Никола Григоров
Зелена икономика (19)

3. Зелена енергия от възобновяеми енергийни източници

Развитието на производството на енергия от възобновяеми енергийни източници (ВЕИ) в ЕС е от значение за подобряване сигурността на енергийния сектор, за намаляване зависимостта от конвенционалните (изкопаеми) източници на енергия, както и за намаляване емисиите от въглероден двуокис.

Още през 1997 г. ЕС определя ВЕИ до 2010 г. да достигнат 12% от общо потребяваната енергия. Впоследствие с Пътната карта на Комисията за енергия от възобновяеми източници (10 януари 2007 г.) Съветът на Европейския съюз определя обвързваща цел за ЕС от 20% за брутно крайно потребление до 2020 г., а с приетата през 2009 г. Директива и правно обвързваща рамка (2009/28/ЕО от 28 апр.).

Според последния доклад на Комисията за постигнатия напредък от 27 март 2013 г. има вероятност целта на ЕС за ВЕИ до 2020 г. да бъде надхвърлена като цяло, въпреки че през 2012 г. не всички държави-членки са успели да постигнат своите задължителни цели. В съответствие със Зелената книга, приета на същата дата от 2013 г. и водещите политики в областта на климата и енергията за периода 2020–2030. Комисията предложи обвързваща цел за ВЕИ в размер на 27%. За тези високи цели, поставени пред страните от ЕС има и друга не по-малко важна причина, а именно изчерпващите се запаси от световните изкопаеми енергийни източници.

Ресурси, запаси и добив на изкопаеми енергийни горива в света
[по Ст. Калчевски (31)]

Изкопаеми горива	Прогнозни ресурси	Проучени	Добив през 2000 г.	Години на използване на проучените горива	Години на използване на прогнозните ресурси
Въглища, млрд. тона	15 000	1685	4,2	400	3571
Нефт, млрд. тона	500	137	3,3	42	151
Природен газ, трлн. м3	400	140	2,3	61	174

От данните в таблицата се вижда, че сроковете за експлоатация на ежегодните световни добиви на изкопаеми енергийни източници на досега проучените ресурси са направо притеснителни. Още повече че 15 години вече са изминали. Всичко това налага на възобновяемите енергийни източници да се гледа вече не като на алтернативни, а като на едни от основните източници на енергия, които по пътя на своето развитие в бъдеще ще трябва постепенно да заместят част от фосилните горива.

В определението на възобновяемите енергийни източници (ВЕИ) в Закона за енергетиката се посочва, че: „ВЕИ са слънчевата, вятърната, водната и геотермална енергия, възобновяващи се без видимо изтощаване при използването им, както и отпадни топлини, енергията от растителната и животинската биомаса, в т.ч. биогаз и енергия от индустриални и битови отпадъци.“

Предимствата от използване на ВЕИ се изразява най-напред от мястото, което им се отрежда в бъдеще за намаляване използването на енергия от изкопаеми горива. Този процес ще се отрази благоприятно на въздействието и върху околната среда от намаляване влиянието на парниковите газове в атмосферата. На трето място инсталациите за производство на енергия от ВЕИ създават възможности за децентрализация при производството и потреблението на енергия, особено в отдалечените региони, където няма изградени енергопреносни мрежи. И накрая с проектирането, изграждането и експлоатацията на енергосистеми от ВЕИ се разкриват нови работни места.

Най-важните недостатъци при използването на ВЕИ са: на първо място тяхното непостоянно действие в резултат от отсъствието на източници (слънце, вятър, намаляващ дебит на водните ресурси); променлив интензитет по време на генериране на енергия при подходящи условия; влияние върху качеството на енергията, подавана в мрежата, което води и до реални загуби; високи цени на технологиите за използване на източниците на възобновяеми ресурси, както и необходимите допълнителни средства и инвестиции за изграждане на нови станции и енергопроводни мрежи.

