W słomie siła drzemie

13.07.2012

Źródłem odnawialnym energii cieplnej wykorzystywanym przez człowieka od niepamiętnych lat jest promieniowanie Słońca. Jego pochodną jest energia akumulatorowa w biomasie, a zwłaszcza w roślinach, co odbywa się na zasadzie fotosyntezy.

Tym samym energetyczne wykorzystanie słomy i innych paliw roślinnych zapewnia energię cieplną w sposób korzystny dla środowiska, nie wpływa bowiem w drastycznym stopniu na wzrost ilości dwutlenku węgla oraz innych zanieczyszczeń, w przeciwieństwie do spalania tradycyjnych paliw kopalnych. Na korzyść słomy jako paliwa przemawiają również względy ekonomiczne, co mają uzasadnić zamieszczone niżej rozwiązania.

Założenia

Zastrzegam z góry, że będzie to przykład, w którym przyjętych zostanie szereg uproszczeń, nie mniej uzasadniający tezę, że energetyczne wykorzystanie słomy może być korzystne ze względów ekonomicznych, a uwzględniając korzyści dla naturalnego środowiska – godne rozpowszechnienia. Oczywiście wszędzie tam i w takich przypadkach, gdy łatwy będzie dostęp do tego niedocenianego dotychczas u nas paliwa, a także istniejące warunki sprawiać będą, że nie ma innych istotnych przeszkód w instalowaniu kotłów na to paliwo. Dodajmy, że zasoby niewykorzystywanej u nas słomy w zupełności wystarczają na zaspokojenie sumarycznego zapotrzebowania energii w około 5 procentach, gdy obecnie dla celów energetycznych wykorzystuje się zaledwie ułamek procentu.

Tabela 1. Wartości opałowe podstawowych nośników energii
Nośnik energii (paliwo)Wartość opalowa MJ/kg
Słoma żółta (świeża) 14,4
Słoma szara 15
Węgiel kamienny 25
Węgiel brunatny 8
Koks 27
Gaz ziemny GZ 50 34,3
Gaz propan - butan 45
Olej opałowy lekki 42
Drewno opałowe suche 16,0 – 18,5
Energia elektryczna 3,6

Przyjęty tu prosty sposób liczenia będzie się opierał na porównywaniu okresu zwrotu nakładów inwestycyjnych w przypadku zastosowania kotła opalanego węglem z zastosowanym w to miejsce kotłem na słomę. Oczywiste jest, że im okres ten będzie krótszy, tym korzystniejsza tego rodzaju zmiana. W przykładach obliczeniowych przyjmuje dwie typowe sytuacje, uzasadniające celowość zastosowania kotła opalanego słomą:

  • modernizacja istniejącego ogrzewania z tradycyjnym kotłem na węgiel i zastąpienia go kotłem o tej samej mocy grzejnej, ale opalanym słomą,
  • w nowo stawianym budynku rozważane jest zastosowanie kotła opalanego węglem lub alternatywnie, spełniającego tę samą rolę, kotła na słomę.

Przyjmując podany sposób liczenia oraz dane liczbowe dla rozpatrywanych przypadków, otrzymamy w miarę dokładny wynik, który pozwoli podjąć racjonalna decyzję. Tego rodzaju obliczenia mogą być dokonywane dla własnych potrzeb i ułatwienia podjęcia ekonomicznie uzasadnionej decyzji, a także mogą stanowić podstawową część audytu, sporządzonego w razie podejmowania starań o uzyskanie takich kredytów, możliwości ich częściowego umorzenia lub starań o uzyskanie dotacji na realizację zamierzonych przedsięwzięć modernizacyjnych lub inwestycyjnych.

