Decyzję o zakupie nowego kotła powinno się dokładnie przemyśleć. Dzisiejsza oferta rynkowa tych urządzeń jest bardzo bogata także w kwestii materiałów, które można w nich spalać.

Kocioł wymieniamy najczęściej w momencie, gdy ten użytkowany dotychczas praktycznie nie wykazuje już zdolności do dalszej pracy, krótko mówiąc - ledwie zipie. Jeśli taka sytuacja przytrafi się na koniec sezonu grzewczego, nie jest tak źle. Gorzej, gdy efekty zwlekania z wymianą kotła dotykają nas w środku zimy. Trzeba wówczas szukać czegoś na szybko i zwykle taki wybór nie kończy się dobrze. A decyzję o zakupie trzeba dobrze przemyśleć i skalkulować koszty nie tylko samego urządzenia.

Na węgiel, słomę czy ziarno?
Przy wyborze nowego kotła najistotniejszy jest czynnik ekonomiczny, czyli czy piec starej generacji opłaca się wymienić na nowszy tradycyjny, czy też lepiej kupić kocioł wykorzystujący inne paliwo, być może tańsze. Do inwestycji w źródła odnawialne kusi m.in. zwrot do 80 proc. kosztów zakupu nowoczesnego kotła na biomasę, oferowany przez Wojewódzki Fundusz Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej. Takie zakupy warto robić bezpośrednio po sezonie grzewczym, gdyż wtedy ceny kotłów są niższe.
Chcąc odpowiednio dobrać moc kotła, należy kierować się ogólnym zapotrzebowaniem na ciepło, gdyż kocioł o zbyt dużej mocy nie jest wykorzystywany optymalnie – ma niską sprawność. Jeżeli natomiast wybierzemy zbyt mały kocioł, musimy liczyć się z dużo większym zużyciem materiału opałowego, przyspieszonym zużyciem kotła, a przede wszystkim z niedogrzanymi pomieszczeniami.
Występujące na rynku kotły można podzielić na kilka kategorii np. ze względu na rodzaj zadawanego paliwa lub ze względu na moc grzewczą. Ze względu na rodzaj zadawanego paliwa wyróżniamy m.in. kotły na zrębki drzewne, kotły na słomę oraz kotły wielopaliwowe. Poza tym spotykamy też kotły tradycyjne: na węgiel, na gaz, olej, kotły elektryczne i wiele innych. Zależnie od mocy, kotły dzieli się na dwie podgrupy: używane w domach jednorodzinnych i mieszkaniach oraz te większe, do zastosowania w kotłowniach bloków, osiedli itp. Dlatego przed wyborem nowego kotła trzeba dobrze przemyśleć czego tak naprawdę potrzebujemy? Pamiętajmy, że skutki ostatecznego wyboru będziemy odczuwać przynajmniej przez kilka lat.

