Dlaczego ogrzewanie biomasą? Jak wybrać paliwo?

Dotychczasowe uwarunkowania

Użytkownik domu jednorodzinnego ma do wyboru kilka możliwości ogrzewania wnętrz i podgrzewania wody. Były czasy, kiedy ten wybór był łatwiejszy. Jedynym dostępnym paliwem był węgiel i każdy mieszkaniec miasta, rolnik, a nawet leśniczy stosowali tylko to paliwo. Później nastąpiła moda na olej opałowy, a jeszcze później na gaz. Te ostatnie paliwa nigdy nie były tanie i łatwo dostępne. Z tego też względu przeważająca większość obywateli kraju dalej stosowała do ogrzewania węgiel. Tylko część mieszkańców wsi, gdy skończyły się przydziały węgla za dostawy żywca, przestawiła się na drewno opałowe. Wybór paliw uzależniony był od zamożności ludności i nie podlegał innym kryteriom, takim jak wygoda obsługi, łatwość dostaw czy ochrona środowiska.

W krajach bogatych, na zachód od naszej granicy, proces przechodzenia od węgla do oleju, a następnie gazu, był prostszy, nastąpił w krótszym czasie i był spowodowany głównie dostępnością paliw. Koszty ogrzewania w tych krajach wynosiły ok. 3% dochodów, a u nas 13%.

Efekt jest taki, że w krajach starej Unii węgla do ogrzewania domów jednorodzinnych nie stosuje się od kilkudziesięciu lat, a u nas jest on ciągle paliwem podstawowym.

Obecnie wychodzimy z tego siermiężnego okresu i każdy użytkownik kotła węglowego, do którego co kilka godzin trzeba dołożyć węgla, aby temperatura nie spadła poniżej znośnych 15°C, rozgląda się za nową instalacją grzewczą i konstatuje, że wybór nie jest łatwy.

Jakie systemy grzewcze są dzisiaj godne rozważenia i jaki nośnik energii wybrać na następne 15-20 lat?

Zakładamy, że system grzewczy musi być technicznie nowoczesny, czyli zautomatyzowany i wysokosprawny. Czynności obsługowe muszą być ograniczone do niezbędnego minimum.

Jeśli chodzi o wybór paliwa, to w grę wchodzą:

- olej opałowy,

- gaz płynny,

- gaz ziemny,

- ekogroszek,

- brykiety i pelety z biomasy.

Potencjalnym inwestorom można udzielić kilku rad ułatwiających, ale nie  przesądzających o wyborze.

• Olej opałowy, propan - z tego względu że ceny oleju opałowego i gazu płynnego (propanu) są dwa razy wyższe niż ceny pozostałych nośników, sięgając 100 zł/GJ, i nic nie wskazuje na to, że ta proporcja się kiedykolwiek zmieni, zostawiamy te paliwa tym, którzy niefortunnie już z nich korzystają.
• Gaz ziemny - jeżeli mamy dostęp do gazu sieciowego nie powinniśmy się  zastanawiać, tylko decydować się na jego stosowanie. Gaz jest najbardziej ekologicznym paliwem kopalnym, a jego zasoby wystarczą na dziesięciolecia. Awantury polityczne wywoływane wokół tego paliwa nie powinny mieć decydującego wpływu na  wybór, gdyż bez wątpienia będzie to najlepsze paliwo na lata.
• Węgiel - odpowiedniego asortymentu (ekogroszek) nadający się do automatycznego podawania do małych kotłów, wyposażonych w paleniska retortowe,  powinien być jedyną opcją spalania węgla w małych kotłach. Od producentów ekogroszku trzeba się domagać, aby zawierał minimalne ilości siarki i popiołu. Tylko wtedy będzie go można nazwać ekogroszkiem, niepowodującym  nadmiernej emisji tlenków siarki i pyłów. Jest to zdecydowanie najgorsze paliwo z tutaj omawianych. Nie sposób jednak nie brać go pod uwagę, gdyż jest ono szeroko stosowane.
• Pelety – wysokoprzetworzona biomasa w paliwo w postaci pelet, to bezsprzecznie najlepsze paliwo z punktu widzenia ekologii (śladowa zawartość siarki, mała zawartość popiołu, zerowa emisja CO2). Spełnia także wymagania zautomatyzowanych systemów zasilania kotłów oraz jest wygodna w dystrybucji i magazynowaniu. Pelety produkowane są obecnie z poprodukcyjnych odpadów drewna, lecz niedługo będą produkowane w masowej skali z innych rodzajów biomasy, takich jak słoma, siano i rośliny energetyczne.
• Brykiety - niewiele gorszym paliwem od pelet są brykiety. Posiadają mniejszą masę nasypową i mniejszą odporność na transport i magazynowanie. Mogą być zatem wykorzystywane tylko w krótkim czasie i w niewielkiej odległości od producenta.
• Zrębki drzewne - suche zrębki są dużo lepszym paliwem niż zrębki mokre. Łatwiejsze jest ich magazynowanie i podawanie do kotłów.
• Szczapy (drewno rąbane), wykorzystywane w nowoczesnych kotłach z wstępną komorą gazyfikacji, nie zapewniają takiego komfortu zasilania kotłów jak pelety, ale kotłownie wyposażone w takie kotły wspomagane przez zbiorniki akumulacyjne (700l na 30 kW) mogą być ładowane trzy razy na dobę i dobrze służyć niezbyt wymagającym użytkownikom.

