ΧΡΗΣΗ ΒΙΟΜΑΖΑΣ ΓΙΑ ΘΕΡΜΑΝΣΗ ΣΤΟ ΑΣΤΙΚΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ: ΤΑΣΕΙΣ ΚΑΙ ΠΡΟΟΠΤΙΚΕΣ

Transcript

1 - ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΚΑΙ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΗΣ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ Δ/ΝΤΗΣ: ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΝΙΚΟΛΑΟΣ ΜΟΥΣΙΟΠΟΥΛΟΣ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΧΡΗΣΗ ΒΙΟΜΑΖΑΣ ΓΙΑ ΘΕΡΜΑΝΣΗ ΣΤΟ ΑΣΤΙΚΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ: ΤΑΣΕΙΣ ΚΑΙ ΠΡΟΟΠΤΙΚΕΣ ΑΝΑΣΤΑΣΙΑ ΤΣΕΠΛΕΤΙΔΟΥ Α.Ε.Μ.: 4910 ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ: ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΑΓΙΣ Μ. ΠΑΠΑΔΟΠΟΥΛΟΣ ΑΡΜΟΔΙΟΣ ΠΑΡΑΚΟΛΟΥΘΗΣΗΣ: Δρ. ΕΥΦΡΟΣΥΝΗ ΓΙΑΜΑ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ ΙΟΥΛΙΟΣ 2013

2

3 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΤΜΗΜΑ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΟΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΚΑΙ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΗΣ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ 5. Υπεύθυνος: Καθ. Άγις Μ. Παπαδόπουλος 6. Αρμόδιος Παρακολούθησης: Δρ. Ευφροσύνη Γιαμά 7. Τίτλος εργασίας: ΧΡΗΣΗ ΒΙΟΜΑΖΑΣ ΓΙΑ ΘΕΡΜΑΝΣΗ ΣΤΟ ΑΣΤΙΚΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ: ΤΑΣΕΙΣ ΚΑΙ ΠΡΟΟΠΤΙΚΕΣ 8. Ονοματεπώνυμο φοιτήτριας: ΤΣΕΠΛΕΤΙΔΟΥ ΑΝΑΣΤΑΣΙΑ 9. Αριθμός μητρώου: Θεματική περιοχή: Περιβάλλον και Ενέργεια 11. Ημερομηνία έναρξης: 15/02/ Ημερομηνία παράδοσης: 05/07/ Αριθμός εργασίας: 14. Περίληψη: 15. Στοιχεία εργασίας: Αντικείμενο της παρούσας εργασίας είναι η μελέτη της ενεργειακής αξιοποίησης της στερεής βιομάζας στα συστήματα θέρμανσης. Παράλληλα, γίνεται έρευνα πεδίου για την κατανάλωση ξυλείας στη θέρμανση στο αστικό περιβάλλον στην περιοχή της Θεσσαλονίκης. Πιο συγκεκριμένα, στο πρώτο κεφάλαιο της εργασίας παρουσιάζεται το θεωρητικό υπόβαθρο που σχετίζεται με τους ορισμούς βιομάζας και βιοενέργειας, τις πηγές προέλευσης της βιομάζας και τις δυνατότητες μετατροπής της σε αποδοτικότερες μορφές καύσιμης ύλης (πέλετς, μπρικέτες). Στο δεύτερο κεφάλαιο περιγράφονται οι χρήσεις της βιομάζας στα συστήματα θέρμανσης και η ενεργειακή αξιοποίηση της ενώ, στο τρίτο παρατίθεται η υπάρχουσα νομοθεσία στην Ελλάδα και σε άλλες Ευρωπαϊκές χώρες. Στη συνέχεια, παρουσιάζεται η μεθοδολογία που υιοθετήθηκε για την διενεργηθείσα έρευνα πεδίου σχετικά με την κατανάλωση ξυλείας στη θέρμανση που έγινε κατά τη χειμερινή περίοδο καθώς και τα αποτελέσματα που προκύπτουν. Αρ. Σελίδων: 86 Αρ. Εικόνων: 19 Αρ. Διαγραμμάτων: 17 Αρ. Πινάκων: 23 Αρ. Παραρτημάτων: 1 Αρ. Παραπομπών: Λέξεις κλειδιά: Βιομάζα, βιοενέργεια, συστήματα θέρμανσης, ξυλεία, πέλετς 17. Σχόλια: 18. Συμπληρωματικές παρατηρήσεις: 19. Βαθμός:

4

5 ARISTOTLE UNIVERSITY OF THESSALONIKI DEPARTMENT OF MECHANICAL ENGINEERING ENERGY SECTOR LABORATORY OF HEAT TRANSFER AND ENVIRONMENTAL ENGINEERING 5. Supervisor: Prof. Agis Papadopoulos 6. Undergraduate dissertation title: USE OF BIOMASS FOR HEATING IN URBAN AREAS: TRENDS AND PERSPECTIVES 7. Student name: TSEPLETIDOU ANASTASIA 8. Student Registration No: Topic area: 10. Start date: 11. Presentation date: 12. Dissertation No. Environment Energy and 15/02/ /07/ Summary: The scope of the study is to present the perspectives for using solid biomass for heating. Moreover, research field is conducted for wood consumption for heating at the urban environment in the area of Thessaloniki. Initially, the first chapter of the study presents the theoretical background associated with the definitions of biomass and bioenergy, the supply sources of biomass and the potential conversion of biomass to more efficient forms of fuel (pellets, briquettes). The second chapter describes biomass heating systems use and bioenergy perspectives while, the third chapter refers to the existing legislation in Greece and other European countries. Furthermore, the research methodology followed is presented and the results concerning wood consumption for heating during the winter period are discussed. Finally, based on the market research conducted the trends and perspectives for bioenergy consumption in Greece for heating are examined. 14. The dissertation comprises of: No. of pages: 86 No. of pictures: 19 No. of figures: 17 No. of tables: 23 No. of annexes: 1 No. of references: Keywords: 16. Comments: Biomass, bioenergy, heating systems, woods, pellets 17. Additional notes: 18. Grade:

6

7 Πρόλογος Η αυξημένη ρύπανση του ατμοσφαιρικού αέρα σε συνδυασμό με τις πρόσφατες μελέτες του ΑΠΘ που δείχνουν την υπέρβαση των ανώτατων ορίων της συγκέντρωσης επικίνδυνων σωματιδίων σε σπίτια που χρησιμοποιούν τζάκια και ξυλόσομπες για θέρμανση έφεραν στο προσκήνιο τη χρήση της βιομάζας στα συστήματα θέρμανσης και τις επιπτώσεις που έχει η ορθολογική αξιοποίηση της. Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη της ενεργειακής αξιοποίησης της βιομάζας στα συστήματα θέρμανσης ενώ, παράλληλα, γίνεται έρευνα πεδίου για την κατανάλωση ξυλείας στη θέρμανση στο αστικό περιβάλλον στην περιοχή της Θεσσαλονίκης. Η ορθολογική χρήση της ενέργειας αποτελεί έναν ιδιαίτερα σημαντικό τομέα τόσο της ενεργειακής αλλά και της γενικότερης οικονομικής και περιβαλλοντικής πολιτικής της Ευρωπαϊκής Ένωσης. Τέλος, θα ήθελα να ευχαριστήσω θερμά τον υπεύθυνο της διπλωματικής εργασίας Καθηγητή κ. Άγι Μ. Παπαδόπουλο, του Εργαστηρίου Μετάδοσης Θερμότητας και Περιβαλλοντικής Μηχανικής, την αρμόδια παρακολούθησης της διπλωματικής κ. Ευφροσύνη Γιαμά, διδάκτορα του εργαστηρίου, για την καθοδήγηση που μου παρείχαν κατά την εκπόνηση της παρούσας εργασίας, όπως επίσης, την οικογένεια μου και όσους με βοήθησαν στην προσπάθεια μου αυτή. Ιούνιος 2013, Θεσσαλονίκη Τσεπλετίδου Αναστασία

8

9 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ Πρόλογος ΕΙΣΑΓΩΓΗ Ορισμός βιομάζας και πηγές προέλευσης Βασικά χαρακτηριστικά της βιομάζας Μορφές δασικής βιομάζας Καυσόξυλα Πέλετς (pellets) ή συσσωματώματα Πλίνθοι ή μπρικέτες Πλακίδια ή θρύμματα ξύλου (wood chips) Ορισμός βιοενέργειας Τεχνολογίες βιοενέργειας ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗ ΑΞΙΟΠΟΙΗΣΗ ΒΙΟΜΑΖΑΣ Χρήσεις βιομάζας Τεχνολογίες αξιοποίησης βιομάζας Πυρόλυση Αεριοποίηση βιομάζας Καύση Αναερόβια χώνευση Αλκοολική ζύμωση Θερμιδική αξία βιομάζας Η χρήση βιομάζας στα συστήματα θέρμανσης Λέβητες βιομάζας Κατανάλωση ενέργειας και εκπομπές CO Εξέλιξη θέρμανσης με πέλετς βιομάζας την τελευταία δεκαετία Αξιοποίηση της βιομάζας στην Ευρώπη Εφαρμογές βιομάζας ως μέρος της πολιτικής για τις Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας ΝΟΜΟΘΕΤΙΚΟ ΠΛΑΙΣΙΟ Νομοθετικό πλαίσιο στην Ελλάδα Εκπομπές αερίων ρύπων από την καύση πέλετς Προδιαγραφές για εκπομπές ρύπων από λέβητες και εστίες καύσης βιομάζας Η αγορά πέλετς στην Ελλάδα Νομοθετικό πλαίσιο σε άλλες χώρες Προδιαγραφές και πρότυπα ποιότητας πέλετς βιομάζας... 51

10 3.2.2 Προδιαγραφές για εκπομπές ρύπων από λέβητες και εστίες καύσης βιομάζας Λέβητες βιομάζας με οικολογική σήμανση Η αγορά πέλετς στην Ευρώπη Οικονομικά εμπόδια Νομικά εμπόδια ΧΡΗΣΗ ΞΥΛΕΙΑΣ ΣΤΗΝ ΠΕΡΙΟΧΗ ΤΗΣ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ Γενικά Έρευνα πεδίου στις Επιχειρήσεις Αποτελέσματα έρευνας ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ... 82

11 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1.1 Ορισμός βιομάζας και πηγές προέλευσης Σύμφωνα με τον ορισμό κάθε οργανικό υλικό φυσικής προέλευσης μπορεί να θεωρηθεί βιομάζα. Έτσι, εκτός από τα φυτά και τα δέντρα, υλικά όπως η ζωική κοπριά και το άχυρο, λογίζονται επίσης ως βιομάζα. Παράλληλα, το χαρτί και τα απόβλητα του, τα απόβλητα σφαγείων, τα οργανικά απόβλητα βιομηχανιών τροφίμων, τα απόβλητα φυτικά λάδια και τα υπολείμματα τροφίμων θεωρούνται βιομάζα και μπορούν να χρησιμοποιηθούν με διάφορους τρόπους σε διαφορετικά συστήματα βιοενέργειας για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, θερμότητας και καυσίμων κίνησης ( Οι πηγές προέλευσης της βιομάζας είναι: Από την υλοτομία και τη βιομηχανία επεξεργασίας ξύλου Τα ξυλώδη υπολείμματα που λαμβάνονται από την επεξεργασία του ξύλου (πριονίδι, ροκανίδι, θρύμματα ξύλου, κλπ.), καθώς και υπολείμματα ξυλείας που παράγονται κατά την υλοτόμηση των δέντρων και είναι ακατάλληλα για περαιτέρω επεξεργασία, μπορούν να χρησιμοποιηθούν με διαφορετικούς τρόπους για την παραγωγή βιοενέργειας, είτε για την παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος ή για να καλύψει ανάγκες θέρμανσης. Έτσι, όταν αναφερόμαστε στο ξύλο ως ανανεώσιμο καύσιμο δεν εννοούμε, φυσικά, την αλόγιστη υλοτόμηση των δασών, αλλά την ενεργειακή αξιοποίηση παραπροϊόντων ξύλου, τα οποία παραμένουν, συνήθως, ανεκμετάλλευτα. Από τις γεωργικές δραστηριότητες Αντίστοιχα με τα παραπροϊόντα της βιομηχανίας ξύλου, τα υπολείμματα από τις γεωργικές δραστηριότητες, όπως π.χ. το άχυρο, μπορεί να χρησιμοποιηθεί εναλλακτικά, για την παραγωγή φιλικής προς το περιβάλλον ενέργειας και καύσιμης ύλης. Εκτός από το άχυρο, τα κλαδέματα από τις δενδρώδεις καλλιέργειες, αντί να παραμένουν στους αγρούς και να αποτελούν εστίες ανάπτυξης πυρκαγιών, μπορούν να αξιοποιηθούν και να μετατραπούν σε υψηλής ποιότητας στερεά βιοκαύσιμα, προσφέροντας, ταυτόχρονα, ένα επιπλέον έσοδο για τους παραγωγούς. Οι καλλιέργειες ενεργειακών φυτών αποτελεί, επίσης, μια πρακτική παραγωγής βιομάζας. Είναι, δε, αρκετά διαδεδομένη, τα τελευταία χρόνια ακόμα και στη χώρα μας όπου πραγματοποιείται για την παραγωγή υγρών βιοκαυσίμων. Οι ενεργειακές καλλιέργειες μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για την παραγωγή ενέργειας, εναλλακτικών αέριων βιοκαυσίμων (βιοαέριο) καθώς και στερεών βιοκαυσίμων (πέλετς). Για την παραγωγή των στερεών βιοκαυσίμων έχει, επίσης, ξεκινήσει η εγκατάσταση δενδρωδών καλλιεργειών ταχείας ανάπτυξης. Από τις κτηνοτροφικές δραστηριότητες Το βασικό απόβλητο όλων των κτηνοτροφικών δραστηριοτήτων είναι η ζωική κοπριά. Το ζήτημα της αποτελεσματικής διαχείρισης της γίνεται ακόμα πιο έντονο κατά την μαζική εκτροφή ζώων (συνήθως βοοειδών, χοίρων και πουλερικών) σε περιορισμένους και συστεγασμένους χώρους. Ο ιδανικότερος τρόπος διαχείρισης αυτών των αποβλήτων είναι η χρησιμοποίησή τους για την παραγωγή βιοενέργειας. Πιο συγκεκριμένα, με τη βοήθεια της τεχνολογίας της αναερόβιας χώνευσης τα υγρά ζωικά απόβλητα μετατρέπονται σε βιοαέριο, ένα εναλλακτικό και «πράσινο» βιοκαύσιμο. Μετά την παραγωγή του, το βιοαέριο τροφοδοτείται σε σύστημα συμπαραγωγής ηλεκτρικής

12 ενέργειας και θερμότητας, από την πώληση των οποίων προκύπτουν τα πολύ σημαντικά έσοδα της μονάδας βιοαερίου. Επιπλέον έσοδα μπορούν να προκύψουν από την εμπορική εκμετάλλευση του χωνεμένου υπολείμματος της κοπριάς ως βιολογικό λίπασμα. Η βιομάζα, συνεπώς, που λαμβάνεται από την εκτροφή ζώων ως απόβλητο αποτελεί μια πολύ σημαντική πηγή εσόδων για τον παραγωγό καθώς και ένα τρόπο παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας με φιλικό για το περιβάλλον και τον άνθρωπο τρόπο. Συνιστά έναν ανεκμετάλλευτο πλούτο, τον οποίο έχουν αναγνωρίσει όλες οι αναπτυγμένες χώρες εδώ και χρόνια και επενδύουν σε αυτόν διαρκώς. Από τη βιομηχανία παραγωγής τροφίμων Τα απόβλητα των βιομηχανιών παραγωγής τροφίμων, είτε βρίσκονται σε στερεά ή σε υγρή μορφή, μπορούν να αξιοποιηθούν ενεργειακά, επίσης μέσω της τεχνολογίας της αναερόβιας χώνευσης και της παραγωγής βιοαερίου. Έτσι, υγρά απόβλητα που φημίζονται για το υψηλό ρυπαντικό τους φορτίο (π.χ. τυρόγαλα, κατσίγαρος, απόβλητα σφαγείων, απόβλητα χυμοποιείων, ζυθοποιείων και βιομηχανιών επεξεργασίας φρούτων και λαχανικών) και την έντονη ρύπανση που προκαλούν κατά την ανεξέλεγκτη διάθεση τους, σταματούν, πλέον, να αποτελούν πρόβλημα για τους παραγωγούς καθώς μετατρέπονται σε ηλεκτρική ενέργεια. Με αυτόν τον τρόπο διαχείρισης των αποβλήτων προκύπτουν πολλαπλά οφέλη: διακόπτεται η περιβαλλοντική υποβάθμιση των υδάτινων αποδεκτών από την λειτουργία των ρυπογόνων βιομηχανιών με τρόπο που όχι μόνο δεν κοστίζει στον παραγωγό του αποβλήτου, αλλά του προσφέρει επιπλέον έσοδα από την πώληση της εναλλακτικής ενέργειας και την αποφυγή των υψηλών προστίμων που οφείλει να πληρώνει για την ακατάλληλη διάθεση των αποβλήτων του. Αντιστοίχως και για τα στερεά οργανικά απόβλητα βιομηχανιών τροφίμων, υπάρχουν αποτελεσματικές τεχνολογίες χρήσης τους για την παραγωγή βιοαερίου και ηλεκτρικής ενέργειας. Η στερεή βιομάζα χρησιμοποιείται κυρίως σε δύο μορφές: Ακατέργαστη μορφή όπως καυσόξυλα, πυρηνόξυλα, κουκούτσια κ.α. Επεξεργασμένη μορφή για ευκολότερη χρήση, αποθήκευση και μεταφορά, όπως θρύμματα ξύλων (woodchips) ή συσσωματώματα βιομάζας (πέλετς, μπρικέτες). 1.2 Βασικά χαρακτηριστικά της βιομάζας Ανεξαρτήτως της πηγής προέλευσής της, οι διεργασίες μετατροπής της βιομάζας σε ενέργεια επηρεάζονται από τα φυσικοχημικά χαρακτηριστικά της. Οι τιμές των ιδιοτήτων αυτών δεν είναι σταθερές και μπορεί να διαφέρουν σημαντικά αναλόγως της πηγής προέλευσης της βιομάζας. Τα χαρακτηριστικά αυτά δεν επηρεάζουν μόνο από τεχνικής πλευράς τα έργα αξιοποίησης της βιομάζας αλλά και όλη τη βιωσιμότητα της επένδυσης. Συνεπώς, η πλήρης κατανόηση της σημασίας τους είναι βασική για την εξέταση της κάθε διεργασίας ενεργειακής αξιοποίησης βιομάζας ( Τα βασικά χαρακτηριστικά της βιομάζας είναι: 1. Στοιχειακή ανάλυση 2. Η περιεκτικότητα σε υγρασία 3. Η περιεκτικότητα σε τέφρα 4. Η θερμογόνος δύναμη 5. Η πυκνότητα

13 Στοιχειακή ανάλυση Το οργανικό περιεχόμενο των διάφορων πηγών βιομάζας παρουσιάζεται στον παρακάτω πίνακα και έχει παρόμοια στοιχειακή ανάλυση. ΠΙΝΑΚΑΣ 1.2.1: Τυπικές τιμές στοιχειακής ανάλυσης βιομάζας Πηγή: Εισαγωγή στη βιομάζα, Καθ. Μ. Φουντη, ΕΜΠ Στοιχείο Κατά βάρος σύσταση (χωρίς τέφρα σε ξηρή βάση) Άνθρακας (C) % Υδρογόνο (H) 5,5 6,7 % Οξυγόνο (O) % Άζωτο (N) 0,12 0,6 % Θείο (S) 0 0,2 % Περιεκτικότητα σε υγρασία Η περιεκτικότητα σε υγρασία ορίζεται ως η ποσότητα νερού που βρίσκεται στη βιομάζα και μετράται ως ποσοστό επί του βάρους του υλικού. Το χαρακτηριστικό αυτό έχει πολύ σημαντική επιρροή στην ενεργειακή μετατροπή της βιομάζας, είτε πρόκειται για θερμοχημική μετατροπή (π.χ. καύση) ή για βιοχημική (π.χ. ζύμωση). Αξίζει να σημειωθεί ότι η αύξηση της περιεκτικότητας από το 0 μέχρι το 40% μειώνει την θερμογόνο δύναμή της κατά 66% και έτσι επιδρά στην ποιότητα της βιομάζας. Η υγρασία μπορεί να κυμαίνεται γύρω στο 10%, για κάποια αγροτικά υπολείμματα όπως το άχυρο και τα τσόφλια και περισσότερο από 60%, π.χ. για τη βαγάσση. Το ξύλο, το οποίο είναι βασική πηγή μεγάλων ποσοτήτων βιομάζας, έχει κατά μέσο όρο υγρασία μεταξύ 40 και 50%. Η βιομάζα που προέρχεται από κτηνοτροφικά απόβλητα (π.χ. κοπριά) ή από οργανικά υγρά απόβλητα (π.χ. τυρόγαλα) έχει γενικά πολύ υψηλή υγρασία, γεγονός που την καθιστά ευκολότερη στην μεταφορά της μέσω αντλιών. Η περιεκτικότητα σε υγρασία μπορεί να εκφραστεί είτε σε υγρή βάση ή σε ξηρή βάση. Καθώς η υγρασία έχει σημαντική επίδραση στις διεργασίες ενεργειακής μετατροπής της βιομάζας, η βάση επί της οποίας μετράται πρέπει να δηλώνεται. Ο συχνότερος τρόπος έκφρασης της υγρασίας της βιομάζας είναι σε υγρή βάση. Οι βιοχημικές διεργασίες (π.χ. αναερόβια χώνευση) απαιτούν υλικά με υψηλή περιεκτικότητα σε υγρασία ώστε να επιτύχουν την αποδοτική μετατροπή τους σε ενέργεια, σε αντίθεση με τις θερμοχημικές (π.χ. καύση) όπου η υψηλή υγρασία έχει αρνητική επίδραση στην ενεργειακή τους απόδοση. Η αεριοποίηση της βιομάζας απαιτεί κάποια υγρασία από την πρώτη ύλη, καθώς με αυτό τον τρόπο αυξάνεται η περιεκτικότητα του υδρογόνου στο τελικό προϊόν (αέριο σύνθεσης). Καθώς το υδρογόνο εκλύει σημαντική ενέργεια κατά την καύση του, είναι επιθυμητό να υπάρχει όσο το δυνατόν μεγαλύτερη αναλογία στο αέριο σύνθεσης. Εκτιμάται ότι βιομάζα με περιεκτικότητα σε υγρασία μικρότερη από 30% αυξάνει ελάχιστα τη συνολική απόδοση. Αναφορικά με τη βιομάζα που λαμβάνεται από τη γεωργία (είτε αυτούσια είτε ως παραπροϊόν) η περιεκτικότητα της σε υγρασία εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τις καιρικές συνθήκες κατά την περίοδο συλλογής της.

