ENERGETSKA IZRABA BIOMASE KOT MOŽNOST ZA POVEČANJE UČINKOVITOSTI LESNOPREDELOVALNEGA OBRATA

Velikost: px
Začni prikazovanje s strani:

Download "ENERGETSKA IZRABA BIOMASE KOT MOŽNOST ZA POVEČANJE UČINKOVITOSTI LESNOPREDELOVALNEGA OBRATA"

Transkripcija

1 UNIVERZA V MARIBORU EKONOMSKO-POSLOVNA FAKULTETA Diplomsko delo ENERGETSKA IZRABA BIOMASE KOT MOŽNOST ZA POVEČANJE UČINKOVITOSTI LESNOPREDELOVALNEGA OBRATA Julij 2016 Dejan Jevšnik

2 UNIVERZA V MARIBORU EKONOMSKO-POSLOVNA FAKULTETA Diplomsko delo ENERGETSKA IZRABA BIOMASE KOT MOŽNOST ZA POVEČANJE UČINKOVITOSTI LESNOPREDELOVALNEGA OBRATA Energy Use of Biomass as an Opportunity to Increase the Efficiency of Wood Processing Plant Kandidat: Dejan Jevšnik Študijski program: Poslovna ekonomija VS 96 Študijska smer: management Mentor: doc. dr. Matjaž Denac Jezikovno pregledala: Marta Krejan Čokl, prof. slov. in fil Študijsko leto: 2015/2016 Maribor, julij 2016

3 POVZETEK V diplomski nalogi so na splošno predstavljeni pomen gozdov, pomen lesa kot obnovljivega vira energije ter neugodno stanje na področju lesnopredelovalne panoge. Izpostavljena je težava energetskega stanja v RS z vidika doseganja ciljev strategije Evropa 2020 ter v zvezi s tem prikazan potencial lesne biomase kot možnost za izboljšanje energetske slike RS. Predstavljene so tehnologije za energetsko izrabo lesne biomase v mikrosistemih daljinskega ogrevanja, ki z organizacijskega vidika temeljijo na energetskem pogodbeništvu, ki je bil k nam prinesen iz sosednje Avstrije. Avstrija je predstavljena tudi kot dober primer tuje prakse na področju rabe lesne biomase. Ker v predstavljenem lesnopredelovalnem obratu nastaja odpadna lesna biomasa, ki se zmelje v lesne sekance, je bila za mikrosistem daljinskega ogrevanja na lesne sekance narejena SWOT-analiza, ki je pokazala, da ima tak sistem večje število prednosti in priložnosti kot pomanjkljivosti in nevarnosti. Izbrane alternative ustvarjanja dodane vrednosti z ostanki lesnopredelovalnega obrata, ki so bile obravnavane s finančnega vidika: 1) prodaja lesnih sekancev na lokalnem trgu, 2) ogrevanje domače enodružinske hiše z lesnimi sekanci ter prodaja njihovega ostanka in 3) naložba v vzpostavitev mikrosistema daljinskega ogrevanja na lesne sekance s prodajo ostanka lesnih sekancev. Gospodarska uspešnost je bila pri vseh treh izbranih alternativah pozitivna; najvišji poslovni izid bi lahko bil dosežen z neposredno prodajo lesnih sekancev. Pri gospodarski učinkovitosti je prav tako izstopala prodaja lesnih sekancev, saj so stroški v tem primeru najnižji. Izkazalo se je, da je cena 1 MWh toplotne energije za ogrevanje iz mikrosistema daljinskega ogrevanja na lesne sekance v primerjavi s ceno 1 MWh toplotne energije iz individualnega sistema ogrevanja za enodružinsko hišo nižja. Hkrati je to ugodno tudi za ponudnika toplotne energije, ki lahko del dobička ustvari še s prodajo ostanka lesnih sekancev. Čeprav so rezultati izračuna gospodarske učinkovitosti in uspešnosti pokazali v korist neposredne prodaje lesnih sekancev na lokalnem trgu, je zaradi naraščanja mikrosistemov daljinskega ogrevanja na lesno biomaso na gosteje naseljenih območjih in zaradi doseganja višjega deleža rabe obnovljivih virov energije v energetski bilanci RS še vedno poudarek na energetski izrabi odpadne lesne biomase tam, kjer le-ta nastaja. Ključne besede: lesnopredelovalna dejavnost, lesni sekanci, mikrosistem daljinskega ogrevanja, energetsko pogodbeništvo

4 ABSTRACT This thesis generally presents the importance of forests and wood as a renewable energy source and the inadequate situation in the field of wood-processing industry. It exposes the problem of the energy situation in the Republic of Slovenia in terms of achieving the objectives of the Europe 2020 Strategy and in this respect shows the potential of biomass as an opportunity to improve the condition of energy scheme in Slovenia. It represents the technologies for the energy use of biomass in remote heating microsystems from an organizational point of view based on the energy performance contracting, which was brought here from Austria. Austria is also presented as a good example of foreign practices in the field of using biomass. Since the presented woodworking plant produces waste biomass which is grinded into wood chips, a SWOT analysis for remote heating microsystems was made. It concludes that such a system has a significant number of advantages and opportunities in relation to the number of deficiencies and hazards. The selected alternatives of creating added value of the waste of woodworking plant which were dealt with financial aspects: 1) the sale of wood chips in the local market, 2) heating the domestic single-family houses with wood chips and selling residual wood chips and 3) investment in the establishment of remote heating microsystem on wood chips with sales of residual wood chips. Economic successfulness has been proved positive for all three alternatives. The maximum profit could be achieved by direct sale of wood chips. Positive economic performance was also achieved in sales of wood chips because the cost in this case was the lowest. It turned out that the price of 1 MWh of thermal energy for heating the remote heating microsystem on wood chips compared to the price of 1 MWh of heating from an individual heating system for a single family house is lower. At the same time the provider can make additional benefit by selling residual wood chips. Although the results of calculations of economic efficiency and economic performance demonstrate in favour of direct sales of wood chips in the local market, the energy balance of Republic of Slovenia is still focused on energy use of waste biomass where it is formed due the growing remote heating microsystems of remote heating microsystems in densely populated areas and to obtain a higher share of renewable energy. Key words: wood processing activities, wood chips, micro district heating system, energy performance contracting

5 KAZALO POVZETEK... 3 ABSTRACT UVOD OPREDELITEV PODROČJA IN OPIS PROBLEMA NAMEN IN CILJI DIPLOMSKEGA DELA PREDVIDENE METODE DELA SPLOŠNO O GOZDU IN LESU POMEN GOZDOV LES KOT OBNOVLJIV VIR STANJE NA PODROČJU PREDELAVE LESA KOT GOSPODARSKE PANOGE ZNAČILNOSTI LESA KOT ENERGENTA ENERGETSKO STANJE V RS POTREBE PO ENERGIJI V RS RABA OBNOVLJIVIH VIROV ENERGIJE POTENCIAL LESNE BIOMASE IN OVIRE PRI NJENI IZRABI TEHNOLOGIJE ZA ENERGETSKO IZRABO LESNE BIOMASE V DALJINSKIH SISTEMIH OGREVANJA RAZPOLOŽLJIVE TEHNOLOGIJE ZA ENERGETSKO IZRABO LESNE BIOMASE DALJINSKI SISTEMI OGREVANJA NA LESNO BIOMASO ORGANIZACIJA PROJEKTA ENERGETSKO POGODBENIŠTVO SWOT-ANALIZA MIKROSISTEMA DALJINSKEGA OGREVANJA NA LESNE SEKANCE ANALIZA NADGRADNJE LESNOPREDELOVALNEGA OBRATA Z ENERGETSKO IZRABO ŽAGARSKIH OSTANKOV PREDSTAVITEV TUJE PRAKSE NA PODROČJU RABE LESNE BIOMASE V ENERGETSKE NAMENE PREDSTAVITEV OBSTOJEČEGA LESNOPREDELOVALNEGA OBRATA FINANČNI VIDIK IZBRANIH ALTERNATIV SKLEP VIRI IN LITERATURA i

6 SEZNAM SLIK Slika 1: Poraba okroglega industrijskega lesa v Sloveniji od 1991 do 2010 v m 3 (Humar et. al., 2012) Slika 2: Izvoz industrijskega okroglega lesa iz Slovenije od 1970 do 2010 v m 3 (Humar et. al., 2012) Slika 3: Uvoz in izvoz lesnih ostankov od 2004 do 2010 v tonah za Slovenijo (Humar et. al., 2012) Slika 4: Raba končne energije po letih, izražena v tonah naftnega ekvivalenta (ktoe) (ARSO, 2014) Slika 6: Raba posameznih obnovljivih virov energije v Sloveniji v letih od 2004 do 2013 v ktoe (ARSO, 2014) Slika 7: Kotel na polena (Buderus, 2015 a) Slika 8: Kotel na lesne sekance (Agni, 2015) Slika: 9: Kotel na pelete (Buderus, 2015 b) Slika 10: Prikaz mikrosistema daljinskega ogrevanja na lesno biomaso (Avtor po Krajnc in Kopše, 2005) Slika 11: Faze projekta vzpostavitve mikrosistema daljinskega ogrevanja na lesno biomaso na podlagi energetskega pogodbeništva (Avtor po Loibnegger, 2010) Slika 12: Letalski posnetek kmetijskega gospodarstva s sosednjimi hišami (Avtor po PISO, 2016) ii

7 SEZNAM TABEL Tabela 1: Prednosti in pomanjkljivosti posameznih oblik lesnih goriv (Kuhar Osterman, 2006) Tabela 1 - nadaljevanje: Prednosti in pomanjkljivosti posameznih oblik lesnih goriv (Kuhar Osterman, 2006) Tabela 2: Kurilne vrednosti nekaterih lesnih goriv (MKGP, 2015) Tabela 3: Emisijske vrednosti posameznih energentov (Šavc, 2012) Tabela 4: Podatki o gozdovih v Sloveniji po letih (avtor po Matijašič et. al., 2014) Tabela 4 - nadaljevanje: Podatki o gozdovih v Sloveniji po letih (avtor po Matijašič et. al., 2014) Tabela 5: Okvirni izkoristki kotlov glede na vhodni energent (Kozole, 2012) Tabela 6: Okvirne dimenzije tlorisa zalogovnika pri višini polnjenja 2,5 m glede na energent (Hrovatin in Šubic, 2000) Tabela 7: SWOT-analiza mikrosistema daljinskega ogrevanja na lesne sekance Tabela 8: Izračun poslovnega izida prodaje lesnih sekancev Tabela 9: Stroški naložbe za ogrevanje enodružinske hiše Tabela 10: Amortizacija sistema ogrevanja za enodružinsko hišo Tabela 11: Izračun stroškov za ogrevanje enodružinske hiše z lesnimi sekanci Tabela 12: Izračun stroškov za ogrevanje enodružinske hiše z lesnimi sekanci brez stroška energenta Tabela 13: Izračun poslovnega izida s prodajo ostanka lesnih sekancev Tabela 14: Povzetek ponudb (Avtor po MOS, 2015) Tabela 15: Izračun povprečne vrednosti ponudb (Avtor po MOS, 2015) Tabela 16: Stroški naložbe v mikrosistem daljinskega ogrevanja (Avtor po MOS, 2015) Tabela 17: Amortizacija daljinskega sistema ogrevanja na lesne sekance Tabela 18: Izračun stroška za ogrevanje enodružinske hiše iz mikrosistema daljinskega ogrevanja na lesne sekance Tabela 19: Izračun prihodkov od prodaje daljinske toplote Tabela 20: Izračun poslovnega izida prodaje lesnih sekancev Tabela 21: Izračun končnega letnega poslovnega izida Tabela 22: Izračun gospodarske uspešnosti analiziranih možnosti Tabela 23: Izračun gospodarske učinkovitosti analiziranih možnosti iii

