Puidugraanulid

Allikas: Vikipeedia
Puidugraanul

Puidugraanulid ehk puidupelletid on biokütus, mis on valmistatud kokku surutud orgaanilisest ainest või biomassist. Küttegraanuleid saab teha kõigist viiest suurimast biomassi kategooriast: tööstusjäätmetest ja -saadustest, toidujääkidest, põllumajandussaaduste ülejääkidest, energia tootmiseks kasvatatavatest taimedest ja toorpuidust. Puidugraanulid on kõige enam levinud tüüpi graanulkütus ja on valdavalt tehtud kokku pressitud saepurust ja muudest puiduga seotud tööstuse (sae-, mööbli- ja puidutööstus, ehitus) jääkidest. Teiste tööstusjäätmete hulka kuuluvad puuviljakasvatuse jäätmed, palmiseemnekestad, kookospähklikoored ning raiejäätmed (laasitud ladvad ja oksad). Niinimetatud mustad graanulid on tehtud biomassist, mis on viimistletud nii, et see meenutaks kivisütt, ja need töötati välja kivisütt tarbivate elektrijaamade jaoks.

Küttegraanuleid liigitatakse nende kütteväärtuse, niiskuse ja tuhasisalduse järgi. Neid saab kasutada kütusena elektri tootmiseks, ärihoonete või elamute kütteks ja pliidiga toiduvalmistamiseks. Puidugraanulid on suure tihedusega (üle 1 g/cm³, seega vees ei uju) ja madala niiskusetasemega (niiskustase peab olema alla 10%), mis võimaldab puidugraanuleid kasutada väga kõrge põlemisefektiivsusega. Tänu väikestele mõõtmetele ja korrapärasele kujule saab puidugraanuleid ahju kütmisel väga efektiivselt automaatselt doseerida. Neid saab koldesse sisestada kas tigu- või pneumotranspordi abil. Puidugraanulite suure tiheduse tõttu saab neid kompaktselt ladustada ja transportida. Puidugraanuleid saab ka mugavalt transpordivahendi punkrist pneumaatiliselt tarbja kinnistul asevasse ladustamispunkrisse või hoidlasse teisaldada. Puidugraanulite puistetihedus on vahemikus 600...700 kg/m³.

1980ndate keskpaigast on välja töötatud ja turustatud palju erinevaid puidugraanulipliite, keskkütteahjusid ning muid kütteseadmeid. 1997. aastal tulid Austrias kasutusele täisautomiseeritud puidugraanuliboilerid, mida on sama mugav kasutada kui kütteõlil ja gaasil töötavaid boilereid. 2005. aasta fossiilkütuste hindade tõusuga on tõusnud puidugraanulitega kütmise populaarsus Euroopas ja Põhja-Ameerikas. Rahvusvahelise Energiaagentuuri Task 40 andmetel on puidugraanulite tootmine aastatel 2006–2010 kahekordistunud ning tootmine ületab 14 miljonit tonni. 2012. aasta raportis väidab Biomassi Energeetiliste Ressursside Keskus, et puidugraanulite tootmine kahekordistub Põhja-Ameerikas järgmise viie aasta jooksul.

Tootmine[muuda | muuda lähteteksti]

Graanuli auto täitmine graanuli tehases Saksamaal.

Graanuleid toodetakse, pressides kokku puitmaterjali, mis on eelnevalt käinud läbi vasarveskist, et tekiks ühtne jahutaoline mass. Mass söödetakse pressi, kus see surutakse läbi matriits-sõela, mille augud on vastavalt soovile (valdavalt 6 mm diameetriga, aga ka 8 mm või rohkem). Pressi suur surve toob puidumassis kaasa temperatuuri tõusu ja ligniin plastifitseerub osaliselt, tekitades naturaalse „liimi“, mis hoiab graanuleid jahtumiseni koos.

Graanuleid saab teha ka rohust ja muust puitumata biomassist, mis ei sisalda ligniini - dosaatoriga lisatakse kuivatatud terasid, et tekiks vajalik vastupidavus. 2005. aastal Cornelli ülikoolis avaldatud uurimuses mainiti, et graanulite tootmine oli rohkem arenenud Euroopas kui Põhja-Ameerikas. See tõi välja rohu eelised toorainena, selle lühikese kasvuaja tõttu (70 päeva), ja kultiveerimise ning tootmise lihtsus. Artikkel tsiteeris Jerry Cherney't, põllundusprofessorit, kes väitis, et hein annab 96% soojusest, mida annab puit, ning, et „Igat liiki heina, mis on lõigatud kesk- ja hilissuve vahel ning jäetud põllule kuivama ning seejärel pakendatud ja granuliseeritud, on võimalik kasutada. Heina kuivatis kuivatamine ei ole granuliseerimiseks vajalik, tehes tootmise puidu granuliseerimisest odavamaks“.

