TEHNOLOGILE INTEGRATE DE PRODUCERE A ENERGIEI ŞI A

BIOCOMBUSTIBILILOR DIN BIOMASĂ

Student:

Conducător: prof. univ., dr. hab. Arion Valentin

București - 2013

CUPRINS Pag.IntroducereAdnotare

1 BIORAFINĂRIA – UN ANSAMBLU DE TEHNOLOGII INTEGRATE PENTRU PRODUCERE ENERGIE, BIOCOMBUSTIBILILOR ŞI A BIOPRODUSELOR........................ 5

1.1 Conceptul de biorafinărie .......................................................................................................... 5

1.1.1 Definiţii privind conceptul de biorafinărie .................................................................................... 51.1.2 Sisteme de clasificare a biorafinăriilor contemporane .................................................................. 61.1.3 Biorafinărie vis–a–vis de rafinărie ................................................................................................ 6

1.2 Aportul biorafinăriilor în sectorul industrial ........................................................................... 71.2.1 Necesitate substituirii combustibililor şi produsele bazate pe fosili ............................................. 71.2.2 Biorafinăria o sursă durabilă de energie ........................................................................................ 81.2.3 Biorafinăriile în sectorul industrial internaţional........................................................................... 9

1.3 Studiul documentar referitor la edificarea unei biorafinării .................................................. 111.3.1 Derivatele posibile din biomasă obţinute în cadrul unei biorafinării ............................................ 111.3.2 Cadrul legislativ naţional şi internaţional în domeniul surselor regenerabile................................ 141.3.3 Relevanta strategică mondial pentru industriile din aria unei biorafinării..................................... 151.3.4 Analiza SWOT a unei eventuale biorafinării din RM ................................................................... 19

1.4 Actualitatea temei tezei de licenţă .............................................................................................. 21

2 VALORIFICAREA POTENŢIALULUI DISPONIBIL DE BIOMASĂ DIN ZONA DE NORD A REPUBLICII MOLDOVA ÎN CADRUL BIORAFINĂRIILOR .......................... 23

2.1 Sursele de biomasă pentru valorificarea în biorafinării .......................................................... 232.1.1 Culturile şi reziduurile agricole disponibile pentru valorificare în zona de nord .......................... 232.1.2 Evoluţia recoltei agricole în zona de 50 km de la Bălţi, în anii 2008 – 2009 – 2010 ................... 242.1.3 Potenţialul de biomasă disponibil în regiunea Bălţi cu raza de 50 km .......................................... 26

2.2 Posibilităţi de valorificare a biomasei ........................................................................................ 292.2.1 Posibilităţi de valorificare sub forma de bioproduse .................................................................... 292.2.2 Posibilităţi de valorificare sub forma de biocombustibili ............................................................ 302.2.3 Posibilităţi de valorificare sub forma de bioenergie ..................................................................... 33

2.3 Platformele de procesare a biomasei în biorafinăriile moderne ............................................. 342.3.1 Biorafinării convenţionale ............................................................................................................. 342.3.2 Biorafinărie verde (BRV) .............................................................................................................. 342.3.3 Biorafinării a culturii în întregime (BRCI) ................................................................................... 362.3.4 Biorafinăria bazată pe ligno – celuloză (BRLC) ........................................................................... 372.3.5 Biorafinăria cu două platforme (BRDP) ....................................................................................... 372.3.6 Biorafinăria termochimică (BRT) ................................................................................................. 382.3.7 Biorafinăria marină (BRM) ........................................................................................................... 392.3.8 Caracteristica sumară a tuturor platformelor analizate .................................................................. 39

2.4 Justificarea locaţiei geografice a biorafinăriei .......................................................................... 402.4.1 Date geografice privind municipiu Bălţi ....................................................................................... 402.4.2 Industria dislocată în municipiu Bălţi ........................................................................................... 41

3. DIMENSIONAREA PRINCIPALELOR INSTALAŢII A BIORAFINĂRIEI .................... 44

3.1 Dimensionarea secţiei de recepţionare a biomasei ................................................................... 443.1.1 Alegerea rampei de recepţionare a boabe ...................................................................................... 443.1.2 Alegere a rampei de recepţionare a rădăcinilor ............................................................................. 453.1.3 Alegerea rampei de recepţionare a beţelor şi paielor .................................................................... 45

3.2. Alegerea şi dimensionarea secţiei de producere a energiei ...................................................... 473.2.1. Tehnologii de ardere a biomasei solide ......................................................................................... 473.2.2 Analiza curbelor de sarcină în secţiile de bază .............................................................................. 483.2.3. Stabilirea schemei de principiu pentru secţie ................................................................................ 52

3.2.4 Alegerea şi dimensionarea echipamentului din cadrul secţiei ....................................................... 53

3.3 Alegerea şi dimensionarea instalaţiei de distribuţie a energiei ............................................... 603.3.1 Prelucrarea curbelor de sarcină şi elaborarea schemei de alimentare cu energie electrică ........... 603.3.2 Alegerea şi dimensionarea transformatoarelor .............................................................................. 62

3.4 Dimensionarea secţiei de producere de bioetanol şi biodisel ................................................... 643.4.1 Dimensionarea secţiei pentru producere de bioetanol ................................................................... 643.4.2 Dimensionarea secţiei pentru producere de biodiesel ................................................................... 673.4.3 Analiza consumului propriu de biocombustibil ............................................................................ 69

3.5 Dimensionarea secţiei de producere a peleţilor şi brichetelor ................................................ 703.5.1 Dimensionarea secţiei de producere a peletelor ............................................................................ 703.5.2 Dimensionarea secţiei de producere a brichetelor ......................................................................... 723.5.3. Biocombustibili solizi vis-a-vis de combustibilii .......................................................................... 74

3.6 Alegerea echipamentului pentru secţiile auxiliare ................................................................... 753.6.1 Reziduurile şi produsele secundare prelucrate .............................................................................. 753.6.2 Bioprodusele obţinute în cadrul secţiilor auxiliare ....................................................................... 773.6.3 Determinarea consumului de energie pentru secţiile auxiliare ..................................................... 79

4 EFICIENŢA ECONOMICĂ A INVESTIŢIEI ÎN BIORAFINĂRII ..................................... 80

4.1 Fezabilitatea proiectelor ce privesc biorafinăriile .................................................................... 804.1.1 Aspectele economice a proiectelor. ............................................................................................... 804.1.2 Etapele unui proiect investiţional .................................................................................................. 804.1.3 Determinarea investiţiei în biorafinărie ......................................................................................... 82

4.2 Calculul preţului de cost a energiei şi a biocombustibililor .................................................... 864.2.1 Determinarea tarifului la energia termică la sursa de referinţă ..................................................... 864.2.2 Calculul preţului de cost la energiei electrică ............................................................................... 894.2.3 Calculul preţului de cost a biocombustibililor .............................................................................. 93

5 SECURITATEA MUNCII ŞI CONSOLIDAREA MEDIULUI AMBIANT ........................ 99

5.1 Protecţia muncii în condiţiile biorafinăriei ............................................................................... 995.1.1 Cadrul legislativ şi normativ a RM ............................................................................................... 995.1.2 Planul de menţinere a condiţiilor de muncă în secţii .................................................................... 1005.1.3. Menţinerea igienei în muncă ......................................................................................................... 1025.1.4 Tehnica securităţii la montarea, exploatarea şi reparaţia utilajului termoenergetic ...................... 1045.1.5 Protecţia împotriva incendiilor în cadrul biorafinăriilor ............................................................... 106

5.2 Protecţia mediului ambiant în biorafinării ............................................................................... 1085.2.1 Reducere impactului negativ asupra mediului cu ajutorul biorafinăriilor ..................................... 1085.2.2 Influenţa beneficiului de carbon asupra costului energie şi a biocombustibililor ......................... 109

CONCLUZII GENERALE................................................................................................................... 110

BIBLIOGRAFIE ................................................................................................................................... 111

ANEXE .....................................................................................................................................................112Anexa 1. Consumul de resurse energetice (ktep) pentru perioada 2000 – 2008 ..................................................... 112Anexa 2. Caracteristica instalaţiei de cogenerare cu motoare cu ardere interna pe sigaz ...................................... 113Anexa 3. Caracteristicile gazificatorului în strat fluidizant .................................................................................... 114Anexa 4. Caracteristica instalaţiei de turbine cu abur ............................................................................................. 115Anexa 5. Caracteristicile instalaţiei de producerea a biodieselul............................................................................. 116Anexa 6. Caracteristicile tehnice ale instalaţiei de producerea a peletelui............................................................. 117

Anexa 7. Caracteristicile tehnice ale instalaţiei de producerea a brichetelor ........................................................ 118Anexa 8. Investiţia în secţia de producere a energiei............................................................................................... 119Anexa 9. Investiţia în secţia de producere a bioetanolului...................................................................................... 121Anexa 10. Investiţia în secţia de producere a biodieselul........................................................................................ 122Anexa 11. Calculul preţului de cost pentru producerea energiei electrice si termice.............................................. 123Anexa 12. Calculul preţului de cost pentru producerea biodieselui........................................................................ 127Anexa 13. Calculul preţului de cost pentru producerea bioetanolului..................................................................... 129Anexa 14. Calculul preţului de cost pentru producerea peletelor............................................................................ 131Anexa 15. Calculul preţului de cost pentru producerea brichetelor......................................................................... 132

ADNOTARE

În prezenta teză de licenţă a fost analizat şi valorificat potenţialulu de biomasă din zona de nord a

RM şi utilizat în cadrul unei biorafinării, în cadrul căruia sunt implementate tehnologiile

integrate. Bioprodusele obţinute sunt bioetanolul, biodiesel, peletele, brichete şi alte tipuri de

bioproduse secundare. Calculele aferente preţurilor de cost, a biooproduselor şi a energiilor sunt

în concordanţă cu metodele ce ţin cont de factorul timp. Pe lângă aceasta în lucrare a fost

determinată influenţa beneficiului de carbon asupra preţurilor de costului, bioproduselor şi

energiilor.

Primul capitol include patru paragrafe unde se evidenţiază actualitatea tehnologilor integrate

implementate în cadrul biorafinăriilor din industria naţională cât şi cea cea internaţională. În

acest capitol mai sunt aratate derivatele posibile de biomasă, cadrul legislativ a naţional şi

internaţional şi care este relevanta strategică a diferitor industrii în urma edificării biorafinării.

Al doilea capitolul este compus la fel din patru paragrafe unde este analizat potenţialul de

biomasă, culturile care sunt întâlnite în zona de nord a RM, care este evoluţia culturilor în ultimii

ani (2008...2010). Aici mai sunt descrise principiile de funcţionare a principalelor tipuri de

biorafinării şi prezentate performanţele acestora.

În capitolul trei sunt dimensionate tehnic toate cele şase secţii ale biorafinării şi aduse în prim

plan consumurle de materii prime şi energiei pentru acestea. Tot aici mai sunt descrise procesele

de producerea energiilor şi a bioproduselor.

Determinarea eficienţei investiţiilor în biorafinărie este prezentată în capitolul patru. Aici în acest

capitol sunt determinate investiţiile necesare edificării biorafinării şi costurile de producere a

energiilor şi a bioproduselor de bază. Atractivitatea investițiilor în biorafinărie este justificată de

către costurile de producere.

În capitolul cinci sunt prezentate măsuri îndreptate spre protecţia muncii şi a mediului ambiant

cu reflectarea influienţei beneficiului de carbon asupra costului de producerea a enegiilor şi

bioproduselor.

Teza este compusă din cinci capitole coierente teme. Memoriul explicativ conţine 132 pagini de

format A4, figuri 24, tabele 42, 23 denumiri bibliografice şi 15 anexe. Partea grafică a proiectului

conţine 3 coli de format A1.

ANNOTATION

In this thesis license has been analyzed and exploited potential of biomass in the northern part of

Moldova, and used in a bio-refineries, which are implemented in integrated technologies. Bio-

products obtained are bio-ethanol, biodiesel, pellets, briquettes and other byproducts side. Cost

pricing calculations, the bio-products and energy are consistent with the methods that take into

account the time factor. Besides the work was determined the influence of carbon benefit over

cost price, bio-products and energy. 

The first chapter includes four paragraphs where News highlights bio-refineries integrated

technology industry implemented within the national and international. In this chapter are shown

possible biomass derivatives, national and international legislative framework and relevant

strategic industries different from building bio-refineries.

The second chapter is composed as four paragraphs where it is analyzed the potential of biomass

crops that are found in northern Moldova, which is the evolution of cultures in recent years

(2008 ... 2010). Here are described the principles of operation of the main types of bio-refineries

and presented their performance.

In chapter three are technically designed all six divisions of bio-refineries and brought to the

forefront of crops and energy consumption for them. Here are described processes and bio-

energy production. 

Determination bio-refineries efficiency investments is presented in chapter four. Here in this

chapter are determined the necessary investments and costs of building bio-refineries and bio-

energy production base. Bio-refineries. investment attractiveness is justified by the costs of

production. 

In chapter five are measures aimed at safety and the environment to reflect the benefit of carbon

influences on the cost of production of the energies and bio.

The thesis consists of five chapters after themes. Explanatory memorandum contains 132 pages

of A4, figures 24, tables 42, 23 and 15 names bibliographical appendices. The project includes

three graphic sheets of A1. 

АННОТАЦИЯ

В этом дипломная работа предложении был проанализирован и эксплуатируемых

потенциал биомассы в северной части Молдовы и используются в био-НПЗ, которые

реализуются в интегрированные технологии. Полученные биопродукты биоэтанол,

биодизель, гранулы, брикеты и другая сторона биопродуктов.Стоимость цен расчетов,

биопродукты и энергии в соответствии с методами, которые учитывают фактор

времени. Помимо работы было определено влияние углерода преимуществ по сравнению

с себестоимостью, биопродукты и энергии. 

Первая глава включает в себя четыре пункта, где освещаются новости переработку

биомассы интегрированных промышленных технологий осуществляется в рамках

национальных и международных. В этой главе приведены возможные производные

биомассы, национальные и международные законодательные рамки и соответствующие

стратегические отрасли отличается от построения переработку биомассы.

Вторая глава состоит в виде четырех пунктах, где она анализируется потенциал биомассы

культур, которые находятся на севере Молдовы, которая является развитием культуры в

последние годы (2008 ... 2010). Здесь описаны принципы работы основных типов

переработку биомассы и представили свои работы. 

В третьей главе технически разработан всех шести подразделений переработку биомассы

и выдвинула на первый план сырья и потребления энергии для них.Здесь описаны

процессы и производства биотоплива.

Определение эффективности инвестиций био-НПЗ представлена в четвертой главе. Здесь,

в этой главе определяются необходимые инвестиции и затраты на создание био-НПЗ и

биоэнергетики производственной базы. Био-НПЗ инвестиционной привлекательности

оправдано издержками производства. 

В главе пять мер, направленных на безопасность и окружающую среду, чтобы отразить в

пользу углерода влияет на стоимость производства энергии и биопродукты.

 Диссертация состоит из пяти глав, последовательно темы. Объяснительная записка

содержит 132 страниц формата A4, 24 цифр, таблиц 42, 23 и 15 наименований

библиографических приложений. Проект включает в себя три графических листа А1. 

INTRODUCERE

Energia este esentială pentru a ajuta omenirea să îşi atingă obiectivele propuse şi să satisfacă

cerinţele care sunt în creştere. Preturile mari la petrol atrag atenţia asupra dependentei crescande

a statelor dependente faţă de combustibilii fosili. Dezvoltarea economică a unei ţări, depinde în

mod direct şi în cea mai mare măsură, de nivelul de dezvoltare a energeticii ţării. Se consideră,

că ţara are indicii normali de dezvoltare, în cazul cînd circa 5 - 15 % din buget se cheltuiesc pe

energetică. În RM, aceste cheltuieli sunt mult mai mari şi chiar în creştere: circa 30 - 35 %.

Ideea utilizării surselor regenerabile de energie a devenit cea mai actuală, energia regenerabilă

are un mare avantaj faţă de alte forme de energie – este nelimitată. Biomasa are un mare

potenţial pentru a furniza energie regenerabilă şi în plus faţă de multitudinea de beneficii legate

de energie regenerabile, biomasa este deosebit de atractivă privind prin prisma financiară,

deoarece este singura sursa regenerabilă actuală de combustibil lichid pentru sectorul

transporturilor.

Cu toate acestea o întrebare cheie apare, cât de mult importa rolul biomasei pentru a putea

răspunde la cerinţele de energie a lumii? La evaluarea preliminară se poate spune că

disponibilitatea biomasei pe glob, poate fi unica sursă de energie dar pentru a satisface această

ceriţă sunt necesare investiţii majore. Imaginea per ansamblu, în 2050, privind potenţialul de

aprovizionare cu energie va fi între 250 şi 500 EJ. Cererea tot mai mare de energie şi a lanţurilor

internaţionale de aprovizionare a creat oportunităţi unice pentru regiunile producătoare de

biomasă. Supraexploatarea ar trebui totuşi să fie evitate şi principiile comerţului echitabil trebuie

puse în aplicare.

Asigurarea omenirii cu energie este dependentă de sursele de energie convenţionale (de natură

fosilă). Rezervele acestor surse sunt însă limitate iar arderea lor, cât şi utilizarea subproduşilor

acestora este însoţită de riscuri serioase, datorită gradului ridicat de poluare. Aceştia sunt

principalele surse de accentuarea „efectului de seră", provocat de C02, rezultat în urma procesului

de ardere. Din acest motiv, din punct de vedere a politicii energetice, se impune o limitare a

emisiilor de C02.

Dezvoltarea unor sisteme flexibile de biorafinărie, care să permită folosirea unor materii prime

variate şi care să prezinte abilitatea de a produce mai multe produse adiacente cu valoare

adăugată, trebuie să fie ideea centrală în determinarea valorii unui sistem industrial de producere

a biocombustibililor. Biotehnologia oferă instrumentele necesare dezvoltării acestor sisteme

integrate biologice aplicate în biorafinării. Conform proiectului Strategiei dezvoltării surselor

renovabile de energie, implementarea tehnologiilor de cultivare a plantelor cu potenţial energetic

ar putea asigura înlocuirea a circa 10 % din combustibilul folosit în ţară cu biocombustibil.

• ║ BIORAFINĂRIA – UN ANSAMBLU DE TEHNOLOGII INTEGRATE PENTRU PRODUCEREA ENERGIE, BIOCOMBUSTIBILILOR ŞI A BIOPRODUSELOR

1.1 Conceptul de biorafinărie

1.1.1 Definiţii privind conceptul de biorafinărie

Într-un viitor durabil al societăţii, biomasa poate fi una dintre cele mai importante resurse

regenerabile pentru producerea atât a produsele alimentare, hrana, materiale, chimicale,

combustibili, energie electrică şi/sau căldură. Pentru a realiza acestui obiectiv este necesare de a

combina un pachet complex de masuri: o majorare a eficientei energetice, reducerea consumului

de energie şi oferirea unui cadru economic implementat la scara larga bazat pe bioeconomie.

Aceasta dezvoltare impune implementare a unor proceselor din cadru unei biorafinărie cum ar fi:

• durabilitate proceselor din biomasa într-un spectru larg de produse şi energie;

• este absolut necesar de a cunoaşte aceasta viziune, de a utiliza biomasa disponibilă cât mai eficient posibil, şi cu un impact cât mai mic asupra mediului.

Termenul de biorafinărie a fost folosit prima dată în istorie pentru a descrie capacităţile de

producţie care foloseau sisteme biologice (fermentaţii microbiene şi conversii enzimatice) şi au

catalizat în mod eficient transformările chimice de bază care au avut loc în acel sistem de

producţie.

În termeni largi, biorafinăriile pot fi considerate ca fiind capacităţi de producţie foarte adaptabile,

care nu se limitează doar la obţinerea unui singur produs şi care pot procesa o varietate de

materie prime, pentru a obţine o varietate largă de produse, cu cantităţi minime de deşeuri.

În funcţie de tipul de activitate şi din industriile implicate multe definiţii diferite pentru

biorafinărie sunt utilizate în prezent. Câteva exemple sunt:

• biorafinărie prezintă o facilitate pentru o serie de procese, echipamente integrate de conversie a biomasei pentru a producere combustibili, energie şi substanţe chimice din biomasă;

• biorafinărie este un grup de industrii care au la bază bio-producerea de substanţe chimice, combustibili, energie, produse şi materiale;

• biorafinărie într-un concept general este o centrală complexă în care ca materie primă poate fi biomasa şi care este convertită într-un spectru larg de produse;

• Dintr-o biorafinărie produsele pot fi introduse pe piaţă imediat după separare biomasei pe componente distincte sau după o prelucrare (biologice, termo-chimice sau chimică) a biomasei;

• Biorafinăria prezintă un transferul logic şi eficient a substanţele chimice fosile din industriile clasice la producerea produselor din biomasă şi energie;

• Tehnologiile integrate din industria biorafinăriilor servesc pentru producerea de substanţe chimice, biocombustibili, ingrediente alimentare şi a hranei pentru animale, biomateriale (inclusiv fibre) şi energie electrică şi/sau căldură care au la bază materii prime biomasă;

• Biorafinăria prezintă o utilizarea eficientă a întregului potenţial de materii prime şi resturi din sectorului forestier spre o gamă largă de produse valoroase;

• biorafinărie este un grup integrat de Bio-industrii care foloseşte o varietate de tehnologii diferite pentru a produc substanţe chimice, biocombustibili, ingrediente alimentare, şi energie din biomasă.

Pentru o mai bună înţelegere a acestei game largi de definiţii a fost prezentată următoarea

descriere generală pentru biorafinării în cadrul AIE Bioenergie, biorafinăria este o prelucrare

durabilă a biomasei într-un spectru de produse şi energie.

1.1.2 Sisteme de clasificare a biorafinăriilor contemporane

Biorafinăriile se caracterizează printr-o integrare eficientă a diferitelor etape ale proceselor

(aprovizionare cu biomasa, tratarea biomasei, fermentarea biomasei în Bio-reactoare, tratamente

chimice, recuperarea finală şi purificarea produsului)”.

Se disting următoarele clase de biorafinării :• biorafinării convenţionale • biorafinării cu două platforme

• biorafinării pentru generaţia a II-a • biorafinării Marine

• biorafinării generale • biorafinării termochimice

• biorafinării verzi

Pentru moment, un sistem clar de clasificări a conceptului de biorafinării încă lipseşte.

Biorafinăriile sunt clasificate în zilele noastre în baza altor criterii, cum ar fi:

• Materii prime de intrare • Statutul de tehnologii

• biomasa verde • generaţia I-îi• toate culturile de biomasa • generaţia II-îi• materii lignocelulozice • Platforma produselor fabricate

• biomasa marină • zaharoase

• Tehnologia utilizată • lignocelulozice• termo-chimică • singaz• bio-chimică

Dezvoltarea clară unui sistem de clasificări a biorafinăriilor este o necesitate pentru a:• face sectorul biorafinăriilor mai larg, mai accesibile pentru diferitele părţi implicate (industrii) ;

• îmbunătăţi înţelegerea avantajelor proceselor de prelucrare din biorafinărie pentru un singur produs;

• accelera punerea în aplicare a conceptelor de Bio-produselor în economiile naţionale şi mondiale;

1.1.3 Biorafinăriile vis-a-vis de rafinărie

Figura 1.1. Rafinărie vis-a-vis de biorafinărie

Principiile de bază ale rafinăriei de petrol tradiţionale şi biorafinărie sunt schematic reprezentate

în fig. 1.1. O rafinărie de petrol prelucrează petrol şi obţin combustibili pentru transport şi

energie, şi doar o parte relativ mică este utilizat pentru produsele chimie. La o biorafinărie o

cantitate, de substanţe chimice este relativ mai mare, şi sânt produse şi alte materii prime pentru

alte industrii.

Bio-produsele industriale pot concura cu produse petro-chimice atunci când sunt dezvoltate şi

implementate noi lanţuri de valori în cadrul biorafinării şi resursele de biomasă sunt prelucrate

optim şi eficient prin intermediul sistemelor. O biorafinărie ar putea produce de exemplu una sau

mai multe produse chimice, un volum mai mic sau mai mare de energie, precum şi combustibil

lichid pentru transport cu o valoare mai scăzută sau mai ridicată şi un volum mai mic sau mai

mare. Generatoare de energie electrică şi termică vor funcţiona pentru procesele proprii

biorafinăriei şi probabil pentru a injecta o parte de energie în sistemul electroenergetic. Ideea din

spatele ‚,conceptul de biorafinărie’’ este pentru o dezvoltare durabilă şi continuă a tehnologiilor

existente şi de a propune instalaţii complet noi care ar putea fracţiona culturile de biomasă într-

un spectru larg de produse şi servicii fără a afecta alte sectoare ale economiei.

Figura 1.1 Rafinărie vis-a-vis de biorafinărie

Prin produceri multiple a produselor în afara "lanţul alimentar" o biorafinărie este capabilă să

majoreze valorile derivate din biomasă şi materii prime prin optimizări a raportul cost-eficienţă.

1.2 Aportul biorafinăriilor în sectorul industrial

1.2.1 Necesitate substituirii combustibililor şi produsele bazate pe fosili

În fiecare minut la suprafaţa Pământului ajunge atâta energie solară care ar satisface cerinţele de

energie ale lumii pentru un întreg an. În combină acestei puternice surse de energie (sursa vieţii

pentru planeta noastră) cu sursă de energie geotermală şi ajungi să te întrebi cum de populaţia

umană depinde în mare parte de arderea combustibililor fosili.

Combustibilii fosili de care depindem noi în mare parte sunt cărbunele, petrolul şi gazele

naturale. Ele sunt epuizabile, deoarece noi le folosim mai repede decât ca acestea să se formeze!

De 100.000 de ori mai repede, ca să fim mai exacţi. Lemnul ca prima sursă de energie

regenerabilă care mai apoi către secolul XVII a fost substituit de cărbune ca resursă epuizabile şi

nocivă (declarată mai apoi). Cărbunele a alimentat Revoluţia Industrială şi schimbând pentru

totdeauna modul în care oamenii urmau să trăiască şi să utilizeze energia. În timp ce aceasta a

propulsat umanitatea la nivele extraordinare, dar se cunoaşte ca întotdeauna evenimentele au atât

părţi bune cât şi mai puţin bune, în cazul dat cel care a avut de suferit foarte mult a fost mediul

ambiant cu tot ce este viu. De abia la jumătatea secolului XX oamenii au realizat că politica de

utilizare a energiei trebuia schimbată.

Revoluţia industrială de asemenea, marchează începutul unei ere în care lumea începea să

explodeze. Nu numai că am învăţat să folosim focul pentru a ne satisface cerinţele energetice, dar

am devenit dependenţi de întreţinerea acestuia. Strâns legate una de cealaltă au fost consumul de

energie şi creşterea populaţiei. Odată cu descoperirea combustibililor fosili, se credea că aceştia

exista în cantităţi infinite, deoarece progresul uman s-a plasat dintotdeauna în jurul exploatării

lor.

Astăzi, mulţi dintre noi suntem conştienţi de iminenţa epuizării resurselor fosile şi de faptul că

am dori să vedem că alte energii, regenerabile şi curate, va lua locul celor poluante. Dar, se pare

că acest lucru se va întâmpla doar atunci când combustibilii fosili nu vor satisface condiţiile

economiilor internaţionale, iar asta are toate şansele de realizare în timp apropiat.

Importanţa primară a surselor regenerabile de energie este că folosirea lor va extinde durata de

exploatare a combustibililor fosili şi va oferi alternative sigure într-un final. Cererea de

zăcăminte naturale fosile pentru combustibili, produse chimice şi o gamă de produse comerciale

a crescut dramatic în primii ani ai secolului XXI, care a condus preţul resurselor energetice să fie

un element definitoriu în politica guvernelor, care tind mereu să promoveze sursele alternative şi

de a reduce dependenţa de petrol care este în creştere. Vestea bună este că energia din jurul

nostru, resurse de energie pe care nici măcar nu am început să le luam în consideraţie

(transformarea energiei gravitaţionale – Nicola Tesla, captarea energiei organice – Wilhelm

Reich), acum avem un mandat pentru a valorifica, înainte de dispariţia combustibililor fosili. Un

lucru este sigur rasa umană NU va sta în întuneric nici o zi pentru că a folosit ultima tot petrol

sau ultimul cărbune.

1.2.2 Biorafinăria o sursă durabilă de energie

Energia, într-o formă sau alta, este o necesitate indispensabilă pentru industrie şi societate, atât ce

priveşte confortul oamenilor cât şi ca factor de producţie, o pondere importantă fiind gradul de

dezvoltare economică a ţării, la rândul său dezvoltare economică duce la o creştere a cererii de

energie. Pentru a fi asigurată această cerere de energie avem nevoie de nişte surse sigure de

materii prime pentru producerea energie, care pot fi la rândul sau materii prime regenerabile

(biomasa).

Pentru prelucrare materii prime cât mai eficient, sunt utilizate biorafinăriile ca surse de energii ,

biocombustibili şi bioproduse. Principalele grupe de produse a unei biorafinării sunt:

• produse chimice; • biocombustibili; • produse alimentare;

• energie electrică, termică; • îngrăşăminte minerale; • hrană pentru animale;

O biorafinărie nu se poate încadra numai într-un singură industrie (tab. 1.1) deoarece

bioprodusele şi energiile sunt necompetitive pe piaţa. Ea poate avea ca direcţii minimum trei

industrii.

Tabelul 1.1 – Direcţii pentru adoptarea biorafinăriilor în diferite sectoare industriale ale ţării

Industria Chimică Industria Energetică Industria Alimentară

Cerinţele legislative standarde şi a consumatorilor pentru produsele finite

Reducerea consumului de resurse energetice fosile prin utilizarea resurselor regenerabile

O tehnologie chimică mai curată şi mai sigură

O completivitate mai mare a biocombustibili şi energii verzi

prin utilizare deşeurilor

O creştere a economică a produselor alimentare prin o valoare adăugată la deşeurile alimentare utilizată ulterior.

Deşeurile în industria alimentară sunt materii prime regenerabile pentru industria chimică şi energetică.

Una dintre principalele tendinţe ale biorafinărie este ca să îşi satisfacă suficient procesul

tehnologic cu căldură şi energie electrică şi dacă e posibil să livreze energie. În biorafinăriile

actuale adese sunt neglijate definiţii precum alimente sau hrană pentru animale. Cu toate că,

aceste definiţii ar trebui să fie extinse, pentru că interacţiunile dintre aceste lanţuri sunt foarte

importante. Disponibilitatea tot mai mare a alternativelor din punct de vedere economic şi

competitivitate bioproduselor poate fi atribuită în mare parte la progrese în producţia şi

prelucrarea de cereale pentru uz industrial.

Creşteri de echilibru în randamentelor cerealelor a făcut posibil ca biotehnologiile să continuă

extinderea ofertei de materii prime disponibile pe bază de cereale. Progresul rapid în domeniul

relativ nou al industriei biotehnologiei sunt în mare măsură creşterea eficienţei producţiei şi de a

face posibilă o serie de noi polimeri, materiale plastice şi textile din materiale biologice.

1.2.3 Biorafinăriile în sectorul industrial internaţional

Omenirea trăieşte, în prezent, o dramă energetică. Pe de-o parte, cele mai optimiste prognoze

arată că, în jurul anului 2050, principalele resurse energetice clasice (petrol şi gaze naturale) vor

fi epuizate, iar pe de altă parte, arderea acestora determină un efect de seră care conduce la un

scenariu apocaliptic în următorii 80–100 de ani. În această situaţie, ce-i de făcut ? Unica soluţie

o reprezintă căutarea şi punerea în aplicare a unor noi tehnologii pentru a producere resurse

energetice care ar fi teoretic inepuizabile şi nepoluante, dăruite cu atâta generozitate de planeta

noastră, Terra, care în următorii 50 de ani, ar substitui actualelor resurse epuizabile. Aceste

tehnologii se aşteaptă a fi implementate în cadrul unei biorafinării.

Pondere biorafinăriilor integrate în sectorul industrial internaţional, din total industrii, este mai

mică de 10 %, în SUA biorafinăriile a cea mai mare pondere 18 %, dar către anul 2020 se

aşteaptă ca această pondere să se dubleze. Biorafinăriile din sectorul industria internaţional

fracţionează mai multe materii prime în diferite produse de mare valoare, cu toate acestea este

încă întrebarea dacă diferite materii prime foarte variate vor fi utilizate în practică în cadrul unei

şi aceleaşi tehnologii integrate a biorafinărie. Este mai probabil ca diferite biorafinării se vor

concentra asupra surselor de biomasă relativ uniformă, atât din motive tehnologice cât şi

economice. În fig. 1.2 avem o dezvoltare relativă (până în 2010) probabilă (până 2020) a

biorafinăriilor pe parcursul a 25 ani.

Termenul de biorafinărie în Uniunea Europeană (UE)

are o importanţă ştiinţifică, care cuprinde o gamă largă

de tehnologii şi au posibilitatea de a separa resursele de

biomasă în diferite blocuri şi care mai apoi sunt

transformate în bioproduse. În viitorul apropiat se

aşteaptă că prin producerea mai multe bioproduse,

biorafinăriile pot deveni cele mai sigure surse de

materii prime pentru celelalte industrii. În UE-27 există

circa 34 de biorafinării care aparţin următoarelor tipuri:

Figura 1.3 Biorafinăriile existente în EU–27

• 7 biorafinării pentru toate culturile• 4 biorafinării termochimice• 9 biorafinării verzi

• 6 biorafinării lignocelulozice• 7 biorafinării combinate• 1 alt tip de biorafinărie

1.3 Studiul documentar referitor la edificarea unei biorafinării

1.3.1 Derivatele posibile din biomasă obţinute în cadrul unei biorafinării

Problema surselor de energie este o problemă a ultimilor ani, când folosirea acestora s-a pus mai

acut datorită nevoilor umane majore care la rândul său au dus la dezvoltare economică şi

asigurare confortului societăţii în întregime. Pentru omenire nu există prea multe alternative

acum, la începutul mileniului III, în ceea ce priveşte resursele energetice, problemele globale

ce ţin de încălzirea globală cauzată de emisiile de gaze cu efect de seră emise la arderea

combustibililor fosili, dar şi probleme locale cum este situaţia economică legată de creşterea

vertiginoasă a preţurilor la combustibili, rezervele cărora sunt pe cale de a se epuiza către

sfârşitul secolului XXI.

Ţările industrial dezvoltate acum chiar sunt impuse să-şi direcţioneze economiile naţionale spre

utilizare unor surse de energii sigure şi inepuizabile. În cazul dat rămân accesibile doar sursele de

energie regenerabile. Energia produsa din biomasa este o sursa regenerabilă, putând fi folosita an

de an, iar tehnologiile de exploatare sunt mult mai prietenoase cu mediul.

Termenul biomasa este introdus în anii '70 şi descrie materia utilizată în producerea de energie.

Biomasa este partea biodegradabilă a reziduurilor agricole si forestiere, inclusiv substanţe vegetale si animale, plantele acvatice sau terestre cultivate exclusiv in scop energetic, precum şi partea biodegradabilă a deşeurilor industriale şi urbane.

Trebuie să precizăm că există trei direcţii de utilizare a biomasei din care s-a dezvoltat o piaţă la

nivel mondial, având o cerere atât de la industriile mari, care au un consum de energie mare,

până la gospodăriile casnice, de menţionat că biomasa a fost utilizată de către om încă din cele

mai vechi timpuri. Derivatele din biomasă sunt direcţionate în trei direcţii, bioproduse bioenergii

şi biocombustibili, un avantaj biocombustibililor fată de bioenergii este că energia înmagazinată

biocombustibili poate fi depozitată mult mai mult în comparaţie cu bioenergia. Atunci când se

doreşte folosirea unei componente a biomasei, într-una din cele trei direcţii, trebuie avute în

vedere doua aspecte: bilanţul energetic şi bilanţul emisiilor.

Bioproduse obţinute din biomasă

Bioprodusele pot fi fabricate din biomasa cu un conţinut ridicat de zaharine ca produs finit pot fi

antigelul, mase plastice, adezivi, gel pentru pastă de dinţi, îndulcitori artificiali ş.a.

De asemenea bioproduse pot fi obţinute şi din gazul de sinteza (monoxid de carbon şi hidrogen):

mase plastice, acizi, materiale textile, fabricate sintetice. Din lichidul de piroliza se extrage fenol,

ce poate fi folosit la fabricarea de adezivi pentru lemn, spuma izolatoare , etc..

Bioenergie obţinută din biomasă

Bioenergia obţinuta din biomasa reprezintă utilizarea biomasei în scopul obţinerii curentului

electric, sau la sistemele de încălzire. Tehnologia sistemelor bioenergetice include:

Arderea directă presupune oxidarea biomasei, cu exces de căldură în cazanele energetice pentru satisfacerea unei necesităţi tehnologice.

Arderea combinată este arderea combinată a biomasei este o metoda de producere a energiei electrice, prin folosirea unui amestec de combustibil convenţional şi biomasă. Se foloseşte pentru materialul din biomasă a cărei combustie nu poate avea loc în mod direct. Procentul de combustibil fosil folosit depinde în funcţie de tipul de biomasa.

Gazificarea reprezintă sistemele care utilizează temperaturi înalte şi mediu foarte oxigenat, pentru a produce gaz de sinteza (singaz), un amestec de hidrogen si monoxid de carbon.

Piroliza procesul termochimice asemănător cu sistemele de gazificare, dar într-un mediu lipsit de oxigen, piroliza transformă biomasa întru-un amestec lichid, care la rândul său formează metan care poate fi captat şi folosit in producerea de energie electrica, sau la sisteme de încălzire.

Digestia anaeroba în urma căruia se obţine biogazul. El este compus în proporţie de 50-80% metan şi 20-50% bioxid de carbon, dar poate conţine şi cantităţi mici de hidrogen, monoxid de carbon şi hidrogen sulfurat. Pentru obţinerea de biogazului se utilizează resturi animale provenite din abatoare sau ape menajere.

Biocombustibilii obţinuţi din biomasă

Biocombustibilii este capacitatea biomasei spre deosebire de alte resurse regenerabile de energie

de a se transforma direct în combustibil care vin în întâmpinare nevoilor de combustibil pentru

transport în cele mai dese cazuri. Biocombustibilii sunt carburanţi produşi în biorafinării din

surse bioregenerabile provenite din natura, care în urma arderii în motor termic produc mai

puţine emisii poluante care afecteze mediul înconjurător. Biocombustibili pot fi întâlniţi şi în

stare solită sub formă de peleţi şi brichete care satisfac o sarcină de energie electrică şi/sau

termică. În continuare se descriu şi alte derivate ce se obţin din biomasă:

Bioetanol prezintă etanol extras din biomasă şi/sau din partea biodegradabilă a deşeurilor, fabricat din grâu, sfeclă de zahăr şi sorg dulce ş.a. adăugat în benzină sau adăugat ca aditiv.

Biodiesel: un metil-ester extras din ulei vegetal sau animal, de calitatea dieselului,

Biogaz: un combustibil gazos rezultat din biomasă şi/sau din partea biodegradabilă a deşeurilor care poate fi purificat la calitatea gazului pur,

Biometanol: dimetilester extras din biomasă, biometanolul poate fi fabricat din lemn sau resturi de lemn şi din reziduuri agricole.

