Pentru fiecare din aceste tipuri de combustibil sunt produse cazane cu parametrii specifici, care prin construcţia şi metoda de ardere, asigură un randament maxim. Cazanele care utilizează gaz natural, motorină, păcură şi cărbune de pâmânt, utilizează surse energetice fosile, care au o capacitate înaltă de formare a gazelor cu efect de seră (GES). Din aceste considerente, deşi au capacitate energetică înaltă, nu sunt considerate prietenoase mediului. Iniţial procurării unui cazan penru încălzirea serelor – solariilor cu culturi vegetale, se va lua obligatoriu în considerare tipul construcţiei, infrastructura existentă, potenţialele surse de combustibil, randamentul acestora şi influenţa preţului de cost al unei kcal (kilocalorii) la obţinerea 1 kg de producţie de legume.
Reieşind din faptul că anual, în mediul rural se acumulează mii de tone de ramuri suprimate la tăiatul pomilor, de masă lemnoasă rezultată la tăiatul viţei-de-vie, precum şi la defrişarea acestor plantaţii multianuale, de paie – după recoltarea cerealelor, de tulpini – după recoltarea porumbului, florii-soarelui vreji de cartofi, bostănoase, boboase, resturi de la prelucrarea fructelor, strugurilor şi legumelor etc., care sunt extrem de preţioase pentru a pregăti combustibil termic biologic. Combustibilul obţinut pe cale artificială din aceste surse de biomasă poate fi utilizat la producerea energiei termice mai ieftine, folosită la încălzirea serelor solariilor.
Cărbunele negru – combustibil fosil format în era cărbunelui acum 300–350 milioane ani din păduri mlăştinoase/păduri de ferigă. Puterea de încălzire a cărbunelui negru sau antracitului este de 6400–6700 kcal/kg. Următoarele tipuri de cărbune negru pot fi aplicate după cost/calitate la încălzirea terenului protejat:
- cărbune cu ardere lungă (antracit şi negru): conţine multe substanţe volatile, cu proprietăţi slabe de cocsificare, combustibil ideal pentru cuptor cu flacără;
- cărbune brun de gaz: arde cu flacără mică, uşor inflamabil, necocsificabil.
Cărbunele forjat – cocsificabil şi huilă de calitate superioară – sunt mai puţin utilizate la încălzire şi mai mult pentru obţinerea cocsului cu duritate mare.
Lemnul este un biocombustibil. Arderea lemnului nu poate fi automatizată în aceeaşi măsură ca şi combustibilii granulaţi (cărbune, peletul, deşeuri). Lemnul trebuie depozitat în spaţiu uscat. Cu cât este mai uscat lemnul, cu atât puterea de încălzire este mai mare. Umiditatea lemnului proaspăt tăiat este de aproximativ 50–55%. Lemnul depozitat cel puţin un an în spaţii uscate şi aerisite are o umiditate de 15–20% şi acesta este lemnul semiuscat. Lemnul de foc trebuie măsurat în m3 şi nu în kg. La aprovizionarea cu lemne de foc se ia în considerare specia, umiditatea, prelucrarea şi modalitatea de transport. Puterea calorică a lemnului uscat este de 3200–3400 kcal/kg.
Brichetele din lemn reprezintă un combustibil ecologic produs din rumeguş de lemn reciclat şi/sau aşchii de culturi energetice. Procesul de producţie implică supunerea rumeguşului şi resturilor de lemn la presiuni crescute şi temperaturi extrem de ridicate. În urma compresării, lemnul elimină substanţa numită lignină, care din cauza temperaturii ridicate se topeşte şi devine un lipici natural care compactează rumeguşul şi resturile de lemn.
Brichetele compresate au un conţinut de umiditate foarte scăzut care induce arderea lentă. Brichetele din rumeguş din lemn pot arde un timp mult mai îndelungat (până la 4 ore) şi au o putere calorică cu până la 25% mai mare în comparaţie cu lemnul de foc, având în acelaşi timp, o putere calorică foarte ridicată. Poate înlocui cu succes cărbunele, cocsul, lemnul şi gazele naturale. Şi mai mult, pot fi folosite fără a modifica sobele sau centralele termice. Acest produs se adresează atât consumatorului casnic, cât şi celui industrial. Puterea calorică este între 4600–5600 kcal/kg sau în mediu 5100 kcal/kg.
