MANUAL – SURSE REGENERABILE.indd

148
Bucureşti 2012 MANUAL – SURSE REGENERABILE DE ENERGIE

Transcript of MANUAL – SURSE REGENERABILE.indd

  • Bucureti 2012

    MANUAL SURSE REGENERABILE

    DE ENERGIE

  • MANUAL - SURSE REGENERABILE DE ENERGIE

    2

    DESPRE PROIECT

    Acest manual a fost pregtit de ctre membrii consoriului proiectului Eficiena energetic i energiile regenerabile - Politici suport pentru energie la nivel local (acronim: ENER-SUPPLY), desfurat n cadrul Programului de Cooperare Transnaional Sud-Estul Europei (SEE), co-finaat de ctre Uniunea European. Scopul principal al proiectului este de a sprijini autoritile locale n adoptarea unor msuri care s conduc la creterea utilizrii surselor de energie regenerabil i a eficienei energiei. n cadrul proiectului au fost organizate cursuri de instruire n 11 ri din zona SEE. n total, 83 de instituii locale i mai mult de 200 de angajai ai acestora i experi din diferite teritorii au luat parte la cursuri.

    Manualul nsui se bazeaz pe experiena dobndit n timpul acestor cursuri i a fost realizat de o echip de experi i tradus n limbile rilor membre n proiect.

    Pentru mai multe informaii despre proiect, suntei invitai s consultai site-ul proiectului www.ener-supply.eu, unde putei gsi, de asemenea i o legtur ctre platforma de nvare on-line.

    Autorii

    DOMENIUL BIOMAS

    Prof. Giovanni Riva

    Este profesor la Universitatea Politehnic Marche (UNIVPM) n domeniul cercetrii metodelor i tehnologiilor pentru producerea energiei din biomas. El a realizat instalaii i sisteme inovative pe plan naional i internaional n Europa de Est, Asia, Africa i America de Sud (n cadrul proiectelor FAO i europene).

    Prof. Ester Foppapedretti

    Este profesor la Universitatea Politehnic Marche (UNIVPM), cu specializare n mecanic i maini agricole, energie i stocarea bio-produselor. Principalele sale cercetri au vizat: mecanizarea agriculturii, tehnologii pentru utilizarea surselor de energie, managementul deeurilor organice.

    Dr. Carla de Carolis

    Este cercettor la UNIVPM, n domeniul evalurii ciclului de via (LCA), planificrii teritoriale i analize pentru biomas. Ea a beneficiat de o burs Marie Curie la IFRF - International Flame Research Foundation, (Nl). Din anul 2007 ea lucreaz ca cercettor n cadrul programelor europene IEE i INTERREG.

  • MANUAL - SURSE REGENERABILE DE ENERGIE

    3

    ENERGIE HIDRO

    Dl. Eleftherios Giakoumelos

    Este fizician, absolvent al Universitii din Patras. n ultimii 15 ani a lucrat la CRES. n primii 8 ani a lucrat la Departamentul Financiar, avnd ca principale activiti monitorizarea financiar, controlul i sprijinul administrativ pentru programe de cercetare. De 7 ani lucreaz la Departamentul de Instruire, n domeniul implementrii programelor de instruire, al studiilor i analizelor de pia.

    ENERGIE EOLIAN

    Dr. Charalambos Malamatenios

    Este fizician, absolvent al Universitii din Patras. n ultimii 10 ani a lucrat la CRES. n primii 8 ani a lucrat le Departamentul Financiar, avnd ca principale activiti monitorizarea financiar, controlul i sprijinul administrativ pentru programe de cercetare. De 5 ani lucreaz la Departamentul de Instruire, n domeniul implementrii programelor de instruire, al studiilor i analizelor de pia.

    ENERGIE GEOTERMAL

    Prof. Patrizio Signanini

    A absolvit Universitatea din Trieste n anul 1971, cu specializare n geofizic aplicat n hidrogeologie. El a desfurat activiti de consultan n Italia i n strintate. A fost profesor universitar n domeniul geofizicii aplicate la Universitatea din Camerino i la Universitatea din Ancona. Din 2001 este cercettor ef la Lotti Associati S.p.A. n domeniul resurselor de ap n zonele subtropicale. Este autor a peste 50 de articole stiinifice.

    Dl. Crema Giancarlo

    Este absolvent de geologie n 1963 i de chimie n 1968 la Universitatea din Torino. El a fost cercettor n domeniul rocilor, apei i solului la Universitatea din Torino i a lucrat ca supervizor i director n multe proiecte n Italia. El a fost profesor de hidrogeologie la Universitatea din Camerino. Din 1994 este profesor de hidrogeologie i hidrogeologie de mediu la Universitatea din Chieti-Pescara. Este autor a peste 50 de lucrri tiinifice.

    Dna. Micaela Di Fazio

    A absolvit facultatea de geologie la Universitatea UNIROMA 3 din Roma i studii post-universitare n anul 2009 la Universitatea G. DAnnunzio din Chieti - Pescara. Este doctorand la Universitatea G. DAnnunzio din Chieti Pescara din anul 2010. Colaboreaz cu Institutul pentru Tehnologii Avansate Biomedicale (ITAB) i cu departamentul de stat pentru pduri pentru realizarea analizelor termografice la sol i din elicopter a siturilor contaminate i depozitelor de deeuri.

  • MANUAL - SURSE REGENERABILE DE ENERGIE

    4

    EVALUARE FINACIAR

    Prof. Jozef Gajdo

    A absolvit Universitatea de tiine Economice, Facultatea de Administrarea Afacerilor. Are 24 de ani de experien n urmtoarele domenii: logistic, managementul proiectelor, analize financiare i economice. A lucrat, ncepnd din anul 1990 la Universitatea de tiine Economice din Bratislava (Slovacia), Facultatea de Administrare a Afacerilor din Koice, ca i confereniar universitar, specializare n Logistic. Este autor a peste 30 de articole tiinifice.

    Prof. Rastislav Ruinsk

    A absolvit Universitatea de tiine Economice, Facultatea de Administrarea Afacerilor. Are 9 ani de experien n managementul proiectelor i n analiza economic i financiar. Este vice-decan pentru Dezvoltare, Informatizare i Relaii Publice i confereniar universitar la Facultatea de Adiministrarea Facerilor din Koice, Universitatea din Bratislava (Slovacia). Este doctor din anul 2004 al aceleiai universiti. Este specializat n managementul proiectelor i finane. Este autor a peste 30 de lucrri tiinifice.

    Traducerea n limba romn a fost asigurat de ENERO (www.enero.ro), partener n proiect. De asemenea versiunea n limba romn a fost adaptat n unele capitole de ctre ENERO la condiiile locale specifice.

  • MANUAL - SURSE REGENERABILE DE ENERGIE

    5

    MULUMIRI

    Proiectul ENER-SUPPLY a beneficiat de contribuia generoas a unui mare numr de specialiti. Nu ar fi fost posibil fr acetia. Acest grup i include printre alii pe Prof. Knezevic, Dr. Masa Bukurov, Arch. Margareta Zidar, Ing. Patrizia Carlucci, Dr. Jana Nascakova.

    Coordonarea i planificarea activitilor de realizare a acestui manual i a tuturor activitilor de instruire a fost realizat de ctre Marco Caponigro i Azrudin Husika.

    n mod special un numr de persoane merit meniuni speciale. Angajailor autoritilor locale i regionale care au luat parte la cursurile desfurate n cadrul proiectuluI ENER-SUPPLY, le mulumim pentru participare, comentarii i observaii, care au facilitat revizuirea i adaptarea materialelor. JTS, care a recunoscut valoarea potenial a acestui proiect i a fost deschis la discuii.

    n mod tragic, Ilian Katesky ne-a prsit n anul 2011. Sprijinul su pe perioada pe care am petrecut-o n Bulgaria, simul ascuit al umorului, mi vor lipsi mie i tuturor colegilor i prietenilor si.

    Marco Caponigro

    Not

    Autorii i asum ntreaga responsabilitate pentru informaiile i coninutul acestui manual. Punctele lor de vedere nu reprezint n mod necesar i punctul de vedere sau poziia Comisiei Europene, co-finanator al acestui proiect.

  • MANUAL - SURSE REGENERABILE DE ENERGIE

    6

    INTRODUCERE Emisia gazelor cu efect de ser reprezint o ameninare serioas n ceea ce privete producerea schimbrilor climatice, cu efecte potenial dezastruoase asupra omenirii. Utilizarea surselor regenerabile de energie (SRE), mpreun cu mbuntirea eficienei energiei (EE), pot contribui la reducerea consumui de energie, la reducerea emisiilor gazelor cu efect de ser i, n consecin, la prevenirea schimbrilor climatice periculoase1.

    Potenialul neutilizat de biomas, energie solar, hidro, eolian i geotermal este nc important. Cu toate acestea, n ultimii ani, datorit unor mecanisme financiare de suport, cum ar fi mecanismul feed-in-tariff sau cel de acordare a certificatelor verzi, n multe ri europene acest sector s-a dezvoltat progresiv.

    UE a adoptat o strategie proprie de lupt mpotriva schimbrilor climatice, prin adoptarea unui plan pentru cretere durabil, Europa 2020, n care a stabilit un set de obiective ambiioase n domeniul energiei (aa numitele obiective 20-20-20). Drumul ctre o economie cu emisii sczute de carbon nseamn dezvoltarea unui sector public local capabil s identifice i s sprijine oportunitile economice. n particular, sectorul public local poate juca un rol strategic ca administrator al teritoriului i aplicant final al politicilor publice. De aceea, n domeniul energiei durabile, este esenial consolidarea cunotinelor angajailor din sectorul public local.

    Acesta este obiectivul cheie al acestui manual: ntrirea compenelor i abilitilor n domeniul planificrii i managementului SRE. Textul este organizat n patru seciuni, una pentru fiecare surs de energie regenerabil:

    (1) biomas,

    (2) geotermal,

    (3) hidro,

    (4) eolian.

    Scopul manualului este acela de a prezenta o imagine de ansamblu asupra SRE, principalele dezvoltri tehnologice i studii de caz, nsoite de exemple aplicabile de utilizare a surselor. Acolo unde este posibil s-a pus accentul pe conceptele de planificare, cum ar fi realizarea unei hri pentru identificarea i dimensionarea potenialul fiecrei surse sau realizarea unor studii de fezabilitate.

    Manualul cuprinde la sfrit i o anex referitoare la evaluarea financiar a proiectelor, util n special celor mai puin familiarizai cu aceste aspecte.

    Dorina noastr este ca aceast lucrare s poat contribui la depirea barierelor n dezvoltarea SRE.

    Marco Caponigro Azrudin Husika

    1Activitile umane atribuite sectorului energetic cauzeaz aproximativ 78 % din emisiile gazelor cu efect de ser la nivel comunitar (Directiva 2006/32/CE a Parlamentului European i a Consiliului din 5 aprilie 2006 privind eficiena energetic la utilizatorii finali i servIciile energetice i de abrogare a Directivei 93/76/CEE a Consiliului.