Bio-dimetileter: dimetilester extras din biomasă,

bio-ETBE: (etil terţ butil ester): pe bază de Bioetanol,

bio-MTBE: (metil terţ butil eter): pe bază de Biometanol,

biohidrogen : hidrogen extras din biomasă şi/sau din partea biodegradabilă a deşeurilor,

ulei vegetal crud: ulei produs din plante uleioase prin presare, extracţie sau proceduri comparabile, crud sau rafinat, dar nemodificat chimic.

Biocombustibilii cei mai cunoscuţi în prezent sunt biodieselul (obţinut din plante oleaginoase

precum rapiţa şi floarea soarelui) şi bioetanolul (obţinut din recoltele de sfeclă şi cereale). Aceşti

doi combustibili utilizaţi în stare lichidă deseori în transport au capacitatea de a înlocui, în mare

măsură, motorina şi benzina. Aceştia pot fi utilizaţi pentru motoarele maşinilor moderne

(nemodificaţi pentru amestecurile în proporţie mică sau cu modificări minore pentru

amestecurile înalte) şi distribuiţi prin intermediul infrastructurilor existente. Ştiinţa este pe cale

să descopere tehnici de producţie „de a doua generaţie” care pot produce biocombustibili din

materiale lemnoase, din ierburi şi unele tipuri de deşeuri.

Producţia globală de bioetanol pentru transport sa triplat între 2000 şi 2007 la 17 miliarde de litrii

până la mai mult de 52 miliarde de litri, în timp ce Biodieselul extins mai mult de zece ori de la

mai puţin de 1 mlrd. la aproape 11 mlrd. de litri. Biocombustibilii oferă 1,8% din combustibil

pentru transport din lume şi estimările recente indică o creştere în continuare ridicat. Principalele

ţări producătoare pentru carburanţii de transport sunt Statele Unite ale Americii, Brazilia şi UE-

25.

Un studiu recent a Nowicki din 2007 [7] a făcut o stare de evaluare care arta piaţa bioprodusele

şi biocarburanţilor din UE-25 unde sa ajuns la concluzia că nivelul actual al producţiei de

materiale care sunt în întregime sau parţial biologica avut o valoare de piaţă de aproximativ 454

miliarde de euro în UE-25 în 2005 (tab. 1.2). Partea cu adevărat bio a acestor produse este

estimat la 245 mlrd. euro. Această cotă ar putea creste rapid la 332 mlrd. euro.

Tabelul 1.2 – Valoare bioproduselor pe piaţa UE-25 [10]

Direcţii a biomasa Unitate Valoarea totală Valoarea actuală Potenţial

Separată în materiale mlrd. euro. 250,6 187,7 211,6

Separată în substanţe mlrd. euro. 47,0 23,1 38,6

Fragmentată în blocuri de construcţii mlrd. euro. 155,2 34,5 81,6

Total mlrd. euro. 453,7 245,3 331,8

Produse chimice au un cost de producţie mai mare (în comparaţie cu celelalte produse) petro-

chimice, deoarece producţia pe traseu rafinăriilor clasice are nevoie de mai multă energie decât

ruta biorafinărie. Principiul folosit de biorafinării este de a folosi cât mai multe componente

valoroase posibile care sunt prezente în biomasa. În cele din urmă produse obţinute din

combustibilii fosili nu ar trebui de neglijat. Fosilele din anumite regiuni din lume ar trebui să fie

tratate cu mare atenţie.

1.3.2 Cadrul legislativ naţional şi internaţional în domeniul surselor regenerabile [1]

Sursele regenerabile de energie se află de mai mulţi ani în atenţia factorilor de decizie a UE.

Motivele sunt multiple, de la siguranţa alimentării cu energie, până la reducerea emisiilor de CO2

şi dezvoltarea locală. În general, implementarea cea mai de succes a mecanismelor suport pentru

reducerea gazelor cu efect de seră, a avut loc în Germania, Spania, Danemarca, Austria şi

Olanda. Alte ţări au scheme de succes numai pentru anumite resurse regenerabile, cum este cazul

biomasei pentru cogenerare (Suedia şi Finlanda), al gazului de depozit în Marea Britanie. Unele

ţări au tarife fixe avantajoase, dar lipsesc procedurile potrivite pentru implicarea factorilor locali

(în Franţa).

În ultimii ani au început discuţii pentru stabilirea unei ţinte de 20-22 % pentru energia din SRE

faţă de resursele primare de energie la nivelul anului 2020. UE a cerut o analiză în vederea

stabilirii în 2007 a unei astfel de ţinte. Dar abia la data de 23 aprilie 2009, la Strasbourg,

Parlamentul European şi Consiliul European, adoptă directiva 2009/28/CE, cu privire la

promovarea utilizării energiei din surse regenerabile, principalul scop al acestei directive este de

a încuraja dezvoltarea continuă a tehnologiilor energie regenerabile şi de a oferi securitate

investitorilor implicaţi în domeniu.

Conform directivei, „energie din surse regenerabile” înseamnă energie obţinută din surse eoliene,

solare, geotermale, hidrotermale şi energia oceanelor, energia hidroelectrică, biomasă, biogaz.

Prezenta directivă stabileşte criteriile de durabilitate şi pentru carburanţi. Pentru a permite

realizarea unei cote de piaţă adecvate a biocarburanţilor, este necesar să se asigure introducerea

pe piaţă a unor amestecuri cu conţinut mai ridicat de biocarburanţilor în carburanţii utilizaţi.

În privinţa evoluţiei sursele regenerabile de energie pentru producerea căldurii se pot trage

următoarele concluzii:

• Aplicaţiile solare termice progresează. Recent, noile reglementări pentru clădiri au adus un plus de interes, totuşi în actualele condiţii, nici ţinta pentru biomasa solidă nu este sigur că va fi îndeplinită. Creşterea puternică observată în 2005, prin apariţia planului de acţiuni pentru biomasă din decembrie, în ciuda unor întârzieri, este încă posibil de îndeplinit ţinta propusă. Plantaţiile de culturi energetice nu s-au introdus atât de repede, se dezvoltă o piaţă de transfer a biomasei din Europa Centrală şi Est.

• Pentru noile ţări din UE se observă o creştere importantă în valorificarea biomasei, sprijinită într-o anumită măsură de fondurile structurale. În multe situaţii re loc înlocuirea gazului natural prin biomasă.

Până în prezent în RM nu s-a reuşit promovarea activă a strategiilor şi politicilor ce ţin de

implementarea SRE, îndeosebi a măsurilor de încurajare a producătorilor şi investitorilor locali.

Totuşi, această componentă a energeticii naţionale a fost abordată într-un şir de acte legislative:

• Strategia energetică a RM până în anul 2020, H.G. nr.958 din 21.08.2007.• Legea RM cu privire la conservarea energiei nr.1136-XIV din 13.07.2000• HG, nr.1092 din 31.10.2000 cu privire la utilizarea resurselor energetice regenerabile.

• Strategia Naţională pentru Dezvoltare Durabilă: Moldova XXI;

• Legea energiei regenerabile a Republicii Moldova, Nr.160 din 12.07.2007.

Lipsa resurselor energetice fosile impune o strategie şi un plan de dezvoltare a energeticii care s-

ar baza pe utilizarea raţională a resurselor energetice disponibile şi pe implementarea în

economia naţională a proceselor tehnologice cu consum redus de energie. Este necesară

susţinerea şi încurajarea dezvoltării tuturor tehnologiilor de producere a energiei, din a resurselor

de energie regenerabilă: solară, eoliană, hidraulică, energia biomasei şi cea geotermală.

În acest sens, la 12.07.2007, a fost adoptată Legea energiei regenerabile [1], care are drept scop

sporirea securităţii energetice a statului şi reducerea impactului negativ al sectorului energetic

asupra mediului prin majorarea anuală a ratei de energie şi combustibil regenerabile. Pe piaţa

RM sunt disponibile pentru utilizare următoarele surse de energie regenerabilă (SER): biomasa,

energia hidraulică, energia solară şi eoliană, sursele cu potenţial termic redus. Procesul de

valorificare a surselor regenerabile de energie se află la faza iniţială.

Reformele aplicate până în prezent în RM au permis formarea următoarelor pieţe:• piaţa produselor petrolier uşoare pentru transport,• piaţa energiei electrice,• piaţa gazelor natural şi lichefiat.

Cu regret, nu-i organizată piaţa combustibilului solid, care se referă preponderent la consumatorii

rurali, partea populaţiei cu cel mai mic venit în Republică. Cărbunii se vând cu preţuri

speculative, iar brichetele şi peleţi au început să pătrundă pe piaţă.

Rezultate mai vizibile în valorificarea SRE s-au obţinut în ultimii ani, cu creşterea semnificativă

a tarifelor la gazul natural. Şi aici pe primul loc este producerea biocombustibili: a bioetanolului

şi a uleiului din rapiţă, care este exportat pentru a fi prelucrat în biodiesel. Este evident este că în

elaborarea politicilor energetice coerente se impune să se ţină seama atât de factorii economici de

utilizare raţională a tuturor resurselor energetice, cât şi de factorii de prevenire a poluării

mediului înconjurător, odată cu punerea în exploatare a acestora.

1.3.3 Relevanta strategică mondial pentru industriile din aria unei biorafinării [8]

Tendinţele fundamentale ale industrii, descrise mai sus, au pus biorafinării şi bioprodusele pe un

plan mai înalt a agendei strategice a marilor jucători din mai multe industrii. În plus, potenţialul

de inovare a biotehnologie vor permite producerea a moleculelor noi pentru a le aplica ca

combustibili, produse chimice şi materiale de construcţie care nu sunt disponibile în prezent în

cadrul resurselor fosile. Următoarele puncte descriu consecinţele strategice pentru cinci industrii.

Agricultură

Creşterea cererii şi reglementarea legislaţiei pentru biomasă va creşte în mod substanţial volumul

total al pieţei produselor agricole şi forestiere şi poate schimba relativ economia produselor

alimentare şi a hranei pentru sectorul zootehnic faţă de terenuri utilizate, cum ar fi culturile

energetice celulozice. Deschiderea de noi oportunităţi economice pentru fermieri în special în

ţările în curs de dezvoltare. Preţurile materiilor prime agricole poate fi de asemenea influenţat de

creşterea prelucrării biomasei din cadrul biorafinăriilor.

Cu toate acestea, impactul asupra preţurilor la alimente depinde foarte mult de tipul de materii

prime utilizate în procesul de producţie. Materii prime de a doua generaţie (lignocelulozice) tinde

să aibă o influenţă foarte mică asupra preţurilor la alimente. Vis-a-vis de materii prime din prima

generaţie (porumb, grâu, ulei de palmier şi rapiţă) care ar putea contribui la creşterea preţurilor la

alimente dacă este folosit excesiv, fără a spori capacităţile actualele de producţie a

biorafinăriilor.

T

Figura 1.4 Rutele de comerţ cu biomasă pentru anul 2020

Tehnologiile inteligente şi creşterea cererii mondiale de biomasă pune un accent tot mai mare

asupra productivităţii agricole de pe tot globul. Instalaţiile noi şi schimbările va face posibilă

utilizare a terenului mai puţin fertile. Acest lucru poate deschide noi oportunităţi pentru ţările în

curs de dezvoltare, care vor participa într-o revoluţie agricolă nou. Acest eveniment se

concentreze mai mult asupra productivităţii agricole de asemenea va duce la o creştere

substanţială în utilizarea îngrăşămintelor, în special în locuri unde cele mai bune practici nu sunt

încă aplicate în agricultură. Îngrăşămintele azotate pot fi uşor fabricate şi găsite în mod natural în

sectorul zootehnic.

Ca urmare, o noua diviziune a muncii în agricultură cu rang internaţional este probabil să apară

între ţările cu suprafeţe mari de teren arabil care probabil vor fi un exportator de biomasă sau

derivate ale acesteia. Ţările cu suprafeţe mai mici de teren arabil vor deveni importatori de

biomasă, de exemplu, Olanda. Cei mai mari exportatori de biomasă sunt de aşteptat să fie

Brazilia, Africa şi America de Nord. În fig. 1.4 sunt reprezentate rutele de comerţ cu biomasă

pentru anul 2020 in care valorile reprezintă cererea de energie în TWh.

Industria auto

Înlocuirea de benzină şi motorină convenţionale de biocombustibili este tehnologic simplu. Aşa-

numitele vehicule ,,flex-fuel’’ fiind vândute în Brazilia şi SUA, care pot face fata cu combustibil

fosil pur şi biocombustibil pur şi orice amestec al celor două. În plus, producătorii de motoare cu

ardere internă anticipează că parcului auto poate fi reînnoit la un minim cost. Renault, de

exemplu, susţine că motoarele ,,flex-fuel’’ creşte costul total al unei maşini doar cu 300 $. În

plus, motoarele maşinilor aflate deja în uz poate fi modificate pentru a le face în

motoarele ,,flex-fuel’’ la cost mic.

Industria auto se confruntă cu reglementări stricte pentru viitor în cazul reducerii emisiile de

GES la ţeava de eşapament în deosebi în cadrul parcului de vehicule de pasageri. Producătorii

auto se uită la biocombustibili în calitate de potenţial mijloc pentru a îndeplini aceste condiţii.

În Europa, reglementări care să limiteze emisiile la ţeava de eşapament a parcului de vehicule

pentru pasageri va intra în vigoare cel târziu în 2013. Propunerea UE ar necesita 65 % din parcul

european auto să emită un maxim de 120 de gr.CO2 / km în 2012 şi 100 % din parcul european

auto pentru a satisface acest standard în 2015. Versiunile curente ale legislaţiei implică faptul că

fiecare gram de CO2 / km emise pe partea de sus a acestei valori vor fi sancţionate cu până la 95

de euro. Este în curs de discutat dacă biocombustibili de surse regenerabile pot duce la atingerea

acestui obiectiv. În Brazilia, motoarele ,,flex-fuel’’ au deja o cotă de piaţă de 90%. În Franţa

penetrarea a motoarele ,,flex-fuel’’ a crescut la aproape 60 % de la 10 %, în ultimii doi ani. În

Suedia, scutirea de impozit pentru distribuitori pentru instalarea de pulverizatoare de

biocombustibil a crescut cota de piaţă motoarele ,,flex-fuel’’.

Toate industriile auto este în prezent sunt preocupate de sisteme de propulsie non-combustibil.

Noi sisteme de propulsie, purtători de energie (de exemplu, pe bază de hidrogen sau vehiculelor

electrice) - alegerea de care poate depinde de cadrul legislativ a diferitor ţări care ar putea pune

în alertă maximă conducerea industriei auto tradiţionale pe bază a căror competenţă este

motoarele alimentate cu combustibili fosili. Industria auto în prezent se concentrează pentru

dezvoltarea de tehnologii bazate pe biocombustibili, care pot permite aceste să continue şi să

domine industria de automobilelor. Aspiraţia de a înlocui parţial materialele plastice existent

utilizat in confecţionarea automobilelor cu biomateriale plastice ar trebui de asemenea, remarcat.

Industria Chimică

Actuala abordarea dominant a industriei chimice în biorafinărie limitează utilizarea substanţelor

chimice sau biochimice tradiţionale pe baza de petrol cu înlocuirea substanţelor pe baza "verde",

alternative de aceeaşi funcţionalitate şi performanţă. Companii chimice care operează în acest

domeniu au ales cea mai mare parte au ales să înlocuiască intermediari chimici selectate în gama

lor de produse curente, decât construirea unei biorafinării întregi. Acest lucru este realizat mai

ales prin economie nereglementate şi preocupărilor privind durabilitatea acestora. Pe baza acestei

abordări, următoarele tipuri de jucător pot apărea pe piaţă în viitor:

• Companiile tradiţionale chimice care înlocuiesc substanţele chimice fosil cu alternative ecologice pentru întreaga gama existentă de produse chimice, de multe ori în liniile lor de produse existente.

• Companii noi care sau axat pe producţia de produse complet noi din biomasă; cu toate acestea, principalele provocări vor fi de a integra aceste noi molecule în lanţuri valorice existente, precum şi vor apare probleme legate de procesul de comercializare.

• Producătorii de tehnologie care oferă tehnologii utilizate în biorafinării concepute pe cale metabolică, cu potenţialul de producere atât compuşi chimice existenţi cât şi noi. Pentru multe dintre aceste companii, un model de afaceri bazat pe drepturi de autor ar fi preferat.

Este important de notat faptul că materialele plastice biodegradabile au la baza un acid poli-lactic

(PLA), descoperit în resursele naturale şi sintetizat ca polimer pe bază de bio care deţine cheia

pentru producerea de materiale plastice de la resurse naturale şi surse regenerabile. Dependenţa

de petrol nu afectează doar nevoile industrii de transport care folosesc ca materie primă sursele

fosile mai ales la baza materialelor plastice. Dacă polimerii dezvoltaţi în industria chimică vor fi

sintetizaţi eficient pe cale biochimică, atunci strategiile mondiale recente pentru biorafinării

integrate, care sunt capabile de a produce produse chimice şi materiale din biomasă alături de

biocombustibili, se vor ameliora.

Industria energetică

Producerea de energie regenerabilă a fost în avânt puternic în anii 2000 … 2009, capacităţile de

generare de energie din surse regenerabile (cu excepţia centralelor hidroelectrice mari) a crescut

cu aproape 20 % la nivel mondial. Chiar dacă tehnologiile bazate pe biomasă nu au crescut la fel

de rapid ca şi energia eoliană, solară termică, fotovoltaică, contribuţia acestora va fi esenţială

pentru a îndeplini obiective politice a energiilor durabile. Având în vedere creşterea ponderii

cotei de piaţă a surselor de energie regenerabile în industria energetică, centralele mari care

produc energie din fosili au început mai puţin să mizeze viitor. Multe utilităţi energetice

europene au extins deja activelor lor în generarea de energie electrică din surse regenerabile de

mare putere, pe agenda lor strategice şi au alocat sume considerabile în planurile lor de investiţii.

Fundamentele în generare de energiei electrice din biomasă, din punct de vedere economic, sunt

destul de atractive în comparaţie cu alte opţiuni de energie regenerabilă şi va necesita mai mici

subvenţii, în contrast cu energia eoliană şi solară. Obstacole pentru a depăşi problema se referă la

managementul aprovizionării cu biomasă, însă această competenţă nu ţine de sectorul energetic

şi este o competenţă de bază a agriculturii.

Problema legată de securităţii aprovizionării, de asemenea, face riscant să se aloce investiţii la

scară largă în aceste tehnologii noi. O abordare pentru a diminua acest risc a fost luată de către

agenţiile de specialitate, care presupun de a investit suplimentar în creştere a plantaţiilor de plop

care un ciclu rapid de creştere pentru a servi ca combustibil de rezervă la a ardere în centralele

electrice de a asigura producţia şi managementul lanţului de aprovizionare.

Sectorul Transporturilor

Necesităţile sectorului transporturilor constituie aproape 60 % din cererea mondiala de petrol,

din care transportul de mărfuri, cum ar fi transportul maritim are o pondere semnificativă şi e în

continue creştere. Se aşteaptă ca cererea globală de petrol să aibă o creşterea semnificativă de

mai mult de trei sferturi până în 2030 (45 % creştere medie cu rată de creştere de 1,6 % pe an) şi

este de aşteptat ca această creştere să vină din sectorul de transporturilor.

Este corect să spunem că de astăzi industria de transport este dependentă de petrol. Astfel

industria de transport se uita la biocombustibili ca un mijloc pentru a reduce amprenta de carbon

în mediu ambiant, cauzate de consumul său uriaş de petrol. Cu toate că, aceasta este doar o

pârghie mică în comparaţie cu alte măsuri care să îmbunătăţească eficienţa energetică a

transportului, creşterea densităţii valorii produselor livrate prin reducerea greutăţii lor,

dimensiunea sau modul de ambalare.

1.3.4 Analiza SWOT a unei eventuale biorafinării din RM

Pe parcursul ultimului deceniu problema resurselor energetice în RM s-a accentuat tot mai mult

şi tinde să se agraveze şi mai mult în următorul deceniu, aceasta problemă a început să fie tratată

ca un domeniu prioritar de acţiuni care ocupă un loc aparte printre principalele probleme ale ţării.

O soluţie pentru ieşirea din aceasta criza energii, este amplasarea unei biorafinării în industria

RM. Consecinţele care vor rezulta se vor determina cu ajutorul analizei SWOT a unei biorafinării

privită prin prisma industrii RM. Rezultatele acestei analize SWOT oferă o imagine per

ansamblu a punctelor forte, puncte slabe, oportunităţile şi ameninţările ce vor avea loc.

Procedura care a fost utilizat pentru această analiză SWOT conţine trei etape:

I. Evaluarea internă (puncte tari şi puncte slabe) şi externe (oportunităţi şi ameninţări), factori cu privire la potenţialul de aplicare a biorafinării în RM

II. Confruntare matrice în care cei mai importanţi factori interni şi externi sunt legaţi unii cu alţii

III. Formularea de acţiuni concrete pentru a ajunge la rezultatele dorite

Puncte tari pot fi văzute ca competenţele disponibile în Republica Moldova referitoare la conceptul de biorafinărie care sau implementate în tarile EU, şi care pot fi folosite pentru a

utiliza oportunităţile naţionale şi pentru a face faţa pe piaţa internaţională a Bioproduse.

Punctele slabe sunt lipsuri de producere a Bioproduse şi biocombustibili sau limitări care pot oferi un bloc de posibilităţi pentru a obţine acelaşi sau o altă performanţă mai bună în comparaţie cu tehnologiile de producere a biocombustibililor separată.

Oportunităţi sunt evenimente sau tendinţe care arată rute noi de substituiri a produselor şi combustibililor fosili, avantaje competitive ale acestora.

Ameninţări punct la evoluţiile externe, care erodează avantajele competitive actuale sau care înrăutăţesc posibilităţile de a dezvoltare a Bioproduse competitive actual pe piaţă.

Tabel 1.3 Analiza SWOT a unei eventuale biorafinării în RM

Puncte tari Punctele slabe

1 Pieţe interne şi internaţionale a bioproduselor 1 Biomasa trebuie prelucrată şi apoi utilizată

2 Biomasa ca materie primă se găseşte în mare măsură pe teritoriu ţării

2 Materia primă este voluminoasă şi necesită spaţii mari pentru depozitare

3 Cheltuielile cu transportul materii prime de la sursă până la locul de prelucrare sunt mici, în comparație cu combustibililor fosili

3 Ardere biomasei Sau a produselor adiacente ei a elimina cantitate de CO2 acumulată pe parcursul creşterii

4 Intr-o biorafinărie deşeurile sunt aproape nule 4 Lipsa capitalului pentru investiţii în biorafinărie

5 Posibilitate substituirii combustibili din import 5 Insuficienţă în cooperare internaţională

Oportunităţi Ameninţări

1 Materia primă exist în mai multe forme ce ne permite o utilizare mai amplă a acesteia

1 Utilizare biomasei în scopuri energetice este limită de alte domenii (alimentar, silvic, ş.a.)

2 După o prelucrare a rezidiurilor agricole mai multe elemente se întorc în sol.

2 Cadrul legislativ naţional nu este dezvolt în domeniu prelucrării biomasei

3 Există o industrie internaţională bine dezvoltată a tehnologiilor pentru biorafinărie.

3 Lipsa standardelor şi normelor naţionale ce privesc biocombustibilii şi bioproduse

4 Toate procesele din biorafinării au fost experimentate în diferite industrii.

4 Neincluderea costurilor externe care rezultă de la producere de biocombustibil

5 Poziţia geografică avantajoasă între piaţa europeană şi a piaţa statelor CSI

5 Lipsa subsidiilor naţionale pentru utilizatorii resurselor regenerabile

Această evaluare Internă (puncte tari şi puncte slabe) şi evaluare externe (oportunităţi şi

ameninţări), factori cu privire la potenţialul de aplicare a biorafinării în Republica Moldova (vezi

tab. 1.3), analizează principali factori care trebuie încă să fie discutaţi şi perfecţionaţi odată cu

introducerea conceptului de biorafinărie în economia naţională.

1.4 Actualitatea temei tezei de licenţă

Dezvoltarea economică durabilă şi funcţionarea adecvată a mecanismelor de piaţă impun

elaborarea de strategii şi politici energetice care să abordeze unitar conceptele de creştere

economică, siguranţă alimentării cu energie şi protecţia mediului, stabilire obiectivelor şi

măsurile prioritare pe diferite orizonturi de timp. Fundamentarea acestor strategii se poate

realiza numai pe baza unor statistici coerente care permit prognozarea evoluţiilor cererii de

energie şi alocării resurselor energetice.

Pe parcursul anilor 1990-2008 în Republica Moldova au avut loc schimbări esenţiale în volumul

şi structura consumului de resurse energetice. Consumul resurselor energetice a atins valoarea

maximă de 10 mii ktep în anul 1990, iar către anul 2001 s-a micşorat până la 1,7 mii ktep.

Începând cu anul 2001, s-a observat o creştere treptată a consumului, care în a. 2008 a constituit

cca. 2,3 mii ktep. Principalul domeniu de consum a resurselor energetice este energetica. În

transporturi se consumă resurse energetice mai mult pentru producerea energiei mecanice.

Ramurile principale cu cel mai mare consum resurse energetice au fost şi rămân populaţia,

energetica, industria şi agricultura, evoluţie a consumului este prezentată în anexa 1.

Argumentele în favoarea utilizării energetice a biomasei sunt atât de natură a protecţiei mediului

cât şi de natură socio-economică, prin ocuparea şi stabilizarea forţei de muncă a fermierilor în

zonele de cultivare a plantelor cu valorificare energetica, materie prima cu caracter regenerativ.

Conform proiectului Strategiei dezvoltării surselor renovabile de energie, implementarea

tehnologiilor de cultivare a plantelor cu potenţial energetic ar putea asigura înlocuirea a circa 10%

din combustibilul folosit în ţară cu biocombustibil (80 mii tone bioetanol şi 110 mii tone

biodiesel). Acest lucru ar cere suprafeţe de circa 10 % din suprafeţele însămânţate în anul agricol

2009 pentru culturile energetice ca mai apoi să fie prelucrate în cadrul unei biorafinării.

Beneficiile care survin de la implementare biorafinăriilor includ beneficii referitoare la energie:

ameliorarea securităţii de alimentare, reducerea dependenţii de import a energiei electrice şi a

gazelor naturale, ameliorarea fiabilităţii, reducerea pierderilor din reţeaua de transport şi

beneficii referitoare micşorare cheltuielilor pentru resurse energetice. Numeroşi factori

influenţează aspectele economice referitoare la edificarea unei biorafinării în urma căruia vor fi

utilizate resursele regenerabile. Aspectele cele mai importante se referă la investiţiile iniţiale,

costul biocombustibilul, preţul energiei electrice şi la costul conectării la reţele. În general,

utilizarea biomasei conduce la cel mai redus cost al energiei electrice dintre toate variantele de

utilizare a regenerabilelor.

Principalul avantaj al producerii de energie din biomasă constă în contribuţia nulă la extinderea

gazelor cu efect de seră având în vedere că ele nu folosesc combustibili fosili. Tehnologiile

utilizate de biorafinării diferă de la tehnologiile utilizate în rafinăriile pentru produsele petroliere,

diferenţa este că biorafinăriile utilizează platforme în principal, pe baza pe apa. În graficul de

fluxuri de la biomasă în produse (coala 1) este reprezentat principale direcţii produse

intermediare şi finite, anume: glucide, amidon, hemiceluloza, celuloza, lignina, lipide, ulei şi

proteine. Prin intermediul a diferitor platforme aceste fluxuri de biomasă sunt transferate prin

aşa-numitele blocuri de construcţii care pot fi folosite pentru a produce produse chimice

secundare, intermediare şi produsele finale. Aceste produse finale au un aspect care înlocuiesc

produsele noastre din viaţa noastră de zi cu zi: transport industrie, textile, produse alimentare,

mediu, comunicare, locuinţe, recreere şi sănătate. In cele spuse se poate de mai menţionat că, în

economia naţională, nu există un produs sau serviciu în costul căruia nu ar fi inclusă componenta

„resurse energetice”.

2 ║ VALORIFICAREA POTENŢIALULUI DE BIOMASĂ DIN ZONA DE NORD A REPUBLICII MOLDOVA ÎN CADRUL BIORAFINĂRIILOR

2.1 Sursele de biomasă pentru valorificarea în biorafinărie

2.1.1 Culturile şi reziduurile agricole disponibile pentru valorificare în zona de nord

Biomasa prezintă o multitudine avantaje, faţă de resursele convenţionale de energie şi fată de

unele surse de energie regenerabilă, cu ar fi: dependenţa redusă de schimbările meteorologice pe

termen scurt, promovarea structurilor economice regionale şi surse alternative de venit pentru

fermieri. Potrivit BNS, RM are un potenţial energetic înalt de biomasă, ce reprezintă aproape 4

% din consumul total de resurse primare la nivelul anului 2005, dar am putea acoperi 80 % din

consumul de energia în mediul rural, fără industria dislocată în zonele de consum, numai prin

valorificarea de reziduuri şi deşeurile agricole aceasta situaţie este prezentată neoficial.

Potenţialul mare de biomasă poate fi şi mai mult mărit printr-o utilizare mai bună a resurselor

existente şi prin creşterea productivităţii culturilor. Există oportunităţi de a spori esenţial

utilizarea biomasei, în special cea provenită din deşeuri agricole. Utilizarea biomasei are loc

preponderent prin ardere directă, cu randamentul utilizării la nivel de 25 - 50 %. Folosirea

biomasei pentru încălzire în zonele rurale pe baza tehnologiilor tradiţionale şi mai ales arderea

paielor, strujenilor şi a altor resturi vegetale nemijlocit în câmp duce la poluarea atmosferei cu

dioxid de carbon şi distrugerea humusului. Anual în RM se produce circa un mil. tone de paie de

grâu, din care 70 % pot fi folosite în scopuri energetice.

Potenţialul disponibil de biomasă care poate fi folosită în scopuri energetice în regiune Bălţi este

de aproximativ 200 ktep (inclusiv cerealele disponibile, vezi cap. 2.1.3) acest potenţial se va

utiliza într-o biorafinărie care va produce biocombustibili, bioenergie şi bioproduse. Principala

sursă de biomasă sau biocombustibil utilizat în RM, recunoscută de BNS este lemnul de

la ,,Moldsilva’’. Alături de lemn în zona de nord a RM există o largă varietate de resurse ca:

• paiele şi tulpinile cerealelor; • copaci cu viteză mare de creştere: plopul, salcia,

• culturile cu scopuri energetice • fracţia organică din deşeurile municipale;

• deşeurile de hârtie; • uleiurile vegetale uzate şi grăsimile animale.

• deşeuri şi sub-produse • culturile agricole: rapiţa, sfecla de zahăr;

• deşeurile de la prelucrarea lemnului: talaş, rumeguş;

• reziduuri: lemnul provenit din toaletarea copacilor şi din construcţii;

• metanul capturat de la gropile de gunoi, de la staţiile de tratare a apelor uzate şi din bălegar.

• alte reziduuri provenite din prelucrarea unor produse alimentare.

Pentru a valorifica aceasta biomasa trebui să cunoaştem care este cantitatea de energii înglobată

într-o unitate de biomasă (tab 2.1) şi mai apoi sa determinam care este energia teoretic obţinută.

Tabelul 2.1 Căldura ardere superioară a unor combustibili solizi regenerabili

Biomasa Căldura de superioară, kJ/kg

Tulpini de lucernă (trifoi) 18 400

Tulpini de floarea soarelui 21 800

Tulpini de porumb 16 000

Tulpini de tutun 16 400

Coji de nuci 21 100

Coji de alune de pământ 20 000

Coji seminţe de floarea soarelui 17 000

Bălegar 14 800

Mangal 31 800

Deşeuri vegetale 12 600

Paie de grâu 18 900

Paie de orz 16 200

Lemn 15 500

Ştiuleţi de porumb 17 400

Coarde de viţă de vie 16 500

Ramuri de măr 15 200

Există multe încercări de corelare a puterii calorifice cu compoziţia biomasei. Celuloza are o

căldura de ardere mai mică decât a ligninei datorită gradului mare de oxidare. Alţi compuşi,

precum sunt hidrocarburile au un grad redus de oxidare, care fac să crească căldura de ardere a

biomasei. Căldura de ardere a biomasei este strâns legată de conţinutul de lignină. Astfel, puterea

calorică superioară pentru o probă uscată şi lipsită de cenuşă se poate calcula cu relaţia:

Qsanh = 349,1·Canh + 1.178,3·Hanh + 100,5·Sanh - 15,1·Nanh - 103,4·Oanh - 21,1·Aanh, kJ/kg

Unde: Canh, Hanh, Sanh, Nanh, Oanh, Aanh reprezintă conţinuturile în procente,% de carbon, hidrogen,

sulf, azot, oxigen şi respectiv cenuşă raportate la starea anhidră (uscată).

2.1.2 Evoluţia recoltei agricole în zona de 50 km de la Bălţi, în anii 2008 – 2009 - 2010 [16]

Pentru a avea o viziune clară asupra cantităţii de biomasă disponibile ca potenţial, ne vom axa

atât pe cifre reale înregistrate pe parcursul anilor cât şi cele scontate (planificate) pentru anii

următori. Ca an de baza se va analiza anul 2009 iar previziunile ulterioare vor include

prognostica producerii cerealelor pentru toată perioada de studiu. Anul 2009 a fost ales pentru că

se pare a fi cel mai secetos an după evoluţiile prezentate în fig. 2.1 exprimate în tone.

Principalele cereale analizate, grâul şi orzul de primăvară, împreună din suprafaţa semănată. Din

graficele prezentate se denotă faptul că producea constante de biomasa în mediu 450 000 tone

anual (tab 2.3).

Figura 2.1 Evoluţia de recolte de cereale pentru boabe a) de grâu b) de orz, în tone

În această ordine de idei conchidem că producerea de beţe de porumb şi beţelor de floarea

soarelui anuală va fi analogică (fig. 2.2) exprimate în tone de cereale, care mai apoi cu ajutorul

unor coeficienţi de conversie se exprimă tonă cereale la tonă reziduuri (tab. 2.3), ca urmare în

anii în care recolta va fi mai bogată biorafinăria nu va afecta celelalte sectoare care va fi asigura

o bună funcţionare a industrii şi economii din zona respectivă.

Figura 2.2 Evoluţia recoltei de cereale pentru boabe a) floarea soarelui b) porumb, în tone

Calitatea cerealelor ca materie primă este deosebit de importantă şi se poate de obţinut astfel o

cantitate de biocombustibili mai mare, în industrie se preferă nu numai utilizarea cerealelor dar

sfeclă de zahăr care este mai puţin utilizată în domenii energetici comparativ cu alte cerealele. În

fig. 2.3 am analizat evoluţia sfeclei de zahăr pentru zona respectivă.

Figura 2.3 Evoluţia de rădăcini de sfeclă de zahăr pentru zona de nord, în tone

În tab 2.3 sânt date mai detaliat în ceia ce priveşte cantitatea de paie şi beţe care pot fi utilizate în

biorafinării. Lemnul si alte reziduuri agricole în afara de cele analizate nu pot fi evoluate

deoarece nu au o întrebuinţare atât de larga în biorafinărie sau pot fi direct introduse pe piaţă.

2.1.3 Potenţialul de biomasă disponibil în regiunea Bălţi cu raza de 50 km [16]

Într-un studiu recent privind biomasa ca materie primă pentru utilizarea în scopuri energetice, sa

stabilit că resurselor disponibile în zona de nord a RM sunt în stare să producă o aprovizionare

durabilă cu biomasă a unei biorafinării, în cantitate suficientă pentru a înlocui circa 1,5 milioane

MWh de consum primar, adică angajamentul luat de RM ca până în 2010 să fie produs 10 % de

energii pe baza tehnologiilor de prelucrare a biomasei. Realizarea acestui obiectiv va necesita

aproximativ 450 000 de tone de materie uscată biomasă pe an. S-a ajuns la concluzia că peste

600000 tone anual este disponibil potenţialului biomasei uscate, suficient pentru a produce

biocombustibili pentru a satisface mai mult de o pătrime din cererea de energie electrică a RM.

Resursă completă de biomasă ar putea fi valorificată în întregime la mijlocul secolului XXI,

atunci când industriile din biorafinării vor fi susceptibile de a exista.

Potenţialul anual de biomasa, a celui mai secetos an din ultimii cinci ani şi de aşteptat că

producţia de biomasă să crească pentru a putea dezvolta noi compartimente în biorafinărie.

Aproximativ 100000 de tone de biomasă uscată ar putea fi extrasă din păduri şi circa 200000 de

tone din reziduuri lemnoase din agricultură ca mai apoi sa fie extinsă capacitatea de producere a

biorafinării.

La biorafinărie vor fi prelucrate cerealele grâu, orz, porumb, sfeclă de zahăr ca mai apoi sa fie

produs bioetanolul, biodieselul şi altele, iar din rezidiurile auxiliare sa fie prelucrate până la

hrană pentru animale, produsele chimice, aditivi, lubrifianţi. Pentru producerea peletelor şi

brichetelor vor fi utilizate paiele integral şi resturile de celuloză din procesele aferente. Beţele de

floarea soarelui şi beţele de porumb vor fi utilizate ca sursă de energie pentru biorafinărie o parte

pentru producerea gazului de sinteză şi biocombustibil solid, brichete. În tab 2.2 este prezentată

resursa de biomasei disponibilă pentru utilizare pentru anul 2009.

Tabelul 2.2 – Cantitatea totale de biomasă disponibila în anul 2009

Nr. Culturi Forma de biomasă Cantitate, tone

1 GrâuBoabe 17 608,6

Paie 208 351,2

2 OrzBoabe 8 961,0

Paie 31 741,0

3 PorumbBoabe 17 248,4

Beţe 61 204,9

4 Floare soareluiBoabe 22 712,8

Beţe 227 089,0

5 Sfeclă zahăr Rădăcini 80 400,0

În tab. 2.3 am prezentat potenţialul de biomasă în profil teritorial pentru diferite raioane care fac

parte pe raza de 50 km în zona Bălţi. În calcului potenţialului disponibil de biomasă am utilizat

ponderea, %, din cadrul resurselor non utilizabile în agricultură. Avantajul celor destinate

energeticii constă în faptul că ele nu necesită cele mai bune terenuri şi nici prea multă îngrijire.

Acest lucru se datorează faptului că importanţa este cantitatea şi nu calitatea biomasei utilizate.

Tabelul 2.3 – Resursele de biomasa depistate pe o rază de 50 km,

Nr.

