Menu
e-shop
Pod biomasu z rostlin můžeme zařadit slámu obilovin, řepkovou slámu, energetické dřeviny a energetické byliny. Byliny pro energetické využití jsou jednoleté a víceleté. Mezi víceleté energetické byliny (rostliny) můžeme zařadit energetické trávy. Pro hospodaření v horských a podhorských oblastech je alternativní možností využití trav pro energetické účely.
Výzkumem a využitím energetických trav se zabývala OSEVA PRO, s. r. o., výzkumná stanice travinářská Rožnov – Zubří ve spolupráci s Výzkumným ústavem zemědělské techniky Praha a Vysokou školou báňskou – Technickou univerzitou v Ostravě.
Výzkum probíhal ve dvou etapách se zaměřením na stanovení nejvhodnějších druhů trav pro energetické účely, optimálního termínu sklizně trav pro energetické účely a využitím trav pro spalování.
Nejlepší druhy trav
V první etapě výzkumu v letech 1997-2000 byly do výzkumu zařazeny tyto trávy: kostřava rákosovitá, psineček veliký, kostřavice bezbranná, ovsík vyvýšený, lesknice rákosovitá, lesknice kanárská, ozdobnice čínská, proso seté, rákos obecný, bezkolenec rákosovitý, třtina křovištní a sveřep vzpřímený. Trávy byly posouzeny z hlediska výnosu zelené hmoty, suché hmoty a sušiny a byly rozborovány na spalné teplo a výhřevnost. Současně byla posouzena i ladem ležící půda, tzv. spontánní úhory. U této půdy bylo provedeno botanické hodnocení a byl stanoven výnos sušiny těchto spontánních úhorů.
Na základě výsledků v první etapě byly stanoveny tři druhy trav nejvhodnější pro energetické využití: psineček veliký Rožnovský, kostřava rákosovitá Kora a ovsík vyvýšený Rožnovský. Výnos u těchto tří travních druhů se pohyboval v průměru 8 – 10 t sušiny na hektar v podmínkách Zubří ve hnojené variantě. Výnos sušiny u spontánních úhorů byl velice nízký (do 2 t na hektar).
Výsledky druhé etapy zahrnují výsledky polních pokusů - trávy a luční směsi byly sklizeny v letech 2005 až 2007 jako celé rostliny v měsíčních intervalech květen až září. Do druhé etapy výzkumu byl zařazen psineček veliký (Rožnovský), kostřava rákosovitá (Kora), ovsík vyvýšený (Rožnovský), lesknice rákosovitá (Palaton, Chrifton a Chrastava - odrůda OSEVY PRO s. r. o. Výzkumné stanice travinářské Rožnova - Zubří), sveřep horský (Tacit), luční směs do vlhkých a do suchých podmínek.
U jednotlivých lučních směsí a travních druhů zařazených do výzkumu se projevil rozdílný obsah sušiny v zelené hmotě, který se zvyšuje zejména stárnutím porostu a oddalováním doby první sklizně. Obsah sušiny v zelené hmotě byl nejvyšší u porostů sklizených v září.
Nejvyšších výnosů sušiny ve všech třech sklizňových letech dosahovala lesknice rákosovitá Palaton (11,89 t/ha) ve třetím užitkovém roce, lesknice rákosovitá Chrastava (11,76 t/ha) ve třetím užitkovém roce, lesknice rákosovitá Chrifton (11,2 t/ha) ve třetím užitkovém roce, psineček veliký Rožnovský (11,12 t/ha) a kostřava rákosovitá Kora (10,69 t/ha) oba ve třetím užitkovém roce. Všechny tyto výnosy byly dosaženy ve hnojené variantě
Vhodné období sklizně
Nejvyšší výnosy sušiny měly trávy při sklizni celých rostlin v období měsíců červenec až srpen, tzn. v období sklizňové zralosti na semeno a měsíc po této sklizňové zralosti na semeno. Na základě těchto dosažených výsledků lze doporučit sklizeň energetických trav v období sklizně trav na semeno u všech zařazených travních druhů druhé etapy výzkumu. Snížení výnosu sušiny u travních porostů sklizených v pozdním letním a podzimním období v první seči je způsobeno zejména opadem listů a polehnutím zejména u náchylných druhů trav (např. ovsík vyvýšený). Pozdější sklizeň lze doporučit pouze u lesknice rákosovité (Palaton, Chrifton, Chrastava), kde ztráty sušiny i dva měsíce po termínu sklizně trav na semeno (v září) nebyl významné. Zejména z hlediska ekonomického je vhodná kombinace sklizně trav na semeno pro tržní účely a současné využití vymlácené travičkové slámy pro energetické účely. Tento systém lze doporučit zejména pro realizaci v zemědělské praxi.