Przykład 1

Istniejący kocioł dostarczający energię cieplną np. Dla celów ogrzewania i ewentualnie przygotowywania ciepłej wody użytkowej ma moc grzejną 30 kW. Zamierzamy zastosować w to miejsce kocioł na słomę o tej samej mocy grzejnej wraz ze zbiornikiem akumulacyjnym gorącej wody. Jest to konieczne by zapewnić ciągłość dostawy gorącej wody dla celów ogrzewania, gdyż spalanie okresowych załadunków słomy w kotłach o mocy grzejnej do 1 MW przebiega z przerwami, niezbędnymi dla takiego typu kotłów i następnego załadunku paliwa. Przyjęte dane do obliczenia to koszt zakupu kotła 10 000 zł, koszt zbiornika akumulacyjnego, zainstalowanie i niezbędne przeróbki (bez zasadniczych zmian istniejącej.

instalacji) : 8 000 zł, razem 18 000 zł. Dotychczasowe, roczne zużycie węgla wynosi 15 ton, a jego koszt zakupu 6 000 zł (400 zł/t). Przyjmując, że jedna tona węgla odpowiada energetycznie 1,5 tony słomy, jej roczne zapotrzebowanie będzie wynosiło: 15 x 1,5 = 22,5 tony. Zakładając, że w rachubę wchodzi zakup tej słomy po cenie 60 zł/t, możemy obliczyć korzyść roczną, wynikającą z zastąpienia węgla słomą. Wyniesie ona:

  • Koszt zakupu węgla: 15 t x 400 zł = 6 000 zł
  • Koszt zakupu słomy: 22,5t x 60 zł/t = 1 350 zł. Roczna korzyść wynikająca ze zmiany rodzaju paliwa: 6 000 – 1 350 = 4 650 zł

Zwrot poniesionych nakładów nastąpi zatem w ciągu: 18 000 : 4 650 = 3,9 lat. W przypadku dysponowania własną słomą (gdyby nie było możliwości sprzedania jej po podanej cenie) można przyjąć, że dysponując darmowym paliwem zwrot nakładów nastąpi w jeszcze krótszym czasie, a mianowicie: 18 000 : 6 000 = 3 lata.

Tabela 2. Koszt wytworzenia jednostki ciepła
Nośnik energii – rodzaj paliwaWartość opałowaSprawność kotła %Masa paliwa na wytworzenie ciepłaCena jednostkowa paliwaKoszt jednostkowy
1 GJ1 kWhzł/GJZł/kWh
Słoma 14 000 kJ/kg 60 119 kg 0,43 kg 80 zł/t 9,52 0,03
80 89,3 kg 0,32 kg   7,15 0,026
Węgiel kamienny 30 500 kJ/kg 60 54,6 kg 0,20 kg 400 zł/t 21,84 0,08
*gruby 80 41 kg 0,15 kg 16,4 0,06
*orzech 30 000 kJ/kg 60 55,5 kg 0,20 kg 375 zł/t 21,1 0,076
80 41,7 kg 0,15 kg 15,85 0,057
*miał 22 000 kJ/kg 60 75,8 kg 0,27 kg 275 zł/t 20,84 0,074
80 56,8 kg 0,20 kg 15,62 0,055
Gaz ziemny 34 300 kJ/m3 80 34,4 m3 0,13 m3 0,94 zł/m3 34,25 0,122
GZ 55 90 32,4 m3 0,11 m3 30,46 0,103
Olej opałowy lekki 41 200 kJ/kg 80 30,3 m3 0,11 m3 1,6 zł/kg 48,48 0,176
90 27 m3 0,09 m3 43,2 0,144

Przykład 2

Przeprowadzony rachunek będzie również korzystny dla słomy, w sytuacji, gdy chodzi o nową inwestycję i przyjmuje się alternatywę zastosowania kotła opalanego węglem albo słomą. W pierwszym przypadku przyjmujemy koszt zakupu kotła na węgiel niższy o 50 % niż koszt kotła na słomę, czyli 5 000 zł, a koszt instalacji c.o. 10 000. razem daje to 5 000 zł.

W drugim przypadku koszt kotła na słomę 10 000 zł, koszt instalacji c.o. Jak wyżej, tj. 10 000 zł oraz koszt zbiornika akumulacyjnego 7 000 zł (niższy nieco niż w pierwszym przykładzie, bowiem nie ma konieczności dokonania przeróbki). Razem wynosi to 27 000 zł.