Kotły na biomasę
Na terenach rolniczych, z dominacją uprawy zbóż, często występuje nadwyżka niewykorzystanej słomy. Spalenie słomy bezpośrednio na polu jest niezgodne z zasadami dobrych praktyk rolniczych, ale przede wszystkim stanowi duże zagrożenie pożarowe. Lepszym rozwiązaniem jest wykorzystywanie słomy jako materiał opałowy. Dlatego w tych regionach gdzie dominuje produkcja zbóż najlepiej sprawdzają się kotły opalane słomą. Można nią palić także w kotłach wielopaliwowych.
Spalanie słomy odbywa się w trzech podstawowych technologiach:
* kotły wsadowe – spalane całe baloty słomy
* kotły o ruchu ciągłym – spalana jest słoma rozdrobniona
* kotły o ruchu ciągłym – słoma spalana jest w tzw. technologii „cygarowej”
Zwiększenie zapotrzebowania na energię odnawialną przyczynia się do szybkiego rozwoju upraw energetycznych, w tym roślin drzewiastych „szybkiej rotacji”. W Polsce jest to przede wszystkim wierzba energetyczna. Zwiększonym popytem cieszą się kotły, w których jako materiał opałowy wykorzystuje się zrębki drzewne. Drewno można spalić w każdym kotle, jednak nie będzie to spalanie efektywne. Sprawność kotłów tego rodzaju waha się w granicach 80–89%.
Do tego typu opału najlepiej wykorzystywać kotły do tzw. spalania fluidalnego. Charakteryzują się one możliwością spalania paliw o zwiększonej wilgotności, pełniejszym spalaniem przy znacznym ograniczeniu emisji tlenków azotu oraz obniżoną temperaturą spalania. Nie bez znaczenia jest też wiązanie w złożu fluidalnym siarki poprzez reakcje tlenków siarki z tlenkami wapnia i spalanie biomasy o wartości opałowej mniejszej niż 6 MJ/kg.
Słomę i zrębki drzewne na opał można też przetworzyć na brykiety lub pelety (suszona, mielona i sprasowana biomasa dowolnego pochodzenia: słoma, zrębki itp.). System zadawania tego typu materiału opałowego jest podobny jak w przypadku kotła na węgiel. Dzięki odpowiedniemu zagęszczeniu materiały te mają wysoką wydajność i są powszechnie stosowane. Znajdują zastosowanie w kotłach wielopaliwowych, a także w niektórych kotłach opalanych eko-groszkiem.
Pelety mają grubość w granicach od 6 do 25 mm., długość natomiast to kilka centymetrów. Mają wysoką wartość opałową, niską wilgotność - 12 % oraz małą zawartość popiołów - do 0,5 %.
Produkcja brykietów jest tańsza i prostsza od produkcji pelet. Dobre właściwości opałowe tego materiału wynikają m.in. z wysokiego stopnia zgniotu, co wpływa na łatwość przechowywania i dystrybucji, a także na długość spalania. Brykiety powstają w procesie ciśnieniowego zagęszczania odpadów roślinnych (m.in. słomy lub zrębków wierzbowych).
Kotły wykorzystujące brykiety dostosowywane są również do spalania zrębków drzewnych i trocin. Warto wiedzieć, że brykiet ze słomy spalany bez nadmuchu powietrza tli się i żarzy zamiast płonąć żywym płomieniem, przez co proces ten przebiega słabiej.

Kotły wielopaliwowe
Do spalania w kotłach wielopaliwowych można stosować m.in. ziarna zbóż, zrębki drzewne, pelety, brykiety, węgiel tzw. eko-groszek, biomasę, kłody drzew a także, przy zastosowaniu odpowiednich palników – gaz i olej. Przeciętna sprawność takich kotłów wynosi ok. 85% ale wilgotność materiału opałowego nie może przekraczać 20%.
Najpopularniejszym zbożem wykorzystywanym w celach opałowych jest owies, który ma najlepsze właściwości fizykochemiczne wśród zbóż,. Na opał wykorzystywane jest również ziarno rzepaku i inne. Przewaga owsa nad innymi zbożami polega na stabilnym i niskim poziomie wilgotności oraz wysokiej kaloryczności - 4 MWh/ tonę. Spalanie zboża jest dość często uważane za marnotrawienie żywności. Obawy te nie są jednak uzasadnione, na opał bowiem stosuje się wyłącznie ziarno niezdatne do spożycia ze względu na zanieczyszczenia lub choroby dyskwalifikujące ziarno jako materiał żywieniowy.

Kotły węglowe
Od wieków wykorzystywano węgiel jako paliwo. Jednak jego cena ciągle rośnie i m.in. to powoduje, że coraz większą popularnością zaczynają cieszyć się kotły na biomasę - materiał tani i ogólnodostępny. Węgiel wciąż jest podstawowym paliwem wykorzystywanym przez polskie elektrownie i elektrociepłownie. Istnieje spora różnorodność kotłów opalanych węglem – m.in. rusztowe, pyłowe i fluidalne. W odróżnieniu od kotłów gazowych i olejowych wymagają ręcznego załadunku paliwa i okresowego oczyszczania, są one na ogół kotłami jednofunkcyjnymi. Stare kotły węglowe ze spalaniem górnym miały sprawność do 50%. Obecnie sprawność kotłów węglowych wynosi ponad 85%.