14 Στον ακόλουθο πίνακα παρουσιάζονται οι συνήθεις περιεκτικότητες σε υγρασία (μετρημένων σε υγρή βάση) μερικών εκ των σημαντικότερων πηγών βιομάζας. ΠΙΝΑΚΑΣ 1.2.2: Συνήθης υγρασία για διάφορες πηγές βιομάζας (σε υγρή βάση) Πηγή: Περιεκτικότητα σε τέφρα Η ποσότητα και η σύσταση της τέφρας (στάχτη) στη βιομάζα εξαρτάται από πολλούς παράγοντες μεταξύ των οποίων είναι η προέλευση της βιομάζας, οι συνθήκες καλλιέργειας και συλλογής της, το είδος της λίπανσης της καλλιέργειας, την αποθήκευσή και τις συνθήκες μεταφοράς της. Σημαντικός είναι και ο ρόλος της προ-επεξεργασίας της βιομάζας πριν την εισαγωγή της στη διεργασία μετατροπής της σε καύσιμα ή ενέργεια. Η μείωση των υψηλών τιμών τέφρας σε αποδεκτό επίπεδο μπορεί να επιτευχθεί με την κατάλληλη διαχείριση των περισσότερων από τους παραπάνω παράγοντες. Η περιεκτικότητα σε τέφρα μπορεί να είναι χαρακτηριστική είτε της ίδιας της βιομάζας είτε να μεταβάλλεται κατά τη συλλογή, μεταφορά, αποθήκευση και επεξεργασία της. Συνεπώς, η τιμή της περιεκτικότητας σε τέφρα μπορεί να μεταβάλλεται σημαντικά από τη μια πηγή βιομάζας στην άλλη. Ωστόσο, σε όλες τις περιπτώσεις, η υψηλή περιεκτικότητα σε τέφρα έχει αρνητική επίπτωση στην ενεργειακή αξιοποίηση της βιομάζας. Η επίδρασή της τέφρας στο ενεργειακό περιεχόμενο της βιομάζας αποτελεί το βασικότερο λόγο για τον οποίο είναι επιθυμητή η μικρή τιμή της. Σε αντιστοιχία με την υγρασία, η τέφρα είναι ένας τρόπος εκτίμησης της μη καύσιμης ανόργανης ύλης της βιομάζας και έτσι, επιδρά σημαντικά στο ενεργειακό περιεχόμενό της. Οι δύο παραπάνω παράμετροι αποτελούν ουσιαστικά το λόγο των διαφοροποιήσεων της ενέργειας κάθε βιομάζας. Στην περίπτωση που η τέφρα και η υγρασία δεν ληφθούν υπόψη, τότε οι περισσότερες πηγές βιομάζας θα έχουν παραπλήσιο ενεργειακό περιεχόμενο. Για παράδειγμα, το ενεργειακό περιεχόμενο υπολειμματικής φυτικής βιομάζας με μηδενική τέφρα και υγρασία εκτιμάται περίπου στο 4,7 kwh/kg. Αύξηση της υγρασίας κατά 15% με σταθερή διατήρηση

15 της τέφρας, το ενεργειακό περιεχόμενο μειώνεται στις 4,2 kwh/kg. Αντίστοιχα, με ταυτόχρονη αύξηση της τέφρας κατά 2% υπάρχει περαιτέρω μείωση του περιεχομένου στα 3,9 kwh/kg. Τέλος, βιομάζα με υγρασία 15% και τέφρα 10% έχει ενεργειακό περιεχόμενο περίπου 3,6 kwh/kg. Πρέπει να σημειωθεί ότι η περιεκτικότητα σε τέφρα πρέπει να συγκρίνεται για υλικά με την ίδια υγρασία. Σε πολλές διεργασίες ενεργειακής αξιοποίησης βιομάζας εκτός από την ποσότητα της τέφρας η χημική της σύσταση έχει και αυτή ιδιαίτερη σημασία. Η σύσταση της τέφρας επηρεάζει τις θερμοχημικές διεργασίες μετατροπής (π.χ. καύση, αεριοποίηση, πυρόλυση) εξαιτίας των υψηλών θερμοκρασιών που αναπτύσσονται. Η τηγμένη τέφρα, που προκύπτει ανάλογα τη χημική σύστασή της τέφρας, είναι δύσκολο να απομακρυνθεί και να συλλεχθεί και μπορεί να δημιουργήσει επικαθίσεις στα τμήματα του μηχανολογικού εξοπλισμού αυξάνοντας έτσι τα κόστη συντήρησης, το κόστος λειτουργίας και συνεπώς το σύνολο της επένδυσης. Κατ εξαίρεση, υπό συγκεκριμένες συνθήκες και για συγκεκριμένες πρώτες ύλες μπορεί να προκύψει τέφρα ικανή να χρησιμοποιηθεί ως χρήσιμο παραπροϊόν με εμπορική αξία. Σε διεργασίες βιοχημικής μετατροπής οι μηχανισμοί επίδρασης της τέφρας δεν είναι αρκετά σαφείς. Παρόλα αυτά, έχει αποδειχθεί ότι ανόργανα συστατικά μπορούν να δράσουν ανασταλτικά στη ζύμωση της βιομάζας καθώς και στην αναερόβια χώνευση αποβλήτων. Στην περίπτωση των πέλετς βιομάζας, η ανάγκη για την εξαιρετικά χαμηλή περιεκτικότητα τους σε τέφρα έχει διατυπωθεί ώστε να καλύπτουν τις εθνικές και ευρωπαϊκές προδιαγραφές ποιότητας. Η μικρότερη τιμή της τέφρας οδηγεί σε μειωμένες ποσότητες στάχτης που παράγονται στα οικιακά συστήματα θέρμανσης και διευκολύνει τους καταναλωτές. Εάν τα πέλετς παράγονται από καθαρή ξυλεία, καθώς το ίδιο το καθαρό ξύλο περιέχει ελάχιστη τέφρα (λιγότερο από 1%) είναι πιο εύκολο να επιτευχθούν τα επιδιωκόμενα χαμηλά ποσοστά της τέφρας. Αντίθετα, η πλειοψηφία των αγροτικών υπολειμμάτων έχουν πολύ μεγαλύτερη περιεκτικότητα σε τέφρα, γι αυτό και είναι αναγκαία η θέσπιση επιπλέον προτύπων που θα περιλαμβάνουν αυτόν τον περιορισμό. Η περιεκτικότητα σε τέφρα ορισμένων πηγών βιομάζας παρουσιάζεται στον πίνακα ΠΙΝΑΚΑΣ 1.2.3: Η περιεκτικότητα σε τέφρα για διάφορες πηγές βιομάζας Πηγή:

16 Θερμογόνος δύναμη Η θερμογόνος δύναμη εκφράζει την ενέργεια που απελευθερώνεται, κατά την καύση της μονάδας μάζας του καυσίμου. Αποτελεί τη βάση προσδιορισμού της απόδοσης του ενεργειακού συστήματος. Στους προσδιορισμούς των θερμοχημικών διεργασιών, είναι απαραίτητο να διαχωρίζεται η ανώτερη από την κατώτερη θερμογόνο δύναμη. Στην ανώτερη θερμογόνο δύναμη συμπεριλαμβάνεται η λανθάνουσα θερμότητα του νερού, πράγμα που δεν ισχύει για την κατώτερη θερμογόνο δύναμη όπου έχει αφαιρεθεί η λανθάνουσα θερμότητα εξάτμισης του περιεχομένου νερού. Συνήθως, η λανθάνουσα θερμότητα του νερού δεν επανακτάται και γι' αυτό είναι πιο σωστό να χρησιμοποιείται η κατώτερη θερμογόνος δύναμη, η οποία υπολογίζεται από την ανώτερη. Γενικά, το φάσμα των ανώτερων θερμογόνων δυνάμεων των διαφόρων ειδών βιομάζας, κυμαίνεται από KJ/kg (ξηρή βάση). Οι διαφορές οφείλονται κυρίως στο διαφορετικό περιεχόμενο άνθρακα (κύρια πηγή ενέργειας) και στη διαφορετική περιεκτικότητα σε τέφρα (μη καύσιμος ύλη). Πυκνότητα Καθώς η βιομάζα χρησιμοποιείται τεμαχισμένη, πιο χρήσιμη τεχνικά είναι η «χύδην» πυκνότητα. Αποτελεί κλάσμα της πυκνότητας ανά τεμάχιο. Εξαρτάται άμεσα από το είδος, το μέγεθος, το σχήμα και την υγρασία των τεμαχίων της βιομάζας. Κυμαίνεται από kg/m 3 (άχυρο) έως και kg/m 3 (ξύλο). Η «χύδην» πυκνότητα σε συνδυασμό με τη θερμογόνο ικανότητα της βιομάζας αποτελούν την «ενεργειακή πυκνότητα». Σε σύγκριση με συμβατικά καύσιμα, η βιομάζα έχει περίπου το 10% της ενεργειακής πυκνότητας του πετρελαίου. 1.3 Μορφές δασικής βιομάζας Τα δάση καταλαμβάνουν το 1/3 της επιφάνειας της γης (FAO, 2000) και διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο σε πολλαπλά επίπεδα. Από την οικονομική άποψη, ο δασικός τομέας αποτελεί σημαντική πηγή εισοδημάτων με την ξυλεία να χρησιμοποιείται σε πληθώρα κατασκευαστικών, οικιακών και βιομηχανικών εργασιών. Παράλληλα, από την πλευρά του περιβάλλοντος, είναι καθοριστικής σημασίας για τη διαφύλαξη της βιοποικιλότητας και την αντιμετώπιση της κλιματικής αλλαγής, όχι μόνο για τη δέσμευση του άνθρακα αλλά και λόγω της παραγωγής βιομάζας και των δυνατοτήτων που προσφέρουν όσον αφορά τις ανανεώσιμες μορφές ενέργειας. Στα μειονεκτήματα της στερεής βιομάζας ως καυσίμου για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, περιλαμβάνονται η χαμηλή πυκνότητά της που συνεπάγεται δυσκολίες στην μεταφορά και την αποθήκευσή της, η χαμηλή θερμογόνος δύναμη της και η ακαταλληλότητά της για μηχανές εσωτερικής καύσης ή αεριοστρόβιλους. Για τους λόγους αυτούς επιδιώκεται συχνά η μετατροπή της σε άλλη μορφή. Η απλούστερη μέθοδος μετατροπής της είναι η παραγωγή συμπυκνωμάτων ή συσσωματωμάτων (πέλετς ή μπρικετών) για την μείωση του όγκου της και αφαίρεση μέρους της υγρασίας της. Η πιο κοινή και κύρια προβλεπόμενη χρήση των δασών εντός της Ευρωπαϊκής Ένωσης είναι ουσιαστικά η παραγωγή ξύλου αλλά και των μη ξυλωδών δασικών προϊόντων. Επιπλέον, περαιτέρω κατασκευαστικές διαδικασίες λαμβάνουν αυτές τα βασικά και πρωτογενή προϊόντα ξύλου και τα

17 μετατρέπουν σε μια σειρά προϊόντων από ξύλο και χαρτί ή άλλη πηγή ενέργειας. Το παρακάτω σχήμα δίνει μια σαφή εικόνα της ροής του ξύλου στην Ευρώπη. Η απλούστερη μέθοδος μετατροπής της ποώδους βιομάζας σε πιο εύκολα διαχειρίσιμη και αποδοτικότερη καύσιμη ύλη είναι η παραγωγή πυκνών συσσωματωμάτων με την ξήρανση και τη συμπίεσή της. Οι δύο βασικοί τύποι τέτοιων συσσωματωμάτων βιομάζας είναι οι μπρικέτες και οι πελέτες (πέλετς), κυλινδρικής τις περισσότερες περιπτώσεις μορφής, διαφορετικών όμως διαστάσεων και πυκνότητας. Επιπλέον, στην περίπτωση των δασικών ξυλωδών, η μηχανική επεξεργασία περιλαμβάνει και την κατάτμησή της σε μικρά κομμάτια (πλακίδια ή θρύμματα ξύλου wood chips). EIKONA 1.3.1: Ροή του ξύλου στην ΕΕ των 27, 2010 Πηγή: VTT, EUBIONET3 project Καυσόξυλα Τα καυσόξυλα αποτελούν την πρώτη πηγή καύσιμης ύλης από το 1800, ώσπου παραγκωνίστηκε αρχικά λόγω αξιοποίησης του άνθρακα και έπειτα από την κατανάλωση πετρελαίου. Τα τεμάχια συμπαγούς ξύλου (κούτσουρα) είναι τα τεμάχια ξύλου που ποικίλουν ανάλογα με τον τύπο του λέβητα. Κύριο πλεονέκτημά των καυσόξυλων είναι ότι είναι η άμεση διαθεσιμότητα τους. Στα μειονεκτήματα περιλαμβάνονται η αυτοματοποίηση του καθίσταται δύσκολη λόγω της χειρωνακτικής φόρτωσης που απαιτείται και της δυσκολίας αποθήκευσής του, καθώς και η χαμηλή απόδοση της καύσης τους. Γενικά, το ποσοστό της ανακτώμενης ενέργειας από τη χρήση καυσόξυλων είναι της τάξης των 3.70 kw.

18 Τα πιο συνηθισμένα είδη ξύλων για καύση στην Ελλάδα είναι η δρυς, η ελιά, η οξιά και το πεύκο ανάλογα με την περιοχή και τη διαθεσιμότητα. Τα διάφορα είδη ξύλου χαρακτηρίζονται από το δέντρο ή θάμνο που προέρχονται, από το ειδικό βάρος τους, από την υγρασία που φέρουν, από τη διάρκεια χρόνου καύσης καθώς και από το κόστος αγοράς. Οι κύριες πηγές από τις οποίες προέρχεται η ξυλώδης βιομάζα είναι οι ακόλουθες: ξυλεία εναπομένουσα στους χώρους υλοτομίας (πρέμνο, φλοιός, κλαδιά κ.ά.), υπολείμματα δασοπονικών εργασιών (καθαρισμός αντιπυρικών ζωνών, αραιώσεις κ.ά.), κορμοί δέντρων μικρής διαμέτρου και αστικά απορρίμματα ξύλου. Τα ξυλώδη απορρίμματα πόλεων θα μπορούσαν να ανακτηθούν ώστε να χρησιμοποιηθούν στην παραγωγή ενέργειας ή έστω στην επαναχρησιμοποίηση τους ως πρώτη ύλη σε βιομηχανίες παραγωγής προϊόντων ξύλου (μοριοσανίδες, ινοσανίδες κ.ά.) αντί να καταλήγουν σε χώρους υγειονομικής ταφής (Hakkila, 2001) Πέλετς (pellets) ή συσσωματώματα Τα πέλετς (ή πελέτες) βιομάζας είναι ένα ανανεώσιμο στερεό βιοκαύσιμο υψηλής ποιότητας. Σε αντίθεση με τα συμβατικά καύσιμα βιομάζας (κούτσουρα ξύλου, κλαδέματα δέντρων κ.α.) τα οποία συνοδεύονται από σημαντικά μειονεκτήματα εξαιτίας της χαμηλής ενεργειακής τους πυκνότητας και της υψηλής περιεκτικότητάς τους σε υγρασία, τα πέλετς βιομάζας συνδυάζουν τα εξής σημαντικά χαρακτηριστικά: χαμηλή υγρασία, υψηλό ενεργειακό περιεχόμενο και ομοιομορφία στο σχήμα και το μέγεθος. Η τελευταία τους ιδιότητα είναι εξαιρετικά σημαντική σε θέματα που σχετίζονται με την μεταφορά και αποθήκευση του καυσίμου. Μεγάλη ποικιλία πρώτων υλών βιομάζας μπορούν χρησιμοποιηθούν για την παραγωγή των πέλετς με την πλειοψηφία τους να προέρχεται από κομμάτια ξύλου, είτε μαλακού (όπως πεύκο, έλατο, ερυθρελάτη) ή σκληρού (όπως δρυς, σημύδα, ιτιά, λεύκα). Τα υπολείμματα των πριστηρίων όπως, το πριονίδι, το ροκανίδι και τα ξακρίδια αποτελούν εξίσου υλικά για την παραγωγή των πέλετς βιομάζας. Η σταθερή χημική σύσταση του καυσίμου το καθιστά κατάλληλο για χρήση σε ποικίλες εφαρμογές, από οικιακές σόμπες και καυστήρες κεντρικής θέρμανσης μέχρι μεγάλης κλίμακας μονάδες παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Η μορφή τους σε συνδυασμό με το μικρό κυλινδρικό τους σχήμα προσδίδει στα πέλετς ιδιότητες ρευστού και επιτρέπει την εισαγωγή συστημάτων πλήρους αυτοματισμού σε αρκετές εφαρμογές, διευκολύνοντας περαιτέρω τη διαχείρισή τους ως καύσιμο. Χωρίζονται σε τρεις βασικές κατηγορίες, τα πέλετς ξύλου (woodpellet) που είναι κατασκευασμένα από 100% ξύλο, τα βίο-πέλετς (biopellet) που κατασκευάζονται από ενεργειακά φυτά και τα άγρο-πέλετς (agropellet) που κατασκευάζονται από αγροτικά υπολείμματα, όπως σιτάρι, αγκινάρα, καλαμπόκι κ.α. Το είδος των ξύλων από τα οποία αποτελούνται τα πέλετς και το ποσοστό συμμετοχής του κάθε ένα από αυτά στο τελικό μίγμα, καθορίζουν μια σειρά πολλών και σημαντικών παραμέτρων όπως, η θερμική απόδοση (θερμογόνος δύναμη εκφρασμένη σε Kw/kg, ή Kcal/kg, ή KJ/kg), η ποιότητα της καύσης (ποσοστό στερεών υπολειμμάτων καύσης) και το κόστος της αγοράς τους (ευρώ ανά κιλό) ( Η παραγωγή των πέλετς βιομάζας είναι μια διαδικασία συμπύκνωσης με διέλαση που έχει τελικό προϊόν μικρούς κυλίνδρους διαμέτρου μικρότερου από 25mm (συνήθως 6-12mm), ύψους 10-12mm και μειωμένης υγρασίας (6-8%). Τα πέλετς μπορούν να χρησιμοποιηθούν σαν καύσιμο στη μορφή που είναι για την παραγωγή ατμού από θερμικές μονάδες. Η θερμική ενέργεια των πέλετς είναι

19 5 kwh/kg. Έτσι, 1 κιλό πέλετς αντιστοιχεί σε μισό λίτρο πετρελαίου. Η ποιότητα των πέλετς καθορίζεται από το πρότυπο DIN EIKONA 1.3.2: Είδη πέλετς (pellets) Τα στάδια επεξεργασίας που διακρίνονται είναι τα εξής (ΔΕΣΜΗΕ): Ξήρανση της βιομάζας ώστε να μειωθεί η υγρασία στο επιθυμητό ποσοστό (μικρότερη του 10%). Άλεση και κονιορτοποίηση της ξηραμένης βιομάζας μετά από εισαγωγή της σε ειδικό μηχάνημα (pulverizer) σε συγκεκριμένο μέγεθος σωματιδίων. Διέλαση, όπου η βιομάζα πιέζεται ώστε να περάσει μέσα από την διάτρητη εδικού μηχανήματος εξώθησης (extruder). Προώθηση σε θάλαμο ψύξης των ξηρών και θερμών σβώλων με ρεύμα ψυχρού αέρα από όπου εξέρχονται έτοιμοι για αποθήκευση ή μεταφορά. Για τους λόγους που αναφέρθηκαν τα πέλετς βιομάζας έχουν εμφανίσει κατακόρυφη ανάπτυξη ως εναλλακτικό, φιλικό προς το περιβάλλον καύσιμο την τελευταία 20ετία στις περισσότερες αναπτυγμένες χώρες παγκοσμίως. Στο σημείο αυτό πρέπει να τονιστεί ότι τα πέλετς βιομάζας δεν επιτρέπεται να λαμβάνονται από την παράνομη υλοτόμηση των δασών, καθώς σε διαφορετική περίπτωση αναιρείται ο οικολογικός χαρακτήρας του καυσίμου. Έτσι, χρησιμοποιούνται μόνο υπολείμματα νομίμων υλοτομικών δραστηριοτήτων ή παραπροϊόντα επεξεργασίας ξύλου, των οποίων οι ποσότητες είναι σημαντικές σε όλη τη χώρα ενώ αποτελούν ταυτόχρονα εστία ανάπτυξης πυρκαγιών, ιδίως κατά τους θερινούς μήνες. Τα πλεονεκτήματα των πέλετς μπορούν να συνοψιστούν ως εξής ( Οικονομικότερη θέρμανση με πέλετς σε σχέση με τη χρήση πετρελαίου, εξασφαλίζοντας οικονομία πάνω από 40%.

