Nové normy pro specifikace, klasifikaci i zkoušení biomasy

Z pohledu technických norem je letošní rok pro biomasu pro spalování a výrobky z této biomasy rokem přelomovým. Završuje se několikaleté úsilí odborníků z evropské unie připravit nové evropské technické normy pro biomasu. Ty umožní řešení dosud nepřehledné situace v této oblasti: klasifikaci, specifikaci, názvosloví, zkušební metody a systém zajištění kvality výroby výrobků z biomasy.

Do roku 2009 byly technické normy pro oblast biomasy a výrobků z biomasy určených pro spalování řešeny na několika úrovních: národní normy, evropské technické specifikace a české předběžné technické normy. Státy, zabývající se výrobou a používáním biomasy, a hlavně pelet, briket a dřevní štěpky, měly vlastní národní normy, které obsahovaly specifikace, zkušební metody i systém zajištění kvality výroby. Týkalo se to Německa, Rakouska a dalších, převážně severských zemí (DIN, ÖNORM a další). Souběžně byly v Evropské unii pod vedením finského normalizačního orgánu započaty práce na evropských normách, které měly obsáhnout veškerou problematiku této oblasti. Tato snaha v roce 2005 vyústila ve vydání technických specifikací označovaných jako CEN/TS, které následně některé země Evropské unie převzaly do svého systému technických norem. Česká republika tak učinila tím způsobem, že tyto technické specifikace převzala jako předběžné české technické normy označované jako ČSN P CEN/TS.

Evropské technické specifikace (CEN/TS), resp. předběžné české technické normy, je možno používat do té doby, dokud nebudou přepracovány na čisté evropské normy. Během tohoto používání se odborná veřejnost k těmto technickým specifikacím může vyjádřit a jejich připomínky pak budou využity při přípravě revidovaného znění jako čistých evropských norem. Tato fáze probíhá asi od roku 2008 a trvá doposud. V roce 2009 začala být připravována konečná znění těchto technických norem, což vyústilo ve vydání prvních EN norem v prosinci 2009 a lednu 2010. Členské státy CEN musí tyto normy zavést do svého systému do 6 měsíců. V České republice vyšly první normy v dubnu 2010.

Centra technické normalizace

Česká republika se zabývá evropskou normalizací prostřednictvím ÚNMZ (Úřad pro normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví, dříve ČNI – Český normalizační institut). V roce 2009 začalo ÚMNZ vytvářet tzv. Centra technické normalizace (CTN), jejichž úkolem je se aktivně účastnit procesu tvorby technických norem, spolupracovat s evropskou normalizační organizací CEN a také s mezinárodními normalizačními organizacemi (např. ISO) a v součinnosti s ÚNMZ provádět všechny kroky k přejímání evropských a mezinárodních norem do soustavy českých technických norem. Na vyžádání CTN poskytuje informace o stavu normalizace v oblasti tuhých biopaliv i jednotlivých normách. Na CTN se kdykoliv kdokoliv může obrátit, aby získal informace o normalizaci v dané oblasti. Centrum také zajišťuje připomínkování připravovaných norem směrem k evropské normalizační organizaci CEN. Tento postup je velice důležitý, protože nám umožňuje přímo vstupovat do normotvorného procesu a ovlivňovat podobu budoucích norem.

Centrum technické normalizace pro tuhá biopaliva bylo ustanoveno v TÜV NORD Czech, s.r.o., Laboratoře a zkušebny v Brně. Na něj dolehla zodpovědnost vstoupit již v závěrečné fázi připomínkování do jednání o těchto normách a v rámci možností přispět k vývoji kvalitních evropských norem. V této fázi se však již daly normy ovlivnit pouze omezeně. Charakter norem a jejich koncepce zůstaly stejné.

Návrhy nových norem jsou zveřejňovány ve Věstníku Úřadu pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví. Jsou tam také uvedeny adresy zpracovatelů, kde se účastník řízení může přihlásit k připomínkování a po zaslání návrhu normy vznést své připomínky.

Letos vydané normy

Jako jedny z prvních byly v dubnu 2010 vydány zkušební normy pro stanovení vody: ČSN EN 14774-1 stanovení celkové vody, referenční metoda, ČSN EN 14774-2 pro stanovení vody zjednodušenou metodou, ČSN EN 14774-3 pro stanovení vody v analytickém vzorku. Tyto normy vyšly česky a dále následovaly normy stanovení prchavé hořlaviny ČSN EN 15148, stanovení obsahu popela ČSN EN 14775, spalného tepla a výhřevnosti ČSN EN 14918, sypné hmotnosti ČSN EN 15103 a mechanické odolnosti pelet ČSN EN 15210-1.

Z řad odborné veřejnosti, výrobců a prodejců bylo nejvíce očekáváno vydání nové klasifikační normy ČSN EN 14961-1 Klasifikace a třídy tuhých biopaliv – Část 1: Obecné požadavky, která je první normou z celkové řady šesti evropských norem, řešících problematiku klasifikace tuhých biopaliv z pohledu původu a zdroje dřevní biomasy, bylinné biomasy a ovocné biomasy, obchodních forem biomasy a dále obsahuje norma  specifikace vlastností jednotlivých druhů biomasy a výrobků z biomasy. Tato norma byla vydána v červnu 2010. Další připravované části této normy jsou:

Část 2 - klasifikace dřevních pelet pro maloodběratele

Část 3 - klasifikace dřevních briket pro maloodběratele

Část 4 - klasifikace dřevní štěpky pro maloodběratele

Část 5 - klasifikace palivového dříví pro maloodběratele

Část 6 - klasifikace pelet z jiné biomasy než dřeva pro maloodběratele,

Do norem je zařazena biomasa, která zahrnuje produkty zemědělství a lesnictví, odpady rostlinného původu jak ze zemědělství, z lesnictví tak i potravinářského průmyslu, dále odpadní dřevo s výjimkou dřevního odpadu, který může obsahovat halogenované organické sloučeniny nebo těžké kovy pocházející z konzervačního ošetření dřeva nebo nátěrů, a který zahrnuje zejména odpadní dřevo pocházející ze staveb a z demolic a v neposlední řadě jsou tam zařazeny i vláknité odpady rostlinného původu z  výroby primární celulózy a z výroby papíru z papírové kaše, pokud jsou spoluspalovány v místě výroby a získané teplo je využito a odpadní korek. První část normy ČSN EN 14961 obsahuje 13 tabulek se specifikacemi biomasy nebo výrobků z biomasy:

Tabulka 3: Specifikace vlastností briket

Tabulka 4: Specifikace vlastností  pelet

Tabulka 5: Specifikace vlastností dřevní štěpky

Tabulka 6: Specifikace vlastností rozdrceného dřevního paliva

Tabulka 7: Specifikace vlastností metrového dříví, polen

Tabulka 8: Specifikace vlastností pilin

Tabulka 9: Specifikace vlastností hoblin

Tabulka 10: Specifikace vlastností kůry

Tabulka 11: Specifikace vlastností balíků slámy, lesknice rákosovité a ozdobnice

Tabulka 12: Specifikace vlastností energetických zrn

Tabulka 13: Specifikace vlastností olivových výlisků

Tabulka 14: Specifikace vlastností ovocných pecek a jader

Tabulka 15: Specifikace vlastností dalších tuhých biopaliv

Z celkového počtu třinácti tabulek se 12 tabulek přímo vztahuje k specifikacím vlastností jednotlivých druhů nebo výrobků biomasy a tabulka č. 15 je obecná tabulka, kterou lze použít pro charakteristiku dalších specifikací.

Na základě uvedených specifikací lze potom výrobek jednoduše charakterizovat symboly a čísly označujících vlastnost (voda, popel, výhřevnost aj.) a limitní hodnotu, které nám v souhrnu udávají limitní hodnoty jednotlivých fyzikálních i chemických vlastností. Tímto způsobem pak může zákazník dodavatele informovat o svých požadavcích nebo dodavatel zákazníka, jakou kvalitou jeho výrobek disponuje.

V přílohách normy ČSN EN 14961-1 je potom zobrazena ilustrace typických forem dřevních paliv, mj. je zde zobrazen rozdíl mezi dřevní štěpkou a rozdrceným dřevním palivem a několik tabulek s typickými hodnotami jednotlivých fyzikálních a chemických vlastností jednotlivých druhů biomasy, ze kterých pak lze vycházet při přípravě specifikace. Poslední příloha obsahuje možné příčiny zhoršení kvality těchto parametrů.

Vlastnosti pelet a briket

Z hlediska výrobců budou nejzajímavější tabulky týkající se fyzikálně chemických vlastností pelet a briket. Tyto výrobky lze vyrábět ze všech uvedených druhů biomasy, tj. dřevní, bylinné i ovocné i jejich směsí a příměsí. Z tohoto důvodu a také proto, že biomasa vymezená evropskou normou zahrnuje surovinu, která je pěstována na příliš velké ploše s velkými klimatickými rozdíly (celá Evropa), čímž se liší od národních norem (např. DIN nebo ÖNORM, musí parametry pelet i briket zahrnovat větší počet jednotlivých „tříd“ dané vlastnosti, kterými pak lze tento výrobek charakterizovat. To znamená, že kromě obsahu vody, který je jednou z limitních vlastností výroby pelet a briket, se v normě objevuje větší počet tříd ostatních vlastností např. popela (10 tříd). A to od A0.5 (≤0,5 %), což znamená obsah popela pod až do 0,5 %, až po obsah popela nad 10,0 %. Maximální hodnotu pak může odběratel specifikovat ve vlastní specifikaci, neboť v normě není uvedena. Národní příloha této normy upozorňuje, že pokud je v normě uvedeno, že „maximální hodnotu lze určit“, tak to lze udělat v rámci odběratelsko-dodavatelských vztahů.