Riisikestagraanuleid pressitakse riisiterakestadest, mis on saadud riisikasvatuse kõrvalsaadusena. Sellised graanulid sarnanevad puidugraanulitega ja on keskkonnasõbralikud, sest tooraine on jäätmed. Energiasisaldus on umbes 4-4,2 kcal/kg ja niiskusesisaldus on tavaliselt vähem kui 10%. Graanulite läbimõõt jäetakse umbes 6 mm diameeteriga ja silindrilise kujuga graanulite puhul pikkus on umbes 25 mm ; kuigi suuremad silindrid või briketikujulisus ei ole ka ebaharilik. Sellised graanulid on odavamad kui sarnased suure energiasisaldusega graanulid, ja neid saab toota riisifarmis kohapeal, kasutades odavaid masinaid. Nisukasvatuspiirkondades saab ka nisukestadest toota graanuleid, mis sarnanevad riisikestagraanulitega.

CORRIM-i tehtud aruandes tuli välja, et graanulitoorme kuivatamiseks, graanulite valmistamiseks ja transpordiks kulub vähem kui 11% valmistoodangu energiasisaldusest, kui need tehakse saetööstuse puidujäätmetest (eelnevalt kuivatatud). Kui aga graanulid valmistatakse otse metsamaterjalist, siis kulub juba selle kuivatamiseks 18% energiat ja lisaks 8% valmistamisele ja transpordile.

Puidugraanuliahjude tööpõhimõte[muuda | muuda lähteteksti]

On olemas kolme tüüpi puidugraanulitega töötavaid kütteseadmeid: eraldiseisvad, sisseehitatud ja puidugraanulipõletid. Puidugraanuliahjud näevad välja nagu traditsioonilised puuküttega ahjud, kuid nende tööpõhimõte on palju modernsem. Kütuse, puidu või muu biomassi graanuleid ladustatakse punkris, mis paigaldatakse seadme peale, küljele või seadmest eemale. Mehaaniline tigu juhib puidugraanulid automaatselt koldesse, kus seda põletatakse väga kõrgel temperatuuril ning tekib avasid mitteummistav kreosoot ja väga vähe tuhka. Soojusvaheti šaht juhib köetud õhu ruumi. Konvektsiooniventilaatori abil liigub soe õhk mööda šahti ruumi. Suurim erinevus puidugraanuliahju ja puukütteahju vahel on see, et puidugraanuliahjus on kõrgtehnoloogiline seade koos trükkplaadiga, termostaat ja ventilaatorid, mis töötavad kõik koos, et efektiivsemalt soojendada ja reguleerida ruumi temperatuuri.

Sisseehitatud puidugraanuliahi on paigaldatud olemasolevasse küttekehasse.

Puidugraanulipõletid on eraldiseisvad keskkütte- ja kuumaveesüsteemid, mis on kavandatud asendama traditsioonilisi fossiilkütuse süsteeme. Automaatsed puidugraanulipõletid koosnevad hoidlast suure hulga puidugraanulite ladustamiseks, kütuse etteandesüsteemist, mis liigutab kütust hoidlast koldesse, regulaatorit, mis reguleerib temperatuuri erinevates küttetsoonides, ja automaatset tuhaeemaldajat pikaajalise toimimise tagamiseks. 

Puidugraanulikorvid võimaldavad inimestel kütta puidugraanuleid oma kodus, kasutades olemasolevat ahju või kaminat.

Energia väljund ja tõhusus[muuda | muuda lähteteksti]

Puidugraanulipõleti

Puidugraanulite energiasisaldus on umbkaudu 4,7–5,2 MWh/tonni kohta.

Viimastel aastatel on välja töötatud suure kasuteguriga puidugraanulahjud ja -boilerid, mille kasutegur ületab tüüpiliselt 85%. Uuemad puidugraanulboilerid töötavad kondensatsioonimeetodil - põlemisgaasides sisalduv veeaur kondenseeritakse spetsiaalses soojusvahetis, saades kätte muidu korstnasse lenduva soojuse, ja seetõttu saavutavad tavaliste ahjudega võrreldes 12% suurema efektiivsuse. Võrreldes vedel- või gaasipõletitega on puidugraanulipõletil keerulisem juhtida põlemise alustamist, lõpetamist ja leegi intensiivsust, mistõttu sobivad need pigem vesiküttesüsteemidele, kuna veel on suurem soojusmahutavus. Graanulipõletuskolded on võimalik seadistada ka õlipõletile.

