Ποώδης βιομάζα – Εφοδιαστικές αλυσίδες

Οι πρώτες ύλες ποώδους βιομάζας είναι συνήθως διαθέσιμες σε αγροτικές γαίες και, πριν τη μετατροπή τους σε έναν ενεργειακό φορέα, πρέπει να μεταφερθούν σε μια ενεργειακή μονάδα. Αυτό απαιτεί την πραγματοποίηση μια σειράς βημάτων: συλλογή / απομάκρυνση της βιομάζας από το χωράφι, μεταφορά, ξήρανση, μείωση μεγέθους, αποθήκευση, ομογενοποίηση, συμπίεση / αύξηση πυκνότητας, διαχείριση εντός της μονάδας και ποιοτικός έλεγχος. Μερικά από τα παραπάνω βήματα μπορεί να παραληφθούν, ενώ η ακριβής σειρά τους εξαρτάται από τις απαιτήσεις της τελικής διεργασίας, τα χαρακτηριστικά της βιομάζας και οικονομικά θέματα. Η συλλογή, η αποθήκευση και κάποιου είδους μεταφορά περιλαμβάνονται σχεδόν πάντα στις εφοδιαστικές αλυσίδες ποώδους βιομάζας (με τη σχεδόν αμελητέα εξαίρεση κάποιων πιλοτικών ενεργειακών συστημάτων που λειτουργούν κατευθείαν στο χωράφι), ενώ η ξήρανση συχνά παραλείπεται για – τα ήδη αρκετά ξηρά κατά τη συλλογή τους – πολλά είδη ποώδους βιομάζας.

Συνολικά, τα απαιτούμενα από τα παραπάνω βήματα θα αποτελέσουν την εφοδιαστική αλυσίδα για τα καύσιμα από ποώδη βιομάζα. Τα σημαντικότερα στοιχεία για κάθε βήμα παρουσιάζονται στις ακόλουθες παραγράφους, αλλά τα ακόλουθα σημαντικά γενικά στοιχεία πρέπει να τονιστούν ώστε να σχηματιστεί καθαρή εικόνα σχετικά με τις διαφορές των εφοδιαστικών αλυσίδων ποώδους βιομάζας εν συγκρίσει με τις αντίστοιχες για τα ορυκτά καύσιμα ή/και τη ξυλώδη βιομάζα:
• Η συλλογή της ποώδους βιομάζας είναι κατά βάση μια αγροτική δραστηριότητα, επομένως έχει συνήθως ένα πολύ στενό χρονικό περιθώριο στο οποίο μπορεί να υλοποιηθεί πριν οι καιρικές συνθήκες την καταστήσουν μη πρακτική ή αδύνατη.
• Για τον ίδιο λόγο, η ποώδης βιομάζα από τον αγροτικό τομέα είναι διαθέσιμη μόνο μια συγκεκριμένη περίοδο του έτους. Σε αντίθεση με τα ορυκτά καύσιμα, τα οποία εξάγονται καθ’ όλη τη διάρκεια της χρονιάς, και τη ξυλώδη βιομάζα, που συλλέγεται σε μια εκτενέστερη περίοδο (μερικά υπολείμματα από τη βιομηχανία ξύλου μπορεί να είναι διαθέσιμα και σε ετήσια βάση), η ποώδης βιομάζα μπορεί να χρειαστεί αποθήκευση μέχρι και 12 μήνες πριν τη χρήση της.
• Η χαμηλή ενεργειακή πυκνότητα της ποώδους βιομάζας είναι μια σημαντική παράμετρος με δυσμενή επίδραση στη συνολική οικονομικότητα του συστήματος και τείνει να περιορίζει τις πιθανές εφαρμογές (μαζί με τις δυνατές επιπτώσεις των ιδιοτήτων της ποώδους βιομάζας στις διεργασίες ενεργειακής μετατροπής, δείτε σχετικά και το Κεφάλαιο 04-02). Επίσης, η απόσταση μεταφοράς είναι σχετικά περιορισμένη και οι ενεργειακές μονάδες τείνουν να είναι πολύ πλησιέστερα στην πηγή της βιομάζας εν συγκρίσει με τα ξυλώδη καύσιμα.

Εκτός από τα κυρίως αρνητικά χαρακτηριστικά που αναφέρθηκαν παραπάνω, υπάρχουν και θετικές πλευρές στις εφοδιαστικές αλυσίδες ποώδους βιομάζας, με σημαντικότερη την ενίσχυση του εισοδήματος και των θέσεων εργασίας σε αγροτικές περιοχές.

03-02-01: Θερισμός / συλλογή

Ο θερισμός (ή συλλογή) μιας καλλιέργειας ποώδους βιομάζας είναι το πρώτο βήμα σε κάθε εφοδιαστική αλυσίδα με αυτές τις πρώτες ύλες. Η κύρια παράμετρος που πρέπει να ληφθεί υπόψη είναι ότι ο θερισμός της ποώδους βιομάζας λαμβάνει χώρα σε αγροτική γη. Καθώς οι περισσότερες γεωργικές εργασίες σήμερα είναι σε μεγάλο βαθμό μηχανοποιημένες, το ίδιο συμβαίνει και με τη συλλογή της ποώδους βιομάζας. Μερικά άλλα βασικά θέματα, ιδίως σε αντιπαραβολή με τη συλλογή άλλων πηγών καυσίμων είναι τα ακόλουθα:
• Σε αντίθεση με την ξυλώδη βιομάζα, η ποώδης βιομάζα συλλέγεται σε περιοχές εύκολα προσβάσιμες και στις οποίες τα υπάρχοντα, «όρθια», φυτά δεν εμποδίζουν τις δραστηριότητες. Έτσι, η μηχανοποίηση είναι εύκολη στη συντριπτική πλειοψηφία των περιπτώσεων.
• Σε αντίθεση με τα ορυκτά καύσιμα και σε κάποιο βαθμό με την ξυλώδη βιομάζα, η «πυκνότητα συλλογής» είναι μικρότερη και απαιτείται η κάλυψη περισσότερου εδάφους για τη συλλογή της ίδιας ποσότητας ενέργειας. Προφανώς, αυτό έχει και οικονομικό αντίκτυπο.
• Καθώς ο θερισμός ποώδους βιομάζας είναι μια αγροτική δραστηριότητα που πραγματοποιείται στο ανοιχτό έδαφος, η συλλογή μπορεί να πραγματοποιηθεί μόνο σε ένα περιορισμένο χρονικό παράθυρο, ανάλογα με τον τύπο του φυτού. Για παράδειγμα, τα υπολείμματα αραβοσίτου πρέπει να συλλεχθούν το πολύ 30-40 ημέρες μετά το θερισμό του καρπού. Μετά από αυτή την περίοδο, ο καιρός και η κατάσταση του εδάφους καθιστούν δύσκολη την κυκλοφορία στο χωράφι. Ένας πρόσθετος περιορισμός προκύπτει από τις καιρικές συνθήκες κατά το παράθυρο θερισμού – για παράδειγμα, ο θερισμός μπορεί να καθυστερήσει λόγων βροχών.

Με δεδομένα τα παραπάνω σημεία, υπάρχουν αρκετοί τρόποι συλλογής ποώδους βιομάζας, μερικοί ενδεικτικοί παριστάνονται στο Σχήμα 03-02 1. Οι πιο σημαντικές διαφοροποιήσεις έχουν να κάνουν με τη φυσική μορφή του τελικού προϊόντος: μπάλες, κομμένο υλικό ή πελλέτες.

Εικόνα 03-02 1: Επιλογές θερισμού ποώδους βιομάζας (Πηγή: Handbook of biomass combustion and co-firing)

03-02-01α: Θερισμός δεματοποιημένης βιομάζας

Η πιο συχνή μέθοδος συλλογής καταλήγει σε ένα προϊόν με τη μορφή δεματιού. Συνήθως εφαρμόζεται για τα αγροτικά υπολείμματα: η κύρια αγροτική δραστηριότητα είναι ο θερισμός του καρπού, κατά τη διάρκεια του οποίου το υπόλοιπο φυτού κόβεται και μένει στο χωράφι. Ακολούθως, το υλικό τοποθετείται σε μακριές σειρές με χρήση ειδικού μηχανήματος (γνωστού ως windrower, βλέπε Εικόνα 03-02 2) και μετά δεματοποιήτη με χρήση δεματοποιητή (Εικόνα 03-02 3).

Η μέθοδος αυτή έχει αρκετά πλεονεκτήματα: καταρχήν, ο χρησιμοποιούμενος εξοπλισμός είναι γενικά διαθέσιμος από τους αγρότες και επομένως δεν απαιτούνται πρόσθετα κόστη. Δεύτερον, εφόσον οι καιρικές συνθήκες το επιτρέπουν και οι αγρότες είναι πρόθυμοι να αφήσουν το υλικό στο χωράφι για μερικές μέρες ή εβδομάδες, υπάρχει η δυνατότητα φυσικής ξήρανσης καθώς και η πιθανότητα της απομάκρυνσης χλωρίου και αλκαλίων και της βελτίωσης της ποιότητας του καυσίμου (βλέπε ενότητα 03-02-03). Τρίτον, οι μπάλες βιομάζας, που είναι και το τελικό προϊόν της διεργασίας, είναι σχετικά εύκολο να μεταφερθούν, αποθηκευτούν και εν γένει να διαχειριστούν.

Από την άλλη, η μέθοδος έχει ορισμένα μειονεκτήματα, το πιο σημαντικό από τα οποία είναι ότι η ποώδης βιομάζα παραμένει σε επαφή με το έδαφος για μεγάλο χρονικό διάστημα. Η κατάσταση επιβαρύνεται από το γεγονός ότι, για πολλά αγροτικά υπολείμματα, η προστασία του υλικού από τις κινήσεις των οχημάτων δεν αποτελεί προτεραιότητα. Έτσι, κατά το θερισμό του καρπού, το υλικό μπορεί να «πατηθεί» από αγροτικά μηχανήματα ή φορτηγά και να χαθεί ουσιαστικά για κάθε δυνατή εφαρμογή. Προφανώς, αυτό επηρεάζει και τη διαθεσιμότητα της βιομάζας 02-02). Ακόμα κι αν το υλικό μπορεί να θεριστεί, υπάρχει αυξημένη πιθανότητα δεματοποίησης πετρών και χώματος και, επομένως, αύξησης της περιεκτικότητας της βιομάζας σε τέφρα. Τέλος, καθώς απαιτούνται αρκετά βήματα για την παραγωγή του τελικού προϊόντος, η μέθοδος αυτή είναι πιο απαιτητική ως προς της απαιτήσεις σε εργασία και εξοπλισμό.

Ανάλογα με το χρησιμοποιούμενο δεματοποιητή, είναι δυνατή η παραγωγή δεματιών διαφορετικό σχήματος και μεγέθους. Για μια δεδομένη μηχανή, η πυκνότητα του δεματιού εξαρτάται από τον τύπο του φυτού. Ο παρακάτω πίνακας δίνει μερικές χαρακτηριστικές τιμές. Για εφοδιαστικές αλυσίδες βιοενέργειας μόνο οι κυλινδρικές και οι μεγάλες ορθογώνιες μπάλες (Hesston) παρουσιάζουν ενδιαφέρον. Οι μικρότερες ορθογώνιες ή συμπαγείς μπάλες είναι ευκολότερες στη χρήση όταν προορίζονται για ζωοτροφή ή για στρωμνή, αλλά δεν παρέχουν τις οικονομίες κλίμακας που απαιτούν τα έργα βιοενέργειας. Η έρευνα στο χώρο των εξοπλισμών οδηγεί προς την κατεύθυνση ακόμα μεγαλύτερων πυκνοτήτων, με τελικό στόχο την παραγωγή μπαλών με μάζα ενός τόνου.

Η συλλογή δεματοποιημένης βιομάζας είναι κοινή πρακτική και στις ενεργειακές καλλιέργειες. Σε αυτή την περίπτωση, καθώς η βιομάζα που θα χρησιμοποιηθεί σε ενεργιακές εφαρμογές αποτελεί το κύριο προϊόν, υπάρχει μεγαλύτερη ευελιξία ως προς τις αγροτικές εργασίες που μπορούν να εφαρμοστούν. Έτσι, η κοπή του υλικού και το σείριασμα μπορούν να πραγματοποιηθούν στο ίδιο βήμα (και έτσι δίνεται η δυνατότητα για φυσική ξήρανση της βιομάζας στο χωράφι) ή, εάν η υγρασία κατά τη συλλογή είναι αρκετά χαμηλή, ο θερισμός και η δεματοποίηση μπορούν να πραγματοποιηθούν σε ένα βήμα.

Μετά τη δεματοποίηση, το υλικό μπορεί να αποθηκευτεί για κάποιο χρόνο στο χωράφι (βλέπε θέματα αποθήκευσης στην ενότητα 03-02-05); Κατόπιν, φορτώνεται σε οχήματα (για τη διαδικασία δείτε την ενότητα03-02-08) και μεταφέρεται σε ένα χώρο αποθήκευσης, σε μονάδα πελλετοποίησης ή απευθείας στην ενεργειακή μονάδα.

Εικόνα 03-02 2: Σείριασμα αχύρου (Πηγή: ΕΚΕΤΑ)

Εικόνα 03-02 3: Δεματοποίηση αχύρου (Πηγή: ΕΚΕΤΑ)

03-02-01β: Θερισμός με χορτοκοπτικές μηχανές

Η δεύτερη επιλογή είναι ο ταυτόχρονος θερισμός ολόκληρου του φυτού με χρήση χορτοκοπτικής μηχανής. Η μέθοδος αυτή είναι ουσιαστικά η ίδια που χρησιμοποιείται και κατά το θερισμό του ενσιρώματος. Προκειμένου να μπορεί να εφαρμοστεί αυτή η τεχνική, τα φυτά πρέπει να μένουν όρθια στο χωράφι, επομένως δεν εφαρμόζεται για αγροτικά υπολείμματα που αφήνονται στο κομμένα στο χωράφι.

Το πλεονέκτημα αυτής της μεθόδου είναι ότι το υλικό μπορεί να φορτωθεί απευθείας σε ένα φορτηγό (βλέπε Εικόνα 03-02 4), καθιστώντας έτσι ευκολότερη την απομάκρυνση της βιομάζας από το χωράφι. Επίσης, το υλικό υπόκειται ήδη κατά το θερισμό σε μια διαδικασία μείωσης μεγέθους, επομένως, ανάλογα με την τελική διεργασία της και της απαιτήσεις της, το στάδιο της μείωσης μεγέθους μπορεί να απλοποιηθεί ή και να παραληφθεί εντελώς.

Το μειονέκτημα είναι ότι το κομμένο υλικό είναι εξαιρετικά επιρρεπές σε απώλειες (π.χ. από τον άνεμο ή τη βροχή), εκτός κι αν αποθηκευτεί σε κλειστούς χώρους. Επίσης, δεν μπορεί να πραγματοποιηθεί φυσική ξήρανση κατά τη χρήση αυτής της μεθόδου – εφόσον πρέπει να χρησιμοποιηθεί ξηρό, το υλικό πρέπει να συλλεχθεί όταν η υγρασία του είναι κατά το δυνατόν μικρότερη. Τέλος, οι χορτοκοπτικές μηχανές μπορεί να μην είναι εύκολα διαθέσιμες σε μια περιοχή και επομένως το κόστος εφαρμογής αυτής της μεθόδου θερισμού να καταλήξει μεγαλύτερο από την συνηθισμένη δεματοποίηση.

Γενικά, ο θερισμός με χορτοκοπτικές μηχανές έχει κάποια πλεονεκτήματα αλλά η ενσωμάτωση του σε μια εφοδιαστική αλυσίδα βιομάζας είναι δύσκολη υπόθεση. Για το λόγο αυτό, η τεχνική δεν είναι τόσο διαδεδομένη όσο η δεματοποίηση για ενεργειακές εφαρμογές. Μια εξαίρεση είναι η συλλογή ενσιρώματος για την παραγωγή βιοαερίου, οπότε και η αύξηση της επιφάνειας της βιομάζας που είναι προσβάσιμη από τα βακτήρια και τους μύκητες μπορεί να αυξήσει την απόδοση σε βιοαέριο.

Εικόνα 03-02 4: Θερισμός αγριαγκινάρας στην Ελλάδα με χρήση θεριζοαλωνιστικής μηχανής (Πηγή: ΕΚΕΤΑ)

03-02-01γ: Θερισμός με μηχανές πελλετοποίησης

Η τελική επιλογή συλλογής είναι η παραγωγή πελλετών απευθείας στο χωράφι. Η πελλετοποίηση έχει αρκετά πλεονεκτήματα και δυναμικό για μείωση του κόστους (βλέπε 03-02-07), το οποίο επιδιώκει να βελτιώσει η εφαρμογή της στο χωράφι με την αποφυγή της ακριβής μεταφοράς της δεματοποιημένης βιομάζας σε μια κεντρική μονάδα παραγωγής πελλετών.

Υπάρχουν δυο τρόποι για την παραγωγή πελλετών στο χωράφι:
• Χρήση μιας φορητής μονάδας παραγωγής πελλετών, όπως αυτές που μπορούν να μεταφερθούν από τρακτέρ ή φορτηγά. Τα συστήματα αυτά λειτουργούν με δεματοποιημένη βιομάζα, η οποία συλλέγεται κατά τα γνωστά. Το κόστος που αποφεύγεται είναι η μετακίνηση των δεματιών στη μονάδα πελλετοποίησης.
• Χρήση ενός αυτοκινούμενου πελλετοποιητή. Στην περίπτωση αυτή, δε χρειάζεται ο τυπικός εξοπλισμός συλλογής.

Αν και υποσχόμενα, αυτά τα συστήματα δεν είναι διαδεδομένα και συνήθως απουσιάζουν από μια δεδομένη περιοχή. Επομένως, η ενσωμάτωσή τους σε μια εφοδιαστική αλυσίδα βιομάζας απαιτεί σημαντικές επενδύσεις από τους αγρότες ή τους εργολάβους που αναλαμβάνουν τη συλλογή της βιομάζας. Επιπλέον, οι δοκιμές σε χωράφια με αυτά τα συστήματα είναι – σύμφωνα με τα στοιχεία που έχουν στη διάθεσή τους οι συγγραφείς – σχετικά περιορισμένες, επομένως απαιτείται ιδιαίτερη προσοχή κατά την αγορά και λειτουργία τους.

03-02-02: Μεταφορά

Μετά τη συλλογή, η ποώδης βιομάζα πρέπει να φορτωθεί σε ένα όχημα και να μεταφερθεί στον επόμενο σταθμό της εφοδιαστικής αλυσίδας: έναν χώρο αποθήκευσης, μια μονάδα παραγωγής πελλετών, ή απευθείας στην ενεργειακή μονάδα. Όπως αναφέρθηκε στην ενότητα 03-00-02β, το κύριο ζήτημα στο στάδιο της μεταφοράς είναι η ενεργειακή πυκνότητα του καυσίμου. Για την ποώδη βιομάζα, η ενεργειακή πυκνότητα είναι εν γένει πολύ χαμηλή. Για παράδειγμα, οι μεγάλες ορθογώνιες μπάλες, που αποτελούν την πιο κοινή μορφή συμπιεσμένου υλικού, έχουν ενεργειακή πυκνότητα της τάξης των 2 GJ/m³, πολύ μικρή δηλαδή εν συγκρίσει με τιμές της τάξης των 10 GJ/m³ για τις πελλέτες ή των 20 GJ/m³ για άνθρακες. Επομένως, τα κόστη μεταφοράς ποώδους βιομάζας ανά τόνο μεταφερόμενου υλικού είναι αρκετά μεγάλα και τείνουν να περιορίζουν τις εφοδιαστικές αλυσίδες σε αποστάσεις μικρότερες των 100 km, συνήθως στα 50 km.

Μπάλες ποώδους βιομάζας μπορούν να φορτωθούν (για τη διαδικασία, δείτε 03-02-08) σε τρέιλερ τρακτέρ ή σε καρότσες φορτηγών. Τα τρέιλερ των τρακτέρ απαιτούν περισσότερες ανθρωποώρες για το χειρισμό και τη μεταφορά του καυσίμου και η δυναμικότητα είναι χαμηλότερη σε σχέση με τα φορτηγά. Η διαφορά τείνει να είναι μεγαλύτερη όσο αυξάνεται η απόσταση μεταφοράς. Ωστόσο, η επιλογή της μεταφοράς με φορτηγά είναι κυρίως διαθέσιμη στις περιπτώσεις όπου η παράδοση του αχύρου οργανώνεται από έναν τρίτο φορέα και όχι από τους αγρότες τους ίδιους.

Για ένα τυπικό μέγεθος μπάλας 120 x 130 x 240 cm (μάζας περίπου 500 kg), το φορτηγό μπορεί να μεταφέρει 12 μπάλες, καθώς και άλλες 12 στην καρότσα, τοποθετημένες σε δυο στρώσεις. Αυτό σημαίνει ότι η συνολικά μεταφερόμενη μάζα είναι περίπου 12 tn, δηλαδή μικρότερη από τη μισή μεταφορική ικανότητα του φορτηγού. Οι μπάλες πρέπει να ασφαλίζονται με λουριά και σε ορισμένες περιπτώσεις προβλέπεται η χρήση διχτύου για την αποφυγή απώλειας υλικού.

Σε περιπτώσεις όπου το υλικό συλλέγεται με θεριζοαλωνιστικές, φορτώνεται απευθείας σε φορτηγά ή στα τρέιλερ των τρακτέρ. Είναι σημαντικό να σκεπάζεται το υλικό με μια λινάτσα κατά τη μεταφορά, ώστε να αποφεύγεται η επιμόλυνσή του με σκόνη από το δρόμο αλλά και για την αποφυγή απώλειας υλικού. Στην περίπτωση των ενεργειακών καλλιεργειών, όπου συλλέγονται και οι καρποί τους, υπάρχει ο κίνδυνος να φυσηχτούν οι καρποί από την καρότσα, να πέσουν στο έδαφος και να καταλήξουν να φυτρώσουν σε ανεπιθύμητα μέρη. Η πυκνότητα μεταφοράς για κάποια πολύ ελαφριά υλικά μπορεί να είναι πολύ μικρή. Για το κομμένο άχυρο για παράδειγμα, αναφέρονται τιμές 45-50 kg/m³, περίπου το ένα τρίτο της πυκνότητας της δεματοποιημένης βιομάζας. Για βαρύτερα όμως υλικά, όπως η αγριαγκινάρα, οι διαφορές μεταξύ τεμαχισμένου και δεματοποιημένου υλικού ίσως να μην είναι τόσο μεγάλες.

Η πελλετοποίηση οδηγεί σε σημαντική αύξηση της ενεργειακής πυκνότητας και χρησιμοποιείται συχνά όταν υπάρχει ανάγκη μεταφοράς του καυσίμου σε μεγαλύτερες αποστάσεις. Η μεταφορά των πελλετών μπορεί να γίνει με μεγάλη ποικιλία οχημάτων: φορτηγά, συμπεριλαμβανομένων ειδικών φορτηγών για τη μεταφορά πελλετών, σιδηροδρομικά βαγόνια, βάρκες και μαούνες. Υπάρχουν ελάχιστα παραδείγματα εφοδιαστικών αλυσίδων μεγάλων αποστάσεων με αγροτικές πελλέτες. Σε κάθε περίπτωση, καθώς οι πελλέτες μεταφέρονται συνήθως σε κλειστούς χώρους έτσι ώστε να προστατεύονται από τις καιρικές συνθήκες, πρέπει να λαμβάνονται υπόψη τα θέματα ασφαλείας που περιγράφονται στην ενότητα 03-00-03.

03-02-03: Ξήρανση

Η περιεχόμενη υγρασία της βιομάζας είναι ουσιαστικά ένα ανεπιθύμητο αλλά αναπόφευκτο μέρος του καυσίμου – δεν συνεισφέρει στη θερμογόνο ικανότητα, μειώνει το βαθμό απόδοσης της καύσης και, από την άποψη της εφοδιαστικής αλυσίδας, αυξάνει την ποσότητα «αδρανούς» υλικού που μεταφέρεται, αποθηκεύεται ή εν γένει διαχειρίζεται, και επομένως αυξάνει και το κόστος της. Επίσης, υπερβολικά ποσά υγρασίας τείνουν να επιταχύνουν τις διεργασίες βιολογικές αποσύνθεσης. Αυτό μπορεί να είναι επιθυμητό σε μερικές διεργασίες (κυρίως την αναερόβια χώνευση), ωστόσο προκαλεί σοβαρά ζητήματα κατά την αποθήκευση.

Το ποσοστό της υγρασίας που περιέχεται σε ποώδη βιομάζα κατά τη συλλογή εξαρτάται από το είδος του φυτού, την περίοδο συλλογής και τις καιρικές συνθήκες κατά την περίοδο αυτή. Τυπικές τιμές δίνονται στο Κεφάλαιο 03-01. Γενικά πάντως, για τα είδη βιομάζας που συλλέγονται το καλοκαίρι, όπως το άχυρο, η υγρασία είναι μικρή, κάτω από 15 % κ.β. (στην Ελλάδα έχουν παρατηρηθεί τιμές της τάξης του 6-7 %). Τα υπολείμματα αραβοσίτου, που συλλέγονται το Φθινόπωρο, έχουν γενικά υψηλότερη υγρασία, γύρω στο 20 %, ενώ φυτά που θερίζονται το Χειμώνα μπορεί να έχουν υγρασία 40 % ή και περισσότερη. Έτσι, ανάλογα με το υλικό και τις απαιτήσεις τις διεργασίας, ένα βήμα ξήρανσης μπορεί να χρειάζεται να ενσωματωθεί στην εφοδιαστική αλυσίδα – ή όχι.

Ο ευκολότερος και φθηνότερος τρόπος ξήρανσης της ποώδους βιομάζας είναι η ξήρανση στο χωράφι. Αυτό επιτυγχάνεται είτε πριν τη δεματοποίηση (αφήνοντας το υλικό στο χωράφι για μερικές ημέρες) ή αφήνοντας τις μπάλες στο χωράφι. Για τα υλικά που συλλέγονται σε καλές καιρικές συνθήκες, η πρακτική αυτή επιτρέπει τη γρήγορη ξήρανση του καυσίμου και έτσι είναι εύκολο να φτάσει κανείς σε υγρασίες κάτω του 15 %.

Για το άχυρο, εάν το επιτρέπουν οι καιρικές συνθήκες, το υλικό μπορεί να αφεθεί επίτηδες να εκτεθεί σε μια ή δυο βροχοπτώσεις στο χωράφι, με τις οποίες απομακρύνεται το κάλιο και το χλώριο και επομένως περιορίζονται τα φαινόμενα επισκωριώσεων και διαβρώσεων στο λέβητα (δείτε τοΠαράρτημα Τέφρας). Το υλικό συλλέγεται σε μεταγενέστερο χρόνο, αφού η υγρασία του επανέλθει σε φυσιολογικά επίπεδα. Το υλικό αυτό αποκαλείται τότε «γκρίζο άχυρο». Αν και καλύτερης ποιότητας από το συνηθισμένο (ή «κίτρινο») άχυρο, οι περισσότεροι αγρότες και εργολάβοι δε χρησιμοποιούν αυτή τη μέθοδο, καθώς οι τελικοί χρήστες κάνουν συμβόλαια βάση της παραδιδόμενης μάζας και υγρασίας και δε διαφοροποιούν τις τιμές τους όταν είναι διαθέσιμο γκρίζο άχυρο.

Για τα είδη ποώδους βιομάζας που συλλέγονται σε πιο βροχερές περιόδους, αυτή η επιλογή δεν είναι εύκολα διαθέσιμη. Όταν αυτά τα είδη συλλεχθούν σχετικά ξηρά, θα πρέπει να προστατευτούν άμεσα από την υγρασία. Δείτε σχετικά και την ενότητα 03-02-05 για τα θέματα υγρασίας.

Εάν για κάποιο λόγο, η περιεκτικότητα υγρασίας της ποώδους βιομάζας είναι μεγαλύτερη από τις απαιτήσεις της διεργασίας και δεν υπάρχει η δυνατότητα ξήρανσης στο χωράφι, τότε θα πρέπει να χρησιμοποιηθούν μέθοδοι βεβιασμένης ξήρανσης (δείτε και 03-00-02γ). Η εξαναγκασμένη ξήρανση μπορεί να πραγματοποιηθεί είτε με απλούς ταινιομεταφορείς και χρήση καυσαερίων ή θερμασμένου αέρα ή με πιο περίπλοκους περιστροφικούς ξηραντές. Και στις δυο περιπτώσεις, είναι σκόπιμο να λαμβάνεται η απαιτούμενη για την ξήρανση θερμότητα είτε από την καύση μέρους της βιομάζας (δηλαδή από μια ανανεώσιμη πηγή) είτε, εάν είναι δυνατόν, χρησιμοποιώντας απορριπτόμενο ατμό ή καυσαέρια από την ίδια τη διεργασία (εφαρμόζοντας δηλαδή μεθόδους ενεργειακής ολοκλήρωσης).

03-02-04: Μείωση μεγέθους

Όπως αναφέρθηκε στην ενότητα 03-00-02δ, η μείωση μεγέθους αποτελεί ένα απαραίτητο στάδιο κάθε διεργασίας μετατροπής. Το μέγεθος των σωματιδίων που εξέρχονται του εξοπλισμού που χρησιμοποιείται για τη μείωση μεγέθους εξαρτάται από τις απαιτήσεις τις διεργασίας. Για παράδειγμα, σε εφαρμογές καύσης κονιοποιημένου καυσίμου (04-02-02α) το απαιτούμενο μέγεθος σωματιδίων βιομάζας είναι της τάξης των 1-3 mm (και ακόμα μικρότερο για τα σωματίδια του άνθρακα), ενώ σε συστήματα εσχάρας χρησιμοποιούνται πολύ μεγαλύτερα σωματίδια.

Μια πολύ σημαντική διαφορά όσον αφορά τη μείωση μεγέθους βιομαζικών υλικών – και ιδίως της ποώδους βιομάζας – εν συγκρίσει με τα στερεά ορυκτά καύσιμα είναι ότι ενώ είναι δυνατή η παραγωγή πολύ μικρών, σχεδόν σφαιρικών σωματιδίων ορυκτών καυσίμων, με τη βιομάζα η μείωση μεγέθους οδηγεί συνήθως σε επιμήκη σωματίδια.

Η πρώτη δυνατότητα μείωσης του μεγέθους της ποώδους βιομάζας παρουσιάζεται στο στάδιο του θερισμού. Εάν χρησιμοποιηθούν θεριζοαλωνιστικές μηχανές (βλέπε 03-02-01β), τότε είναι δυνατή η παραγωγή ενός τεμαχισμένου υλικού. Το μέγεθος αυτού εξαρτάται αοπό την περιεχόμενη υγρασία του φυτού και τις ιδιότητές του, καθώς και από το χρησιμοποιούμενο εξοπλισμό, γενικά πάντως είναι δυνατή η παραγωγή σωματιδίων μήκους 40 mm ή και μικρότερου. Ωστόσο, το υλικό θα είναι ιδιαίτερα ανομοιογενές (βλέπε Εικόνα 03-02 7).

Στις περισσότερες περιπτώσεις πάντως, το υλικό θα θερίζεται και θα μεταφέρεται με τη μορφή δεματιών, και επομένως πρέπει να επεξεργαστεί σε αυτή τη μορφή απ΄τον εξοπλισμό μείωσης μεγέθους. Από τα είδη εξοπλισμού που περιγράφονται στην ενότητα 03-00-02δ, οι πιο κοινοί για την ποώδη βιομάζα είναι οι τεμαχιστές και οι σφυρόμυλοι. Οι τεμαχιστές χρησιμοποιούνται περισσότερο σε εφαρμογές καύσης σε εσχάρα, όπου δεν υπάρχουν ιδιαίτερες απαιτήσεις στο μέγεθος των σωματιδίων, ενώ οι σφυρόμυλοι είναι κοινά χρησιμοποιούμενη σε διαδικασίες πελλετοποίησης (03-02-07), όπου είναι σημαντικό να υπάρχουν σωματίδια μικρού μεγέθους και καλή ομοιογένεια. Οι σφυρόμυλοι χρησιμοποιούνται επίσης και για να κονιοποιήσουν πελλέτες σε εγκαταστάσεις κονιοποιημένου καυσίμου μεγάλης κλίμακας στις οποίες λαμβάνει χώρα μεικτή καύση βιομάζας και λιγνίτη (βλέπε 04-02-02β).

Ανεξαρτήτως του χρησιμοποιούμενου εξοπλισμού, δυο γενικά σημεία πρέπει να προσεχθούν:
• Είναι σημαντικό να απομακρύνονται στο μέτρο του δυνατού οι ακαθαρσίες (π.χ. μεγάλες πέτρες, μέταλλα, κτλ) που μπορεί να βρίσκονται μαζί με τη βιομάζα, έτσι ώστε να αποφευχθούν ζημιές στον εξοπλισμό μείωσης μεγέθους. Αυτό ισχύει και για το σπάγκο που χρησιμοποιείται για να δέσει τις μπάλες.
• Η ενεργειακή κατανάλωση για την κονιοποίηση βιομάζας είναι αρκετά υψηλή και αυξάνει όσο μικρότερη είναι το απαιτούμενο μέγεθος των σωματιδίων. Έτσι, το κόστος ηλεκτρισμού μπορεί να είνα σημαντικό μέρους του συνολικού κόστους για τη λειτουργία των μύλων σε μια μονάδων παραγωγής πελλετών ή σε μονάδες κονιοποιημένου καυσίμου που χρησιμοποιούνται πελλέτες βιομάζας και έχουν ειδικούς σφυρόμυλους για την αποκλειστική άλεση τους.

03-02-05: Αποθήκευση

Στάδια αποθήκευσης μπορεί να περιλαμβάνονται πάνω από μια φορά στην εφοδιαστική αλυσίδα του καυσίμου. Γενικά, μπορεί να γίνει διαφοροποίηση μεταξύ των μακροχρόνιων τρόπων αποθήκευσης και του αποθηκευτικού χώρου της ενεργειακής μονάδας – οι πρώτοι πρέπει να παρέχουν λύσεις για το σύνολο της ποσότητας βιομάζας που πρέπει να διαχειριστεί, ενώ ο χώρος αποθήκευσης της μονάδας είναι πολύ πιο περιορισμένος σε μέγεθος και χρησιμεύει κυρίως ως αποθήκη καυσίμου για περιόδους όπου δε γίνονται παραδόσεις καυσίμου (π.χ. Σαββατοκύριακα και γιορτές). Αυτός ο χώρος αποθήκευσης συνδέεται άμεσα με το σύστημα τροφοδοσίας καυσίμου και θα συζητηθεί με περισσότερη λεπτομέρεια στην ενότητα 03-02-06. Στην παρούσα ενότητα, δίνεται έμφαση σε επιλογές αποθήκευσης πέραν των ορίων της ενεργειακής μονάδας.

Όπως αναφέρθηκε στην ενότητα 03-02-01, οι πρώτες ύλες ποώδους βιομάζας έχουν συνήθως ένα μικρό χρονικό παράθυρο για το θερισμό τους, το οποίο σημαίνει ότι η βιομάζα είναι «διαθέσιμη» μια φορά το χρόνο, ενώ η διαστασιολόγηση των ενεργειακών μονάδων θεωρεί ετήσια λειτουργία έτσι ώστε να βελτιστοποιηθεί το κόστος επένδυσης και λειτουργίας. Σε κάποιες περιπτώσεις, όπως τη χρήση του αχύρου για θέρμανση, ο μήνας στον οποίο είναι διαθέσιμο η βιομάζα είναι εντελώς εκτός του χρονικού παραθύρου των αναγκών του χρήστη. Έτσι, η μακροχρόνια αποθήκευση – μέχρι και 12 μήνες – είναι ένα απαιτούμενο στις περισσότερες εφοδιαστικές αλυσίδες ποώδους βιομάζας.

Η αποθήκευση της ποώδους βιομάζας για τόσο μεγάλες χρονικές περιόδους δεν είναι απλή αποθήκευση των απαιτούμενων ποσοτήτων για τη λειτουργία της μονάδας – το στάδιο αποθήκευσης πρέπει επίσης να στοχεύει στην ελαχιστοποίηση των αλλοιώσεων της βιομάζας, που οδηγούν σε μείωση της ποιότητάς της. Αυτό σημαίνει την αποφυγή των απωλειών ξηρής μάζας ή/και αλλαγών της σύστασης που καταλήγουν σε χαμηλότερη θερμογόνο ικανότητα. Οι αιτίες αυτών των απωλειών και αλλαγών μπορεί να είναι καιρικές συνθήκες (έκπλυση, διάβρωση, κτλ) ή βιοχημική αποσύνθεση μέσω μικροβίων και μυκήτων. Η αποφυγή απωλειών μεγάλης κλίμακας μέσω πυρκαγιών ή τρωκτικών πρέπει επίσης να εξετάζονται κατά τη σχεδίαση συστημάτων αποθήκευσης.

Καθώς οι μπάλες είναι η συχνότερη μορφή της ποώδους βιομάζας μετά το θερισμό, τα περισσότερα συστήματα αποθήκευσης σχεδιάζονται με την υπόθεση ότι η βιομάζα θα είναι διαθέσιμη με τη μορφή μπάλας. Καθώς οι μεγάλες τετράγωνες μπάλες μπορούν να στοιβαχθούν πιο εύκολα σε σχέση με τις κυλινδρικές μπάλες, η σχετική ευκολία αποθήκευσης παίζει σημαντικό ρόλο στη γενικότερη προτίμηση για τετράγωνες μπάλες. Ωστόσο, οι κυλινδρικές μπάλες ίσως είναι προτιμότερες όπου δεν υπάρχει δυνατότητα για αποθήκευση υπό σκεπή. Σε κάθε περίπτωση, οι μπάλες πρέπει να συμπιέζονται όσο γίνεται περισσότερο έτσι ώστε να αποβάλλουν υγρασία ευκολότερα. Επίσης, οι μεγάλες μπάλες είναι πιο ευάλλωτες στην αποσύνθεση λόγω αρχικής υγρασίας από τις μικρές μπάλες - η υγρασία πρέπει να είναι μικρότερη από 17 % κατά τη δεματοποίηση ώστε να αποφευχθούν απώλειες ξηρής μάζας.

Γενικά, οι επιλογές αποθήκευσης για μπάλες είναι οι ακόλουθες:
• Αποθήκευση σε χώρους με στέγη και, εάν είναι δυνατόν, μέσα σε τελείως κλειστούς χώρους.
• Εξωτερική αποθήκευση μπαλών που βρίσκονται κάτω από ένα μετακινούμενο κάλυμμα ή που είναι τυλιγμένες.
• Εξωτερική αποθήκευση χωρίς κανένα είδος κάλυψης.

Ο Πίνακας 03-02 2 παρουσιάζει μερικές τυπικές τιμές απωλειών ξηρής μάζας για διαφορετικά συστήματα και χρόνους αποθήκευσης. Οι τιμές αυτές είναι μόνο ενδεικτικές, καθώς οι πραγματικές απώλειες, εκτός από τον τύπο και το χρόνο αποθήκευσης, εξαρτώνται επίσης από τον τύπο της βιομάζας και τις καιρικές συνθήκες (π.χ. υγρασία, βροχοπτώσεις και θερμοκρασία). Εάν οι καιρικές συνθήκες περιορίζουν την έκθεση των μπαλών στην υγρασία, τότε η βιολογική δραστηριότητα περιορίζεται και είναι δυνατή η εξωτερική αποθήκευση. Σε υγρές και θερμές περιοχές, οι απώλειες μπορεί να ξεπεράσουν το 25 % ή και να οδηγήσουν στην πλήρη αποσύνθεση των μπαλών, ανάλογα και με το αρχικό περιεχόμενο υγρασίας της βιομάζας. Η μέγιστη τιμή των αποδεκτών απωλειών ξηρής μάζας είναι κάτι που προκύπτει από τεχνο-οικονομικές εκτιμήσεις- συνήθως πάντως απώλειες της τάξης του 5 % θεωρούνται λογικές προκειμένου να διατηρηθεί το κόστος της εφοδιαστικής αλυσίδας σε λογικά επίπεδα.

Η υγρασία είναι ο κύριος παράγοντας για τον έλεγχο της βιοχημικής αποσύνθεσης και την αποφυγή της αυτανάφλεξης κατά την αποθήκευση. Ένας μεγάλος αριθμός ποώδων αγροτικών υπολειμμάτων και ενεργειακών καλλιεργειών θερίζονται κατά την ξηρή περίοδο του έτους, το οποίο σημαίνει ότι η αρχική περιεχόμενη υγρασία μπορεί να είναι αρκετά χαμηλή. Έτσι, η αποθήκευση της ποώδους βιομάζας στοχεύει κυρίως στη διατήρηση της αρχικής χαμηλής υγρασίας και δεν αποτελεί μια περίοδο φυσικής ξήρανσης, όπως συμβαίνει με πολλές ξυλώδεις πρώτες ύλες (βλέπε Κεφάλαιο03-01). Αυτό σημαίνει αποφυγή της αύξησης της περιεχόμενης υγρασίας των μπαλών από βροχοπτώσης ή μέσω της άμεσης επαφής με το έδαφος.

Η αποφυγή της υγρασίας από το έδαφος είναι αρκετά εύκολη με την κατάλληλη διαμόρφωση του πατώματος ή με χρήση υπερυψωμένου εδάφους. Στην περίπτωση πατώματος, αυτό πρέπει να είναι πορώδες και αρκετά ψηλό ώστε να βρίσκεται πάνω από το επίπεδο του νερού και τα νερά της βροχής ή πλημμύρων. Μια κλίση της τάξης του 1,5 % απαιτείται για να μπορεί να νερό να απομακρύνεται εύκολα από το σωρό. Επίσης, το πάτωμα πρέπει να είναι αρκετά δυνατό ώστε να αντέχει την κίνηση βαριών μηχανημάτων φορτωμένων με μπάλες. Μπορεί να κατασκευαστεί είτε με χαλίκι βάθους τουλάχιστον 45 cm ή τσιμέντο πάχους τουλάχιστον 15 cm, καλύτερα 20 cm.

Όπως αναφέρθηκε προηγούμενης, η εξωτερική αποθήκευση μπαλών χωρίς κανένος είδους κάλυψη είναι εξαιρετική ριψοκίνδυνη – η εμπειρία έχει δείξει ότι εάν βραχεί το πάνω μέρος της μπάας τότε το νερό μπορεί εύκολα να τη διαπεράσει ολόκληρη και να καταστρέψει το σύνολο του δεματοποιημένου υλικού. Έτσι, κάποιου είδους κάλυψη είναι προτιμητέα. Μια κοινά χρησιμοποιούμενη λύεση με χαμηλό κόστος επένδυσης είναι η κάλυψη με λινάτσες (βλέπε Εικόνα 03-02 5), ενισχυμένα πλαστικά υφάσματα διαφορετικών ποιοτήτων. Οι λινάτσες αυτές μπορούν να χρησιμοποιηθούν για 2-5έτη, ανάλογα με την ποιότητά τους και τις καιρικές συνθήκες. Παλιά λάστιχα αυτοκινήτων ή άλλες μπάλες τοποθετούνται πάνω από τις λινάτσες έτσι ώστε να αποφευχθούν ζημιές από υψηλές ταχύτητες ανέμου. Ωστόσο, οι λινάτσες αφήνουν ακάλυπτο το πλάι του σωρού και μπορεί να μην είναι η καλύτερη επιλογή εάν ο άνεμος και η βροχή είναι συχνά φαινόμενα σε μια περιοχή.

Μια άλλη επιλογή για την εξωτερική αποθήκευση δεματιών είναι η τύλιξή τους με ένα σύστημα στοίβαξης ή μεμονωμένα (βλέπε Εικόνα 03-02 6). Τέτοια συστήματα ουσιαστικά αποθηκεύουν τη βιομάζα σε αναερόβιες συνθήκες και είναι αρκετά συχνά για υγρά ενσιρώματα που πρόκειται να χρησιμοποιηθούν για ζωοτροφές. Έχει παρατηρηθεί ότι η τύλιξη περιορίζει τη βιολογική δραστηριότητα σε υλικά με υγρασία που ξεπερνάει το 15 %. Για μπάλες ξηρού υλικού, η τύλικη μπορεί ακόμα να χρησιμοποιηθεί, αν και το κόστος είναι αρκετά μεγάλο – σε αντίθεση με άλλα συστήματα αποθήκευσης, το κόστος δε μειώνεται σημαντικά όσο αυξάνεται ο αριθμός των δεματιών που επεξεργάζονται.

Εικόνα 03-02 5: Αποθήκευση μπαλών κάτω από λινάτσα (Πηγή: University of California)

Εικόνα 03-02 6: Σύστημα τύλιξης και στοίβαξης μπαλών αχύρου, αριστερά (Πηγή: University of California) και ένα σύστημα για την τύλιξη τετράγωνων μπαλών, δεξιά (Πηγή: McHale Engineering Limited)

Η καλύτερη προστασία για τη μακροχρόνια αποθήκευση παρέχεται από μεγάλα μεταλλικά κτίρια (βλέπε Εικόνα 03-02 7, αριστερά). Τα κτίρια αυτά έχουν τοίχους σε όλες τις μεριές και είναι αρκετά ψηλά ώστε να αποθηκεύσουν τουλάχιστον 8 επίπεδα μεγάλων τετράγωνων μπαλών (ύψους 9.6m). Το πάτωμα μπορεί να είναι τσιμέντο ή επίπεδο χαλίκι. Τα μεταλλικά κτίρια πρέπει να είναι αρκετά μεγάλα ώστε να μπορούν να εισέρχονται φορτηγά και άλλα μηχανήματα και να προσφέρουν τη μέγιστη δυνατή προστασία από τις καιρικές συνθήκες, εμπρησμούς και τρωκτικά. Οι κλασσικοί αχυρώνες ή υφασμάτινα κτίρια (Εικόνα 03-02 7, δεξιά) είναι μια εναλλακτική, αν και χρησιμοποιούνται συνήθως όταν υπάρχουν ήδη υποδομές (στην περίπτωση των αχυρώνων) ή για οικονομικούς λόγους (για τα υφασμάτινα κτίρια, που δε θεωρούνται μόνιμες εγκαταστάσεις). Ο χρόνος ζωής των μεταλλικών κτιρίων είναι 59 χρόνια ή και περισσότερο, και λίγο μικρότερο για τους αχυρώνες. Τα υφασμάτινα κτίρια έχουν εγγυημένο χρόνο ζωής περί τα 15 έτη, αν και μπορεί να φτάσουν τα 20 έτη σε ευνοϊκές συνθήκες.

Εικόνα 03-02 7: Εσωτερικό μεταλλικού κτιρίου για αποθήκευσης μπαλών, αριστερά και ανέγερση ενός υφασμάτινου κτιρίου, δεξιά (Πηγή: University of California)

Σε κάποιες περιπτώσεις, η ποώδης βιομάζα θα πελλετοποιείται πριν την αποθήκευση. Εξαιτίας της αύξησης στη χύδην πυκνότητα, ο απαιτούμενος χώρος αποθήκευσης είναι πολύ μικρότερος και το υλικό μπορεί να στοιβαχθεί σε σωρούς, όπως στην Εικόνα 03-02 8.Οι πελλέτες θα είναι αρκούντως ξηρές (υγρασία < 15 % κ.β.), επομένως, ο κίνδυνος αποσύνθεσης δεν είναι τόσο μεγάλος ώστε στην περίπτωση των σωρών από τεμάχια ξύλου. Ωστόσο πρέπει να λαμβάνονται όλες οι προφυλάξεις ασφαλείας (βλέπε 03-00-02ε και 03-00-03 για περισσότερα) καθώς οι πελλέτες μπορούν να αυτοαναφλεχθούν. Ο πιο σημαντικός παράγοντας είναι να διατηρηθούν οι πελλέτες ξηρές εάν εκτεθούν σε υγρασία, μπορεί να σπάσουν ή να αρχίσει η αποσύνθεση. Για το λόγο αυτό απαιτείται ένας σκεπασμένος χώρος αποθήκευσης (συνηθέστερα δε εντελώς κλειστός, όπως ένα σιλό) – η αποθήκευση χωρίς κάλυψη ή προστασία δεν είναι επιλογή.

Εικόνα 03-02 8: Χύδην αποθήκευση πελλετών αχύρου (Πηγή: mixBioPellets Project)

03-02-06: Ομογενοποίηση

Τα περισσότερα υλικά από ποώδη βιομάζα αποτελούνται από διάφορα μέρη του φυτού. Για παράδειγμα, τα υπολείμματα αραβοσίτου αποτελούνται από στελέχη, φύλλα και κοτσάνια. Μερικές σημαντικές ιδιότητες, όπως η υγρασία και η περιεκτικότητα και η σύσταση της τέφρας, ποικίλουν σημαντικά για κάθε μέρους του φυτού ανάλογα με το ρόλο του στον κύκλο ζωής του. Επομένως, είναι εύκολο να γίνει αντιληπτό ότι η δεματοποιημένη ποώδης βιομάζα είναι στην πραγματικότητα ιδιαίτερη ανομοιογενής. Το ίδιο ισχύει και για τη βιομάζα που συλλέγεται με θεριζοαλωνιστικές (03-02-01β), καθώς η μείωση μεγέθους που επιτυγχάνεται δεν είναι αρκετή για την πλήρη ομογενοποίηση του καυσίμου (βλέπε Εικόνα 03-02 9).

Η ομογενοποίηση στην ποώδη βιομάζα συνήθως επιτυγχάνεται με ένα βήμα μείωσης μεγέθους (π.χ. με τεμαχιστές, άλεση, κτλ) πριν την ενεργειακή μετατροπή ή την πελλετοποίηση. Για περισσότερα, δείτε την ενότητα 03-02-04.

Εικόνα 03-02 9: Αγριαγκινάρα συλλεγμένη με θεριζοαλωνιστική μηχανή. Η ανομοιογενής φύση του υλικού είναι φανερή και μπορούν εύκολα να διακριθούν μέρη στελεχών, φύλλων, καρπών και άλλων μερών του φυτού. (Πηγή: ΕΚΕΤΑ)

03-02-07: Συμπίεση

Μια υψηλή χύδην πυκνότητα είναι εξαιρετικά κρίσιμη για τη μείωση του κόστους σε πολλά σημαντικά στάδια της εφοδιαστικής αλυσίδας – η επίδραση φαίνεται κυρίως στη μεταφορά, αλλά μπορεί να είναι σημαντική και στην αποθήκευση. Τα υλικά που συλλέγονται από ποώδη αγροτικά υπολείμματα ή ενεργειακές καλλιέργειες είναι εν γένει πολύ ελαφριά, επομένως απαιτείται κάποιου είδους συμπίεση, όχι μόνο για να αυξηθεί η χύδην πυκνότητα αλλά και για να γίνει το υλικό πιο εύκολα διαχειρίσιμο και λιγότερο επιρρεπές σε απώλειες λόγω καιρικών συνθηκών (π.χ. υλικό που παρασύρεται από τον άνεμο).

Ο πιο κοινός τρόπος συμπίεσης είναι η δεματοποίηση. Εξετάστηκε στην ενότητα 03-02-01, αποτελεί μέρους της πλειοψηφίας των εφοδιαστικών αλυσίδων ποώδους βιομάζας και λαμβάνει χώρα στο πρώτο κιόλας στάδιο αυτών. Η χύδην πυκνότητα που επιτυγχάνεται με τη δεματοποίηση εξαρτάται από τη χρησιμοποιούμενη τεχνολογία και το μέγεθος των δεματιών.Τυπικές τιμές είναι γύρω στα 150 kg/m³ (500 – 600 kg ανά μεγάλη μπάλα). Η δεματοποίηση μπορεί να μην οδηγεί απαραιτήτως στην αύξηση της χύδην πυκνότητας, ωστόσο διευκολύνει το χειρισμό και την αποθήκευση.

Σε περιπτώσεις όπου απαιτείται πρόσθετη συμπίεση, πρέπει να χρησιμοποιηθεί η διεργασία πελλετοποίησης. Τα τελικά προϊόντα, οι πελλέτες, είναι μικρά κυλινδρικά σωματίδια, με τυπικές διαμέτρους 6 – 8 mm και μήκος μέχρι 40 mm. Η πυκνότητα των σωματιδίων είναι συνήθως γύρω στα 1200 kg/m³; ενώ η χύδην πυκνότητα κυμαίνεται μεταξύ 600 – 650 kg/m³, δηλαδή 4 περίπου φορές μεγαλύτερη από τη δεματοποιημένη βιομάζα.

Η πελλετοποίηση της ποώδους βιομάζας είναι μια οκιμασμένη τεχνολογία. Χρησιμοποιείται κυρίως στην παρασκευή ζωοτροφών και υλικών στρωμνής, είναι πάντως αρκετά συχνή και η παραγωγή πελλετών αχύρου για ενεργειακές μονάδες. Ωστόσο, ο αριθμός των εγκαταστάσεων που παράγουν πελλέτες ποώδους βιομάζας για ενεργειακές εφαρμογές είναι περιορισμένος κυρίως λόγω του περιορισμένου αριθμού των τελικών χρηστών και τη μη ύπαρξη ανεπτυγμένων αγορών για αυτά τα υλικά, σε αντίθεση με τις πελλέτες ξύλου.

Τα στάδια παραγωγής πελλετών από ποώδη βιομάζα είναι ως εξής:
• Υποδοχή (βλέπε ενότητα 03-02-06) καθαρισμός και άλεση της πρώτης ύλης (βλέπε ενότητα 03-02-04). Στο στάδιο αυτό είναι σημαντικό να απομακρύνονται οι σπάγγοι που κρατούν δεμένες τις μπάλες, μεγάλες πέτρες, μέταλλα και κάθε άλλου είδους ακαθαρσία που μπορεί να περιέχουν τα δεμάτια ώστε να αποφευχθεί η φθορά του εξοπλισμού. Η Εικόνα 03-02 6 παρουσιάζει σχηματική τη διεργασία.
• Ξήρανση (βλέπε και ενότητα 03-02-03). Για την παραγωγή πελλετών καλής ποιότητας (που δεν σπάνε εύκολα δηλαδή) είναι σημαντικό η υγρασία να είναι κάτω του 15 % κ.β. (συνήθως μεταξύ 8 - 14 %). Πολλές πρώτες ύλες από ποώδη βιομάζα πληρούν αυτήν την προϋπόθεση κατά την παραλαβή τους στη μονάδα πελλετοποίησης, ιδίως στις χώρες του Ευρωπαϊκού Νότου, και επομένως μπορούν να πελλετοποιηθούν απευθείας χωρίς πρόσθετη ξήρανση. Η μείωση κόστους που μπορεί να επιτευχθεί σε αυτή την περίπτωση είναι πολύ σημαντική: το κόστος εξοπλισμού ενός ξηραντήρα μπορεί να είναι σχεδόν το μισό του κόστους επένδυσης μιας μονάδας πελλετοποίησης, ενώ η ενεργειακή κατανάλωση της διεργασίας ξήρανσης μπορεί να είναι πολύ μεγάλη εάν το υλικό είναι υγρό (όπως συμβαίνει με πολλά δασικά υπολείμματα). Για τις περιπτώσεις όπου μια μονάδα πελλετοποίησης διαχειρίζεται και ποώδη και ξυλώδη βιομάζα, ο ξηραντήρας είναι απαραίτητος αλλά χρησιμοποιείται μόνο για τα ξυλώδη καύσιμα. Πολύ ξηρά υλικά πάντως μπορεί να οδηγήσουν σε εύθραστες πελλέτες που εύκολα γίνονται σκόνη. Στις περιπτώσεις αυτές, χρειάζεται η προσθήκη υγρασίαςστο καύσιμο πριν την παραγωγή πελλετών (βλέπε επόμενη παράγραφο).
• Προεπεξεργασία. Σε αυτό το στάδιο, χρησιμοποιείται ατμός ή/και νερό για να μαλακώσουν οι ίνες του υλικού πριν τη συμπίεση, οδηγώντας έτσι στο σχηματισμό ανθεκτικότερων πελλετών και στο σχηματισμό λιγότερων λεπτόκοκκων σωματιδίων. Άλλες ουσίες για αυξημένη συνοχή ή πρόσθετα που βελτιώνουν τα χαρακτηριστικά καύσης μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε αυτό το στάδιο – ο τελικός σκοπός είναι η βελτίωση της ποιότητας των πελλετών. Ωστόσο, μερικά πρόσθετα μπορεί να απαγορεύονται σε συγκεκριμένες χώρες ή η προσθήκη τους να περιορίζει τις τελικές χρήσεις των πελλετών. Η προεπεξεργασία θεωρείται ότι δεν ταιριάζει πάντα τόσο καλά με υλικά τύπου αχύρου, ωστόσο αποτελεί σημαντικό μέρος της διεργασίας όταν παράγονται πελλέτες ξύλου ή πελλέτες από αναμεμειγμένα υλικά.
• Πελλετοποίηση. Αυτό είναι το κύριο βήμα της διεργασίας. Υπάρχουν αρκετοί διαφορετικοί τύποι μύλων πελλετών – έχουν αναπτυχθεί μέχρι και φορητές μονάδες που επιτρέπουν την άμεση πελλετοποίηση δεματοποιημένης βιομάζας απευθείας στο χωράφι και παρακάμπτουν τις περισσότερες από τις παραπάνω διεργασίες (εκτός της άλεσης). Γενικά, δεν υπάρχουν σημαντικά προβλήματα στην πελλετοποίηση ποώδους βιομάζας, εφόσον ο μύλος πελλετών έχει σχεδιαστεί για τέτοια υλικά. Τα πιο τυπικά προβλήματα είναι το μπλοκάρισμα της πρέσσας (αρκετά συχνό φαινόμενο με υλικά τύπου αχύρου) και η υπερθέρμανση, καθώς και η μεγαλύτερη μηχανική διάβρωση από την υψηλή περιεκτικότητα τέφρας (και ιδίως πυριτίου) των υλικών αυτών.
• Ψύξη. Οι πέλλετες απομακρύονται από το μύλο πελλετών με θερμοκρασία περίπου 100 ^oC και πρέπει να κρυώσουν πριν το πακετάρισμά τους ώστε να μην σπάσουν
• Πακετάρισμα και απομάκρυνση των λεπτόκοκκων. Τα λεπτόκοκκα σωματίδια που βγαίνουν από την πρέσσα παραγωγής πελλετών πρέπει να διαχωριστούν από το τελικό προϊόν και μπορούν να ανακυκλωθούν στη διεργασία. Οι πελλέτες είτε τοποθετούνται σε μικρούς σάκκους (20-25 kg, για οικιακούς πελλάτες και όχι τόσο συχνή περίπτωση για πελλέτες ποώδους βιομάζας) ή μεγάλους σάκκους (1-1.5tn). Εναλλακτικά, μπορεί να μεταφέρονται πνευματικά ή να αποθηκεύονται χύδην (βλέπε 03-02-05).

Εικόνα 03-02 10: Επεξεργασία αχύρου στη μονάδα του Studstrupværket. Η ίδια αρχή εφαρμόζεται και στην προεπεξεργασία του αχύρου για την παραγωγή πελλετών. (Πηγή: DONG Energy)

Η πρόσθήκη ενός σταδίου πελλετοποίησης στην εφοδιαστική αλυσίδα οδηγεί σε σημαντική αύξηση του κόστους καυσίμου, κυρίως εξαιτίας της απαιτούμενης επένδυσης και εν μέρει εξαιτίας των ενεργειακών απαιτήσεων της διεργασίας (ηλεκτρισμός για τη λειτουργία των μύλων και του πελλετοποιητή, θερμότητα για ξήρανση, κτλ). Γενικά, οι ενεργειακές απαιτήσεις της πελλετοποίησης μπορεί να αντιστοιχούν στο 2-4 % της θερμογόνου ικανότητας του καυσίμου αν δεν απαιτείται ξήρανση ή και πάνω από το 20 % αυτής εάν η ξήρανση είναι απαραίτητη. Ωστόσο, η εξοικονόμηση κόστους μπορεί να είναι σημαντική εάν απαιτείται μεταφορά σε μεγάλες αποστάσεις. Για παράδειγμα, πελλέτες ξύλου από τον Καναδά μπορούν να μεταφερθούν οικονομικά σε λιμάνια της Δυτικής Ευρώπης (και οι εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου της εφοδιαστικής αλυσίδας είναι αρκετά μικρές ώστε να μην τίθεται θέμα σχετικά με το αν πράγματι η χρήση αυτού του καυσίμου συνεισφέρει πραγματικά στη μείωση των εκπομπών αερίων θερμοκηπίου). Για τις πελλέτες ποώδους βιομάζας δεν έχουν υλοποιηθεί ακόμα τόσο μακρικές εφοδιαστικές αλυσίδες, καθώς δεν υπάρχει προς το παρόν ανεπτυγμένη αγορά για τα καύσιμα.

Μερικοί προμηθευτές εξοπλισμού παράγουν φορητές μονάδες πελλετοποίησης (αρκετά μικρές ώστε να μπορούν να χωρέσουν στην καρότσα ενός φορτηγού ή να μεταφερθούν με ένα τρακτέρ), οι οποίες μπορεί να βρίσκονται κατευθείαν στο χωράφι όπου παράγεται η βιομάζα. Με τη χρήση αυτών των μηχανών, είναι δυνατή η παραγωγή πελλετών απευθείας στο χωράφι και έτσι να αποφευχθεί το υχηλότερο κόστος μεταφοράς των δεματιών στη μονάδα πελλετοποίησης. Αυτά τα συστήματα πάντως δεν είναι ακόμα ιδιαίτερα διαδεδομένα και απαιτούν πολύ προσεκτικό σχεδιασμό έτσι ώστε να επιτύχουν πράγματι σημαντική μείωση του κόστους.Αυτοκινούμενα μοντέλα πελλετοποιητών έχουν επίσης αναπτυχθεί (βλέπε 03-02-01γ).

Η φρύξη (torrefaction), σε συνδυασμό με την πελλετοποίηση, είναι μια διεργασία πυρόλυσης που υπόσχεται την παραγωγή πελλετών με ακόμα μεγαλύτερη ενεργειακή πυκνότητα, καθώς και άλλων ευνοϊκών ιδιοτήτων για πολλές εφαρμογές (ευκολία άλεσης, υδοφοβικές ιδιότητες, κτλ). Για τη ξυλώδη βιομάζα έχει σημειωθεί σημανιτκή πρόοδος στην τεχνολογία αυτή, ωστόσο για την ποώδη βιομάζα είναι ακόμα στο στάδιο της ανάπτυξης.

03-02-08: Χειρισμός / Τροφοδοσία

Στα πλαίσια αυτού του Οδηγού, ο όρος «χειρισμός» αναφέρεται σε δραστηριότητες που πραγματοποιούνται στο χωράφι ή στο χώρο αποθήκευσης. Η σημαντικότερη από αυτές είναι η φόρτωση δεματοποιημένης βιομάζας σε ένα όχημα ή σε ένα σωρό από μπάλες. Μια ποικιλία μηχανών μπορούν να χρησιμοποιηθούν προς αυτό το σκοπό: φορτωτές, εκσκαφείς, φορτωτές τρακτέρ, τηλεσκοπικοί φορτωτές ή μίνι-φορτωτές. Μια σύγκριση του απαιτούμενου χρόνου φόρτωσης ανά μπάλα για κάθε σύστημα παρουσιάζεται στην Εικόνα 03-02 11. Οι φορτωτές τρακτέρ και οι τηλεσκοπικοί φορτωτές μπορούν να φορτώνουν δυο μπάλες τη φορά, μειώνοντας έτσι τον απαιτούμενο χρόνο χειρισμού. Αυτό μπορεί να σημαίνει σημαντική εξοικονόμηση χρόνου όταν διαχειρίζεται κανείς μεγάλο αριθμό δεματιών.

Εικόνα 03-02 11: Σύγκριση τεχνολογιών φόρτωσης και εκφόρτωσης αχύρου. (Source: Straw to Energy, 2011)

Οι τηλεσκοπικοί φορτωτές (βλέπε Εικόνα 03-02 12) γίνονται ολοένα και πιο διαδεδομένοι καθώς έχουν μεγαλύτερο δυναμικό ύψωσης και μπορούν να φτάσουν σε μεγαλύτερη ύψη, ώστε να στοιβάξουν ψηλότερα τις μπάλες και να μειώσουν το κόστος αποθήκευσης. Οι μίνι-φορτωτές δεν είναι τόσο συχνοί αλλά είναι πολύ ευέλικτοι και χρήσιμοι σε περιπτώσεις στενότητας χώρου.

Εικόνα 03-02 12: Στοίβαξη αχύρου με τηλεσκοπικό φορτωτή. (Πηγή: Straw to Energy, 2011)

Εντός των ορίων μιας ενεργειακής μονάδας, ο όρος χειρισμός (ή τροφοδοσία) καλύπτει τις ακόλουθες δραστηριότητες: εκφόρτωση του υλικού από το όχημα μεταφοράς, αποθήκευση εντός των ορίων της ενεργειακής μονάδας και «μεταφορά» από το χώρο αυτό στον εξοπλισμό μείωσης μεγέθους και από εκεί στον λέβητα, τον αεριοποιήτη ή τον αντιδραστήρα.

Όπως μπορεί να περιμένει κανείς, η επιλογή τεχνολογίας, ο βαθμός αυτοματοποίησης και η όλη σχεδίαση του συστήματος χειρισμού εξαρτάται από το μέγεθος της ενεργειακής μονάδας και τη μορφή με την οποία διαχειρίζεται η βιομάζα. Έτσι, για την ποώδη βιομάζα, το σύστημα χειρισμού σημαίνει συνήθως διαχείριση δεματιών – μετά το στάδιο τεμαχισμού τους, στο σύστημα διακινούνται και μικρότερα σωματίδια, αλλά συνήθως σε πολύ μικρές αποστάσεις.

Η εκφόρτωση σε μεγάλες μονάδες συνήθως πραγματοποιείται με συστήματα γερανογέφυρας. Τα συστήματα αυτά μπορούν να σηκώσουν μέχρι και 12 μπάλες τη φορά, επομένως η εκφόρτωση ενός ολόκληρου φορτηγού πραγματοποιείται σε δυο μόλις στάδια. Ταυτόχρονα, πραγματοποιείται και η ζύγιση και η μέτρηση της υγρασίας (βλέπε 03-02-06). Οι εκφορτωμένες μπάλες στοιβάζονται στον κλειστό αποθηκευτικό χώρο όπου βρίσκεται η γερανογέφυρα. Ο χώρος αυτός έχει συνήθως δυνατότητα αποθήκευσης υλικού που επαρκεί για τη λειτουργεία της μονάδας για 2-3 ημέρες, έτσι ώστε να αντισταθμίσει τη μη παράδοση καυσίμου τα Σαββατοκύριακα και τις γιορτές. Η ίδια γερανογέφυρα χρησιμοποιείται και για τη φόρτωση των δεματιών στους ταινιόδρομους που οδηγούν στον εξοπλισμό μείωσης μεγέθους. Είναι σύνηθες για τις ενεργειακές μονάδες να χωρίζεται ο χώρος αποθήκευσης σε δυο ίσα μέρη. Κάθε μέρος έχει το διό του σύστημα γερανού και μια λωρίδα εκφόρτωσης των φορτηγών, έτσι ώστε να αποφεύγονται οι διακοπές λειτουργίας όταν μια γερανογέφυρα είναι εκτός λειτουργίας. Οι Εικόνες 03-02 13 και 03-02 14 παρουσιάζουν τέτοια συστήματα γερανογεφυρών.

Για μικρότερες μονάδες, το ειδικό κόστος επένδυσης για τις γερανογέφυρες είναι πολύ μεγάλο και οι μπάλες εκφορτώνονται από τα φορτηγά με περονοφόρους ανυψωτές (κλαρκ), οι οποίοι μπορούν να διαχειριστούν 1-2 μπάλες τη φορά. Αν και ο χρόνος εκφόρτωσης είναι συγκρίσιμος με αυτός των συστημάτων γερανογέφυρας, όπως φαίνεται στην Εικόνα 03-02 11, απαιτείται πρόσθετος χρόνος για τη ζύγιση και τη μέτρηση της ηυγρασίας κάθε μπάλας.

Εικόνα 03-02 13: Το σύστημα υποδοχής αχύρου σε ηλεκτροπαραγωγική μονάδα της ACCIONA (Πηγή: ΕΚΕΤΑ)

Εικόνα 03-02 14: Εκφόρτωση μπαλών αχύρου στο εργοστάσιο βιοπελλετών του Køge (Πηγή: mixBioPellets Project)

Μετά το βήμα μείωσης μεγέθους (ενότητα 03-02-04), η αλεσμένη ή τεμαχισμένη βιομάζα πρέπει να μεταφερθεί στο τμήμα της μονάδας όπου λαμβάνει χώρα η διεργασία ενεργειακής μετατροπής. Σε πολλές περιπτώσεις, η διεργασία αυτή είναι η καύση. Για συστήματα καύσης σε εσχάρα ή ρευστοποιημένες κλίνες (βλέπε 04-02-02β), η τεμαχισμένη βιομάζα μεταφέρεται συνήθως με κοχλίες. Σε συστήματα κονιοποιημένου καυσίμου, όπως αυτά των περισσότερων μονάδων μεικτής καύσης (βλέπε 04-02-02β), απαιτείται πνευματική μεταφορά για την έγχυση της βιομάζας στο λέβητα.

Ο χειρισμός των πελλετών ποώδους βιομάζας δε διαφέρει ουσιαστικά από αυτόν για τις ξυλώδις πελλέτες, όπως περιγράφεται στην ενότητα 03-00-02θ. Η πελλετοποίηση συνεπάγεται αυξημένο κόστος καυσίμου, όπως αναφέρθηκε στην ενότητα 03-02-07. Ωστόσο, ο χειρισμός των πελλετών είναι πολύ ευκολότερος και το όλο σύστημα τροφοδοσίας αποκτά πολύ πιο μικρές διαστάσεις – αντί για μεγάλους χώρους αποθήκευσης με γερανογέφυρες, οι πελλέτες μπορούν να αποθηκευτούν σε ψηλά σιλό απ’ όπου και φορτώνονται ή εκφορτώνονται με μικρά προβλήματα σκόνης. Η χρήση πνευματικών συστημάτων μεταφοράς είναι πολύ συχνή για την τροφοδοσία πελλετών εντός των ορίων μιας ενεργειακής μονάδας.

03-02-09: Ποιοτικός έλεγχος

Εξαιτίας της επίδρασης αρκετών απρόβλεπτων παραγόντων, όπως των καιρικών συνθηκών, στην εφοδιαστική αλυσίδα, η ποιότητα των καυσίμων ποώδους βιομάζας που παραλαμβάνεται τελικά από μια ενεργειακή μονάδα μπορεί να είναι ιδιαίτερα μεταβλητή. Ορισμένες παραμέτρους, όπως η περιεχόμενη τέφρα και η ανώτερη θερμογόνος ικανότητα, έχουν ένα πιο περιορισμένο εύρος διακυμάνσεων που εξαρτάται κυρίως από τον τύπο της βιομάζας, τις συνθήκες ανάπτυξης και την εφοδιαστική του καυσίμου. Έτσι, οι περισσότερες μονάδες που τροφοδοτούνται με ποώδη καύσιμα δεν πραγματοποιούν την πλήρη γκάμα εργαστηριακών χαρακτηρισμών καυσίμου σε ημερήσια βάση. Η έμφαση δίνεται κυρίως στη ζύγιση του καυσίμου και στον καθορισμό της υγρασίας.

Οι μεγαλύτερες ενεργειακές μονάδες είναι εξοπλισμένες με γερανογέφυρες (βλέπε Εικόνες 03-02-13 και 03-02 14) που επιτρέπουν τη γρήγορη μέτρηση της μάζας και της υγρασίας του καυσίμου κατά την εκφόρτωση. Σε μικρότερες μονάδες, χρησιμοποιούνται φορητά υγρόμετρα, τα οποία όμως δεν είναι τόσο ακριβά σε σχετικά χαλαρά υλικά, όπως οι μπάλες αχύρου.

Τα ακριβή όρια της υγρασίας εξαρτώνται από τους χειριστές του σταθμού και την εφαρμοζόμενη διεργασία. Συνήθως πάντως, μπάλες με υγρασία άνω του 20 % κ.β. δεν παραλαμβάνονται και επιστρέφονται στους αγρότες.

Στις περιπτώσεις όπου το καύσιμο παραλαμβάνεται τελικά με τη μορφή πελλέτας, η μηχανική αντοχή αποτελεί μια άλλη σημαντική παράμετρο. Οι πελλέτες με χαμηλή αντοχή τείνουν να σπάνε κατά τις διαδικασίες χειρισμού και να σχηματίζουν λεπτόκοκκα σωματίδια που αυξάνουν τους κινδύνους απωλειών υλικού, εκρήξεων σκόνης, ακόμα και αρνητικών επιδράσεων στην ανθρώπινη υγεία. Για τα συστήματα που είναι σχεδιασμένα να λειτουργούν με τροφοδοσία πελλετών, υπερβολικά μεγάλη περιεκτικότητα σε λεπτόκοκκα σωματίδια οδηγεί σε αυξημένες εκπομπές ακαύστων και μείωση της απόδοσης. Η μηχανική αντοχή πελλετών μετράται σύμφωνα με το Ευρωπαϊκό Πρότυπο EN 15210, σύμφωνα με το οποίο μια ποσότητα πελλετών τοποθετείται σε κλειστό δοχείο και, μετά από ένα δεδομένο αριθμό περιστροφών, κοσκινίζεται σε κόσκινο 3.15 mm. Το ποσό των λεπτόκοκκων που σχηματίζεται από τη διεργασία είναι ενδεικτικό της αντοχής των πελλετών, η οποία εκφράζεται ως ποσοστό του τελικού μη λεπτόκοκκου υλικού προς την αρχική μάζα. Οι αποδεκτές τιμές της μηχανικής αντοχής πελλετών εξαρτώνται από τον τελικό χρήστη, συνήθως πάντως είναι άνω του 96 – 97 %.

Εικόνα 03-02 15: Μέτρηση της υγρασίας μπαλών αχύρου με φορητό υγρόμετρο, αριστερά (Πηγή: Torben Skøtt/BioPress), λεπτομέρεια, δεξιά (Πηγή:www.cowbones.com)

03-02-10: Θέματα σχεδιασμού

Εν συγκρίσει με την ξυλώδη βιομάζα, υπάρχουν σημαντικά λιγότερες πραγματικές εφαρμογές ποώδους βιομάζας για την παραγωγή ενέργειας και επομένως, και λιγότερα παραδείγματα πραγματικών εφοδιαστικών αλυσίδων. Ο σχεδιαστής ενεργειακών συστημάτων θα πρέπει να «δανειστεί» πρακτικές από υπάρχοντα παραδείγματα, καθώς και από άλλες εφαρμογές, όπως τη χρήση αγροτικών υπολειμμάτων για παραγωγή ζωοτροφών και στρωμνής.

Μια από τις σημαντικότερες παρατηρήσεις στις εφοδιαστικές αλυσίδες ποώδους βιομάζας είναι ότι αποτελεί τον κρίσιμο κρίκο μεταξύ της ενεργειακής μονάδας και των παραγωγών καυσίμου, δηλαδή τους αγρότες. Οι αγρότες γνωρίζουν καλά το πώς αποτιμούνται τα προϊόντα τους στην αγορά τροφίμων ή ινών, αλλά δεν έχουν ακόμα καλή γνώση των ενεργειακών αγορών. Έτσι, ο σχεδιαστής συστημάτων θα πρέπει να εξετάσει ορισμένες δράσεις εκπαίδευσης και διάχυσης πληροφοριών οι οποίες θα τονίζουν τα χαρακτηριστικά της πρώτης ύλης που είναι σημαντικά στον τελικό χρήστη (για παράδειγμα, όσο γίνεται χαμηλότερη τέφρα) και το πώς οι αγροτικές εργασίες θα πρέπει να τα λαμβάνουν αυτά υπόψη.

Στη θεωρία, μια ενεργειακή μονάδα πληρώνει τον προμηθευτή καυσίμου βάσει του ενεργειακού περιεχομένου του καυσίμου. Στην πράξη και προκειμένου να αποφευχθούν ακριβές και εκτενείς μετρήσεις, συνήθως μόνο το βάρος και η υγρασία μετρώνται κατά την παραλαβή (βλέπε 03-02-09). Ωστόσο, αποκλίσεις στην ποιότητα του καυσίμου θα γίνουν μακροπρόθεσμα αντιληπτές και μπορεί να οδηγήσουν κάποιους προμηθευτές σε «μαύρες λίστες» ή – σε ακραίες περιπτώσεις – στην εγκατάλειψη ενός έργου. Επομένως, όλοι οι εμπλεκόμενοι φορείς θα πρέπει να γνωρίζουν τους κινδύνους πρακτικών σκόπιμης νοθείας των καυσίμων ή μη ορθής συλλογής τους.

Γενικά, οι χειριστές των μονάδων δεν εμπλέκονται άμεσα στην εφοδιαστική αλυσίδα του καυσίμου και αφήνουν αυτή τη δουλειά σε τρίτους εργολάβους. Έτσι, από τη μεριά του, ο χειριστής μιας μονάδας, βλέπει ένα κόστος παράδοσης καυσίμου, εκφρασμένο σε €/GJ ή αντίστοιχες μονάδες, αλλά μπορεί να μην έχει γνώση των βημάτων που απαιτούνται για τη λειτουργία της εφοδιαστικής αλυσίδας. Ο σχεδιαστής συστημάτων θα πρέπει να εξετάσει πώς να βοηθήσει την οργάνωση εφοδιαστικών αλυσίδων χρησιμοποιώντας τον εξοπλισμό και τις υποδομές που υπάρχουν ήδη σε μια δεδομένη περιοχή. Για παράδειγμα, δεματοποιητικές μηχανές που παράγουν ορθογώνιες μπάλες μπορεί να είναι διαθέσιμες στις περιοσσότερες περιοχές όπου παράγεται άχυρο σιτηρών, ωστόσο αυτό μπορεί να μη συμβαίνει σε μέρη όπου είναι καλλιεργούνται άλλα είδη, τα υπολείμματα των οποίων καίγονται στο χωράφι. Έτσι, η αγορά τέτοιου εξοπλισμού από τους αγρότες ή εργολάβους θα πρέπει να εξεταστεί. Η χρήση φορητών πελλετοποιητών μπορεί να ακούγεται καλή στην πράξημ αλλά η εφαρμογή τους γίνεται πιο περίπλοκη όταν πρέπει να αποφασιστεί πώς θα κατανεμηθεί το κόστος αγοράς τους. Το ίδιο ισχύει και για τις εγκαταστάσεις αποθήκευσης ή την ενσωμάτωση χορτοκοπτικών μηχανών στην εφοδιαστική αλυσίδα.

Από την άλλη, ο χειριστής της μονάδας δε θα πρέπει να περιμένει να εφαρμόζουν οι αγρότες τεχνικές που βελτιώνουν την ποιότητα του καυσίμου, όπως η έκπλυση του αχύρου, εκτός κι αν υπάρχει εν ισχύ ένας μηχανισμός προμήθειας που θέτει αυξημένες τιμές για καύσιμα ανώτερης ποιότητας

Οι καιρικές συνθήκες σε μια δεδομένη περιοχή είναι κρίσιμος παράγοντας που πρέπει να λαμβάνεται υπόψη κατά το σχεδιασμό εφοδιαστικών αλυσίδων, καθώς επηρεάζουν το παράθυρο θερισμού και τις απαιτήσεις από το χώρο αποθήκευσης.

Εξαιτίας της διαθεσιμότητας βιομάζας, της χαμηλής ενεργειακής πυκνότητας και των υψηλών μεταφορικών εξόδων για την ποώδη βιομάζα, οι περισσότερες εφοδιαστικές αλυσίδες με αυτά τα υλικά περιορίζονται συνήθως σε αποστάσεις 50 – 100 km από το πεδίο. Αυτό τείνει να περιορίζει την τοποθεσία των ενεργειακών μονάδων σε αγροτικές κοινότητες ή μικρές πόλεις και επομένως μπορεί να επηρεάσει την δυνατότητα της εξασφάλισης πελατών για την παραγόμενη θερμότητα μιας μονάδας συμπαραγωγής.

Εξαιτίας της χαμηλής μεταφορικής ικανότητας, μια μονάδα δεδομένου μεγέθους θα απαιτεί την κίνηση ενός σημαντικού αριθμού φορτηγών μέσα και έξω από τα όριά της για τις παραλαβές καυσίμου. Αυτό αποτελεί πηγή θορύβου και ρύπανσης και οι τοπικές αρχές μπορεί να απαιτήσουν τη χωροθέτηση μιας μονάδας εκτός των ορίων μιας κοινότητας. Προφανώς, αυτό επηρεάζει το κόστος σωληνώσεων για μια μονάδα συμπαραγωγής, όπως αναφέρθηκε στην ενότητα 04-00-08η.

Η πελλετοποίηση μπορεί να εξεταστεί ως επιλογή για την περίπτωση μεταφοράς της ποώδους βιομάζας σε μεγάλες αποστάσεις, αλλά συνεπάγεται αυξημένο ενεργειακό κόστος και απαιτεί πολύ προσεκτικό σχεδιασμό της οικονομικότητας της εφοδιαστικής αλυσίδας. Μέχρι σήμερα, δεν έχουν αναπτυχθεί εφοδιαστικές αλυσίδες μεγάλων αποστάσεων για ποώδεις βιομάζες, αλλά η τάση αναμένεται να αλλάξει στο μέλλον, καθώς οι ανάγκες της Ευρωπαϊκής αγοράς σε βιομάζα θα αυξάνονται και οι ξυλώδεις πρώτες ύλες θα γίνουν σπανιότερες ή/και πιο ακριβές.