energii (EP), do postaci

użytkowej (EU), występować mogą procesy transformacji [77, 78, 79]:

energii cieplnej pierwotnej w inną postać energii cieplnej EC1 —> EC2

energii cieplnej pierwotnej w energię mechaniczną EC —> EM

energii cieplnej pierwotnej w energię mechaniczną i następnie w energię elektryczną

EC —> EM —> EE.

Rys. 2.6. Procedura wytwarzania energii z materialnych zasobów energetycznych [77, 78, 79]

-26-

Natomiast w przypadku nośników energetycznych, występujących w bezpośredniej postaci

energetycznej, pozyskiwanych z takich zasobów energii jak: słońce (S), woda (W), wiatr (P) i

ziemia (geotermia) (Z) proces wytwarzania użytkowej postaci energii sprowadza się, w

uproszczeniu oczywiście do realizacji procesów przetransformowywania energii pierwotnej w

postaci energii cieplnej (S, Z) i energii mechanicznej (P, W) do postaci energii użytkowej (EC,

EM, EE).

Rys. 2.7. Procedura wytwarzania energii z energetycznych zasobów energii. [77, 78, 79]

W tym wypadku procedura wytwarzania energii użytkowej, jest ze zrozumiałych względów

prostsza w porównaniu z tą, która ma miejsce w wypadku materialnych zasobów

energetycznych. W ramach tych rozważań, z racji na dużą różnorodność wątków tego

zagadnienia ograniczyć się musimy do bardzo ogólnego jedynie jego ujęcia [77, 78, 79].

Generatorami energii, w zależności od rodzaju zasobu i jej rodzaju są różnego rodzaju

systemy mechaniczne w różnym stopniu zmechatronizowane. Odstępując od szerszego

omawiania tych czynników, wypada jednak w syntetycznej formie scharakteryzować obiekt

rozważań, czyli generator energii poprzez identyfikację procesu generowania energii [77, 78,

79].

-27-

Generatory energii

W procesie generowania energii, jak w każdym procesie złożonym można wyróżnić siedem

procesów elementarnych. Ta ich uniwersalność pozwala traktować je jako procesy modelowe.

Tak zatem zgodnie z [79] wyróżnić możemy procesy:

generowania (emitowania, wytwarzania) przez określony obiekt, zwany generatorem,

w określonej formie, postaci, ilości, rodzaju, intensywności określonego zasobu jedno

lub wieloskładnikowego,

akumulowania (gromadzenia, magazynowania) przez określony obiekt, zwany

akumulatorem pozyskanego, określonego rodzaju zasobu, z zachowaniem możliwości

jego odzyskania,

transformowania (przekształcania, przetwarzania) przez określony obiekt zwany

transformatorem określonej ilości określonego rodzaju zasobu, w inną ilość

określonego rodzaju innego zasób lub inną jego postać,

propagowania (przesyłania, ekspediowania) przez określony obiekt zwany

propagatorem, określonego rodzaju nośnika zasobu, bez istotnych z punktu widzenia

rozważań strat,

dyssypowania (rozpraszania, tracenia) przez obiekt zwany dyssypatorem, określonej

ilości określonego rodzaju zasobu,

agregowania (łączenia, scalania) przez obiekt, zwany agregatorem, określonej ilości,

określonego rodzaju zasobu,

dystrybuowania (rozdzielania) przez obiekt, zwany dystrybutorem, określonej ilości,

określonego rodzaju zasobu, w określonych proporcjach.

Zidentyfikowane zasoby o potencjalnej przydatności energetycznej, w swej pierwotnej

postaci pierwotnego nośnika energetycznego nie zawsze nadają się bezpośrednio do

wykorzystania w generatorze i wymagają przetransformowania ich do postaci nośnika

użytkowego. Ze względu na intensywność pobierania nośnika użytkowego w praktycznych

realizacjach procesu generowania energii przewidzieć należy odpowiedni akumulator nośnika

pierwotnego. Dotyczy to również generowanej energii, która na wyjściu z generatora w swej

pierwotnej postaci nie zawsze nadaje się do bezpośredniego wykorzystania w danym

zastosowaniu i wymaga stosownego przetransformowania oraz uwzględnienia możliwości jej

akumulowania (rys. 2.8) [77, 78, 79].

-28-

Rys. 2.8. Model systemu energetycznego uwzględniający przetransformowanie i akumulację energii [77, 78,

79]. Z, G, O - odpowiednio: zasób energii, generator energii, odbiornik energii. NP, NU, ANP, ANU, EP, EU,

AEP, AEU, NP/NU, EP/EU – odpowiednio: nośnik pierwotny, nośnik użyteczny, akumulator nośnika

pierwotnego, akumulator nośnika użytecznego, energia pierwotna, energia użyteczna, akumulator energii

pierwotnej, akumulator energii użytecznej, przetransformowanie nośnika pierwotnego na użyteczny,

przetransformowanie energii pierwotnej na użyteczną.

Odbiorniki energii

Generowana energia przydatna użytkowo jest wtedy kiedy zaspokaja określone

zapotrzebowanie na określony rodzaj energii, w określonych ilościach i czasie. Zgodnie z

przyjętymi założeniami, zakres naszych rozważań ogranicza się do generowania energii w

warunkach lokalnych i dotyczy relatywnie małych generatorów. Tak zatem mówiąc o

odbiornikach energii mamy na uwadze występujące w stosunkowo niewielkiej skali

zapotrzebowanie na energie: cieplną, mechaniczną i elektryczną [77, 78, 79].

Odbiorniki energii generują więc zapotrzebowanie na energię do:

zasilania energetycznego procesów technologicznych,

zasilania energetycznego urządzeń gospodarstwa domowego,

napędu urządzeń mechanicznych,

ogrzewania pomieszczeń,

podgrzewania wody użytkowej,

podgrzewania wody w basenie,

podgrzewanie gleby szklarniowej,

suszenia materiałów roślinnych i produktów spożywczych,

zasilania urządzeń sygnalizacyjnych,

oświetlenia.

Obiektem rozważań są materialne zasoby energii w postaci roślin energetycznych, które w

swej pierwotnej postaci nie nadają się bezpośrednio do wykorzystania w generatorze i

wymagają przetransformowania ich do postaci nośnika użytkowego. Rośliny te są uprawiane

-29-

na obszarach niewielkich gospodarstw rolnych i zbierane za pomocą tradycyjnych maszyn

rolniczych wyposażonych w rotacyjne zespoły tnące.

Przedmiotem rozważań jest wyznaczenie charakterystyk energochłonności procesu cięcia ze

względu na wilgotność materiału badanego, prędkość obrotową zespołu tnącego oraz prędkość

liniową poruszającego się zespołu tnącego.

Celem pracy jest dobór najkorzystniejszych parametrów roboczych rotacyjnego zespołu

tnącego ze względu na minimalne zapotrzebowanie energetyczne procesu cięcia wybranych

roślin energetycznych.

Zakres rozważań w aspekcie obiektu, przedmiotu i celu rozważań ograniczał się poprzez:

wykorzystanie do badań najbardziej popularnych roślin energetycznych

uprawianych na terenie Polski do produkcji biomasy,

cięcie badanego materiału roślinnego za pomocą rotacyjnego zespołu tnącego,

wyznaczenie wpływu wilgotności badanego materiału roślinnego na

energochłonność procesu cięcia tego materiału,

wyznaczenie wpływu prędkości obrotowej zespołu tnącego na energochłonność

procesu cięcia badanego materiału roślinnego,

wyznaczenie wpływu prędkości liniowej poruszającego się zespołu tnącego na

energochłonność procesu cięcia badanego materiału roślinnego.

-30-

3. SPOSÓB REALIZACJI ZADANIA

3.1. Założenia badawcze

Sformułowane zadanie zrealizowane zostało poprzez zdefiniowanie hipotezy badawczej

adekwatnej do zakresu zadania oraz poprzez przeprowadzenie badań weryfikacyjnych zgodnie

z procedurami właściwymi do charakteru i zakresu tych badań.

Za odpowiadająca tym potrzebom uznana została hipoteza:

Na energochłonność procesu ścinania roślin energetycznych rotacyjnym zespołem tnącym

w praktycznie znaczącym zakresie można wpływać poprzez dobór adekwatnego dla danej

rośliny zestawu wartości parametrów roboczych cięcia oraz wilgotności rośliny.

3.2. Procedury badawcze

Weryfikacja sformułowanej hipotezy badawczej wymagała zrealizowania sekwencji działań

odpowiednich do zakresu badań wynikających z przedmiotu weryfikacji.

Te przedmiotowo zorientowane badania przeprowadzone zostały zgodnie z procedurami

adekwatnymi do zakresu badań na specjalistycznym stanowisku badawczym przygotowanym

do tego celu.

Badania wpływu parametrów roboczych zespołu tnącego na zapotrzebowanie energii cięcia

roślin energetycznych związane z weryfikacją hipotezy obejmowały:

wybór roślin energetycznych poddanych badaniom,

przygotowanie próbek o odpowiedniej długości poszczególnych roślin energetycznych,

segregacja przygotowanych próbek według wilgotności: 20%, 40% , 60%,

przeprowadzenie sekwencji eksperymentów dla różnych konfiguracji parametrów

roboczych cięcia.

-31-

4. CHARAKTERYSTYKA WYBRANYCH ROŚLIN

ENERGETYCZNYCH

4.1. Materiał badawczy

Materiał poddany badaniom to rośliny energetyczne charakteryzujące się dużym przyrostem

rocznym, wysoką wartością opałową, znaczną odpornością na choroby i szkodniki oraz

stosunkowo niewielkimi wymaganiami glebowymi. Niezwykle istotną sprawą jest również

możliwość mechanizacji prac agrotechnicznych związanych z zakładaniem plantacji oraz

zbieraniem plonu [2, 19, 39, 84, 90]. Ze względu na te czynniki przyjęto do badań wierzbę

konopianą, ślazowca pensylwańskiego, miskanta olbrzymiego i rdest sachaliński.

