Niekoľko poznámok k biomase (3)

Na približný výpočet celoročnej spotreby s dostatočnou presnosťou máme dve možnosti:

• určenie spotreby zo spotreby iného paliva v predchádzajúcom období, 
• určenie spotreby z teoretického výpočtu vychádzajúceho z koeficientov spotreby.

Podľa celoročnej spotreby paliva a koeficientu jeho výhrevnosti v predchádzajúcom období, napr. zo spotreby plynu, dreva, uhlia, určíme spotrebu tepla v GJ (kWh) na rok. Vo výpočte nesmieme zabudnúť na účinnosť vykurovacieho systému. Keď nemáme k dispozícii celoročnú spotrebu, určíme spotrebu zo známych mesiacov a prepočítame ju na celoročné náklady podľa rozloženia spotreby v uvedenej tabuľke, a to podľa veľkosti vykurovanej plochy a spotreby teplej vody (TV).

Použijeme pritom koeficienty spotreby, ktoré pri normálnych meteorologických podmienkach nebudú prekročené :

• koeficient spotreby tepla 0,45 GJ/m²/rok na ÚK – ústredné kúrenie,
• koeficient spotreby tepla 0,31 GJ/m³/rok na prípravu TV, 
• pri bežných podmienkach môžeme počítať spotrebu TV max. 18 m³ na človeka/rok.

Podľa vypočítanej spotreby tepla v objekte za rok v GJ určíme následne spotrebu peliet za rok. Aj keď je uvedený výpočet dosť približný, umožňuje s dostatočnou presnosťou určiť celoročnú spotrebu peliet a následne stanoviť parametre zásobníka. Aby sme z vypočítanej spotreby tepla prešli k spotrebe paliva, použijeme koeficient, ktorý určuje, že na jeden GJ tepla spotrebujeme 60 kg peliet. Táto spotreba je maximálna a môžeme povedať, že zohľadňuje nie len rôznu kvalitu peliet, ale aj rôzne koeficienty účinnosti vykurovacieho systému. Na záver ešte jednoduchá orientačná pomôcka V prípade rodinného domu s vykurovanou plochou cca 150 m² a so štyrmi členmi domácnosti môžeme počítať ročnú spotrebu cca 100 GJ. To predstavuje celkom 6 ton peliet za rok.

Rozloženie spotreby paliva (peletiek) v roku

Aby sme získali predstavu o rozložení spotreby peliet v jednotlivých mesiacoch roka, použijeme štatistické údaje získané spracovaním niekoľkoročných meraní. Ich správnosť potvrdzuje aj štatistika dennostupňov pre naše územie. Samozrejme, sú lokálne rozdiely v závislosti od geografického územia, ale toto skôr ovplyvňuje ­celkovú ročnú spotrebu ako jej percentuálne rozloženie. Pri uvedenom prepočte sa týmto aspektom netreba podrobne zaoberať. Rozloženie spotreby je názorne ukázané na hodnotách spotreby z konkrétneho objektu.

Týmto objektom je bytový dom (blok) v Košiciach s ročnou spotrebou 837 GJ/rok. Uvedené množstvo tepla prestavuje spotrebu na ÚK a tiež na prípravu TV. Nasledujúci obrázok a tabuľka ukazujú rozloženie spotreby na jednotlivé mesiace. Najdôležitejším poznatkom z uvedeného je to, že v období mesiacov december a január sa dosiahne v súčte spotreba na úrovni 30 % z celkovej ročnej spotreby. Tento poznatok ďalej využijeme na stanovenie objemu zásobníka. Celoročná spotreba v uvedenom prípade predstavuje 51.896 kg ­peliet s rozložením po mesiacoch tak, ako to ukazuje posledný stĺpec tabuľky.