  • MANUAL - SURSE REGENERABILE DE ENERGIE

    7

    CUPRINS

    Energia Biomasei

    1. INTRODUCERE ..................................................................................................................................................... .13

    2. BIOMAS I DURABILITATE ............................................................................................................................... 13

    2.1 Definiia biomasei ............................................................................................................................................... 13

    2.2 Biomas i durabilitate ....................................................................................................................................... 14

    2.3 Schema de durabilitate UE pentru biocombustibili ......................................................................................... 16

    3. BIOMASA ................................................................................................................................................................ 17

    3.1 Tipuri de biomas ................................................................................................................................................ 17

    3.1.1 Biomas din culturi energetice ........................................................................................................................... 17

    3.1.2 Biomas din reziduuri i deeuri ........................................................................................................................ 20

    4. ANALIZA I ESTIMAREA PRODUCIEI DE BIOMAS ....................................................................................... 24

    4.1 Clasificarea biomasei .......................................................................................................................................... 24

    4.2 Estimarea potenialului de biomas .................................................................................................................. 25

    4.3 Calculul potenialului de biomas ..................................................................................................................... 26

    4.3.1 Potenialul de biomas al culturilor energetice................................................................................................... 27

    4.3.2 Potenialul de biomas din reziduuri i deeuri ................................................................................................... 30

    4.4 Calculul biomasei disponibile ........................................................................................................................... 35

    5. CONVERSIA ENERGETIC A BIOMASEI: TEHNOLOGII ................................................................................... 36

    5.1 Integrarea tehnologiilor: asepecte generale .................................................................................................... 39

    6. CONCLUZII ............................................................................................................................................................ 39

    ENERGIE HIDRO

    1. INTRODUCERE ...................................................................................................................................................... 42

    1.1 Definiii i procese de baz ................................................................................................................................. 42

    1.2 Avantajele hidrocentralelor de mic putere ...................................................................................................... 43

    2. NOIUNI HIDROELECTRICE DE BAZ ................................................................................................................ 44

  • MANUAL - SURSE REGENERABILE DE ENERGIE

    8

    2.1 Cderea i debitul ................................................................................................................................................ 44

    2.2 Energie electric i energie ................................................................................................................................ 44

    2.3 Principalele elemente ale unui sistem hidroelectric de mic putere ............................................................... 45

    3. TEHNOLOGIE ......................................................................................................................................................... 46

    3.1 Prezentare general ............................................................................................................................................. 46

    3.2 Tipuri de turbine potrivite pentru HMP .............................................................................................................. 46

    3.3 Criteriile de selecie a turbinelor ........................................................................................................................ 49

    3.4 Eficiena turbinelor .............................................................................................................................................. 50

    3.5 Controlul ............................................................................................................................................................... 51

    3.6 Filtrarea ................................................................................................................................................................ 51

    4. EVALUAREA RESURSELOR................................................................................................................................. 54

    4.1 Introducere......................... .................................................................................................................................. 54

    4.2 Niveluri naionale i regionale ............................................................................................................................ 55

    4.3 Estimarea resurselor la nivel local ..................................................................................................................... 57

    5. METODA CRES DE EVALUARE A POTENIALULUI HIDROCENTRALELOR DE MICI DIMENSIUNI ............. 61

    5.1 Conceptul general .............................................................................................................................................. 61

    5.2 Descrierea bazei de date a sistemului geografic ............................................................................................. 61

    5.3 Abordarea metodologic pentru calcularea potenialului exploatabil al HMP ............................................... 64

    5.3.1 Modelul de date al cursurilor de ap ............................................................................................................... 64

    5.3.2 Producia de energie a hidrocentralelor de mic putere ............................................................................... 65

    6. REALIZAREA UNUI STUDIU DE FEZABILITATE ................................................................................................ 69

    6.1 Preliminarii ........................................................................................................................................................... 69

    6.2 Fezabilitate ........................................................................................................................................................... 69

    ENERGIA EOLIAN

    1. VNTUL N ENERGIA EOLIAN ........................................................................................................................... 72

    1.1 Puterea nominal a unei turbine eoliene ........................................................................................................... 73

    1.2 Puterea generat de o turbin eolian ............................................................................................................... 74

    1.3 Variabilitatea vntului .......................................................................................................................................... 75

  • MANUAL - SURSE REGENERABILE DE ENERGIE

    9

    1.4 Variaia n timp .................................................................................................................................................... 77

    2. EVALUAREA POTENIALULUI EOLIAN .............................................................................................................. 78

    2.1 Introducere ........................................................................................................................................................... 78

    2.2 Stabilirea condiiilor din teren .......................................................................................................................... 78

    2.3 Procedura ........................................................................................................................................................... 80

    3. PROFILUL VITEZEI VNTULUI/MSURTORI .................................................................................................. 82

    3.1 Profilul vitezei vntului ..................................................................................................................................... 82

    3.2 Msurarea vitezei vntului .................................................................................................................................. 83

    3.3 Prezentarea datelor statistice ........................................................................................................................... 86

    3.4 Analiza datelor din locaie................................................................................................................................. 88

    4. ESTIMAREA PRODUCIEI DE ENERGIE ........................................................................................................... 90

    4.1 Calculul PAE cu ajutorul histogramei vitezei vntului msurat .................................................................... 90

    4.2 Calcularea PAE folosind distribuia teoretic a vitezei vntului .................................................................... 92

    5. FACTORII CARE AFECTEAZ SELECIA LOCAIEI ........................................................................................ 93

    5.1 Accesul n locaie ............................................................................................................................................. 93

    5.2 Integrarea n reeaua electric ......................................................................................................................... 94

    5.2.1 Sistemul public de transport i distribuie al energiei electrice .......................................................................... 94

    5.2.2 Proiectarea conectrii la reea .......................................................................................................................... 95

    5.3 Alte aspecte ce afecteaz alegerea locaiei ...................................................................................................... 96

    5.3.1 Aspecte ce privesc comunitile locale .............................................................................................................. 96

    5.3.2 Evitarea habitatului slbatic i a altor zone sensibile ........................................................................................ 101

    5.4 Planifcarea dezvoltrii unui proiect eolian ..................................................................................................... 102

    6. METODOLOGIA ATLASULUI DE VNT CRES I REZULTATE ........................................................................ 103

    6.1 Introducere ......................................................................................................................................................... 103

    6.2 Descrierea metodologiei ................................................................................................................................... 103

    ENERGIA GEOTERMAL

    1. ENERGIA GEOTERMAL I MEDIUL ................................................................................................................. 107

  • MANUAL - SURSE REGENERABILE DE ENERGIE

    10

    1.1 Beneficiile de mediu ale energiei geotermale ................................................................................................. 107

    1.2 Gradientul geotermal de temeratur ............................................................................................................... 108

    2. BAZELE ENERGIEI GEOTERMALE ................................................................................................................... 109

    2.1 Sisteme geotermale .......................................................................................................................................... 109

    2.2 Entalpia .............................................................................................................................................................. 110

    3. UTILIZAREA RESURSELOR GEOTERMALE ..................................................................................................... 111

    3.1 Utilizri pentru nclzirea direct ..................................................................................................................... 111

    3.2 Generarea energiei electrice ............................................................................................................................. 112

    4. CERCETRI ALE RESURSELOR GEOTERMALE .............................................................................................. 114

    4.1 Metode de explorare .......................................................................................................................................... 114

    4.1.1 Date de intrare necesare .................................................................................................................................. 115

    4.1.2 Utilizarea sistemelor informatice geografice pentru realizarea hrilor de potenial ...................................... ..116

    5. UTILIZAREA RESURSELOR GEOTERMALE N ROMNIA................................................................................118

    ANEXA: EVALUAREA FINANCIAR A PROIECTELOR DE ENERGIE REGENERABIL

    1. INTRODUCERE .................................................................................................................................................... 130

    2. ASPECTE ECONOMICE ALE EVALURII SURSELOR REGENERABILE DE ENERGIE ................................ 130

    2.1 Concepte de baz ............................................................................................................................................. 130

    2.2 Metode de baz pentru evaluarea resurselor naturale .................................................................................. 132

    2.3 Problemele economice de baz ....................................................................................................................... 133

    2.4 Analiza cost-beneficiu ....................................................................................................................................... 138

    2.5 Analiza impactului economic .......................................................................................................................... 139

    2.6 Metode alternative de evaluare a bugetului de investiii ................................................................................ 139

  • MANUAL - SURSE REGENERABILE DE ENERGIE

    11

  • MANUAL - SURSE REGENERABILE DE ENERGIE

    12

    ENERGIA BIOMASEI

  • MANUAL - SURSE REGENERABILE DE ENERGIE

    13

    1. INTRODUCERE

    Aceast parte trateaz diferite aspecte legate de dezvoltarea durabil, inovare, inginerie i tiin. Lucrarea prezint bazele cunotinelor despre biomas, cum ar fi: definiii i clasificare; surse disponibile i evaluarea potenialului; opiuni tehnologice pentru utilizarea biomasei; ghid pentru tratarea aspectelor critice i pentru identificarea oportunitilor strategice majore. Aceste aspecte sunt prezentate n cadrul urmtoarelor seciuni:

    Biomas i durabilitate

    Biomasa

    Analiza i estimarea produciei de biomas

    Conversia energetic a bioamasei: Tehnologii

    Concluzii

    Seciunile 1-3 sunt dedicate analizei aspectelor legate de durabilitate i de producia de biomas. Informaiile cheie necesare pentru nelegerea detaliilor legate de tehnologiile specifice sunt descrise n seciunea 4. Seciunea 5 integreaz cunotinele acumulate ntr-un instrument creat n vederea analizei durabilitii proiectelor, mpreun cu un sumar al relaiilor strategice majore referitoare la dezvoltarea de oportuniti de producere durabil a bioenergiei.

    2. BIOMAS I DURABILITATE

    Biomasa, considerat ca resurs energetic este fundamental diferit de alte surse de energie ne-fosile (de exemplu resursa eolian). Ea genereaz energie i produse secundare similare cu cele ale resurselor fosile. Biomasa are de asemenea o utilizare foarte important ca surs de hran i materie prim pentru industrie, utilizri care trebuie corelate corect cu utilizarea n scop energetic, i respectarea principiilor durabilitii, aspecte care vor fi discutate n seciunile urmtoare.

    2.1. Definiia biomasei

    n conformitate cu definiia dat de Directiva 2009/28/CE, biomasa este fraciunea biodegradabil a produselor, deeurilor i reziduurilor de origine biologic din agricultur (inclusiv substane vegetale i animale), silvicultur i industriile conexe, inclusiv pescuitul i acvacultur, precum i fraciunea biodegradabil a deeurilor industriale i municipale1. Aceasta nseamn c, n condiiile unei procesri industriale adecvate, biomasa proaspt recoltat poate fi convertit n produse similare cu gazul natural sau cu combustibilii lichizi sau solizi. Prin aplicarea unor variate procese de transformare, cum ar fi arderea, gazeificarea sau piroliza, biomasa poate fi transformat n bio-combustibili pentru transport, bio-cldur sau

    1 Definiie conform cu Articolul 2(e) din Directiva 2009/28/EC

  • MANUAL - SURSE REGENERABILE DE ENERGIE

    14

    bio-electricitate.

