Puidugraanulid

Allikas: Vikipeedia
Puidugraanul

Puidugraanulid ehk pelletid on biokütus, mis on valmistatud kokku surutud orgaanilisest ainest või biomassist. Puidugraanuleid saab teha ükskõik millisest viiest suurimast biomassi kategooriast: tööstusjäätmetest ja selle kaastoodetest, toidujääkidest, põllumajandussaaduste jääkidest, energiaks kasvatatavad taimedest ja toorpuidust. Puidugraanulid on kõige enam levinud tüüpi graanulkütus ja on tihtilugu tehtud kokku surutud saepurust ja muudest puiduga seotud tööstuse (saekaatrid, mööbli- ja puidutoodete tööstus, ehitus) jääkidest. Teiste tööstusjäätmete hulka kuuluvad puuvilja kasvanduse jäätmed, palmituuma koored, kookospähklikoored ning puuladvad ja – oksad, mis on eemaldatud laasimise käigus. Niinimetatud mustad graanulid on tehtud biomassist, mis on viimistletud nii, et nad meenutaksid kivisütt, ja need töötati välja kivisütt tarbivate elektrijaamade jaoks.

Küttegraanuleid on jaotatud kategooriatesse nende kütteväärtuse, niiskuse ja tuhasisalduse järgi. Neid saab kasutada küttena energia tootmiseks, ärihoonete või elamu kütteks ja toiduvalmistamiseks ahjudesse. Puidugraanulid on äärmiselt tihked ja saab valmistada väga madala niiskuse tasemega (niiskustase peab olema alla 10%), mis võimaldab puidugraanuleid kasutada väga suure põlemisefektiivsusega. Lisaks, tänu nende väga väiksele määratud suurusele on võimalik kasutada puidugraanuleid automaatsel ahju toitmisel väga efektiivse kalibreerimisega. Neid saab põletisse sisestada kas kruvitssisendaja või pneumotranspordi teel. Puidugraanulite suure tiheduse tõttu saab puidugraanuleid kompaktselt ladustada ja transportida üle pikkade vahemaade. Puidugraanuleid saab ka mugavalt tankeritest välja puhuda ladustamise punkrisse või silotorni, mis asub tarbja kinnistul.

1980ndate keskpaigast on välja töötatud ja turustatud palju erinevaid puidugraanulipliite, keskküteahje ning muid kütteseadmeid. 1997. aastal tuli Austrias kasutusele täis-automiseeritud puidugraanulite boilerid, mida on sama mugav kasutada kui õli ja gaasil baseeruvad boilereid. 2005. aasta fossiilkütuste hindade tõusuga on tõusnud puidugraanulitega kütmise populaarsus Euroopas ja Põhja-Ameerikas. Rahvusvahelise Energia Agentuuri Task 40 andmetele on puidugraanulite tootmine on aastatel 2006–2010 kahekordistunud ning tootlus on suurem kui 14 miljonit tonni. 2012. aasta raporti kohaselt 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, kompressides puidumaterjali, mis on varemalt käinud läbi vasarveskist, et tekkiks ühtne jahutaoline mass. Mass söödetakse pressi, kus see surutakse läbi täringu, mille augud on vastavalt soovile (tavaliselt 6mm diameetriga, vahest ka 8mm või rohkem). Pressi kõrve surve toob kaasa suure temperatuuri tõusu puidumassis ja ligniin plastifitseerub vähesel määral, tekitades naturaalse „liimi“, mis hoiab graanuleid koos kuniks nad jahtuvad.

Graanuleid saab teha ka murust ja muust mittepuit-biomassist, mis ei sisalda ligniini: lisatakse destillaatoriga 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 muru eelised lähteainena, tema lühikese kasvuaja tõttu (70 päeva), ja kultiveerimise ning tootmise lihtsus. Artikkel tsiteeris Jerry Cherney, põllundusprofessorit, kes väitis, et rohi toodab 96% soojusest, mida toodab puit ning, et „Igat rohu tüüpi, mis on lõigatud kesk- ja hilissuve vahel ning jäetud põllule mineraale välja kurnama ning seejärel pakendatud ja granuliseeritud, on võimalik kasutada. Heina kuivatamine ei ole vajalik granuliseerimiseks, tehes tootmise odavamaks kui puidu granuliseerimise“. 2012. aastal andis Nova Scottia põllundusministeerium laboris tehtud demonstratsiooni projektiga teada, et on võimalik toota õli küttega boilerist rohugraanuleid.

Riisikestagraanuleid tehakse pressides riisiterakestasid, mis on saadud riisikasvatuse kõrvalsaadusena. Sellised graanulid sarnanevad puidugraanulitega ja on keskkonnasõbralikumad, sest tooraine on jäätmed. Energiasisaldus on umbes 4-4,2 kcal/kg ja niiskuse sisaldus on tavaliselt vähem kui 10%. Graanulite suurus jäetakse umbes 6 mm diameeteriga ja pikkus on 25 mm silindrilise kujuga; kuigi suuremad silindrid või briketti kuju ei ole ka ebaharilik. Sellised graanulid on odavamad kui sarnased suure energiasisaldusega graanulid ja neid saab toota riisifarmis kohapeal kasutades odavaid masinaid. Üldiselt on nad keskkonnasõbralikumad kui näiteks puidugraanulid. Sellistes regioonides, kus nisu on domineeriv teravili, siis ka nisuterakestadest saab toota graanuleid, mis sarnanevad riisikestagraanulitega.

