Biomasa predstavuje v podstate zakonzervovanú slnečnú energiu, ktorú rastliny pomocou fotosyntézy premieňajú na organickú hmotu. Počas rastu viažu oxid uhličitý a pri spaľovaní ho následne uvoľňujú. V domácnostiach s vyššou potrebou tepla sú často hlavným zdrojom vykurovacie systémy využívajúce kotly so systémom splyňovania dreva, prípadne kotly na spaľovanie drevných peliet či brikiet. Akumulačné pece, teplovzdušné krby a krbové kachle vo väčšine prípadov slúžia ako doplnkový alebo záložný zdroj tepla.
Pre výber najvhodnejšieho riešenia je kľúčové poznať výhody a obmedzenia jednotlivých zariadení. Základom je výber vhodného paliva, ktoré má zásadný vplyv na prevádzkové náklady.
Druhy biomasy ako paliva
Na trhu je dostupných niekoľko druhov biomasy, ktoré sa líšia svojimi vlastnosťami a spôsobom využitia:
Drevné pelety
Granule kruhového prierezu s priemerom 6 až 8 mm a dĺžkou 10 až 30 mm. Sú vyrábané z odpadového materiálu, ako sú piliny alebo hobliny, bez pridania chemických prísad. Lisovaním pod vysokým tlakom sa dosahuje vyššia merná hmotnosť paliva (minimálne 650 kg/m³).
Drevené brikety
Valce s dĺžkou 15 až 25 cm, ktoré sa vyrábajú z odpadovej biomasy drvením, sušením a lisovaním bez chemických prísad. Brikety majú vysokú mernú hmotnosť paliva (až 1200 kg/m³), vďaka čomu zaberú pri uskladňovaní menej miesta.
Kusové drevo
Polená v dĺžke 30 až 50 cm, prípadne do 100 cm, ako aj rôzne kusové odpady z drevospracujúceho priemyslu. Relatívna vlhkosť takéhoto paliva sa pohybuje od 15 do 55 %. Pri správnom spaľovaní a optimálnej vlhkosti horí drevo takmer bez dymu, ľahko sa zapaľuje a tvorí málo popola. Je dôležité poznamenať, že ak je kotol určený na spaľovanie suchých polien, nie je vhodné v ňom spaľovať čerstvo narezané drevo, ktoré obsahuje vysoký podiel vody.
Výber vhodného kotla na biomasu
Pri výbere kotla je potrebné zohľadniť niekoľko kľúčových faktorov, ktoré ovplyvnia jeho efektívnosť a prevádzkové náklady.
Výkon kotla
Pri nahradzovaní starého kotla novým je hodnota výkonu takmer jasná. Pokiaľ bol dom nedávno zateplený, potrebný výkon nového kotla bude nižší. Pri výbere kotla pre novostavbu je nutné mať príslušné informácie od projektanta domu, ktorý určí tepelné straty domu a stanoví potrebu tepla pre optimálnu tepelnú pohodu počas celej vykurovacej sezóny.
Možné je tiež orientačne vypočítať požadovaný výkon kotla pre vašu domácnosť. Výsledok výpočtu tepelných strát objektu a potrieb prípravy teplej vody vydelený 1000 vám dá orientačný výkon v kW. Tento spôsob výpočtu je však len orientačný; presnú hodnotu určí projektant kúrenia.
Typy kotlov na biomasu
Kotly na splyňovanie dreva
Pri používaní kotlov na splyňovanie dreva sa vyžaduje spaľovanie suchých polien. Proces splyňovania prebieha bez prebytku vzduchu, čo umožňuje následné spaľovanie vytvoreného drevoplynu. Tento proces má zásadný vplyv na lepšiu využiteľnosť paliva. Oproti klasickým roštovým kotlom zostávajú v kotloch na splyňovanie dreva minimálne tuhé zvyšky. Nevyhnutným príslušenstvom je tzv. odťahový ventilátor, ktorý zabraňuje dymeniu kotla do miestnosti pri prikladaní paliva. Kotly sú vybavené aj dýzou na splyňovanie a roštom pre optimálne vyhorenie paliva a odpopolnenie počas prevádzky. Na podporu horenia sa do spaľovacej komory vháňa vzduch.