20 Σταθερή τιμή σε σχέση με άλλες πηγές θέρμανσης, όπως το πετρέλαιο και το φυσικό αέριο. Εύκολη αποθήκευση, μεταφορά και αυτόματη τροφοδοσία του καυστήρα που οφείλεται στο μέγεθος και στο σχήμα τους. Αποτελούν το μοναδικό καύσιμο με μηδενικό ισοζύγιο εκπομπών CO 2. Τα πέλετς κατά την καύση τους απελευθερώνουν τόσο CO 2, όσο χρειαστήκαν για τη δημιουργία τους και αντίστοιχα, τόση ποσότητα απορροφάται από τα φυτά κατά την διαδικασία της ανάπτυξής τους. Με αυτόν τον τρόπο, δημιουργούν έναν κύκλο μηδενικών εκπομπών CO 2 και δεν συνεισφέρουν στο φαινόμενο του θερμοκηπίου. Δεν εκλύουν διοξείδιο του θείου SO 2 κατά την καύση τους έναντι των ορυκτών καυσίμων. Έτσι, συμβάλλουν στη μείωση των εκπομπών του SO 2 από την ατμόσφαιρα που ευθύνεται για την όξινη βροχή. Κατά την καύση τους δεν καπνίζουν, δεν ελκύουν επικίνδυνα αέρια και δεν ρυπαίνουν το περιβάλλον. Έχουν ελάχιστη στάχτη σε ποσοστό μικρότερο του 0,8-0,9%. Η στάχτη που συλλέγεται χρησιμοποιείται ως ανακυκλώσιμο λίπασμα για τα φυτά του κήπου και της βεράντας. Επιπλέον, τα πέλετς ανήκουν στην πράσινη ενέργεια και στις Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας αφού παρασκευάζονται από υπολείμματα νόμιμων υλοτομικών δραστηριοτήτων, υπολείμματα μονάδων επεξεργασίας ξύλου και πριστηρίων ξυλείας, υλικά που σε διαφορετική περίπτωση από την παρασκευή των πέλετς θα κατέληγαν σε κάποια χωματερή. Η παραγωγική τους διαδικασία είναι καθαρά μηχανική και δεν υπάρχει καμία προσθήκη χημικών ουσιών Πλίνθοι ή μπρικέτες Οι μπρικέτες (biomass briquettes) αποτελούν είναι φυσικό προϊόν και λόγω της λιννίνης που περιέχει το ξύλο και απελευθερώνεται κατά τη συμπίεση γίνεται συμπαγής και στερεή χωρίς να χρειάζεται πρόσθετα συγκολλητικά μέσα. Οι μπρικέτες κατασκευάζονται υπό υψηλή πίεση, δεν περιέχουν βλαβερές ουσίες και χημικά πρόσθετα συνεπώς, είναι ένα ανανεώσιμο οικολογικό και ανεξάντλητο βιοκαύσιμο που είναι φιλικό προς το περιβάλλον. Διακρίνονται 2 κατηγορίες, οι μπρικέτες ξύλου και οι μπρικέτες βιομάζας (ΔΕΣΜΗΕ). ΕΙΚΟΝΑ 1.3.3: Μπρικέτες ξύλου και μπρικέτες βιομάζας Οι μπρικέτες ξύλου κατασκευάζονται από κατάλοιπα ξυλείας, έχουν μεγάλη θερμική απόδοση και σε ορισμένες περιπτώσεις, πλεονεκτούν έναντι των καυσόξυλων. Πλεονέκτημα της αποτελεί η απουσία υγρασίας, που ιδιαίτερα το χειμώνα, προσθέτει βάρος στα καυσόξυλα. Έτσι, η ακριβότερη τιμή της σε σχέση με τα καυσόξυλα εξισορροπείται από την ικανότητα της αυτή. Ένα κιλό μπρικέτας

21 αντιστοιχεί σε 1,5 με 3 κιλά καυσόξυλων. Επιπλέον, αφήνουν ελάχιστη στάχτη και έχουν εύκολη μεταφορά και αποθήκευση. Οι μπρικέτες βιομάζας κατασκευάζονται κυρίως από γεωργικά απόβλητα και αντικαθιστούν άλλα ορυκτά καύσιμα όπως είναι ο άνθρακας ή το πετρέλαιο. Χρησιμοποιούνται ευρέως ως παράγωγα θερμικής ενέργειας σε εργοστάσια και βιομηχανίες ως καύσιμη ύλη σε λέβητες. Οι μπρικέτες βιομάζας συγκαταλέγονται στις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας καθώς, δεν ρυπαίνουν με ορυκτό άνθρακα στην ατμόσφαιρα. Παράγονται με έκθλιψη μέσω συμπίεσης μικρών ποσοτήτων βιομάζας, ώστε να απομακρυνθεί η εναπομένουσα υγρασία και να διαλυθούν οι ελαστικές τους ίνες. Η συμπίεση γίνεται σε θερμοκρασία C και πίεση kg/cm 2 με κοχλιοφόρες ή υδραυλικές πρέσες. Υπό αυτές τις συνθήκες, οι φαινόλες που περιέχονται στην βιομάζα συντελούν στη συμπύκνωσή της, δρώντας ως φυσικά συγκολλητικά. Σε ορισμένες περιπτώσεις φυτών, όπου δεν είναι δυνατή η συγκόλληση με αυτόν τον τρόπο, προστίθεται κερί από εξωτερική πηγή. Οι μπρικέτες που παράγονται έτσι, έχουν παραλληλεπίπεδη ή συνηθέστερα κυλινδρική μορφή με ενδεικτικές διαστάσεις 6 εκατ. διαμ. x 8 εκατ. μήκος, δεκαπλάσια πυκνότητα από την αρχική Βιομάζα (650 ως 750 kg/m 3 έναντι 50 ως 70 kg/m 3 ) και διατηρούν αυτά τα χαρακτηριστικά παρά τις καταπονήσεις που υφίστανται κατά την μεταφορά, την αποθήκευση και τελικά την διαδικασία τροφοδοσίας των θαλάμων καύσης τους. Χαρακτηριστικά τους αποτελούν η χαμηλή υγρασία 6-8%, στάχτη μικρότερη από 1% και η θερμογόνος δύναμη 4700 kcal/kg. Τα πλεονεκτήματα των μπρικετών μπορούν να συνοψιστούν ως εξής: Εύκολη αποθήκευση και μεταφορά. Έχουν ελάχιστη στάχτη σε ποσοστό μικρότερο του 1%. Έχει 4 6 φορές λιγότερη υγρασία από το ξύλο. Μεγαλύτερη θερμογόνος δύναμη από τα ξύλα, 1 κιλό μπρικέτας ισοδυναμεί με 1,6 κιλό καυσόξυλων. Βαθμό απόδοσης κατά την καύση της μπρικέτας 88% - 92%. Έχουν ευρεία εφαρμογή (συμβατικά και ενεργειακά τζάκια, σόμπες, λέβητες καθώς και σε ξυλόφουρνους). Αποτελούν ένα οικολογικό καύσιμο φιλικό προς το περιβάλλον καθώς, κατά την καύση τους δεν καπνίζουν, δεν ελκύουν επικίνδυνα αέρια και δεν ρυπαίνουν το περιβάλλον Πλακίδια ή θρύμματα ξύλου (wood chips) Είναι μικρά κομμάτια ξύλου που κόβονται από ειδικούς μύλους σε μέγεθος σπιρτόκουτου. Η πρώτη ύλη είναι, είτε άχρηστα κομμάτια ξύλου, ακατάλληλα για άλλες χρήσεις, προερχόμενα από εργοστάσια παραγωγής ξυλείας, είτε δέντρα και τμήματα δέντρων που προέρχονται από υλοτομία δασών, διανοίξεις δρόμων, κλπ. (ΔΕΣΜΗΕ). Στην πρώτη περίπτωση, τα πλακίδια παράγονται από στατικούς μύλους, συνήθως των ίδιων των βιομηχανιών ξυλείας και θωρούνται καλής ποιότητας καύσιμο. Στις περισσότερες τέτοιες εγκαταστάσεις τα θρύμματα ξύλου κόβονται και ρίχνονται απ ευθείας πάνω στα φορτηγά μεταφοράς για άμεση παράδοση. Σπανιότερα, τα θρύμματα ξύλου αποθηκεύονται σε μεταλλικά σιλό για μεταγενέστερη παράδοση ή ακόμα και σε σωρούς στο ύπαιθρο. Στην δεύτερη περίπτωση, είτε τα δένδρα μεταφέρονται με φορτηγά στις εγκαταστάσεις επεξεργασίας, είτε χρησιμοποιούνται κινητοί μύλοι για επί τόπου επεξεργασία και φόρτωση μέσα στο δάσος. Όταν τα πλακίδια αυτού του τύπου

22 προέρχονται από επιλεγμένα, προηγουμένως καθαρισμένα τμήματα δένδρων (κορμοί και μεγαλύτερα κλαδιά), είναι πιθανότερο να έχουν ομοιόμορφες διαστάσεις, ενώ σοβαρότερα προβλήματα ανομοιομορφίας παρατηρούνται όταν χρησιμοποιούνται ολόκληρα δένδρα. Ξύλο στην μορφή των θρυμμάτων ξύλου είναι φθηνότερα από τις πελέτες και χρησιμοποιείται σε μεγάλη έκταση από σταθμούς παραγωγής ηλεκτρισμού από βιομάζα, είτε απευθείας, είτε ύστερα από ένα δεύτερο στάδιο μετατροπής (π.χ. κονιορτοποίηση για χρήση σε καυστήρες αιωρούμενων σωματιδίων). Η ομοιομορφία των πλακιδίων έχει μεγάλη σημασία, αφού κομμάτια μεγαλύτερα από ένα συγκεκριμένο μέγεθος μπορούν να μπλοκάρουν τα συστήματα αυτόματης τροφοδοσίας των εργοστασίων, με αποτέλεσμα την προσωρινή διακοπή της παραγωγής. Γι αυτό τον λόγο, οι εγκαταστάσεις παραγωγής θρυμμάτων ξύλου πρέπει να περιλαμβάνουν διαδικασίες αναγνώρισης ελαττωματικών ή μη συμμορφούμενων με τις προδιαγραφές τεμαχίων, και απομάκρυνσής τους ή ανατροφοδότησης με σκοπό την επανακοπή τους. ΕΙΚΟΝΑ 1.3.4: Θρύμματα ξύλου (wood chips) 1.4 Ορισμός βιοενέργειας Η βιοενέργεια είναι μια μορφή Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας (ΑΠΕ) που προέρχεται από την ενεργειακή αξιοποίηση οργανικών υλικών βιολογικής προέλευσης. Τα οργανικά αυτά υλικά ονομάζονται γενικά βιομάζα και αποτελούν τις πρώτες ύλες που μέσω της διαδικασίας της φωτοσύνθεσης έχουν μετατρέψει την ηλιακή ενέργεια που λαμβάνουν μέσω της ακτινοβολίας σε χημική. Το καύσιμο που παράγεται από την επεξεργασία της βιομάζας ονομάζεται βιοκαύσιμο. Ουσιαστικά, δηλαδή, βιομάζα είναι η πρώτη ύλη, το βιοκαύσιμο είναι το καύσιμο στο οποίο μετατρέπεται και βιοενέργεια η ηλεκτρική/θερμική/κινητική ενέργεια η οποία παράγει. Συνεπώς ο διαχωρισμός των βιοκαυσίμων από τη βιοενέργεια δεν έχει νόημα καθώς αναφέρεται στο ίδιο πράγμα: την αειφόρο παραγωγή ενέργειας από βιομάζα. Σημειώνεται ότι τα δεύτερης γενιάς βιοκαύσιμα που χρησιμοποιούνται όλο και περισσότερο για την παραγωγή βιοενέργειας δεν έχουν αρνητική επίδραση στη διατροφική αλυσίδα, καθώς χρησιμοποιούν απόβλητα ή μη βρώσιμα φυτά για την παραγωγή καυσίμων. Σύμφωνα με απογραφή του Κέντρου Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας το 2007 η εκτίμηση για τα άμεσα διαθέσιμα αποθέματα βιομάζας στην Ελλάδα ήταν περίπου τόνοι υπολειμμάτων γεωργικών καλλιεργειών (σιτηρών, αραβόσιτου, βαμβακιού, καπνού, ηλίανθου, κλαδοδεμάτων, κληματίδων, πυρηνόξυλου κ.ά.), καθώς και περίπου τόνοι δασικών υπολειμμάτων υλοτομίας.

23 1.5 Τεχνολογίες βιοενέργειας Κάθε πηγή βιομάζας έχει διαφορετικά χαρακτηριστικά ως προς τη θερμογόνο αξία του περιεχομένου, την υγρασία και τέφρα, κ.λπ. που απαιτεί τη λήψη κατάλληλων τεχνολογιών μετατροπής για την παραγωγή βιοενέργειας. Ως αποτέλεσμα του πλήθους των διαφόρων ειδών βιομάζας, οι τεχνολογίες μετατροπής τους σε βιοενέργεια είναι πολλές και αρκετά διαφορετικές μεταξύ τους. Συνήθως, διακρίνονται ανάλογα με τον τρόπο με τον οποίο παράγεται το καύσιμο, σε θερμικές, χημικές και βιολογικές διεργασίες. Θερμικές Διεργασίες Στις θερμικές διεργασίες κυριαρχεί η καύση και η παραγωγή της ενέργειας γίνεται με δύο τρόπους, είτε μέσω ατμοστροβίλου, είτε μέσω του οργανικού κύκλου Rankine (ORC). Αποτελεί την πιο διαδεδομένη τεχνολογία παραγωγής βιοενέργειας που χρησιμοποιείται στην πλειοψηφία των εφαρμογών παγκοσμίως. Οι θερμικές αλλά εν μέρει και χημικές, θεωρούνται οι διεργασίες της αεριοποίησης και της πυρόλυσης, τεχνολογίες οι οποίες αναμένεται να παρουσιάσουν μεγάλη ανάπτυξη στο μέλλον. Κοινό χαρακτηριστικό όλων των θερμικών τεχνολογιών είναι η απαίτηση χαμηλής περιεκτικότητας σε υγρασία της βιομάζας. Χημικές Διεργασίες Η βασικότερη χημική διεργασία παραγωγής βιοκαυσίμων και βιοενέργειας είναι η μετεστεροποίηση. Αποτελεί την πιο συνηθισμένη μέθοδο για την παραγωγή βιοντίζελ, μετατρέποντας τα τριγλυκερίδια των ελαίων και λιπών που τροφοδοτούν τη διεργασία σε αλκυλεστέρες, τις ενώσεις που αποτελούν το βιοντίζελ. Η χημική σύσταση των πρώτων υλών είναι καθοριστική για την απόδοση της μετεστεροποίησης. Βιολογικές Διεργασίες Οι βιολογικές διεργασίες που παράγουν πολύ μεγάλες ποσότητες βιοενέργειας παγκοσμίως χωρίζονται σε δύο κατηγορίες τη ζύμωση λιγνοκυτταρινούχων και σακχαρούχων υλικών για την παραγωγή βιοαιθανόλης και την αναερόβια χώνευση οργανικών αποβλήτων για την παραγωγή βιοαερίου. Η ζύμωση εφαρμόζεται για την παραγωγή καυσίμου κίνησης, τη βιοαιθανόλη, που είναι υποκατάστατο της βενζίνης, ενώ το βιοαέριο καίγεται κατά κανόνα σε μηχανές συμπαραγωγής ηλεκτρισμού και θερμότητας για την παραγωγή ενέργειας με υψηλές αποδόσεις.

24 2. ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗ ΑΞΙΟΠΟΙΗΣΗ ΒΙΟΜΑΖΑΣ 2.1 Χρήσεις βιομάζας Η βιομάζα αντιπροσωπεύει σήμερα τα 2/3 των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας και βιοενέργειας στην Ευρώπη και αναμένεται να διαδραματίσει καίριο ρόλο στην επίτευξη των στόχων που τέθηκαν από την Ευρωπαϊκή Επιτροπή για την υλοποίηση των στόχων του για τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Οι πρώτες ύλες βιομάζας που προέρχονται από ένα ευρύ φάσμα πηγών, οι οποίες αναφέρθηκαν στο κεφάλαιο 1 της παρούσας διπλωματικής εργασίας, μπορούν να μετατραπούν σε πολλές διαφορετικές μορφές βιοενέργειας. Η μετατροπή αυτή παριστάνεται σχηματικά στην εικόνα 2.1 (AEBIOM, 2012). Η στερεή ή υγρή βιομάζα ως πρώτη ύλη μπορεί να μετατραπεί χρησιμοποιώντας πολυάριθμες τεχνολογίες υπό τη μορφή των στερεών καυσίμων (π.χ. τρίμματα ξύλου, σφαιρίδια, μπρικέτες), υγρά καύσιμα (π.χ. μεθανόλη, αιθανόλη, βιοντίζελ, βιο-έλαιο), αέρια καύσιμα (αέριο σύνθεσης, το βιοαέριο, υδρογόνο) ή απευθείας θέρμανση για την παροχή διάφορων μορφών ενέργειας. Η μετατροπή των πρώτων υλών βιομάζας σε μορφές βιοενέργειας απεικονίζεται σχηματικά στο διάγραμμα 2.1. Ακριβώς όπως από το πετρέλαιο, το φυσικό αέριο και τον άνθρακα, μια σειρά από χημικά προϊόντα μπορούν επίσης να παραχθούν από τη βιομάζα. Η έννοια της ανάπτυξης βιο-διυλιστηρίου για την παραγωγή πολλών διαφορετικών προϊόντων που προέρχονται από μία μόνο πρώτη ύλη παρόμοια με ένα διυλιστήριο πετρελαίου έχει ελπιδοφόρες δυνατότητες. Ορισμένα χημικά προϊόντα υψηλής αξίας, όπως πολυμερή ή η φουρφουράλη, θα μπορούσαν να παράγονται σε μικρές ποσότητες, ενώ άλλα προϊόντα, συμπεριλαμβανομένων της ωφέλιμης θερμότητας και της ηλεκτρικής ενέργειας, θα μπορούσαν να έχουν χαμηλότερη αξία. Γενικά, τα πλεονεκτήματα από τη χρήση βιομάζα ως μια εναλλακτική μορφή παραγωγής ενέργειας μπορούν να συνοψιστούν στους παρακάτω τομείς: 1. Υποκατάσταση εισαγόμενων ορυκτών καυσίμων με μία εγχώρια ανανεώσιμη πηγή ενέργειας, συνεισφέροντας έτσι και στην ασφάλεια του ενεργειακού εφοδιασμού της χώρας. 2. Επενδύσεις κατά βάση στην ύπαιθρο σε περιοχές με χαμηλούς δείκτες απασχόλησης και ανάπτυξης. 3. Προσφορά διεξόδων στους αγρότες με τις εναλλακτικές καλλιέργειες και την εξασφαλισμένη διάθεση των προϊόντων τους. 4. Η ανάπτυξη της συμπαραγωγής με βιομάζα θα συμβάλλει σε περαιτέρω εξοικονόμηση ενέργειας και παράλληλα, θα δώσει τη δυνατότητα ανάπτυξης άλλων επενδύσεων όπως θερμοκήπια, δίκτυα τηλεθέρμανσης, ξηραντήρια κ.λπ. 5. Η αποκεντρωμένη παραγωγή ηλεκτρισμού ως φορτίο βάσης θα σημάνει τη μείωση των απωλειών μεταφοράς και διανομής και τη μεγαλύτερη ευστάθεια του ηλεκτρικού συστήματος, μειώνοντας με αυτόν τον τρόπο αναγκαίες επενδύσεις σε νέα έργα μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας.

25 6. Θα σταματήσει το κάψιμο αγροτικών υπολειμμάτων και κλαδοδεμάτων στους αγρούς χωρίς όφελος. 7. Αναμένεται μεγάλη δραστηριοποίηση των μικρομεσαίων επιχειρήσεων στην εφοδιαστική αλυσίδα, αλλά και μεγάλο πεδίο δραστηριότητας για τους γεωργικούς και δασικούς συνεταιρισμούς. ΕΙΚΟΝΑ 2.1: Παραδείγματα πρώτων υλών βιομάζας που μετατρέπονται σε βιοενέργεια Πηγή: AEBIOM, 2012

26 Πηγές βιομάζας Βιομηχανία Τροφίμα, ίνες, και υπολειμμάτα ξύλου Γεωργία Ενεργειακές καλλιέργειες, υπολείμματα καλλιεργειών, ζωικά απόβλητα Δασοκομία Δασικά προίόντα, δασικά υπολέιμματα Απόβλητα Αέρια χώρων υγειονομικής ταφής, άλλα βιοαέρια, αποτέφρωση ΑΣΑ και άλλες θερμικές διεργασίες Προσφοράς βιομάζας και απαιτήσεις για βιοκαύσιμα, βιοενέργεια και υλικά Κλασική βιομάζα: καύσιμα ξυλάνθρακα και κοπριά από τη γεωργική παραγωγή Αξιοποίηση βιοενέργειας Παροχή ηλεκτρισμού και/ή παραγωγή θερμότηας Παροχή ενέργειας Υγρά και αέρια βιοκαύσιμα για μεταφορές Μεταφορές Θερμότητα/ηλεκτρισμός και τα καύσιμα που χρησιμοποιούνται για μαγείρεμα Κτίρια βιο-διύλιση, βιοϋλικά, βιοχημικά, κάρβουνο Βιομηχανία ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ 2.1: Μετατροπή πρώτων υλών βιομάζας σε μορφές βιοενέργειας Πηγή: ΙΕΑ

27 2.2 Τεχνολογίες αξιοποίησης βιομάζας Η βιομάζα αποτελεί τη μοναδική ανανεώσιμη πηγή που οδηγεί στην παραγωγή υγρών, αέριων και στερεών καυσίμων μέσω (Ε.Φ. Ηλιοπούλου, 2007): Βιολογικών διεργασιών (αναερόβια χώνευση και ζύμωση) Θερμοχημικών διεργασιών (πυρόλυση, αεριοποίηση, καύση) ΠΙΝΑΚΑΣ 2.2 Τεχνολογίες θερμοχημικής αξιοποίησης βιομάζας Τεχνολογία Κύριο προϊόν Εφαρμογή (παράδειγμα) Πυρόλυση Αέρια Αέριο καύσιμο Υγρά Βιο-έλαιο Στερεό υπόλειμμα Στερεό καύσιμο Αεριοποίηση Αέριο (CO,CO 2,H 2 ) Αέριο καύσιμο Καύση Θερμότητα Παραγωγή ατμού, ηλεκτρικής ενέργειας Πυρόλυση Η πυρόλυση της βιομάζας είναι η διεργασία κατά την οποία η βιομάζα σε πολύ μικρό χρόνο φτάνει σε υψηλές θερμοκρασίες C, υπό συνθήκες χωρίς αέρα και συνεπώς, χωρίς οξυγόνου. Έτσι, με αυτήν τη διαδικασία παράγονται ατμοί οργανικών ενώσεων, μη συμπυκνώσιμα αέρια και ρευστή πίσσα. Έπειτα, οι ατμοί των οργανικών ενώσεων συμπυκνώνονται παράγοντας το έλαιο πυρόλυσης ή το βιο-έλαιο. Στην πλειοψηφία των περιπτώσεων, ένα ποσοστό της τάξης του 50 με 75% κατά βάρος της βιομάζας που τροφοδοτήθηκε, μετατρέπεται σε έλαιο πυρόλυσης ( Κύριο πλεονέκτημα της παραπάνω διεργασίας της πυρόλυσης είναι ότι μετατρέπεται σε ένα καθαρό και ομοιογενές υγρό καύσιμο οποιαδήποτε μορφής βιομάζα. Το έλαιο πυρόλυσης χρησιμοποιείται στην παραγωγή καυσίμων, στην παραγωγή χημικών προϊόντων και σε ΑΠΕ. Η ενεργειακή πυκνότητα του ελαίου μπορεί να είναι μέχρι και πενταπλάσια της βιομάζας που είχε αρχικά τροφοδοτηθεί συνεισφέροντας σημαντικά στα πλεονεκτήματα της διεργασίας Επιπλέον, το έλαιο της πυρόλυσης μπορεί να χρησιμοποιηθεί στροβίλους παραγωγής ενέργειας υψηλότερων βαθμών απόδοσης. Επίσης, οι μειωμένες απώλειες του δικτύου ηλεκτρικής ενέργειας συντελούν στη βελτίωση του συστήματος διανομής. Στη διεργασία της πυρόλυσης μπορούν να χρησιμοποιηθούν πολλά και διαφορετικά είδη βιομάζας. Η μετατροπή της βιομάζας για να γίνει επιτυχημένα πρέπει να ακολουθηθούν τα στάδια της προ-επεξεργασία της. Αυτά περιλαμβάνουν τον τεμαχισμό της βιομάζας σε μικρά και ομοιόμορφα μεταξύ τους κομμάτια και έπειτα, τη ξήρανση τους. Η αναγκαία θερμότητα για ξήρανση μπορεί να αποκτηθεί από την ίδια την μονάδα της πυρόλυσης, συντελώντας με αυτόν τον τρόπο στη μείωση των λειτουργικών της κοστών και στην οικολογική της δράση. Η ραγδαία βελτίωση της τεχνολογίας σε συνδυασμό με τα πλεονεκτήματα μιας μονάδας πυρόλυσης βιομάζας έχουν σαν αποτέλεσμα την ανάπτυξη και την κατασκευή των πρώτων μονάδων παραγωγής ενέργειας όπως, για παράδειγμα, στην Αλμπέρτα του Καναδά, όπου βρίσκεται υπό αδειοδότηση η μεγαλύτερη μονάδα παραγωγής ενέργειας από πυρόλυση βιομάζας.

