Właściwości granulatu drzewnego
Największymi użytkownikami granulatu (pelet) w Europie są Szwedzi, Duńczycy, Niemcy i Austriacy. Nic więc dziwnego, że właśnie w tych krajach przed kilku laty opracowano odpowiednie procedury służące ocenie tych specyficznych paliw – normy.
Normy europejskie
Europejski Komitet Standaryzacji CEN przygotowuje obecnie 30 norm technicznych dotyczących biopaliw stałych. Dwie najważniejsze dotyczą klasyfikacji i specyfikacji (prCEN/TS 14961) oraz gwarancji jakości biopaliw stałych. Klasyfikacja biopaliw stałych jest oparta na ich pochodzeniu. Powinno być możliwe jednoznaczne odtworzenie całego łańcucha produkcji paliwa. Biopaliwa dla potrzeb klasyfikacji zostały podzielone na następujące podkategorie: biomasa drzewna, zielna i owocowa oraz mieszanki.
Celem klasyfikacji jest umożliwienie szczegółowego rozróżnienia oraz zidentyfikowania materiału biopaliwowego w oparciu o jego pochodzenie. Przygotowana w formie tabeli klasyfikacja jakości została stworzona tylko dla większości biopaliw stałych będących przedmiotem handlu: brykietów, granulatu, odpadów z tłoczenia oliwek, zrębków, drewna rąbanego, trocin, kory i bali słomy.
Prace standaryzacyjne dotyczące biopaliw stałych są nadzorowane przez Komitet Techniczny, sekretariat działający w ramach Szwedzkiej Organizacji Standaryzacji (Swedish Standardisation Organisation). Trzydzieści norm technicznych zostanie wypracowanych w pięciu grupach: WG 1 – Terminologia i definicje, WG 2 – Normy paliwowe i rodzaje paliw oraz gwarancja jakości, WG 3 – Pobieranie prób, WG 4 – Właściwości mechaniczne i fizyczne oraz WG 5 – Właściwości chemiczne.
Zakres i klasyfikacja biopaliw stałych
W klasyfikacji zawarte będą następujące biopaliwa: produkty i odpady roślinne pochodzące z rolnictwa i leśnictwa, odpady roślinne pochodzące z przemysłu przetwarzania żywności, odpady drzewne (z wyjątkiem odpadów drzewnych mogących zawierać fluorowe składniki organiczne lub metale ciężkie jako rezultat stosowania środków konserwujących lub powłoki, czyli zwłaszcza takie odpady drzewne, które pochodzą z odpadów budowlanych i z rozbiórek), włókniste odpady roślinne z produkcji masy celulozowej oraz papieru, a także odpady korkowe. W zakres norm nie wchodzi drewno rozbiórkowe.
Drewno jest sklasyfikowane zgodnie z gatunkami drzew (drzewa iglaste/drzewa liściaste, drewno z plantacji szybko rosnących) lub z ich rodzajami (krzaki, drewno z korą lub bez kory, kora i ich mieszanki). Mieszanki zostały podzielone na utworzone przypadkowo (mixtures) oraz utworzone przy użyciu określonych proporcji (blends).
Klasyfikacja jakości dotycząca brykietów oraz granulatu zawiera produkty wytworzone z drewna, a także z innej biomasy. Właściwości mające największe znaczenie dla wszystkich biopaliw to zawartość wilgoci (M), wielkość/wymiary cząstek (P lub D/L) oraz zawartość popiołu (A). Średnia zawartość wilgoci w paliwach jest podana jako wartość za symbolem, np. M20 oznacza, że procentowo powinna być ona mniejsza lub równa 20. Niektóre właściwości, np. opałowa lub gęstość nasypowa, są nieobowiązkowe.
Wykorzystanie biopaliw w gospodarstwach domowych jest traktowane szczególnie, ponieważ urządzenia wykorzystywane na małą skalę zazwyczaj nie posiadają systemu kontroli i oczyszczania gazów spalinowych, są używane po amatorsku, a ponadto często umiejscowione są w zamieszkałych i zaludnionych rejonach.