Výrobcovia kotlov na splyňovanie dreva odporúčajú na optimálne využitie inštalovaného výkonu zapojenie kotla s akumulačnou nádržou. Najefektívnejšia prevádzka splyňovacích kotlov je od 50 do 100 % ich menovitého výkonu. Pri prevádzke kotla s výkonom pod 50 % menovitého výkonu dochádza k nedokonalému horeniu, čo spôsobuje nízku účinnosť výroby tepla, zvýšenú produkciu škodlivín a zanášanie kotla aj komína sadzami. Taktiež môže dochádzať ku korózii teplovýmenných plôch kotla. S akumulačnou nádržou, v ktorej sa ukladá prebytok vyrobeného tepla, možno kotol prevádzkovať efektívnejšie.
Spotreba paliva v splyňovacom kotle na drevo sa pohybuje od približne 4 kg/hod. pre kotol s výkonom 18 kW až po 18 kg/hod. pre 80 kW zariadenie vhodné pre veľké rodinné domy. V modelovom príklade pre štandardný rodinný dom bez zateplenia s celkovou vykurovanou plochou 150 m² a štvorčlennou rodinou, kde by ročné náklady na vykurovanie zemným plynom dosiahli 1 403 €, pri využití drevnej biomasy v splyňovacom kotle by náklady boli len 675 €.
Kotly na drevné pelety
V kotloch na drevné pelety bývajú zásobníky skonštruované tak, aby objem vsypaného paliva vystačil približne na jeden týždeň. Dlhší cyklus prikladania umožňujú zásobníkové silá. Pelety môžu byť umiestnené v silách, drevenej prístavbe alebo v podzemnej nádrži, odkiaľ sú dopravníkom premiestňované do prevádzkového zásobníka alebo priamo do kotla. Ak objem sila zodpovedá ročnej potrebe paliva, užívateľ sa nemusí starať o dopĺňanie paliva celý rok.
Výhodou kotlov na spaľovanie drevných peliet je ich komfortná prevádzka. Zásobníky paliva stačí naplniť raz denne alebo raz za niekoľko dní. V prípade, že horák na pelety dostane pokyn k štartu, dopravník nasype pelety, ktoré horák zapáli. Po dostatočnom rozhorení peliet naštartuje horák na požadovaný výkon. Kotol je v prevádzke, pokiaľ teplota v referenčnej miestnosti nedosiahne hodnotu nastavenú na priestorovom termostate. Ak nie je inštalovaný priestorový termostat, prevádzka kotla je riadená nastavenou limitnou hodnotou teploty kotlového termostatu.
Štandardný objem prevádzkového zásobníka peliet je od 100 litrov (denná potreba cca 65 kg) až do 1 000 litrov (zásoba na cca 10 dní). Pelety možno skladovať aj v sile alebo sklade väčších rozmerov, čo umožňuje využiť aj umiestňovanie paliva fúkaním priamo z autocisterny. Spaľovaciu komoru treba čistiť a popol z popolníka vyberať raz za 1 až 30 dní, v závislosti od kvality peliet a veľkosti popolníka.
Účinnosť moderných kotlov na spaľovanie drevných peliet je nad 90 %, vďaka čomu sa môže usporiť až 25 % paliva v porovnaní s klasickými roštovými kotlami.
Teplovzdušné krby a krbové kachle
Teplovzdušné krby a krbové kachle sa skôr hodia pre chaty, domy s vyššími tepelnými stratami alebo ako doplnkový zdroj tepla. Umiestnenie by malo byť podľa možnosti uprostred stavby. Veľkosť je v zásade závislá od požadovaného výkonu, ktorý vyplýva z výpočtu tepelných strát. Ohnisko by malo byť vždy s utesnenými dvierkami.
Teplovzdušné vstavané krby majú oceľovú alebo liatinovú krbovú vložku, ktorá odovzdáva teplo vzduchu v krbovej obostavbe. Dole je otvor na nasávanie a hore výduchy. Odtiaľ prúdi do miestnosti teplý vzduch a interiér sa rýchlo zohreje. Prúdenie vzniká aj pri krbových samostatne stojacich kachliach z ocele alebo liatiny. Ohriaty vzduch je možné pomocou teplovzdušných rozvodov doviesť aj do miestností, ktoré nie sú v blízkosti zdroja. Pri návrhu je dobré pamätať na to, že rozvodom sa šíri okrem tepla aj zvuk.
