STUDIA PODYPLOMOWE WYKORZYSTANIE BIOMASY NA CELE

WYDZIAŁ INŻYNIERII PRODUKCJI I ENERGETYKI
UNIWERSYTET ROLNICZY w Krakowie, ul. Balicka 120, 30-149 Kraków
STUDIA PODYPLOMOWE
WYKORZYSTANIE BIOMASY
NA CELE ENERGETYCZNE
Program studiów
KRAKÓW 2009
Nazwa kursu
Wykłady
Ćwiczenia
godz.
godz./rodzaj
8
8 /sem.
12
30 /audyt.
Prawne, ekonomiczne i polityczne uwarunkowania produkcji
biopaliw
Podstawowe pojęcia z zakresu energetyki (repetytorium pojęć,
definicji i jednostek)
Energia odnawialna i biomasa. Systemowa analiza możliwości
pozyskiwania energii z biomasy (sprawność fotosyntezy, bariera
wodna w produkcji roślin C3 i C4, nakłady: energetyczne,
robocizny i finansowe na wytwarzanie i przetwarzanie biomasy –
w relacji do nakładów na konwencjonalne nośniki energii, bilans
energetyczny produkcji i przetwarzania biomasy: input – output)
Specyficzne
właściwości
biomasy
przetworzonej
i
nieprzetworzonej
jako
parametry
porównawcze
z
konwencjonalnymi nośnikami energii. Kryteria analizy
przydatności zastosowania biomasy do celów energetycznych.
Perspektywy wykorzystania biomasy jako nośnika energii
(ograniczenia i czynniki sprzyjające: społeczne, ekonomiczne,
polityczne). Koncepcja samozaopatrzenia energetycznego wsi i
rolnictwa.
Uwarunkowania prawne dotyczące odnawialnych źródeł energii
w Unii Europejskiej i Polsce. Prawo Unii Europejskiej oraz
polityka energetyczna Polski do 2025 roku w kontekście strategii
rozwoju energii odnawialnej. Dotacje unijne na wytwarzanie oraz
wykorzystanie biomasy do produkcji energii: Program Operacyjny
Infrastruktura i Środowisko, 16 regionalnych programów
operacyjnych właściwych, w zależności od miejsca realizacji
projektu, Program Rozwoju Obszarów Wiejskich, dopłaty
bezpośrednie. Pożyczki preferencyjne (np. z narodowego
Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej), inicjatywa
finansowania odnawialnych źródeł energii przez NFOŚiGW w
formie dotacji. Dopłaty do uprawy roślin energetycznych .
Obowiązki rolnika produkującego rośliny energetyczne
wnoszącego o płatność. Praktyczne uzupełnianie wniosków.
Przygotowanie biznesplanu. Plan rozwoju wraz ze szczegółową
analizą kosztów z uwzględnieniem kwalifikowalności ich
poszczególnych składowych.
Zagadnienia związane z zakładaniem, uprawą i utrzymaniem
plantacji roślin energetycznych
Zakładanie i uprawa plantacji drzew (hodowla): wymagania
siedliskowe gatunków uprawianych na plantacjach i dynamika
ich wzrastania w warunkach krajowych; pojęcie gatunku
szybkorosnącego, kryteria jego wyróżniania i gatunki leśnych
drzew szybkorosnących; plantacyjna uprawa leśnych drzew
szybkorosnących; odmiany gospodarcze topól, wierzb
systematyka i charakterystyka botaniczna; plantacyjna uprawa
topól – dobór odmian, zakładanie i pielęgnacja; plantacje
energetyczne wierzb.
Utrzymanie plantacji drzew (ochrona): odporność na
szkodotwórcze czynniki abiotyczne upraw plantacyjnych;
zagrożenie chorobami grzybowymi wybranych gatunków drzew
w uprawie plantacyjnej; uszkodzenia liści, pędów, pni i korzeni
powodowane przez owady na plantacjach szybkorosnących
drzew i krzewów; zagrożenia upraw plantacyjnych przez ssaki
oraz metody przeciwdziałania; chemiczne środki ochrony roślin
stosowane na plantacjach i wpływ ich na środowisko.
Odmiany roślin energetycznych niedrzewiastych, wybór
sadzonek i technika sadzenia, planowanie obsady roślin
(mechanizacja procesu sadzenia). Pielęgnacja i nawożenie
plantacji. Ochrona mechaniczna i chemiczna przed chwastami i
szkodnikami (stosowane środki ochrony roślin). Maszyny i
urządzenia stosowane w uprawach roślin energetycznych.
Plonowanie roślin energetycznych. Koszty założenia plantacji.
Koszty utrzymania plantacji. Zajęcia terenowe na plantacji
(sposoby rozmnażania roślin, zakładanie plantacji itp.).
Zagadnienia związane z pozyskiwaniem biomasy na cele
energetyczne
Pozyskiwanie biomasy z obszarów leśnych: potencjał i
możliwości wykorzystania, maszyny i urządzenia do jej
pozyskiwania.
Zbiór roślin pochodzących ze specjalistycznych upraw roślin
energetycznych w cyklu jednorocznym. Sposoby i technologie
zbioru.
Maszyny i urządzenia do pozyskania biomasy z plantacji
energetycznych. Pozyskanie biomasy z typowych upraw
rolniczych.
Koszty zbioru biomasy. Likwidacja plantacji i jej koszty.
