Wartość opałowa pelletu (kaloryczność)

Wartość opałowa a kaloryczność

„Kaloryczność” to potoczne określenie wartości opałowej (Ilość ciepła wydzielona przy całkowitym spaleniu jednostki masy paliwa, gdy woda w spalinach pozostaje w postaci pary (ang. net calorific value, NCV).)Ilość ciepła wydzielona przy całkowitym spaleniu jednostki masy paliwa, gdy woda w spalinach pozostaje w postaci pary (ang. net calorific value, NCV)., czyli ilości ciepła, jaką daje całkowite spalenie kilograma paliwa. W pellecie podaje się ją w megadżulach na kilogram (MJ/kg) albo w kilowatogodzinach na kilogram (kWh/kg). Metodę oznaczania opisuje norma ISO 18125^[17].

Wartość opałowa jest parametrem wynikowym: zależy przede wszystkim od tego, ile w paliwie jest wody i popiołu, a w mniejszym stopniu od gatunku drewna. Dlatego ma sens tylko razem z informacją, w jakim stanie paliwa ją podano — o tym niżej.

Ciepło spalania a wartość opałowa

W dokumentach technicznych pojawiają się dwie wielkości, które łatwo pomylić:

• ciepło spalania (Ilość ciepła przy całkowitym spaleniu, gdy para wodna ze spalin skropli się i odda swoje ciepło (ang. gross calorific value, GCV).)Ilość ciepła przy całkowitym spaleniu, gdy para wodna ze spalin skropli się i odda swoje ciepło (ang. gross calorific value, GCV). — obejmuje także ciepło, które oddaje para wodna ze spalin, gdy się skropli. Para powstaje z wody zawartej w paliwie oraz z wodoru, który jest składnikiem drewna;
• wartość opałowa — zakłada, że para wodna opuszcza kocioł nieskroplona, więc tego ciepła nie wlicza. Jest zawsze niższa od ciepła spalania.

W typowym kotle spaliny wychodzą do komina gorące, a para wodna się w nim nie skrapla. Dlatego wymagania jakościowe dla pelletu — w ENplus i w polskim rozporządzeniu — dotyczą właśnie wartości opałowej w stanie roboczym^[1],[36]. Porównując oferty, sprawdzaj, czy obie liczby dotyczą tej samej wielkości: ciepło spalania wygląda „lepiej”, ale nie jest z nią porównywalne.

MJ/kg i kWh/kg — przeliczenia

Obie jednostki opisują to samo. 1 kWh = 3,6 MJ, więc wartość w MJ/kg dzieli się przez 3,6, aby otrzymać kWh/kg. Kilowatogodziny są wygodne, gdy porównujemy pellet z prądem lub gazem albo liczymy koszt jednostki energii.

Minimum ENplus to 4,6 kWh/kg, co dokument zrównuje z 16,5 MJ/kg^[1]. Dokładne przeliczenie daje 16,5 / 3,6 = 4,58 kWh/kg, więc 4,6 to wartość zaokrąglona. W przeliczeniu na tonę: 16,5 MJ/kg to 16 500 MJ, czyli około 4 580 kWh energii w paliwie.

Wymagania: ENplus, ISO i rozporządzenie

Warto zauważyć, że minimum jest jednakowe dla wszystkich klas. Klasa A1 nie gwarantuje więc wyższej wartości opałowej niż A2 czy B — różnice między klasami dotyczą głównie popiołu, trwałości i składu chemicznego^[1]. Wartości ISO pochodzą z projektu normyDane wymagają weryfikacji: Wartości ISO 17225-2 odczytano z projektu FDIS; należy je potwierdzić w opublikowanej normie..

Stan suchy a stan roboczy — wzór

Laboratorium często podaje wartość opałową w dwóch stanach: stanie suchym (Wynik przeliczony na paliwo bez wody (ang. dry basis).)Wynik przeliczony na paliwo bez wody (ang. dry basis). i stanie roboczym (Wynik dla paliwa w stanie dostarczonym, razem z wodą (ang. as received).)Wynik dla paliwa w stanie dostarczonym, razem z wodą (ang. as received).. Wartość w stanie suchym jest zawsze wyższa, bo nie uwzględnia wody. Kocioł spala jednak paliwo razem z wodą, więc liczy się stan roboczy. Przelicza się go wzorem^[44]:

Q_ar = Q_d × (100 − M) / 100 − 0,02443 × M

• Q_ar — wartość opałowa w stanie roboczym, MJ/kg;
• Q_d — wartość opałowa w stanie suchym, MJ/kg;
• M — wilgotność w stanie roboczym, %;
• 0,02443 — poprawka na ciepło parowania wody w 25 °C, w MJ/kg na każdy 1 % wilgotności.

Wzór pochodzi z opracowania VTT, które wskazuje, że jest zgodny z normą ISO 18125^[44],[17]. Na kWh/kg przelicza się dopiero wynik końcowy (dzieląc przez 3,6).

Sprawdź to na własnych danych z raportu:

Co może być napisane na worku

Dokument ENplus ST 1003 określa, co musi i co może znaleźć się na worku z pelletem certyfikowanym. Właściwości paliwa są informacją dobrowolną. Jeśli producent je podaje, muszą być równe wartościom granicznym ENplus albo ostrzejsze i poparte wynikami laboratoryjnymi w ramach systemu. Wartość opałową wolno podać wyłącznie w stanie roboczym — nigdy w stanie suchym^[2].

Od czego zależy wartość opałowa

Wilgotność ma największy wpływ — każdy procent wody zmniejsza udział drewna w masie paliwa i dodatkowo zabiera ciepło na odparowanie. Szczegółowe przeliczenia pokazujemy na stronie wilgotności.

Popiół się nie pali, więc im go więcej, tym mniej masy palnej w kilogramie paliwa. Przy zawartościach typowych dla pelletu A1 ten efekt jest niewielki, ale w paliwie z korą czy zanieczyszczeniami mineralnymi staje się zauważalny.

Gatunek drewna ma mniejsze znaczenie, niż się często uważa. W fińskich pomiarach wartość opałowa suchego drewna pnia wynosiła dla sosny zwyczajnej 19,31 MJ/kg, dla świerka pospolitego 19,05 MJ/kg, a dla brzozy omszonej około 18,6–18,7 MJ/kg. Drzewa iglaste mają nieco wyższe wartości dzięki większej zawartości ligniny i żywic^[44]. Podręcznik FAO podaje w przeliczeniu na suchą masę bezpopiołową (Stan suchy i bezpopiołowy (ang. dry, ash-free, daf) — wynik odniesiony wyłącznie do palnej części paliwa.)Stan suchy i bezpopiołowy (ang. dry, ash-free, daf) — wynik odniesiony wyłącznie do palnej części paliwa. typowo 19,2 MJ/kg dla drewna iglastego i 19,0 MJ/kg dla liściastego^[45]. Różnice między gatunkami są więc rzędu kilku procent — podobnego jak skutek kilku dodatkowych punktów procentowych wilgotności. Więcej o gatunkach — w porównaniu pellet iglasty czy liściasty.