    2.2. Biomas i durabilitate

    Utilizarea bioenergiei este legat de impactul asupra utilizrii terenului. Regenerabil, emisia gazelor cu efect de ser i durabilitate nu sunt termeni sinonimi i trebuie considerai unul cte unul n cadrul proiectelor de biomas.

    Mai exact, condiia de durabilitate este ndeplinit atunci cnd proiectele bazate pe surse regenerabile de energie au un bilan de CO2 negativ sau cel puin neutru, pe durata ntregului ciclu de via.

    Ciclul de biomas poate fi caracterizat printr-un bilan negativ de carbon (emisia net de CO2 din atmosfer), ca i de un bilan de carbon pozitiv (aportul net de CO2): acest lucru depinde de practicile din teren, de transport i de tehnologiile de procesare (BCT, 2007).

    Emisiile de gaze cu efect de ser (GES) reprezint unul din criteriile de mediu incluse ntr-o analiz de durabilitate, dar nu este suficient. Conceptul de durabilitate trebuie s includ n evaluare i diferite alte aspecte, cum ar fi cele ecologice, culturale, de sntate, dar trebuie s integreze i aspectele economice (Figura 2).

    n general, conceptul de durabilitate aplicat n domeniul bioenergie nu este separat de aspectele de mediu, economic i social, aa cum este prezentat mai jos (Figura 1, Figura 2). Dac unul dintre aceste aspecte nu este inclus, atunci se poate vorbi despre condiii echitabile, suportabile sau viabile, dar nu durabile.

    Astfel, proiectele de biomas vor putea fi considerate de succes, doar dac pot demonstra condiiile durabile de producere a biomasei, condiiile viabile de desfurare a afacerii i sprijin social, aa cum este prezentat mai jos (Tabel 1).

    Conceptul de evaluare a biomasei a cunoscut o evoluie remarcabil, graie Directivei pentru surse regenerabile de energie (RES) 2009/208/CE. La nceput, estimarea biomasei pentru planificare teritorial se baza pe valorile potenialului de biomas, apoi se baza pe valorile biomasei existente; acum, n conformitate cu Directiva RES este necesar s se fac un pas nainte ctre evaluarea potenialului durabil de biomas. Nu toat cantitatea de biomas disponibil poate fi durabil.

  • MANUAL - SURSE REGENERABILE DE ENERGIE

    15

    Figura 1. Conceptul general al abordrii durabile (Adams W.M., 2006)

    Figura 2. Abordarea general a proiectelor pentru bioenergie

  • MANUAL - SURSE REGENERABILE DE ENERGIE

    16

    Tabelul 1. Ierarhia criteriilor durabilitii pentru proiectele de biomas (Crucible Carbon, 2008).

    Criterii de durabilitate Aspecte evaluate

    Aprovizionare cu biomas ecologic, durabil i viabil

    - Disponibilitatea terenului - Disponibilitatea apei - Biodiversitate

    Procesare viabil din punct de vedere comercial i tehnologic

    - Aprovizionarea cu materie prim - Tehnologie - Produse i pia

    Permise de funcionare - Legi naionale - Directive comunitare - Consensul publicului

    n concluzie, producerea de energie din surse regenerabile ntr-un mod durabil este o provocare care presupune respectarea reglementrilor naionale i internaionale (cum este stabilit n parte de ctre Directiva RES 2009/28/CE), o planificare att a sectorului urban, ct i al transportului i, de asemenea o schimbare a stilului de via al indivizilor i a consumerismului etic.

    2.3. Schema de durabilitate pentru biocombustibili a UE

    Beneficiile biocombustibililor comparativ cu combustibilii tradiionali vizeaz o mai mare securitate energetic, impact asupra mediului mai mic, economii valutare i aspecte socio-economice legate de sectorul rural. Conceptul de dezvoltare durabil ntruchipeaz ideea de inter-conectivitate i echilibru ntre preocuprile economice, sociale i de mediu (Demirbas A., 2009).

    n consecin, la nivelul Uniunii Euopene, o dat cu rezoluia din 27 septembrie 2007 referitoare la Foaia de Parcurs pentru Energii Regenerabile n Europa, Parlamentul European a accentuat importana criteriilor de durabilitate pentru biocombustibili i a solicitat Comisiei s ntreprind aciuni pentru a crea un mecanism obligatoriu de certificare pentru biocombustibili.

    Odat cu publicarea Directivei RES (2009/28/EC), au fost incluse criterii de durabilitate pentru mediu i cerinele de verificare pentru combustibili i pentru biolichide.

    Comisia a solicitat la rndul ei aciuni pentru elaborarea standardelor necesare pentru implementarea Directivei 2009/28/CE i acum este n derulare n cadrul Comitetului European pentru Standardizare (CEN Comitetul tehnic 38) procesul de standardizare pentru definirea biomasei produse n mod durabil pentru a fi utilizat n aplicaii energetice.

    O dat cu Directiva pentru criterii de durabilitate pentru utilizarea biomasei, Comisia European a introdus cea mai cuprinztoare i mai avansat schem de durabilitate, iar statele membre sunt responsabile pentru confirmarea i implementarea acestora pentru biocombustibilii/biolichidele produse n UE. Un alt punct important al listei de criterii pentru durabilitate este tipologia terenului. n particular, biocombustibilii nu pot fi produi pe terenuri cu mare biodiversitate. Materiile prime nu pot fi obinute din pduri primare sau din zone de protecie a naturii sau de pe puni cu o mare biodiversitate. Comisia va defini criteriile i limitele geografice pentru a identifica punile cu grad ridicat de biodiversitate.

    Alte criterii de durabilitate luate n considerare de ctre Directiva RES este nivelul nalt al rezervei de carbon: materiile prime nu trebuie s provin din zone umede, zone mpdurite n permanen zone cu un coronament ntre 10% i 30% i turbrii.

  • MANUAL - SURSE REGENERABILE DE ENERGIE

    17

    n fine Directiva RES examineaz biocombustibilii provenii doar parial din surse regenerabile. Pentru unele dintre acestea, cum ar fi ETBE (etil-ter-butil-eter), Directiva RES indic ce procent din combustibil este regenerabil pentru a fi considerat n calculul pentru ndeplinirea intei.

    Pentru combustibilii ne-listai (inclusiv combustibilii produi prin procese flexibile, cu diferite combinaii de surse, de exemplu sisteme de ardere mixt), se poate proceda asemntor, utiliznd regula pentru energia produs n centrale multi-combustibil: contribuia fiecrei surse de energie trebuie s fie luat n considerare pe baza coninutului su energetic.

    3. BIOMASA

    Lanul de producere a bioenergiei ntr-un anumit teritoriu trebuie s fie realizat lund n considerare tehnologiile i tipurile de biomas necesare pentru a obine cele mai bune rezultate. De aceea, clasificarea i caracteristiciile diferitelor resurse de biomas trebuie s fie cunoscute.

    Aceast seciune conine descrierea general a biomasei i n relaie cu condiiile de prelucrare. n acelai timp, se evideniaz caracteristicile biomasei care au o mai mare influen asupra schemei de durabilitate i utilizarea pentru aplicaiile n scop bioenergetic.

    3.1. Tipuri de biomas

    O parte covritoare a biomasei disponibile pentru bioenergie provine din material vegetal i din produse animaliere.

    Unele dintre caracteristicile importante ale diferitelor tipuri de biomas sunt prezentate mai jos. O prim distincie se poate face lund n considerare originea biomasei provenite din diferite sectoare, cum ar fi: sectorul agricol, silvicultur, sectorul industrial i cel urban. O alt clasificare poate fi fcut dup natura sa: culturi energetice, reziduuri agricole sau forestiere i deeuri.

    3.1.1. Biomasa din culturi energetice

    Biomasa reprezentat de culturile energetice provine n mod evident din sectoarele agricol i forestier.

    Culturile ierboase anuale

    Plantele ierboase (monocotiledonate) reprezint cea mai mare parte a agriculturii moderne pe scar larg. Culturile ierboase multianuale includ cereale cum ar fi boabe, orz, ovz, secar, alte cereale minore: sfecl de zahr, trestie de zahr, culturi furajere, ca i trifoiul.

    Seminele acestor cereale, tulpinile i tuberculii altor plante constituie o bun surs de amidon care poate fi utilizat n procese tehnologice pentru producerea de energie i biocombustibili.

    Reproducerea selectiv (n special pentru culturile non-alimentare) a fost utilizat pentru modificarea raportului semine/plante pentru multe specii de biomas, cu creteri mari ale produciei de semine.

  • MANUAL - SURSE REGENERABILE DE ENERGIE

    18

    Culturi ierboase perene

    Acest tip de biomas poate fi utilizat ca materie prim pentru producia de bioenergie atunci cnd este viabil din punct de vedere economic. Speciile de stuf i trestie cu cretere rapid (cum ar fi Arundo Donax, Iarba Elefantului) sunt exemple de culturi ierboase care pot avea o utilizare bun a nutrienilor disponibili pentru a crete productivitatea biomasei; dar, n acelai timp, alte caracteristici agronomice reprezint nc puncte slabe, cum ar fi sterilitatea floral, costurile prohibitive pentru nfiinarea culturii, mecanizarea relativ redus a recoltrii, umiditate mare a produsului recoltabil i coninut ridicat de cenu (Ranalli P., 2010).

    Anghinarea (Cynara) i Iarba Elefantului (Mischantus) sunt alte culturi energetice cu coninut de ap redus: din acest motiv ele sunt foarte interesante din punct de vedere energetic i de aceea se desfoar multe programe de cercetare n domeniul agronomic i genetic, pentru mbuntirea produciei.

    Culturi oleaginoase

    Culturile oleaginoase cuprind culturi anuale de semine oleaginoase i culturi de arbori pereni oleaginoi.

    Culturi cu semine oleaginoase

    Din punct de vedere agronomic, culturile de semine oleaginoase au o istorie evolutiv diferit de cea a culturilor de cereale, de aceea pot aduce beneficii suplimentare ca o cultur secundar pentru reducerea agenilor patogeni din sol.

    Cea mai reprezentativ cultur oleaginoas n zonele europene sunt cele de floarea soarelui i soia. Uleiul vegetal este n mod obinuit extras prin presare mecanic i/sau extracie cu solvent i este utilizat n industria alimentar, a spunului i cosmetic. Uleiurile din aceste culturi conin i ali constitueni ai seminelor (proteine sau amidon). Partea lignocelulozic a culturilor oleaginoase, care n mod tradiional este utilizat ca mulci sau furaj, poate fi de asemenea ars pentru obinerea energiei sau pentru nclzire, n timp ce uleiurile vegetale pot fi utilizate pentru aplicaii bioenergetice cu valoare mai mare, n special ca nlocuitor pentru combustibil diesel (Crucible Carbon, 2010).

