Hrvatska komora inženjera šumarstva i drvne tehnologije, Ogulin 18. 05. 2010.

ŠUMSKA BIOMASA POTENCIJALI, TEHNOLOGIJE PRIDOBIVANJA, KONTROLA KAKVODE

Izv. prof. dr. sc. Željko ZečidDinko Vusid, dipl. ing. šum.

SADRŢAJ

• UVOD

• POTENCIJALI ŠUMSKE BIOMASE

• REZULTATI ISTRAŽIVANJA BIOMASE NADZEMNOG DIJELA STABLA

• SUSTAVI I TEHNOLOGIJE PRIDOBIVANJA ŠUMSKE BIOMASE

• KONTROLA KAKVODE ŠUMSKE BIOMASE

NASTAVA I LABORATORIJSKE VJEŢBE

Diplomski studij Šumarstvo, smjer: Tehnike,

tehnologije i menadţment u šumarstvu

Pridobivanje drva II 3+2+2 (I semestar)

Šumski proizvodi 2+1+2 (II semestar)

Šumska biomasa za energiju 1+0 (III semestar)

Trgovina šumskim proizvodima 1+0 (II semestar)

Diplomski studij Urbano šumarstvo i zaštita prirode

Uporaba Šumske biomase 1+0 (III semestar)

ŠTO JE BIOMASA?

ŠTO JE ŠUMSKA BIOMASA?

Biomasa potjeĉe od grĉke rijeĉi bios, što znaĉi ţivot i latinskog massa, znaĉenja

tijelo, pa se stoga moţe reći da se pojam biomase odnosi na ţivu tvar jednog ili

više organizama ili njihovih dijelova koja je izraţena teţinom suhe tvari po jedinici

površine (obujma), odnosno šumske površine.

UVOD

• Osiguranje dugoroĉne dobave energetskim drvom iz šuma i drvnim ostacima iz

primarne pilanske prerade za kogeneragijska postrojenja i energane jedno je od

kljuĉnih pitanja za struĉnu javnost u Hrvatskoj kao i u susjednim drţavama.

• Nuţno je precizno utvrditi (izmjeriti) kapacitete postojećih šuma odnosno ukupnu

biomasu stabla.

• U strategiji razvoja šumarstva Hrvatske potrebno je utvrditi proizvodne

mogućnosti šumskih i neproizvodnih poljoprivrednih površina.

• Poznavanje strukture biomase vrsta drveća naših šuma osnova je za procjenu

energetskog potencijala ukupne šumske biomase.

• U smislu biomase za energiju nadzemnog dijela stabala u obzir dolazi obujam ili

masa debla ili dijelova debla, krupna i sitna granjevina te kora, a kod ĉetinjaĉa još i

ĉešeri ili kod listaĉa sjemenke (plodovi).

• Lisnu masu potrebno je ostavljati u šumi radi odrţanja proizvodnih sposobnosti

šumskog ekosustava.

POTENCIJALI

POVRŠINE (ŠGOP 2006.)

Republika Hrvatska: 5 653 800 ha

Površina šumskog

zemljišta

2 688 687 ha

Obraslo 2 402 782 ha

Neobraslo proizvodno 208 467 ha

Neobraslo neproizvodno 32 952 ha

Neplodno 44 487 ha

Poljoprivredno neobraslo oko 847 000 ha

POTENCIJALI

DRVNA ZALIHA – HŠ (ŠGOP 2006.)

Vrsta drva Mil m3 Udio, %

hrast lužnjak 45,0 14,9

hrast kitnjak 28,7 9,5

obična bukva 113,2 37,4

poljski jasen 11,8 3,9

obični grab 23,2 7,7

jela i smreka 34,5 11,4

ostale vrste 46,0 15,2

Ukupno 302,4

Mil m3

Privatne šume

Ukupno

oko 97,0

399,4

POTENCIJALI

RASADNIĈARSKA PROIZVODNJA

• Ukupna bruto površina 42 rasadnika Hrvatskih šuma d.o.o. iznosi 432,34 ha

• Prosjeĉna godišnja isporuka šumskih sadnica:

POTENCIJALI

ENERGETSKI NASADI TOPOLA

Energetski nasadi listaĉa (20-40 t/ha/god)

Ispitivanje klonova topola u eksperimentalnim plantaţama

Eksperimentalne plantaţe se osnivaju na mjestima s razliĉitim pedo-klimatskim uvjetima kako bi se procijenila njihova prilagodba.