V průběhu řešení druhé etapy probíhaly zkoušky spalování travní biomasy v malých i velkých kotlích. Pro zkoušky v malých kotlích byla travní biomasa peletována. Ve velkých kotlích je možné doporučit spalování sena trav v kotlích určených pro spalování slámy.
Pro bioplyn a komposty
Na první výzkumnou práci navazuje projekt „Využití fytomasy z trvalých travních porostů a z údržby krajiny“. Na stanovišti v Zubří je založen pokus s energetickými travami pro sklizeň v období květen až září a se zaměřením na zjištění výnosu zelené hmoty, suché hmoty a sušiny vybraných travních druhů a produkci bioplynu a využití travní hmoty pro kompostování. Na základě již dosažených výsledků a dalších zkušeností byly do projektu pro využití na bioplyn zařazeny trávy: psineček veliký Rožnovský, kostřava rákosovitá Kora, ovsík vyvýšený Rožnovský, lesknice rákosovitá Chrastava, sveřep horský Tacit. Pro výzkum produkce bioplynu z travní fytomasy byly zařazeny do projektu rodový hybrid Lofa, rodový hybrid Perun a rodový hybrid Bečva. Všechny tyto hybridy mají dobrou silážovatelnost, která je důležitou vlastností charakterizující plodiny vhodné pro produkci bioplynu. Perun a Bečva je šlechtěn na vyšší obsah cukrů v píci.
Do portfolia trav byla zařazena pro srovnání jedna jetelotravní směs, která se jeví jako nejvhodnější na základě zkušenosti autorů projektu pro konzervaci půdy dočasně vyřazené z intenzivní zemědělské produkce. Zejména v horských a podhorských oblastech lze produkci z této „konzervované“ půdy zatravněním využít pro energetické účely.
Pokus s travami a jetelotravní směsí byl založen na parcelách o velikosti
Chceme-li porovnávat produkci bioplynu pro různé substráty, je nutné zaručit plně porovnatelné podmínky. To nám zaručují jenom laboratorní vsázkové pokusy dle DIN 4630. U nich můžeme zaručit množství zkoušeného materiálu, teplotní poměry, prostorové zatížení reaktoru, hustotu, míchání, hodnotu pH, složení inokula a podobně. Provozní měření nebo měření na kontinuálních reaktorech jsou často zatíženy systémovými vlivy a je zde proto obtížné stanovení produkčního potenciálu jednotlivých surovin. Laboratorní podmínky rovněž umožňují provést více variantních měření s opakování v relativně krátkém čase.
Z jednotlivých typů senáží a siláží byly při stejných režimech anaerobního vyhnívání zjišťovány produkce bioplynu a jeho chemické složení.
Pro výrobu bioplynu ze speciálních substrátů bylo upraveno laboratorní pracoviště. V laboratorních pokusech určujeme vhodné směsi biomasy pro výrobu bioplynu na malých zařízeních o objemu
V rámci plnění etapy využití trav pro produkci bioplynu byly sledovány ztráty při senážování trav o různých vstupních vlhkostech rostlinného materiálu. Rovněž byl sledován vliv délky skladování na obsah živin v senáži. Na pokusy v roce 2010 s produkcí bioplynu navázaly produční pokusy ze silážovaného materiálu v roce 2011.
Sledování jsme prováděli na minisenážích. Do pokusu pro výrobu minisenáží byly zařazeny tyto plodiny: psineček veliký, kostřava rákosovitá, hybrid Lofa, hybrid Bečva, hybrid Perun, jílek jednoletý, jetelotráva, květnatá louka, kukuřice setá, slunečnice roční, čirok cukrový a béry.
