Polttoainepelletit, pelletit ( eng. pellets ) - turpeesta , puujätteestä ja maatalousjätteestä saatu biopolttoaine . Edustaa vakiokokoisia lieriömäisiä rakeita .
Pelletit luokitellaan lämpöarvon, kosteus- ja tuhkapitoisuuden sekä koon mukaan. Suuri tiheys, alhainen kosteus ja koon standardoituminen mahdollistavat sen, että ne voivat vastaanottaa suuren määrän energiaa palaessaan ja annostella määränsä tarkasti automaattisella syötöllä [1] .
Pelletin valmistuksen raaka-aineina voivat olla turvetta , sellua (huonolaatuista) puuta ja puujätettä: kuorta , sahanpurua , haketta ja muuta hakkuujätettä sekä maatalousjätteitä: maissijätettä , olkia , viljantuotantojätettä, auringonkukan kuoria , kananlanta jne. d.
Raaka-aineet (sahanpuru, kuori jne.) tulevat murskaimeen, jossa ne murskataan jauhoiksi. Syntynyt massa menee kuivaimeen, siitä puristusrakeistimeen , jossa puujauho puristetaan rakeiksi . Puristuksen aikana tapahtuva puristus nostaa materiaalin lämpötilaa, puun sisältämä ligniini pehmentää ja liimaa hiukkaset yhteen tiiviiksi sylintereiksi. Yhden tonnin pellettituotantoon kuluu noin 2,3-2,6 tiheää kuutiometriä puujätettä ja sahanpurua 0,6 tiheää kuutiometriä jokaista tuotettua tuotetta kohti poltetaan.
Valmiit rakeet jäähdytetään, pakataan erilaisiin pakkauksiin - piensäkeistä (2-20 kg) suursäkeihin (suuret teollisuuspakkaukset), jotka painavat 1 tonnin - tai toimitetaan kuluttajalle irtotavarana.
Torrefioinnin aikana kiinteää biomassaa poltetaan ilman happea 200–330 ºC:n lämpötilassa. Torrefioiduilla eli biohiilellä (mustalla) pelleteillä on useita etuja verrattuna tavanomaisiin, muuten valkoisiin [2] :
Polttoainepelletit ovat ympäristöystävällisiä polttoaineita , joiden tuhkapitoisuus on pääsääntöisesti enintään 3 %. Pellettien valmistuksessa käytetään pääasiassa saha- ja maatalousjätteitä, jotka aiemmin vietiin pääosin kaatopaikoille ja mätänevät, ja muutaman vuoden kuluttua ne alkoivat palaa tai kytetä.
Jos ympäristö kuitenkin sisältää myrkkyjä tai radioaktiivisia aineita raaka-aineen kasvupaikalla, niin pellettejä poltettaessa näitä aineita voidaan ruiskuttaa ilmakehään.
Rakeet eroavat tavallisesta puusta korkealla kuivuudella (kosteus on vain 8-12% ja raakapolttopuun kosteuspitoisuus 30-50%) ja suuremmalla - noin puolitoista kertaa - tiheydellä kuin polttopuu. Nämä ominaisuudet tarjoavat korkean lämpöarvon verrattuna hakkeeseen tai polttopuuhun - tonnin pellettejä poltettaessa lämpöä vapautuu noin 3,5 tuhatta kWh , mikä on lähes kaksi kertaa vähemmän kuin poltettaessa tonnia hiiltä , puolitoista kertaa enemmän kuin tavanomaista polttopuuta , ja vain kaksi kertaa (melkein kolme kertaa) vähemmän kuin käytettäessä kaasua , polttoöljyä tai dieselpolttoainetta . [3]
Alhainen kosteus ei ole pellettien etu polttoaineena, vaan myös ongelma niiden tuotannossa. Kuivaus voi olla yksi tärkeimmistä kustannuseristä polttoaineiden tuotannossa puujätteestä . Lisäksi raaka-aineiden keräämisestä, lajittelusta ja puhdistuksesta voi tuotannosta riippuen aiheutua lisäkustannuksia. Kuivausprosessin huolellinen suunnittelu on tärkeää, mikä vähentää valmiin tuotteen laatuun, sen hintaan ja tuotannon palovaaraan liittyviä riskejä. Paras vaihtoehto on tuottaa biopolttoainetta kuivista lastuista .