Wykorzystanie biomasy do ogrzewania budynków jednorodzinnych

W Polsce zużywamy ok. 140 PJ energii biomasy do ogrzewania domów jednorodzinnych. Jeżeli przyjmiemy, że średnia sprawność kotła wynosi 60%, to oznacza to, że do ogrzewania domów oraz produkcji c.w.u. wykorzystujemy  140 x 0,6 = 84 PJ energii użytecznej.

Do podgrzewania c.w.u. potrzeba 9 PJ, zatem pozostaje 75 PJ do ogrzewania powierzchni mieszkalnych. Jest to ilość wystarczająca do ogrzania 1 mln domów o powierzchni 150 m2 każdy i rocznym jednostkowym zużyciu 0,5 GJ/ m2  (140 kWh/ m2) energii. Gdyby zwiększyć sprawność kotłów do 80%, liczba domów możliwych od ogrzania zwiększyłaby się do 1 250 000. Gdyby zaś zmniejszyć to zużycie ciepła dzięki dociepleniu ścian zewnętrznych i stropów oraz usprawnieniu instalacji, do 0,36 GJ/ m2  (100 kWh/ m2), to liczba ogrzewanych domów zwiększyłaby się do 1 750 000, co stanowi ok. 40% wszystkich budynków jednorodzinnych .

Przykłady rozwiązań  technologicznych ogrzewania biomasą

Do spalania zrębków drzewnych w kotłach o mocach powyżej 0,5 MW najlepszym rozwiązaniem są sprawdzone instalacje z ruchomą podłogą wygarniającą zrębki z silosu.

Kotły średniej wielkości – kilkaset kilowatów - mogą być zasilane zrębkami podsuszonymi, których transport nie wymaga skomplikowanych systemów podawania paliwa.

Do ogrzewania budynków jednorodzinnych najlepszym rozwiązaniem jest zastosowanie kotłów opalanych peletami. Bezobsługowa praca w systemie automatycznego sterowania daje użytkownikowi pełen komfort zbliżony do ogrzewania gazem lub olejem.

Schematy instalacji kotłowni i magazynów pelet

Rozwiązań instalacji kotłowni oraz sposobów magazynowania paliwa jest wiele i można wybrać takie, które najbardziej odpowiada konstrukcji i architekturze budynku oraz dobrze wkomponowuje się w otoczenie. Istotne jest też, aby zapewnić łatwy dojazd pojazdu dostawczego do magazynu i możliwości manewrowania. Paliwo (biomasa) powinno być magazynowane w sposób zabezpieczający je przed wpływem wilgoci, ale zapewniający dostęp powietrza.

Dostępność pelet w kraju

W 2007 roku wyprodukowano w Polsce 350 000 ton pelet. 83% tej ilości wyeksportowano, a  17% (60 000 ton) zostało wykorzystane w kraju. Około 35 000 t spalane jest w kotłach o mocach 20 kW, przeznaczonych do ogrzewania domów jednorodzinnych, których liczbę szacuje się na około 5000, a 15 000 t spalane jest w kilkudziesięciu większych, o mocach 50 ÷ 200 kW, budynkach użyteczności publicznej i instalacjach przemysłowych.

Część pelet najgorszej jakości i ilości ok. 10 000 t spalana jest w dużych kotłowniach i elektrociepłowniach. Gdyby wykorzystać całą ilość wytworzonych w Polsce pelet można by opalać ok. 70 000 kotłów w domach jednorodzinnych. Oznacza to, że rynek instalacji kotłowych w Polsce ma bardzo duże możliwości rozwoju w najbliższych latach.

Ekonomiczne aspekty wyboru paliwa

Ceny ciepła zależne są przede wszystkim, od cen nośników energii oraz sprawności wytwarzania energii. Wykres poniżej przedstawia ceny ciepła (luty 2008) dla gospodarstw domowych. 

Decydując się na zmianę sposobu ogrzewania budynku, należy każdorazowo przeanalizować energochłonność budynku. Ma ona decydujący wpływ nie tylko na wysokość kosztów ogrzewania, ale także na opłacalność modernizacji instalacji grzewczej i ewentualnej zmiany paliwa.

Opisaliśmy część kryteriów odpowiedzialnych za wybór paliwa do ogrzewania domów. Decyzja należy do Państwa. Autorzy mają nadzieję, że będzie to paliwo z biomasy.

Edmund Wach

Katarzyna Grecka

Bałtycka Agencja Poszanowania Energii SA