Raioane

Culturi

Suprafaţ

a, hectare

Cantitate de

boabe/rădăcini

la hectar, tone

Productivitate

de reziduu tonă/to

nă boabe

Forma de

biomasă

Cantitatea

totală, tone

Disponibil din total, %

Cantitate

disponibil, tone

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

1

Bălţi Grâu 3762,5 Boabe 940 10 94,0

1,5 Paie 1410 80 1128,0

2 3 4 5 6 7 8 9 10

Orz 962 Boabe 192 20 38,4

1,5 Paie 288 40 115,2

Porumb 962,5 Boabe 240 40 96,0

2 Beţe 480 70 336,0

Floare soarelui

1901,2 Boabe 228 40 91,2

4 Beţe 912 100 912,0

Sfeclă 78 25 Rădăcini 1950 20 390,0

2 FăleştiGrâu 10905

2,5 Boabe 27262 10 2726,2

1,5 Paie 40893 80 32714,4

Orz 30282 Boabe 6056 20 1211,2

1,5 Paie 9084 40 3633,6

Porumb 30292,5 Boabe 7572 40 3028,8

2 Beţe 15145 70 10601,4

Floare soarelui

6239 1,2 Boabe 7486 40 2994,4

4 Beţe 29944 100 29944,0

Sfeclă 4277 25 Rădăcini 106925 20 21385,0

3Gloden

i

Grâu 88702,5 Boabe 22175 10 2217,5

1,5 Paie 33262 80 26609,6

Orz 29182 Boabe 5836 20 1167,2

1,5 Paie 8754 40 3501,6

Porumb 29102,5 Boabe 7275 40 2910,0

2 Beţe 14550 70 11018,5

Floare soarelui

55111,2 Boabe 6613 40 2645,2

4 Beţe 26452 100 26452,0

Sfeclă 1184 25 Rădăcini 29600 20 5920,0

4 Râşcani

Grâu 95442,5 Boabe 23860 10 2386,0

1,5 Paie 29600 80 23680,0

Orz 26012 Boabe 5202 20 1040,4

1,5 Paie 7803 40 3121,2

Porumb 26122,5 Boabe 6530 40 2612,0

2 Beţe 13060 70 9142,0

Floare soarelui

77041,2 Boabe 9245 40 3701,6

4 Beţe 36980 100 36980,0

Sfeclă 1381 25 Rădăcini 34525 20 6905

5Drochi

a

Grâu 147272,5 Boabe 36817 10 3681,7

1,5 Paie 55226 80 44180,8

Orz 40482 Boabe 8096 20 1619,2

1,5 Paie 12144 40 9715

Porumb 25162,5 Boabe 6290 40 2516

2 Beţe 12580 70 8806

Floare soarelui

99891,2 Boabe 11987 40 4794,8

4 Beţe 47948 100 4794,8

Sfeclă 5142 25 Rădăcini 128550 20 25710,0

6 Floreşti

Grâu 154362,5 Boabe 38590 10 3859

1,5 Paie 57885 80 46308

Orz 60512 Boabe 12102 20 2420,2

1,5 Paie 18153 40 7261,2

Porumb 43332,5 Boabe 10832 40 4332,8

2 Beţe 21665 70 15165,5

Floare soarelui

91651,2 Boabe 10998 40 4399,2

4 Beţe 43992 100 43992,0

Sfeclă 2359 25 Rădăcini 58975 20 11795

7Sânger

ei

Grâu 105772,5 Boabe 26442 10 2644,2

1,5 Paie 39663 80 31730,4

Orz 36612 Boabe 7322 20 1464,4

1,5 Paie 10983 40 4393,2

Porumb 1753 2,5 Boabe 4382 40 1752,8

2 Beţe 8765 70 6135,5

Floare soarelui

85131,2 Boabe 10216 40 4086,4

4 Beţe 40861 100 40861

Sfeclă 1659 25 Rădăcini 41475 20 8295

La etapa de fezabilitate a acestui proiect voi utiliza un coeficient de conversie care presupune cât

biocombustibil lichid va fi extras din fiecare cultură în parte şi ce cantitate de biodiesel şi

bioetanol se va obţine. Pentru o claritate a cifrelor utilizate în tab 2.4, am utilizat ktep (mii tone

echivalent petrol, 41,8 TJ / kg) care prezintă câtă energie este înglobată în biocombustibili.

Utilizarea biomasei pentru producţia de combustibili de transport şi într-o mai mică extinde de

energie, este încă şi mai costisitoare decât utilizarea resurselor petrochimice tradiţionale.

Tabelul 2.4 – Cantitate de biocombustibili obţinuţi din resursele totale disponibile de cereale

Nr. CulturiCantitate,

tonebiocombustibil

litri/tonăBioetanol,

litriBiodiesel,

litriCantitate de energie, ktep

1 Grâu 17 607,6 400 7 043 040

2 Orz 8 961,6 330 2 957 328

3 Porumb 17 248,4 400 6 899 360

4 Floare soarelui 22 712,8 550 12 489 950

5 Sfeclă zahăr 80 400,0 100 8 040 000

7 Total 146 930,4 24 938 728 12 489 950 28,31

Pentru biocombustibilul solid (brichete, pelete şi mangal) va utilizat atât paiele cât şi beţele de

floarea soarelui, pentru prezentarea care va fi cantitate de reziduuri utilizate în pentru producerea

energie electrice, căldură am prezentat tabelul 2.5.

Tabelul 2.5 – Reziduuri de la culturile energetice exprimat în energie

Nr. CulturiForma de rezidiuri

Cantitate, tone

Căldura inferioara de

ardere, GJ/tonă

Cantitate totală de

energie, GJ

Cantitate totală de

energie, ktep

Cantitate totală de energie,

MWh

1 Grâu Paie 176 960

14

2 477 440 59,14 688 177

2 Orz Paie 53 765 752 710 17,97 209 086

3Porumb

Beţe 68 996 965 944 20,06 268 318

4Floare soarelui

Beţe 90 833 1 271 662 30,36 353 240

5 Total 390 554 5 467 756 127,53 1 518 821

Argumentele în favoarea utilizării energetice a biomasei sunt atât pentru protecţiei mediului cât

şi de natură socio-economică, prin ocuparea şi stabilizarea forţei de muncă a fermierilor în

zonele de cultivare a materie prima cu caracter regenerativ. Un alt potenţial poate fi obţinut de la

valorificarea terenurile necultivate datorită supraproducţiei agricole, terenurile degradate sau

pădurile defrişate .

2.2 Posibilităţi de valorificare a biomasei.

2.2.1 Posibilităţi de valorificare sub forma de bioproduse

Azi aproape toţi polimerilor produşi astăzi sunt pe baza de petrol, cu singurele excepţii fiind

majore polimeri celuloză şi cauciuc natural. Progresele în biotehnologie pentru prelucrarea

produselor chimice sunt deja gata să deschid noi căi pentru polimeri biologici. Există diferite

tipuri de biomasă ce poate fi convertită într-o diversitate de bioproduse. Multe dintre aceste

procese sunt deja bine dezvoltate, iar altele sunt la etapa de dezvoltare.

Există o dorinţă a UE şi a statelor membre de a lărgi producţiei şi utilizarea biomasei pentru

produse în viitor. A fost desfăşurată o cercetare de succes pentru dezvoltarea şi îmbunătăţirea

proceselor, reducerea costurilor şi sprijinirea dezvoltării standardelor bioproduselor. În cele din

urmă dreptul de proprietate efectivă a conversiei biomasei şi vânzării respective de produse finite

se estimează să producă venituri de 80 mlrd. dolari pentru biocombustibili, 10 mlrd. dolari pentru

produse chimice bazate pe biotehnologii din care rezultă masele plastice biodegradabile.

Succesul bioproduselor noi va depinde în mare măsură de faptul dacă acestea pot fi produse

eficient din punct de vedere economic, precum şi performanţele lor în aplicaţiile vizate mai apoi.

Potenţialele pieţe pentru bioproduse sunt largi şi includ polimeri, lubrifianţi, solvenţi, adezivi,

erbicide, şi produse farmaceutice. Aceste bioprodusele au pătruns deja în cele mai multe dintre

aceste pieţe într-o anumită măsură, noile produse şi tehnologii sunt în curs de dezvoltare cu

potenţialul de a îmbunătăţiri a performanţelor cât şi competitivitatea costurilor.

Multe dintre produsele chimiei organice pot servi ca monomeri pentru mase plastice (polimeri),

care reprezintă o oportunitate extraordinară pentru bioproduse cu o producţie anuală de peste 100

de mlrd. de lire sterline.. Alte mari pieţe pentru produse chimice organice de bioproduse includ

acizi organici, alcooli, şi solvenţi. Lubrifianţi şi unsori sunt acum în mare parte, de asemenea, pe

baza de petrol, deşi iniţial au fost bazate pe plante, deoarece acestea ar putea fi fabricate din

uleiuri vegetale, cu mici modificări. Cu preţurile la energie în creştere, şi preocupările impactul

de mediu în creştere, lubrifianţi pe bază de uleiuri vegetale şi grăsimi se vor întoarce înapoi în

piaţă.

2.2.2 Posibilităţi de valorificare sub forma de biocombustibili

În funcţie de materia primă disponibilă şi biocombustibilii doriţi la ieşire, în biorafinăriile

folosesc o varietate de tehnologii de conversie care transformă biomasa (materia primă) în

diferite surse de energie sub formă de biocombustibili necesari pieţii. Cele mai frecvente

tehnologii utilizate sunt: fermentarea, gazificarea şi transesterificare pentru combustibilii lichizi,

pentru combustibilii solizi sunt utilizate tehnologii ca presarea, gazificarea anaerobă, ş.a.

Metodele noi şi mai puţin tradiţionale sunt în mod constant investigate, în special în dezvoltarea

de biocombustibili sintetici. Produse chimice şi materiile prime noi, produse din biomasă sunt de

asemenea disponibile în prezent, dar sunt mult mai puţin dezvoltate la un nivel comercial, în

raport cu biocombustibili. În continuare voi prezenta câteva posibilităţi de valorificare a

biomasei sub formă de biocombustibili.

Fermentarea de zaharurilor.

Fermentarea produselor zaharoase provenind din culturi care conţin amidon necesită o tratarea a

materii prime pentru ca mai apoi, zaharurile din materialul vegetal să iasă. Amidonul de obicei

este supus hidrolizei enzimatice pentru a oferi soluţii de zahăr, următoarea etapa este de

fermentare microbiană pentru a produce bioetanol. Culturile cum ar fi sfecla de zahăr, trestie de

zahăr poate fi direct fermentate pentru a produce bioetanol.

Fermentarea biomasei lignocelulozice

Biomasa lignocelulozice necesită o prelucrarea materiei prime mai avansata, care trebuie să

conţină separarea materialului celulozic şi hemicelulozic de lignina non-fermentabilă, care sunt

puternic legaţi prin legături covalente. Acest lucru se face de obicei, mecanic, urmat de acid,

alcaline sau de tratament cu abur. În timp ce lignină este în prezent în cea mai mare parte arsă

direct, componente celulozice şi hemicelulozice sunt supuse hidrolizei enzimatice pentru a obţine

soluţii de zahăr, urmată de fermentaţie. Spre deosebire de fermentarea zaharurilor (amidon sau

zaharoza), fermentarea hemicelulozei necesită organisme speciale, cum ar fi xiloză, pentru

fermentarea zaharurilor. În prezent, există o nevoie de microorganisme mai eficiente şi mai

robuste, care pot rezista la temperaturi şi presiuni mai mari pentru fermentaţii materiilor prime

sofisticate.

Transesterificare a trigliceridelor

Transesterificare de plante uleioase este un proces prin care trigliceridelor sunt reacţionate cu

metanol în prezenţa unui catalizator pentru a oferi baze metilică ai acizilor graşi şi glicerol.

Deşeuri de la ulei vegetal poate fi de asemenea convertite, dar necesită a fi rafinat. Atât

catalizatori acidului, cât şi alcaline pot fi utilizate, deşi alcaline se catalizează de 4000 de ori mai

repede decât aceeaşi reacţie cu acid. Principalele probleme asociate cu utilizarea trigliceridelor

ca un înlocuitor al combustibilului diesel este vâscozitate mare, volatilitate scăzută.

Transesterificare este o metodă de reducere a vâscozităţii a trigliceridelor şi îmbunătăţirea

proprietăţilor fizice ale combustibilului.

Gazeificare, Formarea de singaz

Gazeificarea biomasei permite descompunerea materialelor în monoxid de carbon CO (şi alţi

compuşii) şi hidrogen H2, numit gaz de sinteză (singaz). Gazeificare poate fi realizat prin

descompunerea termică în prezenţa de o cantitate limitată de oxigen. Amestecul rezultat de

monoxid de carbon şi hidrogen este apoi transformat prin oxidare parţială, la temperatură ridicată

sau printr-o reacţie Fischer - Tropsch în molecule de alegere.

Piroliza rapidă

Similare ca formarea de singaz, piroliză rapidă presupune descompunerea termică a biomasei

într-un lichid bioulei, în componenţa sa sunt o mulţime de hidrocarburi cu conţinut divers şi un

conţinut de oxigen de 35-40%, care pot fi apoi convertite prin hidrogenare sau prin gazeificare în

hidrocarburi dorite, utilizarea de pirolizei rapide şi proprietăţile bioulei produs sunt încă în

dezvoltare, dar se crede că poate reduce costurile de gazificare, comparativ cu alimentare de

biomasă solidă direct în gazeificare.

Sinteza Fischer Tropsch

Conversie singazului prin intermediul procesului Fischer-Tropsch în combustibil sintetic

presupune conversia catalitică a singazului în hidrocarburi lichide variind de la C1 la C50. O distribuţie selectivă a produselor este realizată cu controlul temperaturii, presiunea şi tipul de

catalizator. Deşi acest proces este recunoscut pe scară largă, există încă posibilităţi de dezvoltare

la scară mare în cazul în care regenerare catalizator nu este îmbunătăţită. Această tehnologie este

des întâlnite în producerea comercială de energie electrică şi combustibili sintetici de la

combustibilii fosili.

Hidrogenarea

O alternativă mai eficientă energetic de a produce biocombustibili sintetici, care implică de

hidratare a uleiului pentru a produce combustibili regenerabili. Hidrogenare elimină oxigen şi

alte impurităţi din uleiuri organice. Aceste uleiuri pot fi extrase direct din materii prime cu

conţinut ridicat de ulei, cum ar fi jatropha, camelina sau floarea soarelui sau produse rezultate în

urma pirolizei. Hidratarea uleiului cu hidrogen la temperaturi ridicate care converteşte uleiul în

biocombustibili. Biocombustibili rezultate sunt hidrocarburi pure şi au proprietăţi fizice

imposibil de distins faţă de combustibili fosili. Combustibili hidrataţi tind să aibă performanţe

mai bune de combustie şi conţinut energetic mai mare, similar cu combustibili Fischer - Tropsch

şi cel mai important au o bună stabilitate la temperaturi joase, ceea ce le face ideale ca

biocarburanţi.

Conversia de singaz în metan

Metanul poate fi produs din singaz, ca urmare a reacţiei Fischer - Tropsch. Acesta poate fi găsit,

de asemenea, ca un produs de sinteză biocombustibil Fischer-Tropsch. Gaze naturale sintetice

este un substituent pentru gaze naturale, care poate fi conectat direct la reţeaua naţională de gaze

şi folosit drept carburant pentru transport dacă e lichefiat.

Digestie anaerobă

Gazul natural sintetic poate implica de asemenea conversia de deşeuri biodegradabile sau

culturile energetice într-un combustibil gazos numit biogaz, format în mare parte de 50 % metan

şi dioxid de carbon. Conversia proceselor comerciale de obicei sunt produse prin digestie

anaerobă sau fermentaţie de anaerobă. Acest proces biologic este folosit ca un substitut pentru

gaze naturale şi este estimat a avea o eficienţă de transformare de 70 %.

Unul dintre principalii factori pentru dezvoltarea biorafinăriilor este producerea de

biocombustibili lichizi pentru transport, în scopul de a îndeplini obiectivele raportate anterior.

Sectorul transportului este în continuă creştere şi în acelaşi fel creste cererea pentru combustibili.

Aşa cum deja sa menţionat mai sus UE vizează o pondere de 10 % biocombustibili în 2020 şi se

aşteaptă o contribuţie semnificativă a biocombustibililor pe piaţa de transport, în anul 2030 (10 -

20%). Ca urmare, motorul principal pentru dezvoltarea biorafinăriilor este văzută ca sursă de

energie de vedere – în producţia eficientă şi costurile de biocombustibili de transport. Biodieselul

este biocombustibil principal în ţările europene, în timp ce bioetanolul domina piaţa de

biocombustibil din Canada şi SUA. Producţia de biogaz este difuzată în toate ţările, şi în ultimii

ani a fost puternic pusă în aplicare în ţările pai puţin dezvoltate pentru generarea de electricitate

din biogaz. În Germania biogazul este de asemenea utilizat ca biocombustibil de transport, ca

biometan.

2.2.3 Posibilităţi de valorificare sub forma de bioenergie

Există un şir de tehnologii de producerea energiilor cum ar fi, producerea unei singure energii

electrice sau termice cu implicarea unei singure instalaţii, cogenerare bine puse la punct care

diferă în funcţie de instalaţiile de bază utilizate la producerea simultană a celor două forme de

energie, trigenerarea se obţine prin arderea unui singur tip de combustibil şi la ieşire avem trei

tipuri de energii (frig, energie electrică, energie termică).

Tabelul 2.6 – Tehnologiile de producere a energiei în regim de cogenerare

Nr. Tehnologia de cogenerare Instalaţiile respective

1. Ciclu simplu cu aburTurbină cu abur cu contrapresiuneTurbină cu abur cu condensaţi şi prize

2. Ciclu simplu cu gazeTurbină cu gaze şi recuperatoare de căldurăMicroturbină cu gaze

3. Ciclu mixt gaz-aburTurbină cu condensaţi şi prizeTurbină cu gaze, cu recuperare de căldură

4. Motoare cu ardere internăMotoare DieselMotoare pe gaze naturale

5. Tehnologii noi

Pilă de combustieMotor StirlingMotor cu aburMotor cu ciclu Rankine

2.3 Platformele de procesare a biomasei în biorafinăriile moderne [7]

2.3.1 Biorafinării convenţionale

Biorafinăriile convenţionale sunt întâlnite în industrii care utilizează conversia şi separare

biomasei, prin tehnologii moderne, în produse principale şi materiale reziduale. Desigur, aceste

industrii, cum ar fi industria alimentară, încearcă deja să comercializeze reziduurile de la

procesul de producţie altor sectoare, de exemplu, la industria hranei pentru animale.

Biorafinăriile convenţionale sunt întâlnite în următoarele industrii deja un fel de biorafinării

convenţionale:

• Industria zahărului (sfeclă de zahăr, trestie de zahăr)

• Industria uleiurilor vegetale (soia, seminţe de rapiţă)

• Industria Amidonului ( grâu, cartofi )

• Industrie Convenţionale a biocombustibililor (Biodiesel, Bioetanol, biogaz)

• Agricultura

• Industria alimentară

• Industria Celulozei şi hârtie

• Industriei Chimice (Petroliere)

Cu toate acestea, accentul principal este în continuare de a produce produse principale necesare

pieţii. În aceste biorafinării nu sau făcut mari eforturi pentru a produce un spectru larg de alte

produse, vum ar fi biochimice sau a biocombustibililor. Prin majorare competitivităţi produselor

de bază din contul bioproduselor schimbă rapid strategia de dezvoltare a industriei care va duce

probabil la o schimbare (modernizarea economică şi ecologică) a biorafinării convenţionale

existente. În multe cazuri, o dezvoltare a unei biorafinării convenţionale va forma baza pentru

dezvoltarea uneia dintre noile tipuri de biorafinării, care vor fi descrise în următoarele secţiuni.

2.3.2 Biorafinărie verde (BRV)

Biorafinăriile verzi au la bază o platformă care procesează biomasa umedă, cum ar fi iarbă verde

şi alte culturi verzi (lucernă, trifoi), produsele finite ale acestei biorafinării sunt nişte roţi de presă

bogate în fibre şi un suc verde cu mulţi nutrieenţi (fig. 2.4). Acest concept de biorafinărie diferă

de celelalte, deoarece biomasa proaspătă este procesată şi avem nevoie de următoarele măsuri

suplimentare, prelucrarea primară rapidă sau utilizarea unor metode de conservare (de exemplu,

siloz) este necesar pentru a preveni degradarea materialelor recoltate.

Adesea economia de biotehnologiilor (fig. 2.5) este încă o problemă, deoarece în cazul

produselor în vrac, unde preţul bioproduselor e extrem de afectat de costurile materiilor prime.

Avantajele biorafinăriilor verzi prezintă o recoltă mare de biomasă de la hectar şi o legătură

durabilă cu producţia agricolă, întrucât preţul materiilor prime este încă scăzut. Tehnologiile de

bază sunt simple de utilizat şi au un potenţial biotehnic şi chimice ridicat pentru conversia

biomasei.

Figura 2.4 Potenţialul de produse de la o biorafinărie verde

Figura 2.5 Schema tehnologică a unei biorafinărie verde

2.3.3 Biorafinării a culturii în întregime (BRCI)

Biorafinăriile pentru toate culturile se bazează pe măcinare uscată sau umedă a biomasei (fig.

2.6). Materiile prime sunt cerealele, cum ar fi: grâu secară şi porumb. Primul pas este separarea

mecanică biomasei în boabe şi paie în cazul în care proporţia este de 20/80 a boabe/paie.

Fluxurile vor fi prelucrate separat. Din boabe se va extrage amidon. Din paie, (un amestec de

pleavă, noduri, urechile şi frunze) care reprezintă o materie primă lingo-celulozică, poate să fie

prelucrate ulterior într-un LCFBR. În caz în care boabele sunt umede ele sunt măcinate şi apoi

presate. Avantajele utilizării unui sistem de măcinare umedă este că elementele îşi păstrează

structura naturală (amidon, celuloză, proteinele nu se pierd). Tehnologia cunoscută pot fi folosite

şi în cadru altor biorafinării.

Figura 2.6 Potenţialul de producere în biorafinăria culturii întregi

Figura 2.7 Schema tehnologică biorafinării pentru toate culturile

2.3.4 Biorafinăria bazată pe ligno – celuloză (BRLC)

Biorafinăria dată se bazează pe fracţionarea biomasei bogată în lignoceluloză în componente

intermediare cum ar fi: celuloza, semiceluloza şi lignina (fig. 2.8), care pot fi transformate mai

departe într-o gamă de produse finite, materiale, chimicale, combustibili, energie electrică şi/sau

termică. Aceste produse vor fi competitive atât pe piaţa petrochimică cât şi pe piaţa

bioproduselor.

Figura 2.8 Schema de principiu a biorafinăriei lingo-celulozică

Biomasa bogată în lignoceluloză se aşteaptă a deveni cea mai importantă sursă de biomasă în

viitor, deoarece ea va fi disponibilă la un preţ moderat iar cultivarea şi utilizarea ei nu va concura

cu hrana. Totuşi, la moment biomasa lignoceluloză poate fi procesată pentru etanol.

2.3.5 Biorafinăria cu două platforme (BRDP)

Figura 2.9 Schema tehnologică biorafinării cu două platforme

Se bazează pe fracţionare a biomasei în principal a zaharurilor (celuloză şi hemiceluloza) şi o

fracţie de lignină (vezi fig. 2.9) fracţiunii de zahăr va fi biochimic convertite folosind un aşa-

numit "platforma de zahăr", şi se vor obţine bioproduse, cum ar fi biomateriale, produse chimice,

si biocombustibili. Fracţiunea de lignină (şi reziduuri de proces biochimic) va fi termochimic

convertite folosind un aşa-numit "platforma de gaz de sinteză (singaz)" într-un gaz de sinteză

pentru potenţialul de producţie al unui spectru de produse bazate pe biotehnologie, inclusiv de

energie electrică şi/sau căldură, pentru a satisface putere proceselor interne şi a cerinţelor de

căldură.

2.3.6 Biorafinăria termochimică (BRT)

În biorafinăria termochimică se pot utiliza un şi de tehnologii, ca torefiere, piroliza, gazificare

etc. În această biorafinărie biomasa este transformat, într-un proces termochimic, într-un spectru

de produse. O opţiune promiţătoare este co-producerea chimicalelor, alcoolului amestecat şi a

singaz din biomasă utilizând conceptul de biorafinărie termochimică. Acest concept se bazează

în principal pe gazificarea la temperaturi joase, curăţirea avansată a gazului şi separarea lui în

produsul dorit. Un specific a biorafinăriei termochimice este de a utiliza infrastructura

petrochimică existentă. Acest tip de „promovare verde” a infrastructurii convenţionale existente

va duce la realizarea primei biorafinării termochimică.

În cadrul acestui concept se poate de utilizat un alt concept de gazificare în trepte (fig.2.10) ideea

constă în procesarea biomasei utilizând mai multe tehnologii. Totul constă în temperatura

utilizată pentru fiecare tehnologie:

• Toreficare 180-290 °C; • Piroliză 290-600 °C; • Gazificare > 600 °C.

Figura 2.10 Gazificarea în trepte

2.3.7 Biorafinăria marină (BRM)

Producerea netă globală a biomasei este acceptată în general a fi 50% terestră şi 50% acvatică.

De-a lungul timpului s-a atras atenţia pe utilizarea excluzivă a biomasei terestre, şi doar o mică

atenţie s-a atras culturilor acvatice, ca: micro alge (diatomee, algele verzi, aurite verzi-albastre),

macro alge (alge verzi, roşii şi brune) şi derivatele de la ele (fig. 2.11). Diatomeele sunt

dominante şi probabil reprezint cel mai mare potenţial de biomasă de pe glob. Se estimează ar fi

circa 100 mii specii. În dependenţă de tipul algelor şi condiţiile de creştere diatomeele sunt

bogate în ulei, algele verzi – în amidon, algele aurite – în hidrocarburi. Mulţi ani, abilitatea de

absorbţie a CO2 este mai mare decât la culturile terestre. Producerea biocombustibililor din

culturile acvatice la moment este o temă de discuţie în ascensiune.

Figura 2.11 Schema de principiu a biorafinăriei marine

2.3.8 Caracteristica sumară a tuturor platformelor analizate

Tabelul 2.7 – Sumarul conceptelor existente de biorafinării

ConceptulTipul de materie

primăTehnologia

Faza de dezvoltare

Biorafinării verzi Biomasă verdePretratare, presare, fracţionare, separare, digestie

Centrală pilot

Biorafinării a culturii în întregime

Cereale întregi (grâu secară)

Mărunţirea uscată sau verde, conversie biochimică

Centrală pilot

Biorafinării bazate pe lingo-celuloză

Biomasă bogată în celuloză (paie, lemn)

Pretratare, hidroliza enzimatică şi chimică, fermentare, separare,

Centrală pilot

Biorafinării cu două platforme

Orice tip de biomasăConversia biochimică şi conversia termochimică

Centrală pilot

Biorafinării termo-chimice

Orice tip de biomasăconversia termochimică, toreficare, piroliză, gazificare, separare, sinteză

Centrală pilot

Biorafinării marine Biomasă acvatică Extragere şi separare Centrală pilot

Noile concepte de biorafinărie descrise mai sus sunt prezentate în tab. 2.7 în care este prezentat

tipul materiei prime, tehnologia predominată, şi faza de dezvoltare. Biorafinărie integrată este un

concept bine dezvoltat. Din practicile ţărilor dezvoltate energia produsă din biomasă,

biocombustibilii, trebuia să fie competitivă cu tehnologia deja bine cunoscute care utilizează

combustibilii fosili (cărbune, păcură sau gaze naturale). Doar în cazul când condiţia impusă mai

sus este satisfăcută utilizarea biocombustibililor poate oferi o creştere a independenţei faţă de

combustibilii fosili.

2.4 Justificarea locaţiei geografice a biorafinăriei

2.4.1 Date geografice privind municipiu Bălţi [20]

Posibilităţile de utilizare a biomasei în cadrul unei biorafinărie pe baza resurselor disponibile în

Republica Moldova îndeosebi în partea de nord a ţării (Regiunea Bălţi fig. 2.12). Resursele de

biomasa din această regiune sunt considerabile şi pot fi valorificate cu ajutorul unei biorafinării

care are drept scop promovarea biocombustibililor şi a bioproduselor din rândul celor fosili. Mai

mult ca atât, succesul acestui proiect pilot va determina oportunitatea implementării unor

proiecte de acest tip în viitor, care pe lângă nişte efecte ecologice rezultate în urma substituirii

combustibililor fosili, care ar putea genera şi careva beneficii financiare la vânzarea drepturilor

de reducere a emisiilor gazelor cu efect de seră.

Figura 2.12 Amplasare geografică a biorafinării din Bălţi

Bălţi este un oraş cu statut de municipiu la nordul Republicii Moldova. Oraşul se află în mijlocul

stepei Bălţului. Oraşul este situat la 138 km la nord de Chişinău, nod de cale ferată, se

învecinează cu oraşele Făleşti, Glodeni, Râşcani şi Sângerei, Floreşti, Sângerei, Drochia, care se

află la o distanţă de 20-50 km. Suprafaţa municipiului Bălţi constituie 78 000 hectare, dintre

care: oraşul Bălţi - 4143 hectare, s. Elizaveta - 2677 hectare, s. Sadovoe - 980 hectare. Fondului

funciar este structurat astfel: terenuri cu destinaţie agricolă - 3 331 ha; terenuri ale localităţilor - 2

669 hectare; terenuri destinate industriei, transporturilor, comunicaţiilor şi cu altă destinaţie

specială - 990 hectare; terenuri fondului silvic şi destinate protecţiei mediului - 530 hectare;

terenuri ale fondului apelor e de 275 hectare; terenuri destinate fondului de rezervă – 6 hectare.

Suprafaţa totală a terenurilor situate în cadrul perimetrului localităţilor urbane Bălţi este de 4143

hectare. Clima este temperat continentală ca în restul ţării, cu veri calde care prezintă furtuni

ploioase episodice (precipitaţiile de vară fiind mai importante decât cele de iarnă, mai ales spre

septembrie), toamne ploioase dar scurte, ierni reci cu îngheţ, zăpadă şi crivăţ, primăveri de

asemenea scurte.

2.4.2 Industria dislocată în municipiu Bălţi

Bălţi este al doilea oraş ca mărime din ţară şi un important centru industrial. Aici sunt active

industria uşoară, alimentară, a construcţiei de maşini a materialelor de construcţii ş.a. Având

tradiţii bune în multe ramuri, industria reprezintă sectorul principal al economiei mun. Bălţi. În

anii 2006-2008 creşterea producţiei industriale în Bălţi (rata medie anuală + 4 %) a fost mult mai

puternică decât în ansamblu pe ţară (rata medie anuală - 1,6 %). Industria prelucrătoare deţine

întâietatea în privinţa volumului de producţie şi numărului de angajaţi, în structura căreia se

evidenţiază producţia de zahăr (100 %, totalul pe republică), ulei vegetal (două din cele trei

combinate de uleiuri vegetale) produse lactate, tutun, produse din carne.

Problema cea mai mare a întreprinderilor industriale este uzura morală şi fizică a echipamentului

şi utilajelor, ce determină creşterea costurilor de producţie. În acelaşi timp, cota cea mai mare în

structura specifică a investiţiilor în capital fix o deţine achiziţia de echipamente şi utilaje – 35,3%

(2009), ceea ce reflectă tendinţa de modernizare a echipamentului productiv la uzinele şi

fabricile din Bălţi. Valoarea producţiei industriale în 2010 constituie 2706,9 milioane lei,

Energetica

Municipiul Bălţi dispune de o Centrală Electrică cu Termoficare – S.A. ,,CET-nord,, acesta

centrală în revine rolul principalului agent de termoficare a locuinţelor, întreprinderilor,

instituţiilor culturale şi publice. S.A. ,,CET-nord,, realizează atât producerea, cât şi distribuţia de

energie termică. Combustibilul utilizat este gazul natural. Distribuţia energiei termice se face

prin reţeale cu lungimea de 195,2 km şi 67 puncte termice de distribuţie. Capacitatea termică

instalată a la CET-nord constituie 342 Gcal / h. Puterea instalată de generare a energiei electrice

la CET-nord este de 28 MW, ceea ce reprezintă 0,9% din capacitatea sumară a centralelor din

Republica Moldova. Dar puterea disponibilă este de 15 MW - 1,1% din toata energia electrică

produsă în ţară. Adică, în prezent se utilizează doar 53% din capacitatea centralei. În afară de

centrală de termoficare, în Bălţi există şapte cazangerii ce asigură cu energie termică unele

cartiere şi obiecte sociale. Aceste cazangerii sunt gestionate de Î.M. „Termogaz-Bălţi”.

În municipiu sunt două baze petroliere medii: SA „Lukoil Moldova” şi „Tirex-Petrol” cu

capacitatea de depozitare de 17 400 m3 şi, respectiv, 23 500 m3. Există şi un depozit de produse

petroliere administrat de ÎS „Calea Ferată din Moldova” amplasat pe teritoriul depoului feroviar

cu o capacitate de numai 320 m3.

Industria alimentară

Industria alimentară este principalul sub-sector industrial. Cele mai mari întreprinderi sunt:

• „Floarea Soarelui” SA - specializată în producerea uleiurilor, • „Barza Albă” SA - producţia de coniacuri, • „Incomlac” SA - producerea de lactate, • „Basarabia Nord” SA - prelucrarea cărnii.

Industria uşoară

Industria uşoară se clasează pe locul II după nivelul de dezvoltare. În această subramură sunt

concentrate câteva zeci de fabrici. Una din cele mai mari întreprinderi este SA „Flautex”,

specializată în producerea articolelor textile din bumbac.

Întreprindere mixtă moldo-italiană SRL „Faschion Group” activează în confecţionarea articolelor

tricotate pentru dame, bărbaţi şi copii. Fabrica de confecţii „Runfelsia” SRL utilizează pânze din

bumbac, viscoză naturală, viscoză cu licăr, alte feluri de mătase. Întreprinderea SRL „Stip”

produce jucării pluşate, perne pentru scaune de autoturism de unică folosinţă şi pungi igienice

pentru companiile aeriene. În croşetarea articolelor este orientată întreprinderea SRL „Viat-Plus”,

înfiinţată în 2008 ce oferă servicii în broderie profesională pe piele şi toate tipurile de ţesături.

Industria confecţiilor este reprezentată şi de întreprinderile „Rada” SA, „Bălţeanca” SA - ultima

producând haine de damă. Produsele din blană sunt fabricate la SA „Mioara” fondată în 1945.

Fabrica constituie principalul producător de paltoane, căciuli, articole cu căptuşeală de blană,

cuverturi plapumă de lână. În 2003 mun. Bălţi se fabrica 12 % din toata producţia din RM.

Zona economică liberă „Bălţi”

Zona economică liberă „Bălţi” a fost lansată la 26 mai 2010 la iniţiativa companiei moldo-

germane ÎCS “Draexlmaier Automotive“ SRL, şi reprezintă a şaptea zonă economică liberă din

Moldova. ZEL „Bălţi” contribuie esenţial la realizarea următoarelor sarcini: atragerea

investiţiilor străine majore; sporirea potenţialului de export al RM cu produse competitive;

dezvoltarea infrastructurii existente şi crearea unei infrastructuri industriale de transport şi

comunale noi; crearea unui număr mare de noi locuri de muncă şi perfecţionarea cadrelor

existente ameliorarea situaţiei social economice în municipiul Bălţi. La fel ca şi celelalte zone,

zona liberă de la Bălţi beneficiază de un set de facilităţi, prevăzut de legea privind zonele libere,

de Codul Vamal şi de cel Fiscal.

3 ║ DIMENSIONAREA PRINCIPALELOR INSTALAŢII A BIORAFINĂRIEI

3.1 Dimensionarea secţiei de recepţionare a biomasei

3.1.1 Alegerea rampei de recepţionare a boabelor

Posibilitatea utilizării culturilor industriale tehnice, care au o arie largă de cultivare în RM, atât în

scopuri alimentare cât şi în scopuri energetice, cultivarea culturilor energetice este veridică în

prezent, dar mai puţin probabilă în viitor. Pentru a utiliza culturilor din generaţia I-îi (grâu, orz,

porumb, floarea soarelui, …) în cadrul biorafinării avem nevoie de o rampă de recepţionare, mai

puţin practică, dar va constitui primul element în laţul de producerea a biorafinării. Rampa de

recepţionare a boabelor va fi compusă din camera de cântărire şi mai multe hambare de primire

şi depozitare a cerealelor. Hambarele sunt modulare (tab. 3.1) şi pot fi utilizate atât ca depozite

cât şi ca hambare acoperite, garaje, spatii de depozitare a producţie ş.a. Volumul de depozitare al

halelor, cu o lungime de 30 m, este de 90 tone (fig. 3.1).

Figura 3.1 Depozit de cereale acoperit cu ţiglă metalică

Tabelul 3.1 – Caracteristicele hambarelor acoperite cu ţiglă metalică

Înălţimea maximă a grânelor şi cerealelor (m)

LăţimeGrosimea ţiglei, mm

Înălţimea maximă aproximativă

Nivelul maxim perete lateral

Nivelul maxim perete frontal

Volumul maxim ( calculat la 1 m lungime clădire

L, m S, mm A, m B, m C, m m3/m t/m

12,04 1,00 3,9 2,7 2,3 34,0 26,0

14,78 1,00 4,4 2,4 2,3 48,0 37,0

17,98 1,00 4,85 2,1 2,1 56,0 43,0

Hambarele de cereale sunt de tip modular şi aceasta le permite să fie amplasate în orce loc

disponibil îb cadrul biorafinării. Un al avantaj sunt uşor demontabile şi compacte pentru a le

transporta. Efectul termic a acestora este proporţional cu temperatuara mediului exterior.

3.1.2 Alegere a rampei de recepţionare a rădăcinilor

Pentru a producerea bioetanolului ca materie primă în cantităţi enorme şi mai puţin calitativă este

sfecla de zahăr, cultivată din abundenţă în regiunea de nord a RM, acest produs este recepţionat

de către biorafinărie chiar direct din câmp adus cu camioane în cantităţi de 5 – 100 tone pentru o

tură. Rampa de primire a rădăcinilor este dotată cu două canale de descărcare care sunt dotate cu

jeturi de apă care spală rădăcinile de pământ, pentru a facilita prelucrarea de mai apoi (fig. 3.2 a).

Suprafaţa de recepţionare a rădăcinilor este întinsă pe o suprafaţă de circa cinci hectare cu două

canale de primire amplasate paralel. Puterea electrică instalată este de 100 kW, pompa pentru

apă are puterea de 40 kW şi transportoarele a câte 25 kW fiecare, restul fiind consumat de către

alte receptoare.

Figura 3.2 Rampa de rădăcini: a. recepţionare rădăcinilor b. cântărirea rădăcinilor

Rădăcinile înainte să fie recepţionate la rampă trec controlul calităţii şi apoi etapa de cântărire

(fig. 3.2 b.) unde rădăcinile trec controlul calităţii pentru a fi prelucrate în biorafinărie aceasta

secţie are legături directe cu secţia de producere a bioetanolului şi legături indirecte cu secţiile de

prepare a furajelor şi secţia chimicalelor. Consumul specific de apa pentru secţia data reprezintă

aproximativ o tonă de a la tona rădăcini, de menţionat că apa se regenerează (purifică) în circuit

interior.

3.1.3 Alegerea rampei de recepţionare a paielor şi beţelor

Imagine de ansamblu a sistemelor de recepţionare (fig. 3.3) şi stocare a baloturilor de paie şi

beţe, presupune de a evolua avantajele, dezavantajele, costurile, pierderile aferente, precum şi

aspecte de mediu a acestor sisteme.

În practica mondială sunt sisteme de stocare a baloturilor, mici şi mari, dreptunghiulare şi

rotunde din care sunt: neacoperit, stive acoperite, stive învelite, hambare, clădiri metalice. De

asemenea există patru nivele de stocare a paielor şi beţelor, cu cantităţile de: 800, 4000, 20000,

100000 tone.

