SLOVENSK PONOHOSPODRSKA UNIVERZITA V NITRE

TECHNICK FAKULTA

FYZIKLNE VLASTNOSTI BIOMASY Z HADISKA JEJ ENERGETICKHO VYUITIA

Diplomov prca

tudijn program: Kvalita produkcie tudijn odbor: 2386800 Kvalita produkcie koliace pracovisko: Katedra fyziky kolite: RNDr. Vlasta Vozrov, PhD.

Nitra 2011 Ivan Kovik, Bc.

Zadvac protokol

estn vyhlsenie

Podpsan Ivan Kovik vyhlasujem, e som diplomov prcu na tmu Fyziklne vlastnosti biomasy z hadiska jej energetickho vyuitia vypracoval samostatne s pouitm uvedenej literatry. Som si vedom zkonnch dsledkov v prpade, ak uveden daje nie s pravdiv.

V Nitre 15. aprla 2011 .............................

Ivan Kovik

Poakovanie

Tmto by som chcel poakova svojej vedcej diplomovej prce pani RNDr. Vlaste Vozrovej, PhD. za jej cenn rady, inpirciu a pripomienky k vypracovaniu tejto prce. alej chcem poakova pnovi Ing. Michalovi Valachovi za jeho pomoc pri meraniach.

Abstrakt

Tto diplomov prca sa zaober problematikou energetickho vyuitia biomasy a

vplyvu niektorch fyziklnych a termofyziklnych velin na jej vlastnosti. Prca je zameran na charakteristiku biomasy, jej zloenie, vlastnosti a vyuitie. Zaha informcie o rznych druhoch biomasy a porovnva ich vlastnosti pre energetick vyuvanie. V experimente boli uskutonen merania vhrevnosti a nameran hodnoty porovnan s hodnotami uvdzanmi v dostupnej literatre.

Kov slov: biomasa, energetick vyuitie, fyziklne vlastnosti.

Abstract

This diploma thesis deals with the issue of biomass energy use and impact of some physical and thermo physical parameters on the properties. The topic covers general knowledge on biomass; the biomass characterization, its composition, properties and utilization. This work includes information on various types of biomass and compares their properties from the point of view of energy use. In experiment have realized measurement of heat value and this values were compared with values contained in literature.

Keyword: biomass, energy use, physical characteristics.

Obsah

Obsah ..................................................................................................................................... 6 Zoznam ilustrci .................................................................................................................. 8 Zoznam tabuliek ................................................................................................................... 9 Zoznam skratiek a znaiek................................................................................................. 10 vod ..................................................................................................................................... 12 1 Prehad o sasnom stave rieenej problematiky ........................................................ 13

1.1 Biomasa ...................................................................................................................... 13

1.2 Zloenie biomasy ........................................................................................................ 14

1.3 Perspektvy biomasy ................................................................................................... 16

1.3.1 Energetick politika Slovenska ............................................................................ 16 1.4 Obnoviten nosie energie ........................................................................................ 20

1.5 Spsoby vyuitia biomasy .......................................................................................... 21 1.5.1 Biomasa ako potrava ............................................................................................ 21 1.5.2 Biomasa ako zdroj tepla pre vykurovanie a ohrev vody ...................................... 21 1.5.3 Biomasa ako zdroj energie pre dopravn prostriedky ......................................... 22 1.5.4 Biomasa ako zdroj energie pre vrobu elektriny ................................................. 22

1.6 Biomasa ako palivo ..................................................................................................... 22

1.6.1 Drevo ako palivo .................................................................................................. 23 1.6.2 Brikety ................................................................................................................. 24 1.6.3 tiepky ................................................................................................................. 25 1.6.4 Pelety ................................................................................................................... 25 1.6.5 Obilie ako palivo .................................................................................................. 26 1.6.6 Etanol ................................................................................................................... 29

1.6.7 Metanol ................................................................................................................ 33

2 Cie prce ......................................................................................................................... 35 3 Metodika prce ................................................................................................................ 36 4 Vlastn prca.................................................................................................................... 37

4.1 Fyziklne vlastnosti .................................................................................................... 37

4.1.1 Hustota ................................................................................................................. 37

4.1.2 Vlhkos biopalv .................................................................................................. 43

4.1.3 Vhrevnos a spaln teplo ................................................................................... 48 4.2 Termofyziklne vlastnosti........................................................................................... 53

4.2.1 Hmotnostn tepeln kapacita ............................................................................... 53 4.2.2 Koeficient tepelnej vodivosti ............................................................................... 54 4.2.3 Koeficient teplotnej vodivosti .............................................................................. 56 4.2.4 Metdy merania ................................................................................................... 56

4.3 Experimentlna aparatra ........................................................................................... 62 4.3.1 IKA Kalorimetrick systm C 5000 control ........................................................ 62 4.3.2 Meracia as C 5003 ............................................................................................ 64 4.3.3 Vyrovnvacia ndr ............................................................................................. 64 4.3.4 Kalorimetrick bomba ......................................................................................... 65 4.3.5 Procesy urovania spalnej hodnoty...................................................................... 67 4.3.6 Sartorius Basic ..................................................................................................... 68

4.4 Vsledky merania ....................................................................................................... 69 4.4.1 Bioetanol .............................................................................................................. 69 4.4.2 Smrekov drevo ................................................................................................... 70

4.4.3 Pelety ................................................................................................................... 71

4.4.4 Brikety ................................................................................................................. 72

4.4.5 Agtov drevo ...................................................................................................... 74 4.4.6 ereov drevo .................................................................................................. 75

4.5 Zhodnotenie vsledkov ............................................................................................... 76 5 Zver ................................................................................................................................. 79 Zoznam pouitej literatry ................................................................................................ 80

8

Zoznam ilustrci

Obr. 1 Technick potencil ONE 20 Obr. 2 Brikety 24 Obr. 3 tiepky 25 Obr. 4 Pelety 26 Obr. 5 Kotol na pelety a obilie Verner A501 27 Obr. 6 Interirov nstenn biokrb na etanol 32 Obr. 7 Vone stojaci hork na etanol 32 Obr. 8 Zvislos vhrevnosti paliva na obsahu vody v dreve 48 Obr. 9 IKA Kalorimetrick systm C 5000 control 63 Obr. 10 asti kalorimetrickej bomby 65 Obr. 11 Kalorimetrick bomba po meran 65 Obr. 12 Bavlnen vlkna 66 Obr. 13 Ochrann vrecka 66 Obr. 14 Analytick vha Sartorius Basic 68 Obr. 15 Bioetanol - BIO UNI 1 liter 69 Obr. 16 Smrekov drevo - vzorka 70 Obr. 17 Pelety - vzorka 72 Obr. 18 Briketa - vzorka 73 Obr. 19 Agtov drevo - vzorka 74 Obr. 20 ereov drevo - vzorka 75

9

Zoznam tabuliek

Tab. 1 Produkcia biomasy 15 Tab. 2 Porovnanie drevrskej a energetickej vlhkosti 43 Tab. 3 Vhrevn hodnoty biomasy 51 Tab. 4 Tabuka vhrevnosti, spalnho tepla a obsahu popola biomasy 51 Tab. 5 Hodnoty koeficientov tepelnej vodivosti niektorch materilov 55 Tab. 6 Vrobcom udvan charakteristiky zariadenia ISOMET 104 59 Tab. 7 Vsledn hodnoty vzoriek bioetanolu 70 Tab. 8 Vsledn hodnoty vzoriek smrekovho dreva 71 Tab. 9 Charakteristika PELIET KLASIK 71 Tab. 10 Vsledn hodnoty vzoriek peliet 72 Tab. 11 Charakteristika brikiet 73

Tab. 12 Vsledn hodnoty vzoriek brikiet 74 Tab. 13 Vsledn hodnoty vzoriek agtovho dreva 75 Tab. 14 Vsledn hodnoty vzoriek ereovho dreva 76 Tab. 15 Porovnanie zistench a publikovanch vhrevnost 76

10

Zoznam skratiek a znaiek

A,B kontanty zvisl od parametrov sondy

C uhlk C tepeln kapacita telesa

c hmotnostn tepeln kapacita ltky cp hmotnostn tepeln kapacita pri kontantnom tlaku

cv hmotnostn tepeln kapacita pri kontantnom objeme CH3-CH2-OH etanol

CH3OH metn

(CH2O)6 cukor CO2 oxid uhliit Cu me

d hrbka steny ( m ) dQ mnostvo tepla ( J ) dT rozdiel teplt ( K ) EJ exa joule E eurpska nia grad T teplotn gradient ( K.m-1 ) Hu skuton vhrevnos paliva (MJ.kg-1) HuWf vhrevnos suiny (MJ.kg-1) H2O voda I napjac prd l teplo potrebn k odpareniu 1 kg vody (2,44 MJ) MNBS medza nastenia bunkovch stien MH medza hygroskopicity m hmotnos telesa

mv hmotnos vzorky biopaliva mov hmotnos ochrannho vrecka k koeficient tepelnej vodivosti ( W.m-1.K-1 ) K Kelvin

11

OECD Organizcia pre hospodrsku spoluprcu a rozvoj ONE obnoviten nosi energie O2 kyslk Q mnostvo tepla ( J ) q hustota tepelnho toku

qr vektor hustoty tepelnho toku ( W.m-2 ) R odpor drtu r0 charakteristick rozmer sondy S plon obsah steny ( m2 ) SR Slovensk republika

t as, za ktor teplo prechdza ( s ) T1, T2 teplota na oboch stranch steny ( K ) TZL tuh zneisujce ltky USA Spojen tty Americk w obsah vody v palive (%) relatvna vlhkos

Q teplo dodan alebo odobran T zmena teploty

V objemov rozdiel

12

vod

V poslednej dobe sa s pojmom biomasa stretvame oraz astejie a to hlavne v svislosti s rastcou populciou a tm aj neustlym zvyovanm spotreby energie. udsk spolonos je stle vemi zvisl na zdrojoch foslnych palv, ale zrove si aj zana uvedomova, e tieto paliv nie s nevyerpaten a to je dvod hadania efektvnych a zrove aj ekologickch nhrad. Jednou takou nhradou je biomasa, ktor je jednm z obnovitench zdrojov energi. Biomasa nie je ni nov, udia sa jej pestovanm zaoberali u pred tisckami rokov, ale so zameranm na ponohospodrske ely. No dnes si zaname uvedomova, e je mnostvo foriem biomasy a produktov z nej vytvorench, ktor sa daj pouva ako zdroj tepla, elektrickej energie alebo pri doprave. Istm dleitm aspektom pri biomase je finann strnka jej tvorby, spracovania a vyuvania pre energetick ely. Ak si zoberieme zvody, ktor spracovvaj drevo, tak vdy vznik urit odpad naprklad vo forme piln a ak by zainvestovali do zariadenia pre vrobu brikiet respektve peliet, bolo by mon zabezpei zdroj tepla pre mnostvo domcnost alebo pre samotn zvod. No v dnenej dobe s takto zariadenia vemi finanne nron a taktie si vyaduj obsluhu. V prpade domcnost s nklady dos vysok, avak i nvratnos tchto investci je vemi vysok. Pri efektvnom vyuvan je nvratnos niekedy len 2 a 3 roky. Je mnostvo knh a inch zdrojov, ktor sa zaoberaj formami biomasy a popisuj ich ekologick a ekonomick vyuitie. Vetko je to podloen fyziklnymi vlastnosami, ktor udvaj hodnoty ich vhrevnosti, obsahu vody a popola. Problematika biomasy a jej fyziklne a termofyziklne vlastnosti nadvzuj na dosiahnut vsledky v mojej bakalrskej prci. V diplomovej prci s spracovan informcie o najbenejie pouvanch druhoch biomasy ako s drevo, pelety, brikety, bioetanol a in. S popsan ich spsoby a druhy zariaden pre ich vyuitie. alej sme sa zamerali na dleit fyziklne a termofyziklne vlastnosti a metdy merania ich hodnt. Bliie sme sa zamerali na meranie hodnt vhrevnosti u vybranch druhoch pevnch biopalv ako rzne druhy dreva, pelety, brikety a tie z kvapalnch bioetanol. Na vhrevnos sme sa zamerali vzhadom na to, e je to v podstate najhlavnejia fyziklna vlastnos a merania vhrevnosti sa tie uskutonili vzhadom na dostupnos meracch prostriedkov.