Õhusaaste[muuda | muuda lähteteksti]

Heitmete, nagu NOx, SOx ja lenduvad orgaanilised ühendid, koguste poolest on puidugraanulite põletamise seadmed üldiselt väga madala tasemega võrreldes muudel kütustel töötavate seadmetega. Teine aspekt on aga graanulite tootmisest põhjustatud õhu saastainete heitkogused. Tunnustatud probleem on peenosakeste emissioon, eriti linnapiirkondades, kus on puidugraanulitega küttesüsteemide kõrge kontsentratsioon, ning söe- või õliküttesüsteemide vahetus läheduses. Vanemate puidugraanuliahjude ja -katelde puhul võib PM2,5 peenosakeste heitkoguste lubatud ülempiir olla problemaatiliselt lähedal, eriti võrreldes maagaasi või biogaasiga, kuid suurte rajatiste puhul saab elektriliste tolmufiltrite, tsükloneraldajate või kottfiltritega peenosakeste emissiooni vähendada, kui neid seadmeid korralikult hooldatakse ja kasutatakse.

Globaalne soojenemine[muuda | muuda lähteteksti]

Seni pole veel selgusele jõutud, kui palju mõjutab puidugraanulite põletamine, soojuse ja elektri tootmine, globaalset soojenemist, sama hästi kui mõju kliimale võrrelda mõjuga kasutades konkurentsivõimelisi soojusallikaid. Tegurid ebakindluses sisaldavad puidu allikat, süsinikdioksiidi eraldust töötlemisel ja transpordil ning põlemisel, ning kui suur ajaperiood on mõistlik järelemõtlemiseks.

Aruanne MANOMET Teaduskaitse keskuse poolt, "Biomassi Jjtkusuutlikkus ja süsiniku eeskirja Uuring" ilmus juunis 2010. Massachusetts Department of Energy Resources, järeldab, et põletades biomassi, nagu näiteks puidugraanuleid või puiduhaket, vabastab see õhku suurel hulgal CO2, luues "süsiniku võla", mis ei ole kõrvale jäänud 20–25 aastat ning mille järel on puhas kasu. 2011. aasta juunis osakond valmistus esitama oma lõplikut määrust, lootes, et oluliselt paraneb kontroll biomassi kasutamisel energia tootmisel, sealhulgas puidugraanulite tootmine. Biomassi energia pooldajad on vaidlustanud MANOMET aruande järeldusi, ja teadlased on märkinud tähelepanematusest aruandes, mis näitab, et kliima mõju on hullem kui teatakse.

Kuni 2008. aastani arvati, isegi teadustöödes, et biomassi energia (sealhulgas puidugraanulid) on süsinikuvabad, suuresti tänu taimestiku juurdekasvule saadi aru, et süsinik eraldub õhku. Seejärel hakkas ilmuma teaduslikke pabereid, mis lükkavad ümber teadmise süsiniku neutraalsusest. Vastavalt biomassi energia ressursi keskusele, "on lõppenud arusaam, et süsiniku tagajärjed biomassist sõltuvad sellest, kuidas kütust koristati, sellest, millised metsatüübid, milliseid metsamajanduslike meetmeid rakendatakse ja kuidas kasutatakse biomassi aja jooksul ja kogu maastikul. "

2011. aastal kaksteist tuntud USA keskkonnaorganisatsiooni võtsid vastu eeskirjad, millega tõstsid kõrge lati valitsuse stiimulitele biomassi energia tootmiseks, sealhulgas puidugraanulitele. Ta märgib, et "biomass allikate ja vahendite saamise soodumused peavad kaasnema madalama eluringiga, vähendades kasvuhoonegaaside heitkoguseid ja ookeani setistuvaid heitkoguseid 20 aasta jooksul ning ka pikemas perspektiivis, kasutades energia allikana, asendades konkurendid. "

Jätkusuutlikus[muuda | muuda lähteteksti]

Puittoodete tööstus on mures, et puidu energeetikas kasutamise laiendamine hakkab konkureerima samale toorainele, mida kasutatakse puittoodete tootmiseks.

Hind[muuda | muuda lähteteksti]

Tänu kiirele populaarsuse kasvule võib muutuda puidugraanulite kättesaadavus ja hind probleemseks. See on oluline aspekt, kui plaanitakse osta puidugraanulipliite, -ahje, puidugraanulikorve või muid seadmeid, mis on tuntud tööstuses kui Bradley põletid. Kuid praegu puidugraanulite tootmine kasvab ja on plaanis tuua mitmeid uusi puidugraanulitehaseid USA-sse aastatel 2008–2009.

Puidugraanulite hind võib muutuda, kuna saepuru ja lõikejääkide pakkumine kõigub.