8

9 1 UVOD 1.1 Opredelitev področja in opis problema Človek uporablja les že stoletja. Les predstavlja obnovljiv surovinski vir, ki ga je mogoče uporabiti na številnih področjih in na različne načine. Zaradi velikih nihanj v ceni fosilnih goriv in vse večje okoljske ozaveščenosti potrošnikov v zadnjem času ponovno pridobiva veljavo. Pred industrijsko revolucijo so ljudje znali živeti z naravo in dolgoročno ter smiselno izrabljati naravne vire. Tako je bil les uporabljan predvsem kot naravni material v gradbeništvu in kot energent za ogrevanje. V primerjavi s sodobnimi so imele takratne peči na drva precej manjše izkoristke, a je sčasoma tehnologija napredovala tudi na tem področju. Tehnologije so napredovale tudi na področju gradbeništva. Raba lesa se povečuje predvsem pri gradnji nizkoenergetskih hiš, vse več pa je tudi gradnje lesenih hiš. Les se je izkazal kot dober izolacijski material. S tem načinom gradnje je poraba energenta za ogrevanje manjša, hkrati pa lahko kot gradbeni material uporabimo domačo oz. lokalno surovino les. S tem prispevamo še k razvoju lokalne gozdno-lesne verige. Z lesno biomaso kot naravnim virom moramo ravnati gospodarno, sonaravno oz. tako, da bodo tudi naše prihodnje generacije lahko uporabljale les iz istih gozdov kot mi. Gre za tako imenovani trajnostni način ravnanja z naravnimi viri. Danes poznamo lesno biomaso kot energent v različnih oblikah, ki omogočajo elegantno uporabo. Prednost različnih oblik lesne biomase je tudi ta, da v energetske namene ne uporabljamo izključno lesa slabše kakovosti neposredno iz gozda, ampak lahko v energent pretvorimo tudi odpadne kose lesa iz lesnopredelovalne industrije, žagovino in odslužen les. Hkrati so na trgu dostopne tehnološko zelo dovršene peči z dobrim izkoristkom. To omogoča varčno in trajnostno rabo lesa. Žledolom, ki nas je prizadel februarja 2014, je poškodoval približno 42 % slovenskih gozdov. Poškodovanega je bilo 3,5 mio m 3 lesa, kar predstavlja skoraj celoletni posek v Sloveniji. Treba je bilo posekati približno 7 mio m 3 lesa. Cena lesa se je postopno povečevala vse od leta 2009, po februarju 2014 pa se je trend obrnil, saj se je na trgu zelo povečala ponudba lesne biomase. Predvsem se je povečala ponudba lesne biomase za ogrevanje oz. za energetsko izrabo (Bavčar, 2014). Daljinske sisteme ogrevanja poznamo že dolgo, saj se na ta način ogreva večina slovenskih mestnih jeder in bližnjih naselij. Po večini se (je) kot energent pri tem uporablja zemeljski plin, ki je z okoljskega vidika relativno čist vir, kljub temu pa ni obnovljiv energetski vir. Čedalje popularnejši so mikrosistemi daljinskega ogrevanja na lesno biomaso in z njimi energetsko pogodbeništvo. Gre za sistem ogrevanja, kjer se z daljinskim cevnim vodom poveže nekaj bližnjih objektov. 5

10 Dobavitelj se zaveže, da bo svoje odjemnike proti plačilu oskrboval s potrebno toplotno energijo za ogrevanje. Slovenija je po gozdnatosti na četrtem mesu v Evropi (58 %). Lesnopredelovalna industrija bi lahko bila s smotrno uporabo lesa in gozdov gonilna sila za izhod Slovenije iz gospodarske krize. Les predstavlja obnovljiv vir, vendar le, če letni posek ne presega letnega prirastka. Les je namreč naša edina surovina, ki jo imamo na voljo v velikih količinah in ki bi lahko bila gonilo našega gospodarstva. Vendar ga ne znamo izkoristiti, v veliki meri ga izvažamo kot hlodovino ali kot polizdelke. Več je faz predelave, skozi katere gre les, večjo dodano vrednost mu ustvarimo. V Sloveniji v povprečju to zelo slabo prakticiramo. To je proces, ki lahko ustvarja oz. vsaj ohranja delovna mesta v tej panogi. V Sloveniji se je namreč v zadnjih letih prepolovilo število delovnih mest v lesnopredelovalni industriji (Javornik, 2013). Glede na to, da je Slovenija dežela gozdov, menimo, da imamo dober potencial za razvoj lesnopredelovalne industrije oz. za razvoj celotne gozdno-lesne verige. Ker imamo doma lesnopredelovalni obrat, želimo preveriti smotrnost nadgradnje obrata z energetsko izrabo lesnih ostankov. Predvidevamo, da bi bila na ta način izraba lesa kot surovine bistveno učinkovitejša, s tem pa bi se izboljšala tudi uspešnost poslovanja obrata. 1.2 Namen in cilji diplomskega dela Glavni cilj diplomskega dela je analizirati učinkovito izrabo lesne biomase oz. predstaviti možnosti njene izrabe, preden jo uporabimo kot energent za pridobivanje toplotne energije (v konkretnem primeru za ogrevanje enodružinske hiše), ob tem pa doseči čim manjše okoljske obremenitve in čim večji izkoristek. S tem je tudi dolgoročni finančni vidik boljši. Sosednja Avstrija ima dobro razvit sistem gozdno-lesne verige, ki omogoča delovna mesta in učinkovito izrabo lesne biomase. Zaradi tega je eden izmed ciljev diplomskega dela predstaviti njihov konkretni primer ogrevanja na lesno biomaso. Namen diplomskega dela je predstaviti obstoječe energetsko stanje v Sloveniji ter poudariti relativno majhen delež rabe obnovljivih virov energije. Poleg tega želimo analizirati različne možnosti predelave lesa v že obstoječem lesnopredelovalnem obratu ter v čim večji meri izkoristiti lesno biomaso, ki v fazi primarne predelave lesa oz. razreza predstavlja odpadek. Hkrati želimo proučiti rabo lesne biomase ter poiskati in opredeliti potencialne možnosti naložbe v njeno učinkovito izrabo. 6

11 1.3 Predvidene metode dela Diplomska naloga bo temeljila na osnovi pregleda domače in tuje literature. S tem želimo analizirati in poiskati rešitve za morebitno nadgradnjo obstoječega lesnopredelovalnega obrata. Potencialne rešitve bomo nato ovrednotili s tehnološkega in gospodarskega vidika. V okviru vrednotenja bo uporabljen analitični pristop. Končna odločitev o morebitni nadgradnji sistema bo temeljila na analizi pridobljenih podatkov ter logičnem sklepanju s posameznega na splošno oz. na deduktivni metodi. Kot ključni rezultat celotnega dela bodo podani predlogi na podlagi dobljenih rezultatov. 7

12 2 SPLOŠNO O GOZDU IN LESU 2.1 Pomen gozdov Zakon o gozdovih (Ur. l. RS, št. 30/93) v 2. členu opredeljuje gozd kot zemljišče, poraslo z gozdnim drevjem v obliki sestoja ali drugim gozdnim rastjem, ki zagotavlja katero koli funkcijo gozda. Po tem zakonu so gozd tudi vsa zemljišča v zaraščanju, ki so kot gozd določena v prostorskem delu gozdnogospodarskega načrta. Sestavni del gozda je tudi gozdna infrastruktura, ki ni odmerjena v samostojno parcelo. Vlogo gozdov opredeljuje Zakon o gozdovih v 3. členu kot opredelitev funkcij gozda, in sicer: ekološke funkcije, socialne funkcije, proizvodne funkcije. Ekološka funkcija izhaja iz lastnosti gozda, da samodejno gradi življenjsko okolje in predstavlja ekosistem. Ekološka funkcija je najpomembnejša, saj sta obstoj in nemoteno funkcioniranje gozda osnovna pogoja za funkcioniranje ostalih funkcij gozda. Ta funkcija nima neposrednega materialnega pomena gre za nematerialno dobrino. Glavni pomen ekološke funkcije gozda je njegova varovalna funkcija. Gozd varuje gozdna tla pred erozijo in gozdne sestoje pred vetrom. Koreninski splet deluje varovalno na pobočjih in brežinah, ob naseljih, prometnicah in vodotokih. Gozd izvaja klimatsko funkcijo ustvarja ugodno mikroklimo, ki blaži vremenske ekstreme in varuje okoliške kmetijske površine pred vetrom, izsuševanjem in pozebo. Hidrološka funkcija gozda se kaže v zadrževanju padavinske vode, ohranja podzemne tokove in vire pitne vode. Biotopska funkcija omogoča pogoje za razvoj in preživetje gozdnih organizmov. Socialna funkcija gozda se kaže v ustvarjanju ugodnega življenjskega okolja za človeka. Omogoča različne dejavnosti v naravi rekreacija, šport, učne in raziskovalne dejavnosti, muzej na prostem. Proizvodna funkcija izhaja iz proizvodnje lesne biomase, ki predstavlja pridelek gozda. Glavni in najpomembnejši gozdni proizvod je les. Ostali proizvodi so še proizvodi lovstva (divjačina in trofeje) in nabiralništva (kostanj, gobe, smola, gozdni sadeži) (Wikipedija, 2015 a). Gozd je kompleksen ekosistem, ki ima vpliv na celotno okolje. Pri delitvi njegovih funkcij gre za človekov pogled na vpliv gozda na ljudi in okolje. Lesnoproizvodno vlogo gozda lahko denarno ovrednotimo na podlagi tega, koliko denarja dobimo za neko količino lesa, medtem ko z denarjem ne moremo izraziti estetske vloge (socialnih funkcij na splošno). Čeprav imajo te funkcije zelo velik pomen in so izredno cenjene pri mestnem prebivalstvu, pa človek največjo pozornost namenja proizvodnim funkcijam gozda (SLONEP). 8

13 2.2 Les kot obnovljiv vir Obnovljivi viri energije predstavljajo vire energije, ki jih zajemamo iz stalnih naravnih procesov, kot so sončno sevanje, veter, vodni tok v vodotokih, fotosinteza, s katero rastline gradijo biomaso, bibavica in zemeljski toplotni tok (geotermalna energija). Zajemanje obnovljivih virov ne izčrpa vira, medtem ko z uporabo fosilnih goriv v krajšem času izčrpamo energijo, ki se je shranjevala tisoče ali milijone let. Zaradi tega fosilnih goriv ne uvrščamo med obnovljive vire, čeprav se v dolgem času prav tako lahko obnovijo (Wikipedija, 2015 b). Biomasa na splošno opredeljuje snov rastlinskega izvora oz. organsko snov. Z vidika energetike je biomasa organska snov, ki jo lahko uporabimo kot vir energije. Biomaso predstavljajo les in lesni ostanki oz. lesna biomasa, ostanki iz kmetijske dejavnosti, nelesnate rastline, ostanki pri proizvodnji industrijskih rastlin, odpadki iz gospodinjstev, odpadne gošče, organska frakcija mestnih komunalnih odpadkov in odpadne vode živilske industrije. Lesno biomaso za uporabo v energetske namene predstavljajo les iz gozdov, les s površin v zaraščanju, les s kmetijskih in urbanih površin, lesni ostanki primarne in sekundarne predelave ter odslužen neonesnažen les (ENERGAP, 2014). Drevesa v času svoje rasti s procesom fotosinteze zbirajo sončno energijo in jo shranijo v obliki lesne biomase. Gre za proces, kjer rastline, tudi drevesa, iz vode in ogljikovega dioksida iz ozračja ob prisotnosti sončne svetlobe tvorijo celulozo ogljikov hidrat. Kot stranski produkt tega procesa nastaja kisik. Proces zgorevanja lesa je obraten procesu fotosinteze, saj se sprošča energija, vezana v času rasti drevesa. Iz tega dejstva izhaja, da je les ogljično nevtralen oz. obnovljiv energent. Pri zgorevanju se sprosti le toliko ogljikovega dioksida, kot ga je drevo vezalo iz ozračja v času rasti (Lipušček et. al., 2003). Hkrati mora biti raba lesne biomase iz gozda enaka prirastku v naravi v nekem časovnem obdobju. Prav toliko ogljikovega dioksida bi se sprostilo v ozračje, če lesne biomase ne bi uporabljali v energetske in druge namene in bi jo pustili v gozdu. Drevo bi s starostjo propadlo in potekel bi proces razgradnje gnitje in mineralizacija. Toplogredni plini, ki se sproščajo ob zgorevanju ali gnitju lesa, so del naravnega procesa kroženja snovi v naravi, ki predstavlja naravno ravnovesje (Mc Kendry, 2002). Količina uskladiščenega ogljika v lesu je odvisna od njegove gostote, ki je pogojena z drevesno vrsto. Les z večjo gostoto vsebuje več ogljika kot les z manjšo gostoto. Na to vpliva tudi rastišče drevesa (Lipušček et. al., 2003). Predpostavko o lesu kot CO2-nevtralnem energentu po besedah Krajnca et. al. (2009) uporabljajo tudi v mednarodnih metodologijah. Vendar ta predpostavka velja le za tisto lesno biomaso, ki izvira iz gozdov s trajnostnim ravnanjem. 9

14 2.3 Stanje na področju predelave lesa kot gospodarske panoge V času Jugoslavije je bila lesnopredelovalna industrija vodilna gospodarska panoga in je zaposlovala ljudi. Po osamosvojitvi, ko se je zaprl jugoslovanski trg, je panoga začela upadati in je do začetka gospodarske krize zaposlovala le še ljudi. Od začetka gospodarske krize število zaposlenih pada po zaposlenih na leto. K upadu lesnopredelovalne industrije je prispevala slabša konkurenčnost kot posledica zmanjšanega vlaganja v raziskave in razvoj tehnologij. Po mnenju lesnopredelovalne industrije je breme tudi visoka obdavčitev dela (Zavrl Bogataj, 2012). Humar et. al. (2012) v delu Izhodišča za prestrukturiranje slovenske lesnopredelovalne industrije navajajo, da je lesna industrija edina slovenska gospodarska panoga, ki ima bogato surovinsko zaledje, geografsko ustrezno razpršene in tehnološko dokaj dobro opremljene obrate ter močno razvejan trg za izdelke, ki jih več kot polovico proda na tujih trgih. Lesno industrijo vidijo kot priložnost za reševanje gospodarskih, socialnih in okoljskih izzivov družbe seveda ob pravilnem vodenju državne politike. Kot navaja Piškur (2010) je dinamika gibanj v zunanji trgovini pomemben kazalnik stanja predelave in rabe lesa in posledično ustvarjanja dodane vrednosti domači surovini. Industrijski okrogli les predstavlja ves okrogel les, razen lesa za kurjavo. Zajema hlode za žago, furnir, les za celulozo in plošče ter drugi okrogli les (Piškur, 2010). Stanje primarne predelave hlodovine lahko spremljamo na podlagi podatkov o trendih obsega porabe industrijskega okroglega lesa, kar je prikazano na sliki 1. Količina IND-OKL (m 3 ) Leta Poraba vsega IND-OKL Poraba domačega IND-OKL Slika 1: Poraba okroglega industrijskega lesa v Sloveniji od 1991 do 2010 v m 3 (Humar et. al., 2012) 10

15 Slika 1 prikazuje porabo industrijskega okroglega lesa v Sloveniji v letih od 1991 do Oranžna krivulja predstavlja porabo domačega industrijskega lesa, zelena pa porabo vsega industrijskega okroglega lesa domačega in uvoženega. V letih od 1991 do 2010 sta se poraba domačega in skupna poraba industrijskega lesa gibali enakomerno, količina uvoženega lesa je bila konstantna, razen leta 1993, ko je bil uvoz zelo majhen. Poleg tega, da Slovenija nekaj industrijskega lesa uvozi, je hkrati tudi izvoznica lesa kot domače surovine, kar je prikazano na sliki 2. Količina IND-OKL (m 3 ) Leta Slika 2: Izvoz industrijskega okroglega lesa iz Slovenije od 1970 do 2010 v m 3 (Humar et. al., 2012) Kot je razvidno s slike 2, se obseg zunanje trgovine skozi vsa leta povprečno povečuje na strani izvoza, kar pomeni zmanjšanje porabe industrijskega okroglega lesa v Sloveniji. Izrazito se je izvoz povečal leta 2005 in je v naslednjih letih do leta 2010 konstantno rasel. Izvoz okroglega lesa je leta 2010 znašal m 3 in se je povečal za 10 % glede na predhodno leto Največ okroglega lesa Slovenija izvozi v sosednjo Avstrijo. Trendi, ki jih prikazujeta sliki 1 in 2, upadanje porabe industrijskega okroglega lesa in naraščanje izvoza, so za naše gospodarstvo neugodni. Takšen trend pomeni upadanje lesnopredelovalne panoge. Pomembna vhodna surovina pri proizvodnji lesnih kompozitov so lesni ostanki, ki zajemajo sekance, iveri, žagovino, kosovne lesne ostanke ter kategorije pelet in briket (Humar et. al., 2012). Obseg zunanje trgovine z lesnimi ostanki je prikazan na sliki 3. 11

16 Količina (t) Leta Izvoz Uvoz Slika 3: Uvoz in izvoz lesnih ostankov od 2004 do 2010 v tonah za Slovenijo (Humar et. al., 2012) Slika 3 zajema podatke o gibanju uvoza in izvoza lesnih ostankov od leta 2004 do 2010 v tonah. Z rdečo krivuljo je prikazana količina izvoza, z zeleno pa količina uvoza. Do leta 2005 je uvoz presegal izvoz, v letu 2005 sta bila izenačena, v naslednjih letih pa je izvoz presegel uvoz. Lesne ostanke izvažamo predvsem v Italijo in Avstrijo. Okoli ¾ uvoza lesnih ostankov v Slovenijo prihaja iz Hrvaške ter Bosne in Hercegovine, dobrih 10 % pa iz Avstrije. Po podatkih Krajnc et. al. (2007) je bil med letoma 2002 in 2009 uvoz segmentov, kot so žagovina, kosovni ostanki, peleti, sekanci, iveri in les za kurjavo, manjši od izvoza. Zmanjšan obseg porabe industrijskega okroglega lesa iglavcev je posledica zmanjšanja gradbene dejavnosti (segment gradnje stanovanjskih objektov). Zmanjšan obseg porabe industrijskega okroglega lesa listavcev pa je posledica zmanjšanega povpraševanja po pohištvenih izdelkih (posledično je v krizi tudi pohištvena industrija). Zaradi tega se nad 75 % žaganega lesa listavcev izvozi v Italijo (predvsem bukov žagan les) (Humar et. al., 2012). Cena lesa za energetske namene je v Sloveniji nekoliko nižja kot v Italiji in Avstriji. Cene so podvržene sezonskim nihanjem, težava pa je tudi zbiranje podatkov o cenah, saj se les prodaja tudi na kmetijskih gospodarstvih (Krajnc et. al., 2007). Februarja 2014 je slovenske gozdove prizadel žledolom, zaradi katerega se je povečala sečnja. Pričakovali bi lahko, da bo to ugodno vplivalo na slovenska lesnopredelovalna podjetja oz. obrate, saj bi lahko domači les kupili po zelo konkurenčnih cenah. Vendar, kot navaja Bavčar (2015), ta niso dobila ugodnih posojil za nakup surovine in se predvideno kljub velikim količinam lesa ni zgodilo. 12

17 Ta les bi bil uporaben predvsem za proizvodnjo ivernih plošč in podobnega. Razlog za neizkoriščenost tega lesa vidi avtor članka tudi v neorganiziranosti slovenskih lastnikov gozdov, ki bi morali zagotavljati redno spravilo in dobavo lesa kot surovine lesnopredelovalnim obratom. Pričakujemo pa lahko, da se bo trend v prihodnjih nekaj letih obrnil, saj bo zaradi obsežne krčitve po žledolomu poseka bistveno manj. Lesa bo manj in posledično bodo cene lahko zaradi tega višje (Bavčar, 2015). 2.4 Značilnosti lesa kot energenta Energetska izraba lesa Energetska izraba lesa lahko pomembno prispeva k izpolnjevanju zakonskih zahtev po povečanju rabe obnovljivih virov energije, kar določa Strategija EU do leta 2020, in sicer: zmanjšati emisije toplogrednih plinov, povečati delež rabe obnovljivih virov energije v končni rabi na 25 % ter povečati učinkovito rabo energije (Evropska komisija, 2010). Več kot polovico Slovenije pokrivajo gozdovi. Zato je, kot pravijo Krajnc et. al. (2005), les eden najpomembnejših obnovljivih virov energije pri nas. Čeprav imamo lesa v izobilju, bomo morali z njim ravnati trajnostno. Lesnopredelovalna industrija je v primerjavi z drugimi energetsko bistveno manj potratna. Iz domačega lesa bi morali v prvi fazi ustvariti izdelke s čim višjo dodano vrednostjo in ga šele v končni fazi, ko je ostanek dejansko neuporaben (predstavlja odpadek), uporabiti kot vhodni energent za pridobivanje energije (Pohleven, 2010). V zadnjih desetih letih se uveljavlja politika stopenjske rabe lesa, ki temelji na dejstvu, da ima les kot surovina več življenjskih ciklov. Les lahko najprej uporabimo kot izdelek (žagan les, gradbeni kompoziti, pohištvo ), kot material v procesu reciklaže (plošče, papir ) in v končni fazi še za pridobivanje energije. S tega vidika je najslabša možnost, da odslužene lesne izdelke (t. i. odslužen les) odložimo na odlagališče. Pri tem je pomembno razlikovati med odsluženim lesom, ki prihaja iz uporabe v vseh gospodinjstvih, in med lesnimi ostanki, ki nastajajo kot odpadek v lesnopredelovalni industriji. Predvsem odslužen les predstavlja pri nas še en neizkoriščen potencial kljub dejstvu, da je pogosto obdelan z različnimi sredstvi za zaščito lesa. Z vidika okolja je sežig takega materiala v kotlih s kakovostnimi filtri sprejemljivejši kot odlaganje na odlagališča (Humar, 2012). Poleg tega, da lahko lesno biomaso v kateri koli obliki (polena, sekanci, peleti ) s sežigom v kotlih izrabimo za pridobivanje toplotne energije za ogrevanje prostorov in vode, pa lahko učinkovitost izrabe še povečamo s kogeneracijo. Gre za proizvodnjo električne energije vzporedno s pridobivanjem toplotne energije. To je sistem iz turbin, skozi katere potuje vroča para pod pritiskom in proizvaja električno energijo. Vročo paro lahko nadalje še vedno uporabimo za ogrevanje (Copot et. al., 2014). 13

18 Oblike lesnih goriv Polena so tradicionalna oblika lesnega goriva. Gre za razžagane in razcepljene kose lesa, ki so dolgi od 15 do 50 cm. Pridobljena so neposredno iz okroglega lesa, ki je nekoliko slabše kakovosti in zaradi tega neprimeren za nadaljnjo obdelavo. Merska enota za polena je kubični meter (m 3 ) oz. prostorninski meter (prm), ki se uporablja za zložena polena (drva). Sekanci so nasekana lesna biomasa v obliki koščkov z določeno velikostjo delcev. Izdelujejo se z mehansko obdelavo s stroji. So nepravilne pravokotne oblike in dolžine od 5 do 50 mm. Izdelani so iz lesa slabše kakovosti ali iz lesnih ostankov. Njihova kakovost je odvisna od vhodne surovine. Velikost lesnih sekancev se prilagaja kurilnim napravam. Merska enota za sekance je nasuti kubični meter (nm 3 ). Peleti ali lesni stiskanci so narejeni z čistega lesa. Izdelujejo se industrijsko s stiskanjem suhega lesnega prahu iz žaganja. So valjaste oblike premera 8 mm in dolžine do 50 mm (Krajnc et. al., 2014). Za vse oblike lesnih goriv je značilno, da imajo določene prednosti in hkrati tudi pomanjkljivosti. Zato je treba gorivo izbrati glede na druge dejavnike. Prednosti in pomanjkljivosti so prikazane v tabeli 1. Tabela 1: Prednosti in pomanjkljivosti posameznih oblik lesnih goriv (Kuhar Osterman, 2006) Oblika lesnega goriva Polena Sekanci Prednosti tradicionalna raba tehnologija pridobivanja je znana in enostavna (cepljenje, razžagovanje) enostavna samooskrba iz lastnega gozda popolnoma avtomatiziran sistem ogrevanja, ki omogoča visoko ugodje bivanja kot gorivo je mogoče uporabiti kateri koli neonesnažen les nizki tekoči stroški ogrevanja Pomanjkljivosti raba ni popolnoma avtomatizirana tradicionalna priprava goriva je fizično naporna potrebujemo velik prostor za skladiščenje goriva priporočljivo je vsaj 6-mesečno sušenje polen začetna naložba v sistem za centralno ogrevanje je visoka za izdelavo sekancev moramo imeti ali najeti sekalnik potrebujemo velik in od kurilnice ločen prostor za skladiščenje sekancev Tabela 1 - nadaljevanje: Prednosti in pomanjkljivosti posameznih oblik lesnih goriv (Kuhar Osterman, 2006) 14

19 Oblika lesnega goriva Peleti Briketi Prednosti kakovost je standardizirana, gorivo pa je homogeno večja kurilna vrednost na enoto goriva enostaven transport popolnoma avtomatiziran sistem ogrevanja ker zahtevajo manjši prostor za skladiščenje, so primerni za urbana skladišča enostavna izdelava visoka kurilna vrednost na enoto goriva v postopku izdelave se uporabljata zgolj visok tlak in para Pomanjkljivosti visoka začetna naložba v sistem za centralno ogrevanje ne omogočajo rabe lesne biomase iz lastnega gozda peleti so občutljivi na vlago, ker močno absorbirajo vodo visoka cena energenta raba ni avtomatizirana primerni so predvsem za kurjenje v kaminih in drugih manj uporabljanih kuriščih visoka cena energenta Kot je razvidno iz tabele 1, ima vsaka oblika lesnega goriva svoje prednosti in hkrati pomanjkljivosti. Pomemben dejavnik, ki odloča, na kakšen način se bomo ogrevali, je cena energenta. Lastniki gozdov se po navadi odločajo za ogrevanje s poleni, saj se lahko z gorivom oskrbujejo sami. Ker je v Sloveniji okoli 75 % gozdov v zasebni lasti, je to prevladujoč način ogrevanja predvsem na podeželju. V tem primeru imajo po navadi tudi dovolj prostora za skladiščenje goriva. Čedalje več gospodinjstev pa se ogreva z ostalimi, sodobnimi oblikami lesnih goriv. Razlog je predvsem v enostavnosti uporabe in višjem ugodju bivanja. Kurilna vrednost lesnih goriv Osnovna lastnost goriv je njihova kurilna ali energijska vrednost, ki predstavlja količino energije, ki se sprosti ob popolnem zgorevanju enote mase goriva. Energijska vrednost lesnega goriva je odvisna od drevesne vrste, iz katere je gorivo pridobljeno. Poleg tega na kurilnost lesa vplivajo še zdravstveno stanje drevesa, vsebnost vlage v lesu ter njegove fizikalne in kemijske lastnosti (Marker 2004). V tabeli 2 so prikazane povprečne kurilne vrednosti lesnih goriv, in sicer polen, lesnih sekancev in lesnih peletov. 15

20 Tabela 2: Kurilne vrednosti nekaterih lesnih goriv (MKGP, 2015) Gorivo Kurilna vrednost na enoto Kurilna vrednost na skupno enoto (kwh/kg) Polena mešana kwh/m 3 5,10 Lesni sekanci 800 kwh/nm 3 5,23 Lesni peleti 5 kwh/kg 5,00 Kot prikazuje tabela 2, se kurilne vrednosti posameznih oblik lesnih goriv, preračunane na skupno enoto, le malo razlikujejo. Kurilna vrednost na enoto kwh/kg je skoraj enotna, saj je kurilna vrednost lesa na enoto teže konstantna oz. je odvisna od drugih dejavnikov, kot so kakovost lesa, vlažnost, drevesna vrsta. Zapisane kurilne vrednosti predstavljajo povprečja, ki jih podaja Ministrstvo za kmetijstvo, gozdarstvo in prehrano, in se uporabljajo za informativne izračune. Povprečne kurilne vrednosti predstavljajo tudi izhodišče za izračune v praktičnem delu diplomske naloge, kjer bomo uporabili kurilno vrednost lesnih sekancev. Emisijske vrednosti energentov Mejne emisijske vrednosti energentov določa Uredba o emisiji snovi v zrak iz nepremičnih virov onesnaženja (Ur. l. RS, št. 74/94) in so prikazane v tabeli 3. Tabela 3: Emisijske vrednosti posameznih energentov (Šavc, 2012) Energent Emisijske vrednosti energentov (kg/tj) CO2 SO2 NOx CxHy CO prah Ekstra lahko kurilno olje Utekočinjen naftni plin Les lesna goriva Električna energija Premog Zemeljski plin Tabela 3 zajema emisije spojin, ki nastajajo kot stranski produkt pri zgorevanju posameznih energentov, v kg/tj, kar predstavlja količino proizvedenih emisij v kg za proizvedeno enoto energije (TJ). Obravnavana onesnaževala so: CO2 (ogljikov dioksid), SO2 (žveplov dioksid), NOx (dušikovi oksidi), CxHy (ogljikovodiki), CO (ogljikov monoksid) in prah (prašni delci). Iz tabele 3 je razvidno, da največ emisij na enoto pridobljene energije nastane z uporabo električne energije, premoga in kurilnega olja. Emisije ogljikovega dioksida (CO2) so pri lesu nične, kar izhaja iz predpostavke, da se pri zgorevanju lesa sprosti natanko toliko ogljikovega dioksida, kot ga je drevo vezalo iz ozračja v času svoje rasti. Prav tako so pri zgorevanju lesa tudi druge emisije relativno majhne v primerjavi z emisijami pri izgorevanju drugih energentov za ogrevanje. 16

21 Pri tem je pomembno, da zgorevanje lesnega energenta v kotlu poteka pod ustreznimi pogoji. Ogljikov monoksid je produkt nepopolnega zgorevanja lesnega goriva in spada med dušljivce. V organizmu se v primerjavi s kisikom bolje veže na hemoglobin in tako povzroči pomanjkanje kisika v krvi. Sodobne kurilne naprave lahko opremimo s senzorji, ki opozarjajo na morebitno nastajanje tega plina. Z vidika varovanja okolja so pomembne tudi emisije žveplovega dioksida in dušikovih oksidov. Žveplov dioksid je brezbarven plin, ki draži oči in dihalne organe. Pri ljudeh z astmo lahko že kratkotrajna izpostavljenost povzroči astmatični napad. Dolgotrajna izpostavljenost lahko povzroči kronični bronhitis. Dušikovi oksidi povzročajo težave z dihali. Izpostavljenost vodi do upada pljučne funkcije in povzroči občutljivost pljuč na mikroorganizme (Matoševič, 2009). Žveplov dioksid in dušikovi oksidi predstavljajo primarna onesnaževala, ki se sproščajo predvsem ob sežigu fosilnih goriv v prometu, industriji in iz kurilnih naprav na lesno biomaso. V ozračju reagirajo z drugimi snovmi in tako tvorijo sekundarna onesnaževala. Po navadi tvorijo kisle spojine, ki se na zemljo vračajo kot kisle padavine v obliki suhe (prašni delci) ali mokre snovi (dež). Kisle padavine imajo negativen vpliv na zdravje rastlin in živali, poškodujejo tudi kamnite zgradbe in druge skulpture. Pri človeku lahko poškodujejo ali poslabšajo delovanje pljuč. Prav tako imajo negativen vpliv na človeka preko tal in vode, od koder zaidejo v prehranjevalno verigo, na koncu katere je človek (Eržen et. al., 2010). Pri zgorevanju lesne biomase nastaja precej pepela. Del pepela, ki je v obliki finega prahu, imenujemo leteči pepel. Kadar je zgorevanje popolno, gre predvsem za kalijeve fosfate, kalijeve kloride in kalijeve karbonate, manjši delež pa so ogljikovodiki. Problematične so emisije delcev, ki so manjše od 10 μm (PM 10). Danes emisije finega prahu iz sodobnih kurilnih naprav v primerjavi z emisijami iz starih predstavljajo bistveno manjše tveganje za zdravje. Ogljikovodiki predstavljajo spojine ogljika in vodika in v primeru emisij, ki nastajajo pri zgorevanju energentov za ogrevanje, predstavljajo policiklične aromatske ogljikovodike. Gre za skupino različnih spojin, ki imajo v strukturi enega ali več aromatskih obročev, zgrajenih iz ogljika in vodika. Na splošno imajo policiklični aromatski ogljikovodiki in njihovi razgradni produkti kancerogene (rakotvorne) in mutagene (poškodujejo gene) učinke na žive organizme, tudi na človeka (Bregar, 2002). Grobovšek (2007) navaja, da obstaja linearna povezava med toplotnimi izgubami zaradi nepravilnega razmerja med količino goriva in količino dovedenega zraka ter emisijami, ki nastajajo pri neugodnem razmerju. Če je razmerje med zrakom in gorivom premajhno, je zgorevanje nepopolno in nastajajo saje, ogljikov monoksid in policiklični aromatski ogljikovodiki. Če pa je razmerje med zrakom in gorivom preveliko, se zaradi presežka zraka tvorijo dušikovi oksidi in žveplov trioksid. 17

22 3 ENERGETSKO STANJE V RS 3.1 Potrebe po energiji v RS Potrebe po energiji se tako globalno kakor tudi v Sloveniji nenehno povečujejo. Skupno porabo energije in načine zagotavljanja energetskih virov za potrebe oskrbe Slovenije določa energetska bilanca Republike Slovenije. Energetska bilanca RS je dokument, ki ga vsako leto sprejme vlada RS. Vsebina dokumenta sledi zakonsko predpisani sestavi in je narejena po metodologiji EUROSTAT, da so podatki med državami EU primerljivi. Po navadi jih oblikujejo neposredni izvajalci energetskih dejavnosti ob upoštevanju veljavne zakonodaje svojega področja delovanja skladno s sprejetimi akti, kamor sodijo tudi ukrepi spodbujanja učinkovite rabe energije in rabe obnovljivih virov energije. Pri izvajalcih energetskih dejavnosti podatke prevzame resorno ministrstvo (Portal Energetika, 2015). Energetska bilanca je sestavljena iz realizacije in ocene primarne in končne energije v državi za preteklo in tekoče leto ter napovedi porabe posameznih virov energije v državi, upoštevajoč primarno in končno energijo za vsako naslednje leto (Bahun, 2014). Primarna raba energije je količina energije, ki je potrebna za zadostitev (pokrivanje) potreb po energiji v državi. Izračunana je kot vsota celotne rabe energije v obliki trdnih, tekočih, plinastih in jedrskih goriv ter obnovljivih virov energije in neto uvoza električne energije (ARSO, 2013). Raba končne energije je definirana kot vsota rabe energije v sektorju končne rabe predelovalnih dejavnostih in gradbeništvu, prometu ter široki rabi, ki zajema gospodinjstva, storitve in kmetijstvo. Izražena je v energijskih enotah ktoe tisoč ton ekvivalenta nafte. Na podlagi analize gibanja končne energije po sektorjih se izdelajo ocene napredka na področju učinkovite rabe energije in zmanjšanja njene rabe. Učinkovita raba energije je pomembna z vidika zagotavljanja zanesljivosti oskrbe z njo, konkurenčnosti gospodarstva in zmanjševanja vpliva na okolje (ARSO, 2014). Na sliki 4 je prikazano gibanje rabe končne energije v RS v obdobju od 2003 do

23 Raba končne energije (ktoe) Leta Slika 4: Raba končne energije po letih, izražena v tonah naftnega ekvivalenta (ktoe) (ARSO, 2014) Kot je razvidno iz slike 4, je bila leta 2008 dosežena najvišja raba končne energije v opazovanem obdobju, ki je znašala ktoe. Gospodarska kriza je v naslednjem letu vplivala na njeno zmanjšanje za 8,7 %. V tem obdobju je bila povprečna letna rast 0,6 %. V prihodnje bo treba doseči ohranitev rabe končne energije na ravni iz leta 2010, saj bo sicer doseganje cilja deleža obnovljivih virov leta 2020 nemogoče oz. zelo oteženo. Veliko potenciala za zmanjšanje je zlasti v javnem sektorju, pri zgradbah ter tudi v prometu. Na rabo končne energije vplivajo ukrepi trajnostne prometne politike in splošnih razvojnih politik, zlasti davčne politike, trajnostne proizvodnje in potrošnje ter energetsko učinkovitega prostorskega načrtovanja (ARSO, 2014). 3.2 Raba obnovljivih virov energije Evropa 2020 je desetletna strategija Evropske unije za gospodarsko rast in delovna mesta, ki se je začela izvajati leta Strategija ustvarja pogoje za razvoj, ki temelji na pametnih tehnologijah, trajnostni naravnanosti in socialni vključenosti. Evropska unija naj bi do konca leta 2020 uresničila pet krovnih ciljev te strategije. Eden izmed ciljev se nanaša na podnebne spremembe in energetsko trajnost, ki predvideva: za 20 % manj izpustov toplogrednih plinov glede na leto 1990, 20 % energije iz obnovljivih virov, 20 % večjo energetsko učinkovitost glede na leto 2010 (Evropa ). Da bi dosegli zastavljene cilje z omenjenega področja, je, kot navajajo Malico et. al. (2015), pomembna promocija obnovljive energije, med drugim lesa in lesnih ostankov. V primerjavi s fosilnimi energenti uporaba lesne biomase v energetske 19

24 namene pomembno prispeva k zmanjševanju emisij toplogrednih plinov, saj je ogljično nevtralen energent. Na področju rabe obnovljivih virov energije moramo upoštevati slovensko zakonodajo in zakonodajo Evropske unije. V okviru slovenske zakonodaje sta bila na področju rabe obnovljivih virov energije sprejeta dva pomembna dokumenta: Energetski zakon (Ur. l. RS, št. 79/1999) in Resolucija o nacionalnem energetskem programu (Ur. l. RS, št. 2/2006). Dotika se še zakonodaje naslednjih področij: varstvo okolja, ohranjanje narave, energetika, gradbeništvo, kmetijstvo, gozdarstvo in lovstvo. Poleg tega je na tem področju pomemben še Zakon o trošarinah (ZTro., Ur. l. RS, št. 84/1998), pomembno mesto pa ima tudi Zakon o varstvu okolja (ZVO-1, Ur. l. RS, št. 41/2004). Raba obnovljivih virov energije zajema rabo energije sonca, biomase (les, bioplin, biogoriva) in odpadkov, geotermalne energije, vode in vetra (v rabi bruto končne energije) (ARSO, 2009). Na podlagi izvajanja skupne politike EU ima Slovenija zastavljen cilj in pripravljen Akcijski načrt za obnovljive vire energije za obdobje od 2010 do Z Direktivo 2009/28/ES so države članice sprejele dva pravno obvezujoča cilja do leta 2020, in sicer: 25-% delež obnovljivih virov energije v rabi bruto končne energije, 10-% delež obnovljivih virov energije v rabi bruto končne energije v prometu (Agencija za energijo, 2015). Delež energije, pridobljene iz obnovljivih virov, je po letih prikazan na sliki raba bruto končne energije iz obnovljivih virov (ktoe) raba bruto končne energije (ktoe) Slika 5 prikazuje doseganje cilja strategije Evropa 2020 (25 % obnovljivih virov energije v bruto končni rabi energije) od leta 2004 do V obdobju 10 let se je delež bruto končne energije iz obnovljivih virov v povprečju povečeval z manjšimi nihanji. Do omenjenega cilja bo treba delež obnovljivih virov povečati še za 3,5 % glede na leto

25 Zastopanost posameznih obnovljivih virov energije v rabi bruto končne energije je predstavljena na sliki 6. Količina energije (ktoe) Leta les in druga trdna goriva bioplin hidroenergija geotermalna energija sončna energija tekoča goriva Slika 6: Raba posameznih obnovljivih virov energije v Sloveniji v letih od 2004 do 2013 v ktoe (ARSO, 2014) Slika 6 prikazuje rabo posameznih obnovljivih virov energije v Sloveniji od leta 2004 do leta Skupna raba obnovljivih virov je v tem obdobju naraščala s povprečno stopnjo rasti 3,93 % letno. Kot je razvidno s slike 6, je bila leta 2013 polovica obnovljive energije pridobljena iz lesa in drugih trdnih biomas (50,6 %). Pri tem moramo upoštevati, da je spremljanje rabe lesne biomase težava predvsem v gospodinjstvih, saj je po podatkih Zavoda za gozdove Slovenije (Matijašič et. al., 2011) 75 % slovenskih gozdov v zasebni lasti. Precejšen delež, poleg lesa, v strukturi rabe posameznih obnovljivih virov energije predstavlja hidroenergija. 3.3 Potencial lesne biomase in ovire pri njeni izrabi Potencial lesne biomase predstavlja količino lesa, ki je na nekem področju trajno razpoložljiva v energetske namene; ločimo teoretični in dejanski potencial. Teoretični potencial je vsa lesna biomasa, ki jo teoretično lahko dobimo iz gozdov, oz. maksimalni dovoljen posek lesa. Dejanski potencial je manjši od teoretičnega zaradi naslednjih dejavnikov: načel gospodarjenja z gozdovi, tehnologij pridobivanja in rabe lesne biomase, trga lesnih proizvodov, socio-ekonomskih razmer lastnikov gozdov (ZGS, 2015). 21

26 Dejanski potencial lesne biomase iz gozdov predstavlja: del realiziranega letnega poseka, lesno biomaso iz gojitvenih in varstvenih del v gozdu, lesno biomaso iz melioracij zemljišč, lesno biomaso iz zemljišč za novogradnje, lesno biomaso iz novogradenj ali vzdrževanja infrastrukture v gozdnem prostoru (poseki zaradi gradnje gozdnih vlak, gozdnih cest, vzdrževanja elektrovodov). Osnova za oceno potencialov lesne biomase iz gozdov so podatki o površini gozdov, lesnih zalogah, letnem prirastku, najvišjem možnem poseku ter drevesni sestavi (sestavi sortimentov) in lastniški strukturi gozdov. Te podatke objavlja Zavod za gozdove Slovenije. Poleg lesne biomase neposredno iz gozdov predstavljajo lesni potencial za energetsko izrabo še: ostanki lesnopredelovalne industrije, ki jih podjetja v večji meri porabijo za pokrivanje lastnih potreb po energiji, žetveni ostanki, ostanki v sadovnjakih in vinogradih, biomasa mejic s kmetijskih zemljišč v zaraščanju (OPENLES ). Leta 1875 je gozd poraščal le 36,4 % površine današnje Slovenije, danes pa 58,4 %. Zaradi tega Zavod za gozdove Slovenije povečuje letni posek že od leta 1994 naprej. Od leta 2003 naprej se je posek vseskozi povečeval. Pri poseku prevladujejo iglavci. Osnovni podatki o gozdovih so zbrani v tabeli 4. Tabela 4: Podatki o gozdovih v Sloveniji po letih (avtor po Matijašič et. al., 2014) Kazalec Površina gozdov (ha) Površina gozdov (%) Lesna zaloga (m 3 ) Lesna zaloga (m 3 /ha) Prirastek (m 3 ) Prirastek (m 3 /ha) Leta ,40 59,75 59,75 59,80 59, ,17 7,10 6,98 6,85 6,74 22

27 Tabela 4 - nadaljevanje: Podatki o gozdovih v Sloveniji po letih (avtor po Matijašič et. al., 2014) Kazalec Možni posek (m 3 ) Realizacija poseka (m 3 ) Realizacija poseka (%) Leta ,49 68,03 70,85 63,40 65,82 Tabela 4 prikazuje splošne značilnosti lesne zaloge, prirastka, možnega in realiziranega letnega poseka. Lesna zaloga se v zadnjih letih še vedno povečuje. Hkrati z lesno zalogo se povečuje letni prirastek in s tem tudi možni letni posek, ki je leta 2013 znašal m 3. V povprečju 5 let, od 2009 do 2013, se je posekalo 67,19 % lesne biomase, ki bi se glede na gozdnogospodarske načrte smela posekati. Na podlagi podatkov iz gozdnogospodarskih načrtov je razvidno, da skoraj tretjina biomase, ki bi jo lahko posekali, ostaja v gozdu. Kot smo že omenili, je dejanski potencial lesne biomase manjši od teoretičnega, ovire pri izrabi lesne biomase v energetske namene pa smo povzeli po Operativnem programu izrabe lesne biomase (OP ENLES ), ki sicer predstavlja vidik Ministrstva za okolje in prostor. Ovire so glede na vsebino razdeljene na posamezne sklope, in sicer: institucionalne, administrativne, gospodarske, ovire na področju finančnih virov, ovire pri pridobivanju lesne biomase, ovire na trgih z lesno biomaso ter ovire ponudnikov opreme in storitev, ovire znanja in usposobljenosti, ozaveščenosti in informiranosti. Institucionalne ovire predstavljajo pomanjkanje sodelovanja pri aktivnostih glede lesne biomase med posameznimi dotičnimi ministrskimi sektorji (energija, okolje, kmetijstvo in gozdarstvo) ter pomanjkanje povezanosti znotraj sektorjev. Preslaba je tudi povezanost med državnimi in lokalnimi institucijami. Energetska izraba in uporaba lesne biomase nasploh nista dovolj dobro opredeljeni kot dejavnika razvoja na področju slovenskega podeželja, premalo sta tudi vključeni v energetsko oskrbo na lokalni ravni. Poleg tega sta pomembni tudi kot ukrepa za doseganje ciljev Kjotskega protokola. Neupoštevana ali premalo upoštevana je lesna biomasa v javnih naročilih. Administrativne ovire predstavljajo dolgotrajne postopke pred pridobitvijo zahtevane gradbene dokumentacije za izgradnjo sistemov za izrabo lesne biomase moči nad 50 kw. Prav tako so tudi dolgotrajni postopki pri pridobivanju nepovratnih sredstev za gospodinjstva. Zaradi nedorečene zakonodaje se pojavljajo težave pri izdaji gradbenih dovoljenj in pri koncesijah za male sisteme ogrevanja na lesno biomaso. 23

28 Gospodarske ovire se kažejo v visoki naložbi v enoto pridobljene energije v primerjavi z naložbami v enoto pri fosilnih gorivih. Fosilna goriva ne vključujejo zunanjih stroškov okolja ali višje takse za CO2. Tržna cena lesne biomase dolgoročno ni gotova, prav tako ne v razmerju z drugimi energenti. Slovenski trg ni podprt z opremo in storitvami za energetsko izrabo lesne biomase. Zaradi tega so stroški projektov višji. Poleg tega pa je zaradi pri nas zaradi slabo razvite tehnologije na tem področju tveganje večje. Za manjše sisteme energetske izrabe je negotovo tudi število odjemalcev. Ovire na področju finančnih virov zajemajo težave pridobitve posojil za občine in podjetja zaradi njihovega slabega finančnega položaja, čeprav bi bil projekt rentabilen. Prav tako je slab finančni položaj lastnikov in potencialnih kupcev. Premalo je proračunskih sredstev za podporo in promocijo projektov za energetsko izrabo lesne biomase. Nepovratna sredstva niso zanesljiv finančni vir subvencije so negotove zaradi odvisnosti od letnih proračunov vlade. Ljudje imajo premalo informacij glede financiranja projektov. Odkupne cene električne energije, pridobljene iz obnovljivih virov (lesne biomase), so nizke. Ovire pri pridobivanju lesne biomase so posledica majhnosti in razdrobljenosti slovenskih kmetij. S tem kmetijska dejavnost ni glavni vir dohodka na kmetiji. To pa je lahko tudi prednost pri razpršeni rabi lesne biomase za ogrevanje. Posamezne gozdne posesti so majhne in nepovezane, kar poveča stroške gospodarjenja. Pri majhnih kapacitetah oz. površinah gozdov se ob nakupu in vzdrževanju potrebnih strojev za delo v gozdu stroški precej zvišajo. Lastniki gozdov so med seboj preslabo povezani in ne kažejo želje po sodelovanju, ki bi jim lahko znižalo stroške pri gospodarjenju z gozdom. Lastniki so slabo tehnološko opremljeni in premalo usposobljeni za tovrstno delo. Posledično je letnega realiziranega poseka manj od letnega možnega poseka. Ovire na trgih z lesno biomaso in ovire ponudnikov opreme ter storitev se kažejo z neugodnimi demografskimi procesi na slovenskem podeželju. Trg lesne biomase je neorganiziran in slabo razvit, prav tako je negotova cena lesne biomase. Precej slovenske lesne biomase se izvozi v tujino, saj so tam pogoji na trgu ugodnejši. Pojavlja se konflikt glede ostankov lesa med proizvajalci lesnih plošč ter na drugi strani energetsko izrabo lesne biomase. Šibko znanje in slaba usposobljenost sta za manjše občine oviri pri obvladovanju nalog, ki jih nalaga zakonodaja na področju rabe in oskrbe z energijo. S tega področja je premalo strokovnjakov ali pa nimajo dovolj ustreznega znanja s področja energetike in obnovljivih virov energije. Svetovalna služba obstaja samo za gospodinjstva, za podjetja in javne stavbe pa ne. Tudi posamezni izobraževalni programi v šolah v svoje programe ne vključujejo področij obnovljivih virov energije in lesne biomase. Težavo predstavljata ozaveščanje in informiranost ljudje sodobne kotle na lesno biomaso na podlagi znanj o starih kotlih še vedno dojemajo kot močan vir onesnaženja. Prav tako niso informirani o pomenu rabe obnovljivih virov energije. Premalo je dobrih vzorčnih projektov, ki bi dajali zgled. Premalo je informiranosti glede stroškov in cen v primerjavi s fosilnimi gorivi (OP ENLES ). 24

29 4 TEHNOLOGIJE ZA ENERGETSKO IZRABO LESNE BIOMASE V DALJINSKIH SISTEMIH OGREVANJA 4.1 Razpoložljive tehnologije za energetsko izrabo lesne biomase Sodobne kurilne naprave delimo glede na: obliko goriva (najpogostejša delitev): kotli na polena, kotli na lesne sekance, kotli na lesne pelete oz. lesne stiskance; posluževanje (stopnjo avtomatizacije): kotli z ročnim nalaganjem, kotli z avtomatiziranim nalaganjem; način uporabe (glede na velikost sistema ogrevanja): lokalne kurilne naprave, lokalne kurilne naprave za ogrevanje tudi sosednjih prostorov, kurilne naprave za centralno ogrevanje, kurilne naprave za daljinsko ogrevanje (Malovrh et. al., 1998). Pri učinkovitosti ogrevalnega sistema je poleg učinkovitosti omrežja in regulacijskega sistema ključnega pomena tudi učinkovitost oz. izkoristek samega kotla. Izkoristek kotla pove, kolikšen delež primarne energije v obliki vhodnega energenta se spremeni v končno energijo, ki jo uporabimo za ogrevanje. Na izkoristek kotla pomembno vplivata vlažnost in kakovost lesa za vsakih 10 % povečanja vlažnosti v lesnem gorivu se izkoristek ogrevalnega sistema zmanjša za 12 % (Kozole, 2012). Povprečni izkoristki kotlov glede na uporabljen vhodni energent so predstavljeni v tabeli 5. Tabela 5: Okvirni izkoristki kotlov glede na vhodni energent (Kozole, 2012) Vrsta kotla Izkoristek (%) Kotel na polena od 80 do 93 Kotel na lesne sekance od 90 do 97 Kotel na pelete (brikete) od 85 do 95 Iz tabele 5 je razvidno, da so na podlagi podatkov o tehnologijah iz leta 2012 izkoristki kotlov na lesno biomaso vsi načeloma višji od 90 %. Pri tem lahko izpostavimo kotle na lesne sekance, ki dosegajo najvišje izkoristke, tudi 97 %. Za centralno ogrevanje individualnih hiš ali manjše skupine hiš (mikrosistemi daljinskega ogrevanja) uporabljamo kotle z nazivno močjo od 15 do 150 kw. Pri načrtovanju sistema ogrevanja je pomembno, da izberemo najprej obliko vhodnega energenta, ki nam ustreza na podlagi analize lastnih potencialov, in na podlagi tega izberemo ustrezen kotel. Za dimenzioniranje kotla naj poskrbi 25

30 ustrezno usposobljen strokovnjak, saj kotli na les delujejo optimalno pri svoji nazivni moči in ne pri delni obremenitvi s pogostim vklapljanjem in izklapljanjem. S tem lahko dosežemo boljši izkoristek na celotni ravni, manjše emisije in daljšo življenjsko dobo kotla. Pri izbiri kotla moramo upoštevati tudi pogoje skladiščenja energenta (velikost drvarnice, zalogovnika za sekance ali zalogovnika za pelete). Pri manjših potrebah po toploti za individualno ogrevanje hiš izberemo kotle na polena z nazivno močjo do 50 kw, pri manjših sistemih daljinskega ogrevanja pa izberemo kotle na pelete ali lesne sekance (Kuhar Osterman, 2006). Pomembna komponenta sistema ogrevanja je hranilnik toplote, ki prevzame presežke toplote in jih v sistem oddaja, ko kotel miruje. Hranilnik toplote omogoča enakomerno obratovanje kotla pri optimalni obremenitvi in s tem izboljša njegov izkoristek. Posledično se zmanjšajo emisije škodljivih dimnih plinov ter podaljša življenjska doba kotla. Poveča se tudi udobje bivanja, saj se s tem zmanjša pogostost nalaganja goriva v kotel oz. zalogovnik, kadar je nalaganje avtomatizirano. Osnovno vodilo pri dimenzioniranju sistema ogrevanja je, da imamo za vsak kw nazivne moči kotla najmanj 50 l vode oz. prostornine hranilnika toplote (Kuhar Osterman, 2006). Peči na polena Peči na polena so najbolj razširjena oblika kurilnih naprav na trgu. Gre za klasične centralne peči na drva ali univerzalne peči, ki so primerne tudi za kurjenje premoga. Njihova tehnološka zasnova izvira iz začetka 20. stoletja (Dolenšek et. al., 1999). Delimo jih lahko glede na način doziranja goriva. Tako ločimo kotle z ročnim nalaganjem in kotle s samodejnim doziranjem goriva. Toplotna moč kotlov z ročnim nalaganjem je od 15 do 80 kw nazivne toplotne moči, za kotle s samodejnim doziranjem goriva pa 150 kw ali več. Slednji se uporabljajo tudi pri sistemih daljinskega ogrevanja, pri katerih segajo moči kotla tudi do nekaj MW (Hrovatin in Šubic, 2000). Peči na polena so kljub zunanjim estetskim popravkom precej zastarele in imajo običajno nizke izkoristke. Tako onesnažujejo okolje, poleg tega pa zahtevajo umazano delo (Dolenšek et. al., 1999). Sodobni kotli na polena imajo vgrajeno napravo lambda sonda, ki meri preostanek kisika v dimnih plinih in uravnava količino potrebnega kisika. Tako je udobje uporabe takih peči večje, saj ni potrebnega ročnega prilagajanja loput za dovod zraka. Najboljše peči na polena dosegajo izkoristke tudi nad 90 % (Krajnc in Kopše, 2005). V primerjavi s kotli na druge oblike lesne biomase so kotli na polena relativno poceni. Za sodobnejše in tehnološko bolj dovršene peči je značilno, da imajo zgorevalni prostor razdeljen na dva dela: primarni in sekundarni. V primarnem delu potekata sušenje in uplinjanje goriva (lesa), v sekundarnem delu pa zgorevajo lesni plini, nastali v primarnem delu. S tem se doseže boljši izkoristek, 90 % in tudi več. Pri teh pečeh skrbi za dovajanje zraka ventilator gre za prisilno dovajanje zraka. Te peči imajo prostorni zalogovnik za drva, kar omogoča daljši čas gorenja in poredko polnjenje. Ker je zgorevanje popolno, je nastalega pepela zelo malo 26

31 okoli 1 %. Tudi pogosto čiščenje peči ni potrebno (Dolenšek et. al., 1999). Prerez peči na polena je prikazan na sliki 7. 1 zalogovnik za polena 2 zgorevalna komora 3 lambda sonda 4 prostor za prižiganje 5 sistem za odsesavanje dimnih plinov v dimnik 6 sesalni ventilator 7 motor za regulacijo dovoda zraka 8 tipalo temperature dimnih plinov 9 toplotni izmenjevalnik 10 vrata za iznos pepela 11 ročica za čiščenje kanalov 12 izolirana vrata 13 toplotna izolacija 14 predgret zgorevalni zrak, ki zmanjša sevalne izgube Slika 7: Kotel na polena (Buderus, 2015 a) Peči na lesne sekance Peči na lesne sekance so avtomatizirane, kar pomeni, da je dovod goriva v kurišče samodejen. Gre za posebno vrsto peči, ki so dodatno opremljene s polži za dovod sekancev iz zalogovnika v kurišče in s polžem za odvod pepela (Dolenšek et. al., 1999). Da med delovanjem ne bi prišlo do gorenja nazaj proti zalogovniku za lesne sekance, je kotlovska naprava opremljena z varnostnim sistemom. Izkoristek peči na sekance je zelo visok. Dovod goriva je neprekinjen, dovod zraka pa nadzorovan. Tako se proces zgorevanja prilagaja dejanskim potrebam po toploti. Čedalje bolj uveljavljena je tudi dodatna oprema, ki omogoča samodejni vžig, čiščenje toplotnega prenosnika in iznos pepela (Hrovatin in Šubic, 2000). 27

32 Boljše različice teh peči so dodatno opremljene s samodejnimi čistilci dimnih kanalov in s polžem za odstranjevanje pepela (Dolenšek et. al., 1999). Pri kotlih na lesne sekance je dovod goriva v kurišče samodejen. Tako predstavljajo enega najbolj dovršenih načinov ogrevanja na lesno biomaso. Izkoristki teh kotlov so visoki, saj segajo čez 90 %. Boljši in tudi dražji kotli imajo vgrajeno napravo za samodejni vžig in samodejno odstranjevanje pepela. Prerez kotla na lesne sekance je prikazan na sliki 8. 1 vmesni zalogovnik 2 zaščita proti povratnemu ognju 3 krmilni sistem 4 avtomatični vžig s pihalom vročega zraka 5 zvračalna rešetka za čiščenje 6 deljena zgorevalna komora 7 toplotni izmenjevalnik s čistilnim mehanizmom 8 lambda sonda 9 sesalnovlečni ventilator 10 iznosni polži za pepel 11 predal za pepel 12 toplotna izolacija Slika 8: Kotel na lesne sekance (Agni, 2015) Krajnc in Kopše (2005) izpostavljata nekaj ključnih prednosti te tehnologije: samodejno delovanje, udobna oskrba s toploto, zagotovljeno je optimalno zgorevanje zaradi samodejnega doziranja goriva, visoki izkoristki kotla, nizke emisije dimnih plinov, nizki tekoči stroški ogrevanja. 28

33 Seveda ima tak sistem tudi nekaj slabosti, pri katerih bi lahko izpostavili predvsem: visoke stroške naložbe v sistem ogrevanja z lesnimi sekanci in treba je imeti dovolj prostora, saj potrebuje tak sistem zalogovnik za gorivo (silos za sekance) (Krajnc in Kopše, 2005). Peči na pelete in brikete Peleti in briketi predstavljajo lesne stiskance, ki so narejeni iz neonesnaženih lesnih ostankov in stisnjeni v mehanskih stiskalnicah ob prisotnosti visoke pare. Princip delovanja peči na lesne pelete je zelo podoben sistemu delovanja peči na lesne sekance, vendar peleti zahtevajo precej manj prostora za skladiščenje. Zaradi enakomerne velikosti peletov je tudi doziranje lahko natančnejše (Hrovatin in Šubic, 2000). Prerez kotla na pelete je prikazan na sliki 9. 1 prekucna rešetka 2 nastavljiv motor za sekundarni zrak 3 zgorevalna komora 4 zaščita pred prekomernim polnjenjem 5 plamenica 6 polž za odstranjevanje pepela z rešetke 7 polž za odstranjevanje pepela z izmenjevalnika toplote 8 regulacija 9 upravljalna plošča v sprednjih vratih 10 izolacijska vrata A vmesna posoda za pelete B varnost s komoro celičnega telesa C popolno odpepeljevanje v odstranljiv zabojnik za pepel D lambda sonda Slika: 9: Kotel na pelete (Buderus, 2015 b) 29

34 4.2 Daljinski sistemi ogrevanja na lesno biomaso Tako v svetu kot tudi pri nas se čedalje bolj uveljavljajo daljinski sistemi ogrevanja. Osnovna zgradba in delovanje daljinskih sistemov ogrevanja sta povsod enaka, razlikujejo pa se v glavnem glede na vhodni energent, iz katerega se pridobiva toplotna energija. V porastu je sistem, pri katerem je vhodni energent lesna biomasa iz različnih virov. Gre za manjše oz. t. i. mikrosisteme daljinskega ogrevanja, kjer se poleg objekta s kotlarno oz. kurilnico preko daljinskega cevnega razvoda toplote ogreva še nekaj hiš oz. objektov. Na ta način se lahko v ogrevalno mrežo poveže tudi cela vas. Tak sistem ogrevanja je smiseln tam, kjer je poselitev gosta, na manj poseljenih območjih pa prevladuje individualno ogrevanje (Šolinc, 2006). Ključne značilnosti mikrosistema daljinskega ogrevanja: oskrba več nepovezanih objektov s toploto (lahko so tudi v lasti ene družine), kotel, kjer zgoreva lesna biomasa, je na eni osrednji točki, moč kotla je od 80 do 150 kw, stroški naložbe v kotel večje moči so manjši (v primerjavi s seštevkom naložb v posamezne kotle manjših moči), izkoristki omrežja so visoki, poraba električne energije in toplotne izgube so majhne zaradi dovršene tehnologije vgrajenih naprav, manjša potreba po prostoru, saj je kotlovnica zunaj ogrevanih objektov, upravitelj si prizadeva za učinkovito in gospodarno delovanje sistema, smiselni so le na kratkih razdaljah (kotel s 100 kw največ 200 m), odjemalci morajo imeti vgrajene razdelilne postaje, ki omogočajo meritev dejanske porabe, pogodba med prodajalcem in odjemalcem naj bo dolgoročna (15 let), vključuje pa naj tudi indekse rasti življenjskih potrebščin, cena energije v mikrosistemu mora biti konkurenčna energiji iz fosilnih goriv, treba je prijaviti dejavnost (Krajnc in Kopše, 2005). Seveda pa je mogoče najti tudi nekaj negativnih lastnosti mikrosistema daljinskega ogrevanja. Dve tretjini celotne naložbe predstavlja toplovod (od kotlovnice do vseh porabnikov), poleg tega se izgubam v omrežju kljub kratkim razdaljam ne da popolnoma izogniti. V primeru okvare so prizadeti vsi odjemalci, saj sistem ni ločen na podpostaje. Prisoten je tudi psihološki učinek odjemalcev, ki so odvisni od centralne oskrbe s toploto (Bratkovič in Irgl, 2006). Mikrosistem daljinskega ogrevanja predstavlja torej manjši sistem daljinske oskrbe s toploto. Gre za oskrbovanje le nekaj hiš oz. gospodinjstev na kratki razdalji. Kljub majhnosti pa tudi tak sistem potrebuje organizacijo in pravno formalno podlago za obratovanje, saj ponudnik toplote nastopa na trgu kot poslovni subjekt. Organizacijska oblika, ki se je k nam razširila iz sosednje Avstrije, se imenuje energetsko pogodbeništvo. 30

35 Shema mikrosistema daljinskega ogrevanja na lesno biomaso je prikazana na sliki zalogovnik skladišče goriva 2 transportni sistem za gorivo 3 kotel 4 čiščenje dimnih plinov 5 toplovodno omrežje Slika 10: Prikaz mikrosistema daljinskega ogrevanja na lesno biomaso (Avtor po Krajnc in Kopše, 2005) Slika 10 prikazuje shemo mikrosistema daljinskega ogrevanja na lesno biomaso, kjer toplovodno omrežje povezuje objekt z vgrajeno kotlovnico z ogrevanimi objekti oz. odjemalci toplote. Tak sistem je sestavljen iz petih osnovnih enot, ki so na sliki 10 označene s številkami in bodo podrobneje opisane v nadaljevanju. Zalogovnik (1, slika 10) zagotavlja neprekinjeno oskrbo kotla z energentom. Polnjenje zalogovnika je občasno in v velikih količinah. Dimenzioniran naj bi bil tako, da zadostuje nemotenemu delovanju kotla vsaj pet dni pri maksimalni obremenitvi. Večje toplarne imajo skladišča na prostem, pri manjših sistemih ogrevanja pa so zalogovniki (delno) obzidani in pokriti (Kraševec, 2009). Hrovatin in Šubic (2000) podajata okvirne dimenzije tlorisa zalogovnika, kot je prikazano v tabeli 6. Tabela 6: Okvirne dimenzije tlorisa zalogovnika pri višini polnjenja 2,5 m glede na energent (Hrovatin in Šubic, 2000) Vhodni energent Tloris zalogovnika (m 2 ) Peleti 3,8 Polena 7,7 Sekanci 12 31

36 V tabeli 6 so prikazane okvirne dimenzije tlorisa zalogovnika glede na vhodni energent za pelete, polena in sekance. Največ prostora za zalogovnik torej potrebujemo pri sistemu ogrevanja na lesne sekance. Kot transportni sistem (2, slika 10) se v manjših daljinskih sistemih na lesne sekance uporablja transportni polž, ki je glede na druge transportne sisteme (tekoči trak, žerjav, hidravlično dovajanje goriva) cenovno ugoden (Kraševec, 2009). Kotel (3, slika 10) je energetska naprava, v kateri se kemična energija vhodnega energenta pretvori v notranjo energijo dimnih plinov in iz katere se črpa toplota za segrevanje in uparjanje vode. Voda, ki je v cevovodih kotla, se torej segreva s plini, ki se sproščajo pri zgorevanju energenta. Glavna sestavna dela kotla sta kurišče (zgorevalni prostor z rešetkami, gorilniki, podpihi) in prenosnik toplote, kjer prehaja toplota z dimnih plinov na vodo. Konstrukcija kotla in izvedba kurišča sta odvisni od vrste goriva (Tuma in Sekavčnik, 2005). Čiščenje dimnih plinov (4, slika 10) pomeni zmanjšanje količin letečega pepela, ki izhaja skozi dimnik. Pepel se preko transporterja pomika v sistem za odstranjevanje pepela. Toplovodno omrežje (5, slika 10) predstavlja povezavo med proizvajalcem in končnim porabnikom toplote. Gre za sistem izoliranih cevi, ki vodijo iz toplarne do uporabnika toplote. Sestavljen je iz glavnega voda in posameznih cevovodov do uporabnikov to imenujemo razdelilni sistem. Toplotna energija se dovede do toplotnega prenosnika uporabnika. Priporočljivo je, da ima sistem vsake ogrevane zgradbe zalogovnik toplote, saj se s tem zagotavlja nemotena izraba tople sanitarne vode. Za nemoteno oskrbo s toplotno energijo mora biti v cevovodu temperatura vode skozi vse leto enaka (Kraševec, 2009). 4.3 Organizacija projekta energetsko pogodbeništvo Energetsko pogodbeništvo je organizacijska oblika, na podlagi katere ponudnik oskrbuje nekaj stavb z daljinsko toploto. Investitor vloži v izgradnjo ogrevalnega sistema. Na ta način je na podlagi pogodbe o dobavi toplote, ki je sklenjena med prodajalcem in kupcem, odgovoren za nemoteno delovanje in oskrbovanje s toploto. Energetsko pogodbeništvo ima prednost tako za prodajalca kot za kupca. Prodajalec lahko s tem, ko prodaja toploto, ustvari višjo dodano vrednost lesu slabše kakovosti, za kupca pa se tako znižajo stroški ogrevanja, saj je lahko cena tako proizvedene toplote nižja. S tem se denar obrača, hkrati ostaja v domačem okolju in nudi zaposlitev. Navsezadnje s tem varujemo tudi okolje (Krajnc et. al., 2005). Vzpostavitev mikrosistema daljinskega ogrevanja na podlagi energetskega pogodbeništva predstavlja projekt in gre skozi različne faze in sklope aktivnosti, kot je prikazano na sliki

37 Slika 11: Faze projekta vzpostavitve mikrosistema daljinskega ogrevanja na lesno biomaso na podlagi energetskega pogodbeništva (Avtor po Loibnegger, 2010) Kot prikazuje slika 11, projekt prehaja skozi različne faze in za vsako fazo mora prevzeti odgovornost izvajalec posamezne faze. Prav tako je treba pred dejanskim začetkom projekta pripraviti terminski oz. časovni načrt. Upoštevati moramo, da lahko med delom pride do časovnih zamikov zaradi težav pri gradnji, zasedenosti najetih izvajalcev del Terminski načrt projekta bomo izdelali, ko bomo odločeni, kdo bo dobavitelj opreme in izvajalec posameznih del. 4.4 SWOT-analiza mikrosistema daljinskega ogrevanja na lesne sekance V prejšnjih poglavjih smo primerjali prednosti in pomanjkljivosti oz. lastnosti posameznih oblik lesnih goriv in lastnosti posameznih sistemov ogrevanja glede na vhodni energent. Izvedli bomo še SWOT-analizo za primer nadgradnje lesnopredelovalnega obrata z energetsko izrabo žagarskih ostankov v mikrosistemu daljinskega ogrevanja. Ostanki lesa v nekem lesnopredelovalnem obratu predstavljajo domač vir vhodne surovine za pridobivanje toplotne energije. SWOT-analiza (SWOT analysis - strengths, weaknesses, opportunities, threats) predstavlja analizo, kjer pod drobnogled vzamemo štiri vidike: prednosti, slabosti, priložnosti in nevarnosti. Prednosti in slabosti se nanašajo na notranje, priložnosti in nevarnosti pa na zunanje dejavnike. Pri prvih dveh vidikih imamo možnost vplivati oz. ukrepati, medtem ko pri drugih dveh sami nimamo vpliva, lahko pa se prilagajamo. 33

38 Glavni namen analize je, da gradimo na svojih prednostih, odpravimo pomanjkljivosti, izkoristimo dane priložnosti ter se izognemo nevarnostim (Kos, 2010). Tabela 7: SWOT-analiza mikrosistema daljinskega ogrevanja na lesne sekance Notranji dejavniki Zunanji dejavniki Prednosti (Strenghths) Omogoča energetsko izrabo sečnih ostankov, ostankov lesnopredelovalnega obrata, ostankov od čiščenja sadovnjakov, parkov, kmetijskih površin v zaraščanju posledično je lahko cena vhodne surovine nizka. Enkratna izgradnja sistema ter postavitev postrojenja in poznejše enostavno rokovanje s tehnologijo. Za odjemalce toplote iz mikrosistema je to prijazen in enostaven način ogrevanja, saj nimajo obveznosti z nalaganjem energenta. Nizki stroški ogrevanja na dolgi rok. Sodobna tehnologija povzroča le malo emisij, ki onesnažujejo okolje. Kot vhodni energent se uporablja lokalna surovina (les). Izkoristki kotlov so zelo visoki (nad 90 %) majhna izguba energije. Dobro izolirane toplovodne cevi omogočajo ničelne izgube toplote od postaje do uporabnika. Priložnosti (Opportunities) Trenutna zadostna količina odpadne lesne biomase iz gozda (sečnja zaradi posledic žledoloma) in tudi iz domačega lesnopredelovalnega obrata. Ozaveščenost javnosti o okolju prijaznem načinu ogrevanja z obnovljivimi viri energije (les). Razpoložljive subvencije Eko sklada za investiranje v okolju prijazne načine ogrevanja. Pomanjkljivosti (Weaknesses) Mikrosistemi daljinskega ogrevanja zahtevajo visoko gostoto odjema, zato niso primerni za redko poseljena območja. Naložba je visoka in je skoraj nemogoča brez subvencij Eko sklada in kreditov. Ponudnik toplotne energije potrebuje za skladiščenje sekancev velik prostor. Nevarnosti (Threaths) Cene fosilnih goriv se lahko znižajo, s tem se zmanjša razlika v ceni med obnovljivimi in fosilnimi gorivi posledično bo ogrevanje s sekanci manj konkurenčno. Dvig cen lesa in lesnih sekancev. Zmanjšanje razpoložljivosti vhodnih surovin zaradi zmanjšanega možnega letnega poseka (posledica povečanega poseka zaradi žledoloma leta 2014 in napada podlubnikov leta 2015). Večji lokalni ponudniki daljinske toplote lahko znižajo ceno. Na trgu se lahko pojavi močnejši konkurent, ki bi dobavljal toplotno energijo po nižji ceni (npr. večji lesnopredelovalni obrati). Sam sistem ogrevanja na lesne sekance ima glede na število pomanjkljivosti in nevarnosti (8) precej več prednosti in priložnosti (11). Notranje dejavnike dobro 34

39 poznamo, saj se zavedamo svojih prednosti in hkrati šibkosti. Zaradi tega postane tveganje bistveno večje, ko svojo idejo postavimo v okolje in analiziramo še zunanje dejavnike. Ne moremo vedno natančno predvideti dogajanja v prihodnosti, zato lahko potencialne nevarnosti le predpostavimo. V obravnavanem primeru bi bilo smiselno pri tej analizi izpostaviti predvsem izrabo nastalih lesnih ostankov iz že obstoječe lesnopredelovalne dejavnosti, ki lahko v mikrosistemu daljinskega ogrevanja predstavljajo vhodno surovino po nizki ceni. Posledično lahko odjemalcem zagotavljamo toploto za ogrevanje po relativno nizki ceni, hkrati pa jim zagotavljamo udobje pri ogrevanju. S tem podpremo tudi lokalni razvoj gospodarstva, saj bi v primeru primanjkljaja lesnopredelovalnih ostankov kupili lesne sekance oz. les od lokalnih lastnikov gozdov in kmetov. Ključnega pomena pri tem ima ozaveščenost potencialnih odjemalcev toplote o pomenu izrabe odpadne lesne biomase v energetske namene in s tem povezano varovanje naravnega okolja. V takem primeru obstaja možnost, da bodo izbrali ogrevanje s fosilnimi energenti, če se jim zniža cena kar se na krajši časovni rok lahko zgodi. Poudariti je treba, da se ne morejo zgoditi vsi predvideni črni scenariji hkrati, lahko pa se jim sproti prilagajamo. Poleg tega lahko na podlagi prakse iz tujine in pri nas predpostavljamo, da se bo trend na področju ogrevanja še naprej odvijal v korist lesne biomase (lesnih sekancev) in mikrosistemov daljinskega ogrevanja na njo. SWOT-analiza je samo podlaga oz. ena od faz celotnega procesa odločanja. Na podlagi analize ocenimo smiselnost neke ideje (projekta). Nadalje je treba narediti natančno finančno projekcijo ideje in se šele nato odločiti, ali idejo izvesti ali jo opustiti. 35

40 5 ANALIZA NADGRADNJE LESNOPREDELOVALNEGA OBRATA Z ENERGETSKO IZRABO ŽAGARSKIH OSTANKOV 5.1 Predstavitev tuje prakse na področju rabe lesne biomase v energetske namene Sosednja Avstrija je na področju lesnopredelovalne panoge in na področju energetske izrabe lesne biomase med vodilnimi državami v Evropi, pri čemer ima tudi dolgoletno tradicijo. Eden izmed razlogov je njena gozdnatost, ki znaša 46 %. Zato bomo kot primer dobre prakse predstavili energetsko izrabo lesne biomase v Avstriji. Avstrija spada med države z največjim deležem obnovljivih virov energije v končni rabi energije v Evropi in tudi v svetu. Še posebej velik delež med obnovljivimi viri energije predstavlja lesna biomasa. V zadnjih 20 letih se je močno razvil trg lesnih goriv v obliki sekancev in pelet, s tem pa je to postala tudi pomembna gospodarska panoga. Tako je Avstrija že dosegla cilj strategije Evropa % obnovljivih virov energije v končni rabi energije do leta Dežela Gornja Avstrija ima cilj do leta 2030 pridobiti vso električno in toplotno energijo iz obnovljivih virov. Ta cilj bodo poskušali doseči z izboljšanjem energetske učinkovitosti in s finančnimi spodbudami (Steve Luker Ltd, 2014). Imajo dobro razvit sistem daljinskega ogrevanja na lesno biomaso iz tega vira se ogreva okoli 20 % prebivalstva. Ti sistemi so se začeli razvijati sredi 80. let prejšnjega stoletja, najprej na podeželju. Danes se na ta način ogrevajo tudi poslovne, industrijske stavbe in večstanovanjski objekti. Predvsem ta način ogrevanja uporabljajo šole, vrtci in hoteli. Čedalje več se biomasa kot vhodni energent uporablja v večjih sistemih ogrevanja (Loibnegger, 2010) Pri vzpostavljanju sistemov je bistvenega pomena organizacija. V Avstriji je delovanje daljinskih sistemov ogrevanja na lesno biomaso organizirano na podlagi energetskega pogodbeništva med ponudnikom in porabnikom toplotne energije. Kmetje, ki so po navadi tudi lastniki gozdov, se povežejo v združenja oz. zadruge ter investirajo v izgradnjo daljinskega sistema ogrevanja. S pogodbo se zavežejo, da bodo odjemalce proti plačilu oskrbovali s toploto. Poleg oskrbe so v domeni dobaviteljev toplote tudi nadzor nad delovanjem sistema, servisiranje in investiranje. Za končnega porabnika toplote to predstavlja udobje bivanja, saj za dobavljeno toploto le plača (Loibnegger, 2010). K razvoju daljinskih sistemov ogrevanja na lesno biomaso so pomembno prispevale finančne spodbude, ki so se začele leta Predvsem z namenom doseganja višje učinkovitosti daljinskih sistemov ima Avstrija razvit management kakovosti (QM Holzheizwerke) za daljinske sisteme ogrevanja. Cilj tega programa je zagotoviti zanesljivost sistema, zmanjšati emisije in doseči dolgoročno dobičkonosnost. Management kakovosti, kot partnerstvo med državami, je razvit tudi v Švici in Nemčiji (Steve Luker Ltd, 2014). 36

41 Manjši oz. mikrosistemi daljinskega ogrevanja na lesno biomaso, kakršen je obravnavan v diplomski nalogi, so najbolj razširjeni sistemi ogrevanja v Gornji Avstriji imajo od nekaj kw do nekaj 100 kw nazivne moči. Če se organizira veriga oskrbe daljinskih sistemov z lesnimi sekanci, se s tem lahko ustvari nov vir prihodkov za lokalne lastnike gozdov (Egger et. al., 2010). V Avstriji se je razvila ideja o biomasnih logističnih in trgovskih centrih (Krajnc in Premrl, 2010), ki imajo pomembno vlogo pri oskrbi daljinskih sistemov ogrevanja na lesno biomaso. Gre za centre, kjer se tržijo lesna goriva z zajamčeno kakovostjo. Trženje goriv preko biomasnih logističnih in trgovskih centrov zagotavlja dodano vrednost tako lastnikom gozdov (kmetom) kot kupcem, saj imajo od zelo kakovostne lokalne oskrbe z lesnimi gorivi korist vsi. Biomasne logistične in trgovske centre ustanovijo lastniki gozdov, ki se povežejo v zadrugo ter investirajo v njihovo ustanovitev in izgradnjo. Člani zadruge oskrbujejo center z lastno surovino (lesom) ter svojo ponudbo okrepijo še z npr. dostavo goriva, s svetovanjem... Z daljinskimi sistemi ogrevanja na lesno biomaso se ukvarjajo tudi drugje po svetu, tako npr. Malico et. al. (2016) obravnavajo ogrevanje javnih stavb, šol, v občini Estremoz na Portugalskem. Sistem ogrevanja na lesno biomaso se je pokazal kot učinkovit še posebej za ogrevanje večjih stavb (javne stavbe). Ugotavljajo, da so omenjeni sistemi odvisni od same lokacije, oblike uporabljenega lesnega energenta, oskrbovalne verige z gorivom in tehnologije za izrabo goriva. Prihodnost razvoja rabe lesne biomase in drugih obnovljivih virov energije je odvisna od spodbud Evropske unije ter od trajnostnega ravnanja z obnovljivimi viri, konkurenčnosti biomasnih (in drugih obnovljivih) energentov in od napredka tehnologij za izrabo obnovljivih virov energije. Na splošno je daljinsko ogrevanje razvito v vseh evropskih državah, prav tako je precejšen delež oskrbe z energijo zasedla kogeneracija z obnovljivimi viri energije. Predvsem v severnem delu Evrope so stare daljinske sisteme ogrevanja na fosilna goriva zamenjali daljinski sistemi ogrevanja na obnovljive vire energije z manjšimi izgubami in manjšimi negativnimi vplivi na okolje (AEBIOM, 2012). 5.2 Predstavitev obstoječega lesnopredelovalnega obrata Lesnopredelovalni obrat je v vasi Gaberke v občini Šoštanj. Deluje kot dopolnilna dejavnost v sklopu kmetijskega gospodarstva. Kmetija obsega 10 ha obdelovalnih in 6 ha gozdnih površin. Poleg tega imajo lastniki v najemu še 3 ha obdelovalnih površin v vasi Gaberke. Osnovna dejavnost kmetije je pridelava mleka, ki ga odkupuje Mlekarna Celeia iz Arje vasi. Lesnopredelovalni obrat omogoča primarno predelavo lesa razrez hlodovine. Na letni ravni se razreže okoli m 3 lesa. Od tega je približno 30 % lesa za ostrešja hiš (stranke pripeljejo svoj les), približno 30 % te količine lesa se kupi, razreže in proda individualnim kupcem kot polizdelke, za približno 40 % te količine pa se kupi najkakovostnejši les, ki razrezan predstavlja polizdelek za 37

42 nadaljnjo izdelavo lesnih lepljencev. Letno iz dejavnosti lesnopredelovalnega obrata nastane okoli 100 m 3 žagarskih ostankov. Iz te količine lahko nastane približno 200 nm 3 lesnih sekancev na leto, ki se prodajo na lokalnem trgu po ceni 17,00. Stanovanjska hiša na kmetiji se ogreva z drvmi, in sicer je letna poraba okoli 30 m 3. Ker so kletni prostori hiše, kjer je kurilnica, relativno veliki in tudi lahko dostopni z zunanje strani, bi bilo enostavno postaviti zalogovnik za lesne sekance na zunanji strani hiše oz. ob njej in dovod sekancev speljati s polžem za nalaganje do kotla. Lokacija predvidenega mikrosistema daljinskega ogrevanja na lesno biomaso je prikazana na sliki 12. Slika 12: Letalski posnetek kmetijskega gospodarstva s sosednjimi hišami (Avtor po PISO, 2016) Na sliki 12 je prikazano kmetijsko gospodarstvo z lesnopredelovalnim obratom in potencialno kotlovnico (rdeča barva). Leži na nadmorski višini 400 m in je od regionalne ceste Gaberke Velenje oddaljeno okoli 100 metrov. Cesta je asfaltirana in 365 dni v letu, tudi v zimskem času, kopna in normalno prevozna, kar je pomembno z vidika dobave lesnih sekancev za ogrevanje v primeru, če jih v lastnem lesnopredelovalnem obratu zaradi zmanjšanega obsega dela ne bi proizvedli dovolj. 38