13

1 Prehad o sasnom stave rieenej problematiky

1.1 Biomasa

Biomasa je definovan ako substancia biologickho pvodu. Je bu zmerne zskavan ako vsledok vrobnej innosti, alebo sa jedn o vyuitie odpadu z ponohospodrskej, potravinrskej a lesnej vroby, z komunlneho hospodrstva, z drby krajiny a starostlivosti o u (Pastorek, 2004). Biomasa bola vyuvan na zabezpeenie tepla a svetla u v dobe kamennej a na nasledujcich viac ako 400 000 rokov sa stala najdleitejm zdrojom energie. Biomasa je biologick materil vhodn na energetick vyuitie, ktor sa tvor vo vonej prrode, alebo je vyprodukovan innosou loveka. Slnen iarenie dopadajce na zemsk povrch je nevyhnutn k uskutoneniu jednho z najdleitejch biologickch dejov, ktorm je fotosyntza (www.ekoenergiaoz.sk). Pri fotosyntze vznik z oxidu uhliitho a vody za spolupsobenia enzmov, chlorofylu a svetelnej energie vek mnostvo organickch ltok. Pri fotochemickch reakcich sa redukuje oxid uhliit na cukry a voda sa oxiduje za vzniku molekulovho kyslku (http://sk.wikipedia.org/wiki/Fotosynt%C3%A9za). Fotosyntzu meme schematicky znzorni nasledovne:

slnen energia 6CO2+12H2O (CH20)6 + 6O2 + 6H2O

chlorofyl oxid voda cukor kyslk voda uhliit

Biomasa teda organick hmota vznik:

pri pestovan rastln v pde alebo vo vode,

pri organickch odpadoch, chove ivochov,

pri produkcii organickho pvodu (Pastorek, 2004).

14

Biomasu vyuiten k energetickm elom meme rozdeli do piatich zkladnch skupn:

fytomasa s vysokm obsahom lignocelulzy, fytomasa olejnatch plodn, fytomasa s vysokm obsahom krobu a cukru, organick odpady a vedajie produkty ivoneho pvodu, zmes rznych organickch odpadov (Pastorek, 2004).

Pre zskavanie energie sa vyuva:

a) biomasa zmerne pestovan k tomuto elu: cukrov repa, obilie, zemiaky, olejniny, b) biomasa odpadn:

rastlinn zbytky z ponohospodrskej prvovroby a drby krajiny, odpady ivonej vroby, komunlne organick odpady z dedinskch sdiel, organick odpady z potravinrskych a priemyselnch vrob, lesn odpady - dendromasa (Pastorek, 2004).

1.2 Zloenie biomasy

Z chemickho hadiska je rastlinn biomasa tvoren rznymi zleninami. Pre ns maj najv vznam:

celulza - jedn sa o najvznamnejiu zloku biomasy. Je to zkladn stavebn materil rastlinnch buniek. Z chemickho hadiska ide o polysacharid zloen z vekho potu navzjom spojench molekl glukzy,

hemicelulza - ide o rzne polysacharidy, ktor spolu s celulzou tvoria steny buniek a umouj rastlinm vytvra mechanicky pevn truktry,

krob - je zsobnou ltkou rastln. Je obsiahnut prevane v semench i huzch. Z chemickho hadiska je to polysacharid tvoren z rovnakch zkladnch jednotiek ako celulza,

15

lignn - predstavuje druh najastejiu organick zleninu na zemskom povrchu po celulze. Tvor vznamn zloku dreva stromov. Mechanicky spevuje bunkov steny a tvor sas kapilr, ktor v rastline ved vodu a iviny,

oleje - s zleniny, ktor plnia v rastlinch spravidla funkciu energetickho akumultoru a nachdzame ich asto v semench. Obvykle ide o zleniny mastnch kyseln ako napr. kyselina palmitov, kyselina olejov a pod. a trojstneho alkoholu glycernu,

miazga - je obsiahnut v dreve stromov a je tvoren prevane zmesou uhovodkov. Uhovodky maj viu vhrevnos ako celulza alebo lignn, vaka tomu m drevo ihlinatch stromov obsahujce miazgu o trochu viu vhrevnos ako drevo listnatch stromov (Murtinger, 2006).

Okrem svetla a oxidu uhliitho, rastlina potrebuje aj alie ltky k tomu, aby rstla a produkovala biomasu. Dleit s hlavne minerlne ltky (hnojenie), primeran teplota a hlavne dostatok vody. To, koko uhlka z atmosfrickho oxidu uhliitho je rastlinou premenen na biomasu, sa nazva ist primrna produkcia a je to dleit daj pre posdenie vhodnosti tej ktorej rastliny z hadiska vnosu biomasy. Veobecne plat, e primrna produkcia kadej rastliny m svoj limit a ani zvyovanie koncentrcie oxidu uhliitho alebo zvenie intenzity slnenho iarenia i vieho zavlaovania nevedie k aliemu zveniu produkcie (Murtinger, 2011).

Tab. 1

Produkcia biomasy Druh porastu Produkcia [kg/m2]

Daov prales 2,2 Tropick prales 1,6 Stredoeurpsky les 1,2

Savana 0,9

Ponohospodrska pda 0,7

(Zdroj: Murtinger, 2006)

16

1.3 Perspektvy biomasy

Biomasa a tuh biopaliv predstavuj jednu z monost aspo iastonho nahradenia foslnych energetickch surovn a palv. Na zklade prognz sa predpoklad, e biomasa sa po znanom vyerpan foslnych surovn stane v budcnosti vznamnm tuhm, kvapalnm alebo plynnm nosiom energie na zemi (Vglask, 2008). Potreba energie a erpanie energetickch zdrojov zatia stle rast a predbiehaj rast potu obyvateov. Spolu s tm narastaj aj ekonomick a environmentlne problmy. udsk spolonos potrebuje dostatok energie na zabezpeenie vroby potravn a pitnej vody, hygienickho spsobu ivota, vykurovania a osvetlenia komunlnej sfry, pre priemyseln vrobu, dopravu a pod. Existuj vak monosti energetickch spor, ktor nm ponkaj modern technolgie a elektronika a vyuitie novch, alch druhotnch a najm obnovitench nosiov energie. Toto s rozhodujce faktory, ktor ns ntia hada nov energetick alternatvy, priom je nevyhnutn kls draz na ich priazniv vzah k ivotnmu prostrediu. V procese fotosyntzy sa na zemi rone vyprodukuje biomasa s chemickou energiou vyou ako 3 000 EJ (E, t. j. predpona exa = 1018), zatia o sasn celosvetov spotreba energie sa odhaduje na 300 EJ. Relne hodnotenie vyuitenosti biomasy vak nezvis ani tak od jej celkovho potencilu, ako od sasnch technickch monost hospodrneho vyuitia tohto obnovitenho nosia energie. Horn hranicu energetickho vyuitia biomasy uruj vlune sasn technick, ekonomick, environmentlne a socilne monosti, t. j. trvalo udraten rozvoj. Avak problm nie je v prrodnch zdrojoch, ale v schopnostiach spolonosti, ktor doke vyui iba 20% z toho, o nm dva prroda (Vglask, 2008).

1.3.1 Energetick politika Slovenska

Slovensko je ako lensk tt E sasou irieho hospodrskeho priestoru a politickho zoskupenia. Energetick politika Slovenska je tak zko previazan s energetickou politikou E, ale aj s vvojom ponuky a dopytu po energetickch zdrojoch v svetovom hospodrstve. Vsledkom tejto politiky je makroekonomick stabilita, modernizcia nrodnho hospodrstva, vysok tempo ekonomickho rastu a integrcie do E (Vglask, 2008).

17

Slovensk republika v sasnosti dova 90% primrnych energetickch zdrojov, a to najm z Ruskej federcie. Spotreba elektrickej energie sa za ostatn tri roky zvila o 3 %. V dsledku retrukturalizcie ekonomiky, rastcich cien energetickch zdrojov, ale aj spornch opatren sa od roku 1990 do roku 2003 celkov spotreba energie znila o 30 %. Pritom naa energetick nronos je v porovnan s priemerom v krajinch OECD takmer dvojnsobn. Riziko sa spja najm s vysokou zvislosou od dovozu foslnych palv z jednho zdroja a so strategickmi zsobami ropy. Z hadiska energetickej bezpenosti treba zni budcu zvislos od dovozu elektriny pri predpokladanom ronom nraste spotreby o 1,6%, pretoe pri vej ne 15% zvislosti od dovozu elektriny je ohrozen fungovanie ekonomiky. Treba preto kls draz predovetkm na sebestanos vo vrobe elektriny a venova pozornos nielen spoahlivosti a bezpenosti energetickej sstavy, ale aj vyuitiu alternatvnych zdrojov energie na vrobu elektriny a tepla. Retrukturalizcia ekonomiky a jej efektvne zapojenie sa do svetovho hospodrstva s nemysliten bez zniovania energetickej nronosti a dosiahnutia energetickej bezpenosti (Viglasky, 2008). Aby sme dosiahli poadovan ciele a priority v rmci energetickej bezpenosti Slovenska, treba zvi energetick efektvnos pri zohadnen vplyvu na ivotn prostredie, podporova rozvoj trhu sbene so zniovanm energetickej zvislosti SR od dovozu a kompletizova prechod na konkurenn energetick sektor (Vglask, 2008).

1.3.2 Faktory pestovania energetickch plodn na Slovensku

Medzi pozitvne faktory situcie na Slovensku patr z hadiska cielenho pestovania energetickch rastln a produkcie technickej biomasy vek rozloha tzv. marginlnych ponohospodrskych pd s nim produknm potencilom (vo vzahu ku konvennej ponohospodrskej produkcii). Vek as ponohospodrskej pdy le v horskch a podhorskch oblastiach s lenitm kopcovitm ternom a drsnmi klimatickmi podmienkami, kde je v sasnosti intenzvna ponohospodrska vroba ekonomicky neefektvna. Tto pda je potencilne vyuiten pre energetick plodiny. alej mono na pestovanie energetickch rastln vyui pdu z tzv. problmovch oblast, ktor nie s vhodn na potravinrsku produkciu v dsledku nevhodnej udskej innosti i ohrozenia prrodnmi katastrofami, naprklad zplavami (Vglask, 2009).

18

Biomasa, ktor bola historicky prvm zdrojom primrnej energie, sa dnes vracia do sektora energetiky. Vznam energetickho vyuitia biomasy mono vyjadri jej hlavnmi vhodami:

na rozdiel od foslnych palv m obnoviten formu (je prakticky nevyerpaten),

z hadiska produkcie tzv. sklenkovch plynov, predovetkm CO2, sa povauje za neutrlne palivo (CO2 sa pri spaovan uvouje, ale pribline rovnak mnostvo CO2 sa spotrebva z atmosfry fotosyntzou pri raste biomasy),

m zanedbaten alebo mal obsah sry (asi 0,01%), zvyuje nezvislos od dovozu primrnych energetickch zdrojov, asto je odpadovou (zvykovou) ltkou, o je vhodn z ekonomickho

hadiska (cena) a z hadiska odpadovho hospodrstva, pestovanie biomasy zlepuje socilne pomery (zamestnanos) na vidieku pri

transformcii ponohospodrstva (prevod potravinrskej produkcie na priemyseln) a prispieva k ochrane ivotnho prostredia zmieruje devastciu pdy priemyselnou a aobnou innosou (Vglask, 2009).

Aj napriek tmto vhodm sa energetick vyuitie biomasy dosia nerozrilo tak, akoby bolo iaduce. Prinou s niektor problmy, ktor sa zatia nevyrieili:

cena biomasy me asto presiahnu cenu foslnych palv vplyvom zvench nkladov na spracovanie a dopravu biomasy k odberateom,

spoahlivos dodvky biomasy, resp. biopaliva k odberateom v sektore energetiky (napr. do kotoln alebo teplrn) me by niia ako pri ostatnch palivch na bze foslnych surovn,

seznnos pestovania energetickch rastln vyaduje skladovanie biomasy (fytomasy) v pomerne vekom rozsahu, pokia sa neskladuje na mieste vskytu,

sasn efektvnos vyuitia energetickho obsahu biopalv na Slovensku sa jav ako neprimerane nzka v porovnan so situciou v zahrani, najm v kandinvii,

19

nie je ete dokonen vvoj niektorch zariaden na spracovanie a dopravu biomasy,

hroz riziko niku kodlivch ltok pri niektorch technologickch procesoch (TZL prach, pevn a kvapaln emisie, t. j. odpady) (Vglask, 2009).