Kotły gazowe
Kotły gazowe są dość popularne w Polsce, ale podobnie jak w przypadku węgla cena tego paliwa wciąż rośnie. Prognozy paliwowe nie przewidują w tej tendencji zmian – nieodnawialne źródła energii drożeją i drożeć będą. Tą grupę kotłów dzieli się m.in. ze względu na możliwość zamontowania –stojące lub wiszące. Zależnie od zastosowania możemy podzielić je na: jednofunkcyjne (centralne ogrzewanie) lub dwufunkcyjne (centralne ogrzewanie + podgrzewanie wody użytkowej). Ze względu na budowę komory spalania kotły gazowe dzielimy na kotły z otwartą i zamkniętą komorą spalania. Inny rodzaj to podział ze względu na sposób działania – tradycyjne i kondensacyjne. Ich sprawność wynosi zazwyczaj 90–95%, a w przypadku kotłów kondensacyjnych nawet ponad 100%. Taki podział możemy zastosować również wobec kotłów olejowych.

Kotły olejowe
Kotły olejowe są wygodne tam, gdzie nie ma przyłącza gazowego. Olej opałowy jest jednak na tyle drogim paliwem, że nie są one zbyt popularne. Poza tym koszt zakupu „opału” ciągle wzrasta. Niewątpliwym plusem tego rodzaju kotłów jest możliwość długiego magazynowania materiału opałowego. Sprawność kotłów olejowych waha się w granicach 92–94%.

Jakie koszty?
Ceny zależne są w bardzo dużym stopniu od termoizolacji ogrzewanego budynku. Trudno dokładnie oszacować koszt materiału opałowego w przypadku zrębków wierzby i słomy oraz peletów i brykietów. Zależy to głównie od tego czy materiał jest kupowany, czy produkowany we własnym zakresie. Słoma uchodzi za jedno z najtańszych źródeł opału. W regionach, gdzie występuje jej znaczna nadwyżka rolnicy oddają ją w zamian za zwiezienie z pola. Cena wierzby jest również dość zróżnicowana, w zależności od regionu i popytu na ten materiał. Obecnie ogrzewanie biomasą uznawane jest za jedno z najtańszych rozwiązań.
Wyprodukowanie 10 tys. kW ciepła w kotle wielopaliwowym wymaga zużycia około 3 ton owsa, co w przybliżeniu odpowiada 1 m3 oleju opałowego. Średnie zapotrzebowanie na ziarno w sezonie grzewczym (5-6 miesięcy w roku) wynosi 6-7 ton i zależy od powierzchni ogrzewanej oraz termoizolacji budynku. Koszt ogrzewania owsem przez jeden sezon średnio ocieplonego budynku o powierzchni 200 m2 to ok. 1 500 zł. W przypadku węgla jest to koszt od 1 600 zł, a w przypadku gazu ziemnego 3 tys. zł. Olej opałowy jest obecnie najdroższy – koszty takiego ogrzewania to ponad 5 tys. zł, podobnie jest w przypadku gazu płynnego. Przedstawione dane są przybliżone ponieważ istotna jest wcześniej wspomniana termoizolacja budynku, sprawność kotła i wiele innych czynników.
Planując modernizację kotłowni należy przemyśleć dobrze wiele kwestii. Przede wszystkim którego producenta wybrać, jakie paliwo chcemy stosować (jakie materiały opałowe mamy w okolicy lub co jest najtańsze), oraz jaki kocioł będzie najlepszy w danych warunkach (jaki typ kotła nas interesuje – tradycyjny czy na biomasę). Poza tym można się zastanowić nad doborem koloru urządzenia oraz czy będzie ono pasować do architektury wnętrza. Bo przecież coraz częściej kocioł można umieścić w pomieszczeniach użytkowych, a nie w wydzielonej do tego celu kotłowni (mowa tu o kotłach mniejszej mocy np. gazowych, które nie muszą znajdować się w odrębnych pomieszczeniach).

Anna Gumeniuk
Instytut Paliw i Energii Odnawialnej w Warszawie

Anna Gumeniuk

AGROmechanika 1/2008, strona 40

Twój warsztat