28 2.2.2 Αεριοποίηση βιομάζας Η αεριοποίηση βιομάζας είναι μια διαδικασία που μετατρέπει οργανικά ή ορυκτά υλικά με βάση τον άνθρακα σε μονοξείδιο του άνθρακα, υδρογόνο και διοξείδιο του άνθρακα, μεθάνιο, υδρατμούς, ίχνη υδρογονανθράκων και άζωτο. Εκτός από αυτές τις ενώσεις στο αέριο προϊόν εμφανίζονται και διάφοροι επιμολυντές, κυριότεροι εκ των οποίων είναι τα σωματίδια πίσσας, η τέφρα, η αμμωνία, τα οξέα και οι σύνθετοι υδρογονάνθρακες. Η αεριοποίηση εδράζεται στην ολική μετατροπή του τμήματος του στερεού πρωτογενούς υλικού σε αέριο με θέρμανση σε θερμοκρασία μεγαλύτερη από 700 C χωρίς καύση και με την παρουσία ενός οξειδωτικού μέσου, όπως ο αέρας, το οξυγόνο ή ο ατμός σε συγκεκριμένες ποσότητες. Το προκύπτον αέριο μίγμα ονομάζεται αέριο σύνθεσης ή συνθετικό αέριο. Το αέριο αυτό μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως καύσιμο με θερμογόνο ικανότητα σχεδόν την μισή από αυτήν του φυσικού αερίου. Η αεριοποίηση χρησιμοποιείται σε μικρές δυναμικότητες και αποτελείται από μια σειρά θερμοχημικών φαινομένων τα οποία γίνονται σε τρία στάδια: ξήρανση, πυρόλυση και τελική αεριοποίηση μερική οξείδωση ( ΕΙΚΟΝΑ 2.2.2: Διαδικασία αεριοποίησης βιομάζας Πηγή: Η αεριοποίηση της βιομάζας είναι τεχνολογία με μεγάλο βαθμό απόδοσης και φιλική προς το περιβάλλον για την παραγωγή ηλεκτρικής και θερμικής ενέργειας. Υπερτερεί σε σχέση με τις άλλες τεχνολογίες χάρη στο γεγονός ότι η καύση του αερίου σύνθεσης είναι πιο παραγωγική από την καύση της αρχικής μη επεξεργασμένης βιομάζας. Μερικά πλεονεκτήματα είναι τα εξής: Βασίζεται σε αεριοποίηση και πυρόλυση και όχι στην καύση/αποτέφρωση. Έχει οικονομική λειτουργία ακόμη και σε χαμηλή δυναμικότητα. Είναι φιλική προς το περιβάλλον. Έχει καλύτερο βαθμό απόδοσης από ότι άλλες συμβατικές τεχνολογίες καύσης. Δεν αφήνει κατάλοιπα βιοαποδομήσιμων κλασμάτων. Δεν προκαλεί βλαβερές εκπομπές αερίων.

29 Έχει ελάχιστες απαιτήσεις χώρου εγκατάστασης και η μονάδα μπορεί να προσαρμοστεί στις εκάστοτε ανάγκες Καύση Η χημική σύνθεση της βιομάζας είναι άνθρακας που αποτελείται από ένα μείγμα οργανικών μορίων που περιέχουν υδρογόνο, συνήθως συμπεριλαμβανομένων ατόμων οξυγόνου, αζώτου και συχνά μικρές ποσότητες άλλων ατόμων όπως των αλκαλίων, αλκαλικών γαιών και βαρέων μετάλλων. Αυτά τα μέταλλα βρίσκονται συχνά σε λειτουργικά μόρια, όπως οι πορφυρίνες που περιλαμβάνουν χλωροφύλλη που περιέχει μαγνήσιο. Ο άνθρακας που χρησιμοποιείται για τη δημιουργία της βιομάζας απορροφάται από την ατμόσφαιρα με τη μορφή διοξειδίου του άνθρακα (CO 2 ) κατά τη διάρκεια της ζωής των φυτών χρησιμοποιώντας την ηλιακή ενέργεια. Τα φυτά στη συνέχεια μπορούν να αποτελέσουν τροφή για τα ζώα και με αυτόν τον τρόπο να μετατραπούν σε ζωική βιομάζα. Ωστόσο, η κύρια απορρόφηση γίνεται από τα φυτά. Στην περίπτωση που το υλικό των φυτών δεν μπορεί να αποτελέσει τροφή τότε, είτε καταστρέφεται από τους μικροοργανισμούς είτε καίγεται: Αν καταστραφεί τότε, το φυτό απελευθερώνει τον άνθρακα πίσω στην ατμόσφαιρα, είτε με τη μορφή διοξειδίου του άνθρακα (CO 2 ) είτε με τη μορφή μεθανίου (CH 4 ). Αν καεί τότε, ο άνθρακας επιστρέφει στην ατμόσφαιρα με τη μορφή διοξειδίου του άνθρακα (CO 2 ). Οι παραπάνω διαδικασίες λαμβάνουν χώρα όσο διάστημα υπάρχουν τα φυτά και αποτελούν βασικό κομμάτι του κύκλου του άνθρακα. Ο πιο απλός τρόπος για την ενεργειακή αξιοποίησή της βιομάζας είναι η απευθείας καύση της για την παραγωγή θερμότητας. Ο τεμαχισμός της βιομάζας σε μικρότερα μεγέθη κρίνεται στην πλειοψηφία των περιπτώσεων απαραίτητος, ώστε να μπορέσει να χρησιμοποιηθεί σε κατάλληλους λέβητες για καύση. Όταν η βιομάζα βρίσκεται υπό μορφή πολύ μικρών κόκκων είναι επιθυμητό πολλές φορές να μετατραπεί σε μπρικέτες. Αυτό επιτυγχάνεται με τη μορφοποίησή της σε κατάλληλα μηχανήματα με υψηλή πίεση. Για την παραγωγή ατμού η βιομάζα καίγεται σε ειδικούς καυστήρες και βραστήρες με ειδικούς εναλλάκτες θερμότητας. Οι περισσότερες μορφές βιομάζας συνίστανται από τρεις σύνθετες χημικές ενώσεις, τις κυτταρίνες, τις ημικυτταρίνες και τις λιγνίνες. Περιέχουν επίσης νερό, μικρές ποσότητες ρητινών και άλατα. Η τυπική σύνθεση της βιομάζας είναι 50% άνθρακας, 43% οξυγόνο, 6% υδρογόνο. Η διάδοση της θερμότητας που παράγεται κατά τη καύση της βιομάζας γίνεται είτε με αγωγιμότητα, είτε με ακτινοβολία ή μεταφορά. Οι απώλειες θερμότητας προς το περιβάλλον μπορούν να ελαχιστοποιηθούν κατά την καύση της βιομάζας, εφόσον η εστία καύσης περικλείεται από τοιχώματα. Με αυτόν τον τρόπο, περιορίζονται οι απώλειες θερμότητας με μεταφορά στο ελάχιστο. Ταυτόχρονα τα τοιχώματα θα πρέπει να απορροφούν την ακτινοβολούμενη θερμότητα, μέρος της οποίας θα πρέπει να ακτινοβολούν πάλι. Οι θερμοκρασίες που επιτυγχάνεται η καύση της βιομάζας κυμαίνονται στους ο C. Η τυπική χημική αντίδραση κατά τη καύση της βιομάζας είναι : C 6 n(h 2 O)5n + 6nO 2 -> 6nCO 2 + 5nH 2 O

30 Η απευθείας καύση της βιομάζας περιγράφεται συνήθως από την ακόλουθη χημική αντίδραση: Βιομάζα + Οξυγόνο(αέρας) Διοξείδιο του άνθρακα + Νερό + Θερμότητα Η καύση της βιομάζας μπορεί να γίνει είτε σε μικρής κλίμακας λέβητες ατμού για θέρμανση είτε σε μεγαλύτερους λέβητες για την παραγωγή ηλεκτρισμού ή τη συμπαραγωγή θερμότητας και ηλεκτρικής ενέργειας (CHP). Το μεγαλύτερο ποσοστό παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας βασίζεται στο κύκλο Rankine (στρόβιλος ατμού). Στα συστήματα καύσης βιομάζας χρησιμοποιούνται πολλές διαφορετικές τεχνολογίες. Εναλλακτική λύση αποτελεί η μετατροπή της τεχνολογίας των σταθμών παραγωγής ώστε να είναι δυνατή η ταυτόχρονη καύση βιομάζας και άνθρακα χρησιμοποιώντας κοινοποιημένο καύσιμο (PF) και ανακυκλοφορούμενη ρευστοποιημένη κλίνη (CCFB) Αναερόβια χώνευση Η αναερόβια χώνευση αποτελεί μια διεργασία που γίνεται αυθόρμητα στο περιβάλλον. Ωστόσο, είναι δυνατή η πραγματοποίηση της σε ειδικές εγκαταστάσεις ελεγχόμενα, με στόχο τη μεγιστοποίηση του παραγόμενου μεθανίου και τη μείωση των περιβαλλοντικών επιπτώσεων ( Η παραγωγή του βιοαερίου γίνεται μέσω της αναερόβιας χώνευσης των κτηνοτροφικών αποβλήτων (λύματα από χοιροστάσια, βουστάσια), των αγροτοβιομηχανικών αποβλήτων και λυμάτων όπως, επίσης, από τα αστικά απόβλητα. Το βιοαέριο που παράγεται, συλλέγεται σε ειδικές εγκαταστάσεις και η σύσταση του είναι περίπου 65% μεθάνιο και 35% διοξείδιο του άνθρακα. Έτσι, η ενεργειακή αξιοποίηση του μπορεί να γίνει είτε μέσω της τροφοδοσίας του σε κατάλληλες μηχανές εσωτερικής καύσης, είτε σε άλλες ηλεκτρομηχανολογικές διατάξεις για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας και θερμότητας. ΕΙΚΟΝΑ 2.2.4: Διαδικασία αναερόβιας χώνευσης Πηγή: engaia

31 2.2.5 Αλκοολική ζύμωση Τα προϊόντα των ζυμώσεων εκτός από την κύρια χρήση τους σαν διαλύτες, παρουσιάζουν ιδιαίτερο ενδιαφέρον όσο αφορά την παραγωγή ενέργειας. Η κατηγορία αντιδράσεων διάσπασης της βιομάζας με τη βοήθεια των ενζύμων χρησιμοποιείται ευρέως για την παραγωγή χημικών προϊόντων, ενώ οι πλέον κατάλληλες πρώτες ύλες είναι κυρίως στελέχη φυτών, φυτικά σάκχαρα και παραπροϊόντα από διεργασίες φυτικής βιομάζας. Οι σημαντικότερες εφαρμογές των ζυμώσεων βιομάζας είναι η αλκοολική ζύμωση (παραγωγή αιθανόλης), η μεθυλική ζύμωση (παραγωγή μεθανόλης) και η μεθανική ζύμωση (παραγωγή μεθανίου). Στην παρούσα εργασία θα εξεταστεί μόνο η διεργασία της αλκοολικής ζύμωσης. Κατά τη διεργασία της αλκοολικής ζύμωσης, η γλυκόζη παρουσία ζαχαρομύκητων διασπάται και σχηματίζεται αιθυλική αλκοόλη (αιθανόλη) σύμφωνα με την παρακάτω αντίδραση: Γλυκόζη Αιθανόλη + Διοξείδιο του άνθρακα Η αιθανόλη χρησιμοποιείται ως καύσιμο μεταφορών, στο ευρωπαϊκό επίπεδο κυρίως υπό μορφή ΕΤΒΕ που είναι μίγμα αιθανόλης και ισοβουτανίου. Το πλεονέκτημα της αιθανόλης, όπως και όλως των υγρών καυσίμων, είναι η εύκολη μεταφορά τους. Ωστόσο, στα μειονεκτήματα συγκαταλέγονται η μεγάλη ποσότητα ενέργειας που απαιτείται κατά την απόσταξη και η χαμηλή ενεργειακή αξία έναντι των συμβατικών καυσίμων. 2.3 Θερμιδική αξία βιομάζας Η θερμιδική αξία ενός καυσίμου εκφράζει το ποσό της ενέργειας που απελευθερώνεται κατά την πλήρη καύση μιας μονάδας της μάζας του καυσίμου. Η υγρασία του ξύλου μειώνει την θερμιδική του αξία. Κατά τη διάρκεια της καύσης, ένα μέρος της ενέργειας χρησιμοποιείται για την εξάτμιση του νερού και συνεπώς, δε μπορεί να χρησιμοποιηθεί για θερμική χρήση (ΚΑΠΕ, 2008). Η εξάτμιση του νερού προκαλεί την κατανάλωση 2,44 MJ ανά κιλό νερού. Έτσι, διακρίνονται δύο κατηγορίες θερμογόνου δύναμης: Καθαρή ή κατώτερη θερμογόνος δύναμη (NCV): Το νερό στα προϊόντα της καύσης απελευθερώνεται ως ατμός, δηλαδή η θερμική ενέργεια που απαιτείται για την εξάτμιση του νερού (λανθάνουσα θερμότητα εξάτμισης του νερού στους 25 C) έχει αφαιρεθεί. Ακαθάριστη ή ανώτερη θερμογόνος δύναμη (GCV): Το νερό στα προϊόντα της καύσης υφίσταται μεταχείριση ως υγρό, συμπυκνώνεται αποδίδοντας στο σύστημα θερμότητα εξάτμισης. Στα διάφορα είδη ξύλων η θερμογόνος τους δύναμη σε ξηρή βάση (NCV0) κυμαίνεται από 18,5 έως 19 MJ/Kg. Όπως φαίνεται στον πίνακα που ακολουθεί, η θερμογόνος δύναμη των κωνοφόρων είναι περίπου 2% μεγαλύτερη από ότι των πλατύφυλλων. Το γεγονός αυτό οφείλεται στη μεγαλύτερη περιεκτικότητα σε λιγνίνη όπως επίσης, και στη μεγαλύτερη περιεκτικότητα σε ρητίνη, κερί και έλαια των κωνοφόρων. Η λιγνίνη έχει μεγαλύτερη περιεκτικότητα σε ενέργεια (26-27 MJ/kg, NCV) σε σχέση με την κυτταρίνη και την ημικυτταρίνη που έχουν 17,2 17,5 MJ/kg και 16 MJ/kg αντίστοιχα. Στον πίνακα αναγράφονται η καθαρή θερμογόνος δύναμη (CV) ή κατώτερη θερμογόνο δύναμη (LHV) για όλα τα καύσιμα

32 ΠΙΝΑΚΑΣ 2.2.2: Θερμιδική αξία, περιεκτικότητα σε τέφρα και σημείο τήξης τέφρας των διαφόρων καυσίμων βιομάζας Πηγή: ΚΑΠΕ, 2008 ΠΙΝΑΚΑΣ 2.2.3: Τυπικές θερμογόνες δυνάμεις των καυσίμων Πηγή: biomass energy centre Καύσιμο Καθαρή θερμογόνος δύναμη (CV) κατά βάρος GJ/τόνο Καθαρή θερμογόνος δύναμη (CV) κατά βάρος kwh/kg πυκνότητα kg/m 3 Ενεργειακή πυκνότητα κατ' όγκο MJ/m 3 Ενεργειακή πυκνότητα κατ' όγκο kwh/m 3 Θρύμματα ξύλου , (30%MC) Κούτσουρο (20% MC) ,200-7,400 1,400-2,000 Ξύλο (στερεό - ξηρό) ,600-11,400 2,100-3,200 Πέλετς ,000 3,100 Μίσχανθος ,800-2, (δέμα - 25% MC) Άνθρακας ,000-26,000 6,400-7,300 Ανθρακίτης ,100 36,300 10,100 Πετρέλαιο θέρμανσης ,000 10,000 Φυσικό αέριο (NTP) Υγραέριο (LPG) ,600 6,600

33 2.4 Η χρήση βιομάζας στα συστήματα θέρμανσης Λέβητες βιομάζας Η ανάπτυξη της τεχνολογίας έχει οδηγήσει στο σχεδιασμό και στην κατασκευή σύγχρονων συστημάτων θέρμανσης και λεβήτων καύσης βιομάζας που επιτυγχάνουν πολύ μεγάλους βαθμούς απόδοσης, σε αντίθεση με τα παραδοσιακού τύπου τζάκια που οι βαθμοί απόδοσης τους είναι πολύ μικροί. Η παραγόμενη θερμότητα μεταφέρεται μέσω του νερού και έτσι, με τη βοήθεια αγωγών που βρίσκονται στο εσωτερικό των συστημάτων καλύπτονται οι απαιτούμενες θερμικές απαιτήσεις ( Το πρότυπο που καθορίζει την κατασκευή και λειτουργία των λεβήτων βιομάζας είναι το ευρωπαϊκό πρότυπο ποιότητας EN Σύμφωνα με αυτό καθορίζονται η απόδοση και η καύση της βιομάζας. Οι τύποι λέβητα βιομάζας (ξύλου) για οικιακές εγκαταστάσεις είναι οι εξής: Λέβητες πέλετς (pellet) Λέβητες θρυμμάτων ξύλου (wood chip) Λέβητες κούτσουρων ξύλου και μπρικετών Λέβητες πέλετς Οι λέβητες καύσης πέλετς λειτουργούν εύκολα σε μια πλήρως αυτόματη διαδικασία. Το γεγονός αυτό οφείλεται τόσο στο μέγεθος των πέλετς όσο και στις ιδιότητες οι οποίες του δίνουν τα χαρακτηριστικά ρευστού, όπως αναφέρθηκε στο κεφάλαιο 1.3 της παρούσας εργασίας Τα πλεονεκτήματα αυτά έχουν συντελέσει στη ραγδαία ανάπτυξη και διάδοση των πέλετς αλλά και στην επίτευξη όλο και μεγαλύτερων βαθμών απόδοσης κατά την καύση τους. Οι λέβητες πέλετς, όπως και οι συμβατικοί λέβητες καυσίμων, έχουν αυτόματο σύστημα ανάφλεξης. Σε μερικές περιπτώσεις, οι λέβητες διαθέτουν επίσης, αυτόματο σύστημα απομάκρυνσης της τέφρας που συλλέγεται στο θάλαμο καύσης. Με αυτόν τον τρόπο, η λειτουργία τους είναι απολύτως αυτοματοποιημένη, διευκολύνοντας τη χρήσης τους επιλέγοντας το κατάλληλο σύστημα τροφοδοσίας της βιομάζας στο εσωτερικό λέβητα. Λέβητες θρυμμάτων ξύλου Οι λέβητες θρυμμάτων ξύλου είναι παρόμοιοι με τους αντίστοιχους λέβητες καύσης πέλετς. Διαθέτουν αυτόματο σύστημα ανάφλεξης και σε ορισμένες περιπτώσεις, διαθέτουν και αυτόματο σύστημα απομάκρυνσης τέφρας. Όπως αναφέρθηκε παραπάνω στους λέβητες καύσης πέλετς, η λειτουργία τους είναι πλήρως αυτοματοποιημένη και απαιτεί ελάχιστη παρέμβαση. Η διαφορά μεταξύ των λεβήτων καύσης θρυμμάτων ξύλου και λεβήτων καύσης πέλετς έγκειται στις διαφοροποιήσεις των δύο καυσίμων βιομάζας. Τα θρύμματα ξύλου είναι περισσότερο ανομοιόμορφα στο σχήμα και στο μέγεθος τους σε σχέση με τα πέλετς και επιπλέον, έχουν μικρότερη ενεργειακή πυκνότητα. Το γεγονός αυτό έχει ως συνέπεια, τη χρήση μεγαλύτερου χώρου αποθήκευσης συγκριτικά με τα πέλετς και τη δυσκολότερη μεταφορά τους. Τα μειονεκτήματα αυτά καθιστούν τα πέλετς βιομάζας περισσότερο διαδεδομένα σε σχέση με τα θρύμματα ξύλου κυρίως για τις μικρές οικιακές εγκαταστάσεις. Παρόλα αυτά, η χρήση