Yksi rakeiden tärkeimmistä eduista on niiden korkea ja jatkuva irtotiheys , mikä tekee tämän bulkkituotteen kuljettamisesta suhteellisen helppoa pitkiä matkoja. Tuotteen oikean muodon, pienen koon ja tasaisen koostumuksen ansiosta rakeet voidaan kaataa erityisten holkkien läpi, mikä mahdollistaa tällaisten polttoaineiden lastaus- ja purkuprosessit sekä polton automatisoinnin.
Polttoainepellettien tehokkaaseen käyttöön tarvitaan erityinen uunityyppi: pellettikattila .
Rakeiden laatu ja tyyppi riippuvat raaka-aineista ja tuotantoteknologiasta. Korkean kuoripitoisuuden omaavat puupelletit ovat yleensä tummia, kun taas kuoritut puupelletit ovat vaaleita. Valmistusprosessin aikana - esimerkiksi kuivauksen aikana - rakeet voivat "palaa" hieman ja muuttuvat sitten valkoisista harmaiksi. Vaikka tämä ei aina vaikuta pellettien sellaisiin kuluttajaominaisuuksiin kuten lämpöarvo, tuhkapitoisuus , lujuus ja hankaus , se voi johtaa hienon pölyn muodostumiseen kuljetuksen aikana pellettien toisiaan vasten tapahtuvan kitkan vuoksi.
Eri maat ovat ottaneet käyttöön erilaisia standardeja polttoainepellettien tuotannossa.
Yhdysvalloissa on vakiosäännökset ja standardit pelleteille: PFI (pelletti).
Standardi sallii kahden laatuluokan pellettien tuotannon: "Premium" ja "Standard". "Premium" saa sisältää enintään 1 % tuhkaa ja "Standard" enintään 3%. "Premium" soveltuu minkä tahansa rakennuksen lämmittämiseen. Premium-luokan osuus USA :n pellettituotannosta on noin 95 % . "Standard"-lajike sisältää suuremman määrän kuorta tai maatalousjätteitä. Standardit määrittelevät myös tiheyden, raekoon, kosteuden, pölypitoisuuden ja muut aineet. Yhdysvalloissa polttoainepellettien pituus ei saa olla yli 1 ½ tuumaa , ja pellettien halkaisijan on oltava välillä ¼ " - 5 1/16 " .
Saksassa polttoainepelletit ovat omaksuneet standardin DIN 51731. Pituus - enintään 5 cm, halkaisija - 4 - 10 mm. Kosteus alle 12 %, pölypitoisuus alle 0,5 % jne.
Itävallassa ONORM M 7135 -standardi .
Yhdistynyt kuningaskunta – British BioGen Code of Practice for biopolttoaineet (pelletit).
Sveitsi - SN 166000.
Ruotsi - SS 187120.
Venäjällä - GOST 33103.1-2017
Euroopan unionissa - ISO 17225-1:2014
Laadukkaita puupellettejä (valkoinen ja harmaa) käytetään asuinrakennusten lämmitykseen polttamalla pellettikattiloissa , uuneissa ja tulisijoissa. Ne ovat yleensä halkaisijaltaan 6-8 mm ja alle 50 mm pitkiä. Euroopassa niitä myydään usein 15-20 kg säkeissä. Nykyaikaiset pienet pellettikattilalla varustetut höyryvoimalaitokset voivat lämmityksen lisäksi tuottaa sähköä yhdessä lämmön kanssa. Esimerkiksi Venäjällä on perustettu tällaisten järjestelmien tuotanto pienillä aksiaalimäntämoottoreilla, joiden teho on 6-60 kW.
Puubrikettien ja -pellettien, niiden polttolaitteiden ja tuotannon kysyntä kasvaa suhteessa perinteisten polttoaineiden, kuten öljyn ja kaasun, hintoihin. Joissakin Euroopan maissa, joissa vaihtoehtoisten energialähteiden markkinat ovat kehittyneimmät, jopa 2/3 asuintiloista lämmitetään pelletillä. Tällainen laaja jakautuminen selittyy myös tämän tyyppisen polttoaineen ympäristöystävällisyydellä - palamisen aikana CO 2 -päästöt vastaavat tämän kaasun imeytymistä puiden kasvun aikana, ja NO 2 - ja haihtuvien orgaanisten komponenttien päästöt vähenevät merkittävästi nykyaikaisen polton ansiosta. teknologioita.