S energetickm vyuitm biomasy sa spjaj tieto rizik: riziko pri zavdzan a pestovan novho typu biomasy s 2- a 8-ronm

cyklom pre vrobcu (pestovatea a spracovatea) napr. otzka uplatnenia na trhu,

riziko nedostatonej technologickej infratruktry, nevhodnej, a tm aj neekonomickej dopravy a nslednho spracovania biomasy,

riziko prevdzkovatea energetickho systmu spovajce v zaisten dlhodobej spoahlivej dodvky biomasy a v nedostatku sksenost so skladovanm a spracovanm biomasy; mono ho zni pri pouit biomasy

vo viacpalivovch systmoch, riziko investora pri financovan novej a nevyskanej technolgie i

infratruktry, najm pri nevyjasnenej situcii so subvencovanm vyuvania biomasy,

riziko dodvatea technolgie spovajce v nedodran harmonogramu stavby, spoahlivosti a technickch vlastnost novho zariadenia (Vglask, 2009).

20

1.4 Obnoviten nosie energie

Potencil obnovitench nosiov energie (ONE) predstavuje energiu, ktor mono premeni na in formy energie za jeden rok a ktorej vekos je dan prrodnmi podmienkami. Najv celkov energetick potencil m slnen energia. T as potencilu, ktor sa d vyui po zaveden dostupnej technolgie, sa nazva technick potencil (Vglask, 2008).

Obr. 1 Technick potencil ONE

(Zdroj: Vglask, 2008)

Vyuvanie ONE na vrobu tepla zsluhou biomasy zaznamenva stabiln nrast. Spsobuje ho postupn zmena palivovej zkladne vch zdrojov, ako aj zven vyuvanie kotlov na biomasu v domcnostiach z dvodu rastcich cien zemnho plynu. Primrna produkcia elektriny z ONE sa vak v ronom porovnan podstatne men, pretoe

zvis od vroby vo vekch vodnch elektrrach (Vglask, 2008).

21

1.5 Spsoby vyuitia biomasy

1.5.1 Biomasa ako potrava

Najstarm a ete stle najdleitejm vyuitm biomasy je pouitie ako potravy. Takto vyuitie biomasy patr do oboru hospodrstva a potravinrstva, preto je v tejto prci spomnan len okrajovo. Je vak potrebn poznamena, e mnoh metdy pre pestovanie, spracovanie a pravu plodn urench pre vrobu potravn a krmv njdu uplatnenie aj pri pestovan a pravch biomasy pre energetick ely. Biomasa ako potrava pre zvierat je stle ete vyuvan aj v rozvinutch krajinch. Tak ako rastie ivotn rove v rozvojovch krajinch, tak sa aj zvyuje aj spotreba msa, o m za nsledok zven poiadavky na mnostvo pestovanch obilnn. Pre produkciu 1 kg msa sa toti spotrebuje pribline 8 kg obilia. Je preto pravdepodobn, e pestovanie energetickej biomasy sa ornej pde asi nebude dlhodobo udraten (Murtinger, 2011).

1.5.2 Biomasa ako zdroj tepla pre vykurovanie a ohrev vody

Toto vyuitie biomasy ma dlhodob tradciu a stle ete predstavuje najvznamnejie vyuitie biomasy. Vznamn as energie, ktor spotrebovvame, pouvame k vrobe tepla na vykurovanie a ohrev vody v domoch, alebo pre rzne priemyseln procesy. Teplo sa z biomasy vyrba takmer vlune tm najjednoduchm spsobom a to spaovanm. Horenie biomasy je pomerne zloit reazec na seba nadvzujcich chemickch reakci, ktor prebiehaj za vysokej teploty a za asti vzdunho kyslku a jeho vsledkom je vznik oxidu uhliitho a vody. Pri nedokonalom spaovan vznik ete rada alch, neiaducich a asto toxickch ltok ako naprklad:

oxid dusku,

polycyklick aromatick uhovodky,

mikroskopick astice uhlku - sadze (Murtinger, 2011).

22

1.5.3 Biomasa ako zdroj energie pre dopravn prostriedky

Vyuvanie biomasy pre pohon automobilov je pomerne nov a naber na vzname hlavne v poslednch rokoch. Nhrada asti dovanej ropy loklne pestovanou biomasou je vznamn nielen z isto energetickho a ekologickho hadiska, ale m aj vek politick vznam, ktor spova v zniovan zvislosti na producentoch ropy(Murtinger, 2011).

1.5.4 Biomasa ako zdroj energie pre vrobu elektriny

Elektrick energia je tou najuniverzlnejie vyuitenou formou energie pre nau civilizciu a v sasnej dobe sa vyrba z asti z foslnych palv, ako je uhlie, ropa alebo plyn. Nahradenie uhlia biomasou je mon a do istej miery aj iaduce(Murtinger, 2011).

1.6 Biomasa ako palivo

Na rozdiel od dreva, ktor sa od nepamti vyuva na varenie i krenie, v poslednch niekokch storoiach udstvo vyuva hlavne foslnu formu biomasy - uhlie. Toto palivo vzniklo ako vsledok vemi pomalch chemickch procesov, ktor menili polymry cukrov na chemick zloku, ktor nahradila lignn. Tm sa dodaton chemick vzby v uhl stali koncentrovanm zdrojom energie. Vetky foslne paliv, ktor dnes spotrebovvame (uhlie, ropa, zemn plyn) s v podstate pradvnou biomasou. Poas milinov rokov sa prrodnmi procesmi dostala pvodn biomasa pod zem, kde sa postupne menila na tieto paliv. Hoci foslne paliv obsahuj rovnak stavebn prvky (uhlka a vodk) ako erstv biomasa, nie s povaovan za zdroje obnoviten, pretoe ich vznik trval tak dlh dobu. Z hadiska vplyvu na ivotn prostredie je vek rozdiel medzi foslnou a obnovitenou (erstvou) biomasou. Pri foslnych palivch dochdza k ovplyvovanou ivotnho prostredia tm, e pri ich splen sa do atmosfry dostvaj ltky, ktor boli po mnoho milin rokov uloen pod zemskm povrchom. Na rozdiel od nich je spaovanie erstvej biomasy z hadiska emisi sklenkovch plynov neutrlne.

23

Z hadiska svojej perspektvy je biomasa povaovan za kov obnoviten zdroj energie a to tak na rovni malch ako i vekch technologickch celkov. U dnes sa podiea asi 14 % na celosvetovej spotrebe primrnych energetickch zdrojov. Avak pre tri tvrtiny obyvatestva Zeme, ijcich prevane v rozvojovch krajinch, je najdleitejm palivovm zdrojom. V priemere jej podiel na spotrebe energie v tchto krajinch predstavuje asi 38 % (v niektorch krajinch a 90 %). Je mon predpoklada, e pri raste populcie a zniovan rezerv foslnych palv bude jej vznam vo svete alej narasta. Biomasa je vznamnm zdrojom aj v niektorch rozvinutch krajinch. Vo vdsku alebo v susednom Raksku sa podiea asi 15 % na spotrebe energie (u ns je to menej ako 1 %). Vo vdsku existuj plny na podstatne vyie vyuvanie biomasy, ktor by mala v budcnosti nahradi energiu zskavan v sasnosti v jadrovch elektrrach. V USA je podiel biomasy na primrnych zdrojoch asi 4 %, o je asi toko energie, koko sa jej zskava v jadrovch elektrrach. Biomasa pestovan na vrobu etanolu by dokzala nahradi viac ako 50 % dovanej ropy (http://www.inforse.dk/europe/fae/OEZ/biomasa/ biomasa.html).

1.6.1 Drevo ako palivo

1000 kg suchej drevnej hmoty sa svojou energiou vyrovn: 520 kg koksu,

450 kg ierneho uhlia,

340 kg vykurovacieho oleja, 320 kg butnu.

Vekou vhodou dreva je, e pri dobrom uloen si uchovva svoj energetick obsah a dokonca ho v prvch dvoch a troch rokoch relatvne zvyuje. Je to tm, e v tomto obdob vysych. To je dleit fakt, pretoe vlhkos v dreve sa uvouje a v kotly a to na kor vhrevnosti. Sasne pri spaovan vlhkho dreva kles aj teplota spaovania, o vedie k nesprvnemu zoxidovaniu vetkch splitench zloiek, dochdza k dymeniu, zananiu dymovch potrub a k zniovaniu ivotnosti kotla.

24

Pri sprvnom spaovan a pri sprvnej vlhkosti drevo hor prakticky bez dymu, ahko sa zapauje, nepin pri manipulcii a tvor mlo popola asi 1 % pvodnej hmotnosti. Drevn popol je nespekav a vborne sa hod ako prrodn hnojivo. Obsahuje toti dusk, vpnik, hork, hydroxid draseln, oxid kremiit, kyselinu fosforen a stopov prvky. Najdlhie sa ohe udr tvrdmi drevami, najahie zase horia ahk listnat a ihlinat drev. Vborne vak hor kad drevo, ktor m nzky obsah vlhkosti t.j. 15-20 %. Veobecne sa poaduje doba suenia 18 a 24 mesiacov. Tto dobu je mon inne skrti na 12 a 15 mesiacov, ke sa rozree na potrebn dku. Lepie je drevo roztiepan na tvrtky ako cel guatina. Pokia je guatina prli tenk na tiepanie, mala by z nej by odstrnen kra (http://www.inforse.dk/europe/fae/OEZ/biomasa/biomasa.html).

1.6.2 Brikety

Brikety s valcovit teles s dkou asi 15-25 cm vyroben z odpadovej biomasy drvenm, suenm a lisovanm bez akchkovek chemickch prsad. Lisovanm sa dosahuje vysok hustota (1200 kg/m3), o je dleit pre objemov minimalizciu paliva. Vysok vhrevnos (19 MJ/kg) je zrukou nzkych nkladov na vykurovanie. Nzka popolnatos (0,5 %), neobmedzen skladovatenos, bezpranos a jednoduch manipulcia s vlastnosti, ktor tomuto palivu dvaj pikov parametre (http://www.inforse.dk/europe/fae/OEZ/biomasa/biomasa.html).

Obr. 2 Brikety

25

1.6.3 tiepky

tiepky s 2-4 cm dlh ksky dreva, ktor sa vyrbaj tiepkovanm z drevnch odpadov prerieovania porastov alebo konrov. tiepky s odpadovm produktom drevrskeho priemyslu a ich energetick zuitkovanie sa stalo v mnohch krajinch ben. V Dnsku aj v Raksku existuje viacero vch obecnch kotoln spaujcich tiepky. Vhodou tiepky je, e rchlejie schne, a tie umouje automatick prevdzku kotlov pri pouit zsobnka a dopravnka paliva (http://www.inforse.dk/europe/fae/OEZ/biomasa/ biomasa.html).

Obr. 3 tiepky

1.6.4 Pelety

Pelety s relatvne novou formou drevnho paliva, ktor umonilo kotlom spaujcim biomasu ich iaston alebo plne automatick prevdzku. Peleta je nzov pre granulu kruhovho prierezu s priemerom okolo 6-8 mm a dkou 10-30 mm. Pelety s vyroben vhradne z odpadovho materilu ako s piliny alebo hobliny bez akchkovek chemickch prsad. Lisovanm pod vysokm tlakom sa dosahuje vysok hustota paliva. Ich vekou vhodou je, e maj nzky obsah vlhkosti - asi 8 a 10 %. Relatvne vysok hustota materilu (min. 650 kg/m3 ) znamen aj vysok energetick hustotu - a 20 MJ/kg. Tmito parametrami sa pelety vyrovnaj uhliu (http://www.inforse.dk/europe/fae/OEZ/biomasa/ biomasa.html).

26

V poloautomatickch kotloch bvaj zsobnky na pelety skontruovan tak, aby objem vsypanho paliva vystail asi na 1 tde. Po tejto dobe je potrebn vybra popol a doplni palivo. Dlh cyklus prikladania umouj zsobnkov sil. Tie mu ma podobu drevenej ohrady, malej priahlej miestnosti alebo podzemnej ndre, z ktorej s pelety premiestovan do kotla dopravnkom. V prpade vybudovania sila sa uvate nemus

stara o palivo cel rok. Spsob doplovania paliva je vemi jednoduch. Do zsobnku sa palivo nasype priamo z transportnch vriec (20 alebo 50 kg) alebo z nkladnho automobilu (http://www.inforse.dk/europe/fae/OEZ/biomasa/biomasa.html).

Obr. 4 Pelety

1.6.5 Obilie ako palivo

Vyuvanie obilia pre energetick ely a to konkrtne pre vykurovanie domcnost a priemyseln procesy je v sasnej dobe vemi diskutabiln. Toto vyuitie m ako svojich zstancov tak aj odporcov. V sasnosti je spaovanie obila vemi mlo rozren a to z toho dvodu, e je to medzi obyvatestvom tak povediac "nestrviten". udia si ako predstavuj, e obilie z ktorho sa vyrbaj zkladn potraviny sa spli v kotloch. K vyuitiu obilia ako paliva je vhodn pristpi naprklad ak nastane v krajine prebytok obilia. Obilie je mon svojimi vlastnosami a cenou zaradi zhruba medzi drevn a alternatvne pelety. V sasnosti je najvhodnejie pre vyuitie obilia ako paliva poui automatick kotle. Tieto kotle sa vyuvaj ako pre obilie tak aj pre pelety (obr. 5).