Figura 3.3 Depozit de paie acoperit

În cadrul biorafinăriei rampa de recepţionare a paielor presupune amplasarea trei linii de

mânuirea paielor către rampă, care vor avea o lungime de circa 500 m, unde vor fi amplasate

patru loturi cu suprafaţa de 15 hectare pentru depozitare a baloturilor de paie. Pentru a recepţiona

aproximativ 240000 tone de paie, este nevoie de un depozit cu capacitate de 200 000 tone (două

depozite a câte 100 000 tone), o parte ar fi acoperit, dar altă parte numai învelit. Stivele vor avea

înălţimea nu mai mult de şase metri, caracteristicile baloturilor de paie sunt prezentate în tab. 3.2.

Restul paielor aproximativ 40 000 tone vor fi prelucrate în timpul colectării, capacitatea de

peletare, brichetare este de 40 tone / h (vezi cap 3.4), acesta presupune circa două luni care se

încadrează în sezonul de trei luni de colectare a paielor din câmp.

Tabelul 3.2 Caracteristicile balotului de paie

Nr. Denumirea balotuluiGreutatea,

kgDimensiunea,

m

Densitate paielor kg /

m3

Numărul, la o 1000 m3

Greutatea, tone / 1000

m3

1 Dreptunghiulari 15 0,36x0,46x1 115 6000 90

mici

2Dreptunghiulari

medii235 0,8x0,8x2,4 140 650 150

3Dreptunghiulari

mari450 1,2x1,2x2,4 130 290 130

4 Rotunzi medii 245 ø1,5x1,2 110 360 90

5 Rotunzi mari 440 ø 1,8x1,5 110 200 90

Beţele de floarea soarelui şi coceni vor fi aduse la biorafinărie mărunţiţi şi balotaţi sub formă de

baloturi mari, care vor fi amplasaţi în două depozite de 100 000 tone, amplasat pe o suprafaţă de

15 hectare de teren. Rampa de primire a beţelor se presupune a fi din trei linii, o linie ar

recepţiona cocenii, care vor fi arşi direct fără nici un fel de prelucrare, ce ar alimenta cazanul cu

abur. Celelalte două linii care vor recepţiona beţele de floarea soarelui va trece mai întâi în secţia

de mărunţire şi apoi în gazificator pentru a fi produs gazul de sinteză. Consumul de energie

electrică a acestor două rampe este de circa 600 kWh / h. Energie termică în rampa dată nu este

nevoie de apă.

3.2 Alegerea şi dimensionarea secţiei de producere a energiei

3.2.1 Tehnologii de ardere a biomasei solide [20]

Procesul chimic a arderii este puternic afectat de starea fizică a biomasei. Arderea biomasei

solide este mai complexă de cât a combustibililor fosili. În prima fază a procesului de ardere a

biomasei solide are loc încălzirea şi gazificarea. În faza a doua, gazele formate de biomasă se

amestecă cu aer, după care se încălzesc până la temperatura de aprinderea şi ard. Biomasa solidă,

în timpul arderii, trece prin următoarele faze principale: încălzirea în scopul eliminării

substanţelor volatile; formarea cocsului rezidual; formarea amestec de substanţe volatile

combustibile cu aerul; încălzirea; aprinderea şi arderea.

Întrucât disocierea termică se produce în mediu cu oxigen, moleculele uşoare de combustibil

formate prin disociere termică se oxidează. În timpul disocierii termice a biomasei solide se

formează substanţe volatile combustibile. Volatilele de biomasei solide şi vaporii combustibilului

gazos formează cu aerul un amestec omogen. În instalaţiile industriale de foc se folosesc două

metode principale de ardere a combustibilului: metoda de ardere în strat şi metoda de ardere în

volumul camerei. Arderea în strat este caracteristică numai combustibililor solizi. Prin metoda

de ardere în spaţiul camerei focarului poate arde doar biomasa solidă măcinată.

Focarul este unul din elementele de bază ale cazanelor şi reprezintă un spaţiu mărginit de pereţi

unde are loc procesul de ardere. După organizarea procesului de ardere se deosebesc focarele:

• cu grătar – pentru arderea biomasei solide şi• cu arzătoare – pentru arderea biomasei solide în suspensie.

Caracteristicile principale ale focarelor sunt:

• sarcina (încărcarea) termică – Qf = B·Qd, în kW, unde B – consum de combustibil;• sarcina termică volumetrică – qv = Qf / Vf , în kW/m3, unde Vf este volumul focarului;• sarcina termică a grătarului – qR = Qf / R , în kW/m2, unde R – suprafaţa grătarului;• sarcina termică a suprafeţei transversale – qs = Qf / S, în kW/m2 ;• coeficientul de exces de aer – αf;

Schemele tipurilor principale de focare sunt prezentate în fig. 3.4. Focarele cu grătar cu arderea

biomasei în strat imobil se utilizează la cazane de productivitate mică – 1... 35 tone abur / h . Ele

au o eficienţă scăzută şi necesită cheltuieli mari de deservire.

Focarele cu arderea în pat fluidizat se folosesc la cazane de putere medie. Ele posedă un şir de

avantaje, mai ales cu caracter ecologic. Arderea are loc la temperaturi relativ mici (800-1100oC)

şi nu are loc formarea oxizilor de azot.

Figura 3.4 Scheme de focare:

a. – cu grătar fix şi strat imobil,

b. – cu grătar mobil,

c. - cu pat fluidizat,

d. – tip cameră deschisă cu evacuarea

solidă a zgurii,

e. - tip cameră semideschisă cu

evacuarea lichidă a zgurii,

f. – cu ciclon.

La arderea combustibililor solizi în strat fluidizant focarele posedă un şir de avantaje în comparaţie cu cele cu grătar:

• nu este limitată puterea unitară,

• pierderile sunt mai mici,

• influenţa combustibilului asupra procesului de ardere este neînsemnată,

• facilitatea reglării procesului de ardere,

• ocupă spaţiu mai mic.

• lipsa pieselor mobile în focar ş.a.

În cadrul biorafinăriei se vor utiliza atât cazane pentru arderea biomasei cât şi pentru gazificarea

acesteia, cazanele de arderea a biomasei vor produce abur cu presiuni mari şi temperaturi

ridicate.

Gazificator utilizează tehnologii de gazificare în strat fluidizant la presiunea atmosferică.

3.2.2 Analiza curbelor de sarcină în secţiile de bază

Utilizarea raţională a energie în interiorul biorafinăriei este legată şi de eficienţa reglării sarcinii

termice şi electrice a receptorilor, care se realizează prin reglare calitativă, reglare cantitativă şi

reglare mixtă. Pentru corecţia reglării centralizate în reţelelor termice de apă sau abur se

efectuează suplimentar reglarea în grup sau reglarea locală în staţiile (punctele) termice sau

electrice ale clădirilor unde are loc utilizare energiei, inclusiv şi reglarea individuală la agregate

şi aparate separate cu instalare adiţională a cazanelor termice.

Analiza acestor curbe de consum trebuie să se facă de pe poziţii conceptuale unificate şi

generalizate, care să conducă la eficienţa maximă pentru utilizare energie. Ca obiectiv este

urmărit realizarea unor calcule de identificare a eficienţei de utilizare a energie în complexul

industrial. Pentru a percepe mai bine rezultatele calculelor de mai departe se va prezenta sarcina

termică şi curbele de sarcină pentru fiecare din bioproduse.

Secţia de producere a bioetanolului

Pentru producerea bioetanolului se utilizează atât aburul industrial cât şi apa caldă, (tab. 3.3)

Tabelul 3.3 – Sarcina de energie termică pentru producerea de bioetanol

Nr. Tipul de energia utilizată Parametrii Unitatea de măsură Valoarea numerică

1 Energie termică0,4 MPa, 200 oC kW 3 120

0,01 MPa, 80 oC kW 8 000

2 Energie electrică U=380 V, 50 Hz kW 1 200

Conform procesului tehnologic se întocmeşte curba anuala clasată (fig. 3.5) a sarcinii termice

care ne va arăta timpul de utilizare a diferitor puteri.

Figura 3.5 Curba anuala clasată a sarcinii termice pentru secţia de bioetanol

Această caracteristică este suma sarcinilor pentru toţi receptori aflaţi în secţia de producere de

bioetanol a biorafinăriei pe parcursul perioadei de funcţionare a utilajului (Tf= 6400 h / an).

Secţia de producere a biodieselul

Pentru producerea biodieselul se utilizează atât aburul industrial cât şi apă caldă (tab. 3.4)

Tabelul 3.4 – Sarcina de energie termică pentru producerea de biodiesel

Nr. Tipul de energia utilizat Parametrii Unitatea Valoarea numerică

1 Energie termică0,4 MPa, 200 oC kW 200

0,01 MPa, 80 oC kW 300

2 Energie electrică U=380 V, 50 Hz kW 335

Conform procesului tehnologic se întocmeşte curba anuala clasată a sarcinii termice care ne va

arăta timpul de utilizare a diferitor puteri.

Figura 3.6 Curba anuala clasată a sarcinii termice pentru secţia de biodiesel

Această caracteristică este suma sarcinilor a tuturor receptorilor aflaţi în secţia de producere de

biodiesel a biorafinăriei pe parcursul perioadei de funcţionare a utilajului (Tf= 6400 h/an).

Secţia de producere a peletelor

Pentru producerea a peletelor se utilizează aburul industrial (tab. 3.5).

Tabelul 3.5 – Sarcina de energie pentru producerea a peletelor

Nr. Tipul de energia utilizat Parametrii Unitatea Valoarea numerică

1 Energie termică 0,4 MPa, 200 oC kW 2380

2 Energie electrică U=380 V, 50 Hz kW 1600

Conform procesului tehnologic se întocmeşte curba anuala clasată a sarcinii energie termice care

ne va arăta timpul de utilizare a diferitor puteri în descendenţă.Abur, 200 oC, 0.4 MPa

Figura 3.7 Curba anuala clasată a sarcinii termice pentru secţia de producere a peletelor

Această caracteristică este suma a sarcinii tuturor consumatorilor aflaţi în secţia de peleţi a

biorafinăriei pe parcursul perioadei de funcţionare a utilajului (Tf= 6400 h/an).

Secţia de producere a brichetelor

Pentru producerea a brichetelor se utilizează aburul industrial (tab. 3.6).

Tabelul 3.6 – Sarcina de energie pentru producerea brichetelor

Nr. Tipul de energia utilizat Parametrii Unitatea Valoarea numerică

1 Energie termică 0,4 MPa, 200 oC kW 1560

2 Energie electrică U=380 V, 50 Hz kW 1800

Conform procesului tehnologic se întocmeşte curba anuala clasată de consum a sarcinii termice

care ne va arăta timpul de utilizare a diferitor puteri în descendenţă .

Figura 3.7 Curba anuala clasată a sarcinii termice pentru secţia de brichete

Caracteristică sumară a sarcinii termice a tuturor consumatorilor aflaţi în secţia de producerea

brichetelor din cadrul biorafinăriei, parcursul perioadei de funcţionare a utilajului (T f= 6400

h/an).

Alte secţii auxiliare

În cadrul secţiilor auxiliare se utilizează atât aburul industrial cât şi apa caldă, (tab. 3.7)

Tabelul 3.7 Sarcina de energie pentru secţiile auxiliare

Nr. Tipul de energia utilizată Parametrii Unitatea Valoarea numerică

1 Energie termică0,4 MPa, 200 oC kW 500

0,01 MPa, 80 oC kW 330

2 Energie electrică U=380 V, 50 Hz kW 165

În secţiile auxiliare sunt întâlnite procese care necesită o variaţie a extremelor curbelor, în

continuare se întocmeşte curba anuala clasată de consum a sarcinii termice care ne va arăta

timpul de utilizare a diferitor puteri.

Figura 3.8 Curba anuală clasată a sarcinii termice pentru secţiile auxiliare

Această caracteristică este suma sarcinii termice a tuturor consumatorilor aflaţi în secţiile

auxiliare a biorafinăriei pe parcursul perioadei de funcţionare a utilajului (Tf= 6400 h / an). Prin

generalizare a consumului tuturor secţiilor din cadrul biorafinăriei se poate de determinat puterile

instalaţilor de cogenerare şi a cazanele de apă caldă sau abur tehnologic.

Tabelul 3.8 – Sarcina termică conform curbelor clasate anuale

Nr. Tipul energie termice Parametrii Timp utilizat, h/an Puterea, kW

1

Apa fierbinte

0,01 MPa, 80 oC 1500 8660

2 0,01 MPa, 80 oC 1500 7500

3 0,01 MPa, 80 oC 1500 6500

4 0,01 MPa, 80 oC 1900 6500

5

Abur tehnologic

0,4 MPa, 200 oC 1500 7780

6 0,4 MPa, 200 oC 1500 6820

7 0,4 MPa, 200 oC 1500 5450

8 0,4 MPa, 200 oC 1900 5450

Generalizarea tuturor curbelor de sarcină clasate a energie termice se poate de observat că

cogenerare se poate de implementat doar la perioade de utilizare anuala a puterii maxime de la

4000 h/an şi pentru secţia instalaţilor de producere a energie, pentru pregătirea apei calde se va

instala puterea de 6500 kW, iar pentru aburul tehnologic se va instala puterea de 5450 kW.

Sarcina de energie electrică în cadrul secţiilor de bază a biorafinărie este de 5600 kW în staţilor

de alimentare puterile se vor dimensiona după puterea maxima a utilajelor.

3.2.3 Stabilirea schemei de principiu pentru secţie

Este evident că la elaborarea schemelor tehnologice care stau la baza unor procese, se ţine seama

atât de factorii tehnici cât şi economici de utilizare raţională a tuturor resurselor energetice, cât şi

de factorii de prevenire a poluării mediului înconjurător, odată cu punerea în exploatare a

utilajelor. Biorafinăria utilizează energie electrică şi termică sub formă de abur industrial şi apă

fierbinte în procesele industriale pentru prelucrarea materiei prime, pentru procesele industriale

de producerea bioetanolului care foloseşte apă caldă în aprox. 75 % şi abur industrial în proporţie

de 25 %, producerea biodieselul este însoţit de consum de apă fierbinte cu parametrii 0,01 MPa,

80 oC şi de abur industrial cu parametrii 0,4 MPa, 200 oC, producerea peleţilor şi brichetelor se

utilizează energie termică primară numai ca abur industrial.

Puterea electrică pentru biorafinărie în total nu depăşeşte 6 MW, în comparaţie cu energia

termică care în total este de 16,26 MW unde în regim de cogenerare se presupune de a produce

90 %, pentru a atingere acestui obiectiv se va integra două cicluri de producerea energiilor (fig.

3.9), ciclu Rankine care are o utilizare largă la nivel mondial şi ciclul de gazificare a biomasei cu

utilizarea singazului în motorul cu ardere internă. Ca scop de bază este, producerea integrată a

energiilor cu o eficienţă maximă, adică cu un randamentul mai mare a tehnologii integrate faţă de

randamentul acestor tehnologii. Un al doilea scop este producere energiei electrice pe cât posibil

mai mult care mai apoi cu o parte de energie să fie acoperită sarcina interioară, iar cealaltă să fie

injectată SEE.

Între aceste două cicluri combinate au loc schimb de energii de la diferite medii (gazos – lichid,

gazos – gazos). Principala legătură a acestor procese şi unde are loc cel mai mare transfer de

căldură sau mai bine spus recuperarea energiilor secundare este efectuat prin entalpia gazelor de

ardere şi cocsului gazificatorului.

Figura 3.9 Fluxurile de energii a secţiei de producere a energii

Reprezentarea grafică a schemei de principiu este pe ,,coala 2,, parametrii fiecărei instalaţii (cap.

3.2.4). Asigurarea necesarului de energie pentru procesele interne a schemei care sunt

dependente între ele, ca de exemplu energia termică a singazului este cedată apei de alimentare a

cazanului de abur care produce abur la parametrii 3,5 MPa, 450 oC. Ca purtător de energie

chimică sunt cocenii de porumb (60 %) şi beţele de floarea (40 %), beţele de floarea soarelui se

mai utilizează şi pentru producerea brichetelor.

3.2.4 Alegerea şi dimensionarea echipamentului din cadrul secţiei

Conform schemei de principiu a biorafinărie pentru generarea energiei electrice şi termice vor fi

integrate două cicluri care vor produce atât energie termică cât şi energie electrică. Gazificarea

biomasei este un proces în care substanţa organică solidă este transformată în gaze combustibile

prin intermediul unor reacţii termochimice. Un astfel de proces este realizat la temperaturi

ridicate şi cantităţi mici de aer. Gazul format în astfel de procese poartă denumirea de gaz de

generator sau singaz. Producerea combinată a energiei electrice şi a căldurii cu ajutorul

turbinelor cu abur mai este numită şi termoficare, ideea pleacă de la utilizarea căldurii în

procesele industriale sau la încălzirea încăperilor. În centrale electrice cu termoficare abur se

destind în turbină, până la o entalpie situată în zona aburul supraîncălzit, iar la ieşirea din turbină

se utilizează în procese industriale şi este condensat.

Principalul avantaj al acestei tehnologii integrate constă în productivitate procesului, precum şi

că se poate utiliza energia secundară a unui ciclu (energia gazelor de ardere) în cadrul altui ciclu

(cazanul recuperator). Ciclul de gazificare a biomasei şi utilizarea singazului în motoarele cu

ardere internă produce apa fierbinte care este nevoie pentru procesele tehnologice, apa este

încălzită în cămaşa de răcire a motoarelor până la temperatura de 80 oC şi apoi transmisă

proceselor din secţiile de bază, unde temperatura ei este coborâtă până la 50 – 60 oC.

Dimensionarea echipamentului pe circuitul singazului

Conform tabelului tab. 3.8, se determina numărul motoare care vor face faţă sarcinii de energie

termică sub formă de apă caldă (în regim de cogenerare). Puterea termică maximă a motorului

JMS 320GS-N.L care putem obţine prin răcirea lui este de Pt=1222 kW (anexa 2). De menţionat

că coeficientul de încărcare a motorului pentru energia termică este K t=0,5. Energia termică care

o poate ceda o instalaţie de cogenerare, este:

(3.1)

Determinăm numărul n de instalaţii de cogenerare (IC1) care ar acoperi sarcina de Pterm = 6500

kW (vezi tab 3.8) cu ajutorul expresiei (3.2):

(3.2)

În continuare determinăm puterea electrică şi termică cu expresia (3.3) care se va obţine în urma

funcţionării celor 12 instalaţii de cogenerare:

(3.3)

Puterea termică pe care o poate dezvolta IC1 se determină cu expresiei (3.4):

(3.4)

Determinăm energia chimică singazul pentru a acoperi sarcina electrică şi termică cu formula

(3.5):

(3.5)

Determinăm debitul de singaz pentru a alimenta IC1, căldura de ardere a singazului Qi=10 MJ /

kg, cu ajutorul expresiei (3.6):

(3.6)

Din studiile efectuate pentru staţii pilot care utilizează aceeaşi tehnologie de gazificare (fig.

3.10), s-a observat că debitul de singaz ars în camera de combustie constituie 25 … 35 % din

totalul de singaz produs, iar 65-75 % va fi utilizat de IC1.

Figura 3.10 Camerele gazificatorului şi principalele fluxuri de agenţi

Pentru a determina cantitatea de singaz produs de către gazificator trebuie să menţionăm că din

totalul de singaz produs numai 70 %, γ=0,7 se utilizează în IC1, debitul de singaz produs de

către gazificator este (3.7):

(3.7)

În cadrul biorafinăriei vor fi instalate doua gazificatoare (anexa 3), pentru a majorare securitatea,

cu ardere în strat fluidizat circulant la presiunea atmosferică, care sunt mai puţin costisitoare în

comparaţie cu cele la presiune ridicată şi au o productivitate mai mare în faţă cu cele cu strat fix

de ardere, iar în calitate de agent de fluidizare este aburul viu care este injectat în camera

gazificatorului. Astfel, singazul obţinut este lipsit de cantităţile mari de azot care apar în

gazificatoarele cu strat fluidizat cu aer.

În continuare voi determina energia înglobată în biomasă, care se determină cu ajutorul expresie

(3.8) care ţine cont de randamentului gazificatorului ηgz =0,71:

(3.8)

Debitul de biomasă uscată cu căldura de ardere utilizată în

gazificator este determinat cu expresia (3.9):

(3.9)

De menţionat ca biomasa utilizată pentru producerea singazului are umiditate de μ = 25 % şi

pentru extragerea (evaporarea) unui kilogram de apă este necesar o cantitate de căldură de

Qapa=3,5 MJ/kg. Debitul de apă introdus cu biomasa se determină cu expresia (3.10):

(3.10)

Odată cu evaporarea acestei cantităţi de apă este necesar de a adăuga o cantitatea suplimentară de

biomasă, debitul de biomasă adăugat, pentru evaporare aceste apei este arătat de expresia (3.11):

(3.11)

Debitul orar de biomasa, în stare iniţială, în gazificator este suma celor două debite (3.12):

(3.12)

Consumul anual de biomasă pentru producerea singazului este determinat cu expresia (3.13):

(3.13)

Debit de biomasă va fi acoperit cu energia cocenilor de porumb în proporţie de 67,2 % în

cantitate de Bcp = 61 205 tone. Restul va fi acoperit din beţele de floarea soarelui în proporţie de

32,8 %.

Determinăm cantitatea de abur necesar pentru gazificator, conform literaturii sa determinat că un

un kilowatt energie înglobat în abur la parametrii, temperatura 200oC şi presiunea 0,5 MPa,

fluidizează cinci kilograme de biomasa în stare iniţială, cu umiditatea de 25 %. Sarcina aburului

se determină cu expresia (3.14):

(3.14)

În continuare determinăm cantitatea de căldură cedată de singaz apei de alimentare în

schimbătorul de căldură SC1 cu expresia (3.15):

(3.15

)

Determinăm cantitatea de căldură necesară pentru încălzirea singazului până la temperatură de

200oC, pentru a fi ars în camera de ardere. Căldura va fi cedată de aburul supraîncălzit, singazul

va primi această căldura în schimbătorul SC2, puterea SC2 se determină cu expresia (3.16):

(3.1

6)

Determinăm cantitatea de căldură necesară pentru încălzirea aerului până la temperatură de 200 oC, pentru a intra în camera de ardere, coeficientul de exces de aer,α=1,1, putere schimbătorului

de căldură aer abur (SC3) se calculează cu expresia (3.17):

(3.1

7)

În urma calculelor am obţinut toate fluxurile de energii care intră în gazificator şi o parte din cele

care ies, în urma bilanţului termic al gazificatorului se va determina căldură a gazelor de arde.

Figura 3.11 Fluxul de energie al gazificatorului

Aceasta energie este compusă atât de

căldura ce o posedă la temperatura de 800oC

şi de energia chimică a biomasei care nu a

reuşit să o valorifice în gazificator, care mai

apoi se va valorifica în cazanul cu abur,

cocsul obţinut de la gazificarea biomasei se

introduce în camera cazanului de abur în

starea în care se află la ieşirea din gazificator

fără prelucrări anterioare.

Fluxul de energie gazificatorului care întră şi iese se poate determina este prezentat în fig. 3.11.

În tab. 3.9 ce urmează se prezintă fluxurile de energii care intră în gazificator cu semnul ,,+,, şi

cele care ies cu semnul ,,-,, unde suma lor va rezulta energia degajată în mediu.

Tabelul 3.9 – Fluxurile de energii a gazificatorului.

Nr. Flux energieUnitatea de măsură

a debituluiValoarea Debitul

Energia per unitate, kWh

Energia totală,

kWh

1 Biomasă kg / h +14 220,6 3,89 +55 302,3

2 Singaz 1 m3 / h -13 283,3 2,78c+0,051t* -(671t+36 898c)

3 Singaz 2 m3 / h +3 985 2,78c+0,013t+(54t+11

069,4c)

4 Abur kg / h +3 580 0,79 +2 845

5 Aer m3 / h +14 611,6 0,017 + 246

7 Cocs kg / h - -

-18 044,4

8 Gaze de ardere m3 / h - -

7 Pierderi (20 % din intrări) kW / h - - -13 903,4

*- această prezentare este a energii termice ,,t,, energiei chimice ,,c,,

Dimensionarea echipamentului pe circuitul aburului

Centralele electrice cu turbine în contrapresiune nu au condensator, în acest caz randamentul

poate ajunge, teoretic, până la 100 %. Condensatul se întoarce în circuitul termic din cadrul

proceselor industriale. Teoretic, căldura transformată în lucru mecanic în turbină, împreună cu

cea folosită în procesul industrial, formează energia aburului introdus în turbină. Turbina cu

contrapresiune se recomandă pentru sarcini constate pe durate mai mari de 6000 … 7500 h / an.

Prizele permit extragerea aburului la diferite presiuni pentru a îl utiliza parametri aburului

industrial are 5-15 bari şi peste 120 °C, iar pentru încălzirea încăperilor aburul are parametrii,

presiunea 1-5 bari şi temperaturi care se situează în limitele de 100 °C.

Pentru determinarea parametri cazanului recuperator şi a turbinei cu abur trebuie să ţinem cont

de curbele esenţiale de sarcină: termice şi electrică ale principalelor secţii ale biorafinării (a se

vedea cap. 3.2.2), care arată evoluţia consumului de energie pe parcursul unei perioade de

funcţionare Tm=6400 h / an. Pentru a utiliza eficient biomasa în cadrul biorafinării curbele de

sarcina a energie electrice şi termice trebuie să se apropie în mod suficient şi atunci este

favorabilă introducerea termoficării. În anexa 4 este prezentată caracteristica turbinei, unde

coeficientul de încărcare pentru energia termică Kt = 0,8 şi pentru energia electrică Ke = 0,95.

Pentru acoperirea sarcinii aburului industrial Psc = 5450 kW şi pentru necesarului de abur pentru

gazificator cu sarcina de Pgz=2850 kW, în sumă de Pt=8300 kW, unde 5 % va fi acoperit din

potenţialul aburului din degazor care constituie Pdg= 300 kW. Determinăm puterea termică

maximă a turbinei, cu expresiei (3.18):

(3.18)

În continuare determinăm puterea electrică, Pe care se va obţine în urma funcţionării instalaţiei de

cogenerare (IC2), cu randamentul electric ηe = 0,3, termic ηt=0,5 , cu expresia (3.19):

(3.19)

Puterea electrică nominală este 6 000 kW şi se va instala un generator cu puterea mai mică

pentru a putea funcţiona turbina cu un coeficientul de încărcare Ke=0,9 care se obţine cu

expresia (3.20):

(3.20)

Puterea generatorului va fi situată în limitele de 5 000 – 6000 kW se va determina după calculul

electric a generatorului. kcu prezintă randamentul cuplajului generator şi turbină.

În continuare determinăm sarcina aburului la intrare în turbină, pentru a satisface sarcina

electrică şi termică disponibilă, expresia de calcul (3.21):

(3.21)

Conform parametrii turbinei ПР-6-35/5/1,2 (anexa 4) temperatura aburului trebuie sa fie 450 oC

şi presiunea de 3,5 MPa, aceşti parametrii pot menţine turbina într-un regim de funcţionare

echilibrat. Trasăm datele în diagramei ‚‚ H-s’’ şi obţinem entalpia unui kg de abur, la intrare cu

parametrii de H Iab=3350 kJ / kg şi la ieşire aburului din turbina cu presiune de 0,5 MPa şi

temperatura de 200 0C. are entalpia H IIab=3350 kJ / kg. Debitul de abur care acoperă energie la

intrare în turbină (3.22):

(3.22)

Debitul de abur care trebuie să fie la ieşire din cazan trebuie sa acopere şi sarcina degazorului,

cantitate de abur necesar pentru degazor este aprox. β=5 % din total abur supraîncălzit (3.23):

(3.23)

Pentru a determina puterea cazanului, Pcz, trebuie să luam în consideraţie că în cazan se mai

valorifică căldura Qgc gazele de ardere şi cocsul din gazificator, arderea este menţinută cu adaos

de biomasă (beţe de floarea soarelui, cu căldura de ardere Q i=14 MJ/kg). Pentru a determina

cantitatea de biomasă utilizată trebuie să se determine care este necesarul de energie iniţială la

intrare în cazan. Randamentul cazanului este de ηcz=0,8, coeficientul de încărcare a cazanului

este Kc=0,9.

Energia pe care o primeşte debitul de apă cu parametrii, temperatura 150 oC şi presiunea de 3

MPa până la formarea aburului de 450 oC şi 3,5 MPa, este dată de expresia (3.24):

(3.24)

Puterea maximă a cazanului, unde se ia în consideraţie coeficientul de încărcare Kc=0,9, este

(3.25):

(3.25)

Determinăm care este debitul orar de biomasă pentru cazanul de abur, unde se ia în consideraţie

că în cazan se valorifică sarcina Pgz gazele de ardere şi cocsul din gazificator (vezi tab. 3.9)

debitul de biomasă cu ajutorul expresiei (3.26):

(3.26)

Consumul anual de biomasă pentru producerea aburului este dat de expresia (3.27):

(3.27)

Dimensionare cazanelor de apă fierbinte şi abur

Cazanele de apă fierbinte se vor instala în fiecare secţie a biorafinării, rolul principal al acestor

cazane este de a acoperi vârfurile de sarcină create în timpul perioadei de funcţionare. Scopul

dimensionării cazanelor este de a determina care este sarcina neacoperită de instalaţiile de

cogenerare şi cantitatea de biomasă consumată pentru producerea aburului şi a apei fierbinţi.

Sarcina neacoperită de abur, Pca este dată de expresia (3.28):

(3.28)

Sarcina neacoperită de apă fierbinte, Paf este dată de expresia (3.29):

(3.29)

Consumul anual de biomasă se determină în baza tab.3.8, care de arată perioadele de funcţionare

a la diferite sarcini, expresia de calcul a consumului anual de biomasa pentru a acoperi vârfurile

de sarcină este (3.30):

(3.

30)

Unde P1, P2, P3, P4 reprezintă vârfurile de sarcina mai mari de 6500 kW (P1, P2) şi 5450 kW (P3, P4) în primele doua perioade a curbei clasate anuale;

T1, T2, T3, T4 – perioadele unde sunt menţionate aceste sarcini.

În urma dimensionării principalelor utilaje de producerea energiilor electrice şi termice, ce de

producere a singazului şi aburul, s-a determinat că randamentul de producerii a energie finale

pentru ciclul singaz este 32,7 %, energia la intrare este de înglobată în cantitate de biomasă a

circa 91 014 tone / an, în urma gazificării biomasei căldura gazelor de ardere şi a cocsului va fi

valorificată de cazanul recuperator care pentru menţinerea arderii se va adăuga biomasă pentru

menţinerea arderii.

Producerea energii electrice şi termice se bazează pe valorificare energiilor de pe ciclul singaz,

pentru producerea a 84 032 MW cantitate de biomasa anual consumată este de 2692 tone / an.

3.3 Alegerea şi dimensionarea instalaţiei de distribuţie a energiei

3.3.1 Prelucrarea curbelor de sarcină şi elaborarea schemei de alimentare cu energie

electrică

Pentru determinarea sarcinilor electrice de calcul a biorafinărie se recomandă de a determinat

prin metoda coeficientului de cerere. Pentru aceasta e nevoie de a cunoaşte puterile instalate ale

tuturor secţiilor şi coeficientul de cerere care se află datele tehnice a fiecărei linii de producere a

peleţilor, brichetelor, bioetanolului, biodiesel, ş.a. Curba clasată anuală a biorafinării are forma

din fig. 3.12.

Conform curbei de sarcină anuale a biorafinării calculăm indicatorii de bază pentru tensiune 10

kV care mai apoi ne vor servi pentru determinarea transformatoarelor de coborârea tensiunii la

0,4 kV pentru fiecare secţie şi determinarea transformatoarelor pentru injectare energii în SEE.

Figura 3.12 Curba de sarcină clasată anuală a biorafinării

Energia activa absorbită pe perioada unui an sa calculă cu expresia (3.31):

(3.31)

Puterea activă medie a biorafinării este dată de expresia (3.32):

(3.32)

Puterea activă nominală a biorafinării este prezentata cu suma tuturor (3.33) puterilor maxime a

secţiilor biorafinăriei în inclusiv rampa de recepţionare :

(3.33)

unde :

reprezintă

puterile active nominale pentru rampa de recepţionare, secţia de

bioetanol, biodiesel, peleţi , brichete, şi alte secţii.

Coeficientul de umplere curbei de sarcină se exprimă cu relaţia (3.34):

(3.34)

Timpul de utilizare (3.35) a puterii maxime care exprimă timpul în care instalaţia ar consuma

energie electrică într-un interval de timp recăutat, lucrând doar la sarcina maximă:

(3.35)

Sarcinile electrice de calcul a secţiilor sau a diferitor noduri de sarcină sunt pot fi determinate

prin diferite metode, la baza proiectării sistemului de alimentare cu energie electrică este staţia de

distribuţie de 10 kV. Schema principală a staţiei electrice fig. 3.13.

Figura 3.13 Schema principală a staţiei electrice a biorafinării

Sarcina caracterizează consumul de energie electrică a receptorului electric, grupuri de

receptoare electrice a secţiilor care consumă la tensiune de 0,4 kV. Transformatorul de coborâre

se află în secţia de consum a energiei, liniile de legătură a transformatoarelor cu bara colectoare

de 10 kV sun linii în cablu, plasate subpământ.

3.3.2 Alegerea şi dimensionarea transformatoarelor

Determinarea corectă a numărului şi puterii transformatoarelor de forţă pentru secţiile

întreprinderii e posibilă, prin efectuarea unor calcule tehnico-economice, luând în consideraţie

următorii factori: • categoria de fiabilitate de alimentare cu energie electrică a consumatorilor;• posibilitatea de suprasarcină a transformatorului în regim normal şi regim de avarie;

Numărul transformatoarelor din secţiile biorafinării acţionează nemijlocit asupra investiţiilor şi

cheltuielilor totale actualizate pentru instalaţiile de distribuţie la tensiunea 10 kV, asupra reţelelor

electrice interne. Astfel, în cazul micşorării numărului de PT (deci în cazul măririi puterii lor

unitare) se micşorează numărul de celule a SD şi a lungimea sumare a liniilor şi pierderilor de

energie electrică cu tensiune de 10 kV, însă va creşte costul reţelelor de 0,4 kV şi pierderile în

ele. Mărirea numărului de posturi de transformare va aduce la scăderea cheltuielilor legate de

reţelele interne a secţiilor, dar va mări numărul de celule a SD-10 kV şi cheltuielile legate de

aceste reţele. În cazul unui anumit număr de transformatoare se poate de obţinut minimul de

cheltuieli actualizate în cazul asigurării gradului dat de fiabilitate în alimentarea cu energie

electrică. O astfel de variantă va fi optimală şi ea va fi primit ca soluţie finală. Deoarece la

întreprinderea dată exista receptori de categoria de fiabilitate a II şi a III atunci se recomandă

instalarea atât a posturilor de transformare cu două transformatoare, cât a posturilor cu un

transformator. În continuare voi alege puterea şi tipul transformatoarelor instalate în secţii

biorafinării. In secţia de producerea a bioetanolului consumatorii au categoria de fiabilitate II-a.

Determinăm puterea aparentă (vezi cap. 3.4 – 3.6), a transformatoarelor cu factorul de putere de

cos φ=0,8, ajutorul expresiei (3.36):

(3.36)

Puterea aparentă a unui transformator este de exprimată cu relaţia (3.37):

(3.37)

Transformatoarele sunt racordate la tensiunile de 10 kV şi 0,4 kV şi prezentate în tab.3.10.

Tabelul 3.10 – Caracteristicile transformatoarelor din cadrul secţiilor.

Secţia P, kW S, kVA ST, kVA C.F.* Tip transformator Usc, % ΔPsc, kW ΔPo, kW

Bioetanol 1200 1500 1071 II T1, 2xТМ-1000/10/0,4 5,5 12,2 1,9

Biodiesel 335 419 419 III T2, 1xТМ-630/10/0,4 4,5 5,5 0,9

Peleţi 1600 2000 1429 II T3, 2xТМ-1600/10/0,4 6,0 16,5 2,3

Brichete 1800 2250 1607 II T4, 2xТМ-1600/10/0,4 6,0 16,5 2,3

Rampa 700 875 875 III T5, 1xТМ-1000/10/0,4 5,5 12,2 1,9

Alte 165 206 206 III T6, 1xТМ-250/10/0,4 2,5 1,8 0,5

C.F. – clasa de fiabilitate a consumatorului

În continuare determinăm care sunt transformatoarele care va conecta biorafinăria cu sistemul

electroenergetic (SEE). Energia produsă de biorafinărie este injectat o parte în s SEE. Pentru a

determina puterea transformatorului de legătură trebuie să determinăm care este energia generată

de ambele instalaţii de cogenerare din expresiile (3,3), (3.20) în expresia (3.38):

(3.38)

Determinăm puterea activă a transformatorului de legătură, Pt,leg în regim normal de funcţionare

(când toate secţiile lucrează în regim nominal), se determină cu expresia (3.39):

(3.39)

Putere aparentă, St, leg a transformatoarelor de legătură este dată de expresia (3.40):

(3.40)

În regim de avarie cânt una sau mai multe secţii au ieşit din funcţiune sau au fost scoase

intenţionat din funcţiune energia electrică va i injectată în sistem. Sau în caz de avarie în secţia

de producerea a energie transformatoarele de legătură vor asigura celelalte secţii cu energie

electrică.

Transformatoarele de legătură se vor alege din tab. 3.11

Tabelul 3.11 – Caracteristica transformatorului de legătură cu sistemul

Nod P, kW S, kVA ST, kVA C.F.* Tip transformator Usc, % ΔPsc, kW ΔPo, kW

Legătură 10 810 13 513 9 652 II 2xТМ-16000/110/10 10 85 17

În regimul normal de lucru toate secţiile funcţionează în conformitate cu caracteristicile

prevăzute. Regimul de reparaţii este condiţionat de lucrările de revizie tehnică, precum şi de

reparaţiile curente ale instalaţiilor electrice. În cazul regimului de avarie puterea care rămâne în

surplus este injectează în sistemul electroenergetic prin transformatoarele de legătură.

3.4 Dimensionarea secţiei de producere de bioetanol şi biodisel

3.4.1 Dimensionarea secţiei pentru producere de bioetanol

Bioetanolul sau alcoolul etilic,  , se mai numeşte şi spirt. Se poate obţine prin

sinteză, dar mai ales prin fermentaţia zaharurilor. În proiect voi obţine bioetanol de circa 96 %

prin distilare şi rectificare utilizând ca materie primă porumbul, grâul, orzul, şi sfecla de zahăr.

Prepararea industrială a etanolului cuprinde mai multe operaţii a materiile prime cu conţinut

mare de zahăr.

Cerealele sau rădăcinile sunt mai întâi sfărâmate şi amestecate cu apă la temperatura de 30 oC şi

de preferat la presiunea atmosferică, ca procesul să decurgă fără cheltuieli suplimentare

temperatura nu trebuie să depăşească 60 oC, deoarece altfel amilaza este distrusă. După cca o

oră, amestecul din zaharificator se transformă într-un lichid subţire şi cu gust dulce, cea mai mare

parte din amidon s-a transformat în maltoză. Lichidul obţinut este răcit la 15 … 20 oC, după care

i se adaugă drojdie de bere sau malţ. Aceasta se înmulţeşte şi după un timp începe o fermentaţie

energică. Fermentaţia alcoolică durează două, trei zile. Vasele în care se produce fermentaţia

trebuie răcite, deoarece prin fermentarea fiecărui kilogram de zahăr se degajă aproximativ 500 kJ

(154 W). Bioxidul de carbon (CO2) format în acest timp poate fi colectat.

