Problemy gospodarki energią i środowiskiem w
advertisement
PROBLEMY GOSPODARKI ENERGIĄ I ŚRODOWISKIEM W ROLNICTWIE, LEŚNICTWIE I PRZEMYŚLE SPOŻYWCZYM /Skróty referatów/ Pod redakcją Arkadiusza Gendka Warszawa 2016 Wydział Inżynierii Produkcji SGGW w Warszawie Narodowy Fundusz Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej PROBLEMY GOSPODARKI ENERGIĄ I ŚRODOWISKIEM W ROLNICTWIE, LEŚNICTWIE I PRZEMYŚLE SPOŻYWCZYM /Skróty referatów/ Pod redakcją Arkadiusza Gendka Warszawa 2016 Projekt „Ogólnopolski system wsparcia doradczego dla sektora publicznego, mieszkaniowego oraz przedsiębiorstw w zakresie efektywności energetycznej oraz OZE” realizowany jest przez NFOŚIGW współpracy z Partnerami na terenie całego kraju. Finansowany jest w ramach Programu Operacyjnego Infrastruktura i Środowisko na lata 2014-2020 w ramach I Osi Priorytetowej „Zmniejszenie emisyjności gospodarki”. Tom zawiera skróty referatów i posterów prezentowanych na zorganizowanej przez Wydział Inżynierii Produkcji SGGW w Warszawie oraz Narodowy Fundusz Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej Konferencji Naukowej pt. „Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym”. Warszawa 13-14 września 2016 roku. Recenzenci Janusz Wojdalski Tomasz Nurek Monika Aniszewska Skład komputerowy Arkadiusz Gendek Wydawca Wydział Inżynierii Produkcji SGGW w Warszawie ul. Nowoursynowska 164 02-787 Warszawa © Copyright by Wydział Inżynierii Produkcji SGGW w Warszawie ISBN 978-83-7583-696-7 SPIS TREŚCI EFEKTYWNOŚĆ ENERGETYCZNA I ZRÓWNOWAŻONY ROZWÓJ SEKTORA OZE Ogólnopolski system wsparcia doradczego dla sektora publicznego, mieszkaniowego oraz przedsiębiorstw w zakresie efektywności energetycznej oraz OZE Narodowy Fundusz Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej .....................................11 Bezpieczeństwo energetyczne kraju w świetle dostępności surowców energetycznych oraz uwarunkowań międzynarodowych D. Komar .........................................................................................................................13 Audyt energetyczny szansą poprawy efektywności produkcji zakładu przemysłu spożywczego J. Wojdalski, J. Grochowicz, B. Dróżdż ...........................................................................15 Właściwości dynamiczne kolektora słonecznego a efektywność instalacji grzewczej J. Aleksiejuk, A. Chochowski ...........................................................................................17 Doradztwo w zakresie wykorzystania lokalnych źródeł energii na obszarach niezurbanizowanych. Przykład Doliny Zielawy J. Chodkowska-Miszczuk .................................................................................................19 Gospodarstwo rolne jako element modelu polityki prosumenckiej M. Cupiał, A. Szeląg-Sikora, J. Sikora, M. Niemiec ........................................................21 Energetyczne wykorzystanie odpadów z przemysłu meblarskiego M. Dąbrowska-Salwin, D. Raczkowska, A. Świętochowski .............................................23 Miejsce i rola nowych technologii w obniżaniu energochłonności produkcji i utrwalania żywności J. Grochowicz, J. Wojdalski, A. Ekielski ..........................................................................25 Gospodarka energią w przemyśle spożywczym C. Habryka, M. Kęsy, B. Drygaś......................................................................................27 Współpraca jednostek samorządu terytorialnego na przykładzie realizacji projektu "Słoneczne gminy wschodniego mazowsza - energia solarna energią przyszłości" K. Kapela, A. Borusiewicz ...............................................................................................29 Kosztochłonność produkcji ekologicznej M. Kuboń, E. Olech, T. Lasocka-Rojek ............................................................................31 Efektywne zarządzanie gospodarstwem przy użyciu platformy AgroIT Ł. Łowiński, J. Gościańska-Łowińska ..............................................................................33 Możliwości wykorzystania na cele