27

Automatick kotol na pelety a obilie VERNER A501

Komfortn, sporn a ekologick vykurovanie rodinnch domov, bytovch jednotiek, ponohospodrskych budov, kol, hotelov, dieln, malch prevdzok a obdobnch objektov. Spaovanie ponohospodrskych produktov - penice, ovsa, ita, tritikale, jamea, kukurice, horice, repky olejky, alternatvnych peliet z obilnch pliev, energetickch rastln a obilnej alebo repkovej slamy a tie drevnch peliet. Celoron ohrev teplej itkovej vody (akumulanmi ndrami alebo kombinovanm bojlerom) (http://www.ondrusek.sk/kotly-na-pelety-a-obilie/verner/verner-a501).

Obr. 5 Kotol na pelety a obilie Verner A501

Hlavn prednosti:

vysok komfort obsluhy, kotly zaisuj plne automatick prevdzku od dopravy paliva a jeho

zaplenia a po transport popola,

zkladn nsypka umouje niekokodenn prevdzku bez nutnosti doplovania,

28

vborn regulcia vkonu - kotly maj plynul regulciu vkonu v rozsahu 30 a 100 %,

vkon 0 a 30 % je zaisten automatickm reimom udriavania ohniska so samoinnm zapaovanm,

vysok innos - 92 % - tto innos je dosiahnut presnm pomerom paliva a spaovacieho vzduchu, rozmernm spalinovm vmennkom a silnou izolciou vetkch ast kotla,

nzke nklady na prevdzku - vaka schopnosti kotla spaova

ponohospodrske produkty s nklady na vykurovanie a o 2/3 niie v porovnan s vykurovanm zemnm plynom. Kotly sa vyznauj i nzkou spotrebou elektrickej energie,

dlh ivotnos - kotly s vyroben z akostnej ocele a pecilnej iaruvzdornej keramiky. ivotnos kotlov je vrazne preden riadenm spaovanm na pecilnom rote,

tto koncepcia zamedzuje tvorbe dechtu a usadenn, schopnos spaova rzne typy palv - kotly umouj spaovanie i palv s

vym podielom spekavho popola,

nsypky kotlov je mon vybavi deliacou prepkou, ktor umouje riaden spaovanie viacerch druhov palv sasne (http://www.ondrusek.sk/kotly-na-pelety-a-obilie/verner/verner-a501).

Menovit vkon predvan do vykurovacej sstavy je 48 kW. Doba horenia tandardnej nsypky pri menovitom vkone je 8 hod. a objem tandardnej nsypky je 240 dm3. Cena takhoto kotla sa pohybuje okolo 8800 eur (http://www.ondrusek.sk/kotly-na-pelety-a-obilie/verner/verner-a501).

29

1.6.6 Etanol

Jednou z alternatvnych foriem pohonnch hmt je aj etanol zskavan z rastln ako kukurica, cukrov trstina, obilie. Existuj vak aj technolgie na vrobu etanolu z papiera urenho na recyklciu. Etanol (in nzvy: etylalkohol, alkohol, lieh) je bezfarebn horav kvapalina (http://sk.wikipedia.org/wiki/Etanol). Jej chemick vzorec je:

CH3-CH2-OH,

asto sa uvdza aj ako C2H5OH, sumrne C2H6O (http://sk.wikipedia.org/wiki/Etanol).

Najvia as produkcie etanolu sa pripravuje z jednoduchch sacharidov (cukrov) alkoholickm kvasenm psobenm rznych druhov kvasiniek, predovetkm rznych achtench kmeovch druhov Saccharomyces cerevisiae. Pouva sa k tomu ako cukrov roztok (o maximlnej koncentrcii 20 %), tak aj priamo prrodn suroviny obsahujce sacharidy, ako s napr. zemiaky alebo cukrov trstina (http://sk.wikipedia.org/wiki/Etanol). Kvasn proces prebieha poda sumrnej rovnice:

C6H12O6 2 C2H5OH + 2 CO2.

Kvalita takto zskanho etanolu je vemi zvisl na vchodzej surovine; kvasenm vznik zpara, ie vemi zrieden vodn roztok etanolu (maximlne 15 %); vdy vak obsahuje neiaduce prmesi, zrejme vyie alkoholy (propanol a izopropanol), viac sten alkoholy (glycerol), ketny (acetn). istenie sa uskutouje na vkonnch destilanch kolnach, priom mono zska tzv. absoltny alkohol, obsahujci 95,57 % etanolu a 4,43 % vody. Zvyok vody meme odstrni destilciou s bezvodnm sranom vpenatm alebo oxidom vpenatm, ktor vodu viau alebo dlhodobm psobenm hygroskopickch ltok ako napr. bezvodnho uhliitanu draselnho alebo bezvodnho sranu menatho (modrej skalice). Tmito postupmi mono zska etanol o istote a 99,9 % (http://sk.wikipedia.org/wiki/Etanol).

30

Inou metdou zskavania o najistejieho etanolu je tzv. azeotropick metda, spovajca v destilcii s prdavkom benznu alebo benznu, ktorou meme zska produkt o istote a 99,7 % (http://sk.wikipedia.org/wiki/Etanol). Synteticky sa etanol pripravuje katalytickou hydratciou etnu (etylnu). Ako katalyztor sa pouva kyselina trihydrogenfosforen na oxide kremiitom. Takto pripraven etanol m ovea menej neistt ne kvasen a je preto kvalitnej. al spsob syntetickej prpravy spova v katalytickej hydrogenciou acetaldehydu, ktor me by priemyselne vyrban hydratciou acetylnu (http://sk.wikipedia.org/wiki/Etanol).

Pouitie

Najznmejm pouitm etanolu je vroba alkoholickch npojov. Na vrobu kvalitnch destiltov sa uprednostuje dvojstupov destilcia, kde obsah etanolu nebva vy ako 70 %. Tie sa pouva pre zlepenie vkonu spaovacch motorov ako prdavok do pohonnch hmt. V lekrstve sa pouva ako rozpadlo (napr. jdu, tm vznik tzv. jdov tinktra), pri prprave niektorch kvapalnch prpravkov pre vntorn a vonkajie pouitie (pri poit je potrebn opatrnos a bezprostredne po om sa neodpora riadi motorov vozidl) a k dezinfekcii neporanenej koe. V oblasti kozmetiky sa uplatuje pri vrobe voaviek. Tento alkohol m svoje miesto aj pri vrobe istiacich prostriedkov (http://sk.wikipedia.org/wiki/Etanol). V chemickom priemysle sa pouva ako surovina, najm pri vrobe alch organickch zlenn:

kyselina octov,

etn,

dietylr,

etylacett,

etylakrylt,

a in (http://sk.wikipedia.org/wiki/Etanol).

31

Etanol ako palivo

Etanol je vysoko hodnotn ekologick palivo pre spaovacie motory. M antidetonan vlastnosti. Jeho nedostatkom je schopnos viaza vodu a psobi tak na korziu motoru, o je mon odstrni pridanm vhodnch aditv - antikorznych prpravkov (http://sk.wikipedia.org/wiki/Etanol).

Vhody a nevhody etanolu

Medzi vhody etanolu meme zaradi naprklad: e pochdza z obnovitench zdrojov energie, zniuje mieru zneistenia a emisie sklenkovch plynov, nezneisuje podzemn vodu, irok monos pouitia.

Medzi nevhody etanolu patr jeho vlastnos hrdzavenia. Etanol vemi ahko absorbuje vodu a neistoty. Ak by tieto zneisujce ltky neboli efektvne filtrovan, mohli by spsobova pokodenie a hrdzavenie ast motora. Efektivita etanolu ako paliva je tie na zvenie. Etanol, aspo v sasnej podobe, neposkytuje rovnak palivov efektivitu ako naprklad benzn (http://www.dolceta.eu/slovensko/Mod5/spip.php? article322).

Krby na etanol

Pri horen krby neprodukuj dym a kodliv exhalty. Biokrby preto nepotrebuj komn a nemuste sa obva spaln vznikajcich pri horen, lebo s to iba CO2 (oxid uhliit) a H2O (voda), teda to o obsahuje vzduch a my to bene dchame. Nemalou prednosou tchto krbov je ich mal hmotnos, ktor sa pohybuje od 5 do 50 kg. Nie s preto problmy s ich umiestnenm v interiri a na rozdiel od klasickch krbov nezaauj kontrukciu stavby. Preto je mon ich ubovoln premiestovanie poda zmien interiru (www.pece-krb-krby.sk/produkty-krby-pece/bezkominove-bio-krby/vlastnosti-bio-krbov/).

32

Jeden liter etanolu hor cca 2 a 8 hodn, v zvislosti od typu a nastavenia horka. Vkon biokrbov je od 1 kW a po 4 kW, o postauje na preteplenie jednej a dvoch miestnost. Rovnako ako pri krboch spaujcich in druh paliva, napr. drevo, brikety, plyn, aj pri biokrboch plat, e m v vkon, tm via spotreba paliva (http://www.bioflame.sk/). Prklady niektorch typov biokrbov:

Obr. 6 Interirov nstenn biokrb na etanol

Obr. 7 Vone stojaci hork na etanol

33

1.6.7 Metanol

Metanol (tie metylalkohol, karbinol, drevn lieh) je najjednoduch alifatick alkohol. Sumrny vzorec je CH3OH. Je to bezfarebn, alkoholicky zapchajca kvapalina, neobmedzene mieaten s vodou. Je tekut, horav a vemi jedovat. Metanol sm o sebe nie je priamo toxick. V tele sa vak psobenm enzmov alkoholdehydrogenza a aldehyddehydrogenza metabolizuje na kyselinu mraviu, ktor pokodzuje zrakov nerv a spsobuje opuchy sietnice a acidzu, vedcu a k smrti. Metanol sa pouva aj ako denaturan inidlo technickho etanolu. V minulosti sa pripravoval destilciou dreva za sucha, odtia pochdza aj star nzov drevn lieh. Metanol sa vyrba hydrogenciou oxidu uhonatho za vysokho tlaku a teploty (okolo 350 C) a prtomnosti katalyztora - zmes oxidu chromitho a oxidu zinonatho (http://sk.wikipedia.org/wiki/Metanol):

CO + 2 H2 CH3OH

Vyuitie

Vozidl jazdiace na metanol sa z hadiska vkonu a inch charakteristk (dojazd) podobaj vozidlm na benzn alebo naftu. Metanol je mon poui ako palivo v istej forme alebo ako zmes. Motor si vak vyaduje ist pravu. V prpade naftovch motorov je potrebn vozidl vybavi pomocnm zapaovacm systmom, nakoko cetnov slo metanolu je nzke. Tieto motory mu spaova tie zmes metanolu a nafty. U pri obsahu niekoko percent nafty v takejto zmesi nie je potrebn poui zapaovaciu svieku (http://www.e-learning-centrope.sk/data/files/56.doc). Metanol sa tie pouva na technologick zuachovanie kovovch siastok - nitridcia (http://sk.wikipedia.org/wiki/ Metanol).

Vhody pre jeho vrobu existuje ir potencil vstupnch surovn, m vyie oktnov slo ako benzn (lepia innos motora), niie cetnov slo ako nafta,

34

m vysok kalorick hodnotu, o umouje vyiu innos spaovania v motore,

m niiu teplotu horenia,

produkuje menej kodlivn, v porovnan s etanolom je metanol lacnej, s metanolom sa ahie zaobchdza ako s benznom, pretoe je menej

prchav, je bezpenej pri dopravnch nehodch a prpadn poiar sa d uhasi aj

vodou. Poiar je mon vemi jednoducho zlikvidova aj na mal vzdialenos od oha, o je dsledok nzkej teploty plamea (http://www.e-learning-centrope.sk/data/files/56.doc).