Z powyższych danych wynika, że koszt inwestycji w przypadku zastosowania kotła opalanego słomą, będzie wyższy o: 27 000 – 15 000 = 12 000

Różnica rocznego kosztu zakupu paliwa wynosi tak jak w pierwszym przykładzie 4 650 zł na korzyść słomy. Podana różnica kosztów inwestycji zwróci się zatem w ciągu okresu: 12 000 : 4 650 = 2,6 lat

Z podanych przykładów wynika, że opłacalne jest zastosowanie droższego kotła opalanego słomą wówczas, gdy różnica w koszcie zastosowanych paliw zapewni, iż koszt takiej inwestycji zwróci się w stosunkowo krótkim czasie. Stosując ten sam sposób liczenia można rozpatrywać także różne inne alternatywy rozwiązań przyjmując w obliczeniach aktualne ceny. Dotyczy to również sprawności energetycznej porównywanych kotłów, jeśli te różnią się o ponad 5 % jak też cen porównywanych paliw oraz konfrontując je z zastosowaniem kotła opalanego słomą. Powoli to na wybór korzystniejszego wariantu rozwiązania, przy równoczesnym uwzględnieniu wszystkich okoliczności, jakie występują w danym przypadku – w tym także możliwości dostawy słomy. Dodać należy, że rozważana opłacalność zastosowania słomy jako paliwa będzie jeszcze wyższa w przypadku skorzystania z możliwości jakie stwarza Ekofundusz, bowiem 1/3 nakładów inwestycyjnych może byś sfinansowana z kwot przewidzianych na tego rodzaju inwestycje proekologiczne.

Przyjęta w rozważaniach cena 60 zł na 1 tonę słomy jest podawana w różnych publikacjach jako orientacyjna . Trudno jednak mówić u nas o ustabilizowanej cenie rynkowej, wobec wciąż jeszcze małego popytu i potencjalnie dużej podaży. Spotyka się też w niektórych publikacjach nieco wyższą cenę słomy, a mianowicie 80 zł/t. Natomiast w Danii, gdzie słoma stosowana jest jako paliwo już od blisko 20 lat, jej cena kształtowała się na poziomie ok. 50 euro za 1 tonę. W gospodarstwach rolnych dysponujących własną słomą zakłada się, że jej energetyczne wykorzystanie jest opłacalne wówczas, gdy dane gospodarstwo dysponuje areałem uprawy zbóż nie mniejszych niż 5 ha, a nawet 15 ha. Tak duża różnica zależy zapewne od tego, jaka wydajność grzejnika kotła wchodzi w rachubę. Dla orientacji podam, że przyjmuje się roczny uzysk słomy z 1 ha uprawy wynoszący 2,5 do 3 ton, a według niektórych źródeł nawet 5 ton z hektara. W podanych przykładach obliczeniowych przyjęto roczne zużycie słomy jako paliwa wynoszące 22,5 tony, co odpowiada areałowi uprawy zbóż według skrajnych danych w zakresie 4,5 do 9 ha.

Jeśli chodzi o zaopatrzenie w słomę, należy zwrócić jeszcze uwagę na to, aby jej dostawa była zapewniona w takich balonach, na jakie przewidziany jest nabywany kocioł. W przypadku dużych kotłów na słomę przyjmuje się, że jeśli jej lokalne zasoby nie wystarczają, wówczas zastosowanie takiego kotła jest uzasadnione ekonomicznie, jeśli odległość, z jakiej trzeba sprowadzić to paliwo, nie przekroczy 50 – 60 km. Są to orientacyjnie wytyczne, zatem w każdym przypadku wskazane jest odpowiednie rozeznanie poparte rachunkiem ekonomicznym.