Prin fermentaţia alcoolică se produce un lichid, numit plămadă, care conţine până la 18 % alcool,

restul fiind apă, cantităţi mici de glicerină, alcool propilic, butilic, amilic etc. Acest lichid este

supus unei prime distilări, în urma căreia rezulta etanolul brut, de 90 % concentraţie. Reziduul de

la distilare se numeşte borhot şi este folosit ca nutreţ pentru animale şi pasări (DDGS). Alcoolul

brut este supus rectificării, în coloana de rectificare, obţinându-se prin distilare un alcool de 95,6

%, iar ca reziduu de distilare glicerina şi fuzelul mai numit şi ulei de fuzel, un lichid uleios,

format din alcooli superiori (propilic, butilic, amilic). De menţionat că densitatea alcoolului este

de 790 kg / m3

După analiza potenţialului de materii prime pentru producere bioetanolului (vezi cap. 2.1.3) am

obţinut un potenţial de materii prime de 146 930 tone sau 25 mil. litrii bioetanol (tab. 3.12)

Tabelul 3.12 – Cantitate de biocombustibili obţinuţi din resursele totale disponibile de cereale

Nr. Culturi Cantitate, toneConţinut bioetanol,

litri / tonăTotal bioetanol, litri

1 Grâu 17 607,6 400 7 043 040

2 Orz 8 961,6 330 2 957 328

3 Porumb 17 248,4 400 6 899 360

5 Sfeclă zahăr 80 400,0 100 8 040 000

7 Total 146 930,4 24 938 728

Producerea bioetanolului se obţine cu o eficienţă energetică sporită în urma analiza consumurilor

de energie la o fabrică de bioetanol cu doua linii de producere cu capacitate totale de 30 mil. litri

anual a fost înregistrat un consum de energie conform tab. 3.13, această eficienţă se obţine în

cadrul schemei din fig. 3.14, în urma utilizării tuturor etanşărilor de căldură care mai apoi sunt

utilizate.

Tabelul 3.13 – Consum specific de energie şi apă [21]

Nr. Indicatori Unitatea Bioetanol,litru CO2, tonă DDGS, tonă

1 Energie electrică kWh 0,3 20 30

2 Energie termică MJ 10 150 720

3 Apă litri 3 - -

Aceşti indicatori de consum ai resurselor energetice sunt caracteristici pentru producerea

bioetanolului tehnic care nu necesită purificare avansată la nivel molecular ca şi etanolul

alimentar care are cinci filtre de purificare şi această purificare permite a producere a

bioetanolului du tehnologia umedă, conform schemei din fig. 3.14.

În rezultatul valorificării cerealelor şi rădăcinilor se obţine un produs principal bioetanolul

produse secundare:germeni de la cerealele, hrana pentru animale, gluten şi CO2 care se obţine

printr-o metodă ieftină şi prin valorificarea acestui gaz care vine ca una obligatorie.

Figura 3.14 Schema de principiu pentru producerea bioetanolului [21]

Captarea gazelor cu efect de seră, dă posibilitate de a obţine un câştig dublu unul prin captarea

gazelor cu efect de seră şi altul este un materie primă pentru prelucrare produselor chimice.

Consumul total de energie pentru valorificarea bioproduselor poate fi examinat cu indicatori

generali. Instalaţiile de producere a bioetanolului funcţionează după programul de lucrul al

biorafinărie cu şi timpul de funcţionare la puterea maximă , pentru

determinarea productivităţii de bioetanol este prezentat în relaţia(3.41).

(3.41)

În urma determinării productivităţii vom instala două linii cu productivitate de şi puterea

electrică a fiecare linii este prezentată de relaţia (3.42):

(3.42)

Putere termică liniilor se calculă cu formula (3.43):

(3.43)

Consumul de apă pentru ambele linii prezintă cu expresia (3.44):

(3.44)

Consumul orar de resurse energetice şi apă pentru secţia de bioetanol este 1200 kWh energie

electrică, 11 117 kWh energie termică şi 12 tone / h de apă.

3.4.2 Dimensionarea secţiei pentru producere de biodiesel

Biodieselul se formează ca urmare a unei reacţii chimice numit transesterificare, ceea ce

înseamnă că glicerolul din ulei este substituit de alcool în prezenţa unui catalizator. Tehnologia

de producerea a biodieselul prin reacţia de transesterificare în cataliza bazică este supus în şarje a

uleiurilor vegetale din floarea-soarelui, cu metanol anhidru în care este dizolvat catalizatorul –

NaOH.

Obţinerea uleiului din diverse seminţe depozitate într-un buncăr se face prin presarea la rece a

acestora şi traversarea uleiului prin pompare la decantare. Subprodusul de la faza de presare a

seminţelor, şrotul se colectează în recipiente metalice şi se utilizează ca nutreţuri.

Prepararea soluţiei de reactant se face prin dizolvare NaOH fulgi în metanol anhidru la

temperatura de 20-35 ˚C, într-un reactant de metoxidare. Reactorul este cilindric, orizontal,

prevăzut cu pernă de azot. La amestecare metanolului cu NaOH are loc reacţia de echilibru

(3.45):

CH3 – OH + NaOH CH3 ONa + H2 O

Metanol Hidroxid de sodiu Metoxid de sodiu Apă(3.45)

În reactorul de transesterificare se introduce ulei vegetal în cantitate necesară, conform reţetei. În

reactor, uleiul vegetal este încălzit la o temperatură de 60 ˚C. Procesul de menţinere a

temperaturii optime se realizează prin utilizarea unor pompe ale agentului de căldură. Pentru

desfăşurarea reacţiei de transesterificare masa de reacţie ( ulei vegetal + alcool metilic + hidroxid

de sodiu) este încălzită cu apa caldă şi supusă procesului de omogenizare prin amestecare. Pentru

îmbunătăţirea condiţiilor de desfăşurare a reacţiei de transesterificare, masa de reacţie este

recirculată şi se asigură amestecarea prin dirijarea controlată a fluxurilor în reactor.

Cu toate că la începutul reacţiei este necesară o amestecare puternică pentru a aduce în contact

uleiul, catalizatorul şi alcoolul. La sfârşitul reacţiei, o amestecare mai uşoară măreşte

randamentul reacţiei, datorită separării glicerolului. Randamentele sunt de 85-98%. Unele linii de

producţie sunt construite în două etape, cu eliminarea glicerolului care acţionează ca inhibitor al

reacţiei şi astfel reacţia poate decurge cu randamente de peste 95%. Randamentul se poate mări

şi prin mărirea temperaturii şi a cantităţii de alcool adăugate. Timpul de reacţie este variabil de la

20 … 60 min.

Conform analizei biomasei din regiunii Bălţi (vezi cap. 2.1.3) s-a constatat că potenţialul de

floarea soarelui este 22 712,8 tone de seminţe de floarea soarelui şi care necesită a

fi prelucrate anual în instalaţiile de presare a seminţelor (presare la rece) şi obţinerea de ulei

vegetal şi apoi în echipamentul pentru transformarea uleiului vegetal în biodiesel. Pentru

dimensionarea acestor instalaţii voi aplica indicatori generali de producţie, pentru presarea la

rece se va aplica randamentul de extragere a uleiului vegetal, μ= 400 litri pentru o tonă de

seminţe de floarea soarelui (3.46).

(3.46)

Pentru determinarea biodieselului obţinut randamentul de valorificare a biodieselul este

aproximativ 99 % deoarece glicerolul din ulei este substituit cu alcoolul care din glicerol mai

apoi în urma reacţiilor de purificare se obţine glicerina. De menţionat ca cantitate de biodiesel

anuală este de nouă mln. litrii sau echivalentul a 7 974 tone de biodiesel .

Voi instala o instalaţie bulgară de procesare a seminţelor de floarea soarelui cu capacitatea

minimă anuală de 6400 tone/an sau o tonă pe oră şi maximă de două tone pe oră (fig. 3.15).

Figura 3.15 Instalaţia pentru producere de biodiesel

Aceasta instalaţie este amenajată pe o suprafaţă de 800 m2. Caracteristicile tehnice ale acestor

utilaje sunt prezentate în anexa 5. Pentru această instalaţie care se va funcţiona 6 400 h /an şi

care va produce o cantitate de biodiesel pentru o perioadă de timp conform expresiei (4.47):

(3.47)

Pentru acest volum de ulei este necesar o cantitate de energie electrică care sa menţină in

funcţionare echipamentul de bază şi cel auxiliar, unde = 240 kWh energie electrică

pentru prelucrare unei tone de biodiesel se determină cu expresia (3.48):

(3.48)

Puterea electrică nominală echipamentului de producere a biodieselul se calculă cu formula

(3.49):

(3.49)

Energia termică consumată este prezentată în formula (3.50):

(3.50)

Puterea termică maximă a acestui echipament este redată de formula (3.51):

(3.51)

Indicatorii energetici sunt prezentaţi în ordine determinării. Biodieselul este utilizat la moment

cel mai mult în transportul auto şi poate fi folosit în amestec cu motorina, amestecurile dintre

biodiesel şi motorină fiind notate în felul următor: pentru un amestec de 20% biodiesel cu 80%

motorină el se numeşte B20. se mai utilizează amestecuri B50, B70 etc., în funcţie de ce cantitate

de biodiesel folosim în amestec. Cu B100 se notează biodieselul pur.

3.4.3 Analiza consumului propriu de biocombustibil

Biodieselul poate fi folosit la orice tip de motoare Diesel. Din punctul de vedere al motorului,

biodieselul este un combustibil mai bun decât combustibilul motorina, iată câteva argumente:• Are proprietăţi de ardere foarte bune ceea ce conduce la un proces de ardere fără creşteri bruşte

de presiune şi o rulare bună a motorului;• Are un conţinut de oxigen de numai 11%, ceea ce însemnă cantităţi mai mici de funingine

emise;

• Are proprietăţi de lubrifiere bune, uzura motorului fiind mai mică.

În cadrul biorafinării biodieselul se consumă pentru punerea în mişcare a tuturor mijloacelor

mobile care nu sunt conectate la reţeaua electrică, o mare parte a consumului de biodiesel este

secţia de aprovizionare cu materie primă, unde camioanele au de transportat materia primă sau

biomasa pentru biorafinărie. Consumul de biodiesel a unui camion (tab. 3.14) este de 50 litri /

100 km la sarcina de 50 tone şi 20 litri / 100 km când este descărcat, în tabelul de mai jos este

prezentat caracteristica consumului la diferite sarcini:

Tabelul 3.14 – Caracteristica consumului de biodisel, funcţie de sarcină

Greutatea încărcăturii gn, tone 50 40 30 25 20 15 12 10 0

Consum biodiesel, litri /100 km 50 45 42 40 35 32 30 27 20

Pentru a determina care este consumul de biodiesel pentru aprovizionarea cu materie primă

(biomasă) biorafinăria, admitem că consumul specific de combustibil pentru 100 km este 35 litri,

pentru a transporta biomasa din toate cele opt raioane în care punctele de colectare sunt situate la

o distanţă maximă de 70 km, şi cea medie de 45 km. Camioanele efectuează două ture încărcate

(numai retur) pentru a parcurge aproape 100 km. Determinarea consumului de biodiesel pentru

retururile sunt prezentate în tab. 3.15.

Tabelul 3.15 – Consumul de biodiesel pentru returul camioanelor

Nr. Culturi Forma CantitateCsp

tone / turaNumăr ture

Nt Litri / tur Total, litri

1 GrâuBoabe 17 608,6 25 705 40 14 100

Paie 208 351,2 10 20 835 27 281 272

2 OrzBoabe 8 961,0 20 448 35 7 840

Paie 31 741,0 10 3 174 27 42 849

3 PorumbBoabe 17 248,4 25 690 40 1 380

Beţe 61 204,9 12 5 100 30 7 650

4 Floare soareluiBoabe 22 712,8 15 1 515 32 24 240

Beţe 227 089,0 12 18 925 30 283 875

5 Sfeclă zahăr Rădăcini 80 400,0 40 2 010 45 42 225

Total 675 315,7 53 402 777 011

Determinăm consumul de biodiesel pentru turul camioanelor, cu ajutorul relaţiei

(3.52):

(3.52)

Consumul de biodiesel, pentru transportul biomasei din câmp până la biorafinărie este

suma celor două consumuri de biodiesel , expresia (3.53) :

(3.53)

Cantitatea de biodisel consumat pentru recepţie a biomasei în perimetrul biorafinării

constituie aproximativ 10 % din totalul de biodiesel consumat pentru transportul biomasei,

consum total biodiesel este prezentat în expresia (3.54):

(3.54)

Cantitate de biodiesel consumată pentru transport şi recepţie a biomasei constituie 16 % din

totalul de biodiesel care este peste nouă mil. litri, produs în secţia producere de biodiesel.

3.5 Dimensionarea secţiei de producere a peleţilor şi brichetelor

3.5.1 Dimensionarea secţiei de producere a peletelor

Peletizarea este procesul prin care se produce combustibil solid din materiale agricole şi

forestiere cum ar fi: rumeguş, crengi, resturi de scândură sau alte resturi lemnoase, frunze, paie,

tulpini de floarea soarelui sau porumb, soia etc. Presele folosite la granularea furajelor pentru

animale sau pentru reciclarea diverselor materiale şi a le transformarea acestora în pelete ce au o

căldură de ardere mult mai ridicata faţa de materia primă folosită.

Componentele cheie ale presei sunt rolele de presare şi matriţele şi sunt realizate din aliaje cu

care asigură o calitate înaltă şi o funcţionare eficienta un timp îndelungat. Liniile de prelucrare a

paielor sunt dotate cu senzori care permit controlul computerizat a tuturor proceselor ce se află în

liniile, în comparaţie cu echipamentele arhaice, la moment linii sunt efectuate îmbunătăţiri

majore cum ar fi:

• Role de presare conice pentru reglarea vitezei unghiulare ceea ce determina reducerea frecării, diminuarea costurilor de exploatare, creşterea duratei de viaţa a rolelor si a matriţei;

• Rulmenţii sunt mai mari şi pot tolera forţe mai mari şi au o durată de utilizare mai lungă;• Adoptarea unui sistem de reglare a forţei de presare în funcţie de materia prima folosită;• Structura mai robustă;

• Tratament termic avansat, materiale de calitate ridicată;• Îmbunătăţirea transmisia motor instanţii;• Motoare electrice performante cu reglare vitezei şi cuplajelor;

Înainte de presare materia primă trebuie să fie de dimensiuni mai mici decât orificiile matriţă,

maxim 10 mm, iar umiditatea 8-12 %. Pentru instalarea unei linii de producerea peletelor în

cadrul biorafinăriei se poate considera o linie sau mai multe lini de prelucrare a materie prime

care în cazul biorafinăriei se va alege doar un singur tip de materii prime care sun paiele (de grâu

şi orz), pentru a nu avea modificări majore în instalaţiile de peletizare.

Pentru a prelucra întregul potenţial de paie din teritoriul cu raza de 50 km din jurul biorafinăriei a

(vezi cap 2.1.3.) din care face parte 208 351 tone paie de grâu şi 31 741 tone paie de orz care se

sumează la o cantitate de materii prime, .

După timpul de funcţionare a biorafinăriei cu un

determinăm care este debitul de paie prelucrate (3.55). De menţionat ca instalaţiile pentru

producerea peleţi nu pot fi încărcate la 100 % şi se determină cu un coeficient de încărcare

.

(3.55)

Productivitatea instalată în cadrul biorafinăriei pentru secţia pentru producere de pelete este de

40 tone trebuie sa fie asigurată cu 5 linii de producere, de capacitatea de 8 tone / h (anexa 6).

Consumul specific de resurse energetice pentru o tonă de pelete, pentru aceste linii de producere

cu capacitate mare este situat în limitele de 30 – 50 kWh / tonă, pelete. Echipamentul de

producere pentru secţia de pelete va instalat de la compania Kalh, Germania,

Pentru a determinarea care este necesarului de resurse energetice pentru face faţă capacităţii de

40 tone / h, trebuie de menţionat înainte de a fi prelucrate a paiele au umiditate de

25 %, pentru a putea fi trecute prin granulator acest parametru trebuie să se situeze până

la 10 %. Cantitatea de apă, suplimentară în materie prime este determinată de

expresia (3.56):

(3.56)

Pentru a fi extrasă această cantitate de apă este necesar de a încălzi paiele în evaporatorul de apă

la etapa de uscare (fig. 3.16). Căldura specifică a paielor este, c sp=1,85 kJ / (kg · K) formula

(3.57):

(3.57)

Căldura necesară pentru evaporarea acestei cantităţi de apă poate fi determinată cu expresia

(3.58):

(3.58)

Cantitate de energie termică pentru a menţine debitul orar de 40 tone/h este de 2 376 kWh.

Figura 3.16 Reprezentare schematică a liniei de producere peleţi cu capacitate de 8 tone / h

Această cantitate de căldură este divizată către 5 linii de producere a peleţilor (coala 2).

Consumul specific de energie electrică pentru liniile pentru producere de pelete este de 40 kWh /

tonă de unde rezultă că sarcina electrică pentru a menţine un capacitatea de 40 tone de peleţi este

de 1600 kWh.

3.5.2 Dimensionarea secţiei de producere a brichetelor

In zona Europei de Est, tehnologia de brichetare a rumeguşului este foarte des întâlnită, deoarece

deja s-a format o piaţă prin care reziduurile agricole rezultate sunt comercializate şi transportate

automat la fabricile de brichete şi peleţi. Presele pentru producerea brichetelor din biomasa au

diametrul între 5 şi 10 cm, de diferite forme, cu lungimea stabilită de producător şi piaţă.

Ca materie prima poate fi folosit orice reziduuri agricole şi forestier cum ar fi: rumeguş,

paie, plante ierboase, coceni de porumb, tulpini de floarea soarelui, crengi, resturi de lemn

si multe alte resturi vegetale. Toate acestea trebuie tocate şi uscate pentru a ajunge la dimensiuni

de maxim 2,5 mm şi umiditate de pană la 12 %.

Exista trei procedee de brichetare: mecanic (prin plastifierea şi sintetizare termică), cu liant şi

hidraulic. Primele doua  presupun costuri de producţie foarte mari şi din acest motiv sunt foarte

rar utilizate, pe când cel de-al treilea este folosită la scara largă. Procesul de brichetare presupune

o linie de producţie formată dintr-un sortator de deşeuri, o centrala termica, un uscător de

rumeguş, o maşina de brichetare şi elementele auxiliare de transportoare între utilaje.

Prima etapa constă în separarea rumeguşului de toate celelalte deşeuri care pot afecta buna

funcţionare a utilajelor. În acest sens, este nevoie de un sortator de deşeuri, un fel de sită

automată de dimensiuni mari, care efectuează această operaţiune cu exactitate şi într-un timp

mult mai scurt decât s-ar fi făcut manual.

A doua operaţiunea este încălzire şi uscare a deşeurilor, deoarece rumeguşul umed nu se poate

prelucra sub forma de brichete. Din acest motiv, sunt foarte utile o centrala termică şi un uscător

de rumeguş, cadrul biorafinării în calitate de centrală termică va fi folosit aburul din turbina cu

contrapresiune, la parametrii de 20 oC şi presiunea de 0,4 MPa, care va reduce umiditate la 12 %,

prin condensare a aburului, astfel încât procesul tehnologic se poate desfăşura în condiţii optime.

Etapa finală presupune intrarea în funcţiune a maşinii de brichetat, care transforma rumeguşul în

brichete, adică se presează până la evacuarea totală a aerului existent în interiorul brichetelor.

Apoi urează tăierea lor după dimensiunile de 0,3… 1 m.

În cadrul biorafinăriei fi instalată 6 linii de line de producerea brichetelor (aneaxa 7), consum

specific de energie electrică pentru producerea unei tone de brichete situat între 50 – 70.

Întreţinerea constituie cca 30 % din investiţie materia primă trebuie pregătită ca şi la peleţi cu

parametrii fizici sunt umiditatea de 10 -12 %, conţinutul de cenuşă se situează în limitele de 6 –

12 %.

La etapa de dimensionare a cazanelor de abur şi instalaţiilor de cogenerare sunt arse beţele de

floarea soarelui şi cocenii de porumb. Cocenii de porumb sunt utilizaţi în întregime de către

gazificatorul pentru producerea singazului, iar beţele de floarea soarelui sunt utilizate doar 16,3

% în cantitate de 37 045 tone pentru un an. Restul beţelor vor fi valorificate pentru producerea

brichetelor în cantitatea 190 044 tone / an. După timpul de funcţionare a biorafinăriei de 6400 h /

an capacitate prelucrate a beţelor de floarea soarelui se determină cu expresia (3.59):

(3.59)

De menţionat că instalaţiile pentru producerea brichetelor pot fi încărcate numai până la k în =

0,9. Productivitatea instalată în cadrul biorafinăriei pentru brichetat este de 30 tone care este

asigurată de şase linii de producere cu capacitatea de cinci tone / h.

Pentru determinarea necesarului de resurse energetice pentru capacitatea de 30 tone / h, avem

nevoie de a prelucra beţele cu umiditate de 25 % şi de a reduce acest

parametrul până la 10 % pentru a putea fi trecute prin instalaţia de

brichetare. Cantitatea de apă suplimentară în componenţa materie prime se determina cu expresia

(3.60):

(3.60)

Pentru a fi extrasă această apă este necesar e de încălzit în evaporatorul de apă din etapa de

uscare (fig. 3.17) toată materia primă care prezintă 30 tone / h. Căldura specifică a beţelor

, (3.61):

(3.61)

Căldura necesară pentru evaporarea acestei cantităţi de apă poate fi determinată cu

expresia(3.62):

(3.59)

Cantitate de energie termică pentru a menţine debitul orar de 30 tone/h este de 1 585 kWh.

Figura 3.18 Reprezentare schematică a liniei de producere brichete cu capacitate de 6 tone / h

Consumul specific de energie electrică în cadrul liniei de producere a brichetelor este de 60 kWh

/ tonă de unde rezultă că sarcina electrică la producerea 30 tone de brichete este de 1800 kWh.

3.5.3 Biocombustibili solizi vis-a-vis de combustibilii

Datorita creşterii rapide a cererii de noi surse de energie tot mai mulţi oameni devin interesaţi de

producerea combustibililor din biomasa aceşti biocombustibili solizi sunt reprezentaţi de

brichetele şi peleţi care prezintă o sursă de energie regenerabila şi prietenoasa cu mediul.

Brichetele şi peleţi din biomasa sunt metodă ideală de a obţine venit şi energie din deşeurile

agricole şi forestiere (tab 3,655), prin producere biocombustibil solid..

Tabelul 3.16 – Avantajele şi dezavantajele diferitor combustibili

Combustibili Avantaje Dezavantaje

Lemn• Ecologică pur• Preţ mic de disponibilitate• Siguranţă de utilizare

• Necesită spaţiu pentru depozitare• Este nevoie de pregătire şi uscare• Cantitate mare de cenuşă

Cărbune• Valoare calorică ridicată 22 MJ / kg• Este dificil să se aprindă• Nu explodează

• Preţ ridicat• Necesita spaţiu pentru depozitare• Cantitate mare de cenuşă

Diesel

• Valoare calorifică ridicată 40 MJ / kg• Poate fi automatizat• Uşor poate fi aprins• Nu necesită spaţiu de păstrare• Investiţii mici

• Vase speciale pentru păstrare• Poluează mediul• Prezenţa unui miros neplăcut• Uşor inflamabil• Preţ înalt de achiziţie

Gaz

• Lipsa necesităţii de depozitare• Siguranţă relativă• Nu formează cenuşă• Poate fi automatizat

• Cheltuieli mare de achiziţie• Uşor inflamabil• Rata mare de creştere a preţului• Poluează mediu

Electricitate

• Ecologic pură• Lipsa rezervelor• Uşor manevrabilă• Randament ridicat

• Preţ înalt de achiziţie• Restricţii de putere• Rata mare de creştere a preţului• Poluarea indirectă a mediului

Pelete

• Ecologic pur• Uşor transportabil• Valoare calorică înaltă, 18 MJ / kg• Cantitate redusă de cenuşă, 1% / tonă• Confort şi siguranţă• Poate fi automatizat

• Loc pentru depozitare

Brichete

• Ecologic pur• Uşor transportabil• Valoare calorică înaltă, 18 MJ / kg• Cantitate redusă de cenuşă, 1kg / tonă• Confort şi siguranţă• Poate fi automatizat

• Loc pentru depozitare

Gradul de conştientizare a avantajelor folosirii biocombustibililor regenerabili şi ecologici creşte

permanent odată cu creşterea preţului la combustibililor fosili. Densitatea energetica si

fluiditatea granulelor cu diametrul 6-12 mm si cu lungime 10-30 mm o umiditate de cca. 10%

fac un combustibil modern care permite automatizarea instalaţiilor de încălzire. Succesul lor,

mai ales în Europa, este datorat faptului că dispun de o anumita fluiditate şi pot fi folosit

aproximativ precum motorina sau gazul. Cantitatea de cenuşa este sub 1 % din masa totală ceea

ce-i oferă un avantaj suplimentar.

În 2000 existau doar 70 de producători de peleţi în Europa, la ora actuala, se deschide o unitate

în fiecare săptămâna. În Moldova figurează 15 unitate din acest gen. În cele din urma se poate

de menţionat că încălzirea cu pelete este ce mai fezabilă din toate tehnologiile de producerea

căldurii.

3.6. Alegerea echipamentului pentru secţiile auxiliare

3.6.1 Reziduurile şi produsele secundare prelucrate

Activitatea biorafinăriei este ansamblu de tehnologii integrate sau parţial integrate, care

majoritatea reziduurilor sunt utilizate în cadrul altei tehnologii şi care duce implicit la reducerea

cantităţii de deşeuri, obţinute în urma proceselor de bază. Un avantaj al acestor tehnologii

prezintă calitatea valorificării culturilor şi resturile din sectorul agricol, pentru sectorul agricol

paiele de grâu sau de ovăz, beţele de floarea soarelui sau cocenii de porumb prezintă într-o

oarecare măsură un reziduu.

De menţionat că acest reziduu după o perioada de timp mai mare de un an este transformat într-

un foarte bun îngrăşământ pentru următoarele culturi care vor fi semănate. Odată ce are loc

putrefacţia acestor culturi cantităţi enorme de metan sunt degajate în atmosferă după care apare

problema poluării mediului şi alte probleme. Şi mai rău se poate întâmpla chiar ardere directă

unde atât mediu se poluează cu bioxid de carbon şi solul are de suferit prin deteriorare

humusului.

Reziduurile din cadrul biorafinăriei ce apar sunt în stare gazoasă, lichidă şi solidă, pentru

prelucrare boabelor şi rădăcinilor sunt utilizate cantităţi enorme de apă care la rândul lor trebuie

purificate şi reîntoarse în circuit, aceste cantităţi de apă sunt purificate cu ajutorul diferitor

tehnologii, fizice chimice, termice, care necesită un consum de energie.

În urma producerii bioetanolului se obţin cele mai multe reziduuri sau mai pot fi numite şi

subproduse, în tabelul de mai jos sunt prezentate subprodusele ce pot fi obţinute în urma

distilării.

Tabelul 3.17 – Caracteristica şi consumul subproduselor din fabricare de bioetanol

Nr. SubprodusulStarea de agregare

Cantitatea obţinută la 1000 litrii bioetanol, kg

Energie electrică

kWh / tonă

Energie termică

kWh / tonă

1. Gluten Lichid 120 32 100

2. Germeni Solid / Lichid 150 22 45

3. CO2 Lichid 470 8 -

4. Borhot (DDGS) Lichid / solid 1100 30 200

În urma procesului de producere a biodieselul se poate prelucra următoare reziduuri atât în secţia

chimică cât şi în secţia pentru preparare hranei animalelor. Principalul subprodus valorificat în

cadrul producerii biodieselul este glicerina care a are un preţ de piaţă mai mare decât a

biodieselul.

Tabelul 3.18 – Caracteristica şi consumul subproduselor din fabricare de biodiesel

Nr. SubprodusulStarea de agregare

Cantitatea obţinută la 1000 litrii biodiesel, kg

Energie electrică

kWh / litru

Energie termică

kWh / litru

1. Şrot solid 1500 0,01 -

2. Glicerina lichid 120 0,065 0,75

3. Fertilizant lichid 5 3,2 1,5

K2SO4

Procesele de unde are loc compactarea paielor de grâu şi ovăz nu sunt înregistrate subproduse

care pot fi valorificate în procesul de prelucrare a paielor, la obţinerea peleţilor un deşeu prezintă

apa care trebuie evaporată şi purificată pentru a servi în cadrul altui proces sau a fi canalizată.

Pentru alimentarea biorafinăriei cu energie electrică şi termică este instalat o turbină cu abur care

sunt alimentate cu aburul din generatorul de abur şi 12 motoare cu ardere internă care sunt

alimentate cu singaz. Atât gazificatorul cât şi Generatorul de abur consumă biomasă solidă

(coceni de porumb şi beţe de floarea soarelui), în urma arderii sau gazificării se obţine cenuşa

care este un deşeu. Valorificare acestui deşeu presupune în sine reîntoarcere mineralelor

terenurilor agricole de unde a fost adunate reziduurile agricole. Pentru valorificare acestui deşeu

se propune o prelucrare mai întâi şi apoi ambalat ca îngrăşământ pentru terenuri agricole.

Cantitate de cenuşa se obţine 5 kg la o tonă fără purificarea gazele de ardere şi 150 kg pentru la

o tonă cu o purificare complexă.

3.6.2 Bioprodusele obţinute în cadrul secţiilor auxiliare

Prin prelucrare reziduurilor proceselor biorafinărie se poate presupune că este un element de care

participă pentru a ridica eficienţa materiei prime utilizate, dar dacă privim din altă parte a

lucrurilor putem vorbi despre efectul major al acestui element unde cel mai mult se bazează

integritate tehnologiilor integrate şi prin aceste secţii care sunt situate tot în cadrul biorafinărie se

poate de obţinut următoarele bioproduse care contribuie la micşorare preţului de cost a

produselor de bază.

În urma procesului de obţinere a biodieselul se obţine şrotul de la presarea seminţelor de floarea

soarelui. Acest şrot este sub formă de granule cât şi turte de şrot, acest şrot nu necesită prelucrare

ci doar ambalare care se poate utiliza în raţia animalelor în proporţie de 0 – 50 %.

Glicerina, compoziţia glicerine este de 70 % Glicerol, 30% MONG (saponine/alte impurităţi) şi

căldura de ardere de 17 MJ / kg . Întrebuinţările glicerinei pot fi:• Fertilizator• Producţie de săpun• Tratament cu acid citric pentru obţinerea de polimeri• Purificare pentru utilizare in industria farmaceutica• Tratament cu acid pentru agenţi spumanţi• Rafinarea uleiurilor vegetale reziduale

Hrana pentru animale mai numită şi DDGS este tot ce a rămas în urma fermentării acest

subprodus cu aproximativ 25 – 35 % proteine trebuie uscat şi prelucrat sub forma de peleţi,

preţul acestuia este în strânsă legătură cu conţinutul de proteine. DDGS se poate conţine în hrana

animalelor mari cornute în proporţie de 100 % în alimentaţia zilnică şi proporţie de 20 % în

alimentaţia păsărilor şi porcinelor. Această hrană obţinută în urma procesului de obţinere a

bioetanolului are în componenţa aproximativ 200 % apa care cu ajutorul filtrelor şi sitelor poate

reduce această cantitate de apă hrană şi umiditatea ajunge până la 50 % apă. Care cu ajutorul

aburului este evaporată şi apoi transmisă presei pentru granulare. Granularea hranei prezintă

câteva avantaje importante:• hrana este mai uşor digerabila si asimilabila pentru animale datorita tratamentului termic

din timpul presării (nu mai necesita înmuiere in apa fierbinte);• se elimina complet pierderile (animalele nu mai pot sa aleagă din amestecul de furaje); • oferă posibilitatea adăugării în amestec de vitamine, minerale, mixturi sau medicamente în

doze uşor de controlat, eliminând riscul supradozării;• se asigura o depozitare mai facila si pentru un timp mai îndelungat, etc.

Un alt subprodus valorificat în urma procesului de obţinere a bioetanolului este bioxidul de

carbon (CO2) care mai este colectat şi supus unei presiuni care mai apoi este îmbuteliat şi expus

utilizării. CO2 este utilizat în mai multe industrii spre exemplu în industria alimentara, bioxidul

de carbon este utilizat pentru carbonatarea băuturilor,ca agent antibacterian natural, pentru

creşterea duratei de viaţă pe raft a produselor lactate, protejarea gustului si a texturii, si reducerea

necesitaţii pentru conservanţi naturali sau artificiali, pentru răcirea si îngheţarea produselor

alimentare, pentru bombardarea criogenica a coloranţilor alimentari,in forma solida, cunoscut ca

gheata uscată.

Bioxidul de carbon înlocuieşte acizii mai puternici pentru procesele de neutralizare alcalină. Este

mai sigur si mai ieftin decât sistemele cu acid sulfuric, îmbunătăţeşte controlul, nu necesita

munca pentru manipularea produselor chimice. De asemenea este mai puţin coroziv si mai uşor

de manevrat si de depozitat. În prelucrarea metalelor, dioxidul de carbon este utilizat ca gaz de

protecţie pe durata sudurii. Previne contaminarea atmosferica a metalului topit din sudura pe

durata procesului de sudura cu arc electric cu protecţie de gaz.

În industria celulozei si hârtiei, bioxidul de carbon este utilizat în interiorul morilor de hârtie,

toate fiind dezvoltate cu scopul de a reduce costurile şi de a recupera produse chimice valoroase

utilizate în cadrul procesului de producţie, pentru a produce carbonat de calciu precipitat, care

este utilizat pentru a reduce folosirea fibrei virgine de lemn în producţia de hârtie.

Ca sursa de energie. Depozitarea dioxidului de carbon la punctul de stare triplă combinaţia de

temperatura şi presiune la care dioxidul de carbon poate sa existe simultan în stare gazoasă,

lichidă şi solidă) a fost testata pentru furnizarea unei refrigerări în bucla închisă astfel încât să

transfere solicitările de energie electrică în afara orelor de vârf.

În industria chimică se utilizează în curăţarea şi extragerea solvenţilor, în stare supercritica (31,1

°C, 7.38 MPa), pentru înlocuirea agenţii anti depuneri, pentru curăţarea componentelor utilajelor,

pentru înlocuirea multor substanţe chimice organice volatile în operaţiuni cum ar fi

decofeinizarea cafelei sau extragerea grăsimii din produsele alimentare, în curăţarea criogenica,

fulgii de bioxid de carbon gheaţa uscată, acceleraţi cu aer comprimat, pot sa elimine solvenţii de

curăţare şi elementele abrazive cum ar fi nisipul si granulele de plastic.

Acest proces elimina de asemenea praful şi vaporii chimici toxici si minimizează eliminarea

deşeurilor. Bioxidul de carbon este un bun dielectric sigur pentru curăţarea componentelor

electrice nu este abraziv, exploziv sau inflamabil. În combaterea incendiilor. Dioxidul de carbon

acţionează împotriva incendiilor fără să deterioreze sau să contamineze materialele şi este utilizat

pentru combaterea incendiilor atunci când apa este ineficienta, nedorită sau indisponibilă.

Cenuşile din termocentrală reprezintă un deşeu cu un puternic impact ecologic datorită

cantităţilor mari, a căror depozitare sunt scoase din circuitul agricol suprafeţe mari de teren.

Compoziţia chimică a cenuşii s-a determinat pe proba calcinată în prealabil la 800 ºC, obţinându-

se următorul rezultat: SiO2 – 51,6%; Al2O3–20,1 %, Fe2O3–10,6 %; CaO–10,8%; MgO–1,9 %;

Na2O– 1,2 %; K2O –0,3 %; SO3– 2,8 %.

Pe baza rezultatelor pozitive obţinute în condiţii de laborator privind utilizarea cenuşii în

fabricaţia a ţiglelor din beton, s-a trecut la testarea unor reţete în condiţii industriale. Cenuşa mai

poate fi utilizată pentru fertilizarea solurilor mai puţin fertile în condiţii de umiditate mare.

3.6.3 Determinarea consumului de energie pentru secţiile auxiliare

Subprodusele obţinute în cadrul secţiilor de fabricare a biodieselul şi bioetanolul necesită un

consum de energie atât termică cât şi electrică, consumul de energie pentru producerea unei tone

de subprodus este prezentata în tab. 3.17 şi tab. 3.18. Pentru determinarea necesarului de energie

pentru aceste subproduse se va utiliza tab. 3.20.

Tabelul 3.20 – Consumul total de energie pentru obţinerea subproduselor

Nr. Subprodusul1000litrii,

kgBiodiesel / biodiesel,

litriEnergie electrică,

kWEnergie termică,

kW

1. Gluten 120 24 938 728 95 765 134 670

2. CO2 700 24 938 728 139 655 -

3. Borhot (DDGS) 800 24 938 728 598 530 3 990 200

4. Glicerina 120 9 085 120 70 865 817 660

5. Fertilizant 5 9 085 120 145 360 68 140

K2SO4

Total 1 050 175 5 309 935

În urma determinării cantităţii totale de energie trebuie să stabilim care este puterea electrică şi

termică instalată în secţiile auxiliare. Puterea electrică nominală a acestei secţii este:

(3.60)

Puterea termică nominală a acestui echipament este:

(3.61)

Conform acestor formule pentru determinarea necesarul de putere se rezervă o capacitate care se

va menţine pentru subprodusele care se vor dezvolta pe parcurs Acest coeficient are valoare între

0,6- 0,9, pentru energie electrică se va rezerva o putere de 220 kW, pentru energia termică de 1

105 kW.

4 ║ EFICIENŢA ECONOMICĂ A INVESTIŢIEI ÎN BIORAFINĂRII

4.1 Fezabilitatea proiectelor ce privesc biorafinăriile

4.1.1 Aspectele economice a proiectelor

Industria biorafinăriilor vizează atât producerea energiilor cât şi a biocombustibililor care sa

dezvoltat rapid în întreaga lume. Factorul principal în dezvoltarea rapidă, este creşterea preţului

la petrol. La etapele iniţiale de dezvoltare a industriei, a fost nevoie de subsidii, din cauza

preţului mic la produsele petroliere. Acum în UE o tonă de bioetanol costă cu aprox. 200 euro

mai puţin decât o tonă de benzină şi pentru producerea bioetanolului nu sunt necesare subsidii.

Pentru proiectele ce includ edificarea biorafinăriilor sunt necesare investiţii enorme, din acest

motiv, finanţarea acestora reprezintă unul dintre aspectele principale privind la infrastructura

biorafinăriilor. Sursele de finanţare a acestor proiecte nu sunt atât de variate, când sumele

depăşesc zeci sau chiar sute de milioane de euro, în general, sunt folosite împrumuturi pe termen

lung, cu dobânzi mici, de la instituţii ca FMI, BERD, BE. Perioada de rambursare a acestor

împrumuturi este mai mare de 20 de ani. Din cauza ratelor înalte de dobândă în RM, este

preferabilă o investiţie din afara ţării pentru a finanţa construcţia biorafinării. Dezavantajul unor

astfel de împrumuturi este ca investitorul străin va dori sa se implice în proiect numai cu o parte

de acţiunile companiei.