Tummat, runsaskuoripitoiset rakeet poltetaan suuremmissa kattiloissa lämmön ja sähkön tuottamiseksi asutuksille ja teollisuusyrityksille. Tummat rakeet voivat olla halkaisijaltaan suurempia. Niitä myydään irtotavarana vähintään kahdesta kolmeen tuhannen tonnin erissä.
Tarkoituksenmukaisen käytön lisäksi polttoainepelletit (niiden kevyt, palamaton lajike) johtuen hygroskooppisuudesta, hyvästä hajunpidätyskyvystään ja kyvystään laajentua voimakkaasti märkänä (pari kourallista pellettejä antaa tilavuuden omaavan sahanpurukerroksen useita kymmeniä kuutiosenttimiä) käytetään laajalti kissanhiekan täyteaineena.
Yhdysvalloissa polttoainepellettien tuotantoa harjoitti vuoden 2008 alussa yli 80 yritystä. Ne tuottavat noin 1,1 miljoonaa tonnia pellettiä vuodessa. Vuonna 2008 pellettejä myytiin Yhdysvalloissa noin 2 miljoonaa tonnia [4] . Pelletillä lämmitetään yli 600 000 rakennusta. Yli 20 yritystä valmistaa kattiloita, uuneja, polttimia ja muita pellettipolttolaitteita.
Suomessa kotimainen sektori kulutti vuonna 2005 70 000 tonnia pellettiä. Noin 7 000 rakennusta lämmitettiin biopolttoaineilla. "Road Map - 2010" suunnittelee Suomessa valmistavansa 1,1 miljoonaa tonnia pellettiä vuoteen 2010 mennessä .
Vuonna 2005 rakeita vietiin Kanadasta 582,5 tuhatta tonnia . Yhteensä Kanadassa valmistettiin vuonna 2008 noin 1,3 miljoonaa tonnia . Pellettien tuotantolaitokset sijaitsevat pääasiassa rannikolla. Kanadan länsirannikolla sijaitsevat tehtaat tuottavat pellettejä pehmeästä puusta: kuusesta, männystä. Itärannikon tehtaat tuottavat pellettejä kovista lajikkeista: tammi, vaahtera, kirsikka jne.
Kaikki Pohjois-Amerikassa valmistetut pelletit valmistetaan puunjalostusjätteen kuivatuista jäännöksistä: sahanpurusta, lastuista, hakkeesta. Vain kaksi tehdasta lisää puunkuorta pelletteihin.
EU-maiden suurimmat tuottajat vuonna 2008: Ruotsi - 1,7 miljoonaa tonnia, Saksa - 900 tuhatta tonnia, Itävalta - 800 tuhatta tonnia [4] .
Latvia kehittää aktiivisesti biopolttoaineiden tuotantoa. Erityisesti elokuussa 2012 käynnistettiin maan suurin tehdas, jonka kapasiteetti on 175-200 tuhatta tonnia pellettiä vuodessa. [5]
Maailmanlaajuisesti polttoainepellettien tuotanto vuonna 2008 oli 8-10 miljoonaa tonnia [6] .
Vuonna 2009 Euroopassa oli noin 650 puupellettitehdasta, jotka tuottivat yli 10 miljoonaa tonnia puupellettejä. [7]
Vuonna 2011 pellettejä valmistettiin Euroopassa noin 15 miljoonaa tonnia. [8] Vuoden 2013 lopussa pellettien maailmanlaajuinen kulutus on noin 22,5 miljoonaa tonnia. [9]
Venäjällä valmistettiin vuonna 2008 500-600 tuhatta tonnia pellettejä, polttoainepellettien tuotanto perustettiin 150 yritykseen maan eri alueilla.
Vuonna 2009 polttoainepellettejä valmistettiin noin 960 tuhatta tonnia. Maan sisällä käytettiin noin 260 tuhatta tonnia [10] .
Vuonna 2010 Venäjällä tuotettiin noin miljoona tonnia puupellettejä ja -kuoria. Suurin osa niistä vietiin Eurooppaan. Samaan aikaan, jos puupellettejä ostavat pääasiassa Skandinavian maat sekä Keski- ja Pohjois-Eurooppa, vain Iso-Britannia ja Puola ostavat venäläisiä polttoainepellettejä kuorista. [11] Kaukoidässä tuotettuja pellettejä viedään Etelä-Koreaan ja Japaniin.