Fyziklne a chemick vlastnosti

ph: neutrlne Molrna hmotnos: 32,042

Mern hmotnos: 795 kg.m-3 Viskozita: 0,52 mPa.s Zmena fyziklneho stavu:

bod varu: 64 65,5 C,

tlak pr: 128 kPa (pri 20C), prchavos: 168 mg.l-1 ,

Rozpustnos vo vode: absoltna

Teplota vznietenia: 464 C Hranica vznietenia so vzduchom:

spodn 5,5 % obj. horn 44 % obj (http://www.airproducts.sk/corporate/vseobecne/pdf

/slovenka/Metanol.pdf)

35

2 Cie prce

Hlavnm cieom diplomovej prce je zska hodnoty vhrevnosti vybranch druhov biopalv pomocou kalorimetrickho zariadenia. Obsahom diplomovej prce je charakteristika fyziklnych a termofyziklnych vlastnost biomasy relevantnch z hadiska jej energetickho vyuitia. K naplneniu danho ciea prce napomhaj iastkov ciele ako je spracovanie literrneho prehadu so zameranm na charakteristiku a zloenie biomasy, prehad monost spracovania a vyuitia biomasy na energetick ely.

36

3 Metodika prce

Predloen prca sa sstreuje na problematiku merania hodnt vhrevnosti vybranch druhov biopalv. Nameran hodnoty sme sa snaili zska za pouitia modernch postupov a dostupnej experimentlnej aparatry. Pre splnenie cieov diplomovej prce je navrhovan rmcov metodika:

1. Spracovanie literrneho prehadu o biomase a jej sasnom vyuit v rmci Slovenska.

2. Zhrnutie publikovanch poznatkov o biomase: charakteristika a zloenie biomasy, zdroje a spsoby jej vyuitia, fyziklne a termofyziklne vlastnosti relevantn z hadiska jej energetickho vyuitia.

3. Experimentlne meranie zameran na zskanie hodnt vhrevnosti biopalv. 4. Zhodnotenie a porovnanie dosiahnutch vsledkov s hodnotami uvdzanmi v

dostupnej literatre.

truktra vlastnej prce je rozdelen na: teoretick as - charakteristika fyziklnych a termofyziklnych vlastnost,

metdy merania tchto vlastnost, popis experimentlnej aparatry. praktick as - vber a zskanie dostupnch a vhodnch vzoriek biopalv,

nsledn meranie vhrevnosti biopalv a ich komparcia s hodnotami uvdzanmi dostupnej literatre.

37

4 Vlastn prca

4.1 Fyziklne vlastnosti

4.1.1 Hustota

Hustota homognnej ltky je definovan ako pomer jej hmotnosti m ku objemu V, ktor ltka zaber. Vyjadruje vlastnos ltky dan zloenm a nezvis od miesta merania, iba od jeho fyziklnych podmienok.

)1(,Vm

=

Jednotkou hustoty je

3

m

kg.

Normlna hustota je hustota meran za normlnych podmienok, tj. normlneho tlaku p0 = 101325 Pa a normlnej teploty t0 = 0C.Vzah (1) je na vpoet hustoty ltky priamo pouiten za predpokladu znalosti hmotnosti telesa a jeho objemu. Z dvodu malej presnosti sa vak v praxi vyuva vemi mlo. V dsledku chb merania objemu (chyba stanovenia hmotnosti je aj pri bench veniach vinou menia ako 0,1%) sa priame urenie objemu nahradzuje obvykle druhm venm. Prakticky meme stanovi hustotu ltok vo vetkch troch skupenstvch tuhom (s), kvapalnom (l) i plynnom (g) (http://www.kchsz.sjf.stuba.sk/start2.html).

Metdy merania hustoty tuhch ltok

Pre meranie hustoty tuhch ltok mono poui nasledujce metdy: metda venm,

metda pyknometrick,

metda hydrostatick (uveden principilne), metda rovnakch hustt (uveden principilne).

38

Metda venm Je zaloen na odven telesa na vzduchu a jeho ponoren do kvapaliny v odmernom valci, ktor m hustotu k, priom mus plati t > k. Odtanm rozdielu hladn sa zist objem kvapaliny vytlaen telesom - V, z venia telesa sa zska jeho hmotnos mt. Vztlak vzduchu na teleso sa zanedbva. Podielom hmotnosti mt a zskanho objemovho rozdielu V sa ur hustota telesa - t (http://www.kchsz.sjf.stuba.sk/start2.html).

Metda pyknometrick Pouva sa pri stanovovan hustt malch tuhch telies. Pyknometre s sklen ndobky definovanch objemov. Objem pyknometra sa pri danej teplote stanov venm pomocou kvapaliny, pre ktor s znme presn tabelovan hodnoty hustoty v zvislosti od teploty - napr. destilovanej vody. Pyknometrick stanovenie hustoty spova v tom, e sa porovn urit objem meranej ltky s rovnakm objemom kvapaliny, ktorej hustota je znma. Tuh telieska sa odvia na vzduchu, ich hmotnos sa ozna mt1. Pyknometer sa

napln kvapalinou znmej hustoty 2 a po uzavret sa venm zist jeho hmotnos mt2. Potom sa do pyknometra naplnenho kvapalinou vsyp tuh zven telieska, uzavrie sa, prebyton vyteen kvapalina sa z jeho povrchu dkladne osu a odvi sa hmotnos mt3. Hmotnos telieskami vytlaenej kvapaliny sa ur z rozdielu:

( ) kttt mmmm = 132 (2)

Kee objem vytlaenej kvapaliny je rovn objemu tuhch teliesok, tento sa potom zska predelenm vrazu (2) znmou hustotou kvapaliny 2. Hadan hustota teliesok t, bez uvaovania vztlaku vzduchu, sa zska pomocou vzahu:

2321

1 +

=ttt

tt

mmm

m (3)

39

Pri presnejch vpotoch hustt treba poui vzah (4):

( ) mmm

m

ttt

tt ++= 2

321

1 (4)

kde: - hustota vzduchu (http://www.kchsz.sjf.stuba.sk/start2.html).

Metda hydrostatick Metda zaloen na dvojnsobnom ven telesa, ktorho hustota t sa stanovuje. Vi sa na rovnoramennch vhach, ktor s prispsoben k nasledujcim veniam: prv venie sa vykon na vzduchu, zska sa hmotnos vyvaovacieho zvaia mz1

(hustota ) druh venie spova v ponoren telesa zavesenho na ramene vh do kvapaliny so znmou hustotou 2, , zska sa hmotnos vyvaovacieho zvaia mz2.

Z podmienok rovnovhy pre rovnoramenn vhy sa ur hmotnos telesa z prvho

a druhho venia:

t

zzt

mm

=1

11 (5)

t

zzt

mm2

2

1

1

=

(6)

kde: z - hustota pouitho zvaia.

Vo vzahu (5) sa pri urovan hmotnosti telesa z venia na vzduchu uvauje vztlak vzduchu, ktor psob na teleso a zvaie, km pri urovan hmotnosti telesa ponorenho v kvapaline na teleso psob vztlak kvapaliny a na zvaie vztlak vzduchu. Zo vzahov (5) a (6) sa zska vzah pre vpoet hustoty tuhho telesa (7):

21

212

zz

zzt

mm

mm

=

(7)

(http://www.kchsz.sjf.stuba.sk/start2.html).

40

Metda rovnakch hustt Pouva sa pri stanoven hustoty vemi malch tuhch telies, ktor sa vznaj v kvapaline rovnakej hustoty. Kvapalina poadovanej hustoty sa zska napr. zmieanm dvoch kvapaln o rznych hustotch men sa ich pomer dovtedy, pokm sa tuh telieska na hladine nevznaj. Vtedy je hustota kvapaliny rovn hustote tuhej ltky. Hustotu tuhej ltky mono stanovi pomocou predchdzajcich metd. Hustota kvapaln je funkciou teploty, do vzahov pre vpoet treba dosadzova hodnoty hustt pri podmienkach merania (http://www.kchsz.sjf.stuba.sk/start2.html).

Metdy merania hustoty kvapalnch ltok

Hustota kvapaln k sa najastejie stanovuje: pyknometrickou metdou,

pomocou ponornho telieska - Mohrove (Archimedove) vhy (vztlakov metda),

hustomerom (vztlakov metda).

Metda pyknometrick (venie) Pouva sa pri urovan neznmej hustoty ltky na zklade porovnania rovnakho objemu tejto ltky a ltky so znmou hustotou 2. Pri sprvnom a presnom dodran pracovnho postupu je to vemi presn metda merania (http://www.kchsz.sjf.stuba.sk/ start2.html).

Metda ponornho telieska Je modifikovanou hydrostatickou metdou (opis vyie), ktor sa pouva na stanovenie hustoty tuhch telies. Ponorn teleso hustoty t sa odvi na hydrostatickch vhach na vzduchu mz1, ponoren v kvapaline o znmej hustote 2 mz2 a v meranej kvapaline s neznmou hustotou k mz3.

41

Hustota ponornho telesa sa vypota z nasledujcich vzahov:

- pre venie na vzduchu a v kvapaline so znmou hustotou 2:

21

212

zz

zzt

mm

mm

=

(8)

- pre venie na vzduchu a v kvapaline s neznmou hustotou k:

31

31

zz

zzkt

mm

mm

=

(9)

- kombinciou uvedench vzahov sa zska vzah pre vpoet hustoty k:

( ) mm

mm

zz

zzk +

= 2

21

31

(10)

Na princpe metdy ponornho telieska pracuj Mohrove vhy. S to nerovnoramenn vhy s ponornm telieskom, ktor je zavesen na dlhom ramene. Toto rameno je zrezmi rozdelen na 10 rovnakch dielov, na ktor sa veaj zvaia, ktorch hmotnos je dan v pomere 1 : 10 : 100. Zrezy prirauj hodnoty stupnice k prslunej desatinnej dekde sla vyjadrujceho hustotu v [g/cm3]. Z polohy zva zavesench na ramene vh po vyven ponornho telesa v znmej a meranej kvapaline sa odta hodnota hustoty kvapaliny. Pri meran hustoty kvapaliny pri teplote inej ako 20C je potrebn korigova nameran daj na hustotu, nameran pri t = 20C (http://www.kchsz.sjf.stuba.sk/ start2.html).

Pouitie hustomera Pouvaj sa na rchle meranie hustoty kvapaln. S to zataven sklen trubice prispsoben k plvaniu vo zvislej polohe. V kvapaline sa hustomer ponor do takej hbky, pri ktorej je jeho hmotnos rovnak ako hmotnos nm vytlaenej kvapaliny.

42

Hbka ponoru je teda funkciou hustoty meranej kvapaliny. Existuj hustomery pre kvapaliny vyznaujce sa menou i vou hustotou, ako je hustota vody. Stupnice mu vyjadrova hustotu kvapaliny alebo percento rozpustenej i emulgovanej ltky (http://www.kchsz.sjf.stuba.sk/start2.html).

Metdy merania hustoty plynnch ltok

Najastejie sa stanovuje pomocou: pyknometrickej metdy, plynovch vh, efuziometra z doby vtoku rovnakch objemov plynov.

Metda pyknometrick Princp je rovnak ako pri stanoven hustoty kvapaln. S uritmi pravami sa d poui i na stanovenie hustt pr. Najprv treba odvi przdny otvoren pyknometer na vzduchu mz1, potom pyknometer naplnen meranm plynom mz3 a nakoniec pyknometer naplnen kvapalinou znmej hustoty 2 hmotnos mz2. Hustota meranho plynu sa zska aplikovanm vzahu:

( ) mm

mm

zz

zzp +

= 2

12

13.

(11)

Uveden metda sa vyznauje vysokou experimentlnou nronosou pri poiadavke dosiahnu presnejie vsledky (http://www.kchsz.sjf.stuba.sk/start2.html).

43

4.1.2 Vlhkos biopalv

Biopaliv je mon spaova v rznych formch. Zatia s najvm dodvateom aj spotrebiteom drevospracujce zvody. Preto uveme na prav mieru zvyklosti drevospracujceho priemyslu, kde sa pouva in vyjadrovanie obsahu vody oproti benej energetickej praxi. Preto je nutn vdy presne vedie, o ak vyjadrovanie obsahu vody prve ide (Pastorek, 2004). V drevospracujcom priemysle sa obsah vody v drevnej hmote vyjadruje poda vzahu pre absoltnu vlhkos:

(12)

Kde: 1m

- je hmotnos vzorky surovej drevnej hmoty (kg), 2m

- je hmotnos vzorky po vysuen (kg). V energetike sa vyjadruje obsah vody ( pri rovnakom pouit oznaenia) vzahom pre relatvnu vlhkos:

(13)

Tab. 2

Porovnanie drevrskej a energetickej vlhkosti Drevrska vlhkos wd Energetick vlhkos

0 0

10 11

20 25

30 43

40 67

50 100

60 150 70 230

80 400

(Zdroj: Pastorek, 2004)

100.2

21

m

mmwd

=

100.1

21

m

mm =

44

Z hadiska uloenia vody v dreve vlhkos meme rozdeli na:

vodu chemicky viazan - je sasou chemickch zlenn. Nie je mon ju z dreva odstrni suenm, ale len splenm, preto je v dreve zastpen i pri nulovej absolutnej vlhkosti dreva. Zisuje sa pri chemickch analzach dreva a jej celkov mnostvo predstavuje 1-2% suiny dreva. Pri charakteristike fyziklnych a mechanickch vlastnost nem iadny vznam,

vodu viazan (hygroskopickou) - nachdza sa v bunench stench a je viazan vodkovmi mostkmi na hydroxilov skupiny OH amorfnej asti celulzy a hemicelulzy. Voda viazan sa v dreve vyskytuje pri vlhkosti 0-30%.Pri charakteristike fyziklnych a mechanickch vlastnost m najv a zsadn vznam,

vodu von (kapilrnu) - vypluje v dreve lumeny buniek a medzibunen priestory. Pri charakteristike fyziklnych a mechanickch vlastnost m podstatne men vznam ne voda viazan(http://wood.mendelu.cz/cz/ sections/Props/?q=node/39).