34 λεβήτων θρυμμάτων ξύλου υπερτερεί σε μεγαλύτερης κλίμακας οικιακές και βιομηχανικές εφαρμογές εξαιτίας του σημαντικά χαμηλότερου κόστους τους. Λέβητες κούτσουρων ξύλου και μπρικετών Οι λέβητες καύσης καυσόξυλων ή μπρικετών ανήκουν στην κατηγορία με τη μικρότερη ικανότητα αυτόματης λειτουργίας. Το γεγονός αυτό οφείλεται στο μεγάλο όγκο που διαθέτουν τα αναφερόμενα καύσιμα. Αυτό έχει ως συνέπεια, την χειροκίνητη τροφοδοσία του λέβητα στην πλειοψηφία των περιπτώσεων. Επιπλέον, τα καυσόξυλα και οι μπρικέτες ξύλου έχουν μικρότερη ενεργειακή πυκνότητα σε σύγκριση με τα πέλετς και τα θρύμματα ξύλου και συνεπώς, ο αντίστοιχος όγκος αποθήκευσης είναι μεγαλύτερος. Τα καυσόξυλα αποτελούν μία εναλλακτική μορφή θέρμανσης λόγω της άμεσης διαθεσιμότητας τους και της οικονομικότερης τιμής τους. Ωστόσο, οι λέβητες καυσόξυλων έχουν τη μικρότερη αποδοτικότητα από τους άλλους τύπους λεβήτων που περιγράφηκαν στην παράγραφο αυτή. Θετική εξέλιξη αποτελεί το γεγονός ότι η σύγχρονη τεχνολογία έχει οδηγήσει τα τελευταία χρόνια στο σχεδιασμό και στην ανάπτυξη καινοτόμων «αεριοποίησης» κούτσουρων, οι οποίοι μπορούν να επιτύχουν μεγαλύτερους βαθμούς απόδοσης. Συμβατικό τζάκι Τα τυπικά (χτιστά) ή παραδοσιακά τζάκια κατασκευάζονται από πέτρα η τούβλο και συνήθως έχουν μεγάλα σταθερά ανοίγματα στην περιοχή της φωτιάς (περιοχή καύσης) και καπνοσύρτη, στην καμινάδα, για να περιορίσει τον αέρα του δωματίου και τις απώλειες θερμότητας όταν το τζάκι δεν χρησιμοποιείται Μερικά παραδοσιακά τζάκια τοιχοποιίας έχουν μετασκευαστεί με πόρτες ή περσίδες για τη μείωση πρόσληψης του αέρα καύσης, κατά τη διάρκεια της χρήσης. Παρά το γεγονός αυτό, ένα σημαντικό μέρος της θερμότητας που παράγεται από τα τζάκια χάνεται στα καυσαέρια και μέσα από την τοιχοποιία κατά την έναρξη καύσης του ξύλου. Επιπλέον, τα περισσότερα παραδοσιακά τζάκια, αν και ζεσταίνουν το χώρο στον οποίο είναι εγκατεστημένα, απορροφούν παράλληλα τον υφιστάμενο ζεστό αέρα και τον διοχετεύουν στην καμινάδα με αποτέλεσμα οι υπό- λοιποι χώροι μιας οικίας να κρυώνουν σταδιακά. Στα παραδοσιακά τζάκια κατά την ατελή καύση του ξύλου παράγονται επιβλαβή αέρια τόσο για την ανθρώπινη υγεία, όσο και για το περιβάλλον, όπως CO, SΟx, ΝΟx, πτητικές οργανικές ενώσεις (VOC) και αιωρούμενα σωματίδια (ΡΜ10). Μετρήσεις της U.S. Environmental Protection Agency (APE) έδειξαν ότι οι προσμίξεις αερίων στο εσωτερικό μιας κατοικίας που χρησιμοποιεί παραδοσιακό τζάκι για θέρμανση, βρίσκονται σε υψηλότερα επίπεδα από ότι στον εξωτερικό αέρα. Τα κλασικά, συμβατικά τζάκια έχουν χαμηλό βαθμό απόδοσης 10-20% διότι το μεγαλύτερο ποσοστό της ενέργειας που παράγεται από την καύσιμη ύλη, αποβάλλεται ελεύθερα στο περιβάλλον μέσω της καμινάδας. Τα τζάκια αυτά χαρακτηρίζονται από μεγάλη κατανάλωση σε ξύλο, γεγονός που επιβαρύνει όχι μόνο οικονομικά αλλά και περιβαλλοντικά. Ενδεικτικά είναι τα στοιχεία έρευνας σε ευρωπαϊκές πόλεις, που διεξήχθη το στο πλαίσιο του ευρωπαϊκού προγράμματος Carbosol1. Όπως φάνηκε το 50%-70% της χειμερινής ρύπανσης, με βλαβερές για την υγεία ενώσεις άνθρακα, προέρχεται από τα τζάκια και την καύση βιομάζας. Οι ειδικοί του ΚΕΕΛΠΝΟ σημειώνουν ωστόσο, ότι αυτά τα επίπεδα καταγράφονται σε χώρες με πολύ βαρύτερο χειμώνα και πολύ πιο εκτεταμένη καύση βιομάζας και ξυλείας.

35 Ενεργειακό τζάκι Ενεργειακό ονομάζεται το τζάκι που εκμεταλλεύεται το μεγαλύτερο ποσοστό της θερμότητας από την καύση του ξύλου, διοχετεύοντας την στον εσωτερικό χώρο. Ο βαθμός απόδοσης των εστιών αυτών είναι υψηλότερος από αυτό των συμβατικών τζακιών και κυμαίνεται από 80-85%, εξαιτίας του θαλάμου δευτερογενούς καύσης. Αποτελείται από ένα κλειστό θάλαμο καύσης ο οποίος περιβάλλεται από ένα μονωμένο κέλυφος που χρησιμοποιείται για τη μεταφορά θερμότητας με φυσική ροή αέρα στον περιβάλλοντα χώρο. Τα ενεργειακά τζάκια διακρίνονται σε δύο κατηγορίες: Τα ενεργειακά τζάκια αέρα, τα οποία λειτουργούν σαν αερόθερμο. Το ενεργειακό τζάκι αέρα παράγει θερμό αέρα με φυσική διάχυση καθώς εκμεταλλεύεται τη θερμότητα που παράγεται από την καύση του ξύλου, διοχετεύοντας την στον εσωτερικό χώρο μέσω αεραγωγών και περσίδων. Η ενεργειακή εστία διαθέτει κεραμικό τζάμι αεροστεγώς σφραγισμένο και πόρτα η οποία διατηρείται κλειστή για την επίτευξη της μέγιστης απόδοσης του τζακιού. Τα ενεργειακά τζάκια νερού, τα οποία ουσιαστικά λειτουργούν σαν μία ολοκληρωμένη, αυτόνομη μονάδα θέρμανσης χώρων. Μπορούν επίσης, να χρησιμοποιηθούν για την παραγωγή ζεστού νερού χρήσης. Επιπλέον, μπορούν να συνδεθούν με τα θερμαντικά σώματα στα πλαίσια μιας οικιακής εγκατάστασης και να τα τροφοδοτούν με ζεστό νερό. Το ζεστό νερό κυκλοφορεί με τη υποβοήθηση αντλιών σε όλη την εγκατάσταση θέρμανσης. Τα πλεονεκτήματα του ενεργειακού τζακιού μπορούν να συνοψιστούν ως εξής: 1. Μεγάλος βαθμός απόδοσης. 2. Μειωμένη κατανάλωση καυσίμου. 3. Δυνατότητα ελέγχου του επιπέδου καύσης ανάλογα με την επιθυμητή θερμοκρασία. 4. Μετάδοση της θερμότητας στον χώρο με φυσική ή μηχανική ροή. 5. Αποφυγή καπνού στο χώρο και μειωμένη εκπομπή καυσαερίων Κατανάλωση ενέργειας και εκπομπές CO 2 Για την υιοθέτηση αειφόρων ενεργειακών συστημάτων κρίνεται αναγκαία η ύπαρξη συγκριτικών μελετών που αφορούν την κατανάλωση μη ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, που τροφοδοτούν ενεργειακά καθ όλη τη διάρκεια της παραγωγικής αλυσίδας. Η παραγωγική αλυσίδα περιλαμβάνει τα στάδια της εξόρυξης, επεξεργασίας, αποθήκευσης, μετατροπής των καυσίμων σε ενέργεια. Έτσι, η ανάλυση θα πρέπει να αναφέρεται στα στάδια αυτά όπως επίσης, και στο κόστος του μηχανολογικού εξοπλισμού που χρησιμοποιήθηκαν κατά τις φάσεις αυτές. Ο πίνακας που ακολουθεί παρουσιάζει την ενεργειακή κατανάλωση που εκφράζεται ως ποσοστό των μη ανανεώσιμων πηγών ενέργειας που καταναλώνονται για την παραγωγή χρήσιμης θερμικής ενέργειας (CER). Επίσης, φαίνονται οι ισοδύναμες τιμές για τη μείωση των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα μέσω της κατανάλωσης καυσίμων ξύλου αντί των ορυκτών καυσίμων. Η καύση του τροφοδοτούμενου καυσίμου στα συστήματα θέρμανσης, έχει ως αποτέλεσμα τόσο την εκπομπή αερίων διοξειδίου του άνθρακα (CO 2 ) όσο και άλλων αερίων του θερμοκηπίου, που εκφράζονται σε συνολική μορφή με την παράμετρο του ισοδύναμου CO 2.

36 ΠΙΝΑΚΑΣ : Ενεργειακή κατανάλωση και εκπομπές CO 2 Πηγή: ΚΑΠΕ, 2008 Ο πίνακας δείχνει τις τιμές εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα με βάση τον τρόπο θέρμανσης (πετρέλαιο, φυσικό αέριο, ηλεκτρισμό και τη βιομάζα) σε kg/gj. Είναι ενδεικτική η μηδενική εκπομπή διοξειδίου στην περίπτωση της χρήσης βιομάζας σε σχέση με τις άλλες μορφές ενέργειας. ΠΙΝΑΚΑΣ : Εκπομπές CO 2 ανάλογα με τρόπο θέρμανσης Πηγή: Greenpeace, 2007 Επιπλέον, ένα ακόμη σημαντικό πλεονέκτημα της χρήσης βιομάζας είναι η τοξικότητα των εκλυόμενων μικροσωματιδίων. Οι καυστήρες βιομάζας εκλύουν διαφορετικό μέγεθος και τοξικότητα των μικροσωματιδίων σε σχέση με τους καυστήρες πετρελαίου. Στην περίπτωση της βιομάζας, η διάμετρος των παραγόμενων μικροσωματιδίων κυμαίνεται από 0,05-10μm ενώ, στους καυστήρες πετρελαίου η διάμετρος είναι από 0,005 έως 0,05μm. Στον πίνακα που ακολουθεί παρουσιάζονται οι δείκτες εκπομπών ανά τύπο καυσίμου και τεχνολογία θέρμανσης καθώς και ο βαθμός απόδοσης και ο συντελεστής συμπεριφοράς ανά τεχνολογία θέρμανσης.

37 ΠΙΝΑΚΑΣ : Δείκτες εκπομπών ανά τύπο καυσίμου και τεχνολογία θέρμανσης / Βαθμός απόδοσης και συντελεστής συμπεριφοράς ανά τεχνολογία θέρμανσης Πηγή: Εμμανουήλ Κακαράς, ΕΜΠ, Μάρτιος 2013

38 ΕΙΚΟΝΑ : Σύγκριση τοξικότητας μικροσωματιδίων που παράγονται από την καύση πετρελαίου και ξύλου Πηγή: Greenpeace, 2007 Στην παραπάνω εικόνα απεικονίζονται οι διαφορές στην τοξικότητα μεταξύ των δύο καυσίμων. Παρατηρούμε ότι, τα μικροσωματίδια που προέρχονται από το πετρέλαιο είναι τοξικά σε πολύ μικρές συγκεντρώσεις, τα αντίστοιχα που παράγονται από την καύση βιομάζας γίνονται τοξικά σε πολύ μεγαλύτερες συγκεντρώσεις. Η χρήση σύγχρονων καυστήρων βιομάζας υψηλών βαθμών απόδοσης, μπορεί να βοηθήσει στη μείωση της έκλυσης μεγάλων συγκεντρώσεων και συνεπώς, να μετριάσει τις δυσμενείς επιπτώσεις για την υγεία Εξέλιξη θέρμανσης με πέλετς βιομάζας την τελευταία δεκαετία Τα πέλετς πρωτάρχισαν να χρησιμοποιούνται στις αρχές του 1980 στις Η.Π.Α. και στον Καναδά, και έγιναν ευρέως διαδεδομένα ήδη από το Από την επόμενη δεκαετία μέχρι και σήμερα, η κατανάλωση τους σε όλη την Ευρώπη έχει γνωρίσει ραγδαία ανάπτυξη τόσο λόγω της οικονομικότερης τιμής τους σε σχέση με τα συμβατικά καύσιμα, όσο και λόγω των κλιματικών αλλαγών του πλανήτη. Οι διαρκώς αυξανόμενες απαιτήσεις για εξοικονόμηση ενέργειας και μείωσης του κόστους λειτουργίας έχουν οδηγήσει στην αυξανόμενη ζήτηση για χρήση συστημάτων με ανανεώσιμες πηγές ενέργειας σε τομείς όπως κατοικίες μόνιμες, εξοχικά αλλά και συγκροτήματα κατοικιών, ξενοδοχεία, θερμοκήπια, εμπορικά κέντρα, καταστήματα αλλά και κάθε είδους επιχειρήσεις. Οι εξαγωγές πέλετς βιομάζας από τις Η.Π.Α. και τον Καναδά προς την Ευρώπη έχουν διπλασιαστεί την τελευταία διετία, σύμφωνα με σχετική έκθεση της Wood Resources International LLC. Πιο συγκεκριμένα, η WRI LLC υπολογίζει ότι 1,6 εκατ. τόνοι πέλετς από τις χώρες αυτές στην Ευρώπη, με το μεγαλύτερο ποσοστό (της τάξης του 50%) να εξάγεται στην Ολλανδία, ένα ποσοστό γύρω στο 30% στη Μεγάλης Βρετανίας και σε μικρότερες ποσότητες στο Βέλγιο, στη Σουηδία και στη Δανία ( Επιπλέον, σύμφωνα με την έκθεση αυτή παρόλο που ο Καναδάς ήταν ο μεγαλύτερος εξαγωγέας των καυσίμων πέλετς στην Ευρώπη επί πολλά έτη (1 εκατ. τόνοι πέλετς το 2010), η απότομη αύξηση των εξαγωγών των Η.Π.Α έφτασαν από τόνους το 2008, τους τόνους το 2010.

39 Η μεγάλη αύξηση της κατανάλωσης πέλετς στην Ευρώπη από το 2010 και μετά, οφείλεται σε σημαντικό βαθμό στην επίσημη δέσμευση της Ευρωπαϊκής Ένωσης για παραγωγή του 20% της συνολικής κατανάλωσης ενέργειας από ΑΠΕ, ως μέσω αντιμετώπισης της κλιματικής αλλαγής. Επιπλέον, πρέπει να σημειωθεί ότι στην αύξηση αυτή συνετέλεσε η ταυτόχρονη αύξηση των τιμών του πετρελαίου και αναμένεται περαιτέρω αύξηση των τιμών τόσο της ζήτησης όσο και της προσφοράς. Η χρήση βιομάζας για θέρμανση στο αστικό περιβάλλον αποτελεί ένα πολύ σημαντικό μέτρο για τη μείωση των εκλυόμενων εκπομπών CO 2 και στην καταπολέμηση των κλιματικών αλλαγών. Η μεγάλη εξάρτηση της οικονομίας από τα ορυκτά καύσιμα και η υπερκατανάλωση τους για την παραγωγή ενέργειας, αποτελεί τη βασικότερη αιτία για την ένταση του φαινομένου του φαινομένου της κλιματικής αλλαγής και των συνεπειών της. Η εν λόγω μεγάλη ανάπτυξη που δέχτηκαν τα καύσιμα βιομάζας και ιδιαίτερα τα πέλετς ξύλου την τελευταία δεκαετία, έχουν οδηγήσει στην εκπόνηση πολλών μελετών ανά τον κόσμο που εξετάζουν κατά πόσο είναι ωφέλιμα τελικά, συγκριτικά με τη χρήση συμβατικών καυσίμων στα συστήματα θέρμανσης. Μερικές από αυτές παρατίθενται παρακάτω: Σύμφωνα με μελέτη του κρατικού Τμήματος Εμπορίας και Βιομηχανίας της Μ. Βρετανίας (2003) όπου μελετώνταν οι εκπομπές CO 2 από διάφορα καύσιμα κατά τη διάρκεια της εφοδιαστικής του αλυσίδας διαπιστώθηκε ότι τα πέλετς βιομάζας παράγουν λιγότερο από το 5% των αντίστοιχων εκπομπών από πετρέλαιο ανά μεγαβατώρα (MWh). Όσον αφορά το φυσικό αέριο, εκτιμήθηκε ότι οι εκπομπές CO 2 των πέλετς αντιστοιχούν σε ποσοστό της τάξης του 5,5%. Σε κάθε περίπτωση, συμπεραίνεται η φιλικότητα προς το περιβάλλον των ΑΠΕ σε σχέση με τη χρήση συμβατικών καυσίμων. Επιπλέον, μία ακόμη μελέτη της Υπηρεσίας Προστασίας Περιβάλλοντος των Η.Π.Α. (U.S.EPA) κάνει νύξη για τα πέλετς βιομάζας και τις πηγές προέλευσης τους. Αναφέρεται ενδεικτικά ότι σύμφωνα με τους υπολογισμούς τους η παραγωγή εκπεμπόμενων επιβλαβών ρύπων είναι σχεδόν μηδαμινή, σε σημείο που να μην είναι απαραίτητη η πιστοποίηση τους, σε αντίθεση με τις άλλες πηγές καυσίμων. Τέλος, το Ειδικό Αυστριακό Ινστιτούτο για την αστικοποίηση και την κατοικία (Salzburger Institute for Urbanization and Housing) μετά από σχετικούς υπολογισμούς κατέληξε πως η θέρμανση με πέλετς στα πλαίσια μιας οικιακής εγκατάστασης, σε αντικατάσταση του πετρελαίου, μειώνει περίπου 10 τόνους την ετήσια παραγωγή εκπομπών CO 2 προστατεύοντας έτσι το περιβάλλον. Οι παραπάνω ενδεικτικές μελέτες που έγιναν σε παγκόσμια κλίμακα από επίσημους, φορείς τονίζουν τη σημαντικότητα της χρήσης πέλετς για θέρμανση καθώς, τα πλεονεκτήματα από τη χρήση τους είναι πολλαπλάσια. Πέρα από τις εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα, πρέπει να σημειωθεί ότι οι εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου, αλλά και άλλων αερίων, είναι εξίσου σημαντικές. Παρατηρήθηκε ότι την τελευταία δεκαετία η εκπομπή μονοξειδίου του άνθρακα (CO) από τα συστήματα θέρμανσης μειώθηκε, κάτι το οποίο δικαιολογείται με την αισθητή βελτίωση αυτών των συστημάτων και των βαθμών απόδοσης τους. Παρόμοια συμπεριφορά φαίνεται πως ακολούθησαν και οι εκπομπές των αιωρούμενων σωματιδίων (PM10), λόγω της χρήσης σύγχρονων καυστήρων και λεβήτων βιομάζας.

40 Συνοψίζοντας, τα πλεονεκτήματα των πέλετς, όπως αναφέρθηκαν στο κεφάλαιο 1.3 της παρούσας εργασίας, είναι τα εξής: Παρασκευάζονται από υπολείμματα νομίμων υλοτομικών δραστηριοτήτων, υπολείμματα μονάδων επεξεργασίας ξύλου και πριστηρίων ξυλείας, υλικά που θα παρέμεναν αναξιοποίητα. Η παραγωγική τους διαδικασία είναι καθαρά μηχανική και δεν υπάρχει προσθήκη χημικών ουσιών. Είναι το μοναδικό καύσιμο με μηδενικό ισοζύγιο εκπομπών CO 2. Δηλαδή, κατά την καύση τους απελευθερώνουν τόσο CO 2, όσο χρειαστήκαν για την ανάπτυξή τους μέσα στις καλλιέργειες όσο ήταν δέντρα και αντίστοιχα αυτή η ποσότητα που παράγεται από την καύση τους απορροφάται από τα φυτά και τα δέντρα κατά την διαδικασία ανάπτυξής τους. Έτσι δημιουργείται ένας κύκλος μηδενικών εκπομπών CO 2. Επίσης, η καύση τους έναντι των ορυκτών και των υγρών καυσίμων συμβάλει στην μείωση του φαινόμενου της όξινης βροχής. Υπαίτιο για τη δημιουργία του φαινόμενου αυτού είναι το διοξείδιο του θείου (SO 2 ). Η μηδαμινή ύπαρξη SO 2 στα πέλετς που είναι παράγωγα ξυλείας βοηθούν στην ελαχιστοποίηση των εκπομπών του κατά την καύση τους. Τέλος, κατά την καύση τους δεν βγάζουν κάπνα, δεν ελκύουν επικίνδυνα αέρια, βγάζουν ελάχιστη στάχτη, η οποία χρησιμοποιείται ως ανακυκλώσιμο λίπασμα για τα φυτά του κήπου και της βεράντας προστατεύοντας τις ρίζες από δυσχερείς καιρικές συνθήκες όπως επίσης, διατηρεί σταθερά ποσοστά υγρασίας ενώ, παράλληλα, εμπλουτίζει το χώμα με χρήσιμα ιχνοστοιχεία για την ανάπτυξη τους. 2.5 Αξιοποίηση της βιομάζας στην Ευρώπη Η βιομάζα αντιπροσωπεύει σήμερα τα 2/3 των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας (ΑΠΕ) και βιοενέργειας στην Ευρώπη και αναμένεται να διαδραματίσει καίριο ρόλο στην επίτευξη των στόχων που εγκρίθηκαν από την Ευρωπαϊκή Επιτροπή για την υλοποίηση των στόχων για τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Σύμφωνα με αυτούς τους στόχους το 20% της τελικής κατανάλωσης ενέργειας θα πρέπει να παρέχονται από ανανεώσιμες πηγές μέχρι το Συγκεκριμένα, οι απαιτήσεις που υιοθετήθηκαν από τους αρχηγούς κρατών και κυβερνήσεων αφορούσαν (AEBIOM, 2012): Μείωση των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου κατά τουλάχιστον 20% κάτω από τα επίπεδα του % της κατανάλωσης ενέργειας της ΕΕ να προέρχεται από ανανεώσιμες πηγές. Μείωση κατά 20% στη χρήση πρωτογενούς ενέργειας σε σύγκριση με τα προβλεπόμενα επίπεδα μέσω τη βελτίωσης της ενεργειακής απόδοσης. Τα παραπάνω αποτελούν ένα μεγάλο στόχο σε σύγκριση με το ποσοστό των 8,5% που υπάρχει σήμερα. Σύμφωνα με μια μελέτη του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Περιβάλλοντος η δυνατότητα παραγωγής από γεωργικές εφαρμογές είναι ακόμη σε μεγάλο βαθμό ανεκμετάλλευτη και ο τομέας αυτός αναμένεται να έχει τα υψηλότερα ποσοστά ανάπτυξης τα επόμενα χρόνια. Παρόλα αυτά η ενεργειακή αξιοποίηση της βιομάζας από τα κράτη-μελη έχει αρχίσει να αποδίδει, καθώς το 2010 διαπιστώθηκε σημαντική αύξηση της παραγωγής πρωτογενούς ενέργειας από στερεή βιομάζα. Στην εικόνα 2.5 παρουσιάζονται οι πηγές βιομάζας για διάφορες μορφές πρώτων υλών για τη δημιουργία καυσίμων βιομάζας στην Ευρώπη (AEBIOM, Eubionet III project, June 2011).