New Hampshire'i energia ja planeerimise kontor andsid teada uutest kütuste hindadest 5. oktoobril 2015, # 2 Kütteõli hind transportides võib võrdsustada sama hinnaga, mis oleks puidugraanulit6e transportimisel. 1 tonn puidugraanuleid on võrdne 118,97 galloni kütteõliga. See eeldab, et ühe tonni puidugraanuleid toodab 16,500,000 BTU ja ühe galloni # 2 kütteõli toodab 138.690 BTU. Seega, kui # 2 kütteõli tarnitud kulud on $ 1.90 / Galloni kohta on puidugraanulite hind siis 238,00 $ / tonn tarnitud.

Kasutamine regioonipõhiselt[muuda | muuda lähteteksti]

Globaalse puidugraanulituru nõudluse mahuks hinnati 2008. aastal 12 miljonit tonni (~2 miljardit eurot). Aastaks 2015. prognoositi nõudluse kahekordistumist.[1]

Euroopa[muuda | muuda lähteteksti]

EU graanuli kasutus (ton)[2]
Country 2013
Inglismaa 4 540 000
Itaalia 3 300 000
Taani 2 500 000
hollandi 2 000 000
Rootsi 1 650 000
Saksamaa 1 600 000
Belgia 1 320 000

Euroopas on puidugraanulite kasutus erinev riikide valitsuste regulatsioonide tõttu. Belgias, Hollandis ja Suurbritannias kasutatakse puidugraanuleid peamiselt suurtes elektrijaamades. Taanis ja Rootsis kasutatakse neid samuti elektrijaamades, lisaks ka elamute kütmisel. Saksamaal, Austrias, Itaalias ja Prantsusmaal kasutatakse puidugraanuleid tööstuses ja elamute kütmisel.

Enamus puidugraanulitest toodetakse Rootsis, peamiselt põhjusega pakkuda alternatiivi erinevatele keskküttesüsteemidele. Austrias on 2/3 kodu soojusallikatest võimelised kütma puidugraanulitega. Itaalias on levinud isetäituvad puidugraanuliahjud. Siiski on Itaalia väike puidugraanulite kasutaja.

2014. aastal kasutas Saksamaa 2,2 mln tonni puidugraanuli, kusjuures enamuse puidugraanulitest kasutasid väiketarbijad. Suurtarbijate hulgas ei ole puidugraanulite kasutus levinud.

Uus-Meremaa[muuda | muuda lähteteksti]

Aastal 2003 tarbiti Uus-Meremaal 3000–5000 tonni puidugraanuleid. Uudne trend ehitada puidugraanulitehaseid on tootmist tõstnud. 2010. aastal hinnati elurajoonides puidugraanulitel töötavate kollete arvuks 10 000. Lisaks oli rohkem kui 40 kooli küttesüsteem üle viidud pelletiküttele, kasutatavate boilerite võimsus ulatus 1 MW-ni. 2010. aastal toodeti Uus-Meremaal u 60 000 tonni puidugraanuleid, mis 2014. aastaks pidi prognooside kohaselt kasvama 350 000 tonnini.[1]

Ameerika Ühendriigid[muuda | muuda lähteteksti]

Mõned firmad impordivad Euroopa puidugraanuleid. Aastal 2009 kasutasid 800 000 ameeriklast kütteks puidugraanuleid.

Muud kasutusalad[muuda | muuda lähteteksti]

Allapanu hobustele[muuda | muuda lähteteksti]

Kui puidugraanulid saavad märjaks, siis need paisuvad ning lagunevad tagasi saepuruks. See efekt muudab puidugraanulid kasutatavateks ka hobuste aluspanuna. Lihtne ladustamine ja transport on kaks täiendavat eelist traditsioonilise aluspanu ees. Kuid mõnede puuliikide, näiteks pähklipuu, graanulid võivad olla hobustele mürgised ja neid ei tohiks kunagi hobuste aluspanuna kasutada.

Tais toodetakse loomadele aluspanuks riisikestagraanuleid. Riisikestagraanulid imavad vedelikku kiiresti, mis teeb need ideaalseks aluspanuks.

Absorbendid[muuda | muuda lähteteksti]

Graanuleid kasutatakse ka nafta- ja õlireostuse tõrjel.

Viited[muuda | muuda lähteteksti]

  1. 1,0 1,1 https://www.bioenergy.org.nz/documents/resource/OP18-NZ-woodpellets-making-the-most-of-national-and-international-opportunities.pdf
  2. "Main pellet consumers in Europe". IHB. September 2, 2013. Vaadatud 14 September 2013.  Kontrolli kuupäeva väärtust kohas: |date=, |accessdate= (juhend)

Välislingid[muuda | muuda lähteteksti]