Akumulačné pece
Akumulačné pece produkujú sálavé teplo. Pec tvoria šamotové tehly, ktoré akumulujú teplo, a to sa postupne uvoľňuje sálaním do okolia. Výhodou je menšie vírenie a vysušovanie vzduchu. Pri umiestňovaní treba rátať s pomerne veľkým priestorom. Na vyhriatie domu je potrebný dlhší čas. Účinnosť akumulačnej pece je možné zvýšiť systémom s dvojitým spaľovaním, kedy dochádza aj k spaľovaniu plynov vznikajúcich pri horení. Špeciálnym druhom sú hypokaustové pece, v ktorých sa teplo šíri ohriatym vzduchom prúdiacim v uzavretej obmurovke pece. Vďaka tomu sa oproti ťažkým akumulačným peciam rýchlejšie a rovnomernejšie ohrievajú.
Akumulačné pece sú pomerne nákladné, keďže ide o ťažkú vstavbu s rovnakou životnosťou ako samotný dom. Zároveň je dôležité použiť kvalitný materiál a nájsť skúseného peciara. Najlacnejšie akumulačné pece možno postaviť od 7 000 eur.
Teplovodné krby a kachle
Teplovodné krby a kachle sú alternatívou k prehorievacím kotlom na kusové drevo a brikety. Konštrukčne sa od teplovzdušných zdrojov líšia pridaným rúrkovým výmenníkom, ktorý odoberá teplo spalín a odovzdáva ho vykurovacej vode. Alternatívne môže byť zariadenie vybavené vodným plášťom alebo kombináciou vodného plášťa a výmenníka. Výhodou oproti teplovzdušným zdrojom je najmä vyššia účinnosť spaľovania. Takto získané teplo možno použiť v existujúcom vykurovacom systéme alebo na ohrev vody. Najčastejšie sa preto kombinujú s akumulačnou nádobou, ktorá môže byť spoločná pre viac zdrojov tepla. Nutnosťou je potom použitie obehového čerpadla a bezpečnostných prvkov ako pri kotloch na drevo. Ako palivo sú vhodné rovnako ako pri splyňovacích kotloch polená veľkosti 30 až 50 cm, v závislosti od veľkosti ohniska. Taktiež musia byť dobre vysušené.
Rozdiel medzi akumulačnými pecami a krbmi je najmä v spotrebe paliva. Akumulačné pece sú pomerne nákladné, keďže ide o ťažkú vstavbu s rovnakou životnosťou ako samotný dom. Zároveň je dôležité použiť kvalitný materiál a nájsť skúseného peciara. Najlacnejšie akumulačné pece možno postaviť od 7 000 eur.
Prevádzkové náklady a ekonomická výhodnosť
Cena za palivo a jeho dopravu môže výrazne ovplyvniť celkové náklady súvisiace s vykurovaním. Ideálne je, ak dodávateľ biomasy pôsobí v blízkom okolí.
Pri hľadaní najnižšej ceny za palivo, obzvlášť drevné pelety, môže kolísať kvalita a výhrevnosť. V prípade vykurovania drevom je dôležité, aby bolo drevo patrične vysušené a vykazovalo čo najnižšiu zvyškovú vlhkosť. Na úvod budete musieť počítať s niekoľkotisícovou investíciou.
V modelovom príklade, ktorý vypracovala Slovenská inovačná a energetická agentúra (SIEA), ročné náklady na vykurovanie pri využívaní drevných peliet predstavujú 1 259 eur. Za vykurovanie drevom zaplatí domácnosť 742 eur.
Hoci počiatočné výdavky na nákup kotla na biomasu sú často vyššie než pri tradičných vykurovacích systémoch, úspory na vykurovaní môžu tento rozdiel rýchlo vyrovnať. V porovnaní s fosílnymi palivami je biomasa často ekonomickejším riešením, no jej cena sa môže meniť v závislosti od regiónu a sezóny.