energetyczne biomasy odpadowej z produkcji i przetwórstwa owoców A. Maciak, M. Kuśmierczyk .............................................................................................35 Surowce roślinne stosowane jako biomasa w ujęciu krajowym i zagranicznym N. Machałek .....................................................................................................................37 Poziom nakładów kapitałowych i energetycznych a kierunek i wielkość gospodarstw ekologicznych U. Malaga-Toboła, K. Kapela, M. Kuboń .......................................................................39 Koncepcja gminy samowystarczalnej energetycznie – studium przypadku T. Olkowski, S. Lipiński, D. Piekielniak ...........................................................................41 Rolnictwo ekologiczne w północno-wschodniej Polsce K. Oszczapińska ...............................................................................................................43 Dobór kryteriów oceny efektywności energetycznej w audycie prowadzonym w przemyśle spożywczym D. Piotrowski, M. Sawczuk, A. Kurdej, P. Grzegory, M. Wawrzyniak ............................45 Implementacja projektu wirtualnej elektrowni na Wydziale Elektrycznym Politechniki Częstochowskiej T. Popławski, P. Szeląg ....................................................................................................47 Rozwój sektora energetyki odnawialnej w kontekście zrównoważonego rozwoju J. Rorat, A. Szeląg-Sikora, J. Sikora ................................................................................49 Absorpcja technologii środowiskowych w przedsiębiorstwach przemysłu spożywczego - kontekst strategiczny O. Seroka-Stolka ..............................................................................................................51 Mechanizmy wspierające rozwój energetyki odnawialnej w Polsce na tle wybranych krajów europejskich A. Szeląg-Sikora, J. Sikora, M. Cupiał, J. Rorat ..............................................................53 Efektywność energetyczna powietrznych pomp ciepła dla CWU M. Szreder ........................................................................................................................55 Efektywność energetyczna procesu mycia w zakładach przemysłu spożywczego M. Wawrzyniak, D. Piotrowski ........................................................................................57 Proces produkcji energii elektrycznej w aspekcie uwarunkowań systemu elektroenergetycznego K. Zaręba .........................................................................................................................59 Możliwości obniżenia energochłonności procesów technologicznych w przemyśle paszowym K. Zawiślak, P. Sobczak ...................................................................................................61 BIOWĘGIEL - potencjalny arsenał dla kontroli zmian klimatu i walki z niską emisją Z. Bis ................................................................................................................................63 Nakłady energetyczne w gospodarstwach zrównoważonych środowiskowo S. Kocira, A. Kocira, D. Leszczyńska...............................................................................66 Wpływ pulsacyjnego pola elektrycznego (PEF) na efektywność energetyczną suszenia tkanki roślinnej A. Wiktor, M. Dadan, M. Nowacka, A. Fijałkowska, K. Rybak, D. Witrowa-Rajchert ....67 WYKORZYSTANIE I PRZETWARZANIE SUROWCÓW POCHODZĄCYCH Z OZE JAKO CZYNNIK WPŁYWAJĄCY NA WZROST EFEKTYWNOŚCI ENERGETYCZNEJ PRZEDSIĘBIORSTW Badanie kinetyki suszenia brzozy brodawkowatej (Betula pendula Roth) w konwekcji naturalnej W. Bazylak, Sz. Głowacki, A. Bryś, R. Kędziora ..............................................................71 Badanie procesu konwekcyjnego suszenia biomasy z traw A. Bryś, J. Bryś, Sz. Głowacki, W. Bazylak, P. Zajkowski ...............................................73 Możliwości zastosowania alg i odnawialnych źródeł energii w rolnictwie A. Curkowski, P. Mroczkowski ........................................................................................75 Nakłady energetyczne procesu odwadniania pofermentu na prasie ślimakowej J. Frączek, K. Mudryk, M. Wróbel, M. Jewiarz, K. Dziedzic ...........................................77 Wytwarzanie gazu generatorowego w procesie zgazowania paliw stałych G. Gałko, D. Król ............................................................................................................79 Wybrane cechy biomasy rodów paulowni puszystej (Paulownia tomentosa Steud.) uprawianej na cele energetyczne w dwóch pierwszych latach wegetacji B. Jacek, W. Litwińczuk ...................................................................................................81 Ochrona zasobów wodnych w gospodarstwie rolnym D. Jaworowska ................................................................................................................83 Analiza możliwości przetworzenia i wykorzystania odpadów oraz pozostałości z produkcji rolniczej oraz przemysłowej M. Kachel-Jakubowska, A. Kraszkiewicz, I. Niedziółka ..................................................85 Zagospodarowanie wytłoków z jabłek na cele energetyczne M. Jaros, W. Bazylak, Sz. Głowacki.................................................................................87 Biologiczna degradacja masy lignocelulozowej z przemysłu spożywczego jako sposób na jej efektywne wykorzystanie M. Kruczek, D. Gumul, B. Drygaś, H. Gambuś, K. Szary-Sworst....................................89 Recykling pozostałości po kawie naturalnej na paliwo formowane A. Lisowski, D. Olendzki, A. Świętochowski, M. Dąbrowska-Salwin ..............................91 Techniczno-ekonomiczna analiza potencjału małej elektrowni wodnej oparta o metodykę Carapellucciego S. Lipiński, T. Olkowski, B. Ostrowski .............................................................................93 Wpływ cech fizycznych surowców roślinnych na jakość i energochłonność wytworzonych brykietów I. Niedziółka, B. Zaklika, M. Kachel-Jakubowska, A. Kraszkiewicz ................................95 Efektywność kruszenia gleby w uprawie międzyrzędowej z uwzględnieniem aspektów środowiskowych T. Nowakowski, A. Lisowski, J. Buliński, S. Gach, J. Klonowski, A. Strużyk, M. Sypuła, J. Chlebowski, K. Kostyra, J. Kamiński, A. Świętochowski, M. Dąbrowska-Salwin, D. Lauryn, J. Margielski ..................................................................................................97 Analiza wydajności biogazowej potencjalnych roślin energetycznych pochodzących z upraw celowych K. Pilarski, A. Pilarska, K. Witaszek ...............................................................................99 Wykorzystanie ciepła Ziemi w hybrydowych systemach ogrzewania E. Piotrowska .................................................................................................................101 Efektywność produkcyjno-ekonomiczna wykorzystania biomasy z przemysłu rolnospożywczego do produkcji biogazu J. Sikora, A. Szeląg-Sikora, M. Cupiał ..........................................................................103 Wykorzystanie przetworzonych osadów ściekowych pochodzących z oczyszczalni ścieków w Białymstoku jako nawóz organiczny Sz. Skarżyński .................................................................................................................105 Obornik w kontekście weterynaryjnym i energetycznym B. Bukowska ...................................................................................................................107 Wykorzystanie słomy jako źródła energii a bilans substancji organicznej w gospodarstwach rodzinnych A. Kocira, S. Kocira, D. Leszczyńska.............................................................................108 Analiza stanu przestrzegania przepisów dotyczących stosowania produktów niebezpiecznych przez gospodarstwa rolne w aspekcie ochrony środowiska A. Osuch.........................................................................................................................109 ŚRODOWISKOWE ASPEKTY PROJEKTOWANIA CZYSTEJ I BEZPIECZNEJ PRODUKCJI