Fezabilitatea proiectelor regenerabile pentru biorafinării nu se referă doar la aspectele inginereşti,

ci, în numeroase cazuri include aspecte de marketing, management, analiza implementării, etc.

Adesea, putem adopta diferite opţiuni de proiect doar în scopuri pentru a atinge obiective sociale.

Ofertantul trebuie să demonstreze că alegerea sa referitoare la proiect este cea mai bună opţiune

din toate alternativele fezabile. În unele cazuri, un proiect poate fi considerat valid doar după

analiza cost-beneficiu, dar mai inferior unor alte alternative.

În timp ce analiza cost-beneficiu cuprinde mai mult decât doar considerarea ratelor financiare ale

proiectului, cele mai multe dintre datele de proiect referitoare la costuri şi beneficii este asigurată

de analiza financiară. Aceasta analiză pune la dispoziţie examinatorului informaţii asupra

intrărilor şi ieşirilor, preţurilor acestora incluzând structura veniturilor şi cheltuielilor de-a lungul

întregii perioade analizate. Analiza financiară este alcătuită dintr-o serie de tabele care prezintă

fluxurile financiare ale investiţiei etalonate la nivelul investiţiei totale actualizate, cheltuieli şi

veniturile aferente activităţii biorafinării, sursele de finanţare şi analiza ratei de rambursare a

creditului pe întreaga durată.

4.1.2. Etapele unui proiect investiţional [4]

Proiectele investiţionale pentru constituirea unei biorafinării în RM presupune parcurgerea mai

multor etape care se stabilesc ca repere pentru analiza economico – financiară.

Un proiect de investiţii se realizează în trei faze: • faza preinvestiţională,• faza investiţională,• faza de exploatare (operaţională)

Faza preinvestiţională este faza de concepţie cuprinsă între identificarea ideii de proiect de

investiţii şi până la adoptarea deciziei finale de realizarea a proiectului şi deschidere a finanţării:

Această fază cuprinde patru etape:

• Etapa de identificare a oportunităţii investiţiei sau etapa de oportunitate: examinarea minuţioasă prin prisma mai multor parametri (resurse materiale, importuri cu scopul de a identifica substituirile); resurse forţă muncă; resurse capital; diversificarea producţiei; posibilităţi de export; politica economică naţională; analiza costurilor şi disponibilităţilor de producţie. Această etapă se concretizează prin studiu de oportunitate.

• Etapa de selecţie preliminară sau etapa de prefezabilitate. La etapa dată se identifică şi se efectuează analiza comparativă a tuturor variantelor de proiect posibile sub aspect tehnic, se stabileşte soluţia optimă din punct de vedere tehnico-economic şi măsura în care această soluţie corespunde cerinţelor impuse de investitor. La această fază se elaborează studiul de prefezabilitate. Documentaţia continuă şi detaliază etapa de identificare şi cuprinde 4 obiective:

• determină dacă investiţia este promiţătoare;• motivează investiţia proiectului analizat;• determină dacă în anumite cazuri sunt necesare investigaţii în profunzime• în cazul informaţiilor insuficient de clare care stabilesc că proiectul nu este viabil -

proiectul trebuie abandonat.

• Etapa de formulare a proiectului sau etapa de fezabilitate. Aici sunt formulate clar principalele aspecte ale proiectului de investiţii şi se efectuează analiza fezabilităţii lui tehnice şi economico-financiare. Această etapă se concretizează prin studiu de fezabilitate, care are aceeaşi structură - cadru cu studiul de prefezabilitate şi aceleaşi obiective, dar cu acurateţe mult mai mare.

• Etapa de evaluare şi decizii. Este etapa finală a fazei preinvestiţionale şi după încheierea acesteia, investitorul elaborează un raport de evaluare, care reflectă punctul său de vedere privind promovarea proiectului de investiţii.

• Faza investiţională este cuprinsă între adoptarea deciziei finale de realizare a proiectului de investiţii şi începutul perioadei de viaţă economică. Perioada de viaţă economică este perioada caracterizată prin venituri relativ stabile ca urmare a exploatării proiectului.

Faza investiţională cuprinde un ansamblu de activităţi foarte diverse, precum:• elaborarea proiectului tehnic; • organizarea de şantier;

• organizarea de licitaţii; • executarea lucrărilor de construcţii-montaj;

• evaluarea tehnică şi economică a ofertelor; • recrutarea şi pregătirea personalului;

• încheierea contractelor; • efectuarea probelor şi punerea în funcţiune;

• obţinerea terenului; • începerea funcţionării economice.

Faza de exploatare (operaţională) este faza cuprinsă între intrarea în funcţionarea economică şi

dezafectarea finală a instalaţiilor care fac obiectul proiectului de investiţii.

Conţinutul fazei de exploatare:

• punerea în funcţiune; • exploatarea;

• necesităţi de: extindere, modernizare, retehnologizare, reabilitare;

• înlocuirea de echipament; • dezafectare.

Studiul de prefezabilitate şi Studiul de fezabilitate au aceeaşi structură, dar se deosebesc prin

gradul de acurateţe şi, evident, cel de-al doilea preia datele de ieşire şi concluziile primului

studiu.

4.1.3 Determinarea investiţiei în biorafinărie

Rapoartele de fezabilitate tipice în cazul proiectelor de infrastructura mari pot include informaţii

asupra contextului economic şi instituţional, tehnologilor utilizate, performanţele înregistrate ş.a.,

dar cel mai sesizabil element care se poate de obţinut în cadrul rapoartelor de fezabilitate este

costul produsului sau energiei. Pentru a calcula preţul de cost este necesar de determinat care

sunt cheltuielile aferente utilajului şi infrastructurii necesare pentru a asigura funcţionarea

utilajului, la aceste cheltuieli se mai adaugă cheltuielile cu combustibil şi cheltuielile cu

întreţinere şi reparaţia.

Preţul de cost a energii sau a biocombustibililor (4.1) produşi în cadrul biorafinării într-o

perioadă este prezentat ca raportul dintre cheltuielile de perioadă (pe durata de studiu sau anuale)

şi energie sau cantitate produsă :

(4.1)

Un element important în calculul cheltuielilor totale actualizate (CTA) şi a cheltuielilor anuale

(CA) este investiţia, care prezintă toate cheltuielile efectuate până la punerea în funcţiune a

biorafinării. Noţiunea de investiţie, într-un sens larg, este sinonimă cu: alocare, plasare, dotare,

iar într-un sens restrâns, reprezintă o cheltuială făcută pentru achiziţionarea de bunuri materiale

cu valoare mare şi durată de folosinţă îndelungată. În investiţie se mai includ şi cheltuielile

efectuate pentru reparaţiile capitale. Reparaţiile capitale sunt efectuate odată la cinci sau şapte

ani, depinde de instalaţia supusă reparaţiei, de exemplu pentru motoarele cu ardere internă se

acceptă şapte ani. Investiţia în biorafinării este repartizată pentru mai multe componente (secţii)

care formează investiţia sumară. În continuare voi determina care este investiţia pentru fiecare

secţia împarte.

Investiţia în secţia pentru producere a energiei electrice şi termice

Investiţia în secţia de producerea a energiei electrice şi termice Iet (4.2) constituie investiţia în

cele două cicluri de producerea, ciclul de gazificare, şi ciclul Rankine, investiţiile principale sunt

în instalaţiile de gazificare (Igz), în cazanul recuperator (Icr), turbina cu abur (Ita) şi motoarele cu

ardere internă (Ima), echipamentul aferent acestor instalaţii se va include în preţul acestora.

(4.2)

Investiţia în fiecare dintre aceste componente se va determina ca produsul dintre costul specific

unui kW instalat isp şi puterea instalată Pin, expresia finală (4.3) determină investiţia iniţială:

(4.3)

Deoarece reparaţia capitală se va efectua la perioadă mai mica decât durata de studiu Ts, care este

de 10 ani, investiţia iniţială va mai avea o componentă, Irep care se alocă în anul de reparaţie

capitale pe parcursul perioadei de studiu şi actualizată la anul de exploatare. Investiţia în

reparaţia capitală constituie doar o parte din investiţie, γ care are valori de la 25 … 75 % din

investiţia iniţială, I0. Expresia de calcul pentru reparaţi capitală actualizată (4.4) este:

(4.4)

În tab. 4.1 sunt prezentate investiţiile sumare a celor mai importante instalaţi din secţia de

producere a energiei electrice şi termice. Componentele şi subcomponentele investiţiei din care

se compune aceste investiţii sunt prezentate în anexa 8.

Tabelul 4.1 – Investiţia în secţia de producere a energiei

Componente Unitatea SimbolValoarea numerică

Investiţia în gazificator mii $ Igz 53 937,34

Investiţia în IC1* mii $ IIC1

12 813,97

Investiţia în cazanul recuperator de abur mii $ Icra 18 157,90

Investiţia în IC2** mii $ IIC2

4 106,58

Investiţia în infrastructură mii $ Iinf

3 200,00

Investiţia în secţia de producere a energiei mii $ Iet

96 314,81

* IC1 – instalaţie de cogenerare dotată cu motoare cu ardere internă

** IC2 – instalaţie de cogenerare dotată cu turbine cu abur

De menţionat că în investiţia aferentă gazificatorului, Igz se include investiţia pentru

schimbătoarele (SC1, SC2, SC3) de căldură şi care se determină analogic cu expresia (4.3)

investiţia pentru achiziţionarea scruberul şi filtru, Isf se va determina ca parte din investiţia în

gazificator cu o ponderea de 15 %. În investiţia pentru cazanul recuperator de abur Icr se include

investiţia pentru degazorul de apă, iar în investiţia pentru turbina cu abur se va include investiţia

în schimbătorul de căldură (SC4). În componenţa investiţiei pentru motoarele cu ardere internă,

IIC1 se va include investiţia schimbătorului de căldură SC5.

Investiţia în secţia pentru producere a bioetanolului

După cum este prevăzut în partea tehnologică a proiectului pentru obţinerea bioetanolului cu un

volum de 25 mil. litri anual vor fi utilizate atât cerealele cât şi rădăcinile de sfeclă de zahăr, care

sunt colectate din aria a opt raioane. Pentru determinarea investiţiei în secţia de producere a

bioetanolului se va diviza investiţia specifică în: instalaţii şi infrastructură care vor fi multiplicate

la capacitate de producerea bioetanolului. Investiţia în instalaţiile secţiei de producerea a

bioetanolului include investiţia iniţială şi o investiţie pentru reparaţie capitală care va fi efectuată

la anul şapte a perioadei de studiu de Ts = 10 ani. Investiţia sumară actualizata este prezentată în

tab. 4.2.

Tabelul 4.2 – Investiţia totală actualizată în secţia de producere a bioetanolului

Componente Unitatea de

măsurăSimbol Valoarea numerică

Capacitatea anuală de producere tone / an Can 19 711

Investiţia în infrastructură mii lei Iinf

98.555

Investiţia iniţială în instalaţii mii lei Iin

118.266

Investiţia iniţială mii lei Iinit 216 821

Investiţia actualizată cu prima reparaţie mii lei Irep 42 482

Investiţia sumară actualizată mii lei Iact

259 303

Aceasta investiţie este realizata în doi ani, la începutul primului an şi sfârşitul anului şapte. Toate

componentele din care a rezultat această investiţie sunt prezentată în anexa 9.

Investiţia în secţia pentru producere de biodiesel

Pentru producere biodieselul va fi utilizat în calitate de materie primă seminţele de floarea

soarelui. După calculul dimensionării tehnice se prevede o linie de producere a biodieselul

compusă din două elemente, presa pentru seminţe şi complexul reactorul. Capacitatea anuală de

producerea biodieselul este de nouă mil. litrii sau aproximativ 8 mii tone anual. Pentru

determinarea investiţiei în secţia de producere a biodieselul care este constituită din produsul

investiţia specifică în instalaţii şi infrastructură şi capacitate de producerea biodiesel. Investiţia

totală în secţia de producerea a bioetanolului include investiţia iniţială şi investiţia pentru

reparaţie capitală care este efectuată la anul şapte a perioadei de studiu de 10 ani. Investiţia

sumară actualizată este prezentată în tab 4.3. Toate componentele din care a rezultat investiţie

este prezentată în anexa 10 . Conform datelor tehnice a producătorului instalaţia în secţia de

producerea biodiesel este sub formă modulară care poate fi montată în aria disponibil

biorafinării.

Tabelul 4.3 – Investiţia totală actualizată în secţia de producere a biodieselul

Componente Unitatea Simbol Valoarea numerică

Capacitatea anuală de producere biodiesel tone / an Can 8 050

Investiţia în infrastructură mii lei Iinf

5.634

Investiţia iniţială în instalaţii mii lei Iin

14.489

Investiţia iniţială mii lei I0

20 124

Investiţia actualizată cu prima reparaţie mii lei Irep1

7 435

Investiţia sumară actualizată mii lei Igz 27 560

Capacitatea de producerea biodieselul variază de la 8000 - 12000 tone / an, conform datelor

tehnice pentru linia de biodiesel poate fi amplasată în afara încăperilor, dar durata de viaţa este

mai mică.

Investiţia în secţia pentru producere a peleţilor şi brichetelor

În cadrul secţie de producere a peleţilor şi brichetelor sunt amplasate cinci linii pentru

producerea peleţilor cu productivitatea de 8 tone / h şi şase linii pentru producerea brichetelor cu

capacitatea de producere de 5 tone / h, ca materie primă pentru producerea peleţilor sunt paiele

de grâu şi orz, pentru producerea brichetelor sunt utilizate beţele de floarea soarelui.

Tabelul 4.4 – Investiţiile în secţia pentru producerea peleţilor şi brichetelor

Componente Unitatea Simbol Valoarea numerică

Capacitatea de producere peleţi tone / h Cpl 40

Capacitatea de producere brichete tone / h Cbr 30

Investiţia în liniile pentru pelete mii lei Ipl

138 240

Investiţia în liniile pentru brichete mii lei Ibr

103 680

Investiţia în clădiri şi conexe mii lei Iif

201 600

Investiţia actualizată în secţie mii lei Ipb 443 520

În cadrul acestor secţii, reparaţiile capitale nu se vor efectua, toate piesele care sunt uzate

îndeosebi matriţele, rolele, şi şnecurile, se includ în cheltuieli pentru exploatare. Liniile de peleţi

şi brichete sunt de tip bloc care sunt montate şi verificate de către furnizor în investiţia curentă

sunt incluse montare pornire şi instructajul personalului pentru a fi deservite.

Alte investiţii din biorafinărie

Din componenţa altor investiţii ce vor fi efectuate din cadrul biorafinării se pot enumera

investiţiile efectuate în secţiile auxiliare unde se produc diferiţi subproduse ca hrana pentru

animale, îngrăşămintele minerale, diferite produse chimice, ş.a. Învestiţii sunt efectuate pentru

parcurile de maşini şi camioane, învestiţii sunt efectuate în rampele de recepţionare materiei

prime care sau inclus parţial în investiţiile specifice a secţiilor unde se consuma această biomasă.

Investiţii mai sunt efectuate în căile şi reţele de comunicaţie cu biorafinăria:

• aprovizionarea cu apa • reţele de comunicare (telefonie, internet)

• conductele de canalizare • aprovizionare cu gaze naturale

• reţele de energie electrică • reţele de energie termică

Pentru personalul întreprinderii muncitori şi manageri sunt construite diferite campusuri şi oficii

care necesită iarăşi investiţii. O altă investiţi enormă efectuată de către biorafinărie este

achiziţionarea sau arenda terenului unde este amplasată.

O însumare a investiţiilor din cadrul biorafinării pentru obţinerea energiilor şi a combustiilor atât

lichizi cât şi solizi este prezentată în tab. 4.5 care ne arată care sunt principalele secţii cu cele mai

mari investiţii, pentru rata de schimb Leu / $ de 11.5, restul investiţiilor sunt sub nivelul de 25 %

din investiţiile în secţiile principale.

Tabelul 4.5 – Investiţiile în principalele secţii ale biorafinării

Componente Unitatea măsură

Simbol Valoarea numerică

Investiţia în secţie de peleţi şi brichete mii $ Ipb 38 567

Investiţia în secţia de biodiesel mii $ Igz 2 397

Investiţia în secţia de bioetanol mii $ Igz

22 548

Investiţia în secţia de producere a energiei mii $ Iet 96 315

Investiţia principalele secţii mii $ Is 159 827

În evaluarea fezabilităţii economico-financiare a surselor de energie trebuie să cercetăm atât

performanţele energetice cât şi economice ale tehnologiilor pe care presupunem să le

implementăm. Eficacitatea implementării surselor noi de energie depinde de performanţa

tehnologică şi costul acestora. Calculele tehnico-economice şi economico-financiare sunt

evaluate printr-un studiul de fezabilitate care reprezintă documentaţia în care sunt prezentate

principalele caracteristici tehnico economice ale investiţiei, prin care se asigură utilizarea

raţională şi eficientă a capitalului şi acoperirea cheltuielilor materiale într-un mod ce satisface

cerinţele economice şi sociale.

Evaluarea eficienţei economice a unei instalaţii de generare distribuită pe piaţa energiei necesită

determinarea unui şir de indicatori, precum: venitul net actualizat (VNA), rata internă de

rentabilitate (RIR), cheltuielile totale actualizate (CTA), durata de recuperare a investiţiei (DRI),

preţul de cost al energiei (cE) etc. Orice indicator are o anumită capacitate de informare şi

caracterizează o latură, un anumit aspect al eficienţei investiţiilor, în funcţie de categoria de

eforturi şi efecte comparate. Cel mai perceptibil element în care poate răspunde la această

întrebare este preţul de cost a energii şi biocombustibililor.

4.2 Calculul preţului de cost a energiei şi a biocombustibililor 4.2.1 Determinarea tarifului la energia termică la sursa de referinţă

Pentru determinarea preţului de cost a energiei se va folosi metoda cheltuielilor remanente, care

constă în acceptarea la nivelul unei valori de referinţă a preţului de cost pentru energia termică

sau electrică. În cazul de faţă se va accepta ca baza de referinţă preţul de cost al energiei termice,

adică se va folosi metoda ieftinirii energiei electrice. Cazul când se acceptă preţul de cost a

energiei electrice se numeşte metoda ieftinirii energiei termice. Pentru determinarea costului la

energia electrică se va determina un preţ de cost la energia termică la o CT care va avea

aproximativ puterea termică instalată a biorafinării care este 12 000 kW (numai energia termică

obţinută prin cogenerare). Tariful la sursa de referinţă se va include şi rata de creştere preţul la

gazele naturale care predomină ca consum în Republica Moldova şi ca cheltuieli în tariful

energii.

Cheltuielile totale actualizate (4.5) pentru sursa de energie termică de referinţă, pentru perioada

de studiu Ts =10 ani ca şi pentru biorafinărie, includ: cheltuielile cu investiţia (CTAI) (4.6), cu

întreţinerea şi reparaţia (CTAîr) (4.7), cu combustibilul (CTAcomb), (4.11), precum şi o marjă de

profit producătorului (CTApr) , (4.10) şi de retras valoarea remanentă a instalaţiilor Wrem (4.15).

CTA = CTAI + CTAîr + CTAcomb + CTAPR - Wrem (4.5)

Unde:

(4.6)

Pentru determinarea cheltuielilor cu investiţia am utilizat investiţia specifică isr pentru un kW

instalat în centrala de termică şi sarcina termică substituibilă Pt. De menţionat că centrala termică

se construieşte într-un an.

(4.7)

Pentru determinarea cheltuielilor cu întreţinere şi reparaţii s-a admis ca o parte din investiţie k ir

se cheltui anul, perioada de studiu (4.8) se actualizează la o rată, kir (4.9:

(4.8)

Unde :

(4.9)

Unde, i este rata bancară de creştere şi jir rata de creştere a cheltuielilor de întreţinere şi

reparaţie.

(4.10)

Pentru sursa de referinţă se evidenţiază o componentă nouă care ţine de marja de profit a

producătorului şi vine în costul energii ca cheltuială, kpr=0 este marja de profit care vine ca o

parte din cheltuielile pentru întreţinere şi reparaţii, perioada de studiu este

actualizată cu rata de evoluţiei a marjei de profit

(4.11)

În componenţa cheltuielilor pentru combustibil se include tariful de combustibilului pentru anul

de actualizare şi evoluţia acestuia inclusă în perioada de studiu actualizata

ani cu rata de creştere a combustibilul, rcomb , (4.12):

(4.12)

Unde jcomb rate de creştere a preţului la preţului la combustibilii

Cantitate de combustibil anul consumata Bcomb (4.13) este direct proporţională cu putere instalată

Pt şi durata de utilizare a puterii maxime, care este ca timpul de funcţionare anula înmulţit cu un

coeficient de umplere de kum = 0,9 a curbei de sarcină. Şi invers proporţional cu căldura de ardere

a gazelor naturale 33,5 MJ /kg şi randamentul de produce = 0,9 a

cazanului utilizat.

(4.13)

Valoarea remanentă include în componenţa sa o rată (4.14) din investiţia

actualizată:

(4.14)

Unde Tsn =20 ani este perioada serviciului normat a instalaţiei:

(4.15)

Suma cheltuielilor actualizate sunt prezentate de expresia:

(4.16)

Energia termică Qan produsă la sursa de referinţă este prezentată de expresia (4.17):

(4.17)

Costul de producere a energiei termice cQ la sursa de referinţă este prezentat de expresia (4.18),

care ia în consideraţie expresia bănească a energiei prin perioada de studiu actualizată TT, i :

(4.18)

O altă sursa de referinţă pentru aprovizionarea cu energie termică a biorafinării poate servi

centrala electrică cu termoficare din municipiu Bălţi care are tariful de livrare a energii termice,

în al doilea semestru a anului 2011, de tQ = 1 047 lei / Gcal care este echivalent cu tQ = 900 lei /

MWh. Tariful la energia termice este influenţat de o rată de creştere, rt de 15 %. Tariful la această

sursă este actualizat pe întreaga perioadă de studiu Tet, ket, la o rată ket (4.19) care ţine cont rata

bancară i =10 % de actualizare şi de rata de creştere a tarifului la energia termică rt.

(4.19)

Pentru toată perioada de studiu tariful la energia termică cet va fi exprimat cu expresia (4.20):

(4.20)

Pentru determinarea tarifului în $ / MWh la rata de schimb 11,5 lei / $ obţinem 164 $ / MWh.

4.1.2 Calculul preţului de cost la energiei electrică

Conform metodei, cheltuielilor remanente, de calcul a preţului de cost la energii în continuare se

vor efectua următoarele notaţii: CTA (4.21) sunt cheltuielile totale actualizate pe perioada se

studiu, în $. Cheltuielile totale actualizate se determină cu relaţia:

CTA=CTAW+CTAQ (4.21)

Iar preţul de cost pentru perioada de studiu se determină cu relaţiile:

cW=CTAW / Wact (4.22) cQ=CTAQ / Qact (4.23)

unde: cW şi cQ sunt preţurile de cost a energiei electrice şi termice, în $/kWh şi respectiv $/Gcal; Wact – volumul de energie electrică produsă în perioada studiu, în kWh/an; Qact – volumul de energie termică produsă în perioada studiată, în Gcal/ani.

Preţul de cost pentru energii se determină cu relaţiile (4.22) şi (4.23) pentru perioada de studiu

unde variază toate cheltuielile care întră în componenţa CTA, rate diferite. Aceste rate sunt

incluse în perioada de studiu şi actualizate la o alta rată care ţine cont de rata bancară ,,i,, şi rata

de creştere a elementului analizat. Pentru biorafinărie preţul de cost a energii electrice se va

determina cu expresia (4.24). Înlocuind relaţiile (4.22) şi (4.23) în (4.21) obţinem următoarea

relaţie (4.24):

(4.24)

După cum sa mai spus preţul de cost la energie termică se acceptă la nivelul unei valori de

referinţă, determinat anterior (vezi cap 4.1.1). Deci din relaţia (4.24) necunoscută este cW, pe care

o exprimăm din aceeaşi relaţie (4.24) în următoarea expresie de calcul (4.25):

(4.25)

În componenţa acestei expresii de calcul a preţului de cost sunt CTA, Wact şi Qact. Pentru

determinarea cheltuielilor totale actualizate se va utiliza expresia (4.26):

CTA = CTAI + CTAîr + CTAcomb - Wrem , (4.26)

Cheltuielile cu investiţia au fost determinate anterior (vezi cap. 4.1.3). În componenţa

cheltuielilor cu investiţia sunt incluse toate preţurile echipamentelor şi cheltuielile ce ţin de

infrastructura secţiei electrice a biorafinării şi depozitul de biomasă aferent (anexa 8).

În componenţa cheltuielilor cu investiţia (4.27) mai este inclusă şi investiţia anului şapte când

biorafinăria întră complet în reparaţie capitală.

CTAI=CTAI, 0 + CTAI, 7=76 463,44+ 19 851,37=96 314,81 mii $ (4.27)

De menţionat că investiţia se alocă într-un singur an, în anul de actualizare (tab. 4.

6).

Tabelul 4.6 – Cheltuielile cu investiţia pentru secţia de producere a energiilor

Nr. Instalaţii isp , $ / kW P, kW rI, 7* CTAI, 0, mii CTAI, 7, mii

CTAI, mii $

1 Gazificator 1000 36 900 0,5 36 900

10 92651 873

1.1 Scruber şi filtre 150 36 900 0,5 5 535

1.2 Compresoare 500 300 0,5 150

1.3 SC 200 2130 0,5 426 52

2 Cazan de abur 300 24 000 0,5 7 2006 158 18 158

2.1 Conexe 200 24 000 0,5 4 800

3 MAI 800 12 756 0,25 10 205 1 30913 148

3.1 SC 200 6500 0,5 1 300 334

4 Turbina cu abur 300 6 000 0,7 1 800 6474 533

4.1 SC 200 8300 0,5 1 660 426

6 Infrastructură ** 400-

-0 3 200 0 3 200

7 Depozite*** 10 - 0 937 0 937

Total 71 658 19378 96 315

*- rata de investiţie la anul şapte

**- sa luat la suprafaţa de S= 8000 m2 şi investiţia specifică 400 $ / m2.

***- s-a determinat ca investiţi specifică la $ / tonă şi cantitatea de biomasă consumată B= 93 702 tone / an.

Pentru determinarea cheltuielilor de întreţinere şi reparaţie CTAir se va utiliza o rată, ce

ţine cont de investiţie iniţială (efectuată în anul de actualizare) care pentru fiecare instalaţie,

expresia de calcul a cheltuielilor pentru investiţii este prezentă în expresia (4.28) pentru aceasta

rata din investiţii, care evoluează pe durata de studiu se ia în consideraţie această evoluare prin

. Determinarea duratei de studiu se calculă o rată recalculată (4.29) a două

componente rata bancară şi rata de majorare a cheltuielilor care este direct proporţională cu

inflaţia în ţară.

Pentru determinarea cheltuielilor totale actualizate pentru instalaţia de gazificare:

(4.28)

(4.29)

Unde:

(4.30)

Rezultatele calcului pentru determinarea celorlalte cheltuieli este prezentat în tab. 4.6

cheltuielile cu investiţia sunt prezentate în tab.4.5 :

Tabelul 4.6 – Cheltuielile pentru întreţinere şi reparaţii în secţia de producere a energiilor

Nr. Instalaţia deservită I, % kir, % TT, kir, ani CTAir, mii $

1 Gazificator 4

0,917 9,5134

10 927

2 Cazan de abur

6

4 137

3 Motoare cu ardere internă 6 119

4 Turbina cu abur 1 079

Total 26 267

În continuare voi calcula care sunt cheltuielile cu procurare combustibilul, care ţine cont de o

rată de majorare a tarifului la procurarea biomasei. Conform calcului tehnic consumul anual de

biomasa este de 93 702,4 tone, care sunt consumate pentru de producerea integrată a energiilor

electrice şi termice pentru cazanul de abur consumul anual este de 2688 tone / an şi pentru

instalaţia de gazificare consul anula de biomasă este de 91 014,4 tone / an.

Cheltuielile cu achiziţionarea biomase pentru durata de studiu actualizată la o rată kcom (4.33)

care ţine cont de rata bancară i, şi rata de creştere a tarifului mcomb:

(4.31)

Perioada de studiu actualizată (4.32):

(4.32)

Unde:

(4.33)

Pentru a determinarea care este valoarea remanentă, Wrem (4.34), a instalaţiilor, după perioada de

studiu unde trebuie să luăm în calcul şi investiţia ce are loc la anul şapte de exploatare a secţiei

de producere a energiilor. Pentru determinare valorii remanente a instalaţiei de gazificare care are

durata serviciului normat Tsn =20 ani, este prezentată în formula.

(4.34)

Expresia de calcul (4.35) pentru determinarea valorii remanente a instalaţiilor ţine de o rată de

amortizare‚ care se referă la necesitatea recuperării a investiţiei în scopul reproducerii simple a

acestora la sfârşitul duratei de viaţă.

(4.35)

Rezultatele de calcul pentru celelalte instalaţii sun prezentate în tab. 4.7.

Tabelul 4.7 Valoarea remanentă instalaţiilor din secţia de producere a energiilor

Nr. Instalaţii Tsn, ani αrem % Wrem, mii $

1 Gazificator 20 0,1927 10 397

2 Cazan de abur 25 0,2313 4 200

3 Motoare cu ardere internă 20 0,1927 2470

4 Turbina cu abur 25 0,2313 950

5 Alte instalaţii 40 0,2896 2 111

Total 22 239

Cheltuielile totale actualizate pentru durata de studii conform expresiei (4.36) sunt:

(4.36)

Conform expresiei pentru determinarea CTA care este un indicator ce permite integrarea tuturor

cheltuielilor ce au loc pe întreaga perioadă de studiu am obţinut care sunt aproximativ 159 mil.

$. Aceste cheltuieli trebuie acoperite prin comercializare energiilor electrice şi termice.

Preţul de cost al energiei electrice produse, pentru perioada de Ts ani, se determină prin

raportarea cheltuielilor totale actualizate, aferente producerii de energie, la valoarea actualizată a

volumului total de energie produs, la rata i.

Calculul volumul de energie electrică produse la biorafinărie pentru întreaga durată de studiu

actualizată Wact care se determină ca produsul dintre durata utilizării puterii nominale şi puterea

nominală disponibilă Pnom (vezi cap. 3.2).

(4.37)

Pentru determinarea care este volumul de energie termică actualizat (4.38) pentru durata de

studiu se determina cu analogic relaţiei (4.37):

(4.38)

În expresiile (4,37) şi (4,38) sau utilizat următoarele elemente:ke este coeficientul de umplere a curbei de sarcină electrice, kt – coeficientul de umplere a curbei de sarcină termice, n – numărul instalaţiilor de cogenerare, PWMAI – este putere electrică a unei unităţi de cogenerare, PQMAI – este putere termică a unei unităţi de cogenerare, PWITA – puterea electrică a turbo generatorului cu aburPQITA – puterea termică a turbinei cu aburTf – durata de funcţionare a turbinei

durata de studiu actualizatăCWin – consumul de energie electrică a secţiei de producere a energiilorCQin – consumul de energie electrică a secţiei de producere a energiilor

Preţul de cost a energiei electrice produse în cadrul biorafinării este se determina conform relaţiei

anterioare (4.25) unde tariful energiei termice este determinat anterior (vezi cap 4.2.1) şi include

evoluţia sa pe parcursul perioadei de studiu şi este la nivelul cQ 118, 9 $ / MWh.

Acest preţ de cost este determinat pentru energia folosită în cadrul biorafinăriei. Pentru energia

electrică injectată în SEE este necesar de a edifica o staţie cu o putere de aproximativ 15 MW

care va majora costul energiei electrice pentru sistemul SEE

4.2.3 Calculul preţului de cost a biocombustibililor

Metodologia de determinare a preţului de cost a biocombustibililor indiferent solizi ori lichizi

este asemănătoare cu metodologia de determinare a preţului de cost a unui singur tip de energie,

de menţionat unde avem un singur tip de biocombustibil în cazul peleţilor. Pentru determinarea

preţului de cost a produselor unei linii vom accepta un cost de referinţă pentru produsele

secundare cum ar fi glicerolul sau hrana pentru animale.

Determinarea costului de producere a bioetanolului

Pentru determinarea preţului de cost la bioetanolului avem nevoie de cantitate de bioetanol

anuală produsă, care conform dimensionării tehnice (vezi cap. 3.4.2) volumul anual de bioetanol

produs este de Can =24 938 728 litri / an. Conform densităţii bioetanolului este de 789,4 m3/kg

cantitatea anuală de bioetanol este de Can = 19 711tone / an. La producerea acestei cantităţi de

bioetanol se vor aloca atât resurse de materie prima (grâu furajer, porumb, orz), resurse

energetice şi apă, resurse umane şi cheltuieli cu infrastructura şi instalaţii.

Pentru determinarea preţului de cost a bioetanolului îmi propun sa utilizezi metoda CTA, unde

preţul de cost se va determina cu expresia.

(4.39)

Pentru a micşora preţul de cost a bioetanolului se vor valorifica şi bioprodusele secundare

(D.D.G.S germeni, gluten, CO2) obţinute în urma producerii de bioetanol la care se va obţine un

venit suplimentar VTApb. Preţul de cost a bioetanolului (4.40) se va calcula cu expresia (4.39)

modificată :

(4.40)

Cact este cantitate actualizată de bioetanol produs (4.41) în perioadă de studiu actualizată după o

rata, rbe (4.42) ce ţine cont de rata bancară, i = 10% .

(4.41)

Cheltuielile totale actualizate (4.42) cuprind două componente care sunt, cheltuielile cu investiţia

iniţială I0 şi investiţia pentru anul de reparaţie capitală a anului şapte actualizate, I7, cheltuielile

de producere Cp. vor fi actualizate, dar nu la una şi aceiaşi rată.

(4.42)

Cheltuielile cu investiţia care conţine investiţia iniţială Io (4.45) şi investiţia actualizate la anul

şapte Iact7. Investiţia iniţială se divizează în investiţia în instalaţii (4.43) în şi investiţia

infrastructură care include atât investiţia în îngrădiri cât şi în depozitele de păstrare a materiei

prime. Pentru determinarea cheltuielilor cu investiţia iniţială se va admite o investiţie specifică,

kin=6000 lei / tonă care va lua în considerare capacitate anuală de producerea de bioetanol

Can=19 711 tone / an.

(4.43)

Pentru determinare investiţiilor în infrastructura (4.44) se va admite ca investiţi specifică

în infrastructură iif=5000 lei / tonă capacitatea anuală de producere:

(4.44)

Investiţia iniţială constituie :

(4.45)

De menţionat că investiţia se va desfăşura într-un singur an. Pentru determinare investiţiei

actualizate a anului şapte Iact 7 (4.46) se va determina un coeficient de reparaţie a instalaţilor

existente, acest coeficient din investiţia iniţială:

(4.46)

Cheltuielile de producţie C act pr (4.47) cuprind cheltuielile pentru materia primă Cact mp şi

cheltuielile pentru reparaţiile curente şi întreţinere C act i.r.

C act p = Cact mp+ C act i.r. (4.47)

Cheltuielile totale actualizate pentru achiziţionarea materia primă ţin cont de o rată de creştere a

materiei prime mmp = 8 % şi de preţul iniţial a materiei prime tmp. Deoarece folosim patru tipuri

de materii prime, grâu, orz, porumb, sfeclă de zahăr voi avea tarife diferite, conform expresiei

(4.48). Cantităţile de materii prime, Bmp pentru producerea a 19 711 tone / an (vezi cap 3.4.2) vor

fi transportate la biorafinărie din teritoriu chiar în perioada recoltelor, preţul de achiziţionare va fi

mai mic cu 10 – 20 % faţă de preţul de piaţă.(4.48)

Perioada de studiu actualizată (4.49) la rata de creştere a tarifului kmp= 1,852 %

(4.50) este:

(4.49)

Unde:

(4.50)

Cheltuielile totale actualizate pentru reparaţiile curente şi întreţinere Cir (4.51) sunt toate

cheltuielile ce au loc pentru funcţionare corectă a liniei de producere, în aceste cheltuieli sunt

incluse, cheltuielile cu energie Ce (termică Cet şi electrică Cee), cheltuielii cu apa de alimentare

Caa, cheltuieli cu diferite adausuri la procesul de producere Cad, cheltuielile cu piesele de schimb

de mică valoare Cps, cheltuieli cu salariile muncitorilor Csm şi alte cheltuieli Calte.

Cî.r. = Ce + Caa+ Cad+ Cps+ Csm+ Calte(4.51)

Cheltuielile actualizate cu energia Ce cuprind cheltuieli cu energie electrică şi cheltuieli cu

energia termică. Conform datelor tehnice a celor doua linii de producere a bioetanolului

consumul specific de energie pentru producere a unui litru de etanol se consuma c pse =0,3 kWh

energie electrică şi cspt=2,78 kWh de energie termică. Expresia de calcul (4.52) pentru

determinarea cheltuielilor cu energia este:

(4.52)

De menţionat ca energia electrică şi termică este produsă în cadrul biorafinării şi tariful de

achiziţionare tee şi tet nu se modifică pe durata de studiu Ts.

Cheltuielile cu apa de alimentare a liniilor este prezentată ca consumul specific csp aa =3 litri apă/

litri bioetanol. Tariful de achiziţionarea apei de alimentare taa= 10 lei / m3. Rata de creştere a

tarifului la apă raa =5 %. Cheltuielile totale actualizate cu apa de alimentare sunt (4.53):(4.53)

Perioada de studiu actualizată (4.54) la rata de creştere a tarifului kmp= 0 %

(4.55) este:

(4.54)

Unde:

(4.55)

Cheltuielile adiţionale (4.56) în secţia de producere a bioetanolului sunt pentru procurarea

agenţilor chimici, diferiţi solvenţi, şi alate materii prime pentru realizare procesului tehnologic.

Aceste cheltuieli constituie Kad = 5 % din cheltuielile pentru procurarea materiei prime:

(4.56)

Cheltuielile cu piesele de schimb de mică valoare constituie anual circa kps = 5 % din investiţia

iniţială în instalaţii

(4.57)

Determinarea cheltuielilor cu salariile muncitorilor (4.58) includ numărul de muncitori Nm care

activează în secţie şi salariu mediu a unui muncitor Sm=4000 lei/lună . Pentru o stimulare a

muncii salariile Sm muncitorilor trebuie să crească pentru durata de studiu cu rată de creştere

rsm=10 %, conform inflaţiei în ţară. (4.58)

Perioada de studiu actualizată (4.59) la rata de creştere a tarifului kmp= 0 %

(4.60) este:

(4.59)

(4.60)

Alte cheltuieli (4.61) ale secţie prezentă rezerva de fonduri necesare pentru cheltuielile

neprevăzute care admitem că constituie kac = 1 % din investiţia iniţială

(4.61)

Cheltuielile cu întreţinerea şi reparaţia actualizate pentru durata de studiu sunt:

Cheltuielile actualizate cu producerea bioetanolului sunt exprimate cu relaţia (4.62)

(4.62)

Valoarea remanentă a instalaţiilor (4.65) după durata de studiu este prezentată ca o parte

din investiţia sumară actualizată. Durata de serviciu normat a liniilor de producere este de

15 ani, iar pentru infrastructura creată este de 40 ani. În continuare se va determina o valoare

remanentă a fondurilor pentru instalaţii (inclusiv investiţia anului şapte), Wrem in şi valoare

remanentă a infrastructurii Wrem if.(4.63)(4.64)(4.65)

Cheltuielile totale actualizate (4.42) sunt :

Cantitatea anuală de bioetanol produs este Can = 19 711 tone / an această cantitate produce

adiţional un volum de bioproduse care necesită a fi realizate, pentru se va obţine un venit

suplimentar de la valorificare bioproduselor rezultatul calculelor sunt introduse în tab.4.7 care ne

vor putea reda o privire ampla asupra componentelor preţului de cost a bioetanolului. Preţul de

cost a bioetanolului conform expresiei (4.66) modificată:

(4.65)

In anexa 14 ... 16 sunt prezentate în tabel toate preţurile de cost a subprodusele obţinute.