YK:n arvioiden mukaan Venäjällä polttoainepellettien vuosituotanto vuonna 2011 oli 750 tuhatta tonnia, josta 600 tuhatta tonnia vietiin. [12]
Vuonna 2011 Vyborgskaya Cellulose OJSC (Sovetsky-siirtokunta, Leningradin alue) käynnisti maailman suurimman puupellettitehtaan. [13] Yrityksen tuotantomäärän tulisi olla miljoona tonnia polttoainepellettejä vuodessa. Vuonna 2012 yhtiö tuotti 500 tuhatta tonnia pellettejä. [neljätoista]
Venäjän polttoainerakeiden (pellettien) markkinoilla vuonna 2015 tuotanto ja tuotteiden vienti kasvoivat vakaasti 100 000 tonnia vuodessa. Tämä suuntaus jatkuu pellettimarkkinoilla huolimatta useista talouden kriisiilmiöistä. Suurin osa venäläisistä vuoden 2015 tuotteiden vientiin osallistuneista yrityksistä ei kokenut myyntiongelmia Euroopan lämpimästä talvesta huolimatta. Tämä johtuu pitkäaikaisista sopimuksista niiden valmistajien kanssa, jotka ovat toimineet markkinoilla muutaman viime vuoden ajan. Samaan aikaan ruplan devalvoitumisen vuoksi suhteessa euroon vuonna 2015 puupellettien vientiin alkoivat osallistua ne yritykset, jotka olivat aiemmin olleet logistisesti kannattamattomia myydä tuotteitaan ulkomaille. Vuoden 2015 toisella puoliskolla 157 venäläistä pelletin tuottajaa osallistui tuotteiden vientiin. Kotimaiset valmistajat hankkivat aktiivisesti eurooppalaisia EN plus- ja SPB-sertifikaatteja ja tulevat uusille markkinoille. [15] .
Alkukesällä 2010 Wageningenin yliopisto esitteli biopolttoaineita koskevan tutkimuksen. Tutkimuksen mukaan puupellettien kysyntä nousee Euroopassa seuraavien 25 vuoden aikana 200 miljoonaan tonniin vuodessa [16] . Rotterdamin sataman kautta kulkee 13-20 miljoonaa tonnia pellettiä vuodessa. Heinäkuussa 2010 Rotterdamin satamaviranomainen ilmoitti yhteishankkeesta englantilais-hollantilaisen energiapörssin APX-ENDEX [16] kanssa biopolttoainepörssin luomiseksi.
Vuoteen 2020 mennessä Kiina aikoo tuottaa 50 miljoonaa tonnia pellettiä vuodessa.
Iso- Britannia aikoi lisätä polttoainepellettien kulutuksen 600 000 tonniin vuoteen 2010 mennessä . Vuonna 2014 pellettituotannon määrän odotetaan olevan Itävallassa yli miljoona tonnia, ja vuoteen 2020 mennessä maan hallitus suunnittelee kaksinkertaistavansa pellettien kulutuksen. [9]
Vuonna 2010 Russian Forest Pellets -holding ilmoitti suunnitelmistaan rakentaa puupellettien tuotantolaitoksia 13 Venäjän alueelle, joiden kokonaiskapasiteetti on yli 2,5 miljoonaa tonnia pellettiä [17] .
Vuonna 2012 venäläinen Biougol Group LLC ilmoitti rakentavansa Venäjälle 52 laitosta, joiden kokonaiskapasiteetti on enintään 10 miljoonaa tonnia polttoainepellettejä vuodessa, erityisesti yhtiö aikoo rakentaa 9 torrefioitua pellettitehdasta Moskovan alueelle. [18]
Vuoden 2016 alussa Saksan suurin pellettivalmistaja German Pellets hakeutui konkurssiin. Vuonna 2014 saksalainen yritys perusti venäläisen tytäryhtiön German Pellets Nizhny Novgorodin ja ilmoitti rakentavansa Nižni Novgorodin alueelle pellettitehtaan, jonka kapasiteetti on 500 000 tonnia vuodessa, mutta suunnitelmat eivät toteutuneet. [19]