Logistyka i transport: przygotowanie biopaliw do transportu,
sposoby zjednostkowania ładunków, możliwości przewozu
biomasy w zależności od jej formy (rozdrobniona,
kompaktowana). Metody składowania i przechowywania
biomasy. Możliwości wykorzystania różnych środków
transportowych do przewozu biopaliw, organizacja dostaw do
punktów skupu lub też głównych odbiorców, optymalizacja tras.
Wyjazd studyjny, zajęcia w terenie.
16
20 /audyt.
Przetwarzanie biomasy na paliwa gazowe
Przegląd źródeł i technologii produkcji biogazu. Aspekty
ekologiczne produkcji biogazu.
Przygotowanie materiału do fermentacji. Proces fermentacji
beztlenowej, sterowanie przebiegiem procesu. Oczyszczanie i
magazynowanie biogazu.
Typowe instalacje biogazowe. Biogazownie rolnicze jako stałe
źródło dochodów.
Pozyskiwanie gazu wysypiskowego. Konwersja biogazu.
Skład i jakość biogazu. Kinetyka wytwarzania biogazu.
Zajęcia terenowe w zakładzie produkującym biogaz.
16
10 /lab.
6 /teren.
16
16 /lab.
Przetwarzanie biomasy na paliwa ciekłe
Charakterystyka konwencjonalnych oraz alternatywnych paliw.
Własności fizykochemiczne odnawialnych paliw silnikowych:
gęstość, lepkość kinematyczna i dynamiczna, liczba oktanowa,
liczba cetanowa, temperatury destylacji, itp. Własności
fizykochemiczne mieszanin paliw konwencjonalnych z
paliwami alternatywnymi.
Uregulowania prawne w zakresie perspektyw rozwoju paliw i
biopaliw, w krótszym i dłuższym horyzoncie czasowym w
Polsce, UE oraz na świecie. Możliwości produkcji biopaliw na
własny cel i na sprzedaż zgodnie z ustawą o biokomponentach i
biopaliwach
ciekłych.
Normy
jakościowe
biopaliw,
determinujące poszczególne parametry paliw i biopaliw,
dopuszczone metody badań parametrów paliwowych biopaliw.
Alternatywne metody wyznaczania parametrów paliw. Metody
pozyskiwania oleju z roślin oleistych. Dobór odmian roślin z
przeznaczeniem pod uprawę na biopaliwa. Analiza kosztów
produkcji biopaliw.
Technologie wytwarzania biopaliw FAME do silników z
zapłonem samoczynnym stosowane w dużych oraz małych
rafineriach. Obliczanie technologicznego zapotrzebowania
biomasy oraz innych substratów potrzebnych do wytworzenia
biopaliw.
Biopaliwa przyszłości - paliwa drugiej generacji.
Wytwarzanie biopaliw typu FAME (RME). Obliczanie
substratów potrzebnych do wytworzenia paliwa (ilości oleju
roślinnego, tłuszczu zwierzącego lub zużytych produktów,
metanolu, katalizatorów, itp.) Sprawdzanie jakości substratów
używanych do produkcji biopaliw, pH, stężeń substratów,
katalizatorów, mocy alkoholi, itp. Ocena jakości uzyskanego
biopaliwa.
Przetwarzanie biomasy na paliwa stałe, jakość paliw.
Teoretyczne podstawy procesów rozdrabniania materiału
roślinnego. Fizyczne właściwości biomasy istotne w procesach
rozdrabniania i aglomeracji.
Granulowanie i brykietowanie – charakterystyka parametrów
procesowo-aparaturowych.
Technologie przygotowania biomasy (zrębkowanie, mielenie).
Technologie produkcji paliw wysokoprzetworzonych (produkcja
peletów i brykietów). Maszyny i urządzenia do przetwarzania
biomasy w produkcji paliw kompaktowanych.
Klasyfikacja paliw stałych (zgodnie z dyrektywami UE).
Ćwiczenia laboratoryjne dotyczące produkcji paliw stałych
(zrębkowanie, mielenie, zagęszczanie oraz kontrola jakości
uzyskanych paliw). Oznaczenie ciepła spalania, wartości
opałowej oraz zawartości popiołu biopaliw stałych. Oznaczenie
trwałości brykietów oraz peletów. Badania wytrzymałościowe
biopaliw stałych. Oznaczenie wilgotności
materiałów
biologicznych. Oznaczenie gęstości właściwej oraz usypowej
biomasy oraz peletów i brykietów. Oznaczenie składu
granulometrycznego materiałów sypkich (metoda sitowa oraz
metoda oparta na komputerowej analizie obrazu).
Wyjazdy studialne - zajęcia terenowe w zakładzie
produkcyjnym.
Zagadnienia związane ze spalaniem biomasy. Bilans energetyczny.
Definicja i rodzaje spalania. Substraty i produkty spalania.
Obliczenia stechiometryczne: zapotrzebowanie powietrza,
współczynnik nadmiaru powietrza, skład spalin, temperatura i
entalpia spalin. Kontrola procesu spalania – trójkąt Ostwalda.
Ciepło spalania i wartość opałowa. Wymiana ciepła:
przewodzenie, konwekcja, promieniowanie.
Systemy spalania biomasy.
Bilans energetyczny i masowy spalania biopaliwa w cieplnym
systemie energetycznym. Bilans cieplny i sprawność paleniska.
Kontrola procesu spalania i ochrona środowiska.
Analiza energetyczno-ekonomiczna systemu spalania biomasy.
Konsultacje związane z pracą dyplomową (5h/studenta)
16
5 /audyt.
12 /teren.
10 /lab.
8
20 /proj.