5 ║ SECURITATEA ACTIVITĂŢII VITALE

5.1 Protecţia muncii în condiţiile biorafinăriei

5.1.1 Cadrul legislativ şi normativ a RM

Condiţiile de muncă reprezintă principalul factor social-economic, care determină starea de

sănătate a celor angajaţi în cadrul întreprinderilor. Automatizarea şi mecanizarea proceselor de

producţie, aplicarea de noi tehnologii integrate, avansate la extrema de sus în industriei cât şi

agriculturii au dezvoltat noi forme de muncă şi au schimbat cu mult condiţiile de muncă. Din

aceste considerente se impune emiterea unor noi legi de către organele competente şi pregătirea

unor normative pentru fiecare industrie, de către specialişti de înaltă calificare în domeniul

securităţii muncii, ce ar poseda cele mai moderne metode de investigare a factorilor mediului de

producţie şi de studiere a influenţei lor asupra organismului uman în vederea ameliorării

condiţiilor de muncă, profilaxiei de boli generale şi profesionale, asigurării creşterii

productivităţii muncii în cadrul întreprinderilor.

Securitatea muncii în RM se bazează pe patru compartimente generale:

• Baza legislativă şi organizatorică; • Tehnica securităţii;

• Igiena muncii şi sanitarii; • Protecţia contra incendiilor.

Securitate muncii prezintă un complex de măsuri şi mijloace tehnice organizatorice care sunt

bazate pe acte legislative în scopul menţinerii condiţiilor de muncă sănătoase. Problema

securităţii muncii este o problemă la nivel de stat care la rândul sau asigură respectarea securităţii

muncii prin realizarea următoarelor componente:

• Partea legislativă; • Partea economică;

• Parte organizatorică; • Partea ştiinţifică.

Baza legislativă şi normativă a RM cu privire la securitatea în muncă se bazează pe următoarele

documente, recent actualizate, care sunt în conformitate cu constituţia RM:

• Legea securităţii şi sănătăţii în muncă, nr.186-XVI, din 10.07.2008

• Regulament privind modul de organizare a activităţilor de protecţie a lucrătorilor la locul de

muncă şi prevenire a riscurilor profesionale, H.G. nr. 95, din 05.02.2009

• Cerinţe minime de securitate şi sănătate la locul de muncă H.G.nr.353 din 05. 05. 2010

În interiorul biorafinării securitate muncii este asigurată prin regulamente şi normative care sunt

prezente în oricare altă întreprindere atât din sectorul energetic cât şi din cel alimentar, deoarece

în biorafinăriei sunt secţii de obţinerea bioetanolului, biodieselul hrana pentru animale, diferite

substanţe chimice şi alţi compuşi periculoşi şi nocivi.

5.1.2 Planul de menţinere a condiţiilor de muncă în secţii

Cu scopul îmbunătăţirii condiţiilor de muncă şi respectarea ordinii în interiorul biorafinării şi în

secţiile ei, va fi elaborat un plan complex de măsuri pentru îmbunătăţirea condiţiilor de protecţie

şi sanitarii muncii. Acest plan va fi întocmit cu ajutorul indicilor generalizaţi pentru toate secţiile

biorafinăriei nu se poate de ajustat doar la un set de norme care să poată reglementa aceste

condiţiile de muncă în toate secţiile. La întocmirea planului de menţinere a condiţiilor de muncă

şi calitatea lor se va atrage atenţia la următoarele elemente de baza în secţiile biorafinării:

Formele de organizare a procesului de producţie:

• aspectul juridic (obligaţiunile, drepturile, relaţiile interne din întreprinderea);

• formele de divizare a muncii, întreţinere a locurilor de muncă, posibilităţile de avansare;

• regimurile de muncă şi odihnă (aspect anual, săptămânal, zilnic), odihna la locul de muncă;

• formele de normare şi remunerare a muncii, stimularea suplimentară;

• compensările în caz de neasigurare a condiţiilor optime de muncă.

Condiţiile social-psihologice de desfăşurare a activităţii de muncă:

• climatul psihologic în colectiv (stilul de conducere, metodele de stimulare şi sancţionare) ;

• formele de manifestare a atitudinii faţă de muncă (disciplina, raţionalizare şi creaţia);

• înzestrarea tehnică a procesului de producţie:

• nivelul de mecanizare şi automatizare;

• corespunderea utilajului tehnologic şi tehnologiei de cerinţe cerinţelor igiena muncii.

Aspectul estetic al condiţiilor de muncă:

• corespunderea exteriorului şi interiorului întreprinderilor cerinţelor esteticii de producţie;

• folosirea de utilaj şi instrumente cu aspect estetic;

• folosirea mijloacelor estetice de acţiune asupra muncitorilor.

În fiecare din secţiile de bază a biorafinăriei muncesc oameni care asupra lor acţionează factorii

periculoşi şi nocivi, factorii periculoşi duc la micşorarea bruscă a stării sănătăţii sau la traume,

iar factori dăunători duc la înrăutăţirea treptată a sănătăţii în cadrul condiţiilor de muncă. Pentru

crearea condiţiilor optime de muncă, trebuie de normat parametri: temperatura aerului,

umiditatea relativă şi viteza de mişcare a aerului, adică se ţine cont de parametrii

microclimatului.

Conform regulamentului privind modul de organizare a activităţilor de protecţie a lucrătorilor la

locul de muncă şi prevenire a riscurilor profesionale aceşti parametrii sunt normaţi (tab. 5.1)

pentru a crea condiţii optime şi nepericuloase pentru muncă şi sănătatea a omului. Prin

certificarea locului de muncă, din punct de vedere al protecţiei muncii se înţelege evaluarea

complexă a locurilor de muncă sub aspectul corespunderii acestor prevederi ale actelor

normative. Certificarea locurilor de muncă se face periodic, la intervale de cel mult 3 ani.

Tabelul 5.1 – Valorile normative a factorilor periculoşi şi dăunători pentru biorafinărie

Nr. Specificaţie Valorile normative Denumirea standardului

1 Factorii fizici ГОСТ 12.0.003–84

1.1 Parametrii microclimei

ГОСТ 12.1.005–88

A • temperatura aerului, oC 2224

B • umiditatea relativă , % 4060

c – viteza mişcării aerului, m / s 0.10.25

1.2 Temperatura corpurilor, 0C 45

1.3 Nivelul zgomotului, dBA 80 ГОСТ 12.1.003–83

1.4 Nivelul vibraţiilor, dB 92 CH–245–71

1.5 Iluminatul:

a • natural, cin % 1,5SNiP-II-4-79

b – artificial, E, lx 150

1.6 Părţi ascuţite ale instanţiilorSunt prezente la cazanelor, schimbătoarelor de căldură,

utilaj auxiliar

1.6 Parţi mobile a mecanismelor, Arborele motoarelor, pompelor, turbinelor

1.7 Lucru la înălţime, m Deservirea cazanelor, lucrări de reparaţie şi exploatare, 2

1.8 Curentul electric

a • tipul Alternativ

NAIEb • frecvenţa, Hz 50

c • tensiunea, V 220380

1.9 Ionizare a aerului +

2 Factori chimici: ГОСТ12.0.005-74

2.1Concentraţia prafului în aer (colb,

paie, colb cereale, ş.a.), mg / m3< 1 ГОСТ12.1.005-88

2.2 - CO2, ppm 2800

ГОСТ12.0.005-74

2.3 - CO, mg / m3 2 - 20

2.4 - SO2, mg /m3 2

2.4 - NO2, mg / m3 5

2.5 - H2S, mg / m3 1,5

3 Factori psihofiziologici ГОСТ12.0.003-84

Supraîncărcări fizice

• Statice +

• Dinamice +

3.2 Supraîncărcări neuro – psihice:+

( Supraîncărcări în timpul situaţiilor de avarie)

3.3 Supraîncărcări mintale

+

(Deservirea cu pricepere utilajul existent, evitare situaţiilor de

avarie, cel mai frecvent sunt supuşi managerii)

Factorii periculoşi şi dăunător întâlniţi în secţii

În continuare sunt descrişi pe scurt fiecărei secţii împarte pentru a evidenţia factori periculoşi

dăunători prezenţi în cadrul biorafinării:

Pentru secţia de producere a bioetanolului se evidenţiază următorii factori care rezultă în urma

proceselor tehnologice, cum ar fi o poluare încăperii cu substanţe toxice cu ar fi metanul (CH 4)

sau bioxidul de carbon (CO2) care se emană la procesul de fierbere în ciuda faptului că este

colectat şi supus presiunii, alţi factori cu ar fi pulberile în aerul din secţiile de la morile cu

ciocane unde se mărunţeşte materia primă pot fi întâlnite în cantităţi destul de mari cu

concentraţia de 1 – 2 %. În secţia de producere a biodieselul, unde preponderent au loc scurgeri

de uleiuri de la vasele de depozitare, la presarea seminţelor de floarea soarelui. Zgomotul este

factorul dăunător principal, temperatura în aceasta secţie este ridicată din cauza disipărilor de

energie de la reactorul de rafinare.

Secţia de producere a peleţilor şi brichetelor unde materialul este supus unor presiuni de 100

MPa, vibraţiile sunt atât de natură locală cât si de natură generală pentru întreaga linie, aceste

vibraţii mai sunt menţinute şi de sitele de cernere a peleţilor, la fel şi zgomotul persistă în

întreaga secţie. La linia de brichetare au loc degajări mari de monoxid de carbon (CO)

temperaturile la ieşire a produsului finit variază de la 150 – 300 o C după care este supus

fracţionarii, unde se degajă atât pulbere cât şi particule fierbinţi, pulberile şi praful mai sunt

întâlnite şi în mediul morilor cu ciocane unde are loc mărunţirea materialului.

În secţiile auxiliare unde se produc substanţele chimice, hrana pentru animale şi îngrăşămintele

minerale mediul factorii periculoşi sunt cei mi întâlniţi, substanţele toxice pot fi şi stare gazoasă

şi în stare lichidă, una din ele este glicerina, CO2 lichid, umiditatea aerului la producerea hranei

pentru animale este destul de sporită 75 – 100 %.

La rampele de recepţionarea materie prime, care sunt amplasate pe o suprafaţă de 80 % din total,

aceste suprafeţe sunt descoperite în mare parte, depozitele de cereale sunt acoperite. La

recepţionarea şi manipularea paielor şi beţelor se elimină praf care are o poluare locală, la

recepţionarea cerealelor în depozite biorafinării la fel se degajă o cantitate mare de praf, plus la

toate pe timp de vară unde aerul atmosferic are temperaturi de 30–35 oC în interiorul depozitelor

temperaturile ajung până la 60 oC.

Factori dăunători şi periculoşi sunt şi în cadrul secţiei de cazane şi turbine unde are loc

producerea energiei electrice şi termice la o presiuni şi temperaturi înalte în primul rând au loc

degajări de căldură şi degajări de impurităţi, în al doilea rând se simte un zgomot puternic şi în

apropiere de turbină sunt percepute vibraţii locale. Cazanele de producere a aburului care sun

alimentate cu biomasă solidă, au un impact asupra muncitorilor din preajmă prin degajările

enorme de căldură, un flux puternic de unde infraroşii, un aer cu o umiditate scăzută. O parte de

energie este produsă cu ajutorul singazului care este un gaz compus în majoritate de substanţele

(CO, H2).

5.1.3 Menţinerea igienei în muncă

Omul în timpul activităţii sale de muncă trebuie să se afle într-o stare de confort cu mediul

înconjurător, adică parametrii ce ţin de igiena muncii trebuie sa fie menţinuţi în limitele normate

de STAS în special parametrii, temperatura, umiditatea aerului, viteza aerului trebuie să

corespundă normelor stabilite. Pentru înlăturare factorii nefavorabili care acţionează asupra

organismului uman pot fi întreprinse două tipuri mari de măsuri, înzestrarea personalului cu

mijloace de protecţie individuală şi efectuarea masurilor de protecţie locale care ţin de secţiile

biorafinării.

Pentru asigurarea securităţii personalului în timpul serviciului în condiţiile de risc enumerate mai

sus se întreprind măsuri concrete, care vin să diminueze pericolul, sau să-l excludă complet.

• Prima dintre principale măsuri de securitate este, toţi lucrătorii noi veniţi la întreprindere trebuie să treacă un instructaj introductiv la protecţia muncii. În acest instructaj intră tehnica securităţii, sanitarii industrială şi igiena muncii, securitatea anti incendiară şi legislaţia muncii.

• În cadrul secţiilor unde au loc degajări de substanţe toxice personalul trebuie să fie dotat cu măşti antigaz în stare de lucru bună de tip КД sau aparate de respirat cu aer comprimat de tipul АСВ, care sunt păstrate în locuri la sigure la fel trebuie să existe un dulap cu măşti antigaz de rezervă. Numărul măştilor trebuie să corespundă cu numărul de lucrători iar a aparatelor cu aer de respirat să fie nu mai puţin de două. Dulapurile cu măşti trebuie să aibă şi filtre de rezervă, numărul cărora tot trebuie să corespundă cu numărul de muncitori într-un schimb.

• Personalul care se află în secţii cu scurgeri de uleiuri şi substanţe acide trebuie să fie asiguraţi cu haine şi încălţăminte speciale de protecţie. În afară de acestea la întreprindere trebuie să fie nu mai puţin de două hidro-costume universale.

• Personalul aflat în locuri descoperite şi unde au predomină praful trebuie să aibă la el obligatoriu respiratorul şi ochelari de protecţie, setul complet este salopeta şi casca de protecţie.

Microclimatul secţiilor biorafinării se caracterizează prin combinaţie temperaturii, umidităţii,

vitezei de mişcare a aerului. Condiţiile optime de microclimă sunt combinaţiile parametrilor

microclimei care la acţionarea îndelungată şi sistematică asupra organismului şi asigură

menţinerea stării normale ale organismului, fără tensiunea asupra reacţiilor de termoreglare.

Aceste condiţii asigură confort termic şi capacitate de lucru ridicată, normele optime ale

temperaturilor, umidităţii relative şi vitezei de mişcare a aerului în zonele de lucru a sălilor de

producţie (tab.5.2).

Tabelul 5.2 – Normele optime ale temperaturilor, umidităţii relative şi vitezei de mişcare a aerului

Perioada anului Categoria lucrului Temperatura, o C Umiditatea relativă, %Viteza aerului, m/s

Perioada rece

UşoarăI 2023

6040

0.2

Greutate medieII a 1820 0.2

Greutate medieII b 1719 0.3

GreaIII 1618 0.3

Perioada caldă

UşoarăI 2225

6040

0.2

Greutate medieII a 2123 0.3

Greutate medieII b 2022 0.4

GreaIII 1821 0.5

Perioada caldă este acea perioadă a anului în care temperatura medie zilnică este egală sau mai

mare de +10 oC. Perioada rece este acea perioadă a anului în care temperatura medie zilnică este

mai mică de 10 oC. Restul anului este perioadă de trecere.

Zonă de lucru este spaţiul cu înălţimea până la 2 metrii de la podea asupra căruia sunt aranjate

locurile de muncă permanente sau temporare. Locul permanent de lucru este locul la care

angajatul se află partea mai mare al timpului de lucru (mai mult de 50 % sau mai multe de 2 ore

permanent).

În perioadele rece a anului în încăperile de producţie în care se petrec lucrările de greutate medie

şi cele grele şi utilizării sistemelor de încălzire şi ventilare se admite ridicarea vitezei aerului

până la 0,7 m / s, la locurile permanente de lucru la creşterea concomitentă a temperaturii cu 2 oC. Temperatura, umiditatea şi viteza aerului se măsoară în câteva puncte ale secţiei de lucru la

înălţimea diferită de câteva ori în parcursul zilei de lucru cu ajutorul aparatelor speciale de

măsură.

5.1.4 Tehnica securităţii la montarea, exploatarea şi reparaţia utilajului termoenergetic

Regulile de tehnica securităţii muncii stabilesc măsurile care trebuiesc luate pentru protejarea

muncitorului în timpul lucrului şi-l învaţă pe acesta cum să muncească fără pericol de

accidentare. Conform documentaţiei din SNIP III A.II-70 la montarea utilajului termoenergetic

trebuie să se ţină cont de următoarele cerinţe:• crearea condiţiilor de muncă fără pericol, asigurarea muncitorilor cu condiţii sanitaro-igienice,

iluminarea normală a locului de muncă;

• numirea persoanelor responsabile de securitatea lucrului, care pot fi producătorii de lucrări, şefi de sector, sau măieştrii;

• trecerea cursurilor de tehnica securităţii muncii.

La montarea, exploatarea şi reparaţia utilajului trebuie să se ţină cont de prezenţa altor instalaţii

din partea cărora poate apărea pericolul accidentării. Utilajul pregătit pentru montare trebuie

păstrat în condiţii ferite de condiţiile neprielnice s atmosferei de afară.

Sarcinile de exploatare a cazanului sunt: siguranţa, eficienţa şi securitatea funcţionării utilajului.

Exploatarea include : deservirea utilajului în regim de staţionare sau funcţionare (pornirea sau

oprirea cazanului), precum şi efectuarea măsurilor de raţionalizare a utilajului. Exploatarea se

efectuează conform instrucţiunilor acordate cu inspecţia de supraveghere.

Generatoarele de abur prezintă pericol însemnat deoarece funcţionează la temperaturi ridicate şi

la presiuni superioare celei atmosferice. Pentru exploatarea şi reparaţia generatoarelor trebuie să

fie pregătit locul de muncă, adică să fie curat şi bine iluminat. Pentru aceasta se pregătesc

platforme speciale îngrădite. Pentru exploatare cazanului trebuie să se îndeplinească următoarele

sarcini: păstrarea temperaturii apei din cazan, funcţie de temperatura exterioară, urmărind

indicaţiile termometrelor; reglarea consumului de combustibil astfel încât să nu depăşească

normativele.

Pentru menţinerea parametrilor de lucru a cazanului se îndeplinesc următoarele condiţii:

• se controlează etanşeitatea cazanului, se priveşte la exterior în timpul funcţionării, pentru a

vedea dacă nu au loc scurgeri;

• în timpul funcţionării cazanului, se controlează zidăria acestuia, urmărind dacă nu au apărut

crăpături în ea, în cazul apariţiei crăpăturilor mari se va scoate din funcţiune cazanul. Apoi se

cercetează şi coşul de fum dacă nu are crăpături, prin care ar putea intra aer fals, precum şi dacă

nu conţine corpuri străine sau înfundări din cauza necurăţirii la timp;• să controleze injectoarele cazanelor la interior şi exterior în timpul funcţionarii, să urmărească

lungimea flăcării, care nu trebuie să fie prea mare şi să nu bată în ţevi şi să ardă la o anumită

distanţă de orificiul arzătorului, să controleze etanşeitatea injectorului, iar în caz de scăpări să oprească alimentarea cazanului şi să înlăture defectele, deoarece există pericolul de explozie;

• se curăţă periodic injectoarele şi filtrele de combustibil;• se controlează dacă armăturile se deschid sau se închid complet şi dacă nu au scăpări de fluid;• se verifică izolaţia termică a cazanului, conductelor şi armăturii; • se controlează legăturile la cazan şi la conductele de alimentare cu apă, dacă sunt în stare

perfectă şi nu au scăpări.

Pentru prevenirea exploziilor cazanele sunt dotate cu diferite aparate de reglare şi control, care în

caz de dereglări semnalizează operatorul de serviciu sau singur rezolvă problema apărută. Astfel,

alimentarea cu combustibil a cazanului poate fi întreruptă în cazul dacă nu lucrează exhaustorul.

Aparatele de semnalizare sunt de două tipuri: sonore şi luminiscente.

Alte măsuri ale tehnicii securităţii sunt reparaţiile şi deservirile tehnice, care se fac pentru

asigurarea funcţionării stabile a utilajului termic cu alocarea de cheltuieli de materiale şi de

muncă minime. Pentru aceasta sunt un complex de lucrări care includ: deservirea tehnică

organizată a utilajului; stabilirea perioadei optime pentru petrecerea lucrărilor de reparaţii

capitale; introducerea metodelor progresive de reparaţii; controlul calităţii lucrărilor efectuate;

asigurarea la timp a lucrărilor de reparaţii şi asigurarea cu materiale şi piese necesare; analiza

parametrilor stării tehnice a utilajului până şi după reparaţii.

Revizia tehnică este ansamblul de operaţii efectuate cu scopul de a analiza starea utilajului şi a

elimina unele defecte şi de a constata starea tehnică a cazanului înainte de reparaţii. Iar reparaţia

este un complex de operaţii pentru restabilirea stării normale de lucru a utilajului şi a pieselor.

La exploatarea turbogeneratoarelor la fel trebuie să se ţină cont de regulile tehnicii securităţii şi

de regulile exploatării tehnice. Unele din aceste reguli sunt:

• personalul de serviciu trebuie bine să ştie construcţia turbinelor şi regulile de exploatare a lor;

• la pornirea turboagregatului se efectuează controlul tuturor agregatelor şi dispozitivelor de siguranţă; se interzice efectuarea curăţării sau ştergerea părţilor mobile în timpul funcţionării;

• se interzice reparaţia în timpul funcţionării; îmbrăcămintea personalului trebuie să fie adaptată lucrărilor efectuate.

Reparaţia turbinelor trebuie să respecte următoarele condiţii: toate lucrările de reparaţie şi toate

lucrările de montaj şi de demontarea turbogeneratorului trebuie să fie petrecute conform indicaţilor

şi cerinţelor instrucţiunilor în vigoare; la ridicarea greutăţilor se permite utilizarea aparatelor numai

de capacitate de ridicare corespunzătoare, care au fost controlate în termenul curent după regulile

de exploatare a dispozitivelor de ridicat greutăţi; până la începutul lucrărilor conducătorul de

lucrări trebuie să controleze sculele cu înregistrarea în registrul respectiv; la ridicarea arborelui

principal trebuie să se asigure starea lui orizontală cu ajutorul dispozitivelor de ridicare şi nici într-

un caz cu efortul personalului de reparaţie; categoric se interzice efectuarea lucrărilor cu piesele

suspendate sau trecerea sau staţionarea sub ele, toate lucrările de ridicare a pieselor se petrec sub

conducerea persoanei care cunoaşte construcţia şi exploatarea dispozitivelor de ridicat greutăţi.

5.1.5 Protecţia împotriva incendiilor în cadrul biorafinăriilor

Protecţia împotriva incendiilor este un complex de măsuri tehnico-inginereşti şi organizatorice,

îndreptate spre asigurarea protecţiei împotriva incendiilor. Protecţia împotriva incendiilor include

următoarele activităţi: controlul periodic al stării securităţii împotriva incendiilor; efectuarea

reviziilor tehnice împotriva incendiilor ale obiectivelor de către reprezentanţi. Inspectoratului de

Stat pentru supravegherea Măsurilor de Pază Împotriva Incendiilor efectuează instructaje,

discuţii şi instruiri speciale a angajaţilor biorafinării privind problemele securităţii împotriva

incendiilor, controlul stării de funcţionare şi întreţinerii corecte a mijloacelor automate staţionare

şi primare de stingere a incendiilor, a sistemelor de alimentare cu apă şi informare despre

incendiu, instalarea în secţii, ateliere şi depozite a sistemelor automate de protecţie împotriva

incendiilor.

Masuri contra incendiilor

Incendiul este arderea necontrolată care se dezvoltă în timp şi în spaţiu, provoacă pagube

materiale şi prezintă pericol pentru oameni. Arderea este o reacţie chimică rapidă însoţită de

degajarea unei cantităţi mari de căldură şi lumină. În dependenţă de viteza procesului de ardere

se poate desfăşura sub formă de ardere propriu-zisă, explozie şi detonare. Pentru apariţia şi

dezvoltarea procesului de ardere sunt necesare, de regulă, substanţa combustibilă, oxidantul şi

sursa de aprindere. Arderea se întrerupe dacă este înlăturată oricare din aceste condiţii. Apariţia

arderii în majoritatea cazurilor este rezultatul încălzirii sistemului combustibil de către o sursă de

aprindere.

Majoritatea gazelor combustibile nu au miros, de aceea pentru a depista scurgerile de gaz după

miros în el se adaugă o cantitate neînsemnată de odorant care este o substanţă cu miros puternic

şi neplăcut. Prevenirea formării concentraţiei explozibile de vapori şi gaze în încăpere se asigură

prin folosirea aparatajului, buteliilor, comunicaţiilor absolut etanşate, precum şi prin controlul

permanent a concentraţiei cu ajutorul semnalizatoarelor de gaze.

În conformitate cu normele de a proiectării tehnologice (ONTP 24-86) toate încăperile şi clădirile

după pericolul de incendii se clasifică în cinci categorii, care sunt notate astfel: А, B, C şi D.

Categoriile se stabilesc pentru perioada cea mai nefavorabilă vizând incendiul, ţinând cont de

tipul materialelor şi substanţelor combustibile ce se află în încăperi, cantitatea lor şi proprietăţile

incendiare, particularităţile proceselor tehnologice.

Centrala termică este o încăpere de categoria B, care presupune încăperi în care se află prafuri

sau fibre combustibile, lichide uşor inflamabile cu temperatura de izbucnire mai mare de 28 oC,

sau lichide inflamabile în aşa cantitate, încât pot forma amestecuri explozive, la aprinderea

cărora în încăpere se formează o presiune excesivă mai mare de 5 bari.

Cauzele cele mai răspândite cauze ale incendiilor în secţia de cazane sunt: nerespectarea

cerinţelor la construcţia şi exploatarea utilajului; formarea amestecului exploziv în camera

focarului şi în canalele de gaze; uzarea utilajului electric, conductoarelor din reţea şi de aici

formarea scurtcircuitelor; aparate de iluminat defectate, încălcarea regulilor de păstrare a unor

substanţe, sudarea incorectă, scurgerea gazelor prin neetanşări a conductelor de gaz şi a

armaturii, deteriorarea aparatelor de automatizare, fumatul în locurile interzise.

Mijloace de stingerea a incendiilor

Se deosebesc următoarele mijloace de combatere a incendiilor: stingătoare de incendiu, robinete

interne de incendiu, ţesătură de azbest, nisip.

Stingătoarele de incendiu se clasifică în felul următor: stingătoare de incendiu cu bioxid de

carbon de tip ОУ–1, ОУ–2, ОУ–3, ОУ–5, ОУ–8. Aceste stingătore se folosesc atunci când alte

mijloace de stingere nu sunt eficace sau pot provoca pagube mari; stingătoare de incendiu cu

spumă chimică de tip ОХП-10. Se foloseşte pentru stingerea materialelor solide şi lichide. Se

interzice categoric stingerea în instalaţii electrice şi conductoare sub tensiune cu stingătoare de

incendiu cu spumă aeromecanică ОВП-100 care se foloseşte pentru stingerea materialelor solide

şi lichide.

Ca mijloace secundare de protecţie putem menţiona: robinetele interioare de incendiu, care sunt

dotate cu furtunuri de incendiu cu cont de împroşcarea a apei; stingerea cu nisip care se

efectuează prin aruncarea lui pe suprafaţă de ardere, ţesătură de azbest, care la incendii mici pe

flacără se aruncă deasupra, evitând astfel pătrunderea aerului.

Starea utilajului de la biorafinărie se consideră de avarie în cazul de explozie a gazului în focar,

scurgeri mari de gaz, provenite de la ruperea legăturilor, deteriorarea sau acţionarea supapei de

siguranţă, acţionarea automatică de siguranţă, aflarea gazului în focarul cazanului, care nu se află

în stare de lucru, descoperirea scurgerilor în cazan sau în afara conductelor. Oprirea

ventilatorului şi exhaustorului, acţionarea supapei de siguranţă de închidere, întreruperea

alimentării cu energie electrică. La acţionarea supapei de închidere este necesar de controlat

presiunea gazului la intrare, starea regulatorului de presiune. În cazul deteriorării conductei de

gaz este necesar de a porni linia de rezervă, care întotdeauna este prevăzută. Dacă sânt scurgeri

de gaz în cazanul oprit, este necesar de ventilat focarul cazanului şi traseul de gaze. Dacă

incendiul acţionează la cazane, trebuie de oprit pe el în regim de avarie (oprirea ventilatoarelor,

exhaustoarelor, instalaţiilor de alimentare). În cazul gazificatorului se opresc arzătoarelor se

închide vana de intrare a conductei de gaz.

5.2 Protecţia mediului ambiant în biorafinării

5.2.1 Reducere impactului negativ asupra mediului cu ajutorul biorafinăriilor

Mediul ambiant este totalitatea factorilor naturali şi artificiali, creaţi prin acţiuni umane, care

influenţează echilibrul ecologic, determinând condiţiile de viaţă a omului şi a biosferei. Problema

impactului asupra mediului ambiant cauzată de către factori negativi, creează deficienţe

economice şi sociale, care s-a acutizat încă din anii 1960. Această problemă a fost discutată

pentru prima dată la Conferinţa mondială pentru mediu, care a avut loc la Stockholm în 1972.

Peste mai bine de un deceniu a fost creată Comisia Mondială pentru Mediu şi Dezvoltare în care

s-a accentuat necesitatea schimbării radicale în abordarea concepţiilor de dezvoltare a industriilor

de mai departe. S-a ajuns la concluzia că o dezvoltare pe termen lung nu poate avea loc fără a se

ţine cont de factorul ecologic, pentru care a fost propusă noţiunea de dezvoltare durabilă. În

prezent mai mult de 100 ţări ale lumii au elaborat sau definitivează concepţiile strategice ale unei

atare dezvoltări în care tot mai frecvent se accentuează rolul factorului ecologic.

Pentru RM, la nivel naţional, responsabilitatea pentru promovarea politicii în domeniul protecţiei

aerului atmosferic, precum şi pentru organizarea controalelor ecologice în teritoriu îi revine

Agenţiilor şi Inspecţiilor Ecologice, care au drept obiectiv păstrarea şi ameliorarea calităţii

aerului atmosferic, prin reducerea efectelor nocive asupra atmosferei de la sursele existente de

poluare.

În această lucrare s-a proiectat o biorafinărie care are rolul de a evidenţia mai mulţi factori

ecologici pentru o dezvoltarea socio-economică teritorială durabilă a ţării, pentru durata

serviciului normat a biorafinării. Lucrarea poate fi considerată ca o încercare modestă de a

aborda problemei de mediu prin reducerea consumului de resurse energetice fosile, care lipsesc

pe teritoriu RM. Metodele, tehnologiile şi utilajele utilizate în cadrul biorafinării sunt actuale şi

au menirea de a îmbunătăţi eficienţa sectorului energetic prin cele mai noi realizări în domeniu,

aici se fac primii paşi spre promovarea biorafinăriilor ca mecanism de diminuarea a gazelor cu

efect de seră şi îmbunătăţirile relaţiilor economice şi sociale de piaţă.

Din punct de vedere economic tehnologiile integrate este trecerea de la producerea clasică a

energiilor şi bioproduselor, la producerea integrată a acestora, din una şi aceiaşi materie primă,

prin urmare se vor reduce şi cheltuielile cu materia primă. Un alt avantaj ce rezultă din reducerea

cantitativa a materiei prime şi majorarea eficienţei de prelucrare a resurselor primare, este de

reducere emisiilor de gaze cu efect de seră şi deşeurilor. Problema implementării biorafinăriilor

în ţară, nu este lipsa resurselor de materie, ci mai degrabă un alt factor relevant în esenţă ca lipsa

de experienţă în domeniu şi a investiţiilor enorme.

Pentru soluţionarea problemelor curente de mediu, cum sunt cele ce privesc managementul

deşeurilor sau poluarea aerului şi apei, sunt aplicate, evident, tehnologii energetice noi şi

eficientizării a celor existente. Trecerea graduală de la tehnologii de reducere a poluării şi a

impactului asupra mediului la tehnologii integrate nepoluante - un obiectiv al politicii curente de

dezvoltare durabilă a UE. În UE în aceste tehnologii sunt îndreptate cca doua treimi din

investiţiile totale, pe când o treime - în tehnologii integrate, menite să contribuie la soluţionarea

problemei schimbării climei sau utilizării eficiente a resurselor. Însă din perspectiva politicii

curente, promovată în UE, accent se pune pe folosirea şi potenţialul tehnologiilor de mediu pe

întregul lanţ al sistemului economic. Se cere o trecere de la tehnologii de reducere a poluărilor la

tehnologii integrate, ce permit prevenirea poluării.

5.2.2 Influenţa beneficiului de carbon asupra costului energie şi a biocombustibililor

În prezent în RM, principala sursă de poluare a aerului atmosferic o constituie sectorul transport

cu ponderea de 74 % din emisiile sumare de poluare, urmată de emisiile de la sursele fixe

centrale termie şi electrice care deţin ponderea de 26 %, cea mai reală posibilitate de reducere a

volumului de emisii rezultate de la sectorul transport constă în majorarea eficienţei energetice.

O altă sursă poluantă importantă, generatoare, în special, de fum şi cenuşă, este arderea

combustibililor solizi, lichizi şi gazoşi în scopuri menajere. Astăzi, lemnul de foc, în majoritatea

localităţilor rurale are o însemnătate vitală, necăutând la creşterea anuală a preţurilor la acest

produs. În localităţile rurale, se ard anual circa 267 mii m3 lemn de foc anual, inclusiv pentru

populaţie 231,1 mii m3 / an. Odată cu creşterea preţului la combustibilul gazos, în perspectivă, se

va face o orientare spre dezvoltarea sectorului silvic, folosind lemnul de foc ca sursă principală.

În toate ţările UE, sectorul de producere a energiei electrice şi termice constituie una din cele mai

importante surse de emisii de gaze cu efect de seră. Printre mijloacele posibile de diminuare a

acestor emisii este retehnologizarea instalaţiilor consumatoare de combustibili fosili care prezintă

una dintre cele mai eficiente măsuri. Retehnologizarea sistemului energetic care are două

componente: majorarea eficienţei instalaţiilor existente şi înlocuirea centralelor ajunse la sfârşitul

duratei normate de viaţă cu altele, noi bazate pe tehnologii moderne. Tehnologiile integrate pot

servi pentru înlocuirea instanţiilor învechite, aceste tehnologii sunt mai avantajoase din punct de

vedere economic ce ţine cont de eforturi suplimentare pentru ameliorarea impactului de

mediului.

În contextul celor menţionate, este extrem de important a promova tehnologiile integrate în

sectorul energetic a ţării, deoarece pentru fiecare din noi contează calitatea aerului şi inclusiv a

mediului în care ne aflăm, pentru economia unei ţări contează care este costul de producerea a

energii ecologice pure şi care sunt soluţiile pentru producerea energiei verzi, în timp ce ştiinţa şi

dezvoltarea tehnologică vin deja cu tehnologii noi, mai curate şi promiţătoare.

Este cunoscut că utilizarea surselor noi de energie pot contribui la reducerea emisiilor de gaze cu

efect de seră şi permite de a obţine beneficii economice, care fiind contabilizate ar putea diminua

preţul de cost al energiei produse. În continuare este prezentată modalitatea de calcul a preţului

de cost al energiei ce ţine cont de beneficiul de carbon.

Preţul al cost al energiei şi/sau a biocombustibililor (5.1) produşi, cw/b de la o sursă nouă, ţinând

cont de beneficiul de carbon BCO2 ,în urma comercializării reducerilor de emisii CO2, se

determină:

cw/b = (CTA – TT, k·BCO2) / Wact (5.1)

Unde, TT, k este perioada de studiu actualizată la o rată de care ţine cont de rata bancară şi rata de

creşterea a preţului la emisiile de CO2. Deoarece în capitolul anterior (vezi cap VI) s-a

determinat care este costul energii şi a biocombustibililor. Acum voi încerca să demonstrez care

este aportul beneficiului de carbon la micşorarea preţului de cost a energii şi/sau a

biocombustibililor.

Preţul de cost a energii sau a biocombustibililor se prezintă cu expresia (5.2)

cw/b (CO2)= cw/b - TT, k · BCO2 / Wact (5.2)

Beneficiul de carbon, BCO2 se calculă cu formula (5.3):

BCO2 = REm · PreţCO2. (5.3)

Unde REm reprezintă reducerea de emisii (5.3), calculată ca diferenţa dintre emisiile de gaze cu

efect de seră produse de o sursă tradiţională de energie bazată pe arderea combustibililor fosili

sau emisii de la utilizarea combustibililor fosili, ES şi emisiile produse de arderea biomasei,

ESRE=0.

REm = ES – ESRE (5.4)

Valoarea emisiilor echivalente în pot fi determinate aplicând relaţia de calcul (5.5):

ES =

W act

η⋅FE

(5.5)

Unde, η constituie randamentul global de utilizare a energiilor sau a biocombustibililor ;

FE – factorul de emisii pentru tipul de combustibil utilizat.

În tab. 5.3 sunt prezentate valorile factorilor FE de emisii de CO2 pentru diferiţi combustibili.

Tabelul 5.3 – Factorii de emisie CO2 [4]

Combustibil Căldura inferioară de ardere Factorul de emisii

1

.Cărbune 5,556 kWh/kg 20,0 MJ/kg 0,340 t/MWh 0,095 t/GJ

2

.Păcură 11,611 kWh/kg 41,8 MJ/kg 0,250 t/MWh 0,072 t/GJ

3

.Gaze naturale 9,306 kWh/m3 33,5 MJ/m3 0,200 t/MWh 0,056 t/GJ

4 Benzina 12,083 kWh/kg 43,5 MJ/kg 0,265 t/MWh 0,073 t/GJ

5 Motorină 11,806 kWh/kg 42,5 MJ/kg 0,270 t/MWh 0,074 t/GJ

Pentru a permite o siguranţă a vânzării preţul, PCO2 cotelor de emisii se va lua unul conservativ

pentru anul de actualizare, PCO2,0 =15 $ / tonaCO2, preţul nivelat a perioada de studii este Ts, este

prezentat de expresia (5.6):

(5.6)

Determinarea care este perioada de studiu actualizata (5.7) TT, k, la o rată, k (5.8) de care ţine cont

de rata bancară, i=10 % şi rata de creşterea a preţului la emisiile de CO2, rCO2=5 %.

(5.7)

unde:

(5.8)

Dacă am fi comercializat reducerile de emisii obţinute în cadrul biorafinării, preţul de cost s-ar fi

redus conform tab. 5.4, de menţionat că preţul de cost atât a emisiilor comercializate cât şi a

energii şi a biocombustibililor produşi în biorafinărie este un cost nivelat pentru perioadă de

studiu.