W ROLNICTWIE, LEŚNICTWIE I PRZEMYŚLE SPOŻYWCZYM PRZYDATNE JAKO WSPARCIE DORADCZE W ZAKRESIE WDRAŻANIA INNOWACJI ORAZ ZMNIEJSZANIA ENERGOCHŁONNOŚCI I EMISJI ZAMIECZYSZCZEŃ Ocena poziomu hałasu w wybranych wyłuszczarniach nasion M. Aniszewska, A. Gendek, J. Skarżyński ......................................................................113 Analiza sygnałów rejestrowanych za pomocą systemu pomiarowego umożliwiającego detekcję potencjału bioelektrycznego ksylemu na przykładzie świerka pospolitego Picea Abies R. Bernacik, S. Lis, P. Malec, J. Knaga .........................................................................115 Bezpieczeństwo pracy w polimerowych rękawicach ochronnych stosowanych w narażeniu na ciekłe substancje chemiczne występujące w rolnictwie i leśnictwie P. Chęsy .........................................................................................................................117 Biodegradowalne skrobiowe spienione materiały opakowaniowe M. Combrzyński, L. Mościcki, A. Wójtowicz, T. Oniszczuk, M. Mitrus..........................119 Wpływ dodatku bioetanolu na właściwości elastycznych powłok skrobiowych A. Ekielski, T. Żelaziński, V. Vladut, E. Tulska ..............................................................121 Nowe podejście w ocenie ergonomii rękawic chroniących przed przecięciem i przekłuciem nożami ręcznymi stosowanymi w przetwórstwie mięsnym E. Irzmańska ..................................................................................................................123 The effect of solvent polarity on Unit energy-consumption during ultrasound-assisted extraction of polyphenols from apple pomace Z. Kobus, K. Wilczyński, M. Keskin ...............................................................................125 Moc na kołach napędowych ciągnika B. Kolator, A. Olszewski ................................................................................................127 Spiekalność popiołów z biomasy roślinnej w aspekcie wskaźników jej oceny A. Kraszkiewicz, M. Kachel-Jakubowska, I. Niedziółka ................................................129 Surface properties of TPS film modified by photo-oxidation A. Kwaśniewska .............................................................................................................131 Ocena wzrostu diploidów i tetraploidów paulowni puszystej (Paulownia tomentosa Steud.) w 3. i 4. roku po posadzeniu W. Litwińczuk, B. Jacek, A. Siekierzyńska .....................................................................133 Wpływ ozonowania na zawartość witaminy C w owocach truskawki odmiany honeoye M. Moczkowska, A. Onopiuk, A. Szpicer, A. Półtorak ...................................................135 Potencjał produkcji biogazu z wybranych substratów przemysłu rolno-spożywczego E. Olech, J. Sikora, M. Kuboń .......................................................................................137 Wpływ ozonowania na właściwości prozdrowotne owoców truskawki A. Onopiuk, M. Moczkowska, A. Szpicer, A. Półtorak ...................................................139 Wpływ nanostruktur metali na zahamowanie wzrostu mikroorganizmów w trakcie przechowywania zrębków M. Ostafin, K. Bulski, K. Mudryk, M. Wróbel, K. Dziedzic, M. Jewiarz ........................141 Rolnictwo ekologiczne w północno-wschodniej Polsce K. Oszczapińska .............................................................................................................143 Zmienność wybranych cech fizycznych różnych odmian orzecha włoskiego D. Owoc, P. Karpińska ..................................................................................................145 Metody badań procesu cięcia roślin H. Rode ..........................................................................................................................147 Badania termowizyjne krzemowych modułów fotowoltaicznych M. Sarniak......................................................................................................................149 Zastosowanie wytłoków winogronowych w produkcji wyrobów ciastkarskich o właściwościach prozdrowotnych A. Szpicer, A. Onopiuk, M. Moczkowska, A. Półtorak ...................................................151 Wpływ pasz uzyskanych jako produkt uboczny przy wytwarzaniu biopaliw na poziom składników funkcjonalnych w podrobach jagnięcych M. Świątek, R. Niżnikowski, B. Borys, Ż. Szymańska .....................................................153 Efektywne odpylacze cyklonowe w przemyśle mleczarskim J. Turowski .....................................................................................................................155 Koncepcja rozdrabniacza karp korzeniowych do rewitalizacji upraw roślin energetycznych P. Tylek, J. Walczyk, T. Juliszewski, D. Kwaśniewski, J. Szczepaniak, F. Adamczyk, P. Frąckowiak ................................................................................................................157 Bezpieczeństwo i ergonomia pracy w rękawicach ochronnych w chłodniach w aspekcie badań ankietowych P. Wójcik, E. Irzmańska, P. Chęsy .................................................................................159 Wpływ gnojowicy na plon wybranych traw z rodzaju Miscanthus sp. A. Bałuch-Małecka, M. Olszewska ................................................................................161 Choroby wybranych drzew szybkorosnących na plantacji energetycznej K. Bulski, M.Ostafin, K. Mudryk, M. Wróbel, K. Dziedzic, M. Jewiarz .........................162 Komponenty paliwowe pochodzenia rolniczego B. Drygaś, M. Kęsy, P. Drygaś, M.. Kruczek .................................................................163 Wpływ elektrowni wiatrowych na populację zapylaczy (apoidea) M. Kęsy, P. Drygaś, C. Habryka, B. Drygaś .................................................................164 Zużycie energii w rolnictwie na tle innych działów gospodarki w Polsce i na Ukrainie O. Makarchuk, J. Skudlarski ..........................................................................................165 Skorowidz autorów ..........................................................................................................166 Komitet Naukowy.............................................................................................................168 Komitet Organizacyjny....................................................................................................168 Efektywność energetyczna i zrównoważony rozwój sektora OZE Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym OGÓLNOPOLSKI SYSTEM WSPARCIA DORADCZEGO DLA SEKTORA PUBLICZNEGO, MIESZKANIOWEGO ORAZ PRZEDSIĘBIORSTW W ZAKRESIE EFEKTYWNOŚCI ENERGETYCZNEJ ORAZ OZE Narodowy Fundusz Ochrony Środowiska i Gospodar ki Wodnej Projekt „Ogólnopolski system wsparcia doradczego dla sektora publicznego, mieszkaniowego oraz przedsiębiorstw w zakresie efektywności energetycznej oraz OZE” jest ogólnokrajowym projektem nieinwestycyjnym o charakterze doradczym. Cel projektu jest zgodny z celami strategicznymi UE i Polski, w tym polityki ochrony środowiska i zrównoważonego rozwoju. Poprzez działalność doradczą wspiera niskoemisyjną, konkurencyjną i oszczędnie korzystającą z zasobów gospodarkę, ograniczanie emisji gazów cieplarnianych, ekoinnowacyjność, edukację konsumencką, inteligentne sieci energetyczne, ochronę środowiska, działania zapobiegające utracie bioróżnorodności a także wspiera działania związane z poprawą jakości powietrza szczególnie na obszarach przekroczeń stężeń zanieczyszczeń. Realizacja Projektu Doradztwa Energetycznego oparta jest o zapisy I Osi priorytetowej „Zmniejszenie emisyjności gospodarki zgodnie z działaniem 1.3 Wspieranie efektywności energetycznej w budynkach; w poddziałaniu 1.3.3 pn.: „Ogólnopolski system wsparcia doradczego dla sektora publicznego, mieszkaniowego oraz przedsiębiorstw w zakresie efektywności energetycznej oraz OZE” ramach priorytetu inwestycyjnego 4.III. zgodnie z SzOOP 2014-2020. Projekt ma na celu zbudowanie systemu doradztwa w zakresie rozwoju gospodarki niskoemisyjnej we wszystkich regionach kraju , opartego o strukturę zespołów doradców świadczących nieodpłatnie usługi dla jednostek samorządu terytorialnego, przedsiębiorstw, osób fizycznych, wspólnot i spółdzielni mieszkaniowych. Projekt w całości finansowany będzie ze środków UE. Projekt stanowi niezbędny element wsparcia budowy gospodarki niskoemisyjnej w Polsce powiązanej Planami Gospodarki Niskoemisyjnej (PGN), których realizacja została zainicjowana w wyniku uruchomienia na ten cel środków w starej perspektywie i jest kontynuowana również ze środków krajowych. Narodowy Fundusz Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej (NFOŚiGW) dnia 28 kwietnia 2016 r. podpisał Umowę o partnerstwie na rzecz realizacji Projektu z 14 WFOŚiGW oraz Województwem Lubelskim. Projekt jest realizowany w formie projektu partnerskiego przez Beneficjenta – NFOŚiGW jako Partnera Wiodącego, określone wojewódzkie fundusze ochrony środowiska i gospodarki wodnej (WFOŚiGW) i Województwo Lubelskie (WL) jako Partnerów. Doradcy mają szeroką wiedzę w szczególności w zakresie zagadnień z zakresu 11 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym efektywności energetycznej, zagadnień poprawy jakości powietrza, wykorzystania odnawialnych źródeł energii, energooszczędnych i niskoemisyjnych technologii, w tym transportu, zasad planowania energetycznego w gminach pogłębianą podczas specjalistycznych szkoleń. Zadaniem Doradców w regionach jest w szczególności podnoszenie świadomości w zakresie przygotowania, weryfikacji i wdrażania Planów Gospodarki Niskoemisyjnej, które mają służyć gminie, jej mieszkańcom we wskazaniu kierunków rozwoju i priorytetów działania poprzez sformułowanie realistycznych celów oraz wskazać narzędzia do jego wdrażania. Doradcy udzielają gminom pomocy w monitorowaniu postępów PGN, przeprowadzają szkolenia dla energetyków gminnych (ze szczególnym zaznaczeniem zasadności tworzenia tych stanowisk w gminach), na bieżąco podejmują działania informacyjno-edukacyjne dla lokalnego społeczeństwa, udzielają nieodpłatnego doradztwa w przygotowaniu i wdrożeniu inwestycji wszystkim interesariuszom, współpracują z Partnerem Wiodącym przy budowaniu przez platformy wymiany doświadczeń, bazy wiedzy oraz bazy danych o PGN. Zadaniem Projektu jest wyeliminowanie zidentyfikowanych barier rozwoju niskoemisyjnej gospodarki. Projekt uwzględnia pośrednio zagrożenia związane ze zmianami klimatu, kwestie dotyczące przystosowania się do zmian klimatu i ich łagodzenia. Projekt ma pozytywny wpływ na środowisko. W wyniku jego realizacji nastąpi redukcja zanieczyszczeń emitowanych do powietrza, zmniejszenie poboru energii końcowej, wzrost wykorzystania energii z OZE oraz uzyskanie innych efektów zgodnych z założeniami polityki ochrony środowiska. Dodatkowe informacje o Projekcie oraz kontakt do Doradców można uzyskać na stronie internetowej: http://nfosigw.gov.pl/o-nfosigw/doradztwo-energetyczne/ Beneficjent projektu – NFOŚiGW: Jednostka Realizująca Projekt (JRP) e-mail: [email protected] tel. 22 45 90 527 12 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym BEZPIECZEŃSTWO ENERGETYCZNE KRAJU W ŚWIETLE DOSTĘPNOŚCI SUROWCÓW ENERGETYCZNYCH ORAZ UWARUNKOWAŃ MIĘDZYNARODOWYCH Damian Komar 1 , 2 1 Departament Energetyki, Ministerstwo Energii Wydział Instalacji Budowlanych, Hydrotechniki i Inżynierii Środowiska, Politechnika Warszawska 2 Każde państwo dbając o bezpieczeństwo swoich obywateli, poza zapewnieniem powszechnie znanego bezpieczeństwa terytorialnego i dostępności żywności, powinno również dążyć do możliwie najwyższej suwerenności energetycznej kraju. Zarówno energia elektryczna, jak i cieplna jest powszechnie wykorzystywana przez obywateli i przemysł, a jej nawet krótkoterminowy brak prowadzi do niepożądanych skutków społecznych i gospodarczych. Niemniej jednak istnieją również inne czynniki i uwarunkowania, które należy wziąć pod uwagę kształtując mix energetyczny państwa. Uwarunkowana te można podzielić na uwarunkowana wewnętrzne (krajowe) oraz uwarunkowania zewnętrzne (międzynarodowe). Spośród uwarunkowań krajowych najważniejszym wydaję się być dostępność surowców energetycznych na terenie danego kraju oraz perspektywa ich wykorzystania. Z kolei do najważniejszych uwarunkowań międzynarodowych należy zaliczyć zobowiązania danego kraju do kontrybucji w osiągnięciu celów środowiskowych i klimatycznych. Pomimo, iż to właśnie uwarunkowania zewnętrzne, w szczególności płynące z Unii Europejskiej, z roku na rok wpływają coraz silniej na strukturę zaopatrzenia w energię, to jednak nadal państwa członkowskie, zgodnie z art. 194 Traktatu o Funkcjonowaniu Unii Europejskiej, mają możliwość kształtowania tzw. energy mix w zależności od dostępnych zasobów oraz przyjętej polityki energetycznej. Polska, z uwagi na znaczne pokłady węgla kamiennego i brunatnego, od dekad swój mix energetyczny opiera właśnie o te paliwa kopalniane (rys. 1). Pomimo, iż udział tych paliw w bilansie energii pierwotnej corocznie spada, przewiduje się, że paliwa te będą nadal stanowiły podstawę polskiej niezależności energetycznej. Rysunek 1. Pozyskanie energii pierwotnej w latach 1970–2015 (ARE) Z drugiej strony następuję również szybki wzrost udziału źródeł odnawialnych, podyktowany głównie uwarunkowaniami zewnętrznymi i związanymi z nimi 13 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym systemami wsparcia. Dodatkowo od kilku lat obserwowany jest w naszym kraju wzrost wykorzystania paliw alternatywnych i paliw dotychczas uważanych za odpady komunalne lub odpady powstające przy produkcji w różnych gałęziach przemysłu. Odnawialne odpady komunalne Energia geotermalna PJ 400000 350000 300000 250000 200000 150000 100000 50000 0 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014 Biopaliwa ciekłe Gaz gnilny (biogaz) Rysunek 2. Pozyskanie nośników energii odnawialnej w latach 1970–2015 (ARE) Odpowiedni bilans z poziomu państwa ww. formy energii oraz systematyczna poprawa efektywności energetycznej wykorzystania energii przez odbiorców komunalnych oraz krajowy przemysł, pozwoli Polsce na zachowanie stosunkowo wysokiej niezależności energetycznej na tle innych państw członkowskich. Obecnie wskaźnik zależności energetycznej Polski jest dużo poniżej średniej państw UE. Rysunek 3. Zależność energetyczna państw UE w 2014 r. (Dane Eurostat) Literatura Bilans Energii Pierwotnej w latach 2000-2015, Agencja Rozwoju Energii Dane Eurostat: http://ec.europa.eu/eurostat/web/energy/data/main-tables Traktatu o Funkcjonowaniu Unii Europejskiej. 14 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym AUDYT ENERGETYCZNY SZANSĄ POPRAWY EFEKTYWNOŚCI PRODUKCJI ZAKŁADU PRZEMYSŁU SPOŻYWCZEGO Janusz Woj dalski 1 , Józef Grochowicz 2 , Bogdan Dróżdż 1 1 Katedra Organizacji i Inżynierii Produkcji, Wydział Inżynierii Produkcji, SGGW w Warszawie Wydział Turystyki i Rekreacji, Szkoła Główna Turystyki i Rekreacji, Warszawa 2 Audyt energetyczny jest procedurą mającą na celu przeprowadzenie szczegółowych analiz dotyczących gospodarki energią badanego obiektu. Służy on m. in. poprawie efektywności produkcji poprzez dostarczenie informacji o możliwościach oszczędzania energii. Podstawową formą audytu energetycznego jest opracowanie określające zakres i parametry techniczne oraz ekonomiczne przedsięwzięcia, ze wskazaniem rozwiązania optymalnego z punktu widzenia kosztów realizacji tego przedsięwzięcia. Audyt może być nie tylko pożytecznym opracowaniem dla użytkownika instalacji (przedsiębiorcy) ale również np. podstawą do uzyskania prawa do premii termomodernizacyjnej lub dofinansowania inwestycji proekologicznych (Wojdalski i Dróżdż 2014). W procesach i operacjach produkcyjnych zużywa się następujące formy energii z uwzględnieniem specyfiki zastosowań w procesach i operacjach produkcyjnych: - energia w postaci ciepła (podgrzewanie, sterylizacja, odparowywanie), - energia w postaci zimna (chłodzenie, oziębianie, zamrażanie), - energia sprężonego powietrza (transport pneumatyczny, klimatyzacja, pakowanie), - energia elektryczna zużywana do przemian elektrotermicznych (oporowych, mikrofalowych) polegających na wytworzeniu ciepła, - energia elektryczna używana do napędu silników, oświetlenia i sterowania, - energia mechaniczna (rozdrabnianie, mieszanie