4.2. Wierzba konopiana

Wierzba konopiana - nazywana również wierzbą wiciową, krzaczastą, krzewiastą, witwą lub

konopianką jest gatunkiem najbardziej przydatnym na cele energetyczne. Rejon występowania

wierzby jest bardzo szeroki i obejmuje Europę, Azję i Amerykę Północną. W Polsce jest to

roślina bardzo popularna i można ją spotkać na terenie całego kraju. Powszechnie rośnie na

obrzeżach cieków wodnych i podmokłych terenach. Występuje w formie drzewiastej i

krzewiastej. Zmiana formy może nastąpić w wyniku sposobu uprawy. Najpopularniejszym

gatunkiem wykorzystywanym na cele energetyczne jest wierzba wiciowa (rys. 4.1), zwana

również konopianką, charakteryzująca się bardzo szybkim przyrostem biomasy oraz

odpornością na szkodniki i choroby [18, 44].

Wierzba wiciowa w uprawie na cele energetyczne jest zbierana w cyklach jedno-, dwu- lub

trzyletnich. W zależności od stanowiska i wieku pędy osiągają do 6 m wysokości i średnicę do

80 mm. Młode pędy są wiotkie i bardzo giętkie, pokryte srebrzystymi włoskami, a z czasem

zmieniają kolor na zielony lub szarawy. Intensywnie zielone liście o kształcie lancetowatym z

widocznym żółtym nerwem mają długość 80-250 mm i szerokość 6–12 mm. Kwiatostanem są

walcowate kotki kwitnące przed rozwojem liści. W uprawie polowej wierzbę rozmnaża się

wegetatywnie za pomocą sadzenia kawałków pociętych pędów długości 0,25 m i średnicy nie

mniejszej niż 7 mm, zwanych zrzezami lub bardziej popularnie sztobrami. Zrzezy po

posadzeniu ukorzeniają się i wypuszczają nowe pędy [90, 92].

-32-

Rys. 4.1. Plantacja wierzby konopianej

Najbardziej przydatnymi terenami do uprawy wierzby są stanowiska z glebami klas III, IV

i V o dostatecznej wilgotności. Opady w uprawie wierzby są szczególnie istotne w okresie

wiosennym, gdyż ich bark może skutkować wypadaniem roślin. Brak wody powoduje

ograniczenie rozwoju systemu korzeniowego młodych roślin. Dlatego tak istotne jest, aby

uprawa wierzby była prowadzona na glebach o odpowiednim poziomie wód gruntowych,

zależnie od ich przepuszczalności. Przy planowaniu nasadzeń wierzby trzeba brać pod uwagę

przewidywany system zbioru: jedno- czy dwufazowy. Zbiór maszynowy wymaga

uwzględnienia wjazdu na pole ciężkich maszyn, bez niszczenia kołami karp świeżo ściętej

wierzby. Przy zbiorze jednofazowym wierzbę sadzi się pasowo. Dwa rzędy w rozstawie 0,75–

0,8 m i rozstaw pasów 1,25–1,5 m. Odległość roślin w rzędzie wynosi 0,4–0,5 m. Dla zbioru

dwufazowego zaleca się rozstaw rzędów 0,7–0,8 m i odległość między roślinami w rzędach

0,4–0,45 m [88, 89, 90, 91].

-33-

Rys. 4.2. Widok łodyg wierzby konopianej w przekroju poprzecznym

W celu ponownego odrastania pędów wierzby z karpy w następnym okresie wegetacji, po

zakończeniu pierwszego roku uprawy, rośliny muszą być ścięte. Produktywność biomasy w

pierwszym okresie wegetacji jest bardzo niska, gdyż roślina intensywnie rozbudowuje system

korzeniowy kosztem części nadziemnej. Właściwy zbiór pędów wierzby możemy

przeprowadzić po zakończeniu drugiego roku wegetacji, od drugiej połowy listopada do końca

marca. Fizycznym znakiem do rozpoczęcia zbiorów jest opadnięcie liści z łodyg (rys. 4.2). Z

jednego hektara plantacji wierzby można pozyskać 10–15 t suchej biomasy [88, 89].

4.3. Ślazowiec pensylwański

Ślazowiec pensylwański (rys. 4.3) jest rośliną należącą do rodziny ślazowatych

(Malvaceae), która obejmuje kilkaset gatunków roślin. Pochodzi z południowych rejonów

Ameryki Północnej, gdzie występuje na wilgotnych stanowiskach. Ślazowiec jest byliną

wieloletnią, która w uprawie może być użytkowana przez 15–20 lat. Roślina corocznie odrasta

dzięki powstawaniu pączków i w strefie przyłodygowej. W pierwszym roku wytwarza jeden

pęd, a w kolejnych latach w zależności od warunków uprawy rozrasta się w silnie ulistniony

-34-

krzak. Przy szerokim rozstawie rzędów liczba łodyg może dochodzić do 20–40 na jednej

roślinie [7, 74].

Zielone łodygi o średnicy 5–30 mm osiągają wysokość do 4 m. Komórki miękiszu

rdzeniowego łodyg w dojrzałych roślinach mogą częściowo zanikać tworząc niewielki pusty

kanał (rys. 4.4). Na wierzchołkach pędów powstają liczne rozgałęzienia zakończone

kwiatostanami w kształcie podbaldachów z drobnymi kwiatami w kolorze białym. Ślazowiec

kwitnie od połowy lipca i okres ten trwa 6–8 tygodni. Długi okres kwitnienia powoduje, że

obok dojrzałych owoców pozostają kwitnące pędy. Z dojrzałego owocu otrzymuje się 5–8

drobnych nasion barwy jasnobrązowej. Roślina należy do roślin miododajnych. Liście

ślazowca mają kształt dłoniasto-klapowaty z licznymi wcięciami o dużej zmienności. Ich

zróżnicowanie dotyczy blaszki liściowej, której szerokość może dochodzić do 0,36 m, a

długość do 0,28 m. Ślazowiec pensylwański, jako roślina wieloletnia, wykształca silny system

korzeniowy, który po kilku latach może dochodzić do głębokości 2,5–3,0 m i rozrastać się w

płaszczyźnie poziomej do średnicy 0,7–1,0 m. Główna ilość korzeni znajduje się jednak w

warstwie do głębokości 0,3–0,4 m. W rosnących poziomo, tuż pod powierzchnią gleby,

korzeniach tworzą się pączki wzrostowe, z których na wiosnę wyrastają nowe pędy. Ślazowiec

można rozmnażać zarówno generatywnie przez nasiona, jak i wegetatywnie przy użyciu

sadzonek uzyskanych przez podział korzeni, pędów lub karp [7, 8].

Ze względu na brak specjalnych wymagań glebowych ślazowiec pensylwański można

uprawiać na glebach V klasy pod warunkiem dobrego uwilgotnienia. Wykorzystanie gleb

żyźniejszych do uprawy gwarantuje dużo większy plon części nadziemnej. Pole pod ślazowiec

musi być odchwaszczone, szczególnie należy zwrócić uwagę na walkę z chwastami

wieloletnimi. Siew nasion przeprowadza się od kwietnia, gdy wierzchnia warstwa gleby

osiągnie 8–10°C, w rzędy o rozstawie 0,6 × 0,7 m na głębokość 10–15 mm. Nasiona

charakteryzują się obniżoną zdolnością kiełkowania wynikającą z tzw. twardości nasion.

Obniża to wschody i nie pozwala na uzyskanie równomiernych wschodów. W przypadku

nasion ślazowca w celu pobudzenia do szybszego, lepszego i jednolitego kiełkowania materiału

siewnego można zastosować hydrokondycjonowanie nasion. Przy wykorzystaniu sadzonek

korzeniowych, czyli odcinków korzeni, na których występują pączki wzrostowe wysadza się je

w rzędzie co 0,24–0,48 m w rozstawie rzędów 0,70 m lub 0,28–0,56 m × 0,60 m. Sadzonki

najlepiej przygotować tuż przed wysadzeniem [8, 29, 41, 106].

-35-

W zależności od przebiegu pogody ślazowiec kończy okres wegetacji w III dekadzie

października lub I dekadzie listopada. Ślazowiec powinien być zbierany zimą, kiedy wilgotność

roślin zbliża się do 20%, gdyż wówczas istnieje możliwość wykorzystania biomasy do spalania

bez konieczności jej dosuszania [5, 49, 52].

Rys. 4.3. Plantacja ślazowca pensylwańskiego

Rys. 4.4. Widok łodyg ślazowca pensylwańskiego w przekroju poprzecznym

-36-

Duża ilość uzyskiwanej biomasy o dobrej jakości, przy plonie do 18 t·ha–1 i zawartość

celulozy do 45%, powoduje coraz większe zainteresowanie ślazowcem jako rośliną

energetyczną. Z roślin ślazowca uzyskuje się biomasę o właściwościach pozwalających na

produkcję zrębków, peletów czy brykietów [6, 14, 54].

4.4. Miskant olbrzymi

Miskant (rys. 4.5) jest trawą wieloletnią, która obejmuje ponad 20 różnych gatunków

mających dużą zmienność morfologiczną. Pochodzący pierwotnie z Japonii, Filipin oraz

dawnych Indochin, w Europie pojawił się najprawdopodobniej około XVI w., lecz uprawa jego

datowana jest od około 75 lat – na początku jako rośliny ozdobnej, tworzącej zwarte i bujne

zielone kępy. Obecnie coraz częściej można miskanta spotkać na plantacjach roślin

energetycznych, gdyż ma on główne cechy, jakimi powinna charakteryzować się roślina

energetyczna [86, 11].