Отчита се, че през 2013 г. общо изградените производствени мощности от ВЕИ (водноелектроцентрали, фотоволтаици, ветрогенератори, Ко-генератори), представляват 41% от мощностите за енергия в страната, а произведената енергия от тях е едва 16, 3% от цялото годишно производство. Ускореното въвеждане на мощности от вятърна и слънчева енергия и от Ко-генерация в България е главно в резултат от преференциалните цени, определени със Закона от 2007 г. за възобновяеми и алтернативни източници на енергия. Последвалото общо повишаване на цените на електроенергия в страната в резултат на държавните преференции на производителите на ВЕИ срещна обаче голямо съпротивление от страна на населението и то основно поради своята енергийна бедност. Това е и причината за разминаване между изградените мощности и произведената енергия от тях.

В количествен израз с най-голям относителен дял е използването на дървесината като възобновяем източник на енергия с около 1100 хил. ТНЕ^[1], следвана от произведената водна енергия с 277, 4 хил. ТНЕ, на енергията от вятърните генератори със 105,0 хил. ТНЕ, на слънчевата енергия със 70,0 хил. ТНЕ (По лит. изт. 26).

Използването на биомасата като ВЕИ за получаване на топлинна енергия се извършва чрез изгаряне на дърва за огрев или селскостопански целулозни отпадъци, а след преработването им — от брикети, пелети, енергийни трески и компост. От биомасата след нейното преобразуване се получават и твърди горива (дървени въглища), течни биогорива (биоетанол, биометанол, биодизел и др.) и газообразни биогорива (биогаз, сметищен газ и др.). Основните насоки за използване на биомасата фактически са за отопление, за производство на електроенергия и на биогорива.

Растителната биомаса (фитомасата) се образува в резултат на фотосинтеза, процес, при който тя под влияние на слънчевите лъчи, водата в органичните клетки се разлага на водород и кислород. Водородът взаимодейства с СО² от въздуха, което съединение е в основата на образуването на биомасата, а свободният кислород се отделя в атмосферата.

Впоследствие при енергийно използване на биомасата протича реакция, при която се отделя СО², Н и топлинна енергия

СН²О + О² → СО² + Н + топлина

При горивния процес, отделеният СО² е равен на количеството погълнат от атмосферата при процеса на фотосинтеза. Т.е. реализира се затворен цикъл (кръговрат) на движението на СО², който се поглъща от въздуха, преобразува се в биомаса и след нейното използване като биогенно гориво се отделя в атмосферата.

Дървата за огрев, самостоятелно или примесени с въглища се използват за директно изгаряне в примитивни печки с нисък КПД от 30 до 40%. В страната все още няма практика за масово използване на преработената биомаса до брикети, пелети и енергийни трески за отопление, въпреки че калоричността на брикетите и пелетите е около 4400 kcal/kg, а при дървата за огрев 2700 kcal/kg. Основната причина е тяхната по-висока цена и независимо от предимствата, които тези пазарни продукти имат, досега те не се използват като основно гориво за отопление от населението.

Биомасата притежава следните предимства като ВЕИ, изразени в нейното широко разпространение и целогодишна достъпност, както и възможност за получаване от нея на най-различни продукти, не само на електроенергия и топлина, а и на етанол, биодизел, биогаз, биоводород и др. Биогоривото е възобновяем енергиен източник, което не влияе върху климатичните промени, тъй като при процесите на изгарянето му се освобождава само толкова количество СО2, колкото е било погълнато от атмосферата при фотосинтеза.

Разбира се, биомасата при едно отговорно и съобразено с науката управление има възможност да съдейства за устойчиво развитие на икономиката, като гарантира намаляване зависимостта от внос на петрол и природен газ, осигурява икономически растеж в селските райони, в областта на фермерството, лесовъдството и свързаните с тях индустрии при създаването на продукти на база на използването на ВЕИ и в осигуряване на допълнителни работни места.

Намаляващите световни запаси на петрол от една страна, и увеличаване до над 25% дела на транспорта в глобалното замърсяване на атмосферния въздух са причина да се стимулира разширяване производството и приложението на биогорива — течни и газообразни, произведени от биомаса.

Алтернативни източници на топлинна енергия за бензиновите двигатели е биоетанола, а за дизеловите двигатели — биодизела. Биоетанолът е биогориво в течно агрегатно състояние, получаван от растителни захарни култури, скорбялни или целулозни суровини чрез ферментация, дестилация и по химичен път. Около 40% от световното производство се извършва по химичен път, а чрез микробиологичен синтез — около 60%. Ежегодно в света се произвеждат десетки милиарда литра етилов алкохол. Когато като гориво в бензиновите двигатели се използва етанол вместо бензин, разходът на гориво се намалява около 7 пъти, а отделяните газове съдържат около 60 пъти по-малко въглеродни окиси. В практиката вече се използва т.нар. газохол — смес от бензин и етанол в съотношение 9:1.