41 Πηγές βιομάζας στην Ευρώπη Δασικά υπολείμματα 24% 8% 23% Καυσόξυλα Στερεά υπολείμματα 19% Χρησιμοποιημένα υγρά 6% 8% 12% Μεταχειρισμένα ξύλα ΕΙΚΟΝΑ 2.5: Πηγές βιομάζας για διάφορες μορφές στην Ευρώπη Πηγή: AEBIOM, Eubionet III project, June 2011 Όπως, φαίνεται στο διάγραμμα η ετήσια παραγωγή πρωτογενούς ενέργειας στην Ε.Ε. από στερεή βιομάζα το 2010 αυξήθηκε κατά 8% από το προηγούμενο έτος, φτάνοντας τα 79,3 Mtoe. Η ανοδική πορεία που διατηρεί σταθερά από τις αρχές του 2000 δείχνουν την εξέλιξη από τη συνεχώς αυξανόμενη ζήτηση βιομάζας ( Παράλληλα, η μεγαλύτερη αύξηση της παραγωγής ενέργειας διαπιστώθηκε το 2003 ωστόσο, η αύξηση που παρουσιάστηκε το 2010 αντιστοιχεί σε μεγαλύτερες ποσότητες παραγόμενης ενέργειας. Εκτός από τις καιρικές συνθήκες που συνέβαλαν στην αυξητική αυτή τάση, η βελτίωση της τεχνολογίας και των μηχανολογικών εξοπλισμών παραγωγής ενέργειας από βιομάζας συνετέλεσαν δραστικά. ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ 2.5.1: Πρωτογενής παραγωγή ενέργειας από στερεή βιομάζα στην ΕΕ από το 2000 έως το2010 (σε Μtoe) Πηγή: Στον πίνακα παρουσιάζεται η πρωτογενής παραγωγή ενέργειας από στερεή βιομάζα στα στην Ε.Ε. για την τελευταία δεκαετία. Παρατηρούμε ότι η Ελλάδα το 2010 βρισκόταν στις τελευταίες θέσεις του πίνακα με τη Γερμανία, τη Γαλλία και τη Σουηδία να πρωτοπορούν σημαντικά.

42 ΠΙΝΑΚΑΣ 2.5.1: Πρωτογενής παραγωγή ενέργειας (σε Μtoe) από στερεή βιομάζα στα κράτη-μέλη της Ε.Ε. ( ) Πηγή: biomass energy Συνοπτικά, σύμφωνα με την AEBIOM (European Biomass Association) για την αξιοποίηση της βιομάζας στην Ευρώπη ισχύει ότι: Η συνολική ακαθάριστη εσωτερική κατανάλωση των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας στην ΕΕ-27 ήταν περίπου 152 εκατομμύρια ΤΙΠ το 2010, από τα οποία 118,22 εκατ. ΤΙΠ ήταν βιομάζα. 12,90% της συνολικής ζήτησης θέρμανσης στην Ευρώπη καλύπτεται με βιομάζα. Η θέρμανση με βιομάζα αντιπροσωπεύει περισσότερο από το 93% του συνόλου των ανανεώσιμων πηγών παραγωγής θερμότητας στην Ευρώπη. Ο βιοηλεκτρισμός καλύπτει 16,85% του συνόλου της ζήτησης της ηλεκτρικής ενέργειας από ΑΠΕ στην Ευρώπη. Το μερίδιο της συνδυασμένης παραγωγής ήταν 63,59% του συνόλου της ηλεκτρικής ενέργειας που παράγεται με στερεά βιομάζα το ,2 εκατ. toe από βιοκαύσιμα που καταναλώνονται στον τομέα των μεταφορών την Ευρώπη το Το βιοκαύσιμο είναι το κύριο βιοκαύσιμο των ευρωπαϊκών μεταφορών με μερίδιο 78% της συνολικής κατανάλωσης. Η παραγωγή των πέλετς ξύλου στην ΕΕ αυξήθηκε κατά 20,5% μεταξύ 2008 και 2010, φθάνοντας τα 9,2 εκατ. τόνους το 2010.

43 Η βιομάζα για θέρμανση αναμένεται να αυξηθεί κατά 27 εκατομμύρια ΤΙΠ μεταξύ 2010 και 2020 να γίνει η πιο σημαντική ανανεώσιμη πηγή (77,6% του συνόλου των ΑΠΕ για θέρμανση και ψύξη). Στην Ελλάδα, το ποσοστό που αντιστοιχεί στη χρήση βιομάζας για την κάλυψη των ενεργειακών αναγκών φτάνει μόλις στο 3% (ΚΑΠΕ). Εκτιμάται ότι το σύνολο της άμεσα διαθέσιμης βιομάζας στη χώρα περιλαμβάνει περίπου τόνους υπολειμμάτων γεωργικών καλλιεργειών (σιτηρών, αραβόσιτου, βαμβακιού, καπνού, ηλίανθου, κλαδοδεμάτων, κληματίδων, πυρηνόξυλου κ.ά.) και περίπου τόνους δασικών υπολειμμάτων υλοτομίας. Στην Ευρώπη, οι δασικές εκτάσεις που προορίζονται κυρίως για τη διατήρηση της βιολογικής ποικιλομορφίας έχουν διπλασιαστεί τα τελευταία 20 χρόνια (Πίνακας 2.5.2). ΠΙΝΑΚΑΣ 2.5.2: Δασικές εκτάσεις στην Ε.Ε. Πηγή: AEBIOM, Eurostat, 2011 Σύμφωνα με την EUBIONET III, στις χώρες της Νότιας Ευρώπης (Ελλάδα, Ιταλία, Ισπανία και Πορτογαλία) τα υπολείμματα από την παραγωγή ελιάς είναι η μεγαλύτερη πηγή. Το ετήσιο ποσό των καταλοίπων σε αυτές τις χώρες είναι πάνω από 7 εκατομμύρια τόνους, που ισοδυναμεί με ένα

44 θεωρητικό ενεργειακό δυναμικό άνω των 150 PJ (με βάση τη γενική συγκομιδή ελιάς πάνω από 10 εκατ. τόνους). Θα πρέπει να αναφερθεί ότι η ενεργειακή αξιοποίηση των αποβλήτων ήδη αυξάνεται με ταχείς ρυθμούς, καθώς επίσης και των ξηρών καρπών (αμύγδαλα, φουντούκια κ.λπ.), των οστράκων σε τέτοιο βαθμό που η Νότια Ευρώπη γίνεται μια ενδιαφέρουσα πιθανή πηγή ενέργειας (AEBIOM). 2.6 Εφαρμογές βιομάζας ως μέρος της πολιτικής για τις Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας Σύμφωνα με τα τελευταία στατιστικά στοιχεία της AEBIOM (European Biomass Association), η βιοενέργεια παραμένει η κύρια πηγή μεταξύ των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας στην Ευρώπη, αντιπροσωπεύοντας σχεδόν το 64% των ευρωπαϊκών ανανεώσιμων πηγών ενέργειας και παρουσιάζει σταθερή ανάπτυξη σε διάφορα τμήματα της αγοράς. Η συνολική ακαθάριστη εσωτερική κατανάλωση των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας στην ΕΕ-27 ήταν περίπου 152 Mtoe το 2010, εκ των οποίων 118,22 εκατ. ΤΙΠ ήταν βιομάζας και αποβλήτων ή το 8,16% της συνολικής τελικής κατανάλωσης ενέργειας στην ΕΕ-27 για το ίδιο έτος (Διάγραμμα 2.6.1). ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ 2.6.1: Ακαθάριστη εσωτερική κατανάλωση των ΑΠΕ στην Ευρώπη το 2010 Πηγή: Eurostat, AEBIOM, 2012 Επιπλέον, η ζήτηση για θέρμανση καταναλώνει το μεγαλύτερο μερίδιο του πρωτογενούς ενεργειακού εφοδιασμού και οι ΑΠΕ μπορεί να προσφέρουν μια εναλλακτική λύση στα ορυκτά καύσιμα κάτω από πολλές περιστάσεις. Ωστόσο, οι ΑΠΕ που χρησιμοποιούνται για θέρμανση και ψύξη έχουν λάβει σχετικά λίγη προσοχή σε σύγκριση με εκείνες που χρησιμοποιούνται για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας και παραγωγής καυσίμων για μεταφορές. Όπως φαίνεται στο διάγραμμα 2.6.2, η θέρμανση με βιομάζα αντιπροσωπεύει περισσότερο από το 93% του συνόλου των ανανεώσιμων πηγών παραγωγής θερμότητας. Το μερίδιο της βιομάζας για την παραγωγή θερμότητας στην ΕΕ των 27 έχει υπολογιστεί από την AEBIOM ως μέρος της τελικής κατανάλωσης ενέργειας. Υπολογίστηκε ότι η ΕΕ των 27 καταναλώνει περίπου 70,2 εκατομμύρια ΤΙΠ βιομάζας για τη θέρμανση περιλαμβάνοντας το ξύλο, τα απόβλητα ξύλου και τα ανανεώσιμα αστικά απόβλητα, περίπου το 74,62% της τελικής ζήτησης ενέργειας της βιομάζας.

45 Διάγραμμα 2.6.2: Τελική κατανάλωση θερμότητας βιομάζας για θέρμανση σε σχέση με το σύνολο των ανανεώσιμων πηγών θερμότητας στο 2010 και οι στόχοι για το 2010 και το 2020 Πηγή: Eurostat, AEBIOM, 2012 Σύμφωνα με τους υπολογισμούς της AEBIOM, το ποσοστό του 53,44% της τελικής κατανάλωσης ενέργειας της βιομάζας για την παραγωγή θερμότητας χρησιμοποιείται σε νοικοκυριά, το 30,82% στη βιομηχανία και μόνο το 2,08% σε υπηρεσίες. Το υπόλοιπο 13,66% αντιστοιχεί στην προκύπτουσα θερμότητα. Αυτό φαίνεται στο Διάγραμμα που ακολουθεί, σύμφωνα με πηγές της Eurostat και της AEBIOM European Bioenergy Outlook, ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ 2.6.3: Τελική κατανάλωση ενέργειας της βιομάζας για θέρμανση στην Ευρώπη το 2010, στους διάφορους τομείς Πηγή: Eurostat, AEBIOM, 2012

46 3. ΝΟΜΟΘΕΤΙΚΟ ΠΛΑΙΣΙΟ 3.1 Νομοθετικό πλαίσιο στην Ελλάδα Σύμφωνα με την Υπουργική Απόφαση (ΥΑ) / με θέμα τη ρύθμιση θεμάτων σχετικών με τη λειτουργία των σταθερών εστιών καύσης για τη θέρμανση κτιρίων και νερού, η απαγόρευση που ίσχυε από το 1993 για τη χρήση βιομάζας για θέρμανση στο αστικό περιβάλλον σε Αθήνα και Θεσσαλονίκη άρεται. Αυτό έχει ως συνέπεια, την ανάπτυξη της χρήσης βιομάζας στα συστήματα θέρμανσης στην Ελλάδα και τη βελτίωση της ενεργειακής αξιοποίησης της. Ωστόσο, περαιτέρω μέτρα πρέπει να ληφθούν, που θα αφορούν τις εκπομπές των αερίων ρύπων από την καύση της βιομάζας, ώστε να μη δημιουργηθούν προβλήματα στην υγεία και στο περιβάλλον από την καύση της Εκπομπές αερίων ρύπων από την καύση πέλετς Η καύση της βιομάζας παρουσιάζει σημαντικές εκπομπές αερίων ρύπων, ιδίως όταν λαμβάνει χώρα σε λέβητες παλαιάς τεχνολογίας και χαμηλής απόδοσης, όπως επισημάνθηκε στο κεφάλαιο Οι πιο σημαντικοί ρύποι παρατίθενται συνοπτικά παρακάτω ( Εκπομπές μονοξειδίου του άνθρακα (CO) Οι εκπομπές μονοξειδίου του άνθρακα αποτελούν ένα δείκτη ποιότητας της καύσης. Γενικά, στην καύση στερεής βιομάζας, οι εκπομπές CO είναι μεγαλύτερες από τις αντίστοιχες που προκύπτουν από την καύση πετρελαίου ή φυσικού αερίου. Στις περιπτώσεις όπου η καύση δεν είναι καλή παρουσιάζονται πιο αυξημένες εκπομπές CO. Οι παράγοντες που επηρεάζουν την ποιότητα της καύσης είναι η χαμηλή θερμοκρασία, η έλλειψη επαρκούς οξυγόνου, η φτωχή καύση και η μικρή διάρκεια παραμονής των αερίων μέσα στη ζώνη καύσης. Ένα ακόμη χαρακτηριστικό των εκπομπών CO είναι ότι διαφοροποιούνται ανάλογα το είδος της βιομάζας που τροφοδοτείται για καύση. Τα πέλετς έχουν τις χαμηλότερες εκπομπές μονοξειδίου σε σχέση με τις υπόλοιπες μορφές στερεής βιομάζας και πληρούν τις επιτρεπόμενες εκπομπές ορίων των προτύπων. Σε αντίθεση με τα πέλετς, τα θρύμματα ξύλου εμφανίζουν υψηλότερες εκπομπές CO γεγονός που αποτελεί ένα από τα μειονεκτήματα τους. Πρέπει να τονισθεί ότι, οι μεγάλες εκπομπές μονοξειδίου του άνθρακα συνήθως συνοδεύονται με επίσης αυξημένες εκπομπές άλλων συστατικών όπως, TOC, CH4, NMVOC, και πολυκυκλικών αρωματικών υδρογονανθράκων. Εκπομπές οξειδίων του αζώτου (NOx) Οι εκπομπές οξειδίων του αζώτου από τα συστήματα θέρμανσης με καύση βιομάζας είναι στο μεγαλύτερο βαθμό τους αποτέλεσμα της μερικής οξείδωσης του αζώτου, το οποίο αποτελεί συστατικό του καυσίμου. Επιπλέον, σε πολύ υψηλές θερμοκρασίες το άζωτο αντιδρά με ρίζες οξυγόνου σχηματίζεται έτσι μονοξείδιο του αζώτου. Λαμβάνοντας υπόψη τις χαμηλές θερμοκρασίες που αναπτύσσονται κατά την καύση της βιομάζας το τελευταίο φαινόμενο είναι πλήρως αποφευκτό. Χαρακτηριστικό των εκπομπών NOx των συστημάτων θέρμανσης με καύση βιομάζας είναι οι μεγαλύτερες τιμές εκπομπών σε σχέση με την καύση πετρελαίου ή φυσικού αερίου. Παρόλα αυτά, οι

47 τιμές αυτές δε ξεπερνούν τα επιτρεπόμενα όρια παρά μόνο σε ελάχιστες περιπτώσεις παλαιών συστημάτων που τροφοδοτούνται με θρύμματα ξύλου. Όμοια με τις εκπομπές CO, οι εκπομπές NOx διαφοροποιούνται ανάλογα με το της βιομάζας που χρησιμοποιείται. Αυτό οφείλονται στη διαφορετική περιεκτικότητα της πρώτης ύλης σε άζωτο και τέφρα, η οποία λειτουργεί ως καταλύτης για τον σχηματισμό NΟx κατά τη διάρκεια της καύσης. Εκπομπές αιωρούμενων σωματιδίων (PM) Οι εκπομπές αιωρούμενων σωματιδίων μικρότερων από 2,5 μm έχει διαπιστωθεί πως είναι μεγαλύτερες στην περίπτωση της καύσης βιομάζας στα συστήματα θέρμανσης. Τα σωματίδια αυτά αποτελούν δείκτη της αέριας ρύπανσης. Έτσι, η αυξημένη συγκέντρωση τους στην ατμόσφαιρα έχει αναγνωρισμένες επιπτώσεις στην ανθρώπινη υγεία που σχετίζονται με αναπνευστικές και καρδιαγγειακές παθήσεις. Σημαντικό ρόλο στην εκπομπή των αιωρούμενων σωματιδίων αποτελούν οι συνθήκες καύσης και το είδος των καυσίμων που χρησιμοποιούνται. Επίσης, ο τύπος του καυσίμου είναι σημαντικός όσον αφορά το ποσοστό των ανόργανων και οργανικών συστατικών των σωματιδίων. Τα αιωρούμενα σωματίδια αποτελούνται από οργανικά συστατικά (κυρίως αιθάλη) και ανόργανα (τέφρα). Η ύπαρξη οργανικών ενώσεων στα αιωρούμενα σωματίδια οφείλεται στην ελλιπή καύση ενώ η ύπαρξη ανόργανων συστατικών οφείλεται στην περιεκτικότητα της τέφρας του καυσίμου. Έχει διαπιστωθεί, ακόμη, πως τα σωματίδια με μέγεθος μικρότερο από 1μm αποτελούνται κυρίως από K, S και Zn, και σε μικρότερο βαθμό από C, Ca, Fe, Mg, Cl, P και Na, ενώ, τα σωματίδια μεγάλου μεγέθους συνιστούν συσσωματώματα άνθρακα (σωματίδια αιθάλης). Στην περίπτωση της πλήρους καύσης, η περιεκτικότητα των αιωρούμενων σωματιδίων είναι ανάλογη με την περιεκτικότητα σε τέφρα της βιομάζας. Υψηλή περιεκτικότητα σε τέφρα οδηγεί σε υψηλότερη συγκέντρωση αιωρούμενων σωματιδίων στα καυσαέρια. Έχει διαπιστωθεί πως το ανόργανο μέρος των αιωρούμενων σωματιδίων εξαρτάται γραμμικά από το ποσοστό των ανόργανων συστατικών της βιομάζας. Επίσης, η περιεκτικότητα της τέφρας σε K, Cl και S επιδρά σημαντικά στη σύνθεση των πολύ μικρών (υπομετρικών) σωματιδίων. Απαιτήσεις ποιότητας και πρότυπα αναφοράς Σε εθνικό επίπεδο ισχύει το Ευρωπαϊκό Πρότυπο ΕΝ για λέβητες θέρμανσης μικρότερων από 300 kw. Η Ευρωπαϊκή Επιτροπή Προτυποποίησης (CEN) υιοθέτησε το πρότυπο ΕΝ στις Σύμφωνα με το πρότυπο αυτό, οι λέβητες κατατάσσονται σε τρεις κατηγορίες, θέτοντας τα ελάχιστα επιτρεπόμενα όρια για την απόδοσή τους καθώς, και τα όρια εκπομπών για λέβητες που χρησιμοποιούν για καύση στερεά καύσιμα (Greenpeace, 2007). Εκτός από το πρότυπο ΕΝ 303-5, ισχύουν και άλλα 4 πρότυπα για μικρές οικιακές εφαρμογές βιομάζας και συγκεκριμένα τα εξής: ΕΝ 13240: για θερμάστρες που καίνε στερεά καύσιμα. ΕΝ και ΕΝ : για οικιακές εστίες μαγειρέματος που χρησιμοποιούν στερεά καύσιμα. ΕΝ 12809: για αυτόνομους οικιακούς λέβητες ισχύος κάτω των 50 kw.

48 3.1.2 Προδιαγραφές για εκπομπές ρύπων από λέβητες και εστίες καύσης βιομάζας Η αντιμετώπιση των κλιματικών αλλαγών και η προώθηση των ΑΠΕ έχουν ωθήσει την Ευρωπαϊκή Ένωση να αναζητήσει εναλλακτικές λύσεις για την ανάπτυξη διαφόρων μορφών βιομάζας τόσο για παραγωγή θερμότητας, όσο και για ηλεκτροπαραγωγή αλλά και ως καύσιμο στις μεταφορές. Η σταθερή αυτή πολιτική δέσμευση εκφράστηκε αρχικά στη Λευκή Βίβλο (1997) και συνεχίστηκε στην οδηγία για τα βιοκαύσιμα (2003). Βασικό πλεονέκτημα των εφαρμογών βιομάζας σε σχέση με τα συμβατικά καύσιμα, εκτός από τον ανανεώσιμο τους χαρακτήρα, είναι οι μηδενικές εκπομπές CO 2. Έτσι, δεν συμβάλλουν στην κλιματική αλλαγή, αφού με αυτόν τον τρόπο οι εκπομπές CO 2 από την καύση της βιομάζας εξισορροπούνται από ισοδύναμες ποσότητες που απορροφήθηκαν από τα φυτά. Η εξέλιξη της τεχνολογίας και η χρήση σύγχρονων πιστοποιημένων συστημάτων καύσης βιομάζας από συμβατικές εστίες την τελευταία δεκαετία αποτελεί χαρακτηριστικό της σημαντικής μείωσης των εκπομπών αέριων ρύπων. Στην παρακάτω εικόνα, απεικονίζονται οι εκπομπές καυσαερίων σε γραμμάρια ανά ώρα για τις τεχνολογίες καύσης βιομάζας. Παρατηρούμε ότι η χρήση λέβητα πέλετς εκλύει τις λιγότερες εκπομπές καυσαερίων ενώ, το παραδοσιακό τζάκι με κούτσουρα τις περισσότερες. ΕΙΚΟΝΑ 3.1.2: Εκπομπές καυσαερίων για διάφορες τεχνολογίες καύσης βιομάζας (σε g/h) Πηγή: Greenpeace, Η αγορά πέλετς στην Ελλάδα Η Ελλάδα συγκαταλέγεται στις χώρες με το μικρότερο επίπεδο ανάπτυξης παραγωγικών και εμπορικών δραστηριοτήτων που σχετίζονται με πέλετς. Χαρακτηριστικό παράδειγμα αποτελεί το γεγονός ότι η Ελλάδα παρήγαγε συνολικά περίπου τόνους πέλετς το 2008, ενώ η εγκατεστημένη δυναμικότητα παραγωγής ανερχόταν στους τόνους, σύμφωνα με το Ευρωπαϊκό Πρόγραμμα Pellets Atlas. Η συνολική κατανάλωση έφτασε μόλις τους τόνους, και η κατά κεφαλήν