Miskant olbrzymi jest międzygatunkowym mieszańcem miskanta chińskiego

(diploidalnego) z miskantem cukrowym (tetraploidalnym). Miskant jest rośliną wieloletnią o

bardzo silnym systemie korzeniowym sięgającym 2,5 m w głąb ziemi, co ułatwia pobieranie

wody i składników pokarmowych. Łodygi miskanta, nagie z wyraźnie zaznaczonymi węzłami

i gąbczastym rdzeniem (rys. 4.6), charakteryzują się dużą sztywnością. W polskich warunkach

klimatycznych osiągają wysokość 2–3,5 m. Blaszki liściowe koloru jasno- lub

ciemnozielonego, lancetowate, o długości 0,6–1 m i szerokości 8–32 mm. Liście utrzymują się

na roślinie bardzo długo, niekiedy przez cały okres zimowy. Kwiatostan miskanta jest słabo

rozbudowany w postaci wiechy lub wiechy kłosokształtnej i również pozostaje długo na

roślinie. Miskant nie wytwarza nasion, stąd nie ma możliwości rozprzestrzeniania się w

środowisku. Rozmnażany jest tylko wegetatywnie przez sadzenie sadzonek kłączowych

uzyskanych z plantacji matecznych lub z roślin uzyskanych metodą in vitro. Roślina miskanta

cechuje się szybkim wzrostem oraz wysokim plonem biomasy z jednostki powierzchni,

szczególnie jeżeli w okresie wegetacji wystąpiło upalne lato z opadami. Miskant należy do

roślin o typie fotosyntezy C4, który charakteryzuje się mechanizmem zwiększającym zdolność

absorpcji CO2 i oszczędnym gospodarowaniem wodą [36, 55].

Uprawę miskanta można prowadzić na glebach klas nawet V i VI, ale o odpowiedniej

wilgotności i pH, które powinno wynosić około 6,5. Na takich glebach należy liczyć się z

niezbyt wysokimi plonami. Na glebach zasobniejszych w substancje próchniczne (III i IV

-37-

klasy) i o uregulowanych stosunkach wodnych można uzyskać plony o 20–30% wyższe niż na

glebach niższych bonitacji. Dlatego w zależności od warunków siedliskowych plon miskanta

olbrzymiego może wynosić 10–30 t⋅ha–1 suchej biomasy. Maksymalny plon uzyskuje się w

trzecim roku uprawy i utrzymuje się on do 9 roku prowadzenia plantacji. Sadzonki miskanta

wysadza się w rozstawie 1 × 1 m, co pozwala na tworzenie przez roślinę dużych i zwartych kęp

oraz zapewnia optymalną penetrację łanu przez promieniowanie świetlne. Rośliny miskanta

mają mniejszą odporność na niskie temperatury, zwłaszcza w pierwszym roku uprawy. Stąd

zaleca się zabezpieczenie plantacji na zimę, np. przez ściółkowanie lub wykonanie obredlania

roślin. Zbiór roślin przeprowadza się w okresie od późnej jesieni (po wystąpieniu

przymrozków) do marca. Późniejszy zbiór związany jest ze zmniejszeniem plonu, co jest

wynikiem opadania części liści i translokacji składników pokarmowych do podziemnych

kłączy. W tych warunkach uzyskuje się jednak surowiec o mniejszej zawartości wody, który

łatwiej przechowywać [50, 83, 86] .

Rys. 4.5. Plantacja miskanta olbrzymiego

-38-

Rys. 4.6.Widok łodyg miskantusa olbrzymiego w przekroju poprzecznym

4.5. Rdestowiec sachaliński

Rdestowiec sachaliński (rys. 4.7) jest byliną wieloletnią z rodziny rdestowatych. Pochodzi

ze wschodniej Azji, gdzie w stanie dzikim porasta doliny rzek i zbocza gór. Do Europy

sprowadzony w pierwszej połowie XIX wieku jako roślina ozdobna, która w krótkim czasie

samorzutnie rozprzestrzeniła się po całym kontynencie [105].

Kanciaste i nagie łodygi rdestowca silnie rozgałęziają się osiągając wysokość ponad 3 m.

Wewnątrz są puste i wyginając się łukowo przypominają krzew. Łodygi charakteryzują się dużą

sztywnością, co utrudnia mechaniczny zbiór. Roślina ma duże jasnozielone liście o długości

0,15–0,30 m i szerokości 70–150 mm, które są tępo zakończone, a ich kształt jest słabo

sercowaty. W pachwinach liści wyrastają wiechowate kwiatostany z 6–7 kwiatkami w grupie.

Roślina kwitnie we wrześniu i październiku wydając kwiatki o barwie zielonej i żółtawej, a

owocem jest orzeszek. Przez pszczelarzy jest ona uprawiana jako roślina miododajna.

Rdestowiec charakteryzuje się silnym systemem korzeniowym, który w środowiskach

nadrzecznych ma grube kłącza dochodzące do 2 m w głąb profilu glebowego [87].

-39-

Rys. 4.7. Plantacja rdestowca sachalińskiego

Rys. 4.8. Widok łodyg rdestu sachalińskiego w przekroju poprzecznym

W warunkach uprawy, ze względu na słabe kiełkowanie nasion, których zdolność

kiełkowania czasami nie osiąga 30–50%, rdestowiec rozmnaża się wegetatywnie z korzeni.

-40-

Roślina ma kłącza i tworzy rozłogi, z których wyrastają korzenie przybyszowe, a z pąków

bocznych wyrastają pędy nadziemne tworząc gęste łany rdestowca. Rdestowiec należy do

roślin o małych wymaganiach glebowych z tolerancją gleb lekkich i bardzo lekkich z dodatnią

reakcją na nawożenie. Jest rośliną o preferencji dobrego uwilgotnienia [69].

Rdestowiec sachaliński to silna roślina o charakterze ekspansywnym i bardzo inwazyjnym.

W wielu krajach jest uważana za chwast. W środowisku naturalnym zajmuje wszystkie

stanowiska wypierając rodzimą roślinność. W przypadku uwolnienia do środowiska

przyrodniczego może zagrozić gatunkom rodzimym lub siedliskom przyrodniczym. Nie jest

zalecana do uprawy na terenach ochronnych. Małe kępy roślin rdestowca, które powstają w

początkowym etapie rozwoju, bardzo szybko się rozrastają. W rzekach rośnie w układzie

liniowym, w praktyce uniemożliwiając rozwój innym gatunkom roślin. Pomimo wysokiej

łatwości przystosowania do nowych warunków siedliskowych i dużego przyrostu biomasy,

rdestowiec jest rośliną bardzo inwazyjną, stąd niezalecaną do uprawy na cele energetyczne. W

trzecim roku uprawy, kiedy roślina wchodzi w pełne plonowanie, plon wynosi 15–30 t⋅ha–1.

Tak wysokie plony można jednak uzyskać tylko na żyznych glebach. Przy wykorzystaniu do

uprawy gleb średnich plonuje podobnie jak inne rośliny pastewne uprawiane na zieloną paszę.

Zbiór przeprowadza się corocznie, po zaschnięciu łodyg, głównie zimą lub wczesną wiosną

[13, 59].

-41-

5. METODYKA I PRZEBIEG BADAŃ

5.1. Metodyka i stanowisko badań

W celu przeprowadzenia badań dla zweryfikowania sformułowanej hipotezy roboczej

zbudowano specjalne stanowisko laboratoryjne wyposażone w rotacyjny zespół tnący w

pomieszczeniach laboratorium Instytutu Inżynierii Mechanicznej Politechniki Warszawskiej w

Płocku.

Stanowisko to (rys. 5.1 i 5.2) składa się z dwóch niezależnie pracujących zespołów (zespół

tnący i zespół transportowy). Zespoły te są umiejscowione na specjalnej konstrukcji ramowej

(1). W skład budowy zespół tnącego wchodzą dwa noże bezwładnościowe zamocowane po

przeciwnych stronach na obwodzie tarczy roboczej o średnicy 50 cm (8) za pomocą trzymaków

nożowych (10). Tarcza robocza (8) jest przymocowana za pomocą śrub do piasty roboczej (7)

ułożyskowanej na wałku. Przekazanie momentu obrotowego z silnika elektrycznego (5) do

zespołu tnącego następuje poprzez sprzęgło przeciążeniowe (9). Urządzenie transportujące

składa się z silnika elektrycznego (4), który ciągnie wózek (3) po prowadnicy (2) za pomocą

linki (12). Konstrukcja wózka pozwalała na zamocowanie materiału badawczego o różnej

budowie i wymiarach.

Sterowanie prędkością obrotową silnika elektrycznego napędzającego zespół tnący

odbywało się przez falownik utrzymujący stały stosunek napięcia do częstotliwości od

częstotliwości startowej do bazowej. Sterowanie prędkością obrotową silnika elektrycznego

ciągnącego zespół transportowy odbywa się przez falownik dopasowujący charakterystykę

napięcia do częstotliwości nie liniowo, lecz zależnie od właściwego w danej chwili obciążenia.

Wartość prędkości obrotowej silnika elektrycznego ciągnącego zespół transportowy (4) tak jak

silnika elektrycznego napędu kolumn (8) dokonywane było przez zadanie odpowiedniej

częstotliwości. Żądaną wartość częstotliwości wprowadza się w programie komputerowym

(DriveView) dedykowanym dla falowników LG. W programie tym również przebiegała

rejestracja przebiegu zmian prądu w funkcji czasu w zależności od jego zapotrzebowania przez

silnik napędzający zespół tnący. Zmiany te są rejestrowane w postaci wykresów (rys. 5.3).

Na podstawie tak zarejestrowanych wyników przeprowadzona była ich analiza w aspekcie

oceny jednostkowej energii niezbędnej dla prawidłowego przebiegu procesu cięcia roślin.

-42-

Rys. 5.1. Stanowisko do badań procesu cięcia rotacyjnego roślin energetycznych

1- rama konstrukcyjna, 2 - prowadnica wózka, 3 - wózek, 4 - silnik elektryczny

do przesuwu wózka, 5 - silnik elektryczny zespołu tnącego, 6 - obudowa wałka

roboczego, 7 - piasta robocza, 8 - tarcza robocza, 9 - sprzęgło przeciążeniowe,

10 - trzymak nożowy, 11 - szpula,12 – linka.

Rys. 5.2. Przedstawienie stanowiska w widoku ogólnym

-43-

Rys. 5.3. Wykres ilustrujący pobór prądu w funkcji czasu

5.2. Przebieg badań

Wszystkie omówione dalej w tej pracy badania przeprowadzono na przełomie jesieni i zimy

2013 roku w laboratorium Instytutu Inżynierii Mechanicznej Politechniki Warszawskiej w

Płocku.

Na procedurę tych badań złożyła się następująca sekwencja działań.

1. Dobór rodzaju roślin energetycznych do badań stanowiskowych.

2. Wybór ich producenta i plantacji ich uprawy.

3. Pozyskanie wybranych roślin energetycznych ze stacji doświadczalnej Wydziału

Rolnictwa i Biologii SGGW w Skierniewicach.