Hranicu medzi vodou viazanou a vonou stanovujeme na zklade urenia medze nastenia bunkovch stien MNBS alebo medze hygroskopicity MH. Ide o stav, pri ktorom je bunen stena plne nasten vodou a lumen pritom neobsahuje iadnu vodu von. Rozdiel medzi MNBS a MH spova v prostred, ktormu je drevo vystaven. U MNBS je to voda v skupenstve kvapalnom, u MH v skupenstve plynnom. Pri teplote 15-20C maj obe veliiny pribline rovnak hodnotu (kol. 30%), ale na rozdiel od MNBS je MH zvisl na teplote prostredia a s rastcou teplotou kles. Zvislos MNBS (MH) na hustote dreva mono vyjadri vzahom:

= (14)

Kde: k - konvenn hustota dreva (g.cm-3), 0 - hustota absoltne suchho dreva (g.cm-3), H2O - hustota vody (g.cm-3) (http://wood.mendelu.cz/cz/sections/Props/?q=node/39).

45

Nasiakavos Nasiakavos dreva je schopnos dreva v dsledku provitej stavby nasva vodu vo forme kvapaliny. Mnostvo vonej vody je zvisl predovetkm na objeme prov v dreve. Teoreticky je mon maximlnu vlhkos dreva vypota vzhadom k zvislosti na hustote dreva zo vzahu:

= + (15)

Vzah je mon zjednodui na tvar: =

(16)

Kde: wmax - maximlna vlhkos dreva (g.g-1), s - hustota drevnej substancie (g.cm-3) (http://wood.mendelu.cz/cz/sections/Props/?q=node/39).

Vplyv faktorov na vlhkos dreva Na vlhkos dreva m najv vplyv stavba a hustota dreva, teplota a mechanick namhanie dreva. Rozloenie vlhkosti v kmeni rastceho stromu je nerovnomern a men sa s vkou a s priemerom kmea. U listnatch stromoch je vlhkos dreva po priemere kmea rozloen omnoho rovnomernejie. S vkou stromu sa vlhkos u ihlinanoch zvyuje, o neplat pre listnat dreviny, kde sa vlhkos s vkou takmer nemen. Takisto vlhkos mladch stromov je vyia ne vlhkos stromov starch. Vlhkos dreva sa men aj v priebehu roka. Maximlna vlhkos dreva je dosahovan v zimnom obdob, minimlna je poas leta. Popri seznnych zmien kolsa vlhkos dreva aj v priebehu da. Vlhkos dreva m vek vznam pri spracovan dreva a pouit vrobkov z dreva. Tto vlhkos sa oznauje za technick vlhkos. Technick vlhkos zahruje ako vrobn tak aj prevdzkov vlhkos. Ako obecne sprvne sa povauje pravidlo, e vrobn vlhkos sa m rovna prevdzkovej vlhkosti, resp. u niektorch druhoch vrobkov m by o 1 2 % niia. Tm sa predde neiaducim deformcim v dsledku kolsania teploty a relatvnej vlhkosti prostredia (http://wood.mendelu.cz/cz/sections/Props/?q=node/39).

46

Metdy merania vlhkosti dreva

Poda vlhkosti sa drevo asto v praxi zarauje do nasledujcich skupn: drevo mokr, dlh dobu uloen vo vode (w > 100 %), drevo erstvo splenho stromu (w = 50 100 %), drevo vysuen na vzduchu (w = 15 22 %), drevo vysuen na izbov teplotu (w = 8 15 %), drevo absoltne such (w = 0 %).

Na zisovanie vlhkosti dreva sa pouva cel rada metd, ktor sa delia na:

priame (absoltne) metdy, ktormi zisujeme skuton obsah vody v dreve,

nepriame (relatvne metdy, ktormi sa obsah vody uruje nepriamo prostrednctvom merania inej veliiny, ktorej hodnota zvis na obsahu vody v dreve.

Z priamych metd sa pouva hlavne metda vhov (gravimetrick) a destilan. Z nepriamych metd s rozren metdy elektrofyziklne (odporov, dielektrick), rdiometrick (zaloen na absorpcii rznych druhov zariaden), akustick (vyuitie rchlosti renia alebo absorpcie zvuku a ultrazvuku) a termofyziklne. V suiarenskej praxi sa alej pouva metda zisovania priemernej vlhkosti suenho reziva pomocou merania zosychania. K najpraktickejm a zrove najpouvanejm spsobom merania vlhkosti dreva pre svoju jednoduchos a rchlos patr meranie pomocou vlhkomerov. Trend sasnho vvoja prstrojov na meranie vlhkosti tie potvrdzuje, e najperspektvnejou s stle elektrick vlhkomery (http://wood.mendelu.cz/cz/sections/Props/?q=node/39).

Meranie vlhkosti gravimetrickou (vhovou) metdou Gravimetrick metda je priama metda, ktor vychdza z defininho vzorca vlhkosti. Tto metda je najpresnejia metda urenia vlhkosti dreva a je takisto referennou metdou pri posudzovan presnosti ostatnch metd.

47

Pracovn postup pri gravimetrickej metde spova v zisten hmotnosti vlhkho dreva mw a absoltne suchho dreva m0 po jeho vysuen pri teplote 103C 2C. Suenie sa kontroluje opakovanm venm. Drevo sa za vysuen povauje vtedy, ke medzi nasledujcimi dvomi veniami v intervale 2 hodn sa hmotnos nezmen o viac ne 0,02 g, resp. 1%. U drevotrieskovch a drevovlknitch doskch sa hmotnos vzorky povauje za stlu, ke rozdiel medzi dvoma po sebe nasledujcimi veniami v intervale 6 hodn nepresahuje 0,1g hmotnosti skanej vzorky. Vhodou gravimetrickej metdy je jej vysok presnos, k nevhodm patr nronos na as, prcnos prpravy teliesok a nemonos kontinulneho merania vlhkosti (http://wood.mendelu.cz/cz/sections/Props/?q=node/39).

Meranie vlhkosti dreva nepriamymi metdami Z nepriamych metd je u dreva najastejie vyuvan meranie elektrofyziklnych velin, ktor vykazuj urit zvislos na vlhkosti dreva. Vlhkos dreva vrazne ovplyvuje vetky zkladn elektrofyziklne veliiny dreva, preto sa vetky z tchto vlastnost mu poui pre ely merania vlhkosti dreva. Vlhkomery teda bene meraj niektor elektrick veliinu, ktor vak priamo nepredstavuje materilov charakteristiku.

S ohadom na druh elektrickho naptia meme vlhkomery rozliova na:

odporov s jednosmernm naptm, dielelektrick so striedavm naptm.

Konkrtna elektrick veliina, ktor sli pre zisovanie vlhkosti je vak ovplyvovan aj almi fyziklnymi initemi. Tieto meme rozdeli na :

vntorn, dan vlastnosami materilu (druh, hustota, teplota), vonkajie, tvoriace podmienky merania (frekvencia a intenzita elektrickho

pola, relatvna vlhkos vzduchu) (http://wood.mendelu.cz/cz/sections/Props/ ?q=node/39).

48

Obr. 8 Zvislos vhrevnosti paliva na obsahu vody v dreve

(Zdroj: http://www.drevoplyn.sk/atmos_pae.php)

4.1.3 Vhrevnos a spaln teplo

Spaln teplo a vhrevnos s najdleitejie energetick charakteristiky paliva. Ke sa uvauje s vyuitm ponohospodrskej biomasy na energetick ely, musme k tejto biomase pristupova ako k palivu. Pri meran je pouvan kalorimetrick metda, ktor je najbenejou pouvanou metdou urenou na sledovanie sprvania sa materilu v prostred s prudko rastcou teplotou. Spaln teplo a vpoet vhrevnosti sa uskutouje poda prslunej normy STN ISO 1928 441 352: Tuh paliv, stanovenie spalnho tepla kalorimetrickou metdou v tlakovej ndobe a vpoet vkonnosti (http://www.polnohospodarskabiomasa.sk/index.php?c=5.2).

Zkladn pojmy v oblasti vhrevnosti charakterizovan normami:

spaln teplo pri kontantnom objeme (gross calorific value at constant volume) je absoltna hodnota pecifickej energie spaovania v J na jednotku hmotnosti tuhho paliva uvonen jeho splenm v kyslku v kalorimetrickej tlakovej ndri za predpsanch podmienok. Predpoklad sa, e splodiny horenia sa skladaj z plynnho O, N, CO2, SO2 , vody v kvapalnom stave (v rovnovhe s parou) nastenej CO2 za reaknch

49

podmienok v tlakovej ndri a popola v tuhom stave, to vetko pri referennej teplote,

vhrevnos pri kontantnom objeme (net calorific value at constant volume) je absoltna hodnota pecifickej energie spaovania v J na jednotku hmotnosti paliva uvonen jeho splenm v kyslku pri kontantnom objeme a za podmienok, e celkov voda reaknch splodn zostva vo forme vodnej pary, v hypotetickom stave (pri 0,1 MPa), ostatn splodiny s v stave ako pri spalnom teple, to vetko pri referennej teplote,

vhrevnos pri kontantnom tlaku (net calorific value at constant pressure) je absoltna hodnota energie splenia (entalpie) v J na jednotku hmoty palivo uvonen jeho splenm v kyslku za kontantnho tlaku a takch podmienok, e celkov voda z reaknch splodn je vo forme vodnej pary (pri 0,1 MPa) ostatn splodiny s v stave, ako za spalnho tepla, to vetko pri referennej teplote,

referenn teplota 25 C pre termochmiu,

efektvna tepeln kapacita kalorimetra je mnostvo energie potrebnej pre zmenu teploty o 1 K (kelvin),

opraven teplotn vzostup je zmena teploty v kalorimetri vyvolan vhradne reakciami nastvajcimi v tlakovej ndobe pri spaovan,

spaln teplo - zven podiel analytickej vzorky tuhho paliva sa spli v kyslku za vysokho tlaku v tlakovej ndobe kalorimetra za predpsanch podmienok. Hodnota spalnho tepla sa vypota z opravenho teplotnho

vzostupu a efektvnej tepelnej kapacity kalorimetra so zreteom na podiely energie pri zaplen, splen zapaovacch prostriedkov a tepeln inky

z vedajch reakci, ako je vznik kyseliny dusinej. alej sa uskutouje oprava za zapotanie rozdielu energie medzi roztokom kyseliny srovej, vzniknutej pri reakcii v tlakovej ndobe a plynnm oxidom siriitm (http://www.polnohospodarskabiomasa.sk/index.php?c=5.2).

50

Vhrevnos

Jednou z monost vyuitia biomasy je jej premena na tepeln energiu, teda jej spaovanie. Poda analz Ministerstva pdohospodrstva energetick potencil vyuvania biomasy predstavuje teoreticky asi 15 % vetkch primrnych energetickch zdrojov SR. Vhrevnos patr medzi zkladn fyziklne parametre palv. m je vyia vhrevnos materilu, tm viac tepla sa zska jeho splenm. Vhrevnos je udvan v prslunch jednotkch, zle od druhu i skupenstva materilu. ist vhrevnos materilu je vhrevnos, ktor je oisten od energie potrebnej na odparenie vody (Porvaz, 2007). Vhrevnos plne zdravho a suchho dreva je pomerne vysok. U listnatch drevn je to 18 MJ.kg-1 a u ihlinatch drevn 19 MJ.kg-1. Rovnak hodnoty vhrevnosti maj slama obilnn a traviny. Je to asi necel polovica vhrevnosti ropnch palv. V skutonosti vak biomasa vdy obsahuje najmenej 10 % vody. V priemere maj drevo a tiepka prevetrvan a skladovan pod strechou asi 30 % vlhkosti. Vlhkos slamy

v balkoch uskladnench v halovch skladoch alebo v zakrytch stohoch dosahuje 14 a 16 %. Pri horen sa tto voda odparuje a tm zniuje zkladn vhrevnos suiny biomasy. Ak je teplota spaln za kotlom (vmennkom) vyia ako 101 C, toto teplo obsiahnut vo vodnej pare sa nevyuije (Pastorek, 2004). Skuton vhrevnos sa vyjadr vzahom:

(16)

Kde: uH - je skuton vhrevnos paliva (MJ. kg-1), uWfH - vhrevnos suiny (MJ.kg-1), w - obsah vody v palive (%), l - teplo potrebn k odpareniu 1 kg vody (2,44 MJ) (Pastorek, 2004).