49 κατανάλωση ήταν περίπου 1 κιλό, γεγονός που μας κατατάσσει στις χαμηλότερες της Ευρώπης. ( Από την άλλη πλευρά, η χώρα που εμφανίζει τη μεγαλύτερη ανάπτυξη στην Ευρώπη στην παραγωγή και κατανάλωση πέλετς είναι η Σουηδία. Σύμφωνα με το ίδιο ευρωπαϊκό πρόγραμμα, η Σουηδία το 2008 παρήγαγε περίπου 1.4 εκατ. τόνους πέλετς, ενώ η κατά κεφαλήν κατανάλωσή τους ανερχόταν στα 201,5 κιλά. Η ζήτηση ήταν τόσο αυξημένη όπου δεν μπορούσε να καλυφθεί από την εγχώρια παραγωγή και απαιτούνταν η εισαγωγή ακόμη τόνων. Στο σημείο αυτό, πρέπει να σημειωθεί ότι ένας πολύ σημαντικός παράγοντας που συνέβαλε στην έλλειψη της αξιοποίησης των συστημάτων θέρμανσης με βιομάζα στην Ελλάδα μέχρι το 2011 ήταν η απαγόρευση της καύσης βιομάζας σε εστίες θέρμανσης στα μεγάλα αστικά κέντρα. Η απαγόρευση αυτή τροποποιήθηκε με την Υπουργική Απόφαση (ΥΑ) / και συνεπώς, αναμένεται η αύξηση της αξιοποίησης των πέλετς σε οικιακές εγκαταστάσεις θέρμανσης. ΠΙΝΑΚΑΣ 3.1.3: Παραγωγοί πέλετς στην Ελλάδα Πηγή: ΕΛΛΕΒΙΟΜ, 2011 Α/Α Επωνυμία Εταιρίας Τοποθεσία Δυναμικότητα (ΤΝ) 1 ΣΑΚΚΑ ΑΦΟΙ Καρδίτσα 25,000 2 ΑΓΓΕΛΟΥΣΗΣ Α.Ε. Βελεστίνο-Βόλος 25,000 3 AGROENERGY Αριδαία 40,000 4 ΜΑΚΗ Α.Ε. Λάρισα 40,000 5 ALFA WOOD Νευροκόπι 70,000 6 ΜΗΛΙΟΣ ΠΑΠΑΧΡΗΣΤΟΥ ΑΦΟΙ Συκούριο 15,000 7 ΖΕΗΣ Κόπανος-Ημαθία 10,000 8 ΒΙΟΚΕΞ Α.Ε. Πλατύκαμπος 30,000 9 BIO ALTEN Τρίπολη 20, AGROENERGY Κόνιτσα 20, ΔΑΜΑΤΗΣ Τρίπολη 15,000 Στον πίνακα παρουσιάζονται οι παραγωγοί πέλετς στην Ελλάδα το Η πρώτη μονάδα παραγωγής πέλετς στην Ελλάδα λειτούργησε το 2006 και μέχρι σήμερα κατασκευάζονται νέες εγκαταστάσεις λόγω της διαρκώς αυξανόμενης ζήτησης. Το 2008 η εγχώρια παραγωγή πέλετς είχε πλεονάζουσα ποσότητα καθώς, η ποσότητα που αξιοποιούνταν από βιομηχανικές μονάδες ήταν πολύ μικρή. Έτσι, υπήρχε ένα ποσοστό της τάξης των τόνων που εξαγόταν σε άλλες χώρες, κυρίως στην Ιταλία. Έτσι, οι εξελίξεις στον τομέα των παραγωγικών και εμπορικών δραστηριοτήτων των πέλετς βιομάζας παρουσιάζουν ήδη με πολύ γρήγορο ρυθμό μία αυξητική τάση βελτιώνοντας την εικόνα της χώρας και θέτοντας νέες βάσεις για την ανάπτυξή των ΑΠΕ. Η εκτίμηση αυτή βασίζεται επίσης στςι εξής διαπιστώσεις: 1. Τον εθνικό σχεδιασμό για την ένταξη των ΑΠΕ στο ενεργειακό ισοζύγιο της χώρας. Στην Ελλάδα, σύμφωνα με το Νόμο 3851/2010, ο στόχος συμμετοχής των ΑΠΕ σε εθνικό επίπεδο στην τελική κατανάλωση ενέργειας είναι στο 20%, ο οποίος και εξειδικεύεται σε 40% συμμετοχή των ΑΠΕ στην ηλεκτροπαραγωγή, 20% σε ανάγκες θέρμανσης-ψύξης και 10% στις μεταφορές. Πιο συγκεκριμένα, και σύμφωνα με το Άρθρο 10 της εφαρμογή ΑΠΕ στα κτίρια, του προαναφερθέντος Νόμου, όλα τα νέα κτίρια θα πρέπει να καλύπτουν το σύνολο της πρωτογενούς ενεργειακής

50 κατανάλωσής τους με συστήματα παροχής ενέργειας που βασίζονται σε ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, συμπαραγωγή ηλεκτρισμού και θερμότητας, συστήματα τηλεθέρμανσης σε κλίμακα περιοχής ή οικοδομικού τετραγώνου, καθώς και σε αντλίες θερμότητας έως τις Για τα νέα κτίρια που στεγάζουν υπηρεσίες του δημόσιου και ευρύτερου δημόσιου τομέα, η υποχρέωση αυτή θα πρέπει να τεθεί σε ισχύ έως τις Η συνολική ακαθάριστη κατανάλωση ενέργειας στην Ελλάδα σήμερα εκτιμάται στους 22,4 Μtoe. Σύμφωνα με στοιχεία του ΥΠΕΚΑ για το 2010, οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας περιλαμβάνουν περίπου το 9% της συνολικής καταναλισκόμενης ενέργειας. 2. Τη διαθεσιμότητα των πρώτων υλών. Στην Ελλάδα ο αγροτικός τομέας είναι αρκετά ανεπτυγμένος και συμβάλλει πάνω από το 5% στο ΑΕΠ της χώρας, ποσοστό μεγαλύτερο από τον αντίστοιχο μέσο όρο της Ε.Ε. που βρίσκεται στο 1.8%. Συγκεκριμένα στην Ελλάδα, σύμφωνα με τη Eurostat, η συνολική γεωργική γη έχει έκταση 3,82 Mha και καλύπτει περίπου το 30% των συνολικών εδαφών της χώρας. Οι αρόσιμες γαίες καταλαμβάνουν το 16% της συνολικής έκτασης ενώ οι μόνιμες καλλιέργειες το 9%. Αυτό σημαίνει ότι η παραγωγή παραπροϊόντων από γεωργικές δραστηριότητες που αποτελεί μία αρκετά σημαντική ποσότητα φυτικής βιομάζας, δεν αξιοποιείται κατάλληλα, με τελική συνέπεια της απόρριψης της. Η αγορά των πέλετς μπορεί να τροφοδοτηθεί από αυτή την πρώτη ύλη, να της προσδώσει προστιθέμενη αξία και συνεπώς, να την καθορίσει ως την πλέον σημαντική εθνική ενεργειακή πηγή. 3. Τη δυνατότητα εξαγωγών. Στην Ε.Ε.-27 η συνολική κατανάλωση πέλετς δεν καλύπτεται από τις υφιστάμενες μονάδες παραγωγής και, συνεπώς, μεγάλες ποσότητες πέλετς εισάγονται εκτός Ευρώπης. H Σουηδία, η Δανία, το Βέλγιο και η Ολλανδία εισήγαγαν το 2008, αθροιστικά, σχεδόν 3 εκατομμύρια τόνους για να καλύψουν την εγχώρια ζήτηση. Επίσης, η Ιταλία, προς την οποία η Ελλάδα παρουσιάζει εξαγωγική δραστηριότητα, παρουσίασε το ίδιο έτος εισαγωγές της τάξης των τόνων. Βάσει των προαναφερθέντων, δίνεται η δυνατότητα στις ελληνικές μονάδες παραγωγής πέλετς να δραστηριοποιηθούν και εκτός των συνόρων της χώρας. Ωστόσο, πρέπει να τονισθεί ότι αναγκαία συνθήκη για αυτό αποτελεί η υψηλή ποιότητα του προϊόντος και η διαπίστευσή των πέλετς βάσει προτύπων (ΕN , κυρίως, και DIN 51731, DIN plus, ÖNORM M1735 κ.ά.). Στο διάγραμμα φαίνεται η ικανότητα παραγωγής πέλετ ξύλου ανά χώρα. Όπως είναι προφανές από τις πρώτες χώρες στην παγκόσμια παραγωγή είναι οι Ηνωμένες Πολιτείες, η Γερμανία και η Ρωσία. Η Ελλάδα βρίσκεται στην τελευταία θέση του διαγράμματος με την μικρότερη παραγωγή πέλετ ξύλου σύμφωνα με την AEBIOM Bioenergy Outlook, Ωστόσο, παρατηρούμε ότι στο διάγραμμα το ποσοστό χρησιμοποίησης (%) φυτών πέλετ ξύλου σύμφωνα με την παραγωγική ικανότητα ανά χώρα για το 2010, η Ελλάδα βρίσκεται μόλις στο 33% των παραγωγικών δυνατοτήτων της. Αυτό σημαίνει ότι υπάρχουν προοπτικές ανάπτυξης και βελτίωσης της παραγωγής πέλετ σε ένα πολύ μεγάλο βαθμό της τάξης του 67%.

51 ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ : Ικανότητα παραγωγής πέλετ ξύλου ανά χώρα Πηγή: IEA, AEBIOM, 2012 ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ : Ποσοστό χρησιμοποίησης (%) φυτών πέλετ ξύλου σύμφωνα με την παραγωγική ικανότητα ανά χώρα για το 2010 Πηγή: IEA, AEBIOM, Νομοθετικό πλαίσιο σε άλλες χώρες Προδιαγραφές και πρότυπα ποιότητας πέλετς βιομάζας Στα προηγούμενα κεφάλαια περιγράφηκαν τα πλεονεκτήματα της καύσης βιομάζας για θέρμανση και η ανάγκη ενός ολοκληρωμένου νομοθετικού πλαισίου που θα εξασφαλίζει τη σωστή λειτουργία των συστημάτων θέρμανσης. Στα πλαίσια αυτής της διαπίστωσης συγκαταλέγεται η ανάγκη πιστοποίησης της ποιότητας των πέλετς τόσο για περιβαλλοντικούς λόγους, όσο και για τη διευκόλυνση

52 της διακίνησης του πιστοποιημένου προϊόντος στην αγορά. Η έλλειψη νομοθετικού πλαισίου παρατηρείται σε πολλές ευρωπαϊκές χώρες με αποτέλεσμα, συχνά οι κανονισμοί ποιότητας των πέλετς να καλύπτονται από τη νομοθεσία που διέπει γενικά τη βιομάζα ( Οι χώρες που διαθέτουν επίσημα πρότυπα για τη χρήση και αξιοποίηση της συμπιεσμένης βιομάζας είναι η Αυστρία, η Σουηδία, η Ιταλία και η Γερμανία. Χαρακτηριστικά από αυτά είναι τα πρότυπα το ÖNORM M1735 και το DIN plus και είναι ευρέως αποδεκτά σε όλη την Ευρώπη. Το πρότυπα ποιότητας πέλετς ÖNORM M1735 της Αυστρίας είναι από τα πιο αυστηρά και περιλαμβάνει ελέγχους τόσο στο προϊόν, όσο και στο σύστημα παραγωγής του. Το πρότυπο EN που εκδόθηκε το 2010 αναφέρεται γενικά στη βιομάζα για βιομηχανικές χρήσεις. Μια εξειδίκευση που προτύπου αυτού που αφορά τα πέλετς ξύλου για βιομηχανικές χρήσεις ονομάζεται ΕN , βρίσκεται στη φάση του σχεδιασμού του. Παράλληλα, προετοιμάζει το πρότυπο EN που αφορά πέλετς από βιομάζα, εκτός του ξύλου, και αφορά μη βιομηχανικές χρήσεις. Στον πίνακα που ακολουθεί παρουσιάζονται τα πιο διαδεδομένα πρότυπα ποιότητας τα οποία βρίσκονται σε ισχύ στην Ευρώπη, όπως επίσης, το τελικό προσχέδιο EN για τη δημιουργία ενός κοινού Ευρωπαϊκού πρότυπου πέλετς ξύλου οικιακής χρήσης. ΠΙΝΑΚΑΣ 3.2.1: Πρότυπα ποιότητας πέλετς βιομάζας που ισχύουν στην Ευρώπη Αυστρία Σουηδία Γερμανία Ιταλία ΕΕ ÖNORM M1735 SS DIN DIN plus CTI EN Η Σουηδία είναι από τις πρώτες χώρες που δημιούργησαν ολόκληρομένα συστήματα τηλεθέρμανσης βασιζόμενα στην καύση των πέλετς για την θέρμανση ολόκληρων χωριών. Στην Ιταλία η κατανάλωση πέλετς το 2010 έφτασε τόνους με αύξηση έως και 30% στις πωλήσεις συστημάτων πέλετς ξύλου ετησίως στα τελευταία χρόνια. Σύμφωνα με η συνολική κατανάλωση πέλετς στα ανεπτυγμένα ευρωπαϊκά κράτη ξεπέρασε τους τόνους, με πρώτη τη Σουηδία και ακολουθούν η Μεγάλη Βρετανία, Δανία, Γερμανία, Αυστρία, Γαλλία, Ισπανία και τέλος η Ιταλία. Παράλληλα, η Ευρωπαϊκή Επιτροπή Τυποποίησης, CEN (TC 335), προετοιμάζει 30 τεχνικές προδιαγραφές για τα στερεά βιοκαύσιμα. Η CEN/TC 335 είναι η τεχνική επιτροπή που αναπτύσσει το προσχέδιο προτύπου, για να περιγράψει όλες τις μορφές των στερεών βιοκαυσίμων, σε Ευρωπαϊκό πλαίσιο, όπου συμπεριλαμβάνονται το θρυμματισμένο ξύλο, τα πέλετς, οι μπρικέτες ξύλου, τα κούτσουρα, το πριονίδι και τα δέματα άχυρου. Τα δύο πιο σημαντικά πρότυπα που αναπτύσσονται, αφορούν ζητήματα σχετικά με την ταξινόμηση και τις προδιαγραφές (CEN/TS 14961) και τη διασφάλιση της ποιότητας των στερεών βιοκαυσίμων (CEN/TS 15234). Η ταξινόμηση των στερεών βιοκαυσίμων βασίζεται στην προέλευσή και την πηγή των πρώτων υλών τους. Παρατίθεται ο κατάλογος των πιο σημαντικών τεχνικών προδιαγραφών που προετοιμάστηκαν από τη CEN 335 (ΚΑΠΕ, 2008): 1.CEN/TS 14588:2003 Στερεά βιοκαύσιμα - Ορολογία, ορισμοί και περιγραφές 2.CEN/TS 14961:2005 Στερεά βιοκαύσιμα Προδιαγραφές καυσίμων και κλάσεις 3.EN/TS 15234:2006 Στερεά βιοκαύσιμα - Διασφάλιση ποιότητας καυσίμων

53 4.CEN/TS :2004 Στερεά βιοκαύσιμα - Μέθοδοι για τον προσδιορισμό της περιεκτικότητας σε υγρασία - Μέθοδος ξήρανσης σε φούρνο- Μέρος 1: Συνολική υγρασία - Μέθοδος αναφοράς 5.CEN/TS :2004 Στερεά βιοκαύσιμα - Μέθοδοι για τον προσδιορισμό της περιεκτικότητας σε υγρασία - Μέθοδος ξήρανσης σε φούρνο - Μέρος 2: Συνολική υγρασία- Απλοποιημένη μέθοδος 6.CEN/TS :2004 Στερεά βιοκαύσιμα - Μέθοδοι για τον προσδιορισμό της περιεκτικότητας σε υγρασία - Μέθοδος ξήρανσης σε φούρνο - Μέρος 3: Η υγρασία στη γενική ανάλυση δείγματος 7.CEN/TS :2005 Στερεά βιοκαύσιμα - Δειγματοληψία - Μέρος 1: Μέθοδοι δειγματοληψίας 8.CEN/TS 14918:2005 Στερεά βιοκαύσιμα - Μέθοδος για τον προσδιορισμό της θερμογόνου δύναμης 9.CEN/TS 15103:2005 Στερεά βιοκαύσιμα - Μέθοδοι για τον προσδιορισμό της πυκνότητας 10.CEN/TS 15296:2006 Στερεά βιοκαύσιμα - Υπολογισμός των αναλύσεων σε διαφορετικές βάσεις Η ποιοτική ταξινόμηση των στερεών βιοκαυσίμων καθορίζεται, σε ευρωπαϊκό επίπεδο, με τις τεχνικές προδιαγραφές του CEN/TS (Στερεά βιοκαύσιμα, προδιαγραφές καυσίμων και κλάσεις, 2005) Προδιαγραφές για εκπομπές ρύπων από λέβητες και εστίες καύσης βιομάζας Αυστρία Ο έλεγχος των λεβήτων γίνεται με βάση τα κριτήρια του ευρωπαϊκού προτύπου ΕΝ Παρόλα αυτά, οι ισχύουσες ελάχιστες απαιτήσεις για λέβητες βιομάζας είναι διαφορετικές απ αυτές του συγκεκριμένου προτύπου. Ο παρακάτω πίνακας συνοψίζει τα ισχύοντα όρια εκπομπών. ΠΙΝΑΚΑΣ : Όρια εκπομπών αερίων λεβήτων στην Αυστρία Πηγή: Greenpeace, 2007 Όπως φαίνεται στον πίνακα, οι εκπομπές εκφράζονται σε mg/mj, εξαρτώνται δηλαδή από τo ενεργειακό περιεχόμενο του χρησιμοποιούμενου καυσίμου. Η μονάδα αυτή δεν είναι άμεσα μετατρέψιμη σε mg/m 3 (απαιτούνται γι αυτό λεπτομέρειες για τις ακριβείς συνθήκες καύσης κατά περίπτωση). Για 13% O 2 πάντως, το όριο των mg/mj για το CO αντιστοιχεί περίπου σε mg/m 3 ή ppm. Αντιστοίχως για τα NOx τα όρια είναι 230 mg/m 3 ή 110 ppm και για τους υδρογονάνθρακες (OGC) 120 mg/m 3.

54 Ειδικότερα για τις εκπομπές σωματιδίων όταν χρησιμοποιούνται ως καύσιμα συσσωματώματα ξύλου (πέλετς, με ενεργειακό περιεχόμενο 16,8 MJ/Kg), το ισχύον όριο είναι 1 g/kg καυσίμου. Γερμανία ΠΙΝΑΚΑΣ : Όρια εκπομπών αερίων λεβήτων στη Γερμανία Πηγή: Greenpeace, 2007 Στη Γερμανία ισχύει το πρότυπο DIN 4702, το οποίο είναι αντίστοιχο του κοινοτικού ΕΝ Ο πίνακας συνοψίζει τα όρια εκπομπών. Ελβετία Τα όρια εκπομπών ορίζονται από τη διάταξη για τον έλεγχο της ατμοσφαιρικής ρύπανσης και είναι τα εξής: ΠΙΝΑΚΑΣ : Όρια εκπομπών αερίων λεβήτων στην Ελβετία Πηγή: Greenpeace, 2007 Δανία Όπως και στην Αυστρία, ο έλεγχος των λεβήτων γίνεται με βάση τα κριτήρια του ευρωπαϊκού προτύπου ΕΝ 303-5, αλλά οι ισχύουσες ελάχιστες απαιτήσεις για λέβητες βιομάζας είναι διαφορετικές απ αυτές του συγκεκριμένου προτύπου. Ο παρακάτω πίνακας συνοψίζει τα ισχύοντα όρια εκπομπών. Η περίπτωση της Δανίας αξίζει επίσης ιδιαίτερης προσοχής, λόγω της αντιπροσωπευτικής ακμάζουσας σκανδιναβικής αγοράς βιομάζας. Στον πίνακα δίνονται οι συντελεστές εκπομπής μικροσωματιδίων (εκφρασμένων σε g/kg καυσίμου).

55 ΠΙΝΑΚΑΣ : Όρια εκπομπών αερίων λεβήτων στη Δανία Πηγή: Greenpeace, 2007 ΠΙΝΑΚΑΣ : Συντελεστές εκπομπής μικροσωματιδίων στη Δανία Πηγή: Greenpeace, 2007 Νέα Ζηλανδία Η περίπτωση της Νέας Ζηλανδίας έχει ιδιαίτερο ενδιαφέρον γιατί εκεί επιχειρήθηκε μια διαφορετική μεθοδολογική προσέγγιση. Έγιναν συγκριτικές δοκιμές λεβήτων με καύσιμα καυσόξυλα, πέλετς, πετρέλαιο και αέριο. Οι εκπομπές μικροσωματιδίων (ΡΜ10) υπολογίστηκαν ως συνάρτηση του βάρους του καυσίμου, του ενεργειακού του περιεχομένου, της αποδιδόμενης ενέργειας και του χρόνου λειτουργίας του λέβητα. Ο πίνακας συνοψίζει τα αποτελέσματα των δοκιμών που πραγματοποιήθηκαν το Με βάση και τα παρακάτω δεδομένα, οι προτεινόμενες προδιαγραφές για τους μικρούς οικιακούς λέβητες βιομάζας είναι 1g/Kg με ελάχιστη απόδοση 65%. ΠΙΝΑΚΑΣ : Εκπομπές μικροσωματιδίων PM10 στη Νέα Ζηλανδία Πηγή: Greenpeace, 2007

56 Καναδάς Ο Καναδάς είναι μια άλλη χώρα με σημαντικές εφαρμογές βιομάζας και συνεπώς οι ενδεικτικοί συντελεστές εκπομπών που ακολουθούν (και που εκφράζουν την κατάσταση της αγοράς το ) έχουν ιδιαίτερο ενδιαφέρον. ΠΙΝΑΚΑΣ : Εκπομπές μικροσωματιδίων και αερίων ρύπων στον Καναδά Πηγή: Greenpeace, 2007 Από τους παραπάνω πίνακες προκύπτει πως ένας σύγχρονος λέβητας με καύσιμο πέλετς, εκλύει περίπου 30 φορές λιγότερα σωματίδια απ ότι ένα παραδοσιακό ατομικό τζάκι, ανά μονάδα βάρους καυσίμου. Οι εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου (Greenhouse gases - GHG) στην Ευρωπαϊκή Ένωση έχουν μειωθεί κατά 8% κατά την τελευταία δεκαετία - μια καθαρή μείωση 410 εκατομμυρίων τόνων CO 2. Ο πίνακας παρουσιάζει τις συνολικές εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου για την περίοδο , στην ΕΕ-27 σύμφωνα με την AEBIOM, European Bioenergy Outlook, Σημειώνεται ότι τα αέρια του θερμοκηπίου είναι τα αέρια στην ατμόσφαιρα που απορροφάν και εκπέμπουν την ακτινοβολία στο θερμικό υπέρυθρο φάσμα,αλλά όχι την ακτινοβολία μέσα ή κοντά στο ορατό φάσμα.. Η διαδικασία αυτή είναι η βασική αιτία του φαινομένου του θερμοκηπίου. Τα κύρια αέρια του θερμοκηπίου στην ατμόσφαιρα της Γης είναι οι υδρατμοί (H 2 O), το διοξείδιο του άνθρακα (CO 2 ), μεθάνιο (CH 4 ), το υποξείδιο του αζώτου (N 2 O) και το όζον (O 3 ). Σε επίπεδο κρατών μελών, όλες οι χώρες μείωσαν τις εκπομπές αερίων θερμοκηπίου κατά τη διάρκεια της τελευταίας δεκαετίας, αλλά υπάρχει μια μεγάλη διακύμανση στις τάσεις των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου μεταξύ των χωρών. Η συνολική τάση των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου της ΕΕ κυριαρχείται από τους δύο μεγαλύτερους παραγωγούς εκπομπών, τη Γερμανία και το Ηνωμένο Βασίλειο, που από κοινού αντιπροσωπεύουν περίπου το ένα τρίτο του συνόλου της ΕΕ-27 οι εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου. Στην οδηγία για την ποιότητα του αέρα (2008/EC/50), η Ε.Ε. έχει θέσει δύο οριακές τιμές για τα αιωρούμενα σωματίδια (PM10) για την προστασία της ανθρώπινης υγείας: η PM10 ημερήσια μέση τιμή δεν μπορεί να υπερβαίνει τα 50 μικρογραμμάρια ανά κυβικό μέτρο (μg/m 3 ) πάνω από 35 φορές σε ένα χρόνο και η ΡΜ10 ετήσια μέση τιμή δεν μπορεί να υπερβαίνει τα 40 μικρογραμμάρια ανά κυβικό μέτρο (μg/m 3 ) (Εικόνα ). Σε ορισμένες περιοχές οι παρατάσεις έχουν χορηγηθεί από την Γενική Διεύθυνση Περιβάλλοντος για την αντιμετώπιση αυτών των οριακών τιμών.