Dotácie a podpora
Rodinné a bytové domy sa môžu uchádzať o podporu formou poukážky na inštaláciu kotla na biomasu vďaka národnému projektu Slovenskej inovačnej a energetickej agentúry s názvom Zelená domácnostiam. Podmienkou pre získanie podpory je nahradenie zdroja na fosílne palivá. Projekt je financovaný z prostriedkov Európskeho fondu regionálneho rozvoja a štátneho rozpočtu Slovenskej republiky prostredníctvom Operačného programu Kvalita životného prostredia.
Podmienkou získania podpory na inštaláciu kotla na biomasu v rodinnom dome je, že ním bude nahradený existujúci alebo plánovaný kotol na spaľovanie tuhých fosílnych palív, napríklad uhlia. Inštaláciou kotla na biomasu v rodinnom dome, kde bol doteraz inštalovaný elektrický kotol alebo kotol na zemný plyn, by došlo k zhoršeniu kvality ovzdušia v mieste inštalácie. Podmienka, že nové zariadenie musí nahradiť pôvodné alebo plánované zariadenie na spaľovanie tuhých fosílnych palív sa týka iba kotlov na biomasu.
Domácnosti, ktoré chcú podporený kotol na biomasu využívať v novostavbe, potvrdzujú nahradenie kotla na tuhé fosílne palivo čestným vyhlásením. Zároveň musia preukázať, že sa novým kotlom na biomasu nahradí kotol na tuhé fosílne palivo, ktorý bol v projektovej dokumentácii pôvodne navrhnutý. Splnenie požadovanej podmienky sa preukazuje kópiou právoplatného stavebného povolenia.
Údržba a technické požiadavky
Kotly na biomasu vyžadujú pravidelnú údržbu a vhodné skladovanie paliva. Na zabezpečenie optimálnej účinnosti je potrebné pravidelné čistenie horáka, odstraňovanie popola a kontrola technického stavu zariadenia. Zanedbanie týchto činností môže viesť k zníženiu účinnosti spaľovania, vyššej spotrebe paliva a zvýšeniu emisií.
Moderné kotly na biomasu sú vybavené pokročilými systémami na znižovanie emisií, čo ďalej zlepšuje ich ekologickú bilanciu. Minimalizujú produkciu znečisťujúcich látok, čo má zásadný význam v boji proti smogu a klimatickým zmenám. Napriek vysokému stupňu automatizácie zostáva pravidelná údržba kotla kľúčová pre jeho dlhú životnosť a bezporuchovú prevádzku.
Životnosť drevosplyňujúceho kotla vo vysokej miere vplýva kvalita paliva. Drevo musí mať vlhkosť nižšiu ako 20 percent. Životnosť kotla, komfort obsluhy a spotreba paliva taktiež ovplyvňuje jeho správne zapojenie do vykurovacieho systému.
Porovnanie s inými technológiami
Kotly na biomasu sú obzvlášť výhodné tam, kde je prístup k palivu jednoduchý a lacný. Na druhej strane tepelné čerpadlá môžu ponúkať nižšie prevádzkové náklady z dlhodobého hľadiska.
Moderné kotly na biomasu musia spĺňať prísne emisné normy, čo je kľúčové pre získanie certifikátu ekodizajnu. Ide o potvrdenie, že konkrétny vykurovací systém spĺňa najnovšie ekologické štandardy. Ďalšia prednosť týchto kotlov spočíva v ich vyššej účinnosti, ktorá sa u najmodernejších zariadení približuje až ku 90 percentám.
Legislatíva a normy
Legislatíva Európskej únie, ktorá sa týka energetickej hospodárnosti budov, sa zaviedla aj na úrovni členských krajín. Európska únia si dala za úlohu znížiť spotrebu primárnej energie a emisie CO2 do roku 2020 o 20 %.
V rámci projektu Zelená domácnostiam II budú v prípade kotlov na biomasu podporované iba nízkoemisné zariadenia s vyššou energetickou účinnosťou v súlade s požiadavkami navrhovanej smernice o obmedzení emisií určitých znečisťujúcich látok do ovzdušia zo stredne veľkých spaľovacích zariadení a v súlade s nariadením Komisie 2015/1189.
tags: #odpisovanie #kotol #na #biomasu