V kotlovch systmoch na vrobu tepla z biomasy je mon spaova pevn biomasov materil s obsahom vody pribline od 7 % do 60 % z celkovej hmotnosti. Tomuto percentulnemu obsahu vody prislchaj aj nasledovn vhrevn hodnoty biomasy:

( ) ( )100

.100. wlwHH uWfu

=

51

Tab. 3 Vhrevn hodnoty biomasy

Typ biomasy Obsah vody Vhrevnos

bez obsahu vody a popola 19,40 MJ.kg-1

vemi such typy biomasy (peletky)

7 % 17,80 MJ.kg-1

vemi mokr typy biomasy (erstv lesn tiepka)

60 % 6,18 MJ.kg-1

(Zdroj: Pastorek, 2004)

Spaln teplo

Spaln teplo je tak mnostvo tepla, ktor sa uvon dokonalm splenm jednotkovho mnostva paliva. Predpoklad sa, e voda, uvonen spaovanm skondenzuje a energiu chemickej reakcie nie je potrebn redukova o jej skupensk teplo. Tm sa spaln teplo li od vhrevnosti, kde sa predpoklad na konci reakcie voda v plynnom skupenstve. Preto je hodnota spalnho tepla via alebo rovn hodnote vhrevnosti. Spaln teplo sa oznauje q. Jednotky zvisia na vobe jednotkovho mnostva ltky a energie. Obvykle je to J.kg-1, ale pouvaj sa aj J.mol a J.m-3 (http://cs.wikipedia.org/wiki/Spaln%C3%A9_teplo). Vhrevnos, spaln teplo a obsah popola rznych druhov ponohospodrskej biomasy s uveden v tabuke . 4.

Tab. 4

Tabuka vhrevnosti, spalnho tepla a obsahu popola biomasy

Druh biomasy Spaln teplo

v MJ.kg-1

Vhrevnos v MJ.kg-1

Obsah popola v %

repka -semeno 27,67 26,40 3,1 vlisky z repky z vroby MERO 21,86 20,62 6,1 borievka cel rastlina 20,94 19,62 2,4 breza- drevo 20,77 19,48 1,2

52

repka -cel rastlina 20,43 19,17 4,3 osika- drevo 20,12 18,84 2,6 ozdobnica nska -slama 19,97 18,75 6,6 jela- drevo 19,89 18,61 1,2 pka- drevo 19,80 18,51 2,1 hloh - drevo 19,57 18,29 4,8 vba - drevo 19,54 18,27 1,6 baza - drevo 19,54 18,22 3,3 marhua -drevo 19,33 18,06 4,1 lieska -drevo 19,20 17,94 1,8 ovos -zrno 19,19 17,92 3,2 jablo -drevo 19,13 17,84 1,8 vini -drevo 18,73 17,44 2,5 kukurica -vreteno bez zrna 18,63 17,34 1,6 kukurica -zrno 18,64 17,34 1,2 rakyta -drevo 18,54 17,29 2,9 pelety z pasienkovej zmesi 18,64 17,21 9,5 penica -zrno 18,46 17,18 1,6 konopa technick 18,33 17,16 10,4 kukurica -slama 18,36 17,11 4,6 krdlatka 18,40 16,97 4,1 repka -slama 17,78 16,49 6,9 tritikale -slama 17,75 16,49 4,5 lne seno 17,92 16,48 5,5 penica -slama 17,67 16,37 5,7 tritikale -zrno 17,65 16,35 1,9 sja -slama 17,48 16,26 7,2 penica -cel rastlina 17,50 16,22 2,7 jame -slama 17,36 16,06 5,7 topinambur -slama 17,19 16,02 11,4 hrach -slama 17,30 16,01 6,1 tritikale -cel rastlina 17,25 16,00 4,4 tabak -stonky 17,16 15,94 7,1 jamenn plevy 17,03 15,79 11,6 pelety z obilnho prachu 16,51 15,26 15,3 amarantus (lskavec)-slama 16,28 15,14 13,5 slnenica -slama 14,31 13,16 12,9 hned uhlie 13,25 12,05 7,3 biokal po separcii z BPS 10,51 9,80 53,4 (Zdroj http://www.polnohospodarskabiomasa.sk/index.php?c=5.2)

53

4.2 Termofyziklne vlastnosti

4.2.1 Hmotnostn tepeln kapacita

Mnostvo tepla potrebnho na zvenie teploty ltky zvis od hmotnosti ltky, chemickho zloenia, vntornej truktry (stavby). To mnostvo tepla, ktor musme telesu doda/odobra, aby sme zvili/znili jeho teplotu o 1 K (1 C), nazvame tepelnou kapacitou telesa C. Definujeme ju vzahom:

).(, 1= KJdTdQC (17)

Tepeln kapacita teda vyjadruje podiel elementrneho mnostva tepla dQ telesu dodanho a prslunej zmeny teploty dT svisiacej s dodanm tepla. Tepeln kapacita ltky prepotan na jednotkov hmotnos (1 kg) je hmotnostn tepeln kapacita ltky a je definovan vzahom:

dTdQ

mc

1= , (18)

alebo pre konen zmeny:

)..(,1 11

= KkgJTQ

mc (19)

Kde: m - hmotnos telesa,

Q - teplo dodan alebo odobran, T - zmena teploty. Hmotnostn tepeln kapacita c je teda mnostvo tepla, ktor musme doda alebo odobra 1 kg ltky na to, aby sa jeho teplota zmenila o 1 K (1 C). Hodnota hmotnostnej tepelnej kapacity zvis od podmienok, za ktorch sa teplo ltke dodva. Vo veobecnom prpade hovorme o hmotnostnej tepelnej kapacite pri kontantnom objeme cv a pri kontantnom tlaku cp. Hmotnostn tepeln kapacity cv a cp sa u tuhch ltok lia vemi mlo, take v bench prpadoch k ich rozdielu nie je potrebn prihliada. Pri dostatone vysokch teplotch ako aj pri izbovch teplotch je hmotnostn tepeln kapacita tuhch ltok veliina kontantn (http://tarjanyiova.fyzika.uniza.sk/tepkap.pdf).

54

4.2.2 Koeficient tepelnej vodivosti

Koeficient tepelnej vodivosti k charakterizuje proces renia tepla v ltkach a ich schopnos vies teplo t.j. prena kinematick energiu neusporiadanho pohybu medzi molekulami bez prdenia ltky a je uren podielom tepelnho toku a teplotnho gradientu v ltke gradT. Zo sksenost vieme e ak nejak ltku na jednom mieste zohrievame, tak teplo sa postupne ri aj na ostatn asti ltky. Ak na dvoch stranch steny je rzna teplota, potom sa teplo ri z teplejej strany na chladnejiu (Krempask, 1969). Nech teplota na teplejej strane steny je T2 a teplota na chladnejej T1 , mnostvo tepla, ktor prejde cez stenu plonho rozmeru S za as t je dan vzahom:

,.12 tS

dTTkQ =

(20)

Kde: T1, T2 - teplota na oboch stranch steny ( K ) d - hrbka steny ( m ) S - plon obsah steny ( m2 ) t - as, za ktor teplo prechdza ( s ) k - koeficient tepelnej vodivosti ( W.m-1.K-1 ) Q - mnostvo tepla ( J )

Prepotanm prenesenho tepla Q na jednotku plochy a jednotku asu, dostaneme hustotu tepelnho toku:

,

tSQq

=

(21)

resp. pre vektor hustoty tepelnho toku dostvame:

.

dtSdQq rr = (22)

55

Nahradenm vrazu ( 12 TT )/d v rovnici (20) teplotnm gradientom gradT dostaneme nasledujcu rovnicu:

,gradTkq =r (23)

Kde: qr - je vektor hustoty tepelnho toku ( W.m-2 ) k - koeficient tepelnej vodivosti ( W.m-1K-1 ) gradT - teplotn gradient ( K.m-1 )

Znamienko mnus vo Fourierovom zkone znamen, e tepeln tok je orientovan v smere poklesu teploty . Koeficient tepelnej vodivosti k selne znamen mnostvo tepla, ktor v ustlenom stave prechdza jednotkovm prierezom ltky pri jednotkovom teplotnom gradiente za jednotku asu (Krempask, 1969). Koeficient tepelnej vodivosti zvis od viacerch faktorov:

od truktry ltok,

tlaku,

teploty,

vlhkosti,

mernej hmotnosti, elektrickho a magnetickho poa,

v prpade sypkch materilov od sypnej hmotnosti (Krempask, 1969).

Tab. 5

Hodnoty koeficientov tepelnej vodivosti niektorch materilov Materil Voda Slama Drevo Obiln masa Vzduch Koeficient tepelnej Vodivosti ( W.m-1.K-1) 0,598 0,058 0,14-0,37 0,14-0,23 0,0252

(Zdroj: Krempask, 1969)

56

4.2.3 Koeficient teplotnej vodivosti

Teplotn vodivos je definovan pomocou tepelnej vodivosti, mernho tepla a mernej hmotnosti. Koeficient teplotnej vodivosti a charakterizuje rchlos vyrovnvania teplotnch rozdielov pri neustlenom ren tepla v ltke poda rovnice:

,2

2

dxTd

adtdT

= (24)

a je uren podielom tepelnej vodivosti a mernho tepla s mernou hmotnosou ltky:

,

.ck

a = (25)

kde a - je koeficient teplotnej vodivosti (m2.s-1) k - koeficient tepelnej vodivosti (W.m-1.K-1) c - mern tepeln kapacita (J.kg-1.K-1) - mern hmotnos ltky (kg.m-3)

selne sa rovn zmene teploty jednotkovho objemu ltky, vyvolanej mnostvom tepla, ktor prejde za asov jednotku jednotkovou plochou vrstvy jednotkovej hrbky a s jednotkovm rozdielom teplt na jej elnch stranch (Krempask, 1969).

4.2.4 Metdy merania

Najm v poslednch rokoch sa tepeln charakteristiky stali v mnohch aplikcich urujcimi veliinami a dleitmi charakteristikami javov odohrvajcich sa v ltkach sa zaali hada optimlne metdy na ich meranie. Poiadavky na tieto metdy s: rchlos, spoahlivos, reprodukovatenos a dostaton presnos. Zkladom vetkch metd merania termofyziklnych velin je znalos rozloenia teploty vo vzorke.

57

Toto rozloenie je mon pri zadanch podmienkach vypota rieenm diferencilnej rovnice (Krempask, 1969):

( ) vqgradTdivtT

c +=

(26)

Resp. ak je ltka izotropn:

vqz

TyT

x

Tt

Tc +

+

+

=

2

2

2

2

2

2

(27)

Teda vetky meracie metdy mono rozdeli poda toho, akm spsobom sa vo vzorke vytvra teplotn gradient. Na zklade uvedenho kritria meme vetky metdy merania rozdeli predovetkm do dvoch skupn (Krempask, 1969):

bezzdrojov qv = 0 zdrojov 0vq

Na povrchu vzorky alebo vo vzorke psob vonkaj tepeln zdroj s nenulovm vkonom. Bezzdrojov metdy mono alej rozdeli na:

stacionrne - pri meran sa ak na vytvorenie ustlenho stavu,

nestacionrne - meria sa teplota v prechodovom stave (Krempask, 1969).

Metdy pouvajce zdroj Poda tvaru zdroja :

bodov zdroje, lniov zdroje, plon zdroje, objemov zdroje, kombinovan zdroje.

Poda tvaru meranej vzorky : vzorky nedefinovanho tvaru - nekonen prostredie,

vzorky nedefinovanho tvaru - polonekonen prostredie,

vzorky definovanho geometrickho tvaru (dotiky, valce at.), vemi tenk dotiky a tenk vrstvy.

58

Poda asovho priebehu :

impulzov zdroje, kontantne psobiace zdroje, periodicky psobiace zdroje, veobecne psobiace zdroje (Krempask, 1969).