57 Η τιμή στόχος για τα λεπτά σωματίδια ΡΜ2.5 που έχει θέσει η Ε.Ε. για την προστασία της ανθρώπινης υγείας είναι η μέση ετήσια τιμή PM2.5 δεν μπορεί να υπερβαίνει τα 25 μικρογραμμάρια ανά κυβικό μέτρο (μg/m 3 ) (Εικόνα ). ΠΙΝΑΚΑΣ : Εξέλιξη των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου ανά χώρα (σε εκατ. τόνοι ισοδύναμου CO 2 ) Πηγή: AEBIOM, European Bioenergy Outlook, 2012 Επίσης, στην οδηγία για την ποιότητα του αέρα (2008/EC/50), η Ε.Ε. έχει θέσει ένα κρίσιμο επίπεδο για τα οξείδια του αζώτου (NOx) για την προστασία της βλάστησης εντός των ζωνών που έχουν ορισθεί από τα κράτη μέλη όπου η μέση ετήσια τιμή NOx δεν μπορεί να υπερβαίνει τα 30 μικρογραμμάρια ανά κυβικό μέτρο (μg/m 3 ) (Εικόνα ). Τέλος, η Ε.Ε. έχει θέσει δύο οριακές τιμές για το διοξείδιο του θείου (SO 2 ), για την προστασία της βλάστησης εντός των ζωνών που έχουν ορισθεί από τα κράτη μέλη, πρώτον, η μέση ετήσια τιμή SO 2 δεν μπορεί να υπερβαίνει τα 20 μικρογραμμάρια ανά κυβικό μέτρο (μg/m 3 ) και δεύτερον, η μέση τιμή SO 2 για τη χειμερινή περίοδο (1 Οκτωβρίου έως 31 Μαρτίου) δεν μπορεί να υπερβαίνει τα 20 μικρογραμμάρια ανά κυβικό μέτρο (μg/m 3 ) (Εικόνα ).

58 ΕΙΚΟΝΑ : Ετήσια οριακή τιμή ΡΜ10 για την προστασία της ανθρώπινης υγείας, 2010 Πηγή: European Environment Agency (EEA) ΕΙΚΟΝΑ Ετήσια τιμή PM2.5 για την προστασία της υγείας του ανθρώπου, 2010 Πηγή: European Environment Agency (EEA)

59 ΕΙΚΟΝΑ Ετήσια οριακή τιμή οξειδίων του αζώτου (NOx) για την προστασία της βλάστησης, 2010 Πηγή: European Environment Agency (EEA) ΕΙΚΟΝΑ Ετήσια οριακή τιμή διοξείδιου του θείου (SO 2 ) για την προστασία των οικοσυστημάτων, 2010 Πηγή: European Environment Agency (EEA)

60 3.2.3 Λέβητες βιομάζας με οικολογική σήμανση Ο Διεθνής Οργανισμός Τυποποίησης (ISO) αναγνωρίζει τρεις τύπους οικολογικής σήμανσης: Τα οικολογικά σήματα Τύπου Ι είναι αυτά που βασίζονται στα κριτήρια ελέγχου τρίτων οργανισμών με βάση την ανάλυση κύκλου ζωής ενός προϊόντος. Τα οικο-σήματα Τύπου Ι απονέμονται από ανεξάρτητους οργανισμούς σε παραγωγούς και κατασκευαστές που αποδεδειγμένα χρησιμοποιούν πρακτικές και πρώτες ύλες «φιλικές προς το περιβάλλον» με σκοπό τα προϊόντα τους να διαφοροποιηθούν σημαντικά έναντι ανταγωνιστικών προϊόντων στον ίδιο κλάδο. Τα οικολογικά σήματα Τύπου ΙΙ είναι αυτά που αναδεικνύουν τους ισχυρισμούς των κατασκευαστών τους. Για παράδειγμα «κατασκευασμένο κατά 40% από ανακυκλωμένα υλικά». Τα οικολογικά σήματα Τύπου ΙΙΙ είναι αυτά που παρουσιάζουν εύκολα συγκρίσιμες πληροφορίες βάσει του κύκλου ζωής ενός προϊόντος αλλά δεν προβαίνουν σε ισχυρισμούς έναντι άλλων ανταγωνιστικών προϊόντων. Το λουλούδι της Ε.Ε. δημιουργήθηκε το 1992 και αναγνωρίζεται σε όλες τις χώρες της Ένωσης αλλά και σε τρίτες χώρες όπως η Νορβηγία, το Λιχτεστάιν, η Ισλανδία κ.α.. Το Ευρωπαϊκό οικολογικό σήμα είναι μέρος της στρατηγικής της Ένωσης για την προώθηση της βιώσιμης ανάπτυξης. Από το 2000 εκτός από προϊόντα περιλαμβάνει και υπηρεσίες. (European Commission, Eco label Catalogue). Η χρονική του ισχύς είναι περιορισμένη μέχρι την ανανέωση των κριτηρίων επιλογής. Απονέμεται σε 22 κατηγορίες προϊόντων και υπηρεσιών και άλλες 5 κατηγορίες βρίσκονται υπό ανάπτυξη. Κάθε κράτος μέλος της Ε.Ε. έχει την υποχρέωση να ορίσει τις ανεξάρτητες επιτροπές οι οποίες απονέμουν το Ευρωπαϊκό οικολογικό σήμα. ΕΙΚΟΝΑ : Οικολογική σήμανση Ε.Ε. Ευρωπαϊκό Λουλούδι Ο γερμανικός «Μπλε Άγγελος» (Der Blaue Engel) ήταν το πρώτο οικολογικό σήμα που παρουσιάστηκε στην αγορά το Το σήμα αποτελεί ιδιοκτησία του Γερμανικού υπουργείου Περιβάλλοντος και η διαχείριση- προώθησή του γίνεται από τη Γερμανική υπηρεσία περιβάλλοντος και τον εθνικό οργανισμό πιστοποίησης. Και σε αυτή την περίπτωση ανεξάρτητη αρχή είναι αυτή που θέτει τα περιβαλλοντικά κριτήρια και απονέμει το σήμα σε όσους τα πληρούν με διαφανείς διαδικασίες. ΕΙΚΟΝΑ : Οικολογική σήμανση Γερμανίας Μπλε Άγγελος Το οικολογικό σήμα του Νορβηγικού κύκνου εδραιώθηκε το 1989 από τη Nορβηγική Κυβέρνηση. Αναγνωρίζεται εκτός από τη Νορβηγία στην Σουηδία, την Φιλανδία, την Ισλανδία και τη Δανία. Αν απονεμηθεί σε μία από αυτές τις χώρες σε κάποιο προϊόν τότε ισχύει και στις υπόλοιπες (αφού οι παραγωγοί πληρώσουν τα δικαιώματα του σήματος στις υπόλοιπες χώρες). Η τυπική του διάρκεια είναι τρία χρόνια και μετά το πέρας τους οι παραγωγοί πρέπει να κάνουν αίτηση ανανέωσης. Αν τα κριτήρια έχουν γίνει πιο αυστηρά, ή το προϊόν δεν τα πληροί πια, τότε το δικαίωμα χρήσης του σήματος χάνεται. ΕΙΚΟΝΑ : Σκανδιναβική οικολογική σήμανση Κύκνος

61 Οι οικοσημασμένοι με το σκανδιναβικό οικολογικό σήμα Κύκνος λέβητες, έχουν ακόμη πιο αυστηρά όρια εκπομπών απ αυτά που ορίζει το αντίστοιχο ευρωπαϊκό πρότυπο ΕΝ Συγκεκριμένα, οι οικοσημασμένοι λέβητες βιομάζας πρέπει να πληρούν τις παρακάτω προδιαγραφές. ΠΙΝΑΚΑΣ : Προδιαγραφές λεβήτων σύμφωνα με το σκανδιναβικό οικολογικό σήμα Πηγή: Greenpeace, Η αγορά πέλετς στην Ευρώπη Σύμφωνα το ευρωπαϊκό πρόγραμμα Pellets Atlas η συνολική αξιοποίηση των πέλετς βιομάζας στην Ευρώπη (EE-27 και Νορβηγία, Ελβετία) έφτανε περίπου τα τόνους πέλετς για το 2008 ενώ, η ετήσια παραγωγή πέλετς έφτασε περίπου στους 7,5 εκατ. τόνους. Η ποσότητα αυτή συνεπάγεται την ετήσια παραγωγή 35 GWh ενέργειας με βάση το ξύλο ως πρώτη ύλη. ( Οι χώρες παραγωγής πέλετς υψηλής ποιότητας πέλετς κατάλληλο για καύση σε οικιακές εγκαταστάσεις είναι η Σουηδία, η Γερμανία, η Αυστρία και η Ιταλία. Τα πέλετς που είναι χαμηλότερης ποιότητας αξιοποιούνται σε βιομηχανικές εγκαταστάσεις. Σημαντικοί παραγωγοί χαμηλής ποιότητας πέλετς είναι η Γερμανία, το Βέλγιο και άλλες χώρες όπως η Πολωνία και η Εσθονία. Εκτιμάται ότι η κατανάλωση υψηλής ποιότητας πέλετς στον σε μικρής κλίμακας οικιακές εγκαταστάσεις ισούται σχεδόν με την αντίστοιχη κατανάλωση πέλετς χαμηλότερης ποιότητας, που αξιοποιούνται κυρίως στον τομέα παραγωγής ηλεκτρικής. Επιπλέον, έχει διαπιστωθεί ότι η ζήτηση για υψηλής ποιότητας πέλετς καλύπτεται από την εγχώρια ευρωπαϊκή παραγωγή ενώ, αντίθετα, η ζήτηση πέλετς χαμηλής ποιότητας εξαρτάται σε ένα βαθμό από εισαγωγές από άλλες χώρες όπως, ο Καναδάς και η Ρωσία. Πιο αναλυτικά, στο διάγραμμα φαίνεται πως η Γερμανία και η Σουηδία (1,46 και 1,4 εκατ. τόνους ετησίως αντίστοιχα) αποτελούν τους μεγαλύτερους παραγωγούς πέλετς. Επίσης, σημαντική παραγωγική δραστηριότητα παρατηρείται για την Ιταλία και την Αυστρία (650 και 626 χιλιάδες τόνους ετησίως, αντίστοιχα) και ακολούθως, για τη Λετονία, τη Φινλανδία, την Πολωνία, την Εσθονία και το Βέλγιο. Επιπλέον, παρατηρείται ότι υπάρχουν χώρες που είτε δε συμμετέχουν στην παραγωγή πέλετς όπως το Λουξεμβούργο, η Μάλτα και η Κύπρος, είτε παράγουν ελάχιστες ποσότητες μικτότερες από τόνους ετησίως, όπως η Νορβηγία, η Ελλάδα, η Βουλγαρία, η Τσέχικη Δημοκρατία, η Ιρλανδία και η Ουγγαρία. Όσον αφορά την κατανάλωση των πέλετς βιομάζας, η Σουηδία κατέχει την πρώτη θέση που αντιστοιχεί σε κατανάλωση μεγαλύτερη από 1,85 εκατ. τόνους το Στις επόμενες θέσεις του

62 διαγράμματος βρίσκονται κατά σειρά η Δανία, το Βέλγιο, η Ολλανδία, η Γερμανία, η Ιταλία και η Αυστρία. Αντίθετα στην Εσθονία, στην Κύπρος, στη Μάλτα και στην Ουγγαρία δεν υπάρχει καμία ή σχεδόν καμία αξιοποίηση των πέλετς, ενώ η Σλοβακία, η Ελλάδα, η Πορτογαλία, η Ισπανία, το Λουξεμβούργο, η Βουλγαρία και η Τσέχικη Δημοκρατία χρησιμοποίησαν ποσότητες μικρότερες από τόνους ετησίως. ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ : Στατιστικά στοιχεία ευρωπαϊκής αγοράς πέλετς (2008) Πηγή: Όπως φαίνεται στο Διάγραμμα , στη Σουηδία η ετήσια κατά κεφαλήν κατανάλωση πέλετς ανήλθε, για το 2008, στα 200 περίπου κιλά. Η Δανία παρουσιάζει αντίστοιχη υψηλή τιμή, με 193 κιλά περίπου. Εν συνεχεία, το Βέλγιο, η Αυστρία, η Ολλανδία και η Σλοβενία παρουσιάζουν υψηλές τιμές κατά κεφαλήν κατανάλωσης πέλετς εύρους από 55 κιλά όπως η Σλοβενία μέχρι 86 όπως το Βέλγιο. Τέλος, σημειώνεται πως σε αρκετές χώρες (Μάλτα, Εσθονία, Κύπρος, Ουγγαρία, Ισπανία, Τσέχικη Δημοκρατία, Βουλγαρία, Πορτογαλία και Ελλάδα) η κατά κεφαλήν κατανάλωση πέλετς είναι από 0 έως 1 κιλό.

63 ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ : Κατά κεφαλήν χρήση πέλετς (kg) 2008 Πηγή: Συνοψίζοντας πρέπει να αναφερθεί πως η Ευρωπαϊκή αγορά των πέλετς χαρακτηρίζεται από σημαντική ανομοιογένεια. Για παράδειγμα, στην Κεντρική και στη Βόρεια Ευρώπη η αγορά των πέλετς έχει αναπτυχθεί σε πολύ μεγάλο βαθμό. Αντίθετα, η αντίστοιχη αγορά σε χώρες της Ανατολικές Ευρώπης αρχίζουν να αναπτύσσονται τα τελευταία χρόνια. Επιπλέον, σημειώνονται σημαντικές διαφορές στην κατανάλωση και στην αξιοποίηση της θέρμανσης της καύσης μέσω των πέλετς. Σε μερικές χώρες, όπως η Αυστρία και η Γερμανία, τα πέλετς αξιοποιούνται αποκλειστικά για τη θέρμανση κατοικιών. Αντίθετα, σε άλλες χώρες όπως η Ολλανδία, χρησιμοποιούνται κυρίως στην ηλεκτροπαραγωγή. Στη Σουηδία και σε μερικές άλλες χώρες οι δύο προαναφερθέντες τομείς αξιοποίησης φαίνεται να αναπτύσσονται ισόρροπα. Οι χώρες στις οποίες η παραγωγή πέλετς είναι σημαντικά μεγαλύτερη από την αντίστοιχη εγχώρια κατανάλωση όπως η Γερμανία, μπορούν να εξάγουν τα προϊόντα τους προς τις χώρες όπου η

64 ζήτηση δεν καλύπτεται από την εγχώρια παραγωγή όπως, το Ηνωμένο Βασίλειο. H κατανάλωση πέλετς στη Γερμανία σημείωσε άνοδο κατά 155% αφού έφθασε το 2010 τα 1,2 εκατ. τόνους, έναντι 0,47 εκατ. τόνων που είχε το Το μεγαλύτερο μέρος της κατανάλωσης αφορά την παραγωγή θέρμανσης ενώ, ένα μικρό μόνο μέρος αφορά την ηλεκτροπαραγωγή. Η μεγαλύτερη μονάδα στη Γερµανία έχει δυναμικότητα τόνους ετησίως, ενώ η μεγαλύτερη παγκοσμίως υφιστάμενη μονάδα, στο Vyborg της Ρωσίας, έχει δυναμικότητα τόνους κατά έτος. Επίσης, βρίσκονται στη φάση του σχεδιασμού μονάδες µε δυναμικότητα 1 εκ. τόνους/έτος στις Η.Π.Α. και στη Βραζιλία. Η αγορά πέλετ ξύλου στην Ευρώπη γνώρισε μεγάλη ανάπτυξη τα τελευταία χρόνια. Το 2010 η παγκόσμια παραγωγή έφθασε 14,3 εκατ. τόνους, ενώ η κατανάλωση ήταν κοντά στα 13,5 εκατ. τόνους σημειώνοντας έτσι μια αύξηση άνω του 110% σε σύγκριση με το Παγκοσμίως, η παραγωγή των φυτών αυξάνεται επίσης, καθώς και το μέσο μέγεθος τους. Μεταξύ 2009 και 2010, η συνολική εγκατεστημένη δυναμικότητα παραγωγής του κλάδου των πέλετ έχει καταγραφεί μια αύξηση της τάξης του 22%, φθάνοντας πάνω από 28 εκατομμύρια τόνους. Η υψηλότερη αύξηση της παραγωγικής ικανότητας παρατηρήθηκε στη Βόρεια Αμερική (ΗΠΑ, Καναδάς) και τη Ρωσία, ακολουθούμενη από τις παραδοσιακές ευρωπαϊκές χώρες παραγωγής όπως η Γερμανία, η Σουηδία και η Αυστρία όπως φαίνονται στα παρακάτω σχήματα (AEBIOM, 2012). ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ : Εκτιμώμενη παγκόσμια παραγωγή πέλετ ξύλου (kt) Πηγή: AEBIOM, 2012 Το 2009 περίπου 670 φυτά πέλετ δραστηριοποιούνταν στην ΕΕ, το 30% από αυτά με μια μικρή παραγωγική δυναμικότητα κάτω των τόνων/έτος. Ωστόσο, από το 2008 με 2009, η ταχεία αύξηση της ζήτησης πέλετ ενθάρρυνε τις επενδύσεις σε μεγάλης κλίμακας εγκαταστάσεις αρκετές εκατοντάδων χιλιάδων τόνων τόσο στην περιοχή της Ε.Ε. όσο και στις ΗΠΑ, Ρωσική Ομοσπονδία και άλλες χώρες (IEA, Sikkema et al. 2011).

65 Η Ευρωπαϊκή Ένωση εξακολουθεί να είναι η κύρια αγορά για συσσωματώματα ξύλου και αναμένεται να παραμείνει ως έχει για τα επόμενα χρόνια όπως φαίνεται στα παρακάτω διαγράμματα. Μεταξύ 2008 και 2010, η παραγωγή των πέλετς ξύλου στην Ε.Ε. αυξήθηκε κατά 20,5%, φθάνοντας τα 9,2 εκατ. τόνους το 2010, ίσο με το 61% της παγκόσμιας παραγωγής. Την ίδια περίοδο, η κατανάλωση πέλετς ξύλου στην ΕΕ αυξήθηκε κατά 43,5% για να φτάσει πάνω από 11,4 εκατ. τόνους το 2010, που ισούται με σχεδόν το 85% της παγκόσμιας ζήτησης πέλετς ξύλου (IEA, Sikkema et al. 2011). ΕΙΚΟΝΑ : Η παγκόσμια παραγωγή πρώτων υλών και διαθεσιμότητα πέλετς, Πηγή: AEBIOM, Οικονομικά εμπόδια Η σημαντική αύξηση των εγγυημένων τιμών πώλησης της παραγόμενης ηλεκτρικής ενέργειας, έχει ήδη προκαλέσει την εκδήλωση επενδυτικού ενδιαφέροντος για σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής από βιομάζα. Συγκεκριμένα προβλέπεται διαφοροποίηση της τιμής αγοράς ηλεκτρικής ενέργειας από το βιοαέριο και τις λοιπές μορφές βιομάζας, αναλόγως της εγκατεστημένης ισχύος του σταθμού και της προέλευσης του καυσίμου (βιοαέριο από βιομάζα, από χώρους υγειονομικής ταφής απορριμμάτων, από βιολογικούς καθαρισμούς, από πτηνό-κτηνοτροφικά, αγροτοβιομηχανικά οργανικά υπολείμματα και απόβλητα). Το νέο καθεστώς στην τιμολόγηση, για τη διαμόρφωση του οποίου προφανώς λήφθηκαν υπόψη παράμετροι που επιδρούν στο λειτουργικό κόστος των σταθμών βιομάζας, καθιστά πλέον ελκυστική την υλοποίηση σχετικών επενδύσεων οι οποίες δεν ήταν δυνατό να πραγματοποιηθούν με την προγενέστερη τιμή αγοράς της παραγόμενης ηλεκτρικής ενέργειας, που σημειωτέον ήταν ενιαία για όλες τις Α.Π.Ε. Ενδεικτικά, υπολογίστηκε το κόστος παραγωγής έξι διαφορετικών συστημάτων παραγωγής ενέργειας με λέβητες 100 kw, για τον ίδιο ετήσιο χρόνο λειτουργίας (1.300 ώρες). Εκτιμάται ότι ένα

66 κτίριο στη Βόρεια Ιταλία 100 m 2 που κατοικείται από τρεις ανθρώπους, έχει ετήσια κατανάλωση MWh, περίπου. Αυτή η θερμότητα μπορεί να υποστηρίξει, ενδεικτικά, ένα κτίριο που αποτελείται από έξι διαμερίσματα (Πίνακας 3.3.1, Διάγραμμα 3.3.1). Οι παραδοχές αναφέρονται σε συνήθεις συνθήκες. ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ 3.3.1: Ενεργειακά συστήματα και σχετικό κόστος της ενέργειας Πηγή: ΚΑΠΕ, 2008 ΠΙΝΑΚΑΣ 3.3.1: Κατηγορίες κόστους και οι τιμές τους Πηγή: ΚΑΠΕ, 2008