4. Przygotowanie łodyg roślin zakwalifikowanych do badań tj.: wierzby konopianej,

ślazowca pensylwańskiego, miskanta olbrzymiego i rdestu sachalińskiego.

5. Przygotowanie zgodnie z przyjętą metodyką z przygotowanych łodyg próbek do badań

stanowiskowych (długość 250 mm).

6. Pogrupowanie przygotowanych próbek według ich wilgotności, odpowiednio: 20%,

40%, 60% z wykorzystaniem wagi laboratoryjnej SARTORIUS MA 30.

7. Umiejscowienie przygotowanych próbek roślin energetycznych na wózku

przemieszczającym się z prędkością liniową symulująca ruch zespołu tnącego w

warunkach polowych z jedną z przyjętych w założeniach prędkością.

-44-

8. Zaprogramowanie eksperymentu poprzez ustalenie wartości jego parametrów

roboczych cięcia tj.: prędkości jazdy wózka, prędkości obrotowej tarczy oraz

wilgotności materiału.

9. Przeprowadzenie eksperymentu oraz zarejestrowanie wartości zaprojektowanych

parametrów.

10. Trzykrotne powtórzenie każdego pomiaru.

11. Tabelaryczne i graficzne opracowanie wyników.

12. Przeprowadzenie analizy uzyskanych wyników w aspekcie weryfikacji sformułowanej

hipotezy.

Warunki w jakich przeprowadzono wszystkie zaplanowane eksperymenty charakteryzują

następujące wartości parametrów roboczych:

temperatura 20 oC,

ciśnienie atmosferyczne 768 mm Hg,

masa noża bezwładnościowego m = 65,05 g,

kąt ostrza noża α = 29o20’,

typ ostrza noża: nacięcie ostrza od góry,

liczba noży tnących: 2 noże tnące rozmieszczone symetrycznie na obwodzie tarczy

roboczej,

średnica tarczy roboczej = 680 mm,

prędkości wózka symulującego ruch liniowy zespołu tnącego: V=0,031 m/s,

V=0,063 m/s, V=0,105 m/s,

prędkości obrotowe zespołu tnącego: n=1424 obr/min, n=1824 obr/min, n=2108

obr/min.

-45-

6. WYNIKI BADAŃ

6.1. Uwagi ogólne

Zarejestrowane w trakcie przeprowadzonych eksperymentów wyniki ilościowe badań

zestawione w 12 tabelach zamieszczone zostały w załączniku do opisowej części rozprawy.

Na treść tego rozdziału zaś składa się sekwencja graficznych i analitycznych ich prezentacji

w formie wykresów i równań regresji wraz z opisami i interpretacjami tych prezentowanych

form dla wszystkich czterech wybranych do badań roślin energetycznych i przyjętych

zestawów parametrów roboczych procesu cięcia rotacyjnym zespołem tnącym oraz wilgotności

roślin.

6.2. Badania wierzby konopianej

Rys. 6.1. Porównanie przebiegu zmian energii jednostkowej cięcia wierzby konopianej w funkcji

wilgotności dla 3 prędkości obrotowych zespołu tnącego, przy stałej prędkości liniowej wózka z

materiałem roślinnym, równej V=0,031 m/s.

-46-

Z przedstawionej na rys. 6.1 prezentacji wynika jednoznacznie że ze zwiększeniem

wilgotności wierzby konopianej przy cięciu z prędkością V=0,031 m/s w bardzo znaczącym

zakresie zmniejsza się energia jednostkowa cięcia w jednakowym stopniu dla wszystkich

obrotów tarczy średnio o 30 %.

Im większa prędkość obrotowa zespołu tnącego tym mniejsza energia jednostkowa cięcia

(rys. 6.1). Wzrost prędkości obrotowej zespołu tnącego z 1424 obr/min do 1824 obr/min

powoduje zmniejszenie energii jednostkowej cięcia średnio o 11%, a zmiana z 1824 obr/min

do 2108 obr/min dalszy spadek energii jednostkowej średnio o 12,6 %.








-47-



powoduje zmniejszenie energii jednostkowej cięcia średnio o 11,6 %, a zmiana z 1824 obr/min













-48-


wilgotności dla 3 prędkości liniowych wózka z materiałem roślinnym, przy stałej prędkości

obrotowej zespołu tnącego, równej n=1424 obr/min.


wilgotności wierzby konopianej przy cięciu z prędkością obrotową tarczy n=1424 obr/min w

bardzo znaczącym zakresie zmniejsza się energia jednostkowa cięcia w jednakowym stopniu

dla wszystkich obrotów tarczy średnio o 25 %.

Im większa prędkość liniowa wózka z materiałem roślinnym tym mniejsza energia

jednostkowa cięcia. Zmiana prędkości liniowej wózka z 0,031 m/s do 0,063 m/s powoduje

spadek energia jednostkowa cięcia średnio o 17,3 %, a dalsza zmiana prędkości z 0,063 m/s na

0,105 m/s powoduje spadek energii jednostkowej średnio o kolejne 20,9 %.

-49-












-50-










spadek energia jednostkowa cięcia średnio o 15 %, a dalsza zmiana prędkości z 0,063 m/s na


-51-


prędkości obrotowej zespołu tnącego, dla 3 prędkości liniowych wózka z materiałem roślinnym,

przy stałej wilgotności, równej 20%.


prędkości obrotowej tarczy przy cięciu wierzby konopianej o wilgotności 20% w bardzo

znaczącym zakresie zmniejsza się energia jednostkowa cięcia w jednakowym stopniu dla

wszystkich obrotów tarczy średnio o 21 %.





-52-





prędkości obrotowej tarczy przy cięciu wierzby konopianej o wilgotności 40% w bardzo






0,105 m/s powoduje spadek energii jednostkowej średnio o kolejne 24 %.

-53-





prędkości obrotowej tarczy przy cięciu wierzby konopianej o wilgotności 60% zmniejsza się

energia jednostkowa cięcia w jednakowym stopniu dla wszystkich obrotów tarczy średnio o

13 %.





-54-


prędkości liniowej wózka z materiałem roślinnym, dla 3 prędkości obrotowych zespołu tnącego,



prędkości poruszającego się zespołu przy cięciu wierzby konopianej o wilgotności 20% w






do 2108 obr/min dalszy spadek energii jednostkowej średnio o 11 %.

-55-












-56-








Im większa prędkość obrotowa zespołu tnącego tym mniejsza energia jednostkowa ciecia




-57-

6.3. Badania ślazowca pensylwańskiego

Rys. 6.13. Porównanie przebiegu zmian energii jednostkowej cięcia ślazowca pensylwańskiego w

funkcji wilgotności dla 3 prędkości obrotowych zespołu tnącego, przy stałej prędkości liniowej

wózka z materiałem roślinnym, równej V=0,031 m/s.


wilgotności ślazowca pensylwańskiego przy cięciu z prędkością V=0,031 m/s w bardzo

znaczącym zakresie zwiększa się energia jednostkowa cięcia w jednakowym stopniu dla


Im większa prędkość obrotowa zespołu tnącego tym większa energia jednostkowa ciecia


powoduje zwiększenie energii jednostkowej cięcia średnio o 5,1%, a zmiana z 1824 obr/min

do 2108 obr/min dalszy wzrost energii jednostkowej średnio o 5,4 %.

-58-







wszystkich obrotów tarczy średnio o 34,5 %.

Im większa prędkość obrotowa zespołu tnącego tym większa energia jednostkowa ciecia


powoduje zwiększenie energii jednostkowej cięcia średnio o 5%, a zmiana z 1824 obr/min do

2108 obr/min dalszy wzrost energii jednostkowej średnio o 4,6 %.

-59-







wszystkich obrotów tarczy średnio o 35,8 %.

Im większa prędkość obrotowa zespołu tnącego tym większa energia jednostkowa cięcia


powoduje zwiększenie energii jednostkowej cięcia średnio o 3,6 %, a zmiana z 1824 obr/min


-60-


funkcji wilgotności dla 3 prędkości liniowych wózka z materiałem roślinnym, przy stałej prędkości



wilgotności ślazowca pensylwańskiego przy cięciu z prędkością obrotową tarczy

n=1424 obr/min w bardzo znaczącym zakresie zwiększa się energia jednostkowa cięcia w

jednakowym stopniu dla wszystkich obrotów tarczy średnio o 33 %.





-61-







jednakowym stopniu dla wszystkich obrotów tarczy średnio o 37,06 %.





-62-












-63-


funkcji prędkości obrotowej zespołu tnącego dla 3 prędkości liniowych wózka z materiałem

roślinnym, przy stałej wilgotności, równej 20%.


prędkości obrotowej tarczy przy cięciu ślazowca pensylwańskiego o wilgotności 20% zwiększa

się energia jednostkowa cięcia w jednakowym stopniu dla wszystkich obrotów tarczy średnio

o 17 %.





-64-


funkcji prędkości obrotowej zespołu tnącego, dla 3 prędkości liniowych wózka z materiałem





o 10 %.





-65-







o 9 %.



spadek energia jednostkowa cięcia średnio o 10 %, a dalsza zmiana prędkości z 0,063 m/s na


-66-


funkcji prędkości liniowej wózka z materiałem roślinnym, dla 3 prędkości obrotowych zespołu

tnącego, przy stałej wilgotności, równej 20%.


prędkości poruszającego się zespołu przy cięciu ślazowca pensylwańskiego o wilgotności 20%

w bardzo znaczącym zakresie zmniejsza się energia jednostkowa cięcia w jednakowym stopniu






-67-












-68-












-69-

6.4. Badania miskanta olbrzymiego

Rys. 6.25. Porównanie przebiegu zmian energii jednostkowej cięcia miskanta olbrzymiego w




wilgotności miskanta olbrzymiego przy cięciu z prędkością V=0,031 m/s w bardzo znaczącym







-70-



wózka z materiałem roślinnym równej V=0,063 m/s.







powoduje zmniejszenie energii jednostkowej cięcia średnio o 13,2%, a zmiana z 1824 obr/min


-71-



wózka z materiałem roślinnym równej V=0,105 m/s.