Preporuĉeni razmak za plantaţe 2-godišnje

rotacije, kao rezultat iskustava s

razliĉitim razmacima sadnje (5.500-

6.600 biljaka/ha)

2-godišnja rotacija x 5 siječa = 10 godina uzgajanja

preporučeni razmak za plantaže 5-godišnje rotacije podignutih s 1-godišnjim plemkama (1.100-1.600 biljaka/ha)

m 3,00

m 3,00 Sirio AF2 AF8

m 2,00 Monviso

AF6

4-5 godišnja rotacija x 2-3 sječe = 10-12 godina uzgoja

Rast plantaže na kraju

prvog ciklusa (2 godine).

Stabla su spremna za

sječu.

DRUGI CIKLUS

PROIZVODNJE

Upravo posječena plantaža

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

70,00

80,00

90,00

Monviso AF2 AF6 AF8 I-214 Lux

ton

ne

lla

te/h

a

peso fresco 1° anno peso fresco 2° anno

Prirast pokusne plantaţe u Mira -i (Venecija) na

kraju prvog ciklusa, 2 godine nakon sadnje

(svjeţih tona /ha)

Na kraju drugog ciklusa plantaža je spremna za drugu sječu i postiže punu

produktivnost. Stabla imaju 4-godišnje korijenje i 2-godišnje deblo.

Prirast pokusne plantaţe u Mira -i (Venecija)

na kraju drugog ciklusa

(svjeţih tona/ha)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

AF8 Monviso AF2 AF6 I-214 Lux

tonnella

te/h

a

Peso fresco secondo ciclo

Prosjeĉni prirast 45 svjeţih tona / ha * godina

POTENCIJALI

LOGISTIKA I LJUDSKI POTENCIJAL

Hrvatske šume d.o.o.

• Direkcija

• 16 Uprava šuma podruţnica

• 170 Šumarija

Proizvodni radnici 4.310

(47%)

Pomoćni radnici 260

(3%)

Stručno osoblje 3.308

(36%)

Pomoćno osoblje 1.286

(14%)

Struktura zaposlenih u 2007. godini (9.164)

Hrvatske Šume d.o.o.

ISTRAŢIVANJA

BIOMASA ALEPSKOG BORA U ŠUMSKIM KULTURAMA (svjeţe drvo)

Alepski bor, nakon rušenja

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

70,00

80,00

90,00

100,00

5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 25 30 35 40 45 50 55 60 62

Prsni promjer, cm

Po

sto

tni

mas

eni

ud

io,

%

Izbojci, iglice

i češeri

Grane

Deblovina

Prsni promjer

Deblovina s korom

Sitna granjevina s korom

Izbojci, iglice

i ĉešeri Ukupno

cm kg/stablo % kg/stablo % kg/stablo % kg/stablo

5 5,560 33,6 0,300 1,8 10,670 64,5 16,530

10 32,325 52,0 8,843 14,2 20,974 33,8 62,142

15 90,513 60,2 28,883 19,2 30,913 20,6 150,308

20 187,924 65,3 59,335 20,6 40,486 14,1 287,745

25 331,190 68,8 100,201 20,8 49,694 10,3 481,084

30 526,201 71,5 151,478 20,6 58,535 8,0 736,215

35 778,319 73,5 213,169 20,1 67,012 6,3 1058,500

40 1092,506 75,2 285,271 19,6 75,122 5,2 1452,900

45 1473,403 76,6 367,787 19,1 82,868 4,3 1924,057

50 1925,392 77,8 460,715 18,6 90,247 3,6 2476,353

55 2452,633 78,8 564,055 18,1 97,261 3,1 3113,949

60 3059,099 79,6 677,808 17,6 103,909 2,7 3840,817

62 3324,728 80,0 726,225 17,5 106,466 2,6 4157,419

ISTRAŢIVANJA

BIOMASA ALEPSKOG BORA U ŠUMSKIM KULTURAMA

Alepski bor, postotni udjeli suhe tvari

48,4450,13

54,36

75,00

41,34

79,18

75,59

49,86

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

70,00

80,00

90,00

Deblovina Grane 3 -7 cm Grane 0 - 3 cm Grane 0 - 3 cm

(suhe)

Iglice Češeri Češeri (suhi) Prosječno

Post

otn

i udio

suhe

tvar

i, %

ISTRAŢIVANJA

BIOMASA CRNOG BORA U ŠUMSKIM KULTURAMA – SINJ 2010. (suha drvna tvar)

ISTRAŢIVANJA

Biomasa crnog bora u šumskim kulturama (Gospić, 2008.)