Tab. 1. Przykład wysokiej jakości granulatu drzewnego zalecanego do wykorzystania w gospodarstwach domowych1 (PDF)
Wnioski i dalsze prace
Przygotowania norm technicznych potrwają jeszcze ponad rok. Z 30 ww. norm sześć zostało wydanych przez CEN. Normy paliwowe i rodzaje paliw dotyczące biopaliw stałych zostały opublikowane w kwietniu 2005 r. Natomiast gwarancja jakości biopaliw stałych jest w fazie głosowań.
Normy paliwowe i rodzaje paliw oraz normy techniczne gwarancji jakości zostały przetestowane przez kilka przedsiębiorstw w ramach projektu finansowanego przez Unię Europejską i BioNorm.
Normy techniczne zaczynają obowiązywać 3 lata po opublikowaniu. Przez ten czas będą testowane w celu rozpoznania dalszych zmian, jakie muszą nastąpić, zanim zostaną zaktualizowane jako pełne normy EN.
Normy krajowe są w dalszym ciągu obowiązujące, a ich znajomość jest ważna zarówno dla producentów, jak i eksporterów. Obecnie własne normy dotyczące biomasy mają Austria, Szwecja, Niemcy i Włochy.
Austria
W Austrii istnieją trzy normy dotyczące jakości produktu, jakości logistyki i jakości magazynowania granulatu: ÖNORM M 7135 – Drewno prasowane lub kora w postaci naturalnej – granulat i brykiety – wymagania oraz dokumentacja testowa, ÖNORM M 7136 – Drewno prasowane w postaci naturalnej – Zapewnienie jakości granulatu drzewnego w zakresie logistyki transportu oraz magazynowania, a także ÖNORM M 7137 – Drewno prasowane w postaci naturalnej – Granulat drzewny – Wymagania dotyczące przechowywania granulatu u odbiorcy końcowego
Proces zapewniania jakości składa się z inspekcji wewnętrznych i zewnętrznych. Wytwórcy muszą stale – co najmniej raz w tygodniu – dokonywać kontroli jakości poprzez testowanie ścierania, zawartości wody, gęstości i zawartości dodatków. Na zewnętrzną inspekcję składają się: wstępna inspekcja z ogólną kontrolą fabryki i pobraniem próbek do testów laboratoryjnych, kontrola wewnętrznego systemu zabezpieczania jakości, a także kontrola etykietowania. Okresowa niezapowiedziana kontrola powinna mieć miejsce raz w roku.
Szwecja
Szwedzka norma SS 18 71 20 określa parametry jakości dla granulatu paliwowego, a także trzy klasy granulatu. Różnią się one przede wszystkim wielkością i zawartością popiołu.
Zazwyczaj granulat wytwarzany jest przez mielenie i prasowanie trocin oraz innych odpadów przemysłu drzewnego, słomy, papieru itp. o maksymalnej średnicy 25 mm. Materiał musi być suchy.
Niemcy
Certyfikacja granulatu w Niemczech odbywa się w oparciu o normę DIN 51731 na podstawie oceny wstępnej, oceny zgodności i kontroli okresowych. Monitoring ogranicza się do corocznego powtarzania testów produktu w laboratorium testującym, zatwierdzonym przez DIN CERTO (Instytut Certyfikujący DIN-u, czyli Deutsches Institute für Normung – Niemiecki Instytut Normalizacji).
Oprócz kształtu granulatu i brykietów, gęstości jednostki oraz składu chemicznego, wyznaczone są również inne parametry: gęstość jednostki, zawartość wody, zawartość popiołu w suchej masie, wartość opałowa i zawartość pierwiastków w suchej masie.