-72-





wilgotności miskanta olbrzymiego przy cięciu z prędkością obrotową tarczy n=1424 obr/min




jednostkowa cięcia (rys. 6.28). Zmiana prędkości liniowej wózka z 0,031 m/s do 0,063 m/s

powoduje spadek energia jednostkowa cięcia średnio o 14,6 %, a dalsza zmiana prędkości z

0,063 m/s na 0,105 m/s powoduje spadek energii jednostkowej średnio o kolejne 18,8 %.

-73-












-74-












-75-





prędkości obrotowej tarczy przy cięciu miskanta olbrzymiego o wilgotności 20% w bardzo







-76-












-77-












-78-





prędkości poruszającego się zespołu przy cięciu miskanta olbrzymiego o wilgotności 20% w






do 2108 obr/min dalszy spadek energii jednostkowej średnio o 15 %.

-79-












-80-












-81-

6.5. Badania rdestowca sachalińskiego

Rys. 6.37. Porównanie przebiegu zmian energii jednostkowej cięcia rdestowca sachalińskiego w




wilgotności rdestowca sachalińskiego przy cięciu z prędkością V=0,031 m/s w bardzo






do 2108 obr/min dalsze zwiększenie energii jednostkowej średnio o 8,8 %.

-82-












-83-












-84-





wilgotności rdestowca sachalińskiego przy cięciu z prędkością obrotową tarczy







-85-












-86-










powoduje spadek energia jednostkowa cięcia średnio o 10 %, a dalsza zmiana prędkości z 0,063

m/s na 0,105 m/s powoduje spadek energii jednostkowej średnio o kolejne 8,1 %.

-87-





prędkości obrotowej tarczy przy cięciu rdestowca sachalińskiego o wilgotności 20% w bardzo







-88-





prędkości obrotowej tarczy przy cięciu rdestowca sachalińskiego o wilgotności 40% w bardzo







-89-





prędkości obrotowej tarczy przy cięciu rdestowca sachalińskiego o wilgotności 60% zwiększa


o 13 %.





-90-





prędkości poruszającego się zespołu przy cięciu rdestowca sachalińskiego o wilgotności 20%





powoduje zwiększenie energii jednostkowej cięcia średnio o 30 %, a zmiana z 1824 obr/min


-91-










powoduje zwiększenie energii jednostkowej cięcia średnio o 20 %, a zmiana z 1824 obr/min


-92-











do 2108 obr/min dalszy wzrost energii jednostkowej średnio o 4 %.

6.6. Analiza wyników badań

Z przeprowadzonych analiz szczegółowych wyników badań zestawionych w formie

liczbowej w tabelach 1 – 12 umieszczonych w załączniku i ich graficznych prezentacji na

rysunkach 6.1 – 6.48 wynika, że wartości parametrów roboczych procesów cięcia wybranych

badanych roślin energetycznych oraz ich wilgotności w znacznie zróżnicowany sposób

-93-

wpływają na jednostkowe zapotrzebowanie energii cięcia w zależności od rodzaju ścinanej

rośliny.

Wynika to szczególnie wyraźnie ze zbiorczego zestawienia uśrednionych wyników tych

badań dla wszystkich badanych roślin zaprezentowanego dla ich syntetycznej analizy w formie

nomogramów na rys. 6.49.

W najbardziej syntetycznym ujęciu wyniki analizy tych prezentacji można sformułować w

formie następujących stwierdzeń.

1. Zmianie wartości parametrów roboczych procesu cięcia wybranych roślin

energetycznych rotacyjnym zespołem tnącym stosowanym w będących w powszechnym

zastosowaniu kosiarkach rolniczych w różny sposób i z różną skutecznością, towarzyszą

zmiany wartości jednostkowej energii cięcia w zależności od rodzaju rośliny.

2. W przypadku cięcia wierzby i rdestu wpływ ten jest odpowiednio bardzo duży i duży, zaś

w przypadku miskanta i ślazowca zmiana parametrów cięcia i wilgotności wpływa w

mało istotny sposób na jednostkowe zapotrzebowanie energii.

3. Jednostkowe zapotrzebowanie energii cięcia w przypadku miskanata i ślazowca co do

wartości liczbowych jest względnie bardzo małe i zawiera się w bardzo wąskim zakresie

wartości około 50 – 150 kJ/m2, zaś w przypadku wierzby i rdestu zapotrzebowanie to jest

znaczenie wyższe bo ponad trzykrotnie i zawiera się w przedziale 220 – 630 kJ/m2 dla

wierzby i 150 – 400 kJ/m2 dla rdestu.

4. Jednostkowe zapotrzebowanie energii cięcia wraz ze wzrostem wartości wilgotności

maleje w przypadku wierzby w bardzo znaczący sposób zaś w przypadku miskanta w

nieznacznym zakresie, zaś rośnie w przypadku ślazowca wprawdzie nieznacznie ale w

przypadku rdestu już bardzo znacznie.

5. Ze zwiększeniem obrotów tarczy obserwuje się bardzo znaczące zmniejszenie się

jednostkowego zapotrzebowania energii cięcia w przypadku wierzby i nieznacznie w

przypadku miskanta oraz bardzo znaczący wzrost twego zapotrzebowania w przypadku

rdestu i mało znaczący w przypadku ślazowca.

6. Zwiększeniu prędkości najazdu na rośliny towarzyszy w przypadku wszystkich roślin

spadek jednostkowego zapotrzebowania energii z intensywnością bardzo znaczną w

przypadku wierzby oraz znaczną w przypadku rdestu i mało istotną w przypadku

ślazowca i miskanta.

-94-

Ry

s. 6

.49

. N

om

ogra

m o

bra

zują

cy z

esta

wie

nie

wy

nik

ów

bad

ań d

la p

osz

czeg

óln

ych

ro

ślin

en

erg

ety

czny

ch

-95-

7. ZAKOŃCZENIE

7.1. Wyniki

Tematyka rozprawy wpisuje się w obszar poszukiwań racjonalnych sposobów

gospodarowania energią ze szczególnym uwzględnieniem jej pozyskiwania.

Na podstawie analizy stanu zagadnienia w przedmiotowym zakresie sformułowane zostało

zadanie zbadania istotności wpływu parametrów roboczych procesu cięcia wybranych roślin

energetycznych typowym rotacyjnym zespołem tnącym kosiarek będących w powszechnym

użyciu w gospodarstwach rolnych.

W ramach rozwiązania tego zadania sformułowana została hipoteza badawcza zawierająca

takie przypuszczenie oraz przeprowadzone zostały na specjalnie do tego celu zbudowanym

stanowisku badania dla weryfikacji tej hipotezy.

Badania prowadzono dla trzech różnych wilgotności roślin energetycznych 20%, 40% i

60%. Przyjęte wartości nie są przypadkowym wyborem lecz wynikają z panujących warunków

klimatycznych na obszarach gdzie jest dokonywany ich zbiór. Wilgotność około 60% mają

rośliny, których zbioru dokonuje się w okresie intensywnych opadów, zaś wilgotnością 20%

będą się charakteryzowały rośliny w okresie trwającej suszy. Wilgotność 40% zaś jest

wartością pośrednią, charakterystyczną dla zmiennych warunków pogodowych przypadających

na okres zbiorów. Potwierdzają to autorzy badań w warunkach krajowych [51, 52, 53].

Dla zastosowanej średnicy tarczy i prędkość obrotowa 2108 obr/min, prędkość liniowa

końców nożyków wynosi 75 m/s. Prędkości obrotowa 1824 obr/min, przy niezmiennej średnicy

tarczy, pozwala na uzyskanie prędkości obwodowej końców ostrzy noży wynoszącej około 65

m/s. Wartości przedstawionych parametrów znajdują się w zakresie prędkości obwodowych

stosowanych w praktyce podczas procesu cięcia rotacyjnym zespołem tnącym [105]. Prędkość

obrotowa 1424 obr/min jest poniżej zakresu tych prędkości. Została ona wybrana losowo w

celu sprawdzenia jej wpływu na energochłonność procesu cięcia.

Prędkości liniowe wózka, symulujące przemieszczanie się zespołu tnącego są wartościami

losowymi mieszczącymi się w zakresie możliwości badawczych stanowiska. Z tym, że

prędkość liniowa minimalna 0,031m/s i maksymalna 0,105m/s są wartościami granicznym

parametrów pracy tego stanowiska.

-96-

7.2. Wnioski

Na podstawie analizy szczegółowych wyników badań zaprezentowanych w formie

tabelarycznej i graficznej oraz analizy ich syntetycznych prezentacji przedstawionych na

nomogramach w rozdziale 6 i konkluzji podanych w punkcje 6.6 można sformułować

następujące syntetyczne wnioski.

1. Dla łodyg ślazowca pensylwańskiego i rdestu sachalińskiego energia jednostkowa cięcia

wzrasta wraz ze wzrostem wilgotności. Tendencja ta jest odwrotna dla łodyg wierzby

konopianej i miskantusa olbrzymiego. Może to być związane z botanicznie ukształtowanymi

właściwościami tych roślin. W przekroju ślazowca pensylwańskiego i rdestu sachalińskiego

największy procentowy udział ma tkanka włóknista. Ślazowiec pensylwański i rdest

sachaliński w przeciwieństwie do wierzby konopianej i miskantusa olbrzymiego nie ma

tkanki miękiszowej.

2. Ze względu na zapotrzebowanie na energię samego procesu cięcia, najlepiej dokonywać

zbioru ślazowca pensylwańskiego i rdestu sachalińskiego o małej wilgotności. Miskantusa

olbrzymiego i wierzbę konopianą najlepiej ścinać przy dużej wilgotności. Tendencje te są

niezależne od prędkości liniowej i prędkości obrotowej zespołu tnącego.

3. Energia jednostkowa cięcia ślazowca pensylwańskiego i rdestu sachalińskiego rośnie wraz

ze wzrostem prędkości obrotowej zespołu tnącego. W procesie cięcia miskantusa

olbrzymiego i wierzby konopianej zachodzi zależność odwrotna tj. spadek energii

jednostkowej cięcia ze wzrostem prędkości obrotowej zespołu tnącego. Zjawisko to

związane jest z odmienną budową łodyg roślin.