    Uleiurile vegetale derivate din aceste culturi i modificate n m-metil-esteri sunt n mod comun numite biodiesel i sunt candidaii principali pentru a deveni combustibili alternativi.

    Culturile de arbori oleaginoi

    n prezent exist civa arbori care produc ulei: palmierul, nuca de cocos i macadamia. Uleiul de palmier n mod special este utilizat n rile dezvoltate pentru a produce att ulei comestibil, ct i biodiesel.

    Dar utilizarea uleiurilor comestibile n scop energetic poate s provoace probleme semnificative, cum ar fi foamete n rile n curs de dezvoltare. Utilizarea dubl a uleiului de palmier crete competiia ntre piaa uleiului comestibil i cea a biocombustibililor, avnd drept consecin creterea preului uleiului vegetal n rile n curs de dezvoltare.

  • MANUAL - SURSE REGENERABILE DE ENERGIE

    19

    Utilizarea uleiurilor vegetale necomestibile, atunci cnd este comparat cu uleiurile comestibile, este foarte semnificativ n trile n curs de dezvoltare, din cauza imensei cereri de uleiuri comestibile, acestea fiind mult prea scumpe pentru a fi utilizate drept combustibil n prezent. Producia de biodiesel din diferite uleiuri necomestibile a fost cercetat intensiv n ultimii ani 2 (Balat M., 2010).

    Culturile de arbori oleaginoai, cu valoarea lor alimentar sczut, pot fi resurs pentru bioenergie i, fiind culturi perene, aduc i un beneficiu prin sechestrarea carbonului. Culturile ne-alimentare nu vor prezenta variaii de costuri asociate problemelor de asigurare i aprovizionare cu alimente.

    Multe specii productoare de ulei alimentar, cum ar fi Jatropha (n zonele sub-tropicale) pot fi utilizate pentru producerea de energie i sunt adesea promovate ca nefiind concureniale pentru culturile alimentare. Oricum, aceste specii pot prezenta multe proprieti asociate cu acelea ale buruienilor i pot deveni subiectul unor interdicii, n scopul limitrii riscurilor de infestare (Crucible Carbon, 2008).

    O caracteristic important o reprezint rata de cretere vegetativ i producia de semine (Balat M., 2010).

    Tabelul 2. Comparaie ntre diferite culturi oleagioase pentru producia de biodiesel (Balat M., 2010) Cultura oleaginoas Producia de ulei (t/ha) Referin Rapi 1 M.Balat, 2010 Soia 0,52 M.Balat, 2010 Floarea soarelui 0,9 Foppa Pedretti et al., 2009 Palmier 5 M.Balat, 2010 Jatropha3 0,5 M.Balat, 2010 Microalge 50 M.Balat, 2010

    Culturi lignocelulozice

    Porumbul i soia sunt culturi anuale, diferite forme de culturi bioenergetice lignocelulozice sunt de obicei perene.

    Culturile lignocelulozice includ culturile ierboase perene i alte culturi arboricole.

    Speciile ierboase includ culturi ca: Panicum virgatum, Phalaris Arundinacea i Miscanthus (Miscanthus spp.).

    Speciile de foiase includ specii lemnoase, cum ar fi: salcia Salix spp, plopul Populus spp., eucaliptul i altele. Dintre acestea, plopul, Miscanthus i virgatum au primit o atenie sporit, datorit produciei lor mari de biomas, utilizrii eficiente a nutrienilor, potenialului lor redus de erodare a solului, capacitii de a sechestra carbonul i inputurilor reduse de combustibil fosil, n comparaie cu culturile anuale (Abbasi T. et al, 2009).

    2 Producia de biodiesel din diferite semine oleaginoase necomestibile a fost intens investigat de-a lungul ultimilor ani. Aceste semine oleaginoase necomestibile includ: arbore Jatropha (Jatropha curcas), Karanja (Pongamia pinnata), semine de tutun (Nicotiana tabacum L.), tre de orez, Mahua (Madhuca indica), Neem (Azadirachta indica), arbore de cauciuc (Hevea brasiliensis), semine de in i mirco-alge, etc.

  • MANUAL - SURSE REGENERABILE DE ENERGIE

    20

    Unele cercetri au fost realizate pe plop, care este considerat una dintre cele mai importante plante datorit perioadei scurte de rotaie: aceasta permite dezvoltarea unor programe genetice pentru realizarea multor varieti, care pot fi exportate n ntreaga lume. Alte culturi lemnoase, cum ar fi eucaliptul pot produce biomas n condiii de temperaturi mai crescute, cum este climatul mediteranean (Ranalli P., 2010).

    3.1.2. Biomas din reziduuri i deeuri

    Analiza biomasei din reziduuri i deeuri este mai complicat, din cauza complexitii de materiale i a sectoarelor de origine (de la sectorul agricol, la cel urban).

    Directiva UE 2008/98/CE definete diferena dintre subprodus i deeuri: subprodusele sunt acele materiale care pot fi reutilizate, n timp ce deeurile sunt definite ca materiale rezultate la sfritul ciclului de producie i care nu pot fi reutilizate (Castelli S., 2010).

    Deeurile sunt cele generate n procesul de producie, deeuri industriale i deeuri municipale solide. Coninutul energetic tipic este de la 10,5 la 11,5 MJ/kg.

    Practicile de gestionare a deeurilor difer de la o ar la alta, de la zone urbane la zone rurale, de la productori industriali la cei rezideniali.

    Situaia gestionrii deeurilor ntr-o ar n curs de dezvoltare, difer de aceea dintr-o ar industrializat. Transferul de tehnologie de la o ar la alta poate fi total nepotrivit, dei din punct de vedere tehnic tehnologia este viabil i accesibil. Este foarte important s se neleag factorii locali, cum ar fi:

    - Caracteristicile i variaiile sezoniere ale deeurilor - Aspectele sociale legate de obiceiurile n ceea ce privete deeurile solide i atitudinea

    instituiilor politice - Contientizarea altor limitri ale resurselor

    Rolul unui management durabil al deeurilor este de a reduce cantitatea de deeuri eliberate n mediu, prin reducerea cantitii de deeuri produse. Cantiti mari de deeuri nu pot fi eliminate. Cu toate acestea, impactul asupra mediului poate fi redus printr-o utilizare durabil a deeurilor. Acest lucru este cunoscut ca ierarhia gestionrii deeurilor.

    Ierarhia gestionrii deeurilor se refer la reducere, reutilizare i reciclare i la clasificarea strategiilor de management al deeurilor n funcie de dezirabilitatea acestora, n scopul minimizrii deeurilor. Scopul ierarhiei gestionrii deeurilor este acela de a obine beneficii practice maxime dintr-un produs i de a genera o cantitate minim de deeuri (Demirbas A., 2010).

    O parte din biomas este deci clasificat ca deeu provenind din activiti industriale, agricole, forestiere i urbane: este simplu de aplicat conceptul de ierarhie a gestionrii deeurilor tuturor reziduurilor sau deeurilor incluse n domeniul biomasei, aa acum se arat n urmtoarea seciune.

    Biomasa provenit din reziduuri i deeuri include reziduurile provenite de la plante i animale. Acestea sunt reprezentate de reziduuri agricole, cum ar fi paie, coji de legume i fructe,

  • MANUAL - SURSE REGENERABILE DE ENERGIE

    21

    reziduuri i deeuri forestiere, cum ar fi stratul de frunze, reziduurile de la gatere, deeurile alimentare i componenta organic a deeurilor minicipale solide. Din aceste deeuri se poate produce energie, cci, la nivel global, cteva miliarde de tone de biomas sunt coninute n ele (Abbasi et al, 2009).

    Exist numeroase opiuni disponibile pentru conversia reziduurilor i a deeurilor n energie. Aceste tehnologii sunt: depozitarea deeurilor, incinerarea, piroliza, gazeificarea, digestia anerob i altele. Scurte informaii despre fiecare dintre acestea, n cadrul acestui capitol. O descriere mai detaliat va fi fcut n capitolul 5.

    Alegerea tehnologiei trebuie s se bazeze pe tipul de deeu, pe calitatea acestuia i pe condiiile locale, dar o clasificare a diferitelor tipuri de deeuri nu este uoar. n rile Uniunii Europene deeurile sunt clasificate respectnd Catalogul European al deeurilor3 (EPA, 2002). Tabelul 3 prezint o schem general a celor mai promitoare procese de tratare a deeurilor.

    Tabelul 3. Procesarea deeurilor (Demirbas A., 2010)

    Tipul deeului Metoda de procesare a deeului

    Deeuri combustibile

    Incinerare Incinerare n pat fluidizat Piroliz incinerare Piroliz gazeificare Separare compostare Separare piroliz Separare gazeificare Separare incinerare ntr-o fabric de ciment Separare (umed i uscat) digestie incinerare ntr-o fabric de ciment

    Deeuri ne-combustibile Depozitare

    Deeuri parialcombustibile

    Lemn

    Piroliz i co-incinerare ntr-o central termic pe crbune Incinerare ntr-o instalaie de gazeificare cu pat fluidizat

    Plastic Gazeificare Reciclarea materiei prime Deeuri organice fermentabile

    Compostare Digestie anaerob

    Cel mai bun compromis este acela de a alege tehnologia care are cel mai sczut cost pe ntreg ciclul de viat, care necesit cea mai sczut suprafa, care nu polueaz aerul sau solul, produce cantitatea cea mai mare de energie cu cele mai puine deeuri i determin o reducere maxim de volum (Demirbas A., 2010).

    n prezent, pentru a obine energie ntr-un mod curat i eficient este o provocare major. De fapt, una dintre cele mai mari probleme este de a gsi modalitatea de a converti repede i economic componentele lignocelulozice ale acestor deeuri n zaharuri simple, pentru a facilita conversia lor biochimic ulterioar n combustibili curai (Abbasi M. et al, 2009).

    3 Catalogul European al deeurilor este utilizat pentru clasificarea tutror deeurilor i a deeurilor periculoase. Acesta a fost realizat pentru a avea o clasificare unitar n rile din UE pentru depozitare i recuperare

  • MANUAL - SURSE REGENERABILE DE ENERGIE

    22

    n ultimii ani producerea energiei i a biocombustibililor din deeuri i reziduuri a devenit foarte important, datorit efectului economic i de mediu pozitiv. Utilizarea deeurilor organice urbane n scop energetic ar putea evita o cretere a suprafeei depozitelor de deeuri urbane, avnd drept consecin reducerea emisiilor gazelor cu efect de ser i o mai mare independen fa de combustibilii fosili.

    n acelai timp este important s recunoatem c deeurile conin att energie, ct i nutrieni.

    O regul de baz a durabilitii ecologice este aceea c energia poate fi extras din sistemele de producie sau de consum, dar nutrienii trebuie reciclai. Nu este recomandat ca un proiect de producere a bioenergiei s se bazeze pe fluxuri de deeuri care pot fi minimizate sau convertite la compui cu o valoare mai mare (Crucible Carbon, 2008).

    Deeuri biogene din sectoarele urban i industrial

    Deeurile provenind din surse urbane i industriale sunt o surs atractiv de biomas (n special dac ne gndim la fracia organic, numit fracia biogen), deoarece materialul a fost deja colectat i poate fi achiziionat la un pre negativ (generatorii vor plti pentru a scpa de deeu) (Demirbas A., 2010).

    Pe baza conceptului de ierarhie de gestionare a deeurilor, pentru a re-utiliza fracia biogen a deeurilor municipale i industriale, se poate produce bioenergie din biomas, printr-un procedeu de digestie anaerob.

    O meniune special trebuie fcut pentru utilizarea uleiului uzat de la gtit pentru producerea de biocombustibil. Producerea de biodisel din uleiul de gtit uzat pentru a nlocui parial petrolul, este o rezolvare pentru dou probleme simultan: aceea a protejrii mediului i a crizei de energie.

    Reziduuri i deeuri din sectorul agricol

    Deeurile majore din agricultur includ reziduurile vegetale, paiele i cojile, smburii de msline i cojile de nuci. Mai exact, reziduurile pot fi mprite n dou categorii generale:

    - Deeuri de pe cmp: materialul rmas pe cmp sau n livezi dup recoltare, cum ar fi coceni, tulpini, frunze i psti de semine.

    - Reziduuri de procesare: material rmas dup procesarea recoltei, coji, semine, rdcini.

    Unele reziduuri agricole sunt utilizate ca hran pentru animale, pentru mbuntirea calitii solului i n producie.

    De exemplu restul de deasupra solului provenind de la porumb (altele dect boabele) i const n tulpin, frunze, coceni, tiulei i mtase. n medie, masa de substan solid a porumbului este mprit n mod egal ntre boabe i aceste resturi. Astzi, apoximativ 5% din resturi sunt utilizate pentru aternutul i hrana animalelor, iar ceea ce ramne este arat sau ars, dar, datorit coninutului energetic al paielor unele ri europene le utilizeaz n scop energetic.

    Reziduuri i deeuri din sectorul forestier

  • MANUAL - SURSE REGENERABILE DE ENERGIE

    23

    Chiar i acum, o mare parte din lemnul provenit din sectorul forestier este o surs principal n unele ri i este utilizat drept combustibil principal pentru producerea pe scar mic a energiei n zonele rurale, acolo unde nclzirea cu gaze nu este obinuit. Lemnul este astfel un competitor pentru combustibilii fosili i este utilizat att n gospodrie pentru gtit i nclzirea apei, ct i n procesele industriale i comerciale (pentru nclzirea apei sau pentru energia termic de proces).

    Alternativa utilizrii deeurilor din sectorul forestier sau din activitile industriale conexe, cum ar fi fabricile de cherestea, reprezint o surs atractiv de biomas i un exemplu de succes pentru producerea energiei din reziduuri. Reziduurile forestiere sunt lemnul provenit de la tieri, reziduuri de exploatare forestier, arbori, arbuti, scoar de copac etc. (Demirbas A, 2000).

    n mod normal reziduurile forestiere sunt considerate un combustibil mai bun dect reziduurile agricole, dar valoarea densitii lor i sistemul de colectare (mai ales atunci cnd panta terenului este mare) duc la un cost mare al transportului; emisia net de CO2 produs pentru fiecare unitate de energie furnizat de reziduurile din exploatarea pdurilor este mai mic dect cea produs de alte deeuri agricole, din cauza fertilizatorilor i pesticidelor utilizate n agricultur (Borjesson P, 1996).

    Analiza lemnului arat urmtoarele (Tabel 4).

    Tabelul 4. Caracteristicile biomasei

    Parametri Lemn Coaj Substane volatile 80 % 74,7 % Carbon fix 19,4 % 24 % Cenu 0,6 % 1,3 %

    Coninutul energetic al diferitelor materiale vegetale determin puterea lor calorific. Puterea calorific depinde de procentul de carbon i hidrogen, care sunt principalii contributori la valoarea energetic a biomasei.

    n general, una dintre cele mai importante caracteristici ale combustibilului lemnos este densitatatea, cuprins ntre 400 900 Kg/m3 i de coninutul energetic, exprimat n general prin o putere calorific inferioar (kcal/kg) , variind ntre 4200 5400.

    Pentru a obine un maximum de energie, materialele vegetale ar trebui s fie uscate, deoarece cantitatea de energie coninut n plante variaz n funcie de coninutul de umiditate,

    n cazul lemnului de foc, puterea calorific descrete linear, o dat cu creterea coninutului de umiditate (Demirbas, 1995).

    n UE, au fost construite centrale electrice pentru producerea energiei din reziduuri agro-forestiere i deeuri municipale. Unele dintre acestea au fost evideniate de ctre proiecte UE, cum ar fi proiectul "Make It Be Instrument pentru luarea deciziilor i implementarea pentru dezvoltarea lanurilor bio-energetice la nivel local i regional, care are ca scop promovarea celor mai bune practici n sectorul bio-energiilor i considerarea acestora ca poteniale exemple repetabile n trile UE (Make It Be Project, 2010, http://www.makeitbe.eu/ ).

  • MANUAL - SURSE REGENERABILE DE ENERGIE

    24

    4. ANALIZA I ESTIMAREA PRODUCIEI DE BIOMAS

    Disponibilitatea biomasei pe un teritoriu dat ne poate permite s estimm ce cantitate de bioenergie poate contribui la aprovizionarea cu energie a acestuia. Acest capitol trateaz modul n care se definete potenialul de biomas i disponibilitatea acesteia n condiii durabile n cteva sectoare (agricultur, forestier, industrie i deeuri), aa cum a fost menionat mai sus.

    Analiza produciei de biomas va fi abordat pentru regiunile studiate, n funcie de fiecare situaie specific: unele regiuni UE vor avea un sector mai dezvoltat dect altele. ntr-o analiz preliminar, cantitatea de biomas poate fi convertit de la tone pe an la o unitate energetic, de pild Joule sau tep.

    4.1. Clasificarea biomasei

    Pentru a estima biomasa unui teritoriu specific este necesar nti ca aceasta s fie identificat i clasificat.

    Aceast clasificare poate avea la baz diferii parametri. n norma european asupra biocombustibililor solizi, clasificarea se bazeaz pe originea/sursa biocombustibilului (CEN/TC-335), dar nu indic proveniena biomasei n ceea ce privete sectorul economic, cum ar fi agricultur, forestier, industrie sau gestionarea deeurilor.

    n acest capitol clasificarea biomasei este realizat pornind de la sectoarele menionate anterior, cum ar fi: reziduuri/culturi agricole, deeuri animale, reziduuri forestiere, deeuri din industrie i deeuri din sectorul civil.

    Fiecare dintre aceste clase includ diferite tipuri de biomas, cele majore fiind produsele (biomasa recoltat) i reziduurile (produse secundare de la cultivare, recoltare i procesare).

    Este util s se adune date referitoare la disponibilitatea biomasei din diferite surse, n termeni de tone/an.

    O alt clasificare a biomasei ia n considerare conversia biomasei n biocombustibilii respectivi.

    n termeni de productivitate, indicii de producie sunt luai n considerare n relaie cu tipul de biocombustibili i exprimai n t/an, l/an i m3/an.

    Este de asemenea important s se considere conversia bioenergetic a biocombustibililor n energie produs i exprimat ca MJ or kWh ori tep produse pentru tone, litri sau m3 de combustibil utilizat.

    n final, este util s se compare rezultatele n termeni de disponibilitate a biomasei4 (de exemplu t/an care se pot converti n Mj/an). O prezentare general a clasificrilor biomasei este ilustrat n tabelul 5 a Fielor pentru biomas.

    4 Pentru a compara rezultatele n termeni de potenial bio-energetic (utiliznd t/an): Calculul trebuie s se fac innd cont de biomasa uscat pentru biomasa lemnoas, cea vegetal i cea provenit de la fructe i semine. Coninutul energetic mediu (MJ/Kg) trebuie s fie cunoscut, ca i procentul de substan organic produselor agricole

  • MANUAL - SURSE REGENERABILE DE ENERGIE

    25

    4.2. Estimarea potenialului de biomas

    Partea cea mai important pentru nceperea unui proiect folosind biomas este aceea de a demonstra profitabilitatea lanului de bioenergie atunci cnd este comparat cu alte utilizri ale teritoriului, n cadrul unei analize a ciclului de via. Acest lucru nseamn un pre mai sczut pentru producia i transportul biomasei, ca i o estimare n detaliu a potenialulului i a disponibilitii biomasei, pe baza caracteristicilor teritoriului analizat.

    n acest punct, un factor important este acela de a determina producia de biomas pentru fiecare dintre sectoarele menionate mai sus.

    Selecia speciilor este un factor important n obinerea unei bune productiviti; n orice caz, este important s ne amintim c plantele sunt guvernate de legile naturii.

    Ca o regul general, o productivitate mare a biomasei se obine din sisteme mari de producere a biomasei lemnoase cu producii de 5 -15 t mas uscat/ha pe an.

    Au fost demonstrate i alte sisteme cu productivitate mare, cum ar fi iarba cu cretere rapid, cu producii anuale de 50 de tone mas uscat la ha. Oricum aceste sisteme necesit condiii de sol i climatice corespunztoare pentru a permite obinerea unor rate de cretere mari. Productivitatea definete amprenta terenului referitoare la capacitatea de a suporta proiecte de bioenergie.

    Productivitatea biomasei depinde de asemena i de costurile de recoltare, transport i logistic. Din acest motiv este necesar trasarea hrilor pentru identificarea distribuiei spaiale.

    Dac omniprezena reprezint unul din marile avantaje ale biomasei, aceasta este, n acelai timp i marele su dezavantaj. Agregarea ntregii cantiti de biomas dintr-un anumit teritoriu ntr-o instalaie central de procesare presupune costuri mari, dar producia concentrat de biomas i o bun capacitate de stocare duc la obinerea unor economii importante.

    Chiar dac resursa de biomas este omniprezent, nu toat cantitatea de biomas poate fi utilizat n scopuri energetice, din cauza ctorva restricii.

    n mod clar, pentru o mai bun strategie teritorial legat de estimarea asigurrii cu biomas, este important dezvoltarea unei strategii a biomasei, care s ia n considerare potenialul i disponibilitatea acesteia, n condiii de durabilitate.

    Potenialul de biomas reprezint cantitatea total de surs care este prezent pe un anumit teritoriu; este un lucru obinuit s ne referim la potenialul de biomas din mai multe puncte de vedere: teoretic, tehnic, ecologic i economic.

    n termeni practici, biomasa disponibil n mod real pentru utilizri energetice deriv din aplicarea anumitor restricii (tehnice, de mediu, alte restricii legate de competiia pentru utilizarea terenului) la potenialul teoretic, aa cum este artat n figura 3 i explicat n Ghidul biomasei elaborat n cadrul Proiectului Ener - Supply (2010).

    Coninutul de metan, de exemplu pentru nmolurile de la staiile de epurare i gazul provenit de la depozitele de deeuri trebuie s fie cunoscut

  • MANUAL - SURSE REGENERABILE DE ENERGIE

    26

    Figura 3. Estimarea biomasei (Make It Be Project, 2010)

    Pe baza Ghidul Biomasei menionate anterior, pornind de la valorile potenialului teoretic de biomas, va fi posibil s se estimeze valorile de potenial net cele mai probabile ntr-un timp dat. n mod obinuit, estimarea resursei este legat de o anumit perioad, pentru c valoarea acesteia este variabil n timp.

    4.3. Calculul potenialului de biomas Atunci cnd vorbim de resurse, trebuie acordat atenie pentru dou tipuri de probleme: resursele disponibile i existena unor date de ncredere. Acest lucru este dificil, deoarece disponibilitatea este adesea tratat n context tehnic i economic. n aceast lucrarea s-a ncercat separarea strict a noiunii de disponibilitate de costurile de aprovizionare i preuri, diferite de la ar la ar.

    4.3.1. Potenialul de biomas al culturilor energetice

    Sectorul agricol este unul dintre cele mai importante, din punct de vedere al potenialului de biomas care poate fi utilizat n scop energetic, provenind din culturi energetice i reziduuri agricole (acestea vor fi analizate n seciunea urmtoare). n aceast seciune, este analizat potenialul teoretic de biomas provenind din culturile energetice. Pentru o estimare corect,

  • MANUAL - SURSE REGENERABILE DE ENERGIE

    27

    este necesar s fie luat n considerare producia local, n corelaie cu materia agricol produs.

    Pe baza descrierii biomasei i a clasificrii relative, n tabelul 5 este prezentat o imagine general a potenialului de biomas produs. n acest tabel, diferii factori de recoltare a principalelor culturi energetice sunt dai ca exemple; toate valorile provin din activiti experimentale desfurate n Grecia i Italia.

    Tabelul 5. Indecsii produciei de biomas din culturile energetice: privire de ansamblu

    Culturi energetice

    Tipul de biomas

    Producia de biomas5

    (tdm/ha) 6

    Umiditate la recoltare

    (%)

    Puterea calorific inferioar (MJ/kgdm)

    Referine

    Culturi ierboase anuale Cereale Semine 2,0 3,5; 3,0

    -

    5,56

    4,1-9,2; 7,08

    14

    14

    12-14

    -

    -

    -

    16,5

    -

    Cioffo, 2009

    Foppa Pedretti et al., 2009

    Sager A., et al, 2009

    Casagrande L. et al., 2005

    Porumb Resturi porumb

    10,60 8,34; 9,93

    59 64 , 62 17 R. Canestrale et al, 2007

    Porumb 7,09 8,34; 7,86

    10,9

    12,8-14,6; 13,4

    4

    -

    -

    19 -24; 20.4

    14

    -

    -

    -

    -

    Barbieri S. et al, 2004

    Sacco et al.,2007

    Casagrande et al., 2005

    Cioffo, 2009 Porumb pentru

    nsilozat

    19 34,5 17 Candolo G., 2009

    Sorg bicolor (Sorghum)

    Sorg dulce 13 45

    9,1

    30

    30

    -

    17

    Mardikis et al., 2000

    Jodice R., 2007 Sorg fibre 27

    20 30 7

    22 28, 25

    20,5

    308

    55 70 5

    40

    -

    -

    -

    16,9

    -

    Mardikis et al., 2000

    Candolo G., 2006

    Foppa Pedretti et al., 2009

    Coaloa D., et al., 2010 Sorg pentru

    nsilozat 18 30 17 Candolo G., 2009

    Cnepa Tulpini, frunze

    5 15 50 - 60 18 25,6 Candolo G. 2006

    5 Domeniu i valori medii 6 Producia de biomas este calculat ca substan uscat pe an 7 Plaje de valori dup Candolo 2006 8 Umiditatea la recoltare depinde de zon. n Grecia ea este estimat la 30%, iar n Italia la 55 70%

  • MANUAL - SURSE REGENERABILE DE ENERGIE

    28

    Trifoi i alte culturi ierboase furajere

    Tulpini

    8

    1 6; 3,5

    80

    84,5 83,5

    10,2

    2,4

    Data elaborated (Candolo G., 2009)

    ... Culturi ierboase perene

    Arundo Donax (trestie gigant)

    Tulpini, frunze

    20 30

    15 35

    20 35, 28

    8,68

    -

    55 70

    40

    -

    16 17,1

    16 17

    17,5

    -

    Mardikis M. et al., 2000

    Candolo G., 2006

    Foppa Pedretti et al., 2009

    Coaloa D., et al., 2010 Mischantus spp. (Iarba elefantului)

    Tulpini, frunze

    11 34

    15 25

    15 30, 23

    -

    50 60

    15 30; 25

    17,6

    17,3 17,6

    17,0

    Mardikis M. et al., 2000

    Candolo G., 2006

    Foppa Pedretti et al., 2009

    Panicum Virgatum (Virgatum)

    Tulpini, frunze

    14 25; 19

    10 25

    10 25; 18

    -

    50 60

    35 40; 35

    -

    17,4

    15,9

    Mardikis M. et al., 2000

    Candolo G., 2006

    Foppa Pedretti et al., 2009

    Cynara Cardunculus (Anghinare)

    Tulpini, frunze

    17 30

    10 -15; 12

    7,12 14

    -

    (20 30) 20

    -

    15,6

    14 18

    Mardikis M. et al., 2000

    Foppa Pedretti et al., 2009

    Ranalli P., 2010 Hibiscus cannabinus (Kenaf)

    Tulpini 7,6 23,9

    10 20

    10 20, 15

    22,4 26,9

    50 60

    35

    -

    15,5 16,3

    15,9

    Mardikis M. et al., 2000

    Candolo G., 2006

    Foppa Pedretti et al., 2009

    ... Culturi oleaginoase

    Floarea soarelui Semine 3,0- 3,9; 3,09

    1,3-1,6; 1,110

    2,8213

    9

    -

    37,7

    -

    Foppa Pedretti et al., 2009

    Coaloa D. et al., 2010

    Brassica Napus (rapi)

    Semine 1,4 2,0

    2,713 1,114

    1,07

    1,8813

    9 -

    37,6

    -

    Mardikis M. et al., 2000

    Foppa Pedretti et al., 2009

    Balat M., 2010

    Coaloa D. et al., 2010

    9 Valoarea se refer la producia de semine 10 Valoarea se refer la uleiul brut extras (t/ha pe an)

  • MANUAL - SURSE REGENERABILE DE ENERGIE

    29

    Brassica Carinata (mutar etiopian)

    Semine 1,4 2,0 13

    1,01

    - 14,6 - 21 Mardikis M. et al., 2000

    Coaloa D. et al., 2010 Glycine Max (soia)

    Semine 0,5214

    2,714 0,514

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    39,6

    Balat M., 2010

    MarsonT. Andrade R., 2010

    Vegburner.co.uk/oils.htm Bumbac Semine 0,2714

    3,02613- 0,514

    -

    -

    -

    -

    -

    39,4

    Tickell, 2000

    MarsonT. Andrade R., 2010

    Vegburner.co.uk/oils.htm Palmier Fructe-

    semine 514

    13,2813 - 4,514

    17,0813 514

    -

    -

    67

    -

    -

    18,8 20,1

    Balat M., 2010

    MarsonT. Andrade R., 2010

    Nasrin A.B.,2008 Jathropha Semine 0,514

    -

    -

    -

    -

    43-46

    Balat M., 2010

    www.jatrofuel.com Microalge11 Toat

    biomasa 25-75

    5014

    -

    -

    -

    92

    -

    -

    49,4

    Trabucco F. et al., 2010

    Balat M., 2010

    Demirbas A., 2010 ...

    Culturi arboricole lignocelulozice (SRF)12 Plop Lemn 9 12,5

    9 -13 11

    11,8 17

    9,56

    50 60

    50

    50

    -

    17,7 18

    18,6-19,1

    -

    -

    Candolo, 2006

    Foppa Pedretti et al., 2009

    Ranalli P., 2010

    Coaloa D. et al., 2010 Salix spp. (salcie) Lemn 10 15

    10 15; 12,5

    50 60

    50

    17,8 18,4

    18,4-19,2

    Candolo, 2006

    Foppa Pedretti et al., 2009

    Robinia Pseudoacacia (Salcm negru)

    Lemn 5.6 17,1; 7

    10 13

    10 15, 11

    8.75

    -

    50 - 60

    50

    -

    17,7 17,8

    17,8

    Mardikis et al., 2000

    Candolo, 2006

    Foppa Pedretti et al., 2009

    Coaloa D. et al., 2010

    11 Microalgele reprezint o nou frontier a culturilor energetice, cu un potenial ridicat pentru producia de biocombustibil. Punctele tari sunt: ciclu de via scurt, activitatea de fotosintez este mai bun dect la plante, coninutul de lipide variaz ntre 25 -75 t/ha 12 n general, unele culturi lignocelulozice sunt cultivate ca i pduri cu rotaie scurt (SRF Short Rotation Forestry)

  • MANUAL - SURSE REGENERABILE DE ENERGIE

    30

    Eucalyptus spp. (Eucalipt)

    Lemn 8 9

    12

    50

    50

    16 - 1913

    18,6

    Mardikis et al., 2000

    Foppa Pedretti et al., 2009

    Pduri de conifere

    Lemn 35 - 60 40 - 50 18,8-19,8 Foppa Pedretti et al., 2009

    Pduri de foioase Lemn 36 -60 40 -50 18,5-19,2 Foppa Pedretti et al., 2009

    4.3.2. Potenialul de biomas din reziduuri i deeuri

    Reziduuri din sectorul agricol

    Conform raportului UE referitor la evaluarea reziduurilor agricole, acestea acoper peste 1% din totalul terenurilor cultivate (UAA)14 din EU15 i produc reziduuri lignocelulozice (coninut de umiditate

  • MANUAL - SURSE REGENERABILE DE ENERGIE

    31

    Reziduuri de la culturi ierboase

    Gru comun Paie

    0,516 - 15 - Siemons R., 2004

    0,917 - 15 - Siemons R., 2004 1 1,66 18 2,5 5,0 10 13 17,5 19,5 Cioffo,2009;

    Foppa Pedretti et al., 2009.

    Gru dur Paie 1 1,2 2,5, 2,3 10 -14 17,5 -19,5 Orz Paie 1,16 1,36 3 11 14 17,5 -19,5

    Ovz Paie 0,34 0,39 1 1,6 9 14 17,5 -19,5

    Porumb Tulpini, coceni 1,09 1,5 4 6 40 65 13,8 17,6

    0,7 - 50 - Siemons R., 2004 Rapi Tulpini 1,6 - 45 -

    Floarea soarelui

    Tulpini i frunze

    3,3 - 40 -

    0,7 1,3 1,7 - 4 14 20 15,2 17,9

    Cioffo,2009;

    Foppa Pedretti et al., 2009

    Reziduuri de la culturi arboricole Drupe

    (piersici)

    Tieri

    0,30 -0,50 4 6 35 45 18 18,4 Cioffo,2009;

    Foppa Pedretti et al., 2009

    Fructe din pomi (Pere) 0,14 0,30 4 - 6 35 18 18,4

    Migdale 0,60 3 35 18 18,4

    Cioffo,2009

    Fistic 0,40 - 35 18 18,4 Smochine19 0,21 2 55 18 18,4

    Miez 20 1,57 - 2 1,4 2,8 35 18 18,4 Portocale 0,25 0,5 3 7 35 - 45 -

    Clementine 0,27 0,5 1,6 6,4 35 - 45 - Mandarine 0,23 0,4 0,4 1,6 35 - 45 -

    Lmi 0,33 0,4 0,4 35 - 45 - Bergamote21 0,39 0,5 3,6 6,8 35 - 45 -

    Vii22 0,39 0,45 2,0 2,5 45 - 50 18,4 19,2 Cioffo,2009;

    Foppa Pedretti et al., 2009

    Msline23 1,14 1,25 1 4, 3,7 35 - 45 18,4 18,8

    Disponibilitatea acestor reziduuri pentru scopuri energetice este restricionat de civa factori tehnici, economici sau de mediu, care sunt dificil de cuantificat. Conform lui Dalianis i Panoutsou (1995), din totalul reziduurilor agricole produse n UE, 15,48% sunt exploatate n scopuri non-energetice (hrana animalelor) sau pentru aplicaii energetice tradiionale i nc 40-45% nu pot fi exploatate din diferite motive tehnice i/sau economice (Siemons R., 2004).

    De exemplu, datele raportate de Cioffo subliniaz ca n sudul Italiei, utilizarea reziduurilor de paie n scop energetic este exclus, pentru c acestea sunt utilizate n sectorul zootehnic sau se las pe cmp pentru conservarea calitii solului. Tierile lemnoase par s aib succes ca

    16 Valori valabile pentru partea de nord a UE 17 Valori valabile la Europa Central i de Sud 18 Valori valabile pentru regiunile din sudul Italiei (Sicilia, Basilicata, Calabria, Campania, Puglia, Sardegna) 19 Valori valabile pentru plantarea a 6x6 i 10x10/ha. 20 Valori ale biomasei valabile pentru plantarea a 5x5. 21Valori valabile pentru plantarea a 500 de plante/ha. 22 Valori valabile pentru plantarea 2x1 cu tehnicile de tiere 23 Valori referitoare la plantarea a 150 plante/ha cu o producie de 25 kg de tieri/plant*an.

  • MANUAL - SURSE REGENERABILE DE ENERGIE

    32

    produs energetic: datele statistice confirm ca 31% din tierile lemnoase colectate anual sunt utilizate pentru scopuri energetice (Cioffo, 2009).

    Reziduurile din sectorul zootehnic

    Volumul anual al gunoiului de grajd i dejeciilor difer mult de la o specie de animal la alta i n funcie de vrst i de greutate. n orice caz au fost calculate nite valori medii pentru a pemite planificarea, proiectarea i funcionarea sistemelor de colectare a deeurilor, de stocare, de pre-tratare i de utilizare. n aceast analiz, au fost adoptai coeficienii standard ASAE, n concordan cu alte valori prezentate n literatura de specialitate - prezentai n tabelul 7. Valorile se refer la gunoiul de grajd i la dejeciile proaspete. Avnd n vedere posibilitile de colectare i utilizare a energiei gunoiului de grajd (avnd n vedere pstrarea n aer liber a animalelor, sau n ferme mici), doar 50% pot fi considerate disponibile pentru producia de energie.

    Tabelul 7. Coeficienii de deeu (gunoi de grajd i dejecii animaliere) pe categorii de animale

    Categoria de

    animal

    Masa animalului

    n viu

    (kg)

    Total gunoi

    de grajd

    proapt (kgm.)24

    Umiditate (%)

    TS

    Solide totale

    (% pe Kgm.)

    VS

    Solide volatile

    (% pe TS)

    Producie de biogaz

    (m3/tsv)

    CH4 n Biogaz

    (%)

    Referine

    Bovine 640 50 55, 51 83 -88 8611 15,12 80 85 300 450

    60 65

    ASAE D384.1;

    F. Pedretti 2009,

    Siemons R., 2004

    Porcine 60 5 6, 5,2 90 6 9, 8 75 90 450 550 60 65

    Cai 500 20 24,5 23,6

    85 14 15, 15 75 250 500 60 65

    Pui de carne 1,6 3,5

    0,52 -0,72 75

    19 25, 23 75 300 500

    60 65 ASAE D384.1; F.

    Pedretti 2009,

    Siemons R., 2004

    Curcani 6 -15 0,48 -1,2 74 19 95 98 300 500 60 65

    Rae 6,5 -8 0,52 -0,64 74 49 33 300 500 60 65

    Ovine 70 -80 5,6 6,4 - 22 -40 70 75 300 500 60 65

    Pe baza ipotezelor i a datelor estimate de ctre Siemons, disponibilitatea de gunoi de grajd umed n UE (UE15 + 10 +2) este de aproximativ 14 Mtep, care ar putea fi utilizate pentru producia de metan prin digestie anaerob.

    Aa cum este artat n tabelul 7, cantitatea de deeuri produs de ctre o singur unitate este estimat n funcie de speciile de animale (bovine, porcine, pui i cai). Mai mult dect att, aceasta depinde de vrsta lor i de funcia acestora (de exemplu, vacile de lapte i vieii vor produce o cantitate diferit de deeuri). Potenialul teoretic ar trebui s fie estimat dup o analiz a fermelor de animale, eptelelor i a practicilor agricole. Cu toate acestea, n cele mai multe cazuri, acest studiu este greu sau prea costisitor pentru a fi efectuat.

    24Gunoiul de grajd proaspt este calculat raportat la greutatea n viu indicat.

  • MANUAL - SURSE REGENERABILE DE ENERGIE

    33

    Reziduuri din sectorul forestier

    Produsele secundare forestiere reprezint totalitatea biomasei care rezult din pduri n timpul activitilor de silvicultur. Acestea includ coaja i achiile de lemn rezultate din vrfuri i ramuri, precum i buteni i achii rezultate din rriri. De ndat ce aceste produse secundare sunt supuse unui proces de fabricaie (cum ar fi, de exemplu, de brichetare sau peletizare a rumeguului), acestea sunt considerate produse industriale.

    Tabelul 8. Valori ale reziduurilor provenite din sectorul forestier

    Catgorii de lemn forestier

    Tipul de biomas

    Producie de biomas25 (tdm/ha)

    Umiditate la recoltare

    (%)

    Putere calorific inferioar (MJ/kgdm)

    Referine

    Pduri de foioase

    Vrfuri i ramuri 2 4 25 60, 40 18,5 19,2 F. Pedretti E.,

    2009 Pduri de conifere

    Vrfuri i ramuri 2 4 25 60, 40 18,8 19,8

    Lemn de pe malul rului

    Vrfuri i ramuri 0,8 1,6

    26 40 60 16 -18 Francescato, 2009.

    Reziduuri i deeuri din sectorul industrial

    Unele analize ale deeurilor industriale n UE estimeaz c deeurile industriale n rile UE 27 ajung la 13 Mtoe, (Siemons R., 2004).

    Reziduuri industriale includ deeurile de lemn industriale de la fabricile de cherestea i fabricile de prelucrare a lemnului (coaja, rumegu, achii de lemn, plci i buci). De asemenea sunt incluse deeurile de la fabricile de celuloz i hrtie (de ex. leie neagr), dar cea mai mare resurs de reziduuri industriale este generat de industria alimentar.

    Aceste reziduuri pot fi material celulozic umed (de exemplu coji de sfecl), grsimi (ulei de gtit uzat) sau proteine (deeuri de la abatoare). Nu toate aceste deeuri pot fi luate n considerare n acest seciune din cauza lipsei de date, dar unele dintre ele sunt raportate aici.

    Tabelul 9. Reziduuri i deeuri din sectorul industrial

    Categorii industriale

    Tipul de biomas

    Producie de biomas

    (tdm)

    Umiditatea la recoltare

    (%)

    Putere calorific inferioar

    (MJ/kgdm)

    Referine

    Reziduuri i deeuri din sectorul industrial forestier

    Reziduuri de la gatere

    scoar de copac,

    rumegu, lemn, plci,

    buci

    - 2 5 -60 18 21 F. Pedretti, 2009.

    Fabrici de Leie neagr - - - -

    25 Domeniu de valori i valori medii 26Domeniile de valori se refer la materie umed pe 100 m

  • MANUAL - SURSE REGENERABILE DE ENERGIE

    34

    celuloz i hrtie Reziduuri i deeuri din industria zootehnic

    Categorii industriale

    Tipul de biomas

    % deeu din greutate n viu (%)

    Putere calorific inferioar

    (MJ/tdm)

    Referine

    Bovine

    Porcine

    Psri

    Ovine

    Deeuri de la abatoare

    7 9

    12 14

    23 -26

    8-11

    50 60 1,59 28,05 F. Pedretti, 2009.

    Reziduuri din deeuri agro-industriale

    Categorii Tipul de biomas Indice biomas-produs principal t/ha (%) (MJ/Kgdm) Referine

    Legume Psti, coaj - - 75 - 90 - F. Pedretti,

    2009. Piersici Smburi 0,07 0,88 12-15 19,6 22 Cioffo, 2009 Migdale Coaj 0,73 3,65 < 15 19,6 - 22

    Alune Coaj 0,50

    0,50 0,55

    0,70

    0,77

    < 15

    12-15

    18,4 19

    16,9 17,8

    Cioffo, 2009

    F. Pedretti, 2009.

    Fistic Coaj 0,60 0,3 < 15 19,6 - 22 Cioffo, 2009

    Portocale Coaj, buci de fructe 0,10 1,48

    2 > 80 - Cioffo, 2009

    Reziduuri de masline

    Turta dup extragerea

    uleiului 0,22 0,28 1,32-2,8

    12 - 20 17,6 18,4 Cioffo, 2009

    Struguri de vinificaie Tescovin

    0,25 0,30

    0,15 0,21

    1,2 1,5

    45 50

    40 - 70

    -

    16,5 - 17,4

    Cioffo, 2009

    F. Pedretti, 2009.

    Reziduuri i deeuri din sectorul urban

    Aa cum este stipulat n Art. 2 a directivei UE 1999/31/ CE, deeurile biodegradabile (BMW) sunt definite ca deeurile care pot fi supuse unei descompuneri anaerobe, cum ar fi deeurile alimentare sau de grdin, hrtie i carton. Materialele organice sintetice, cum este plasticul, sunt excluse din aceast definiie, ele nefiind biodegradabile. n orice caz, accentul se pune pe reziduurile de biomas care pot contribui la o reducere net a emisiilor de carbon.

    Este dificil s se estimeze fracia total degradabil a deeurilor urbane, pentru c rile au sisteme diferite de colectare i gestionare a deeurilor. De aceea, este prezentat doar o list a principalelor clase de deeuri (tabelul 10).

    Tabelul 10. Principalele clase de deeuri

    Categorii Tipul de biomas Raportul

    biomas/BMWProducia

    de Umiditate Putere

    calorific Referine

  • MANUAL - SURSE REGENERABILE DE ENERGIE

    35

    biomas (t/y)

    (%) inferioar

    (MJ/kgdm) Fracia organic a deeurilor biodegradabile urbane (gospodrii)

    Substane organice - - - - -

    Fracia organic de la servicii comerciale: restaurante, coli, etc.

    Substane organice - - - - -

    Ulei de gtit uzat Ulei - - - - -

    Tieri lemnoase de pe strzi

    Ramuri lemnoase 8 - 25

    27 80 -250 40 18 - 21 Foppa

    Pedretti, 2009.

    4.4. Calculul biomasei disponibile Studiile i estimrile resurselor de biomas (n special studiile care consider toate tipurile de biomas pentru zone geografice relativ extinse) trebuie s trateze aspectele legate de acurateea datelor referitoare la reziduurile i deeurile existente, biomasa din culturile energetice, ca i a datelor referitoare la definirea resurselor disponibile, atunci cnd limitele inclusiv cele tehnice i ecnomice sunt incerte.

    Pentru evaluarea biomasei disponibile este necesar ca n model s fie incluse diferite restricii (de mediu, sociale i economice) care pot limita cantitile disponibile.

    Odat ce a fost aflat disponibilitatea biomasei, utilizarea acesteia poate fi numai parial sustenabil.

    Evaluarea Aprovizionrii durabile cu biomas ("Sustainability Biomass Supply" SBS) este posibil doar evalund i monitoriznd toate aspectele cheie legate de filiera de utilizare energetic. Un calcul al biomasei disponibile din biomasa potenial este prezentat n cele ce urmeaz.

    n general, cantitatea de material poate fi estimat utiliznd urmtoarea formul (Ec.1) care calculeaz cantitatea de biomas pe an, lund n considerare indicii respectivi menionai anterior. Scopul este estimarea cantitii de biomas (att ca produs primar, ct i ca reziduu) care poate fi colectat dintr-o regiune anume.

    Biomasa=Suprafaa_sau_numrul_de_viteproduciaiRtPi(1-pierderii)(1-utilizre_curenti)(1-Ecoli)Econi

    Ec. 1

    unde:

    vitedenumarulsauSuprafata ____ i (ha/nr.vite): reprezint suprafaa sau nr. de vite implicate i n regiunea studiat;

    27 S-a estimate un procent de 8-25% din reziduurile lemnoase/vegetale obinute din toaletarea copacilor

  • MANUAL - SURSE REGENERABILE DE ENERGIE

    36

    Produciai (t/ha): este productivitatea culturii sau producia de gunoi rezultat de la vite i n regiunea studiat;

    RtPi: este indicele reziduu-produs pentru cultura sau gunoiul menajer rezultat de la vite i;

    Pierderii (%): pierderile de reziduuri din motive tehnice i;

    Utilizare_curentai (%): utilizarea curent a reziduurilor i;

    Ecoli (%): fracia de reziduuri care nu ar trebui ndeprtate, din motive ecologice i;

    Econi (%): fracia de reziduuri care este disponibil din punct de vedere economic pentru a fi utilizat n scopuri energetice i.

    5. CONVERSIA ENERGETIC A BIOMASEI: TEHNOLOGII

    Majoritatea biomasei care este disponibil pentru proiecte de bioenergie se prezint sub forma de material vegetal solid neprocesat, cu un coninut general de umiditate de aproximativ 50%.

    Exist un domeniu larg de resurse de biomas asociat cu activitatea uman: n mod special, reziduurile i deeurile din agricultur, din sectorul industrial, deeurile municipale, din pdure i alte activiti economice. Toate aceste resurse pot fi procesate lund n considerare diferite tehnologii: ardere direct (pentru producere de electricitate i/sau cldur, instalaii de cogenerare), digestie anaerob (cogenerare, pentru gaz bogat n metan), fermentare (zaharuri pentru alcool, bioetanol), extracia uleiului (pentru bioetanol), piroliza (pentru mangal, gaz i uleiuri) i gazeificarea (pentru monoxid de carbon CO i syngas bogat n hidrogen) (Figura 4).

  • MANUAL - SURSE REGENERABILE DE ENERGIE

    37

    Figura 4. Schema tehhnologiilor pentru biomas (CE, 2007)

    Orice proces tehnologic poate fi urmat de o serie de tratamente secundare (de exemplu: stabilizare, deshidratare, rafinare) n funcie de produsele finale. Versatilitatea tehnologiilor de procesare a biomasei pentru obinerea de energie n sisteme de producere a energiei, cldurii sau n instalaii de cogenerare este redat n tabelul 11.

    Tabelul 11. Prezentarea tehnologiilor pentru biomas (Crucible Carbon, 2008)

    Technologii Produse finale: energie i biocombustibili

    Caldur Energie electric

    Gaz Lichid Solide

    Ardere direct Digestie anaerob Fermentaie Extracie ulei Piroliz Gazeificare

    Selectarea tehnologiilor de procesare depinde de natura i structura biomasei care constituie materia prim sau de produsele rezultate. Din tabelul de mai sus, se poate vedea c arderea direct sau gazeificarea biomasei sunt tehnologii potrivite atunci se dorete obinerea de cldur i electricitate. Digestia anaerob, fermentaia i extracia uleiului se folosesc pentru acele tipuri de biomas care conin uleiuri uor extractibile i zaharuri sau un coninut ridicat de ap. Numai procesarea termic prin piroliz poate fi utilizat pentru toate tipurile de produse menionate anterior.

    Multe tehnologii de prelucrare termic necesit un coninut de apa sczut (

  • MANUAL - SURSE REGENERABILE DE ENERGIE

    38

    acest scop, programele de energie din biomas sunt construite n jurul acestor specii (Tasmeen A., 2009). Densitatea energetic i proprietile fizice ale biomasei sunt factori critici pentru materia prim i trebuie s fie nelese, pentru a alege tehnologia de procesare. Un sumar al capacitii biomasei de a fi procesat utiliznd tehnologiile disponibile este prezentat n tabelul 12.

    Tabelul 12. Caracterizarea chimic a diferitelor surse de biomas (Crucible Carbon, 2008)

    Grsimi, Uleiuri Proteine Zaharuri/Amidon Lignoceluloz

    Surse de biomas

    Culturi anuale Culturi ierboase Culturi semine oleaginoase

    Culturi perene

    Culturi ierboase Culturi arboricole oleaginoase

    Culturi arboricole lignocelulozice

    Reziduuri i deeuri

    Deeuri verzi Deeuri animaliere

    Fracia organic a deeurilor municipale

    Tehnologii de procesare Ardere direct Digestie anaerob Numai celuloz Fermentaie Numai celuloz Extracie ulei Piroliz Gazeificare O industrie a bioenergiei nalt productiv i la scal mare trebuie s utilizeze la maxim resursele de biomas. O imagine general prezentat n tabelul 12, arat c lignoceluloza este constituentul cu cel mai mare volum n biomas, de aceea procesarea termic i fermentaia celulozei odat testate, poate fi una dintre cele mai importante surse pentru bioenergie; alte procese specifice (digestia, extracia uleiului i fermentaia) pot fi utilizate ca tratament primar pentru sursele de biomas cu un coninut semnificativ non-lignocelulozic (Crucible Carbon 2008). Energia extras depinde nu numai de biomas disponibil, dar i de tipul de conversie energetic utilizat: utilizarea unor tehnologii mai eficiente produce mai mult energie din aceeai cantitate de biomas disponibil.

    5.1. Integrarea tehnologiilor: aspecte generale

    O sintez a factorilor cheie pentru tehnologiile de procesare a biomas este prezentat mai jos (tabelul 13). Tehnologiile de procesare termic sunt cel mai puin sensibile la calitatea materiei prime i pot procesa eficient materialele lignocelulozice. Celelalte tehnologii, diferite de arderea

  • MANUAL - SURSE REGENERABILE DE ENERGIE

    39

    direct, sunt n mod semnificativ limitate ca scal, din cauza dependenei lor de o materie prim specific i finit.

    Tabelul 13. Comparaie ntre tehnologiile pentru obinerea energiei din biomas (Crucible Carbon, 2008) Tehnologia de procesare a biomasei

    Scala Posibil28

    Flexibilitatea materiei

    prime Eficiena

    conversiei29Flexibilitatea produselor

    rezultate

    Valoarea de piaa a produsului

    Nivelul de dezvoltare

    Arderea direct Mare nalt Sczut Sczut Sczut Matur Digestia anaerob Mic Medie Medie

    Sczut Medie Matur

    Fermentaia Mediu30 Medie31 Medie Sczut nalt Matur Extragerea uleiului /Esterificarea

    Mic Mic nalt Sczut nalt Matur

    Piroliza Mare nalt Medie nalt Medie La nceputul comercializrii

    Gazeificarea Mare Medie Medie Medie32 Medie La nceputul comercializrii

    Analiza subliniaz atractivitatea strategic a procesrii termice, rezultnd produse energetice gazoase, lichide i solide, chiar dac proiectele pe termen imediat trebuie s fie la scar limitat.

    6. CONCLUZII

    Analiza realizat n aceast lucrare evideniaz faptul ca evaluarea surselor de alimentare cu biomas este complex i potenialul resurselor este un concept diferit de furnizarea resurselor disponibile i sustenabile.

    Analiza teritorial arat adesea o bun disponibilitate a biomasei, dar, dac n contextul filierei de obinere a bioenergiei, numai o mic parte din biomasa disponibil poate fi utilizat n condiii durabile. De fapt, potenialul de biomas nu este acelai lucru cu biomasa disponibil i aceasta este la rndul ei diferit de biomasa durabil. Evaluarea disponibilitii i durabilitii materiei prime este un aspect critic n dezvoltarea strategic a proiectelor de bioenergie i este strns legat de selecia tehnologiilor de biomas pentru obinerea energiei.

    Sursele de biomas lignocelulozic (att din culturi energetice, ct i din reziduuri sau deeuri) s