Peleţii sunt concentraţii de deşeuri silvice şi agricole. Peleţii sunt combustibili compacţi de 3–25 mm obţinuţi prin presare cu maşina de presat cu rotile. Peleţii cu concentraţii mai mari, folosiţi la ardere, de 10–25 mm se numesc peleţi de ardere. Caracteristica de bază a peleţilor de ardere şi a peleţilor biologici folosiţi ca şi combustibili este densitatea şi concentraţia mare (1–1,3 g/cm3). Peletul biologic este fabricat din deşeuri biologice fără materiale adezive. Prin adăugarea rumeguşului, scoarţei de brad, cerii ca material de adaos al paielor se îmbunătăţeşte soliditatea.
Produsele brichetate – peletate sunt foarte eficiente datorită densităţii mari şi umidităţii scăzute. Puterea calorică este de 4100 kcal/kg la peleţii din lemn şi de cca 3450 kcal/kg la peleţii din paie.
Rumeguş şi aşchii de lemn – sunt produse ale industriei de prelucrare a lemnului. Structura poroasă şi greutatea volumetrică mică nu permite folosirea pe larg a acestui material ca combustibil fără presarea lui. Necătând la aceasta, sunt unele instalaţii care permit arderea calitativă a acestui material prin căptuşirea lui în camera de ardere. Puterea calorică este de cca 2000 kcal/kg pentru rumeguşul de lemn şi de cca 2600 kcal/kg la aşchiile din lemn.
Resturi vegetale sau biomasă (paie, ciocălăi, coji de nuci, coji de floarea-soarelui) – sunt părţi biodegradabile ale produselor, deşeurilor şi reziduurilor din agricultură, inclusiv substanţele vegetale şi animale, silvicultură şi industriile conexe, precum şi partea biodegradabilă a deşeurilor industriale şi urbane. Biomasa reprezintă resursa regenerabilă cea mai abundentă de pe planetă. Aceasta include absolut toată materia organică produsă prin procesele metabolice ale organismelor vii. Biomasa este prima formă de energie utilizată de om, odată cu descoperirea focului. Puterea calorică a ripcăi de viţă-de-vie este de cca 3350 kcal/kg, a paielor de cereale de 3750 kcal/kg, a porumbului în ştiuleţi de 3500 kcal/kg, iar a cojii de floarea-soarelui de 4060 kcal/kg.
Iniţial dotării cu oricare cazan de încălzire va fi necesar estimarea eficienţei economice de producere a energiei termice din diferite surse de combustibil şi inclusiv din biomasa diferitor culturi agricole disponibile. În baza utilizării tehnologiilor complexe mecanizate şi automatizate este posibilă şi cultivarea specială a unui şir de culturi energetice din care se pot obţine pileţi şi brichete cu valori termice înalte, produsele cărora vor putea înlocui cărbunii şi resursele petroliere.
Agentul termic din sistema de încălzire poate fi încălzit cu mai multe tipuri de cazane, care au la bază combustibil de provenienţă diferită. Se cunosc 3 tipuri de cazane:
- cazane cu arderea combustibilului solid;
- cazane cu arderea combustibilului lichid;
- cazane cu arderea combustibilului gazos.
Ultimele două tipuri se folosesc tot mai rar la încălzirea spaţiilor protejate din cauza costurilor înalte la gaz şi carburanţii lichizi. Din aceste considerente ne vom referi mai mult la cazanele cu arderea combustibilului solid. În continuare vor fi examinate câte un exemplu de cazane destinate încălzirii terenului protejat pentru cultivarea legumelor, inclusiv cu combustibil gazos, solid şi biomasă.
Bibliografie: Bunele practici în legumicultură în contextul schimbărilor climatice