N= 15

ISTRAŢIVANJA

Biomasa europskog ariša u mješovitim sastojinama (ĐurĊevac, 2010.)

N=35(M=49,03 %)

ISTRAŢIVANJA

Biomasa jele u prebornim sastojinama (Prezid, 2008.)

N=30Svjeţe grane i iglice (M=51,84 %)

BIOMASA HRASTA LUŢNJKA I POLJSKOG JASENA

BIOMASA HRASTA LUŢNJAKA-svjeţe drvo (kora-prostorno drvo-sitna granjevina)

Ţupanja 2007.

ISTRAŢIVANJA

BIOMASA POLJSKOG JASENA (svjeţe drvo sitne granjevine M=40,07 %)

(N=25, Koška, 2010.)

BIOMASA BUKVE U REGULARNIM SASTOJINAMA (svjeţe drvo)

ISTRAŢIVANJA

Biomasa obiĉnog graba u brdskim šumama (Daruvar, 2010.)

N= 40

Gustoća graba za vrijeme mirovanja vegetacije iznosi 840,6 kg/m3, a tijekom vegetacije 964,0 kg/m3.

ISTRAŢIVANJA

Biomasa bukve u brdskim šumama (Kamenska, 2011.)

N=45

DOSADAŠNJA ISTRAŢIVANJA

Biomasa divlje trešnje u nizinskim šumama (UŠP Vinkovci, 2010.)

N=40

ISTRAŢIVANJA

Biomasa amorfe u nizinskim šumama (Otok, 2009.)

N= 60

Prosjeĉni udio vlage drvne sjeĉke 40,51%)

ISTRAŢIVANJA

Kakvoća drvnog iverja malolisne lipe i proizvodnost iveraĉa (Osijek, 2010.)

(uzorak 10 kamiona)

Eschlböch Biber 82

Traktor Claas Xerion 3300

Proizvodnost iveraĉa iskazana u

tonama drve sjeĉke s 30 % vlage

iznosi 11,28 t/h

Postotak vlage u uzorcima drvne sjeĉke

u rasponu je od 24,4% do maksimalno

36,7%; prosjeĉno vlaga iznosi 30,6 %.

ISTRAŢIVANJA

Kakvoća drvnog iverja topole (Darda, 2010.)

N= 40

Iveraĉ Bruks 803 CT

435,17;

39%

118,85;

11%

508,1;

45%

28,40;

3%

21,10;

2%

Iveranje

Premještanje

PZV

Dogovor

Osobne potrebe

ISTRAŢIVANJA

Utjecaj klimatskih ĉimbenika na prirodno prosušivanje drva (Otok, 2010.)

N= 35

TEHNOLOGIJE PRIDOBIVANJA ENERGETSKOG DRVA

Nizinsko podruĉje – prirodne šume

TEHNOLOGIJE PRIDOBIVANJA

Crnogoriĉne kulture

TEHNOLOGIJE PRIDOBIVANJA

Crnogoriĉne kulture

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35

Prsni promjer, cm

Učin

ak

, m

3/h

, T

roša

k, k

n/m

3

Učinak, m3/h Trošak, kn/m3

Harvester Timbarjack 870C Harvester Timbarjack 1270C

TEHNOLOGIJE PRIDOBIVANJA

Panjaĉe listaĉa (Brinje 2011.)

KONTROLA KAKVOĆE ŠUMSKE BIOMASE

OSNIVANJE I IZGLED LABORATORIJA ZA ŠUMSKU BIOMASU

Središnja prostorija laboratorija

Prostorija za pripremu uzoraka

Prostorija za ĉuvanje uzoraka

Poĉetak rada laboratorija-krajem 2007.