4. Na obniżenie energochłonności procesu cięcia roślin energetycznych można wpływać

poprzez dobór adekwatnego do botanicznych właściwości każdej z roślin energetycznych

zestawu wartości parametrów roboczych cięcia zespołem rotacyjnym i wilgotności

zbieranych roślin.

5. Na postawie przeprowadzonych badań i wyciągnięcia wniosków najkorzystniejszym wydaje

się prędkość obrotowa tarczy mieszcząca się w zakresie od n=1824 obr/min do n=2108

obr/min oraz prędkość liniowa przemieszczania zespołu tnącego od V=0,063 m/s do

V=0,105 m/s. Przy czym należy uwzględnić odmienny wpływ wilgotności badanych roślin

energetycznych na zapotrzebowanie energii w procesie cięcia. Zbioru ślazowca

pensylwańskiego i rdestu sachalińskiego należy dokonywać w okresie braku występowania

opadów. Zbioru miskantusa olbrzymiego i wierzby konopianej należy dokonywać w okresie

występowania częstych opadów.

-97-

7.3. Podsumowanie

Przy dużym i dobrze rozwiniętym rynku biomasy stosowanie wysokowydajnych maszyn,

rozdrabniających materiał podczas zbioru, jest uzasadnione ze względów ekonomicznych. Na

mniejszych plantacjach i w regionach o słabszej infrastrukturze konieczne jest zastosowanie

innych rozwiązań technicznych [95, 99].

Z dotychczasowych doświadczeń, jak i ze specyfikacji polskiego rolnictwa wynika, że

powstają i wiele okoliczności wskazuje na to, że będą powstawać rozproszone plantacje o

niewielkich powierzchniach. Oznacza, to konieczność zastosowania tradycyjnych rozwiązań

konstrukcyjnych zespołów tnących stosowanych w maszynach rolniczych, które są ogólnie

dostępne dla właścicieli małych plantacji [53, 63].

W pracy zgodnie z przyjętymi założeniami i ich zakresem skoncentrowano się na

poszukiwaniu beznakładowych możliwości ograniczenia energochłonności procesu ścinania

roślin energetycznych poprzez dobór najkorzystniejszych przedziałów wartości parametrów

roboczych procesu cięcia oraz wilgotności roślin.

Z uzyskanych w trakcie przeprowadzonych badań dla zweryfikowania sformułowanej w

pracy hipotezy o możliwości wykazania liczbowo wymiernej istotności wpływu wartości

parametrów roboczych procesu cięcia wybranych roślin energetycznych rotacyjnym zespołem

tnącym stosowanym w powszechnie używanych kosiarkach w gospodarstwach rolnych oraz

wartości wilgotności tych roślin wynika, że w zróżnicowany sposób wynikający z różnych

własności botanicznych tych roślin, istotność tego wpływu można wykazać.

Tak zatem zgodnie z wnioskami sformułowanymi na podstawie uzyskanych wyników

badań, można, poprzez dobór przedziałów wartości parametrów roboczych procesu cięcia i

wilgotności roślin energetycznych adekwatnie do ich cech botanicznych wpływać na

minimalizację energochłonności procesu.

Wykazanie jednak w jak istotny sposób obniżenie energochłonności procesu cięcia roślin

energetycznych wpływa na nakłady energii na przygotowanie biomasowego nośnika energii do

postaci użytkowej do przetwarzania na energię to wymaga to już odrębnych badań, których

zakres wykracza poza ramy tej pracy.

-98-

BIBLIOGRAFIA

1. Antonowicz W.: Konstrukcja i badania przyrządu o jednostajnym prostoliniowym ruchu noża do cięcia roślin

źdźbłowych. Praca doktorska Politechnika Poznańska. Poznań 1977.

2. Baran D., Kwaśniewski D., Mudryk K.: Wybrane właściwości fizyczne trzyletniej wierzby energetycznej.

Inżynieria Rolnicza, 2007, nr 8(96), s. 7-12.

3. Baum R.: Wykorzystanie biomasy dla celów energetycznych na przykładzie USA. Materiały

konferencyjnych: „Biomasa dla elektroenergetyki i ciepłownictwa – szanse i problemy”, Wyd. Wieś jutra.

Sp. z o.o., Warszawa 2007, s. 64–68.

4. Bocheński I. C.: Parametry jakościowe produktów z biomasy do spalania. W: Materiały konferencyjne

„Biomasa dla elektroenergetyki i ciepłownictwa – szanse i problemy”, Wyd. Wieś jutra. Sp. z o.o., Warszawa

2007, s. 43–50.

5. Borkowska H.: Zmiany zawartości suchej masy w plonie biomasy wierzby krzewiastej (wikliny) i ślazowca

pensylwańskiego w zależności od terminu zbioru. Annales Universitatis Marie Curie-Skłodowska 60, 2005:

s.155–161.

6. Borkowska H. 2006: Pelety ze ślazowca pensylwańskiego na tle normy DIN 51731. Czysta Energia 6 (55):

s.22–23.

7. Borkowska H., Styk B.: Ślazowiec pensylwański. [W:] Rośliny energetyczne, red Kościk B., Wydawnictwo

AR w Lublinie 2003, s.79–95.

8. Borkowska H., Styk B.: Ślazowiec pensylwański (Sida hermaphrodita Rusby). Uprawa i wykorzystanie.

Wydawnictwo AR w Lublinie 2006, s. 69.

9. Bosoj E. S.: Riezuszczije apparaty uborocznych maszin. Maszinostrojenie. Moskwa 1967.

10. Bosoj E. S., Wiktorow W.: Isliedowanije napraziennego sostajania spinki noża riezuszcziego apparata.

Traktory i Sielchozmasziny, 1976, nr 3.

11. Chołduj D., Podlaski S.: Kompleksowa ocena biologicznej przydatności 7 gatunków roślin

wykorzystywanych w uprawach energetycznych. [W:] Energia odnawialna, red. Gradzik P., MODR, Płońsk

2008: 61-76.

12. Coates W. F., Portfield J. G.: A Compound Helical Cutterbar - Desing and Field Testing. Transaction of the

ASAE. St. Joseph, Michigan, 1975, vol.18, nr 5.

13. Dajdok Z., Krzysztofiak A., Krzysztofiak L., Romański M., Śliwiński M.: Rośliny inwazyjne w Wigierskim

Parku Narodowym, 2007, s. 24.

14. Denisiuk W.: Możliwości wykorzystania ślazowca pensylwańskiego w energetyce. Inżynieria Rolnicza 6,

2006, s. 105–113.

15. Dobler K.: Grundlegende Untersuchungen uber den freien Schnitt Halmugt Grund. Landtechnik 1973, nr 2.

16. Dreszer K., Michałek R., Roszkowski A.: Energia odnawialna – możliwości jej pozyskiwania i

wykorzystania w rolnictwie. Wydawnictwo PTIR, Kraków – Lublin –Warszawa 2003.

17. Dreszer K, Gieroba J.: Kombajny zbożowe na wystawie Agritechnica 93. Przegląd Techniki Rolniczej i

Leśnej, 1994, nr 7.

18. Dubas J.: Wierzba. [W:] Rośliny energetyczne, red. Kościk B. Wydawnictwo AR w Lublinie, 2003, s. 56 - 78.

-99-

19. Dubas J., Grzybek A., Kotowski W., Tomczyk A.: Wierzba energetyczna – uprawa i technologie

przetwarzania. Wyższa Szkoła Ekonomii i Administracji. Bytom, 2004.

20. Eliasz-Misiak B.: Instrumenty ekonomiczne stosowane w celu ograniczenia emisji CO2 w Europie i Polsce.

Polityka energetyczna, tom 6, zeszyt specjalny, 2003.

21. Fąfara R.: Analiza pracy dwulistwowego zespołu tnącego maszyn żniwnych. IBMER Warszawa. Biuletyn

Prac Naukowo-Badawczych, 1964.

22. Fischer T., Krieg A.: Projektowanie i budowa biogazowni, Materiały Międzynarodowej Konferencji nt.

Odnawialne źródła energii u progu XXI wieku”, Warszawa, 10-11 grudnia 2001 r.

23. Frączek J., Mudryk K.: Metoda określenia oporów cięcia pędów wierzby energetycznej. Inżynieria Rolnicza,

2006, nr 8(83), s. 91-98.

24. Godet J.D.: Przewodnik do rozpoznawania drzew i krzewów. Oficyna Wydawnicza „Delta W–Z”, 2000, ss.

255.

25. Gołogurski T.M.: Czystość cięcia w maszynach żniwnych. Związkowa Drukarnia we Lwowie, Lwów 1910.

26. Górski J.: Proces ciecia drewna elektryczną pilarką. Rozprawy Naukowe i Monografie. Wydawnictwo

SGGW, Warszawa 2001.

27. Grabański P.: Badania energochłonności procesu cięcia roślin źdźbłowych. Praca doktorska,. Politechnika

Poznańska, Poznań, 1988.

28. Grabański P.: Badania symulacyjne procesu cięcia roślin źdźbłowych. Materiały IV Sympozjum im. Cz.

Kanafojskiego nt: Problemy budowy oraz eksploatacji maszyn i urządzeń rolniczych. PW WBiMR, Płock,

1988, str. 74-78.

29. Gradziuk P., Grzybek A., Kowalczyk K., Kościk B.: Biopaliwa. Miesięcznik „Wieś Jutra”. Wyd. Wieś jutra.

Sp. z o.o., Warszawa 2003.

30. Grzesik M., Romanowska - Duda Z.B.: Technologia hydrokondyjnonowania nasion ślazowca

pensylwańskiego (Sida hermaphrodita) w aspekcie zmian klimatycznych. Produkcja biomasy. Wybrane

problemy. Wydawnictwo Wieś Jutra, Warszawa 2009, s. 63–69.

31. Grzybek A.: Potencjał biomasy możliwej do wykorzystania na produkcję pellet. Czysta Energia 6 (56), 2004,

s. 24–25.

32. Grzybek A.: Biomasa jako alternatywne źródło energii. Warszawa 2002.

33. Grzybek A.: Logistyka zaopatrzenia w biomasę średnich i dużych obiektów energetycznych. W: Materiały

konferencyjne „Biomasa dla elektroenergetyki i ciepłownictwa – szanse i problemy”. Wyd. Wieś jutra. Sp.

z o.o., Warszawa. 2007, s. 51–57.