Na bazie wcześniejszych doświadczeń stwierdzono, że stosowanie granulatu drzewnego w kotłach opalanych granulatem z automatycznym zasilaniem może spowodować szereg problemów. Dlatego też zachodzi potrzeba stworzenia dodatkowych parametrów jakości gwarantujących wysoką jakość granulatu. W odpowiedzi w 2002 r. DIN CERTCO zaproponował certyfikację granulatu drzewnego przeznaczonego do spalania w małych kotłach. Nowy projekt certyfikacji nazywa się „Granulat drzewny stosowany w małych systemach grzewczych” i łączy w sobie przepisy niemieckiej normy DIN 51731 i austriackiej normy ÖNORM M 7135. Niemiecka norma DIN plus jest wzbogacona o przepisy normy austriackiej ustanawiające uzupełniające kryteria jakości (właściwości ścierne) dotyczące stosowania granulatu drzewnego w automatycznych systemach spalających. Ponadto przepisy dotyczące maksymalnych wartości niektórych cech produktów różnią się od certyfikacji granulatu drzewnego zgodnej z projektem „DIN-Geprüft” (sprawdzony przez DIN).
Włochy
W marcu 2004 r. wydana została włoska norma CTI – R 04/5, dotycząca biopaliw stałych, która wyznacza parametry dotyczące biogranulatu wykorzystywanego do celów energetycznych. Ta norma odnosi już do Specyfikacji Technicznej opracowanej przez CEN/TC335. Norma ta wyznacza trzy kategorie granulatu i zawiera pochodzenie surowca. Do kategorii A należą biomasa drzewna z lasu, czyli las i drewno z plantacji, produkty uboczne z przemysłu przetwórstwa drewna oraz nie poddawane działaniu chemicznemu drewno z odzysku. Do kategorii B i C zalicza się trawiastą i owocową biomasę, a także mieszanki.
Porównanie krajowych norm jakości dotyczących granulatu przedstawione zostało w tab. 2.
Tab. 2. Porównanie norm dotyczących granulatu drzewnego w krajach europejskich (PDF)
Źródło
dr inż. Edmund Wach
Bałtycka Agencja Poszanowania Energii, Gdańsk
Normy europejskie
Europejski Komitet Standaryzacji CEN przygotowuje obecnie 30 norm technicznych dotyczących biopaliw stałych. Dwie najważniejsze dotyczą klasyfikacji i specyfikacji (prCEN/TS 14961) oraz gwarancji jakości biopaliw stałych. Klasyfikacja biopaliw stałych jest oparta na ich pochodzeniu. Powinno być możliwe jednoznaczne odtworzenie całego łańcucha produkcji paliwa. Biopaliwa dla potrzeb klasyfikacji zostały podzielone na następujące podkategorie: biomasa drzewna, zielna i owocowa oraz mieszanki.
Celem klasyfikacji jest umożliwienie szczegółowego rozróżnienia oraz zidentyfikowania materiału biopaliwowego w oparciu o jego pochodzenie. Przygotowana w formie tabeli klasyfikacja jakości została stworzona tylko dla większości biopaliw stałych będących przedmiotem handlu: brykietów, granulatu, odpadów z tłoczenia oliwek, zrębków, drewna rąbanego, trocin, kory i bali słomy.
Prace standaryzacyjne dotyczące biopaliw stałych są nadzorowane przez Komitet Techniczny, sekretariat działający w ramach Szwedzkiej Organizacji Standaryzacji (Swedish Standardisation Organisation). Trzydzieści norm technicznych zostanie wypracowanych w pięciu grupach: WG 1 – Terminologia i definicje, WG 2 – Normy paliwowe i rodzaje paliw oraz gwarancja jakości, WG 3 – Pobieranie prób, WG 4 – Właściwości mechaniczne i fizyczne oraz WG 5 – Właściwości chemiczne.
Zakres i klasyfikacja biopaliw stałych
W klasyfikacji zawarte będą następujące biopaliwa: produkty i odpady roślinne pochodzące z rolnictwa i leśnictwa, odpady roślinne pochodzące z przemysłu przetwarzania żywności, odpady drzewne (z wyjątkiem odpadów drzewnych mogących zawierać fluorowe składniki organiczne lub metale ciężkie jako rezultat stosowania środków konserwujących lub powłoki, czyli zwłaszcza takie odpady drzewne, które pochodzą z odpadów budowlanych i z rozbiórek), włókniste odpady roślinne z produkcji masy celulozowej oraz papieru, a także odpady korkowe. W zakres norm nie wchodzi drewno rozbiórkowe.