14. Určenie objemu zásobníka

Objem zásobníka závisí od podmienok budovania kotolne. Pokiaľ už dopredu vieme, že ideme budovať v objekte kotolňu na spaľovanie drevných peliet, je situácia jednoduchšia, lebo môžeme priestor na zásobník cielene projektovať a vybudovať. Ak umiestňujeme kotolňu do už vybudovaného objektu, zvyčajne sme obmedzení existujúcou situáciou. Napĺňanie zásobníka je jedna z nevyhnutných činností v rámci ­obsluhy kotla, resp. kotolne. Periodicita tejto činnosti pritom závisí od veľkosti zásobníka, ktorý je pripojený ku kotlu vykurovania. Aby sa dosiahol maximálny komfort obsluhy, stanovujeme periodicitu napĺňania zásobníka maximálne 1x za týždeň v období najväčšej spotreby paliva (december a január).

15. Výpočet podľa konkrétnej situácie

Ako príklad si zoberme rodinný dom – cca 150 m² vykurovanej plochy s ročnou spotrebou 100 GJ, čo prestavuje 6 000 kg peliet. Na december tak pripadá spotreba cca 250 kg/deň. Na uskladnenie takéhoto množstva peliet so sypnou hmotnosťou 700 kg/m³ potrebujeme zásobník s objemom približne:

• a) 10 m³ – takže keby sme mali zásobník s objemom 10 m³ a viac, bolo by potrebné jeho napĺňanie len raz za mesiac,
• b) 5 m³ – jeho jednorazové naplnenie nám zabezpečí dvojtýždňovú prevádzku v najexponovanejšom období vykurovacej sezóny.

Z uvedeného výpočtu je jasné, že veľkosť zásobníka možno prispôsobovať podmienkam a požadovanému komfortu. Je len prirodzené, že pri malých kotolniach s pomerne nízkou spotrebou nepredstavuje problém ani doplňovanie zásobníka z plastikových vriec uložených v príručnom sklade.

Tento príspevok vznikol s podporou agentúry VEGA, konkrétne VEGA č. 1/0421/09.

Literatúra

[1] Rybár, P. – Rybár, R. – Tauš, P. Alternatívne zdroje energie. Košice TU FBERG 2001. s. 121. [2] Aktualizácia surovinovej politiky Slovenskej republiky pre oblasť nerastných surovín
[3] Horbaj, P. Ekologické aspekty spaľovania. Martin Neografia 2000. s. 71.
[4] Horbaj, P. – Lukáč, P. – Mikolaj, D. Zásobovanie teplom. Košice ES SjF TU 2005. s. 250.
[5] Kačík, F. – Geffert, A. – Kačíková, D. Chémia. Zvolen ES SjF TU 2005. s. 386.
[6] Peavy, H. S. et al. Environmental engineering. New York Mc Graw – Hill 1985. s. 537.
[7] Ražnjevič, K. Termodynamické tabuľky. Bratislava Alfa 1984. s. 377.
[8] Rédr, M. – Příhoda, M. Základy tepelné techniky. Praha SNTL 1991. s. 424.
[9] Varga, A. Základy tepelnej techniky. Košice ES HF TU 2000. s. 394.
[10] Jandačka, J. – Malcho, M. – Mikulík, M. Biomasa ako zdroj energie. ES TU v Žiline, 2006. s. 240.
[11] Jandačka, J. – Malcho, M. – Mikulík, M. Technológie pre prípravu a energetické využitie biomasy. ES TU v Žiline, 2007. s. 222.

Záver seriálu

prof.Ing. Peter Horbaj, PhD.
peter.horbaj@tuke.sk
Katedra energetickej techniky, SjF TU Košice

Ing. Jozef Selín 
jozef.selin@tuke.sk
SjF TU Košice

doc. Ing. Vincent Kvočák, PhD.
vincent.kvocak@tuke.sk
Katedra stavebných a drevených konštrukcií, SvF TU Košice 

ass. prof. Eng. Damir Hršak, PhD.
hrsak@simet.hr
Metaruški fakultet Sisak, Sveučilište, Chorvátsko