34. Hetmański M., Kobiński H., Kośmicki Z: Kierunki rozwoju konstrukcji przyrządów tnących maszyn

żniwnych. Maszyny i Ciągniki Rolnicze nr 7/8, 1976.

35. Jabłoński W., Wnuk J.: Odnawialne źródła energii w polityce energetycznej Unii Europejskiej i Polski,

Wydawnictwo Wyższej Szkoły Zarządzania i Marketingu w Sosnowcu, Sosnowiec 2004.

36. Jakiel M., Radecki S.: Górnictwo naftowe w Polsce, stan aktualny i możliwości rozwoju, Krajowy Kongres

Naftowców i Gazowników, Bobrka 2003.

37. Jankowski F.: Miscanthus – the furure biommass crop for energy and industry. Biomass for energy

environment and industry, 8th E.C. Conference, Vienna, 1994, s. 372–379.

-100-

38. Jasiulewicz M.: Efektywność ekonomiczna uprawy wierzby na gruntach marginalnych i możliwości

wykorzystania biomasy w energetyce rozproszonej. Ekonomiczne uwarunkowania stosowania odnawialnych

źródeł energii. Wydawnictwo Wieś Jutra, Warszawa 2009, s.92–101.

39. Jodłowski J.: Analiza dynamicznych obciążeń mechanizmu tnącego kosiarki ze sprężystym akumulatorem

energii. WSR Szczecin, 1968.

40. Juliszewski T., Kwaśniewski D., Baran D.: Wpływ wybranych czynników na przyrosty wierzby

energetycznej. Inżynieria Rolnicza, nr 12(87), Kraków 2006, s. 225-232.

41. Kanafojski Cz., Karwowski T.: Teoria i konstrukcja maszyn rolniczych. PWRiL, Warszawa 1972.

42. Kowalczyk – Juśko A.: Przydatność wybranych gatunków roślin do energetycznego wykorzystania. [W:]

Biomasa jako źródło energii, red. Jackowska I., Wydawnictwo Wieś Jutra, Warszawa 2009, s.39–50.

43. Kowalski P., Wytwarzanie energii elektrycznej z biomasy w warunkach polskich, V Konferencja Naukowo

– Techniczna nt „Ogólnopolskie Forum Odnawialnych Źródeł Energii – 98”, Gdańsk, 13-16 październik

1998 r.

44. Kowalski S.: Badania oporów cięcia wybranych roślin. Zeszyt Prob. Post. Nauk Rol. 408, 1993, s.297- 303.

45. Kubica K., Raińczak J., Współspalanie węgla i biomasy w instalacjach kotłów rusztowych, Materiały z

Międzynarodowej konferencji Naukowo – Technicznej nt „Spalanie paliw alternatywnych w energetyce i

przemyśle cementowym”, Opole, 20-21 luty 2003 r.

46. Kubica K., Aspekty ekologiczne związane z produkcją i spalaniem biomasy, Materiały z Konferencji nt

„Energetyczne wykorzystanie biomasy – zielonego węgla w źródłach niekonwencjonalnych”, Ustroń, 28.02-

1.03.2002 r.

47. Kwaśniewski D., Mudryk K., Wróbel M.: Zbiór wierzby energetycznej z użyciem piły łańcuchowej.

Inżynieria Rolnicza, 2006, nr 13(88), s. 271-276.

48. Król K.: Wierzba wiciowa – cenna roślina energetyczna. Technika Rolnicza Ogrodnicza Leśna 3, 2004, s.

18–22.

49. Lewandowski W. M.: Proekologiczne odnawialne źródła energii. Wydawnictwo Naukowo-Techniczne,

Warszawa 2007.

50. Liska M: Równoważenie sił bezwładności występujących w napędzie zespołu tnącego kombajnu zbożowego.

Maszyny i Ciągniki Rolnicze, 1968, nr 10-11.

51. Lisowski A. i inni.: Technologie zbiorów roślin energetycznych. Wydawnictwo SGGW, Warszawa 2010.

52. Lisowski A.: Ścinanie i rozdrabnianie wierzby energetycznej, Technika Rolnicza Ogrodnicza Leśna 4, 2006,

s.8-11.

53. Lisowski A.: Zbiór roślin energetycznych po polsku. Wiadomości Rolnicze Polska 10(62), 2009b, s. 23.

54. Lisowski A., Klonowski J., Nowakowski T., Strużyk A., Chlebowski J., Kotecki L.: Badania techniczno-

funkcjonalne i energetyczne (stanowiskowe) przystawek ścinających i innych zespołów roboczych

sieczkarni. Raport z zadania nr I.6.5 projektu badawczego zamawianego PBZ-MNiSW – 1/3/2006

(maszynopis). Katedra Maszyn Rolniczych i Leśnych SGGW, Warszawa 2009a, s. 13.

55. Lisowski A., Klonowski J., Sypuła M.: Zastosowanie modelu RRSB do predykcji wydzielenia mieszaniny

przeznaczonej do produkcji peletów i brykietów. Inżynieria Rolnicza 9(115), 2009b, s. 169–176.

56. Lisowski A., Nowakowski T., Klonowski J.: Właściwości mechaniczne ślazowca pensylwańskiego. [W:]

Biomasa jako źródło energii, red. Jackowska I., Wydawnictwo Wieś Jutra, Warszawa 2009d, s. 59–69.

-101-

57. Lisowski A., Nowakowski T., Strużyk A., Klonowski J.: Design project of rowindependent harvesting

machine for energetic plants. Agronomy Research. Biosystem Engineering. Special issue 1, vol. 8, 2010d,

s. 149 – 154.

58. Lisowski A., Strużyk A., Klonowski J., Nowakowski T., Sypuła M., Chlebowski J., Kotecki L., Świątek K.,

Świętochowski A., Maciak M., Sergiel L.: Określenie obciążeń energetycznych i wydajności pracy w

technologiach zbioru roślin energetycznych. Raport z zadania nr I.6.11 projektu badawczego zamawianego

PBZMNiSW – 1/3/2006 (maszynopis). Katedra Maszyn Rolniczych i Leśnych SGGW, Warszawa 2009h,

s. 48.

59. Majkowska G., Majkowski W.: Trawy źródłem energii. [W:] Trawy i rośliny motylkowe. Wydawnictwo

Biznes-Press Sp. z o.o. Warszawa 2005, s. 94–97.

60. Majkowski W., Podyma W., Góral S.: Gatunki roślin do rekultywacji terenów zdegradowanych przez

przemysł i gospodarkę komunalną. [W:] Nowe rośliny uprawne na cele spożywcze, przemysłowe i jako

odnawialne źródła energii. Wydawnictwo SGGW, Warszawa 1996, s. 136–148.

61. Marszałek T.: Analiza pracy kosiarek rotacyjnych. Skrót pracy doktorskiej, Biuletyn Prac Naukowo-

Badawczych, IBMER Warszawa 1974, nr 8.

62. Martini Z.: Kinematyka pracy bębnowego przyrządu koszącego. Zeszyty Naukowe Politechniki Poznańskiej,

Poznań 1960, nr 3.

63. Matuszkiewicz W.: Przewodnik do oznaczania zbiorowisk roślinnych Polski. Wydawnictwo Naukowe PWN,

Warszawa 2008, s. 538.

64. Miller M.R.: Developing a High Capacity Stalk Cutter. Agricultural Engineering 1968, No. 3, str. 132-133.

65. Mrozek M.: Badania stanowiskowe zespołu tnącego normalnego cięcia. Materiały VI Sympozjum im. prof.

Cz. Kanafojskiego nt.: Problemy budowy oraz eksploatacji maszyn i urządzeń rolniczych. PW WBiMR,

Płock 1994, str. 85-89.

66. Mrozek M.: Symulowane badania zespołów tnących maszyn do zbioru zbóż i zielonek. Materiały V

Sympozjum im. Cz. Kanafojskiego nt.: Problemy budowy oraz eksploatacji maszyn i urządzeń rolniczych.

PW WBiMR, Płock 1991, str. 84-87.

67. Mrozek M.: Komputerowe bazy danych na użytek symulacji pracy zespołów tnących maszyn do zbioru zbóż

i zielonek. Prace Przemysłowego Instytutu Maszyn Rolniczych, Poznań 1993, nr 1, str. 20-23.

68. Mrozek M.: Badania wstępne zespołu tnącego normalnego cięcia. Prace Przemysłowego Instytutu Maszyn

Rolniczych, Poznań 1993, nr 3, str. 28-32.

69. Mrozek M.: Metoda CAD i MES w zastosowaniu do optymalizacji procesu cięcia źdźbeł. Prace

Przemysłowego Instytutu Maszyn Rolniczych, Poznań 1995, nr 5, str. 43-48.

70. Mrozek M.: Mechanizm cięcia roślin źdźbłowych - badania symulacyjne. Prace Przemysłowego Instytutu

Maszyn Rolniczych, Poznań 1996, nr 2, str. 12-16.

71. Mulas E., Rumianowski R.: Rachunek niepewności pomiaru. WPW, Warszawa 1997.

72. Nowaczyński Z.: Mechaniczne ścinanie wikliny (nożycowy przyrząd tnący). Praca doktorska, Wrocław,

1968.

73. Ostrowski J., Gutowska A.: Model diagnostyczny typowania gruntów przydatnych do upraw roślin

energetycznych. Problemy Inżynierii Rolniczej 2, 2008, s. 145–152.

-102-

74. Powierża L.: Dynamika kosiarek w aspekcie metodyki badań. Biuletyn Prac Naukowo - Badawczych,

IBMER Warszawa, 1974, nr l2.

75. Powierża L.: Tłumienie drgań mechanizmu napędowego kosiarki za pomocą eliminatora drgań. Roczniki

Nauk Rolniczych, C - 70 - 3, 1973, str. 898-96.

76. Powierża L.: Analiza kinematyczna metodą Mangerona - Drgania mechanizmu napędowego zespołu

tnącego kosiarki. Roczniki Nauk Rolniczych, t. 71 - C - 3, 1974, str. 101-108.