Vlastnosti pelet a briket (i ostatní biomasy) jsou v této normě uváděny částečně jako normativní a částečně jako informativní. Normativní vlastnosti musí výrobce vždy u svého paliva uvádět. Informativní vlastnosti lze vynechat, pokud ji však nepožaduje odběratel, protože je pro něho z nějakého důvodu důležitá (spalování, emise, popel, ohrožení spalovacího zařízení apod.).

Pelety jsou v této normě charakterizovány rozměry, tj. průměrem a délkou od průměru 6 mm až po délku až 50 mm. Obsah vody je uváděn ve dvou třídách M10 a M15, kde čísla znamenají maximální procento vody v peletách v původním stavu. Obsah popela je však již rozdělen na 10 tříd, od A0,5 až po A10.0+. Dále jsou zde definovány 4 třídy mechanické odolnosti a 5 tříd obsahu jemných částic, který se stanovuje po vykonání zkoušky mechanické odolnosti. Jako poslední normativní hodnoty jsou pro sypnou hmotnost (5 tříd) a výhřevnost dodaném stavu, kterou však lze určit na základě dodavatelsko-odběratelských vztahů, neboť norma žádné hodnoty neuvádí. V závislosti na chemickém ošetření biomasy, ze které se pelety vyrábějí, lze odvodit zda další požadované vlastnosti mají normativní charakter nebo informativní. Jedná se o obsah síry (6 tříd), dusíku (6 tříd) a chloru (5 tříd), které jsou normativní pro chemicky ošetřenou biomasu. Jako poslední vlastnost uvádí norma tavitelnost popela, která má informativní hodnotu.

U briket je situace obdobná. Ovšem namísto sypné hmotnosti je definována hustota částic a dále je vypuštěno množství jemných částic. Obsah vody je opět vymezen 2 třídami (10 a 15 procent) a výhřevnost je opět dána dodavatelsko-odběratelskými vztahy.

Na první pohled se zdá, že je norma příliš složitá. Zjednodušení přinese výše uvedený systém mezinárodního kódování kvality, kdy díky těmto symbolům označujícím nejen vlastnost, ale i kvalitu této vlastnosti, budou moci jak výrobci, tak i odběratelé, vyspecifikovat danou biomasu. Např. označení pro pelety: D06, M10, A0.5, DU97.5, F1.0, BD650 znamená průměr 0,6 mm, délku do 40 mm, vodu 10 %, popel 0,5 %, mechanickou odolnost 97,5 %, jemné částice 1,0 %, sypná hmotnost 650 kg/m³.

Vývoj norem pokračuje

Norma ČSN EN 14961-1 je základní normou popisující a klasifikující tuhá biopaliva, ze které lze vycházet jak při dodavatelsko odběratelských vztazích, tak při hodnocení kvality tuhých biopaliv nebo při jejich certifikaci. Pro tento rok je to poslední norma, která nabude účinnosti. A co nás čeká dále?

Také rok 2011 bude na normy pro biopaliva velice plodný: Budou vycházet nové evropské normy pro vzorkování, zkušební metody, specifikace, názvosloví i normy pro prokazování kvality tuhých biopaliv.  Z toho plyne, že problematika klasifikace, specifikací a udržování kvality tuhých biopaliv bude řešena komplexně tak, aby byl standardizován celý proces od získávání suroviny, včetně jejího definování a přes výrobu až k stanovení metod zkoušení fyzikálně chemických vlastností výrobků, které se dostávají k uživateli a tím zajištění stálé udržitelnosti jejich kvality.

Celý proces vývoje nových základních evropských norem pro biomasu by měl být dokončen v roce 2012 s následným zavedením v členských zemích CEN. A proto stejně jako v jiných odvětvích nesmí žádný dodavatel či odběratel zapomínat na skutečnost, že se jedná o evropské normy, které lze aplikovat po celé Evropě. I pro tuhá biopaliva se evropský trh sjednocuje, a proto začínají platit stejné požadavky i pro naši domácí výrobu. Z tohoto důvodu by sledování kvality mělo jít ruku v ruce s výrobou, aby se tyto výrobky z biomasy uplatnily v celé Evropě.

RNDr. Alice Kotlánová, TÜV NORD Czech, Laboratoře a zkušebny

Celý článek je uveřejněn v čísle 5/10 časopisu Energie 21