За производство на биодизел се използват слънчогледово, рапично, соево и др. растителни масла. Съгласно Правната рамка от 2005 г. за използване на биомасата в страните от Европейския съюз и България се посочва, че селскостопанските фермери сами могат да произвеждат чисти растителни масла, биогориво за машините си чрез механично пресоване на маслодайни култури.

Приложението на тази технология не изисква сложни съоръжения и специални условия. През последните години подчертано засилен е интереса в нашата страна към отглеждането на рапица и нейното използване за производство на биодизел. Биодизелът използван в двигателите на дизеловите автомобили изгаря по-чисто, защото съдържа 11% кислород и е с по-високо октаново число, създава по-голяма мощност и в сравнение с фосилния дизел не съдържа сяра и тежки метали. В нашата страна със Закона за ВЕИ от 2009 г. се определя горивото за дизелови двигатели да съдържа минимум 4 процента обемни биодизел, а в горивата за бензиновите двигатели минимум 2 процента обемни биоетанол, като и в двата случая не трябва да надвишават 5 процента обемни.

От биомаса или биоразградими отпадъци чрез ферментация се произвежда и биогаз, който основно се използва за отопление, в готварски уреди и за получаване на ел. енергия. От един тон растения, се произвеждат от 300 до 600 м³ биогаз със съдържание на метан до 70%, а от един тон отпадъци 200 до 300 м³ биогаз и съдържание на метан около 60%.

С еврофондовете за периода 2014–2020 г. в Оперативната програма „Околна среда“ е включена и приоритетната ос „Подобряване качеството на атмосферния въздух“. Средствата по нея ще се насочат най-вече към двата основни замърсителя — градският транспорт и битовото отопление. Те ще помогнат на производители и потребители да спазват и изпълняват прилагането на европейския стандарт за биогоривата и заедно с другите страни от Европейския съюз да увеличават относителния им дял в структурата на ВЕИ.

Други източници за финансиране и насърчаване развитието на ВЕИ са Европейският фонд за регионално развитие (ЕФРР) и Кохезионният фонд (КФ). За реализиране на ВЕИ проектите, ЕС обръща внимание за спазване на принципа за тяхната разходна ефективност с цел разгръщане в пълна степен на потенциала им. Отчита се, че докато през програмния период 2000–2006 г. само 600 млн. Евро са били отпуснати за подкрепа на проекти за възобновяема енергия, през 2007–2013 г. приблизително 4, 7 млрд. Евро, то вече за програмния период 2014–2020 г. вниманието към увеличаване на ВЕИ сектора и насърчаване развитието на нисковъглеродната икономика се увеличава, доказателство за което са предварително разчетените финансови средства от ЕФРР, които общо могат да достигнат минимум 27 млрд. Евро. Допълнително подпомагане може да бъде предоставено и чрез Кохезинния фонд (По лит. изт. 16).

За да не се нарушава екологичното равновесие в екосистемата като общ природен комплекс от биоценоза (живите организми) и биотопа (средата с относително еднакви екологични условия, в която живеят организмите) от особена важност е устойчивото състояние и растеж на световните горски екосистеми. Това състояние се поддържа като обемите на годишно ползване на дървесина от тях не превишава годишните им прирасти и е един от основните фактори срещу увеличаването на СО2 и разрушаване плътността на озоновия слой както в приземната част — атмосферата, така и в стратосферата — на височина 10 до 25 км.

Един допълнителен резерв, а същевременно и ресурс, се явява и естественият отпад на дървесина в гората, както и загубите на дървесина при сечта, които съставляват около една пета от обемите на добиваната дървесна суровина. Този допълнителен ресурс може да се използва за производството на плочести и целулозни материали, за биогорива и др.

По-подробен анализ на възможностите за използване на частите от облата дървесина в България при нейния добив в гората е направен от Н. Йосифов (30/стр. 47/48).

Структура на иглолистните и широколистните дървесни видове в %

	Вършина, Листя	Клонки	Дърва за огрев	Технол. дървесина за плочи и целулоза	Трупи	Кора	Пънове
Иглол. дървесни видове	12%	10%	5%	15%	40%	10%	8%
Широкол. дървесни видове	12%	15%	15%	10%	30%	8%	10%

Около 35% биомаса от цялото количество предвиждана за добив дървесина според автора биха могли да се използват като източник за производство на енергия.

Значителни ресурси на биомаса, които допълват и увеличават дървесния са и лигноцелулозните суровини от селскостопански произход.

Селското стопанство ежегодно възпроизвежда огромни количества странични продукти от лигноцелулозен произход като слама, стъбла царевични и какалашки, стъбла от слънчоглед, лозови пръчки, стъбла от тютюн, клони от овощни дървена и др. Количествата странични продукти, показани в таблицата за 1999 г., са изчислени по установени норми на база засетите площи и тяхната средна продуктивност от ha [Н. Йосифов (30 стр. 60)].

Земеделски култури	Засята площ		Странични продукти		Енергиен потенциал хил. т.у.г.[2]
	хил. ha	% от общо обработв. площ	Общо хил. т	Свободни хил. т
Пшеница и ечемик	1221	25,4	2011	1697	577
Царевица за зърно	455	9,5	2227	1973	355
Слънчоглед	592	12,3	1184	947	214
Лозя	110	2,3	221	177	39
Овощни дървета	79	1,6	123	98	20
Тютюн	26	0,5	33	26	5

Към тези лигноцелулозни суровинни източници могат да се добавят още и памукови стъбла, стъбла от ръж и овес, конопен и ленен паздер и др.

Съществуват и допълнителни възможности за създаване на плантации от биомаса от различни растителни видове — тревни и горски култури. В практиката на страни като Италия, Дания, Холандия, Франция и др. се е наложил тревния вид Мисканус — слонска трева (Miscanthus sinensis). Многогодишният коренищен вид е със среден годишен добив от 28÷37 t/ha сухо вещество. Значителен ресурс от биомаса представлява и създаването на горски култури върху нископродуктивни селскостопански земи, терени недостъпни за земеделска техника, заливни земи и др. Най-често за такива се използват върбите, тополите, елшите и трепетликата. От тях при добро стопанисване и при ротация от 3 до 5 години, продуктивността им може да достигне 12÷15 t/ha сухо вещество годишно.

Значението и мястото на използване на биомасата като ВЕИ се определя от възможностите, които тя има за намаляване на отделяните количества СО2 в атмосферата и стратосферата. На срещата в Киото на 15 август 2002 г. горната граница за България за отделяните в милиона тона количества СО2, е определена на 130, 5 млн. тона. През 1988 г. са били отчетени 140,0 млн. тона и след това намаляват до 62–63 млн. тона през 2002 г. или два пъти под допустимата горна граница. Предвижда се през 2020 г. да достигнат приблизително около 90 млн. тона.

За тези резултати определен принос имат и използваните ВЕИ в България, видно от отчетените данни за 2010 г.

С най-висок дял на използваните ВЕИ от 61, 4% са дървата за горене. Тяхното нарастващо енергийно потребление в страната се дължи основно на ниската им цена и незначителните инвестиции в примитивни съоръжения (печки и котлета), които се използват за трансформирането им в топлинна енергия. Това нагледно се вижда и от структурата на видовете енергийни източници за отопление на домакинствата в България. Неблагоприятен факт е, че 32, 4% от селското население и 14, 9% от градското население се отопляват с въглища, при изгарянето на които в атмосферата се отделят с десетки пъти по-големи количества парникови газове в сравнение с горивните процеси при дървата за огрев, брикетите и пелетите.

Структура на използваните ВЕИ през 2010 г. и получената от тях енергия, изразена в хил. тона нефтен еквивалент (ktol)

Общо, в т.ч.	1437	100%
Водна енергия (ВЕЦ)	435	30,2%
Вятърна енергия (ВтЕЦ)	59	4,1%
Слънчева (фотоволтаична енергия) (ФВЕЦ)	1	0,1%
Слънчева топлинна енергия	10	0,7%
Геотермална топлинна енергия от минерални изводи и от темп. разлики в земните слоеве	33	2,3%
Дърва за огрев и др. дървесни отпадъци	882	61,4%
Дървени въглища	1	0,1%
Биогаз от канализационни утайки	3	0,2%
Биодизел	10	0,7%
Други течни биогорива	3	0,3%

Разпределение на видовете източници за отопление на домакинствата в България (2011 г.)

	Дърва %	Ел. енергия %	Въглища %	Централно отопл. вкл. Газ	Газ %
Общо	34,1	28,6	19,8	16,4	0,7
Градско население	22,8	38,3	14,9	22,7	0,9
Селско население	62,8	4,1	32,4	0,2	0,2

Основните насоки при използване на биомасата като ВЕИ са за:

• директно потребление без преработка под формата на обла дървесина (дърва за огрев), дървесни отпадъци от дърводобива и дървообработването и селскостопански целулозни отпадъци, използвани за отопление и за получаване на топлинна и ел. енергия при Ко-генерацията им;

• производство на брикети, пелети и енергийни трески, използвани за отопление и за получаване на топлинна енергия;

• преобразуване в биогорива — твърди (дървени въглища), течни (биоетанол, биометанол, биодизел) и газообразни (биогаз).

Пълна представа за това каква част от ежегодно добиваната обла дървесина в света и по континенти се използва от населението за отопление може да се получи от статистическите отчетни данни за 1995 г. и 2000 г. (Приложение 1).

От приложението се вижда, че дървата за огрев от населението и за производство на дървени въглища представляват половината от общия добив на обла дървесина в света. С най-висок относителен дял от тях през 2000 г. е континентът Азия с 44,6% от световния добив от 1 788 952 хм³, следван от континента Африка с 29,5% и Южна Америка с отн. дял от 10,5%. Значителните количества на дървата за огрев, използвани за отопление от населението в страните от тези континенти и региони, се обяснява с техните слабо развити в индустриално отношение икономики, примитивно ежедневие, бит и култура [Н. Григоров (14, стр. 30)].

Още по-високи са относителните дялове на дървата за огрев в посочените континенти спрямо общия им годишен добив на обла дървесина. В континента Африка отн. им дял е 88,6% от общия добив на обла дървесина от 595384 хм³, в Азия той е 78,2% от 1020041 хм³, а в Южна Америка — 55,6% от 339 292 хм³.

Тези отчетни данни показват какви огромни ресурси от обла дървесна суровина се употребяват ежегодно за отопление от населението и то използвайки ги в най-обикновени печки, замърсяващи въздуха с СО₂ в резултат на неефективните горивни процеси.

Много по-ниски стойности на относителните дялове на дървата за огрев спрямо общите добиви на обла дървесина са реализирани в континентите Европа — 18,4%, в Северна и Централна Америка — 20,0% и в Океания — 20,4%. В България при общ добив на обла дървесина от 4784 хм³ през 2000 г. дървата за огрев от населението са 2107 хм³ или 44,0%, който отн. дял е по-нисък от средната стойност за света от 53,0%, но с 2,4 пъти по-висок от постигнатия отн. дял от 18,4% в Европа.

Погледнато от друга страна на тези огромни количества дървесина, които се използват за получаване на топлинна енергия от населението, то те са същевременно и голям ресурс от биомаса като възобновяем източник за производство на енергия. Разбира се, използването на тези ресурси следва да се управлява при изпълнение на следните по-важни условия:

Първо. В горите трябва да се изсича обла дървесина толкова, колкото е планирано с лесоустройствените проекти, с което се създават условия за тяхното устойчиво състояние и възпроизводство на дървесна суровина и не се нарушава екологичното равновесие в природата.

Второ. В съвременната икономическа среда основно направление за потребление на този огромен ресурс (облата дървесина за огрев от населението) в световен мащаб, по континенти и в частност и в България, трябва да стане с използването му като ВЕИ чрез усвояване на технологии и съоръжения, с които от него да се произвеждат съвременни продукти — екобрикети, пелети, биодизел, биоетанол, биогаз, ел. енергия. С тях ефективността на използване на биомасата ще се увеличи многократно и в същата степен се намалява и замърсяването на околната среда от вредни емисии.

Трето. Разширяването на суровинната база може да се осъществи чрез частично и пълно обхващане на естествения отпад на дървесина в гората, използване на дървесните отпадъци при сечта и при преработката на облата дървесина, на лигноцелулозната суровина от селскостопански произход, реализиране на интензифицирани режими и генно инженерство за съкращаване сроковете за възпроизводство на дървесната суровина, отглеждане на бързорастящи дървесни видове и др.

В подкрепа на тези аргументи са и данните за състоянието на горите в България и техните потенциални възможности, изложени в Правната рамка за използване на биомасата в страните от Европа и България (2005 г.), в който документ се посочва, че съществуващият теоретичен потенциал от биомаса в България е значителен, но неговото усвояване за ВЕИ е крайно недостатъчно.

Теоретичен потенциал на биомаса в България Ktoe (хил. тона нефтен еквивалент)

Енергийни култури	Селскост. твърди отпадъци	Градски твърди отпадъци	Дърва за огрев	Други	Общо	Крайно енергийно потребление (КЕП) 2002 г. ktoe
840	1880	310	550	35	3615	8517

Влизането в сила през 2016 г. на евродиректива, с която се определят по-ниски норми за отделяне на въглеродни и азотни емисии в атмосферата, ще наложи необходимостта от масово заместване на сега използваните от местното население дърва и въглища за отопление с екобрикети и пелети от биомаса. Директивата ще засегне и ТЕЦ-овете, заводите за производство на цимент и стъкло, както и предприятия, които за топлинен реагент използват каменни въглища. Те ще трябва да направят значителни инвестиции, за да ограничат замърсяването на въздуха. Сложността на въпроса идва и от огромните количества въглища, необходими за поддържане на тяхната работа. Така например за нормалната работа на една ТЕЦ с мощност по-малка от ядрен блок от 1000 мВт е необходимо на всеки 30 минути в нея да пристига влак с 10 вагона въглища, а за денонощие изгаря 480 вагона с въглища (По лит. изт. 41).

В подкрепа за промяна на политиката в тази насока е и следната информация. Според доклад на МВФ светът субсидира конвенционалната фосилна енергия годишно с 5, 3 трилиона долара или с 6,5% от глобалния брутен вътрешен продукт. Това са умопомрачаващи финансови ресурси.

Между 1970 и 2014 г. Германия е отделила 102 млрд. евро за ВЕИ, но също така е субсидирала атомната си енергетика с 219 млд. евро, а въглищата с 546 млд. евро. За този 45 годишен период от време Германия е субсидирала ВЕИ средно годишно с 2, 3 млрд. евро, атомната енергетика с 4, 9 млрд. евро и въглищата с 12, 1 млрд. евро (41).

Какво трябва да бъде икономическата политика на България, която институциите и фирмите да провеждат за използването на биомасата (лигноцелулозната суровина) като възобновяем енергиен източник. За да отговори на повишените изисквания към сега използваните дърва за огрев и каменни въглища от населението за отопление, е необходимо да се създадат условия за стимулиране производството най-вече на екобрикети, пелети и енергийни трески. Тези горива са екологично чисти и от екологичен аспект се явяват като сполучлива алтернатива на фосилните горива (каменни въглища и нефт). Известно е, че при изгарянето на фосилните горива се отделят значителни количества парникови газове (преди всичко СО2). Ето защо в отговор на Решенията на Световния форум за екологично чиста среда в Копенхаген (2009 г.) е необходимо изграждане на мощности за ускорено задоволяване на пазара с висококачествени и екологично чисти горива. В това отношение дървесните екобрикети и пелети са с висока енергийна плътност, ниско ниво на емисиите на въглероден двуокис (диоксид), серни и други вредни газове и ниско пепелно съдържание, което е видно и от данните в таблицата.

Сравнителни данни за пепелното съдържание и газообразните вредни емисии, отделяни при изгарянето на 1 t кафяви въглища и брикети от дърво
[По Н. Йосифов (30, стр. 42)]

Вид гориво	Пепел kg	SO2 kg	N2О5 kg	CO2
Кафяви въглища	26, 5	30	5	40
Брикети от дърво	1,0	1,0	1, 8	1,0
Съотношение между пепелното съдържание и вредните емисии отделяни при изгаряне на 1 t каф. въглища и 1 t брикети	26, 5 пъти	30 пъти	2, 7 пъти	40 пъти

Основната суровина за производство на брикети и пелети са дървата за огрев и друга дребноразмерна обла дървесина. Необходимото количество широколистна дървесна суровина при средно начално влагосъдържание от 50% за производство на 1 тон брикети или пелети е приблизително 1, 5 тона. Обикновено дървата за огрев се маркират в пространствени m³ и тяхното превръщане от тона в m³ се извършва по формулата (Н. Йосифов):

където:m_д = 1, 5 t дървесина за 1 t брикети или пелети или 1500 kg/t

P_д = 670 kg/пл. m³ (обемната плътност на буковата дървесина в абс. сухо състояние)

W_д = 50% (влажността на дървесната суровина)

К_пр = 0,46 (коефициент за преминаване от плътни m³ в пространствени m³

за 1 тон брикети/пелети.

Брикетите са стандартизирано дървесно гориво, имат цилиндрична форма и диаметър от 20 до 100 mm, дължина от 50 до 300 mm (по желание на клиента) и влагосъдържание под 12%. Брикетирането на дребноразмерната дървесна биомаса води до намаляване на обема й до 10 пъти и нарастване на калоричността със 70÷80%. Те горят с по-висока температура и имат многократно по-ниско пепелно съдържание (под 1%).

Производството на дървесни брикети може да се осъществи с различни варианти на технологически процеси. Понастоящем в света повече от 100 фирми произвеждат и предлагат на пазара машини, съоръжения и инсталации за производство на брикети. Пълният цикъл на технологичните процеси за производства на брикети принципно може да се раздели на три основни стадия на обработване на суровината до краен продукт — брикети.

Така например, при дребноразмерната твърда биомаса (дърва за огрев) технологичната подготовка трябва да започне от операцията раздробяване, след което следват операциите дораздробяване, сушене и сортиране.

При втория стадий се извършва денсификация (уплътняване) на раздробената суха дървесина, което може да се предхожда от операция пластифициране (за твърда дървесина). Крайните продукти от денсификация са брикетите.

Третият стадий включва операциите по оформянето на брикети като пазарен прозукт, т.е. операциите пакетиране и палетизиране. Трябва да се изтъкне, че технологичните процеси за производство на брикети по вид на операциите са много сходни, като остават различни главно по вида на пресовите съоръжения и изискванията към технологичните параметри на обработване на различните видове дървесна суровина.

Технологията за брикетиране/пелетизиране най-общо включва следните технологични операции:

• съхранение на суровината на склад (открита площадка)

• раздробяване на суровината на дробилни машини до енергийни дървесни трески с различна форма и дължина от 5 до 50 mm

• складиране на треските

• дораздробяване на треските на дървесни частици на роторни чукови мелници до необходимия фракционен състав

• сушене на дървесните частици до крайна влажност 10 ± 2%

• сортиране (пресяване) на дървесните частици

• преси за брикетиране на винтови екструдери (шнекови преси), на бутални механични или бутални хидравлични преси с производителност от 500 до 1500 kg/h.

Преси за пелетизиране или гранулатори — с плоска кръгла неподвижна матрица или с въртяща се рингова матрица, които са перфорирани с диаметър, съответстващ на диаметър на пелетите от 6 до 8 mm и дължина от 10 до 50 mm и изпълняват ролята на пресформи. За целта постъпващата в гранулатора раздробена биомаса са притиска към отверстията на матрицата с помощта на притискащи устройства — най-често от две до три назъбени метални ролки, от чиято външна периферия излизат готовите пелети.

Уплътняването на раздробената лигноцелулозна дървесина се осъществява без добавяне на свързващи вещества и химикали, тъй като тази роля се изпълнява от съдържащия се в дървесината лигнин, като същевременно се постига и висока плътност при тяхното пресоване в порядъка от 1,0 до 1,05. Следват процесите по:

• охлаждане и кондициониране на брикетите/пелетите;

• оформяне по дължина на брикетите;

• опаковане и палетизиране на брикетите и пелетите

• складиране на готовата продукция

Дървесните брикети са най-рентабилно и икономично от финансова гледна точка гориво, тъй като могат да се използват във всички отворени горивни системи — битови камини, печки, котлета и др. Използваните сега дърва за огрев за директно изгаряне в печките са с нисък КПД — от 30 до 40%. В същия порядък е и пепелното съдържание.

Използването на брикетите и пелетите като биогенно гориво за отопление от населението е един перспективен и ефективен начин на живот от гледна точка на чистота, екологичност, уют и качества на продуктите, чиито предимства много добре се разкриват при сравнението им с дървата за огрев и въглищата. Докато обаче за горивните процеси при брикетите като гориво се използват обикновени печки и камини, то за пелетите са необходими по-специално разработени системи на печки и топли, които горивни системи позволяват както автоматично, така и дистанционно управление на горивния процес. Тези изисквания са продиктувани и от размерите на пелетите, които са с диаметър от 6 до 8 mm и средна дължина 30 mm и възможността им да се съхраняват в резервоар с вместимост до 25 kg при малките печки и с винтова дозираща система, с която се осъществява подаването им към горивната камера.

От 2010 г. ЕК въвежда сертификат EN plus, регламентиращ качеството на дървесните пелети за битово отопление и EN-B за промишлено отопление. В първия случай съдържанието на пепел е не повече от 0,7% и влажност от 10% или по-малка, а калоричността 16,5÷19 мегаджаула на килограм. За промишлени нужди изискванията са същите, само пепелното съдържание е до 1,5%.

Като ВЕИ от биомаса за производство на брикети и пелети, освен дървата за горене и отпадъчната дървесина при дърводобива в гората и в дървообработването, значителен потенциал има и в използването за енергийни цели на биомасата от селскостопански култури — слама от житните култури, царевични стъбла и какалашки, слънчогледови стъбла и празните пити, пръчки от резитба на лозята, стъблата от тютюневите растения. Като най-голям източник и най-перспективна за използване е сламата от житните растения. Въпросът е какво количество от сламата може да се събира и използва като енергиен ресурс. У нас засега единствено в гр. Мизия има инсталация за производство на брикети от слама.

Енергийни трески от биомаса. Те са предназначени за отопление, технологични нужди, битово водоснабдяване с топла вода на обществени сгради, хотели, индустриални и селскостопански обекти. Котлите, изгарящи енергийни трески, са комплектувани с топлообменник, подвижна скара, система за отвеждане на пепелта, вентилатори, подаващи въздух и системи за автоматично управление. Енергийните трески са с размери (дължина х широчина х дебелина) съответно от 20 х 20 х 10 mm и при изгарянето им се достига калоричност от 2,56 kW/kg и минимално пепелно съдържание до 3%. По отношение на номиналната топлинна мощност котлите за изгаряне на енергийни трески се предлагат в диапазон от 40 до 3000 kW

Ко-генерация. Изграждането на ко-генерационни инсталации на биомаса, независимо от по-високите първоначални инвестиционни разходи, е ефективен способ за комбинирано производство на топлина и ел. енергия и са особено подходящи за потребителите в малките населени места. Ко-генерацията е максимално изгодна в случаите, когато се поддържа постоянен товар от консуматорите на топлоенергия. У нас такива са топлоелектрическите централи (ТЕЦ), които използват за гориво каменни въглища и замяната им с биомаса ще окаже значително влияние за намаляване замърсяването на атмосферата с вредни газове.

Общата за страната бизнес ситуация в момента се характеризира с очаквано оживление, което е особено важно по отношение на денсифицираните биогорива. През последните години денсифицираните биогорива, в т.ч. и екобрикетите и пелетите постепенно, но трайно намират своята ниша на пазара на топлинна енергия. Това се дължи на факта, че тези горива са екологосъобразна алтернатива на фосилните горива (въглища и нефт), а също и на принадлежността им към възобновяемите енергийни източници.

Изграждането на мощности за производство на брикети и пелети изисква влагане и на значителни по обем инвестиции, които не са по силите на малкия бизнес. Ето защо в редица европейски страни с държавното законодателство са решени въпросите за стимулиране на производството на екологочисти денсифицирани биогорива в т.ч. брикети и пелети от растителна биомаса. В нашата страна също има такава възможност по линия за финансиране чрез еврофондовете, но стимулираща политика следва да се провежда и в търговията, най-вече при предлагането на всички бензиностанции и складове за строителни материали на тези екопродукти, а също и към потребителите при закупуването на специални горивни пелетни инсталации, които не са по възможностите на по-бедните слоеве от населението.