77. Powierza L.: Zarys inżynierii systemów bioagro – technicznych, Część I. Podstawy, Wydawnictwo ITE,

Radom - Płock 1997.

78. Powierża L.: Podstawy hybrydyzacji lokalnych systemów energetycznych, Wymagane zagadnienia

mechaniki w budowie urządzeń technicznych, Płock 2008, 37-49.

79. Powierża L.: Model inergetyczny systemu bioagrotechnicznego, Inżynieria Systemów Bioagrotechnicznych,

z. 7, 1999, s. 34-44.

80. Powierża L.: Efektywność eksploatacyjna maszyn rolniczych, Instytut Budownictwa, Mechanizacji i

Elektryfikacji Rolnictwa, Warszawa 1981.

81. Remlein-Starosta D., Nijak K.: Ślazowiec pensylwański – wstępne wyniki badań nad możliwościami ochrony

przed agrofagami. Progress in Plant Protection/Postępy w Ochronie Roślin 47 (4), 2007, s. 358–362.

82. Rode H.: Analiza zapotrzebowania energetycznego kosiarek rotacyjnych. Sprawozdanie z pracy badawczej

własnej, PW WBiMR, Płock 1991.

83. Rode H.: Badanie wpływu parametrów konstrukcyjnych i roboczych śrubowego zespołu tnącego na

zapotrzebowanie energetyczne i jakość pracy kosiarki. Sprawozdanie z pracy badawczej własnej, PW

WBiMR, Płock 1994.

84. Rode H., Witkowski P.: Moisture influence on the unitary energy of a cutting process of selected energy

plants. Teka Komisji Motoryzacji i Energetyki Rolnictwa. vol. XI, Lublin 2011, s. 317-325.

85. Rode H.: The energy of a cutting process of a selected energy plant. Teka Komisji Motoryzacji i Energetyki

Rolnictwa. vol. XI, Lublin 2011, s. 326-334.

86. Rode H., Witkowski P.: The study of the rotary cutting process of energy plants. Teka Komisji Motoryzacji

i Energetyki Rolnictwa. vol. XII, Lublin 2012, s. 231-235.

87. Rode H., Witkowski P.: The study of the rotary cutting process of chosen energy plants. TEKA Commission

of motorization and energetics in agriculture. An international journal on motorization, vehicle operation,

energy efficiency and mechanical engineering. Vol. 13, nr 1, Lublin – Rzeszów 2013, str. 139 - 144.

88. Rode H., Witkowski P.: Stanowisko do badań procesu cięcia roślin energetycznych. MOTROL. Commission

of motorization and energetics in agriculture. An international journal on operation of farm and agri – food

industry machinery. Vol. 15, nr 1, Lublin – Rzeszów 2013, str. 111-114.

89. Rojewski J.: Nowa generacja zespołów tnących dla kosiarek. Prace Przemysłowego Instytutu Maszyn

Rolniczych, Poznań 1994, nr 1, str. 39-42.

90. Romaniuk W., Karbowy A., Łukaszuk M.: Wymagania formalno-prawne projektowania i budowy

biogazowni rolniczych. Problemy Inżynierii Rolniczej nr 4/2008. IBMER Warszawa 2008 r.

91. Roszewski R.: Miskant olbrzymi – Miscanthus sinensis giganteus. [W:] Nowe rośliny uprawne na cele

spożywcze, przemysłowe i jako odnawialne źródła energii. Wydawnictwo SGGW, Warszawa 1996,

s. 123– 135.

-103-

92. Rudko T., Stasiak M.: Właściwości mechaniczne pędów wierzby energetycznej. III Zjazd Naukowy. Referaty

i doniesienia. Dąbrowice 27-29. 09.2004.

93. Rutkowski L.: Klucz do oznaczania roślin naczyniowych Polski niżowej. Wyd. Naukowe PWN, Warszawa

2006.

94. Sawicki B., Kođcik K.: Trawy i zbiorowiska trawiaste. [W:] Rośliny energetyczne, red. Kościk B.,

Wydawnictwo AR w Lublinie 2003, s. 111–135.

95. Śliwiński M.: Rdestowce. Zielona planeta 2 (83), 2009, s. 10–13.

96. Szczukowski S., Tworkowski J.: Produktywność wierzb krzewiastych Salix sp. na glebie organicznej.

Inżynieria Ekologiczna 1, 2000, s. 138–144.

97. Szczukowski S., Tworkowski J.: Produktywność oraz wartość energetyczna biomasy wierzb krzewiastych

Salix sp. na różnych typach gleb w pradolinie Wisły. Postępy Nauk Rolniczych 2, 2001, s. 39–38.

98. Szczukowski S., Tworkowski J.: Plantacje energetyczne wierzby i innych roślin wieloletnich. Wieś Jutra

3(68), 2004, s. 53–55.

99. Szczukowski S., Tworkowski J.: Wybrane aspekty plonowania i wykorzystania biomasy wierzby. Produkcja

biomasy. Wybrane problemy. Wydawnictwo Wieś Jutra, Warszawa 2009, s. 15–23.

100. Szczukowski S., Tworkowski J., Stolarski M.: Wierzba energetyczna. Wydawnictwo Plantpress, Kraków

2006, s. 46.

101. Szczukowski S., Tworkowski J., Stolarski M.J.: Wierzba energetyczna. Wydawnictwo Plantpress Sp. z o.o.,

Kraków 2004.

102. Szczukowski S., Tworkowski J., Wiwart M., Przyborowski J.: Wiklina (Salix Sp.) Uprawa i możliwości

wykorzystania. Wydawnictwo Uniwersytetu Warmińsko-Mazurskiego, Olsztyn 2002.

103. Szymanek M.: Analysis of cutting process of plant material. Teka Komisji Motoryzacji i Energetyki

Rolnictwa – OL PAN, VIIA, 2007, s.107-113.

104. Witkowski P.: Stanowisko do badań procesu cięcia roślin. Rozdział w monografii Inżynieria mechaniczna –

innowacje dla przedsiębiorstw. s. 129-132. Politechnika Warszawska, Płock 2011.

105. Żuk D.: Określenie koniecznej prędkości elementów tnących w maszynach do ścinania źdźbeł i łodyg.

Maszyny i Ciągniki Rolnicze 1979, nr 3.

106. Żuk D.: Konstrukcja i badania prototypu kosiarki ze śrubowym zespołem tnącym. Prace Naukowe

Politechniki Warszawskiej - Mechanika z. 116, 1989.

107. Żuk D., Rode H.: Badania kosiarki ze śrubowym zespołem tnącym. Sprawozdanie z pracy badawczej

własnej, PW WBiMR, Płock, 1990,

108. Żuk D., Rode H.: Badania teoretyczne i eksperymentalne zespołów tnących przeznaczonych do pielęgnacji

trawników. Sprawozdanie z pracy badawczej własnej, PW WBiMR, Płock, 1991.

109. Żuk D., Rode H.: Propozycje oceny energetycznej zespołów tnących. Wydawnictwa Politechniki

Warszawskiej Prace Naukowe Mechanika z 152, 1991, str. 23-32.

110. Żuk D., Rode H.: Dobór parametrów nowych konstrukcji zespołów tnących. Sprawozdanie z pracy

badawczej własnej, PW WBiMR, Płock 1992.

111. Żuk D., Rode H.: Proces ścinania roślin źdźbłowych. Sprawozdanie z projektu badawczego, PW WBiMR,

Płock, 1993.

-104-

112. Żuk D., Rode H., Serafin D.: Proces cięcia roślin źdźbłowych i łodygowych. Sprawozdanie z projektu

badawczego, PW WBiMR, Płock 1991.

113. Tokarska-Guzik B.: Azjatyckie rdestowce – zagrożenie dla rodzimej szaty roślinnej. Przyroda Górnego

Śląska 41, 2005, s.8–9.

114. Wiśniewski G., Podlaski S.: Agrotechnika roślin uprawianych na cele energetyczne. Energia odnawialna.

Mazowiecki Ośrodek Doradztwa Rolniczego, Płońsk 2008, s. 77–91.

115. Załącznik do uchwały nr 157/2010 Rady Ministrów: Polityka energetyczna Polski do 2030 roku. Warszawa,

29 wrzesień 2010 r.

ZAŁĄCZNIK

Tabelaryczne zestawienie wyników badań wybranych roślin energetycznych

-III-

Tabela 1. Tabelaryczne zestawienie wyników badań wierzby konopianej dla wilgotności 20%

Prędkość obrotowa kolumny n= 1424 obr/min n= 1824 obr/min n= 2108 obr/min

Prędkość liniowa wózka V= 0,031 m/s V= 0,031 m/s V= 0,031 m/s

Pierwszy pomiar energii E1= 684,90 kJ/m2 E1= 550,02 kJ/m2 E1= 560,23 kJ/m2

Drugi pomiar energii E2= 618,53 kJ/m2 E2= 499,98 kJ/m2 E2= 491,31 kJ/m2

Trzeci pomiar energii E3= 600,01 kJ/m2 E3= 600,01 kJ/m2 E3= 459,77 kJ/m2

%

Średnia wartość energii E= 634,48 kJ/m2 E= 550,00 kJ/m2 E= 503,77 kJ/m2

20

Wilgotność













-IV-







%


40

Wilgotność













-V-







%


60

Wilgotność













-VI-

Tabela 4. Tabelaryczne zestawienie wyników badań ślazowca pensylwańskiego dla wilgotności 20%




%




20

Wilgotność













-VII-







%


40

Wilgotność













-VIII-







%


60

Wilgotność













-IX-

Tabela 7. Tabelaryczne zestawienie wyników badań miskanta olbrzymiego dla wilgotności 20%






%


20

Wilgotność













-X-







%


40

Wilgotność













-XI-







%


60

Wilgotność













-XII-

Tabela 10. Tabelaryczne zestawienie wyników badań rdestowca sachalińskiego dla wilgotności 20%






%


20

Wilgotność













-XIII-







%


40

Wilgotność






,








-XIV

-







%


60

Wilgotność













Documents

ROZPRAWA DOKTORSKA...ROZPRAWA DOKTORSKA mgr inż. Paweł Witkowski Wpływ parametrów roboczych zespołu tnącego na zapotrzebowanie energii cięcia roślin energetycznych Promotor: