Na użytki rolne w gospodarstwie warto spojrzeć nie tylko jako miejsce produkcji roślin na cele konsumpcyjne i paszowe. Coraz większego znaczenia nabiera wykorzystanie biomasy z pól, w tym słomy do produkcji energii.
Słoma zalicza się do najpopularniejszych plonów ubocznych z upraw prowadzonych na gruntach ornych. Do celów energetycznych, przede wszystkim produkcji energii cieplnej w efekcie spalania może być wykorzystana słoma praktycznie ze wszystkich rodzajów zbóż, a także rzepaku i gryki. Jedynie słoma owsiana stawia pewne ograniczenia w jej zastosowaniu do celów energetycznych, chociażby z racji bardzo niskiej temperatury topnienia popiołu.
Co warto wiedzieć o wartości energetycznej słomy?
Słoma w porównaniu z innymi nośnikami energii wyróżnia się dużą ilością substancji lotnych i niższą zawartością siarki. Szczególnie ta druga cecha decyduje o korzyściach wynikających z zastosowania słomy na cele energetyczne. Są to korzyści związane z ochroną środowiska. Inną, równie ważną płaszczyzną porównania słomy z dostępnymi nośnikami energii jest wartość opałowa. W przypadku słomy, wartość opałowa na ogół mieści się w zakresie od ok. 14 do ok. 17 MJ/kg. Dla porównania, wartość opałowa węgla kamiennego i gazu ziemnego wynosi odpowiednio 25 i 48 MJ/kg. Warto wspomnieć, że przykładowo dla węgla wartość opałowa mieści się w szerokim, bo wynoszącym od 18,8 do 29,3 MJ/kg zakresie. Porównywalną ze słomą wartością opałową cechuje się drewno opałowe – 16 MJ/kg.
Szeroki zakres wartości opałowej słomy wynika z jej rodzaju, a także wilgotności. Słomę pszenną cechuje wyższa wartość opałowa w porównaniu ze słomą jęczmienną. Wyższą wartością opałową wyróżnia się także słoma szara w zestawieniu ze słomą żółtą. Różnice w wartości opałowej zaznaczają się również w przypadku porównania słomy suchej i świeżej (o większej wilgotności). Oczywiście bardziej korzystne – z punktu widzenia ilości pozyskanej energii z jednostki masy – jest stosowanie do spalania słomy suchej.
Wilgotność świeżej słomy, bezpośrednio po zbiorze zbóż na ogół mieści się w zakresie od 12 do 22%. Wysoka wilgotność słomy – 22%, a nawet więcej może wynikać z niesprzyjających warunków atmosferycznych, szczególnie bezpośrednio po zbiorze. O wilgotności słomy może również decydować udział świeżych chwastów w masie plonu. Problem wilgotności słomy jest o tyle istotny, że nadmiernie wysoka wilgotność przekłada się na zmniejszenie ilości możliwej do uzyskania energii w procesie spalania. Ponadto, wysoka wilgotność słomy, wpływając na przebieg spalania może decydować o podwyższeniu emisji zanieczyszczeń. W przypadku wyższej wilgotności mogą pojawić się problemy z gromadzeniem, przechowywaniem, rozdrabnianiem i zadawaniem słomy do paleniska.
Gdy słoma zmienia kolor…
Z punktu widzenia sprawności przebiegu spalania i jego oceny zwraca się uwagę na ważną rolę, jaką w okresie po zbiorze słomy spełnia przebieg pogody. Świeża słoma, o charakterystycznym żółtym kolorze zawiera w swoim składzie metale alkaliczne i związki chloru, które nie pozostają bez wpływu na procesy korozji i powstawanie żużlu. Dlatego w przypadku słomy przeznaczonej na cele energetyczne korzystną jest sytuacja, gdy w okresie po zbiorze zbóż i zalegania słomy na polu jest ona poddana opadom deszczu. W efekcie działania opadów atmosferycznych dochodzi do wymywania niekorzystnych związków chemicznych. Proces ten nazywany jest więdnięciem, a jego końcowym etapem powinno być wysuszenie masy słomy. Charakterystycznym objawem przebiegu procesu więdnięcia jest zmiana barwy słomy z żółtej na szarą.
W gospodarstwach, w których dominuje produkcja roślinna, alternatywą jest sprzedaż słomy jednostkom zajmującym się jej brykietowaniem. By ocenić celowość takiego działania istotne jest zbilansowanie korzyści, nakładów i strat związanych z wykorzystaniem słomy na cele energetyczne. Po stronie korzyści pozostają zyski finansowe ze sprzedaży słomy. Sprzedaż wymaga jednak odpowiedniego przygotowania słomy, do takiej postaci, która ułatwi sprawny przebieg jej załadunku na polu, transportu i dalszego zagospodarowania.
Prowadzony każdego roku zbiór słomy w gospodarstwie z przeznaczeniem na cele energetyczne, równocześnie bez planowanego zasilania gleby inną masą organiczną może prowadzić w dłuższym czasie do degradacji środowiska glebowego. Dlatego ważnym rozwiązaniem, szczególnie w przypadku gospodarstw nie prowadzących produkcji zwierzęcej jest możliwość rozprowadzania na powierzchni gruntów ornych rozdrobnionej słomy, by utrzymać zrównoważony bilans substancji organicznej w glebie.
Każda z metod zagospodarowania słomy, również na cele energetyczne jest uwarunkowana wyposażeniem w odpowiednio dobrany sprzęt techniczny. W gospodarstwach gromadzących słomę na potrzeby utrzymania zwierząt, ale też na cele energetyczne, w tym na brykietowanie i spalanie kluczową rolę w technologii produkcji pełnią różnego typu maszyny do zbioru słomy.
Słoma pozostawiona na polu po zebraniu zboża, w formie luźnej jest uciążliwym materiałem do zagospodarowania, szczególnie na cele energetyczne. Uciążliwy jest zarówno transport w formie luźnej jak i spalanie w takiej właśnie postaci. Dlatego, przewidując wykorzystanie słomy na cele energetyczne, wymagane jest jej sprasowanie lub doprowadzenie do postaci peletu, zarówno łatwego do przemieszczania jak i przygotowania do spalania.
Zbiór słomy, jej transport i składowanie
Do zbioru słomy znajdują zastosowanie prasy kostkujące i zwijające. Skuteczność zbioru słomy prasami w dużej mierze zależy od jakości omłotu zboża kombajnami. Po przejściu przez kombajn słoma nie powinna być nadmiernie uszkodzona i zdeformowana, ponieważ krótkie kawałki są na ogół trudniej podbierane przez podbieracz prasy. Decyduje to o wyższych stratach ilościowych masy zarówno na podbieraczu jak też w komorze prasowania.
Baloty lub kostki ze słomą, bezpośrednio po ich sprasowaniu powinny zostać zwiezione z pola i zabezpieczone przed wchłanianiem wilgoci i zamoczeniem w przypadku deszczu.
Zbiór i składowanie słomy w walcowych i prostopadłościennych balotach, a nawet mniejszych kostkach może stanowić problem z bezpośrednim zagospodarowaniem słomy na cele energetyczne, chociażby z racji dostępu do odpowiedniej konstrukcji pieców i urządzeń do ich załadunku. Dlatego w praktyce, aby ułatwić dystrybucję i ograniczyć konieczności wyposażenia w piece do balotów, proponuje się w technologii zagospodarowania słomy jej formowanie w postaci brykietów i peletów. Przykładowo, dzięki brykietowaniu osiąga się takie korzyści jak ujednolicenie struktury opału (o średnicy 50-60 mm i dowolnej długości), zwiększenie gęstości do ok. 700 kg/m3 – wyższej w porównaniu ze słomą w balotach (co ułatwia transport), wyeliminowanie problemu samozapłonu przy składowaniu, ograniczenie zjawiska rozwoju pleśni, ułatwienie automatyzacji zasilania małych i dużych pieców. Warunkiem osiągnięcia wymienionych korzyści jest brykietowanie słomy o odpowiedniej wilgotności (10-12%).