CORRIM-i tehtud aruandes tuli välja, et graanulite kuivatamiseks, graanuli valmistamise protsessiks ja transpordiks kulub vähem kui 11% valmistoodangu energiasisaldusest kui see on valmistatud puidujäätmetest. Kui aga graanulid valmistatakse otse metsa materjalist, siis kulub juba selle kuivatamiseks 18% energiat ja lisaks 8% transpordile ja valmistamisele.

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 põlemispotti, kus seda põletatakse väga kõrgel temperatuuril ning tekib avasid mitteummistav kreosoot ja väga vähe tuhka. Küttevaheti šaht juhib köetud õhu ruumi. Konvektsiooni ventilaatori kaudu ringleb 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 kujutavad endast hoidlat suure hulga puidugraanulite ladustamiseks, kütuse jaotussüsteemi, mis liigutab kütust hoidlast punkrisse, regulaatorit, mis reguleerib temperatuuri üle mitme küttetsooni, ja automaatset tuhaeemaldajat pikaajaliste toimingute tarbeks. 

Puidugraanulikorvid võimaldavad inimestel kütta puidugraanulite 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.

Suure kasuteguriga puidugraanulahjud ja -boilerid on välja töötatud viimastel aastatel, tüüpiliselt pakkudes põletamise tootlikkust üle 85%. Uusima generatsiooni puidugraanulboilerid saavad töötada kondenseerival viisil ja seetõttu saavutavad 12% suuremat efektiivsust. Puidugraanulboilerid on limiteeritud kontrolliga kiiruse ja kohaloleku põlemise üle võrreldes vedel- või gaasipõletus süsteemidega, kuigi sel põhjusel sobivad need paremini kui (vee baasil) küttesüsteemiks, kuna (vee baasil) süsteemil on suurem võime hoiustada soojust. Graanulpõleteid on võimalik tagasikohandada õliboileriteks

Õhusaaste[muuda | muuda lähteteksti]

Heitkogustega nagu NOx, SOx ja lenduvate orgaaniliste ühendite nagu puidugraanulite põletamise seadmed on üldiselt väga madalad võrreldes teiste põletamise küttega. Teine aspekt on aga, nagu õhu saast ainete heitkoguste põhjustatud toote kulutatud energia graanulid. Tunnustatud probleem on emissiooni peenosakeste õhk, eriti linnapiirkondades, kus on kõrge kontsentratsiooniga puidugraanulitega küttesüsteemide, söe või nafta küttesüsteemide vahetus läheduses. See PM2,5 heitkoguste vanemate puidugraanuliahjud ja -katlad võib olla problemaatiliselt lähedal, eriti võrreldes maagaasi (või taastuvate biogaasidega), kuigi suurte rajatiste Elektrifiltrite, tsükloneraldajate või kottfiltritolmu osakeste filtreid saab reguleerida kui osakesi on korralikult hooldatud ja käsitletud.

Globaalne soojenemine[muuda | muuda lähteteksti]

Sebi 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]

Puidutoodete tööstus on mures, et kui laia haardeline puiduenergia kasutus on algatatud, siis kärbitakse oluliselt tooraine mahtu ehituseks ja 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]

Euroopa[muuda | muuda lähteteksti]

EU graanuli kasutus (ton)[1]
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 end 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 tarbis Uus-Meremaa 3000–5000 tonni puidugraanuli. Uudne trend ehitada puidugraanulitehaseid on tootlikkust tõstnud.

Ameerika Ühendriigid[muuda | muuda lähteteksti]

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

Muud kasutusalad[muuda | muuda lähteteksti]

Hobuste majutus[muuda | muuda lähteteksti]

Juhul kui lisada natukene vett puidugraanulitesse, nad laienevad ning muutuvad tagasi saepuruks. Selline efekt muudab puidugraanulid kasutatavateks ka hobuste majutamisel aluspanuna. Lihtne ladustamine ja transport on lisaks kaks kasulikku tegurit traditsiooniliste aluspanu üle. Kuigi mõnede puuliigite, nende seast pähklipuu graanulid, võivad olla mürkained hobustele ja ei tohiks kunagi kasutada aluspanuna.

Tais toodetakse riisikestagraanuleide loomadele aluspanuks. Riisikestagraanulid on kiiresti vedelikku imavad, mis teeb nad ideaalseks aluspanuks.

Absorbendid[muuda | muuda lähteteksti]

Graanulid leiavad kasutust ka nafta või õli puurimisel, et imeda endasse saastunud vesi.

Viited[muuda | muuda lähteteksti]

  1. "Main pellet consumers in Europe". IHB. September 2, 2013. Vaadatud 14 September 2013.  Kontrolli kuupäeva väärtust kohas: |date=, |accessdate= (juhend)

Välislingid[muuda | muuda lähteteksti]