Drewno jest sklasyfikowane zgodnie z gatunkami drzew (drzewa iglaste/drzewa liściaste, drewno z plantacji szybko rosnących) lub z ich rodzajami (krzaki, drewno z korą lub bez kory, kora i ich mieszanki). Mieszanki zostały podzielone na utworzone przypadkowo (mixtures) oraz utworzone przy użyciu określonych proporcji (blends).
Klasyfikacja jakości dotycząca brykietów oraz granulatu zawiera produkty wytworzone z drewna, a także z innej biomasy. Właściwości mające największe znaczenie dla wszystkich biopaliw to zawartość wilgoci (M), wielkość/wymiary cząstek (P lub D/L) oraz zawartość popiołu (A). Średnia zawartość wilgoci w paliwach jest podana jako wartość za symbolem, np. M20 oznacza, że procentowo powinna być ona mniejsza lub równa 20. Niektóre właściwości, np. opałowa lub gęstość nasypowa, są nieobowiązkowe.
Wykorzystanie biopaliw w gospodarstwach domowych jest traktowane szczególnie, ponieważ urządzenia wykorzystywane na małą skalę zazwyczaj nie posiadają systemu kontroli i oczyszczania gazów spalinowych, są używane po amatorsku, a ponadto często umiejscowione są w zamieszkałych i zaludnionych rejonach.
Tab. 1. Przykład wysokiej jakości granulatu drzewnego zalecanego do wykorzystania w gospodarstwach domowych1 (PDF)
Wnioski i dalsze prace
Przygotowania norm technicznych potrwają jeszcze ponad rok. Z 30 ww. norm sześć zostało wydanych przez CEN. Normy paliwowe i rodzaje paliw dotyczące biopaliw stałych zostały opublikowane w kwietniu 2005 r. Natomiast gwarancja jakości biopaliw stałych jest w fazie głosowań.
Normy paliwowe i rodzaje paliw oraz normy techniczne gwarancji jakości zostały przetestowane przez kilka przedsiębiorstw w ramach projektu finansowanego przez Unię Europejską i BioNorm.
Normy techniczne zaczynają obowiązywać 3 lata po opublikowaniu. Przez ten czas będą testowane w celu rozpoznania dalszych zmian, jakie muszą nastąpić, zanim zostaną zaktualizowane jako pełne normy EN.
Normy krajowe są w dalszym ciągu obowiązujące, a ich znajomość jest ważna zarówno dla producentów, jak i eksporterów. Obecnie własne normy dotyczące biomasy mają Austria, Szwecja, Niemcy i Włochy.
Austria
W Austrii istnieją trzy normy dotyczące jakości produktu, jakości logistyki i jakości magazynowania granulatu: ÖNORM M 7135 – Drewno prasowane lub kora w postaci naturalnej – granulat i brykiety – wymagania oraz dokumentacja testowa, ÖNORM M 7136 – Drewno prasowane w postaci naturalnej – Zapewnienie jakości granulatu drzewnego w zakresie logistyki transportu oraz magazynowania, a także ÖNORM M 7137 – Drewno prasowane w postaci naturalnej – Granulat drzewny – Wymagania dotyczące przechowywania granulatu u odbiorcy końcowego
Proces zapewniania jakości składa się z inspekcji wewnętrznych i zewnętrznych. Wytwórcy muszą stale – co najmniej raz w tygodniu – dokonywać kontroli jakości poprzez testowanie ścierania, zawartości wody, gęstości i zawartości dodatków. Na zewnętrzną inspekcję składają się: wstępna inspekcja z ogólną kontrolą fabryki i pobraniem próbek do testów laboratoryjnych, kontrola wewnętrznego systemu zabezpieczania jakości, a także kontrola etykietowania. Okresowa niezapowiedziana kontrola powinna mieć miejsce raz w roku.