Metdy nepouvajce zdroj Stacionrne:

absoltne,

relatvne.

Nestacionrne:

metdy regulrneho stavu I. druhu,

metdy regulrneho stavu II. druhu,

metdy kontantnej zaiatonej teploty, metdy veobecnej teplotnej zmeny, metdy periodickej teplotnej zmeny, metdy radianch vn (Krempask, 1969).

Merac prstroj ISOMET 104

Na meranie metdou horceho drtu bude pouit merac prstroj ISOMET 104. ISOMET je mikroprocesorom riaden run prstroj na meranie koeficientu tepelnej vodivosti, objemovej tepelnej kapacity, koeficientu teplotnej vodivosti a teploty kompaktnch, sypkch a kvapalnch materilov. Merania sa uskutouj pomocou vmennch ihlovch a plonch sond. Kad sonda obsahuje pam, v ktorej s uloen kalibran kontanty, m je dosahovan variabilnos zostavy. Prstroj komunikuje s uvateom prostrednctvom membrnovej klvesnice a alfanumerickho 2 - riadkovho a 16 - znakovho displeja formou ponkanho menu. Rozsah pracovnej teploty prstroja je od 0 C do 40 C. Obsah vntornej pamte prstroja sa uchovva aj pri odpojenom napjan prstroja. Celkov kapacita pamte je 500 meran.

59

Napjanie je zabezpeen sieovm adaptrom 7-9 V/ 500 mA a NiCd akumultorom, m je umonen meranie aj v terne (ISOMET 104, 1999).

Vrobca udva tieto chyby merania: koeficient tepelnej zvislosti: 10 % hodnoty + 0,005 1.. 1 KmW mern objemov tepeln kapacita: 15 % 1.10,3 33 + KJm

Zskavanie dajov z meracieho zariadenia sa uskutouje bu priamym odtanm dajov z meradla ISOMET 104 , alebo pripojenm meradla pomocou rozhrania RS232 k PC pre softwarov komunikciu (ISOMET 104, 1999).

Vstupn daje s: koeficient tepelnej vodivosti (W.m-1.K-1), objemov tepeln kapacita c (J.m-1.K-1), koeficient teplotnej vodivosti a (m2.s-1), teplota T (C).

alie daje uvdzan vrobcom ako s: rozsah merania, rozliovacia schopnos meracieho zaradenia a relatvna tandardn neistota merania s uveden v tabuke

(ISOMET 104, 1999). Tab. 6

Vrobcom udvan charakteristiky zariadenia ISOMET 104

Rozsah

merania

Koeficient tepelnej vodivosti 0,015 a 1,000 Wm-1K-1 (ihlov sonda) 0,030 a 5,000 Wm-1K-1

(plon sonda) Objemov tepeln kapacita 3.103 a 5.106 Jm-3K-1 Teplota -30 C a 80 C

(v zvislosti od sondy) Rozlenie meranej veliiny

Koeficient tepelnej vodivosti 0,001 Wm-1K-1 Objemov tepeln kapacita 5.102 Jm-3K-1 Teplota 0,01 C

60

tandardn neistota merania

Koeficient tepelnej vodivosti < 10 % hodnoty + 0,001 Wm-1K-1 Objemov tepeln kapacita < 15 % hodnoty Teplota < 1 C

(Zdroj: ISOMET 104, 1999)

Presnos merania parametrov je ovplyvovan podmienkami meracieho procesu. Faktory ovplyvujce presnos merania sa oznauj ako ovplyvujce veliiny. Hlavn ovplyvujce veliiny s :

tepeln kontakt sondy s meranm materilom, nestabiln teplota meranho materilu,

mal rozmery vzorky meranho materilu,

nehomogenita a anizotropia meranho materilu,

vlhkos meranho materilu (ISOMET 104, 1999).

Meranie termofyziklnych velin pomocou ISOMETU vychdza z analytickho modelu teplotnho poa kontantnho nekonene dlhho zdroja valcovho tvaru v neohranienom prostred. Po zasunut sondy do meranej vzorky, ktor je tepelne vodivo spojen s analyzovanm materilom a po splnen okrajovch podmienok regulovanm vyhrievanm sondy elektrickm prdom sa v sonde zane generova teplo, ktorho mnostvo a tm aj meran asov priebeh teploty v osi sondy zvis, okrem parametrov sondy aj od termofyziklnych parametrov vzorky (Krempask, 1969).

Pre vhodn kontrukciu sondy a dostatone dlh as merania t, meme priebeh teploty T v sonde opsa rovnicou:

BtAtT += )ln()( (28) kde A a B s kontanty zvisl od parametrov sondy a od tepelnch vlastnost meranej vzorky. Na zklade uvedenej rovnice vo vhodne zvolenom asovom intervale vypotame linernu regresiu medzi parametrami T a ln(t), priom reprezentuje smernicu preloenej priamky:

61

)(ln tddTA = (29)

Koeficient tepelnej vodivosti k potom vypotame poda vzahu:

CA

Kk += 1 (30)

Koeficient teplotnej vodivosti a zo vzahu:

2

4 223

2

22

AB

AB

AB

eAKAeKeAK

a

+

=

(31)

priom:

lRIK4

2

1 = ,1

20

2 8 Krcm

K pl

= ,8

40

3r

K = ,

kde: K1, K2, K3 a C - kontanty, R - odpor drtu, I - napjac prd, l - aktvna dka sondy,

ml- hmotnos jednotky dky sondy,

cp - hmotnostn tepeln kapacita sondy, r0 - charakteristick rozmer sondy.

Hmotnostn tepeln kapacitu dostaneme zo vzahu:

ac = (32)

Kde: - koeficient tepelnej vodivosti, - mern hmotnos mernej vzorky (Krempask, 1969).

62

4.3 Experimentlna aparatra

4.3.1 IKA Kalorimetrick systm C 5000 control

Kalorimetrick systm C 5000 control sa pouva k ureniu spalnej hodnoty pevnch ltok a kvapalnch ltok. Systm zodpoved platnm normm o spalnej hodnote a je preto celosvetovo uznvan. Bohat prsluenstvo ako aj modulovaten vstavba systmu poskytuj individulne prispsobenie sa na laboratrne lohy. Poas priebehu pokusu sa kontrolovan software star o komunikciu s externmi prstrojmi (napr. analytick vhy, zsobnk vzoriek) ako aj o meniten spravovanie skok, kalorimetrickch bmb a vsledkov pokusov (Uvatesk prruka, IKA C 5000).

alie vlastnosti prstroja: systm podlieha plnoautomatizovanmu priebehu merania,

m integrovan plniace oddelenie kyslku,

doba urenia spalnej hodnoty je pribline 15 a 25 mint, spsob prce na adiabatickom, izoperibolickom alebo dynamickom princpe

(Uvatesk prruka, IKA C 5000).

Kalorimetrick systm pozostva: prstroj pozostvajci z kontrolra s meracou asou, vidlicov k SW 10, kalorimetrick bomba,

sada pracovnch prostriedkov C 5050, montny zves,

chladi C 5004,

kyslkov hadica (Uvatesk prruka, IKA C 5000).

63

Predn as prstroja sa sklad z obslunej konzoly, displeja a riadenia a na zadnej strane prstroja sa nachdza pripojenie pre tlaiare, extern pota, zsobnk vzoriek a analytick vhy.

Obr. 9 IKA Kalorimetrick systm C 5000 control

Technick daje: prevdzkov naptie: 230/115 V, 50/60 Hz,

prkon: 1260 Wat,

poistka: 3,15 AT (kontrolr) rozmer: 560 x 380 x 397,

hmotnos: 38,5 kg,

ochrann trieda: IP 21.

64

4.3.2 Meracia as C 5003

V meracej asti sa uskutouje horenie ltky za presne definovanch podmienok. Poas urovania spalnej hodnoty sa star meracia as o nasledujce podmienky pokusu:

teplota ltky na spaovanie pred horenm je 22 C, poas horenia db o atmosfru z istho kyslka (99,95 %) pri tlaku 30 bar, adiabatick meracia as: poas horenia sa neuskutouje vmena tepla s

okolm,

Aby sa dosiahli tieto podmienky pokusu, s umiestnen v meracej asti nasledujce stavebn skupiny:

vodn kotol s vodnm plom, magnetick mieadlo k dosiahnutiu rovnomernho rozdelenia tepla,

obeh vody s erpadlom, vyrovnvacia ndr a prpoj na extern chladiacu jednotku,

vyhrievanie, regultor teploty,

zariadenie na plnenie kyslkom (Uvatesk prruka, IKA C 5000).

4.3.3 Vyrovnvacia ndr

Pred uvedenm prstroja do prevdzky je nutn skontrolova cel systm, aby sa predilo poruche, alebo nepresnostiam merania. Jedna z ast, ktor je potrebn prekontrolova, je mnostvo vody vo vyrovnvacej ndri. Kalorimetrick systm sa nikdy nesmie zapn s przdnym chladiacim obehom. Na vrchnej strane prstroja sa otvor vyrovnvacia ndr a v prpade potreby sa doleje destilovan voda. Destilovan voda sa me dolia iba po znaku vody, aby dosiahla horn hranicu plavku. Vtedy je celkov mnostvo vody vo vyrovnvacej ndri pribline 2,5 litra. V iadnom prpade nesmie voda dosiahnu modr okraj plnenia, pretoe by sa mohla dosta vlhkos do meracej asti (Uvatesk prruka, IKA C 5000).

65

4.3.4 Kalorimetrick bomba

alej je potrebn pripravi pred zahjenm merania kalorimetrick bombu. T mus by ist a such, lebo vetky cudzie astice, zvl voda, by skresovali vsledky merania a tie mus by bez znmok pokodenia. Kalorimetrick bomba sa sklad z:

1- presuvnej matice, 2- kyslkovho ventilu,

3- elektrickho zpalnho kontaktu,

4- krytu,

5- zpalnho drtu,

6- driaka tglikov,

7- tgliku.

Obr. 10 Obr. 11 asti kalorimetrickej bomby Kalorimetrick bomba po meran

Po kadom meran je potrebn ast kalorimetrickej bomby dkladne oisti a usui. Po meran je tglik takmer vdy zneisten, kee v om dochdza k spaovaniu meranho prvku.

66

Prprava kalorimetrickej bomby

Otanm presuvnej matice kalorimetrickej bomby uvonme kryt a ten nsledne odstrnime pomocou montneho zvesu ( obr. 10 as 8 ). Ke je kalorimetrick bomba rozobrat musme pripevni do stredu zpalnho drtu bavlnen vlkno ( obr. 12 ) pomocou sluky. alej si odvime ist, przdny a such tglik na digitlnej vhe. Ke sa nm hodnota ustli ulome tto hodnotu a potom vlome do tglika vzorku, ktorej spaln hodnotu chceme mera. Odvime, zapeme a meme vloi tglik do driaka tglikov. Narovnme bavlnen vlkno pomocou pinzety tak, aby bolo zaveden do tglika a dotkal sa ltky, m sa zabezpe, e pri procese zaplenia padne vlkno dolu na ltku a tto zapli. V prpade, e chceme mera spaln hodnotu pevnej ltky je nutn chrni vntorn asti kalorimetrickej bomby pomocou ochrannch vreciek ( obr. 13 ). Vtedy sa najprv odvi aj vha ochrannho vrecka, ktor sa mus zadva do meracieho prstroja a a potom sa me vzorka vloi do vrecka, posklada a vloi do tglika (Uvatesk prruka, IKA C 5000).

Obr. 12 Obr. 13 Bavlnen vlkna Ochrann vrecka

67

4.3.5 Procesy urovania spalnej hodnoty

Od kontrolra obdr meracia as signly k prevedeniu jednotlivch krokov pokusu. Poas urovania spalnej hodnoty prebiehaj v meracej asti nasledujce procesy:

cez zariadenie na plnenie kyslkom prdi do ndoby ist kyslk - 30 bar, kryt meracej asti sa automaticky uzavrie a kalorimetrick bomba s ltkou

na spaovanie sa ponra do vodnho kotla,

erpadlo pln vodn kotol a zaobstarva cirkulciu vody v chladiacom obehu,

magnetick mieadlo udruje vodu v kotli neustle v pohybe, aby bolo zabezpeen rovnomern odovzdvanie tepla,

ltka na spaovanie sa zapli automaticky cez zapaovacie zariadenie,

adiabatick meracia as - regultor vedie teplotu vodnho pla na teplotu

vntornho kotla,

voda v chladiacom obehu sa ochladzuje od externej chladiacej jednotky, po ukonen pokusu sa pretlak z kalorimetrickej bomby odstrauje, vntorn

kotol sa vyprzduje a kryt meracej asti sa