ZAKONODAVSTVO I NORME

• CEN–European Committee for Standardization i HZN-Hrvatski zavod za norme

• 2003. - Zakon o normizaciji (NN 163/2003)

• 2004. - Uredba o osnivanju Hrvatskog zavoda za norme (NN 154/04)

• 2008. – osnivanje Tehniĉkog odbora: Ĉvrsta biogoriva HZN/TO 0-538

• Sve norme iz CEN/TC 335 Solid biofuels su prihvaćene kao hrvatske norme kroz

tehniĉku upravu i dostupne su u normoteci HZN (informacija od 21. 01 2011.) .

EN 14588: 2010 Ĉvrsta biogoriva – Nazivlje, definicije i opisi

• podruĉje rada odbora 335 – Ĉvrsta biogoriva

• pojmovi (147) i njihove definicije:

• biomasa (eng. biomass) je materijal biološkog podrijetla iskljuĉujući

fosilizirani materijal ugraĊen u geološke tvorevine

• drvno iverje, drvna sječka (eng. wood chips) je iziverana drvna

biomasa u obliku ĉestica definirane veliĉine proizvedenih mehaniĉkim

postupkom oštrim sjeĉivom

• englesko-francusko-njemaĉko-španjolsko-dansko-nizozemsko-finsko-

norveško-švedski rjeĉnik definiranih pojmova

• EN 14961-1:2010 Ĉvrsta biogoriva – Specifikacije goriva i klase – Prvi dio: Opći

zahtjevi

• CEN/TS 15234:2006 Ĉvrsta biogoriva – Jamstvo kvalitete goriva

• CEN/TR 15569:2009 Ĉvrsta biogoriva – Vodiĉ za sustav osiguranja kakvoće

SPECIFIKACIJA SVOJSTAVA DRVNOG IVERJA ZA ENERGIJU

• NORMATIVNI DIO:

• granulometrijska struktura

• udio vlage

• udio pepela

• udio dušika (za kemijski tretiranu biomasu)

• INFORMATIVNI DIO:

• neto ogrjevna vrijednost

• nasipna gustoća

• udio klora

UZORKOVANJE

• CEN/TS 14778-1:2005 Ĉvrsta biogoriva – Uzorkovanje – Prvi

dio: Metode uzorkovanja

• CEN/TS 14778-2:2005 Ĉvrsta biogoriva – Uzorkovanje – Drugi

dio: Metode uzorkovanja odreĊenog materijala transportiranog

kamionima

• CEN/TS 14779:2005 Ĉvrsta biogoriva – Uzorkovanje – Metode

pripreme plana uzorkovanja i certifikata uzorkovanja

• CEN/TS 14780:2005 Ĉvrsta biogoriva – Metode pripreme

uzoraka

UDIO VLAGE/VODE

• EN 14774-1:2009 Ĉvrsta biogoriva – Metode odreĊivanja udjela vlage – Metoda

sušionika – Prvi dio: Ukupna vlaga – Referentna metoda

• EN 14774-2:2009 Ĉvrsta biogoriva – Metode odreĊivanja udjela vlage – Metoda

sušionika – Drugi dio: Ukupna vlaga – Pojednostavljena metoda

• EN 14774-3:2009 Ĉvrsta biogoriva – Metode odreĊivanja udjela vlage – Metoda

sušionika – Treći dio: Vlaga u uzorku za generalne analize

UDIO VLAGE (VODE) U DRVU

• Udio vlage izraĉunat na bazi suhog drva

(Moistre on dry basis - u, Holzfeuchte - u)

o izraţava masu prisutne vode u odnosu

na masu apsolutno suhog drva

• Udio vlage izraĉunat na bazi svjeţeg drva

(Moistre on wet basis - M, Wassergehalt - w)

o izraţava masu prisutne vodu u odnosu

na masu svjeţeg drva

o koristi se u trgovini drvnim

energentom

ODNOS:

• EN 15149-1:2010 Ĉvrsta biogoriva – Metode odreĊivanja

granulometrijskog sastava – Prvi dio: Metoda oscilacijskog

prosijavanja upotrebom sita promjera 1 mm i više

• EN 15149-2:2010 Ĉvrsta biogoriva – Metode odreĊivanja

granulometrijskog sastava – Drugi dio: Metoda vibracijskog

prosijavanja upotrebom sita promjera 3,15 mm i manje

• CEN/TS 15149-3:2006 Ĉvrsta biogoriva – Metode odreĊivanja

granulometrijskog sastava – Treći dio: Metoda prosijavanja na

principu vrtnje

GRANULOMETRIJSKE ANALIZE

3.15 mm8 mm 16 mm

45 mm

63 mm

• EN 15103:2009 Ĉvrsta biogoriva – OdreĊivanje nasipne gustoće

NASIPNA GUSTOĆA

• EN 14918:2009 Ĉvrsta biogoriva – OdreĊivanje ogrjevne vrijednosti

OGRJEVNA VRIJEDNOST

UDIO PEPELA

• EN 14775:2009 Ĉvrsta biogoriva – Metoda odreĊivanja udjela pepela

• CEN/TS 15370-1:2006 Ĉvrsta biogoriva – Metoda odreĊivanja ponašanja

taljenja pepela – Prvi dio: Metoda karakteristiĉnih temperatura

• CEN/TS 15104:2005 Ĉvrsta biogoriva – OdreĊivanje ukupnog udjela ugljika,

vodika i dušika – Instrumentne metode

• CEN/TS 15105:2005 Ĉvrsta biogoriva – Metode odreĊivanja udjela otopljenih klorida,

natrija i kalija

• EN 15148:2009 Ĉvrsta biogoriva – Metode odreĊivanja udjela hlapljive tvari

• CEN/TS 15289:2006 Ĉvrsta biogoriva – OdreĊivanje ukupnog udjela sumpora i klora

•CEN/TS 15290:2006 Ĉvrsta biogoriva – OdreĊivanje glavnih elemenata

• CEN/TS 15296:2006 Ĉvrsta biogoriva – Preraĉunavanje rezultata analiza na razliĉite

baze izraĉuna

• CEN/TS 15297:2006 Ĉvrsta biogoriva – OdreĊivanje sporednih elemenata

KEMIJSKE ANALIZE

• CEN/TS 15150:2005 Ĉvrsta biogoriva – Metode odreĊivanja gustoće ĉestica

• EN 15210-1:2009 Ĉvrsta biogoriva – Metode odreĊivanja mehaniĉke izdrţljivosti

peleta i briketa – Prvi dio: Peleti

• EN 15210-2:2010 Ĉvrsta biogoriva – Metode odreĊivanja mehaniĉke izdrţljivosti

peleta i briketa – Drugi dio: Briketi

PELETI I BRIKETI

DRVNO IVERJE – NORME

• CEN/TS 14774:2004

Ĉvrsta biogoriva – Metode odreĊivanja udjela vlage – Metoda sušionika

• CEN/TS 15103:2005

Ĉvrsta biogoriva – Metode odreĊivanja nasipne gustoće

• CEN/TS 15149-1:2006

Ĉvrsta biogoriva – Metode odreĊivanja granulometrijskog sastava

Metoda oscilacijskog prosijavanja upotrebom sita promjera 3,15 mm i više

•...

VANJSKE USLUGE ?

• meĊulaboratorijska suradnja

• ovlaštenje

• akreditacija

Ukupan broj laboratorijski obraĊenih uzoraka iznosi više od 2000

ZAKLJUĈAK

• Istraţivanja potencijala šumske biomase u prirodnim šumama ienergetskim nasadima vaţna je osnova za procjenu realne koliĉinebiomase za energiju, koju trţište moţe oĉekivati od hrvatskogšumarstva.

• Posebno su vaţna istraţivanja postojećih i novih tehnologijapridobivanja novog šumskog proizvoda – drvnog iverja.

• Izbor optimalne tehnologije pridobivanja šumske biomase odreĊenje vrstom drveća, sastojinskim i terenskim uvjetima te klimatskimpodruĉjem.

HVALA NA PAŢNJI

ŠUMARSKI FAKULTET SVEUĈILIŠTA U ZAGREBUZAVOD ZA ŠUMARSKE TEHNIKE I TEHNOLOGIJE

zecic@sumfak.hrvusic@sumfak.hr