Technologie minisenáží je registrována jako uplatněná technologie dle dle RIV. Měrná hustota vzorků byla 405 – 514 kg/m3 (minimální požadovaná je 200 kg/m3). U sušších vzorků byla dosahována nižší měrná hustota a u vlhčích vzorků vyšší. Standardní doba fermentace byla 90 dní při teplotě
Pro stanovení vlivu dlouhodobého sladování na obsah živin bylo pokračováno ve sledování minisenáží založených z travní senáže v roce 2010, kdy byl vždy po jednom měsíci otevřen jeden vzorek minisenážní koule. Výsledky prokázaly vhodnost navržené technologie ninisenáží o hmotnosti asi
Komentář k výsledkům rozborů minisenáží:
- sušina zabalených vzorků siláže: postupně klesá, jedná se o přirozený proces fermentace,
- rozpustné cukry: jejich obsah v průběhu fermentace klesl, cukry jsou postupně fermentovány.
- pH výluhu: kolísá v rámci variability, zjištěné hodnoty odpovídají typu fermentované hmoty
- obsah amoniaku: postupně mírně vzrostl, tato skutečnost byla pravděpodobně způsobena proteolýzou,
- výsledky formolové titrace: hodnoty jsou v rámci variability.
- stupeň proteolýzy: s časem mírně vzrostl, podle normy 2004 je hraniční hodnotou 11 %, tato hodnota nebyla dosažena,
- obsah etanolu: vykazuje nízké hodnoty, hodnocený vzorek ze září je i vzhledem k ostatním parametrům nestandardní.
- obsah 1-propanolu: začíná se od říjnového vzorku zvyšovat, zatím nelze hodnotit další průběh,
- obsah TMK (těkavé mastné kyseliny): obsah je v rámci variability (mimo vzorek září),
- obsah kyseliny máselné: úroveň nedosáhla hodnoty 1,0 g/kg, která je již považována za limitní hodnotu z hlediska kvality,
- celková doba fermentace: 83 dnů (od 12. 10. 2010 do 3. 1. 2011),
- mezi tubusy v rámci daného typu siláže byla nízká variabilita (viz variační koeficienty jednotlivých parametrů).
- vyšší variační koeficienty (> 10%) byly pouze u parametrů stanovovaných blízko detekčního limitu,
- fermentační ukazatele a nutriční hodnota siláží byla vyhodnocena na podkladě ukazatelů uvedených v Normě 2004,
- luční směs byla vyhodnocena jako travní senáž,
- hodnocené porosty (kromě luční směsi a jílku) byly sklizeny při nižší sušině, než doporučuje Norma 2004, přesto byly parametry fermentace (obsah kyseliny máselné a proteolýzy v normě (bez penalizace),
- v případě luční směsi a jílku byl zjištěn nižší obsah NL (110 g/kg) proti doporučenému (> 140 g/kg).
Závěr
V současné době se jeví perspektivní využití travní hmoty pro výrobu bioplynu. Prvotní výsledky v oblasti využití trav a jednoletých plodin pro produkci bioplynu ukazují vhodnost senážování pro zvýšení množství bioplynu u zkoumaných plodin.
U všech vstupních a výstupních materiálů byly stanoveny podíly organické hmoty. V roce 2011 jsme porovnávali produkci bioplynu z čerstvé a ze silážované hmoty. Porovnávali jsme trávy, jetelotravní směs a jednoleté plodiny. Ve všech sledováních vyšla produkce bioplynu ze silážované hmoty vyšší než z čerstvé. U některých plodin byl nárůst až 9 % (kukuřice) u jiných byl velmi malý (1,5 % u psinečku). Co se délky skladování siláže, nebyl pozorován statisticky průkazný vliv na produkci bioplynu. Více než 80 % produkce bioplynu se odehraje do 14 dnů. Podíl organické hmoty se u trav pohyboval mezi 91,2 až 94,16 % pouze kukuřičná siláž měla sušinu 25,4 %. Sušina vzorku byla poměrně vyrovnaná a pohybovala se kolem 30 %. U všech vzorků došlo k vyrovnanému odbourání organické hmoty. Stupeň odbourání organické hmoty v reaktorech byl kolem 70 procent.
(Publikace je realizována na základě podpory projektu NAZV ČR. Č. QI101C246 – Využití fytomasy z trvalých travních porostů a z údržby krajiny.)
Celý článek je uveřejněn v čísle 4/12 časopisu Energie 21.
Pro přidávání komentářů se musíte nejdříve přihlásit.
Zaujímalo by nás koľko trávy bolo použité na vyprodukovanie 1 mwh el. elektriny. A ktorá má energeticky potenciál vyprodukovať čo najviac elektriny a tepla.