Szwecja
Szwedzka norma SS 18 71 20 określa parametry jakości dla granulatu paliwowego, a także trzy klasy granulatu. Różnią się one przede wszystkim wielkością i zawartością popiołu.
Zazwyczaj granulat wytwarzany jest przez mielenie i prasowanie trocin oraz innych odpadów przemysłu drzewnego, słomy, papieru itp. o maksymalnej średnicy 25 mm. Materiał musi być suchy.
Niemcy
Certyfikacja granulatu w Niemczech odbywa się w oparciu o normę DIN 51731 na podstawie oceny wstępnej, oceny zgodności i kontroli okresowych. Monitoring ogranicza się do corocznego powtarzania testów produktu w laboratorium testującym, zatwierdzonym przez DIN CERTO (Instytut Certyfikujący DIN-u, czyli Deutsches Institute für Normung – Niemiecki Instytut Normalizacji).
Oprócz kształtu granulatu i brykietów, gęstości jednostki oraz składu chemicznego, wyznaczone są również inne parametry: gęstość jednostki, zawartość wody, zawartość popiołu w suchej masie, wartość opałowa i zawartość pierwiastków w suchej masie.
Na bazie wcześniejszych doświadczeń stwierdzono, że stosowanie granulatu drzewnego w kotłach opalanych granulatem z automatycznym zasilaniem może spowodować szereg problemów. Dlatego też zachodzi potrzeba stworzenia dodatkowych parametrów jakości gwarantujących wysoką jakość granulatu. W odpowiedzi w 2002 r. DIN CERTCO zaproponował certyfikację granulatu drzewnego przeznaczonego do spalania w małych kotłach. Nowy projekt certyfikacji nazywa się „Granulat drzewny stosowany w małych systemach grzewczych” i łączy w sobie przepisy niemieckiej normy DIN 51731 i austriackiej normy ÖNORM M 7135. Niemiecka norma DIN plus jest wzbogacona o przepisy normy austriackiej ustanawiające uzupełniające kryteria jakości (właściwości ścierne) dotyczące stosowania granulatu drzewnego w automatycznych systemach spalających. Ponadto przepisy dotyczące maksymalnych wartości niektórych cech produktów różnią się od certyfikacji granulatu drzewnego zgodnej z projektem „DIN-Geprüft” (sprawdzony przez DIN).
Włochy
W marcu 2004 r. wydana została włoska norma CTI – R 04/5, dotycząca biopaliw stałych, która wyznacza parametry dotyczące biogranulatu wykorzystywanego do celów energetycznych. Ta norma odnosi już do Specyfikacji Technicznej opracowanej przez CEN/TC335. Norma ta wyznacza trzy kategorie granulatu i zawiera pochodzenie surowca. Do kategorii A należą biomasa drzewna z lasu, czyli las i drewno z plantacji, produkty uboczne z przemysłu przetwórstwa drewna oraz nie poddawane działaniu chemicznemu drewno z odzysku. Do kategorii B i C zalicza się trawiastą i owocową biomasę, a także mieszanki.
Porównanie krajowych norm jakości dotyczących granulatu przedstawione zostało w tab. 2.
Tab. 2. Porównanie norm dotyczących granulatu drzewnego w krajach europejskich (PDF)
Źródło
- prCEN/TS 14961:2004 (E). Solid biofuels – Fuel Specification and Classes. CEN/TC 335 – Solid biofuels. April 2005.
- Brigitte Hahn, Existing Gudelines and Quality Assurance for Fuel Pellets, 2004
Pełny tekst artykułu przygotowanego na podstawie materiałów opracowanych przez uczestników projektu “Pellets for Europe” został zamieszczony na stronie www.bape.com.pl. |
dr inż. Edmund Wach
Bałtycka Agencja Poszanowania Energii, Gdańsk