W rozważaniach nad przyjęciem sposobu ogrzewania należy brać pod uwagę nie tylko aktualne dane i ceny,ale również ciągły wzrost cen paliw kopalnych, będących już na wyczerpaniu. Decyzje takie powinny być zatem podejmowane w oparciu o perspektywy przyszłościowe, co jest uzasadnione tym, że przyjęte rozwiązanie ma służyć co najmniej przez 20 – 30 lat. Nie bez znaczenia jest także to, że nabierają znaczenia aspekty ekologiczne, które przemawiają na korzyść energetycznego wykorzystywania biomasy oraz innych odnawialnych źródeł energii. Z drugiej strony energetyczne wykorzystanie słomy może przynieść naszej gospodarce rolnej dodatkowe korzyści, gdy słoma staje się towarem rynkowym. Dodać należy, że wciąż aktualny jest problem celowości obciążenia tradycyjnych paliw kopalnych kosztami związanymi z usuwaniem szkód, jakich przysparza ich spalanie, przyczyniając się do degradacji naturalnego środowiska. Uwzględnienie tego może spowodować duży wzrost cen paliw kopalnych, niezależnie od innych przyczyn.

Tabela 3. Porównanie kosztów opalania węglem lub słomą.
Moc cieplna kotłaZużycie paliwaKoszt opalaniaRóżnica kosztu ogrzewania
Węgiel (miał)Sucha słomaWęgielSłoma
kWKg/hZł/hZł/hZł/sezon
30 5,56 8,74 1,53 0,7 0,83 3320
45 8,34 13,11 2,29 1,05 1,24 4960
60 11,12 17,48 3,06 1,4 1,66 6640
75 13,91 21,95 3,83 1,75 2,08 8320
100 18,54 29,14 5,1 >2,33 >2,77

11080

200 37,08 58,28 10,2 4,66 5,54 22160

Podsumowanie

Porównania zastosowania kotłów opalanych węglem z kotłami na słomę znajdują potwierdzenie w różnych publikacjach poruszających ten problem. Niżej podaję wyrywkowo takie przykłady:

„O celowości stosowania słomy jako materiału opałowego może świadczyć następujący przykład. Ze zbioru słomy z 1 ha (5 t/ha) można uzyskać ciepło do ogrzania w okresie zimowym domu mieszkalnego o powierzchni 70 – 80 m2 . (...) Porównując różnicę w kosztach ogrzewania dla kotłów opalanych węglem kamiennym i słomą, można stwierdzić, że powiększa się różnica kosztów ogrzewania na korzyść słomy. Ze wzrostem mocy cieplnej kotłów, zwrot nakładów poniesionych na zakup kotła może się zwrócić po 2 – 2,5 latach (...)” . („ Top Agrar Polska” nr 6/2000 s. 113).

Inny przykład:

Porównanie kotłowni o mocy cieplnej 1 MW opalanej słomą z podobną kotłownią 1,2 MW na węgiel: „Po 3 latach eksploatacji obu tych kotłowni okazało się, że koszty ogólne w kotłowni na słomę były niższe w tym czasie 2,4 – 2,8 – krotnie (...)”.

Przykłady tego rodzaju można mnożyć, ale nie o to chodzi, bowiem w każdym przypadku ma się do czynienia z innymi danymi wyjściowymi i z odmienną sytuacją. Z tego względu podam niżej szereg danych zestawionych w tabelach 1,2 oraz 3 (przyjętych z miesięcznika („ Top Agrar Polska” nr 6/2000 s. 113 i 114), które mogą być pomocne dla podejmowania decyzji dotyczących wyboru paliwa i związanego z tym rodzaju kotła.

UWAGA!!!

Poziom cen w powyższych tabelach przyjęty został według stanu z 2000 roku i wobec tendencji ich wzrostu, wskazana jest odpowiednia korekta.

Jerzy Wilkowski

Powrót

Kontakt:

Oddział Kraków
ul. Płk. Dąbka 4
30-832 Kraków

Dział sprzedaży kotłów i materiałów opałowych:

tel: 12 653 23 05
fax: 12 378 91 62

Samochodowy transport krajowy i międzynarodowy:

tel: 12 653 22 78
fax: 12 376 47 04

godziny pracy:

Skład:

poniedziałek-piątek: 7.00-17.00

Transport

poniedziałek-piątek: 8.00-16.00

Z Nami Wybudujesz i Ogrzejesz