Tabelul 5.4 – Preţul de cost modificat

Energii şi biocombustibili

Unitate

Căldura de arderekWh / unitate

Factorul de emisiitone CO2 / MWh

Randamentul sistemului

Preţul de cost iniţial $ / MWh

Preţul de cost modificat$ / MWh

Energie electrică kWh 1 0,2 0,3 169,27 156,47

Energie termică kWh 1 0,2 0,9 107,41 103,14

Bioetanol litri 8 0,256 1 123,72 118,81

Biodiesel litri 10 0,26 1 75,44 70,45

Peleţi kg 4 0,27 1 28,92 23,73

Buchete kg 4 0,27 1 30,08 24,90

Randamentul de utilizare a biocombustibililor se va considera 100 % pentru că aceşti

combustibili, deoarece se utilizează în stare iniţială pentru satisfacerea nevoilor. De aici rezultă

că preţul de achiziţie a unei tone de biocombustibil nu va suferi modificări.

CONCLUZII GENERALE

Obiectul cercetării efectuate constituie „Valorificarea potenţialului de biomasă din zona de nord a

republicii cu alutorul tehnologiilor integrate imolementate în cadrul biorafinăriilor ” . În lucrare

se analizează posibilităţile de valorificare, tehnologiile actuale din cadrul biorafinăriilor,

eficienşa economică a investiţiilor şi modalităţile de diminuare a gazelor cu efect de seră.

O soluţie foarte bună în problema asigurării cu resurse energetice este utilizarea surselor de

energie regenerabilă proprii în cadrul biorafinării. O gamă largă de surse de biomasă poate fi

utilizat pentru a produce energie verzi într-o varietate de forme. De exemplu, resturile de la

procesele: alimentare, textile, hrana animalelor şi industria lemnului, diferitor culturi energetice.

Mai pot fi utilizate şi reziduurilor agricole, reziduuri forestiere din gestionare pădurilor,

deşeurilor municipale solide şi reziduuri organice industriale. Toate aceste surse de biomasă sunt

utilizate pentru a genera energie electrică, căldură, bioproduse şi biocombustibili sub diferite

forme de agregare. Ponderea energiilor regenerabile este în permanenţă creştere şi este susţinută

pe diferite căi, inclusive prin mecanisme financiare şi legislative.

Biorafinăria propusă spre implementare poate fi privită ca un model de aplicare pe scară largă în

întreaga republică şi aceasta va corespunde cu strategia energetică naţională şi va micşora gradul

de dependenţă energetică de importurile de energie. Biorafinăria proiectată este posibilă de

realizat din punct de vedere tehnic şi se justifică şi economic realizarea acesteia, preţul la energia

energie şi bioproduse sunt atractive pentru întrega durată de studiu şi asigură proiectului o durată

de recuperare acceptabilă.

RM se orientează către standarde noi în toate domeniile pentru a se alinia normelor UE, una din

direcţiile importante este sectorul energetic care trebuie să se alinieze standardelor europene, să

se ia măsuri de creştere a eficienţei energetice şi să se mărească cota energiilor regeneabile în

totalul energiei produse.

O altă latura a tezei propuse spre dezvoltare ar fi implementarea în cadrul biorafinării sursele

regenerabile ce nu necesită materie prima cu ar energiea euliană energia solara ambele tehnologii

de conversie (termic şi electric). Pentru dezvoltarea acestora se propune spre evaluare potenţialul

disponibil şi tehnologiile existente.

BIBLIOGRAFIE

• Legea energiei regenerabile a Republicii Moldova, Nr.160 din 12.07.2007, p. 32;

• Ambros T. Arion V. Sobor I. Todos P. „Surse regenerabile de energie” 1999, p. 434;

• Arion V., Bordeianu C., Boşcăneanu A., „Biomasa şi utilizarea ei în scopuri energetice”, 2008, p.

268;

• Arion V. Apreutesii V. „Economia energeticii”: Note de curs, UTM 2006, p.138;

• Olaru E., Olaru I. ,,Protecţia împtriva incendiilor”: Ciclu de prelegeri 2000, UTM, p. 60;

• Huisman W., Jenkins B., ,,Storage systems for rice straw in California’’ September 2005, p.70;

• Ree R. Annevelink B. ,, Status Report Biorefinery’’, November 2007 www.biorefinery.nl p. 110;

• Liebreich M. Greenwood C. ,,Green Investing World Economic Forum’’ January 2010 p. 72;

• R.W.R. Zwart (ECN)Linda L. Bioconversion and Biorefineries of the Futureiunie 2008 p. 16;

• Articol, ,,Biorefinery The worldwide status at the beginning’’, 2006, p. 62;

• Bowman. L., Geiger E. ,,Fuel ethanol production’’, Inc., Cincinnati, Ohio, USA p.12;

• ,, Biodiesel is renewable energy ’’ septembrie 2006, p. 41, www.mangus.ro accesat la 12. 05. 2011;

• Revista ,, Биотопливо’’ 2009 p. 16, www.ecohouse.co.it, accesat la 04. 05.2011;

• , Anuarul statistic al Republicii Moldova, 2009, p. 576 www.statisica.md accesat la 13.03.2011;

• Biomass Combined Heat and Power Catalog of Technologies, U.S. Environmental Protection Agency Combined Heat and Power Partnership, September 2007, p. 123;

• Date statistice din agricultură, http://www.statistica.md/bd/agricultura/, accesat la 23. 11. 2010;

• Securitatea personalului , www.petrom.ro/bib/all/ accesat la 12. 04. 2011;

• Linie de proucerea peletelui, www.kahl.ge/download/line_pellet_8t/, accesat la 30. 04. 2011;

• Locaţia oraşului Bălţi, http://ro.wikipedia.org/wiki/B%C4%83l%C8%9Bi, acesat la 01. 06. 2011;

• Guţu A. Palaş S. ,, Generarea durabilă a energiei ’’, 2007, p. 171;

• Articol: ,,Производство Биоэтанола’’www.agro-t.de, martie 2007, p. 32, accesat la 22. 04. 2011;

• Marian O. Olaru E., Îndrumaari metodice ,, Securitatea activităţii vitale’’, 2002, p. 42;

• Revista ,, Meridian ingineresc’’ ianuarie 2009, p. 72.

ANEXEANEXA 1

Figura A1.1 – Consumul de resurse energetice (ktep) pentru perioada 2000 – 2008

ANEXA 2Tabelul A2.1 – Caracteristica instalaţiei de cogenerare cu motoare cu ardere interna pe sigaz

Parametri Notaţia Unitate Valori

Tipul instalaţiei de cogenerare - - JMS 320

Puterea electrică nominală a unei unităţi Pe kW 1063Puterea termică maximă a unei unităţi Pt kW 1222Gradul de utilizare a puterii electrice nominale Gre % 90Gradul de utilizare a puterii termice maxime Grt % 50Investiţia unitate cogeneratoare Iunitate $ 862 000Investiţia conexă (transport, montaj, construcţii, clădiri) Iconex $ 6 000Investiţia sumară IΣ $ 868 000Costul reparaţiei capitale a unei unităţi % din investitie Irep.un % 25

Consum specific de gaze pentru o unitate generatoare, bcomb m3 / h 280,00Consum ulei bulei g / kWh 0,50Durata anuală calendaristică de funcţionare a instalaţiei Tm h / an 8 000Resursa unităţii până la prima reparţie capitală RT H 45 000Cota întreţinere şi reparaţii din costul de achiziţie a unei unităţi αîr % 6Consumul specific de apă bapă m3 / Gcal 0,8

ANEXA 3

Tabelul A3.1 – Caracteristicile gazificatorului în strat fluidizant

Caracteristici Unitate Valoarea numerică

Consum de biomasă Tone / zi (tone / h) 450 (18,75)Temperatura de lucru oC 730-950Conţinut de gudron g / MWh <242

Caracteristici materii primeCăldura de ardere superioară MJ /kg 20Conţinut de umiditate % 30Căldura de ardere inferioară MJ / kg 14

Dimensiunile biomasei cm 0-2Conversia biomasei

Randamentul gazificatorului % 71Debitul de singaz GJ / h (m3 / h) 150 (15 000)Căldura superioară de ardere a singaz MJ / m3 10Presiunea singazului atm. 1Gradul de încărcare instalaţiei % 90

ANEXA 4Tabelul A4.1 – Caracteristica instalaţiei de turbine cu abur

Parametri Notaţia Unitate Valori

Tipul instalaţiei de cogenerare - ПР-6-35/5/1,2

Puterea electrică nominală a unei unităţi Pe kW 6 000Puterea termică maximă a unei unităţi Pt kW 10 000Gradul de utilizare a puterii electrice nominale Gre % 90Gradul de utilizare a puterii termice maxime Grt % 80Investiţia unitate cogeneratoare Iunitate $ 1500 000Investiţia conexă (transport, montaj, construcţii, clădiri) Iconex $ 10 000Investiţia sumară IΣ $ 1510 000

Costul reparaţiei capitale a unei unităţi % din investitie Irep.un % 70Consum specific de abur bcomb Tone / h 120Durata anuală calendaristică de funcţionare a instalaţiei Tm h/an 7 000Cota întreţinere şi reparaţii din costul de achiziţie a unei unităţi αîr % 6Consumul specific de apă bapă m3/Gcal 0,8

Parametrii aburului dupa turbinaTemperatura t o C 200Presiune p MPa 0.5

ANEXA 5

Tabelul A5.1 – Caracteristicile instalaţiei de producerea a biodieselul

Indicatorii Unitate de măsură Voaloarea

Capacitate de producţie a biodiesel Litri / h 1Randament presare Litrii / tonă 400Metanol CH3OH kg 112 - 114KOH (90%) kg 11- 21H2SO4 (96 %) kg 10 - 18Apă demineralizată kg 95Abur (2 MPa, 200 0C) MJ / kg 840

Energie electrică kW 240*Biodiesel litri min 988, 995 – 1002

* Inclusiv consumul de energie la etapa de presare 200 kWh / tonă

ANEXA 6

Tabelul A6.1 – Caracteristicile tehnice ale instalaţiei de producerea a peletelui

Indicatorii Unitatea de măsură Valoarea numerică

Umiditate materii prime % < 40Dimensiuni materii prime mm 5x5Conţinut de cenuşă materii prime % < 8 Numarul de instalatii - 5Productivitatea tone / h 40Timp de funcţionarea anual, Tf h / an 8000Dimensiuni mm 28x10x8

Puterea electrică instalată kW 500 Puterea termică instalată kW 300 Dimensiuni peletelui mm 30x(ø 6-12)Umiditate in pelete % 6 - 10Conţinut cenuşă in pelete % 6 - 8

ANEXA 7

Tabelul A7.1 – Caracteristicile tehnice ale instalaţiei de producerea a brichetelor

Indicatorii Unitatea de măsură Valoarea numerică

Umiditate materii prime % < 40Dimensiuni materii prime mm 5x5Conţinut de cenuşă materii prime % < 8 Productivitatea tone / h 30Timp de funcţionarea anual, Tm h / an 8000Dimensiuni m 28x10x8

Puterea electrică instalată kW 500 Puterea termică instalată kW 300 Dimensiuni pelete mm 30x(ø 6-12)Umiditate % 6 - 10Conţinut cenuşă % 6 - 8

ANEXA 8

Tabelul A8.1 – Investiţia în secţia de producere a energiei

Componente Unitatea Simbol Valoarea numerică

1 2 3 4Date generale

Perioada de studiu ani Ts 10Perioada până la prima reparaţie ani τ 7Rata de actualizare % i 10

Anul de actualizare - θ 0Puterea electrică nominală kW Pe 18 756Puterea termică maximă kW Pt 24 664

Date iniţiale pentru gazificatorInvestiţia specifică în gazificator $ / kW igzs 1000Puterea gazificatorului kW Pgzs 36 900Investiţia specifică în compresoare $ / kW ics 500Puterea compresoarelor de singaz kW Pcs 180Puterea compresoarelor de aer kW Pca 120Investiţia specifică în SC* $ / kW isc 200Puterea SC1 kW PSC1 700Puterea SC2 kW PSC2 60Puterea SC3 kW PSC3 250Investiţia specifică în filtru şi scruber $ / kW ifs 150Rata investiţii pentru reparaţie capitală % γgz 70

Investiţiile totale în gazificatorInvestiţia în gazificator mii $ Igzs 36 900Investiţia în compresoare mii $ Ics 150Investiţia în SC(1,2,3) mii $ Isc 202Investiţia în filtru şi scruber mii $ Ifs 5 535Investiţia actualizată pentru reparaţie capitală mii $ Irep 15 370Investiţia sumară în gazificator mii $ Igz 58 157

Date iniţiale pentru instalaţia de cogenerare 1 (ICI 1)Tipul IC1** JMS 320GS-N.L.Puterea electrică nominală IC1 kW PIC1 1063Investiţia specifică în IC1 $ / kW iIC1 820Rata investiţii pentru reparaţie capitală % γIC1 25Numărul de instalaţii - n 12Puterea SC4 kW PSC4 6 500

Investiţia în instalaţia de cogenerare 1 (IC1)Investiţia în IC1 mii $ IIC1 10 204,8Investiţia actualizată pentru reparaţie capitală mii $ Irep 1 306.2Investiţia în SC4 mii $ Isc4 1 300,0Investiţia sumară în IC1 mii $ IIC1 12 814.0

Date iniţiale pentru cazanul de abur recuperator (CR)Investiţia specifică în CR*** $ / kW iCA 300Investiţia specifică conexă $ / kW Icon 200Putere CA kW PCA 24 000Rata investiţii pentru reparaţie capitală % γCA 50

Investiţia în cazanul de abur recuperator (CR)Investiţia în CR mii $ ICA 7 200,0

ANEXA 8 (continuare)1 2 3 4

Investiţia conexă mii $ Icon 4 800,0Investiţia actualizată pentru reparaţie capitală mii $ Irep 6,157,9Investiţia sumară în cazanul de abur mii $ IIC1 18 157,9

Date iniţiale pentru instalaţia de cogenerare 2 (IC2)Tipul IC2**** ПР-6-35/5/1,2 + Т-6-2У3Puterea electrică nominală IC2 kW PIC2 6 000Investiţia specifică în IC2 $ / kW iIC1 300

Rata investiţii pentru reparaţie capitală % γIC1 70Puterea SC5 kW PSC4 8 300

Investiţia în instalaţia de cogenerare 2 (IC2)Investiţia în IC2 mii $ IIC1 1 800Investiţia actualizată pentru reparaţie capitală mii $ Irep 646.6Investiţia în SC5 mii $ Isc4 1 660Investiţia sumară în IC2 mii $ IIC1 4 156,6

Investiţi generale în secţia de producere a energieiInvestiţia specifică în infrastructură $ / m2 iinf 400Suprafata m2 S 8 000Investiţia în infrastructură mii $ Iinf 3 200Investiţia în secţia de producere a energiei mii $ Iet 96 314,8

* SC-schimbătoare de căldura ** IC1 – instalaţie de cogenerare dotată cu motoare cu ardere internă*** CA – cazan recuperator cu abur**** IC2 – instalaţie de cogenerare dotată cu turbine cu abur

ANEXA 9

Tabelul A.9.1 – Investiţia în secţia de producere a bioetanoluluiParametri Unităţi Valori

Volumul anual de producţie al bioetanolului tone 19,711.00Perioada de studiu ani 10

Perioada până la prima reparaţie ani 7

Rata de actualizare % 10

Anul de actualizare - 0Volumul anual de producţie al bioetanolului tone 19,711.00Investiţia iniţială în instalaţii mii lei 118,266.01Investiţia iniţială în infrastructură mii lei 98,555.01Investiţia actualizată a anului şapte mii lei 42,482.42valorii remanente a fondurilor din investiţie în instalaţii % 0.19Valorea remanente a fondurilor din investiţie în infrastructura % 0.29Valoarea remanentă a instalaţiilor mii lei 22,798.33Valoarea remanentă a infrastructurii mii lei 28,497.92Valoarea remanenta a fondurilor mii lei 51,296.25Cheltuielile totale actulizate cu investiţia mii lei 259,303.44

ANEXA 10

Tabelul A.10.1 – Investiţia în secţia de producere a biodieselul

Parametri Unităţi Valori

Perioada de studiu ani 10

Perioada până la prima reparaţie ani 7

Rata de actualizare % 10

Anul de actualizare - 0Volumul anual de producţie al biodiesel tone 8,049.42Investiţia specifică în clădiri şi instalaţii de menire generală lei /tone bd 1,800.00Investiţia specifică în instalaţii tehnologice lei/tone bd 700.00Rata din investi'ia ini'iala alocata la anul sapte % 100.00Durata de serviciu normat ani 25.00Investiţia iniţială în instalaţii mii lei 14,488.95Investiţia iniţială în infrastructură mii lei 5,634.59Investiţia actualizată a anului şapte mii lei 7,435.12Cota valorii remanente a fondurilor din investiţie în instalaţii % 0.23Cota valorii remanente a fondurilor din investiţie în infrastructura % 0.29Valoarea remanentă a instalaţiilor mii lei 3,351.67Valoarea remanentă a infrastructurii mii lei 1,629.28Valoarea remanenta a fondurilor mii lei 4,980.95Cheltuielile totale actulizate cu investiţia mii lei 27,558.66

ANEXA 11

Tabelul A11.1 – Calculul preţului de cost pentru producerea energiei

Date iniţiale generale Unităţi Valoarea numerică

1 2 3Durata de studiu ani 10Rata de actualizare % 10Anul de actualizare - 0Anul pentru prima reparţie capitală - 7Timpul anual de funcţionare h / an 6400Căldura de ardere inferioară a biomasei MJ / kg 14Preţul de achiziţie a biomasei $ / tonă 50Rata de creştere a preţului la biomasei % 12Consum specific de apă m3 / MWh 0.8Rata de apă (condensat) reîntors în circuit % 70Tariful de achiziţionare a apei preparată chimic $ / m3 5Rata de creştere a tarifului la apă % 5Investiţia specifică în schimbătoare de căldură $ / kW 200Costul energiei termice la centrala de referinţă $ / MWh 118.9Rata de creştere a cheltuieililor de întreţinere şi reparaţii % 10Sarcina electrică proprie kW 1500Sarcina termică proprie kW 3200Investiţia specifică în infrastructură secţiei $ / m2 400Investiţia specifică în depozite de biomasă $ / tonă 10Suprafaţa ocupate de secţie m2 8000Durata serviciului normat a infrastructurii ani 40

Date iniţiale pentru gazificator    Investiţia specifică $ / kW 1000Puterea instalată kW 36900Randamentul de lucru % 71Sarcina termică a aburul de fluidizare kW 2845Debitul de singaz produs m3 / h 13285Cota parte de singaz ars în gazificator % 30Căldura de ardere a singazului MJ / m3 10Debitul de biomasă tone / h 14.2210Sarcina gazelor de ardere şi a cocs, valorificat în cazan cu abur kW 18045Cota de investiţii în filtru şi scruber din investiţia totală % 15Investiţia specifică în compresoare $ / kW 500Puterea compresoarelor de singaz kW 180Puterea compresoarelor de aer kW 120Puterea schimbătorului de căldură SC1 (singaz1) kW 700Puterea schimbătorului de căldură SC2 (singaz 2) kW 60Puterea schimbătorului de căldură SC3 (aer) kW 250Rata din investiţii pentru reparaţie capitală % 50Cheltuieli de întreţinere şi reparaţie din investiţia totală % 4Durata serviciului normat ani 20

Rezultatele calculelor pentru gazificator    Investiţia în gazificator mii $ 36,900.00Valoarea actualizată a investiţiei pentru reparaţia capitală mii $ 10,926.42Investiţia actualizata în SC mii $ 425.92Investiţiile în compresoare mii $ 150.00Investiţiile în filtru şi scruber mii $ 5,535.00

ANEXA 11 (continuare)

1 2 3

Investiţia totală actualizată mii $ 53,937.34Cheltuieli pentru întreţinere şi reparaţie actualizate pe Ts mii $ 14,751.28Cota valorii remanente - 0.1928Valoarea remanentă mii $ 10,397.59Consumul anual de biomasă tone 91,014.40Cheltuieli cu biomasa mii $ 44,924.47

Date iniţiale pentru cazanul cu abur    Investiţia specifică $ / kW 300Investiţia specifică conexă $ / kW 200Puterea instalată kW 24,000Randamentul de lucru % 80Debitul de biomasă kg / h 420Entalpia aburului la ieşire din cazan kJ / kg 3,350Entalpia apei la intrare în cazan kJ / kg 2,856Debitul de abur produs tone / h 120.34Rata din investiţii pentru reparaţie capitală % 50Cheltuieli de întreţinere şi reparaţie in investiţia totală % 6Durata serviciului normat ani 25

Rezultatele calculelor pentru cazanul de abur    Investiţia în cazan mii $ 7 200Investiţia în conexe mii $ 4 800Costul reparaţiei capitatale actualizat mii $ 6 158Investiţia totală actualizată mii $ 18 158Cheltuieli pentru întreţinere şi reparaţie actualizate pe Ts mii $ 4 317Cota valorii remanente - 0.2313Valoarea remanentă mii $ 4 200.Consumul anual de biomasă tone 2 688Cheltuieli cu aciziţionare de biomasa mii $ 1 327

Date iniţiale pentru motoare cu adere internă (IC1)    Tipul instalaţiei de cogenare -  JMS 320 GS-N.L.Numărul de unităţi -  12Puterea electrică nominală a unităţii de generatoare kW 1 063Puterea termică maximă a unităţii kW 1 222Gradul de utilizarea a puterii electrice nominale % 0.9Gradul de utilizarea a puterii termice maxime % 0.5Investiţia specifică în instalaţia şi montare $ / kW 800Rata investiţii pentru reparaţie capitală % 25Durata de funcţionare până la prima reparţie capitală h 45 000Cota de întreţinere şi reparaţie % 6Puterea schimbătorului de căldură SC4 kW 6 500Debitul de singaz ars în motoare m3 / h 9 300Durata serviciului normat ani 20

Rezultatele calculelor pentru IC1    Costul de achiziţie şi instalare mii $ 10 205Costul reparaţiei capitatale actualizat mii $ 1 309Investiţia actualizata în SC mii $ 1,300Investiţia sumară mii $ 12 813Cheltuieli pentru întreţinere şi reparaţie mii $ 6 119Cota valorii remanente - 0.19Valoarea remanentă mii $ 2 470

ANEXA 11 (continuare)1 2 3

Durata de utilizare a puterii electrice maxime h / an 5 760Durata de utilizare a puterii termice maxime h / an 3 200

Date inţiale pentru turbina cu abur (IC2)    Tipul turbinei cu abur   ПР-6-35/5/1,2 Tipul generatorului electric   Т-6-2У3Puterea electrică nominală a unităţii de generatoare kW 6 000Puterea termică maximă a unităţii kW 10 000Gradul de utilizarea a puterii electrice nominale % 0.9Gradul de utilizarea a puterii termice maxime % 0.8Puterea schimbătorului de căldură SC5 kW 8 300Investiţia specifică în instalaţia şi montare $ / kW 300Rata investiţii pentru reparaţie capitală % 70Cota de întreţinere şi reparaţie din investiţie % 6Durata serviciului normat ani 25

Rezultatele calculelor pentru IC2    Costul de achiziţie şi instalare mii $ 1 800Costul reparaţiei capitatale actualizat mii $ 645Investiţia actualizata în SC mii $ 1 660Investiţia sumară actualizată mii $ 4 107Cheltuieli pentru întreţinere şi reparaţie mii $ 1 079Durata de utilizare a puterii electrice maxime h / an 5 760Durata de utilizare a puterii termice maxime h / an 5 120Valoarea remanentă mii $ 950

Rezultatele calculate generale    Puterea electrică nominală kW 18 756Puterea termică maximă kW 24 664Sarcina electrică disponibilă kW 15 380Sarcina termică disponibilă kW 12 432Energia electrică livrata anual MWh 98 435Energia termică livrata anual MWh 79 565Energia totala livrata anual MWh 178 000Cantitate anuala de biomasă consumata tone 93 702Randamentul global de producerea energiei electrice % 27Randamentul global de producerea energiei termice % 22Randamentul global de producerea energiilor % 49Investiţia totală în schimbătoare de căldură mii $ 3 162Investiţia totală în schimbătoare de căldură la anul7 mii $ 811Investiţia în infrastructură mii $ 3 200Investiţia în depozite de biomasă mii $ 937Investiţia iniţială mii $ 76 465Investiţia în anul 7 mii $ 19 851Investiţia totală actualizată mii $ 96 315Cheltuieli totale actualizate pentru achiziţionarea combustibilui mii $ 46 251Cheltuieli totale actualizate pentru achiziţionare apei mii $ 712Cheltuieli totale actualizate pentru întreţinere şi reparaţie mii $ 26 267Valoarea remanentă mii $ 20 129Valoarea remanenta a celorlante instalatii mii $ 2 111

Costul împrumutului actualizat pentru investiţia iniţială mii $ 421Costul împrumutului actualizat pentru reparaţie capitală mii $ 284Costul împrumutului actualizat mii $ 705

ANEXA 11 (continuare)1 2 3

Cheltuieli totale actualizate mii $ 150 122Preţul de cost a energiei electrice c$ / kWh 16.11Preţul de cost a energiei electrice lei/ kWh 1.85Preţul de cost a energiei termice $ / MWh 118.58Preţul de cost a energiei termice lei / MWh 1363.64Preţul de cost a energiei termice lei / Gcal 1583.34

ANEXA 12

Tabelul A12.1 – Calculul preţului de cost pentru producerea biodiesel

Parametri Unităţi Valori

1 2 3Volumul anual de producţie al biodiesel tone 8,049.42Consumul specific floarea soarelui tone/tone bd 2.50Consumul specific Methanol (CH3 OH) tone/tone bd 0.15Consumul specific KOH tone/tone bd 0.02Consumul specific H 2 SO 4 tone/tone bd 0.02Consumul annual de floarea soarelui tone 22,712.80Consumul annual de metanol tone 1,207.41Consumul annual de KOH tone 160.99Consumul annual de H2SO4 tone 120.74Preţul de achiziţie pentru floarea soarelui Lei/t 3,500.00Preţul de achiziţie pentru metanol Lei/t 10,000.00Preţul de achiziţie pentru KOH Lei/t 8,000.00Preţul de achiziţie pentru H2SO4 Lei/t 10,000.00Rata de creştere a preţului de achiziţie a materiei prime % 8.00Consumul specific de energie electrică (EE) kWh/tone bd 240.00Durata de utilizare anula, Tf h/an 6,400.00Tariful energiei lectrice Ten Lei/kWh 1.85Consum specific de energie termică (ET) kWh/tone bd 260.00Tariful de achiziţie a ET din reţeaua publică Lei/kWh 1.36Numărul de muncitori persoane 30.00Salariul mediu lunar al muncitorilor (primul an) lei 4,000.00Cota parte a asigurărilor medicale şi sociale din salariul % 30.00Rata anuală de creştere a salariilor muncitorilor % 9.00Consum specific de apă m3/tone bd 1.00Tariful de achiziţionare a apei (primul an), Tap Lei/m3 10.00Rata anuală de creştere a tarifului la apă % 5.00Investiţia specifică în clădiri şi instalaţii de menire generală lei /tone bd 1,800.00Investiţia specifică în instalaţii tehnologice lei/tone bd 700.00Rata din investi'ia ini'iala alocata la anul sapte % 100.00volumul specific de srot tone/tone bd 1.5Preţul de realizare srot lei/t 800Volumul specific fertiliyant (K 2 SO 4 ) tone/tone bd 0.15Preţul de realizare fertilizant lei/t 15,000.00Volumul specific de glicerina tone/tone bd 0.12Preţul de realizare a glicerinei lei/t 25,000.00Rata de creştere a preţului de comercializare % 5.00Durata de serviciu normat ani 25.00

Rezultatele calculelorDurata de studiu actualizaţă ani 6.14Venitul anual din realizarea bioproduselor mii lei 51,918.74

Celtuielile anuale cu materia primă mii lei 94,064.24Investiţia iniţială în instalaţii mii lei 14,488.95Investiţia iniţială în infrastructură mii lei 5,634.59Investiţia actualizată a anului şapte mii lei 7,435.12Cheltuielile totale actualizate cu energia mii lei 39,523.37Cheltuielile actualizate cu apa de alimentare mii lei 600.22

ANEXA 12 (continuare)1 2 3

Cheltuielile totale actualizate cu materia primă adiţională 5 % mii lei 5,779.84Cheltuielile totale actualizate cu piesele de schimb mii lei 4,451.42Cheltuielile totale actualizate cu salariile muncitorilor mii lei 17,647.17Cheltuielile totale actualizate cu alte utilităţi mii lei 281.73Cheltuielile totale actualizate cu achiziţionarea materiei prime mii lei 836,044.75Cheltuielile de întreţinere şi reparaţie mii lei 68,283.75Cheltuielile totale actulizate cu investiţia mii lei 27,558.66Cheltuielile de producere mii lei 904,328.50Cota valorii remanente a fondurilor din investiţie în instalaţii % 0.23Cota valorii remanente a fondurilor din investiţie în infrastructura % 0.29Valoarea remanentă a instalaţiilor mii lei 3,351.67Valoarea remanentă a infrastructurii mii lei 1,629.28Valoarea remanenta a fondurilor mii lei 4,980.95Cantitatea totala actualizată de biodiesel mii lei 44,963.80Venitul actualizat din realizarea bioproduselor mii lei 387,143.51Cheltuelile totale actulizate mii lei 926,906.21Preţul de cost a biodieselul fără venitul din bioproduse lei / tona 20,614.50Preţul de cost a biodieselul cu venitul din bioproduse lei / tona 12,004.38

ANEXA 13

Tabelul A13.1 – Calculul preţului de cost pentru producerea bioetanolului

Parametri` Unităţi Valori

1 2 3Volumul anual de producţie al etanolului tone 19,711.00Consumul specific materie primă grâu tone/tone eth 2.50Consumul specific materie primă orz tone/tone eth 3.00Consumul specific materie primă porumb tone/tone eth 2.50Consumul specific materie primă sfeclă de zahar tone/tone eth 10.00Consumul annual de griu tone 17,607.60Consumul annual de orz tone 8,961.60Consumul annual de porumb tone 17,248.40Consumul annual de sfecla de zahar tone 80,400.00Preţul de achiziţie grâu (primul an ) Lei/t 2,600.00Preţul de achiziţie orz (primul an ) Lei/t 2,000.00Preţul de achiziţie porumb (primul an ) Lei/t 2,800.00Preţul de achiziţie sfeclă de zahăr (primul an ) Lei/t 500.00Rata de creştere a preţului de achiziţie a materiei prime % 8.00Consumul specific de energie electrică (EE) kWh/tone eth 300.00Durata de utilizare anula, Tf h/an 6,400.00Tariful energiei lectrice Ten Lei/kWh 1.85Consum specific de energie termică (ET) MWh/tone eth 2.78Tariful de achiziţie a ET din reţeaua publică Lei/MWh 1,363.64Numărul de muncitori persoane 250.00Salariul mediu lunar al muncitorilor (primul an) lei 4,000.00Cota parte a asigurărilor medicale şi sociale din salariu % 30.00Rata anuală de creştere a salariilor muncitorilor % 10.00Consum specific de apă m3/tone eth 3.00Tariful de achiziţionare a apei (primul an), Tap Lei/m3 10.00Rata anuală de creştere a tarifului la apă % 5.00Investiţia specifică în clădiri şi instalaţii de menire generală lei /tone eth 6000.00Investiţia specifică în instalaţii tehnologice lei/tone eth 5000.00Rata din investi'ia ini'iala alocata la anul sapte % 70.00Volumul specific de germeni produs tone/tone eth 0.15Preţul de realizare a germenilor de grâu lei/t 35000.00Volumul specific de furaj produs tone/tone eth 1.11Preţul de realizare al furajului lei/t 750.00Volumul specific de gluten produs tone/tone eth 0.12

Preţul de realizare a glutenului lei/t 12000.00Volumul specific de CO2 produs tone/tone eth 0.47Preţul de comercializate a emisiilor de CO2 lei/t 800.00Rata de creştere a preţului de comercializare % 3.00Durata de serviciu normat ani 20.00

Rezultatele calculelor    Durata de studiu actualizaţă ani 6.14Venitul anual din realizarea bioproduselor mii lei 155 687.35Celtuielile anuale cu materia primă mii lei 152 198.48Investiţia iniţială în instalaţii mii lei 118 266.01Investiţia iniţială în infrastructură mii lei 98 555.01Investiţia actualizată a anului şapte mii lei 42 482.42

ANEXA 13 (continuare)

1 2 3Cheltuielile totale actualizate cu energia mii lei 526 442.61Cheltuielile actualizate cu apa de alimentare mii lei 4 409.38Cheltuielile totale actualizate cu materia primă adiţională 5 % mii lei 46 759.69Cheltuielile totale actualizate cu piesele de schimb mii lei 36 334.67Cheltuielile totale actualizate cu salariile muncitorilor mii lei 156 000.00Cheltuielile totale actualizate cu alte utilităţi mii lei 30 278.89Cheltuielile totale actualizate cu achiziţionarea materiei prime mii lei 1,352,742.93Cheltuielile de întreţinere şi reparaţie mii lei 800,225.24Cheltuielile totale actulizate cu investiţia mii lei 259,303.44Cheltuielile de producere mii lei 2,152,968.16Cota valorii remanente a fondurilor din investiţie în instalaţii % 0.19Cota valorii remanente a fondurilor din investiţie în inf. % 0.29Valoarea remanentă a instalaţiilor mii lei 22,798.33Valoarea remanentă a infrastructurii mii lei 28,497.92Valoarea remanenta a fondurilor mii lei 51,296.25Cantitatea totala actualizată de bioetanol mii lei 121,115.58Venitul actualizat din realizarea bioproduselor mii lei 1,033,617.34Cheltuelile totale actulizate mii lei 2,360,975.35Preţul de cost a bioetanolului fără venitul din bioproduse lei / tona 19,493.57Preţul de cost a bioetanolului cu venitul din bioproduse lei / tona 10,959.43

ANEXA 14

Tabelul A14.1 – Calculul preţului de cost pentru producerea peletelor

Parametri Unităţi Valori

Volumul anual de producţie a peletelor tone 230 400.00Consumul specific materie primă tone/tone 1.05Consumul annual de materie prima tone 241 920.00Preţul de achiziţie a paie (primul an ) Lei/t 400.00Rata de creştere a preţului de achiziţie a materiei prime % 12.00Consumul specific de energie electrică (EE) kWh/tone 40.00Durata de utilizare anula, Tf h/an 6 400.00Tariful energiei electrice Ten Lei/kWh 1.85Consum specific de energie termică (ET) kWh/tone eth 60.00Tariful de achiziţie a ET Lei/kWh 1.36Numărul de muncitori persoane 50.00Salariul mediu lunar al muncitorilor (primul an) lei 4 000.00Cota parte a asigurărilor medicale şi sociale din salariu % 30.00Rata anuală de creştere a salariilor muncitorilor % 9.00Investiţia specifică în instalaţii tehnologice lei /tone 600.00Investiţia specifică în infrastructura lei/tone 500.00Cheltuieli cu piesele de schimb de mică valoare pret % 20.00Durata de serviciu normat ani 15.00

Rezultatele calculelorDurata de studiu actualizaţă ani 6.14Celtuielile anuale cu materia primă mii lei 96 768.00Investiţia iniţială în instalaţii mii lei 138 240.00Investiţia iniţială în infrastructură mii lei 115 200.00Cheltuielile totale actualizate cu energia mii lei 220 722.88Cheltuielile totale actualizate cu piesele de schimb mii lei 169 884.99Cheltuielile totale actualizate cu salariile muncitorilor mii lei 29 411.95Cheltuielile totale actualizate cu alte utilităţi mii lei 5 760.00Cheltuielile totale actualizate cu achiziţionarea materiei prime mii lei 1 089 376.32Cheltuielile de întreţinere şi reparaţie mii lei 425 779.82Cheltuielile totale actulizate cu investiţia mii lei 253 440.00

Cheltuielile de producere mii lei 1 515 156.14Cota valorii remanente a fondurilor din investiţie în instalaţii % 0.13Cota valorii remanente a fondurilor din investiţie în inf. % 0.29Valoarea remanentă a instalaţiilor mii lei 17 765.83Valoarea remanentă a infrastructurii mii lei 33 310.94Valoarea remanenta a fondurilor mii lei 51 076.77Cantitatea totala actualizată de peleti tone 1 287 007.51Cheltuelile totale actulizate mii lei 1 717 519.36Preţul de cost a peletilor lei / tona 1 334.51

ANEXA 15

Tabelul A15.1 – Calculul preţului de cost pentru producerea peletelor

Parametri Unităţi Valori

Volumul anual de producţie a brichetelor tone 172 800.00Consumul specific materie primă tone/tone 1.06Consumul annual de materie prima tone 183 168.00Preţul de bete de floarea soarelui (primul an) Lei/t 400.00Rata anuală de creştere a preţului de achiziţie a materiei prime % 12.00Consumul specific de energie electrică (EE) kWh/tone 60.00Durata de utilizare anula, Tf h/an 6 400.00Tariful energiei electrice Ten Lei/kWh 1.85Consum specific de energie termică (ET) kWh/tone 55.00Tariful de achiziţie a ET Lei/MWh 1.36Numărul de muncitori persoane 50.00Salariul mediu lunar al muncitorilor (primul an) lei 4 000.00Cota parte a asigurărilor medicale şi sociale din salariul % 30.00Rata anuală de creştere a salariilor muncitorilor % 12.00Investiţia specifică în instalaţii tehnologice lei /tone 600.00Investiţia specifică în clădiri şi instalaţii de menire generală lei/tone 500.00Rata din investi'ia ini'iala alocata la anul sapte % 20.00Durata de serviciu normat ani 15.00

Rezultatele calculelorDurata de studiu actualizaţă ani 6.14Celtuielile anuale cu materia primă mii lei 73 267.20Investiţia iniţială în instalaţii mii lei 103 680.00Investiţia iniţială în infrastructură mii lei 86 400.00Investiţia actualizată a anului şapte mii lei 10 640.85Cheltuielile totale actualizate cu energia mii lei 197 637.06Cheltuielile totale actualizate cu piesele de schimb 20 % mii lei 127 413.74Cheltuielile totale actualizate cu salariile muncitorilor mii lei 35 123.74

Cheltuielile totale actualizate cu alte utilităţi mii lei 4 320.00Cheltuielile totale actualizate cu achiziţionarea materiei prime mii lei 810 229.37Cheltuielile de întreţinere şi reparaţie mii lei 364 494.54Cheltuielile totale actulizate cu investiţia mii lei 200 720.85Cheltuielile de producere mii lei 1 174 723.91Cota valorii remanente a fondurilor din investiţie în instalaţii % 0.13Cota valorii remanente a fondurilor din investiţie în infrastructura % 0.29Valoarea remanentă a instalaţiilor mii lei 13 324.38Valoarea remanentă a infrastructurii mii lei 24 983.21Valoarea remanenta a fondurilor mii lei 38 307.58Cantitatea totala actualizată de brichete tone 965 255.63Cheltuelile totale actulizate mii lei 1 337 137.17Preţul de cost a peletilor lei / tona 1 385.27