czyszczenie, transport, rozdzielanie, dozowanie, aglomeracja). Czynnikiem decydującym o efektywności danego obiektu jest m.in. sprawność przemian nośników energii, którą można określić jako: η = energia odprowadzona / energia doprowadzona Uproszczone etapy (poziomy) przemian nośników energii w zakładach produkcyjnych przedstawiono na rysunku 1. Q5 A1 POZIOM A A2 Q5 Q6 POZIOM B A3 Q2 POZIOM C Q6 A4 POZIOM D A4 Q3 Q1 Rysunek 1. Przykład przemian energii w zakładzie produkcyjnym. Należy dodać, że w rzeczywistości przemiany energii mają bardziej złożony 15 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym przebieg (Bornschlegl i in., 2016; ElMaraghy i in., 2016). W kontekście omawianego audytu jednym z podstawowych pojęć jest efektywność produkcji (EP), którą wyraża się jako iloraz efektu do poniesionego nakładu. Jednym z przypadków jest efektywność energetyczna (EE) wyrażana jako stosunek efektu do zużycia energii (np. Mg produktu/GJ). Przygotowując audyt energetyczny zakładu produkcyjnego należy udzielić odpowiedzi na następujące pytania: czy zużycie energii jest zgodne z wielkością przerobu surowca (wielkością produkcji), czy jest uzasadnione wielkością produkcji i czy można je wytłumaczyć zmianami wielkości produkcji i wprowadzanymi innowacjami? Czynniki mające wpływ na poziom zużycia nośników energii i efektywność energetyczną: jakość projektu, z którego wynika zdolność produkcyjna, wielkość transformatora, izolacja termiczna przegród budowlanych, sieci cieplnych i odbiorników, konstrukcja maszyn i urządzeń, stopień wykorzystania zdolności przerobowej, profil produkcji (asortyment produktów), właściwy dobór parametrów pracy urządzeń i nośników energii, system pracy zainstalowanych urządzeń (ciągły, okresowy), stopień mechanizacji i automatyzacji procesów i operacji produkcyjnych, prawidłowy dobór silników i struktura mocy zainstalowanej, system eksploatacji i konserwacji maszyn, pora roku, wahania sezonowe przerobu surowców i ich jakość, zagospodarowanie przestrzenne i kubatura pomieszczeń, harmonogram dostaw surowca i organizacja produkcji, sprawność kontroli użytkowania energii i umiejętność wyciągania prawidłowych wniosków, benchmarking i świadomość ekologiczna. Literatura Bornschlegl M., Bregulla M., Franke J. 2016. Methods - Energy Measurement–An approach for sustainable energy planning of manufacturing technologies. Journal of Cleaner Production 135: 644-656. ElMaraghy H.A., Youssef A.M., Marzouk A.M., ElMaraghy, W.H. 2016. Energy use analysis and local benchmarking of manufacturing lines. Journal of Cleaner Production; online http://dx.doi.org/10.1016/j.jclepro.2015.12.026. Wojdalski J., Dróżdż B. 2014. Audyt energetyczny i zmniejszanie energochłonności produkcji (w monografii: Postęp technologiczny, żywieniowy i jakościowy w produkcji pasz i karm. Wybrane zagadnienia pod red. K. Zawiślaka i P. Sobczaka. Wyd.: Polskie Stow. Prod. i Dystr. Karmy dla Zwierząt Towarzyszących. Lublin, 63-91. (ISBN 978-83-63761-44-8). 16 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym WŁAŚCIWOŚCI DYNAMICZNE KOLEKTORA SŁONECZNEGO A EFEKTYWNOŚĆ INSTALACJI GRZEWCZEJ Joanna Aleksiej uk , Andrzej Chochowski Zakład Gospodarki Energetycznej, Katedra Podstaw Inżynierii, Wydział Inżynierii Produkcji, SGGW w Warszawie Analizując pracę instalacji słonecznej pod kątem sterowania można ją porównać do inteligentnych domów, w których istnieje system zintegrowanego zarządzania budynkiem, tzw. BMS (z ang. Building Management System). Ze względu na wysokie wymagania odnośnie energooszczędności, nowa generacja budynków mieszkalnych w Europie będzie musiała być wyposażona w BMS-y, które będą monitorowały i na bieżąco poprawiały parametry energetyczne. W przypadku słonecznych instalacji grzewczych dostosowanie algorytmu sterowania do zmieniających się wymuszeń stochastycznych (np. natężenie promieniowania słonecznego) wpływa na efektywność energetyczną systemu (Czekalski i Obstawski, 2008), poprawiając wskaźniki energetyczne. Bezpośrednie sformułowanie zależności wiążących te wielkości nie jest oczywiste. W pierwszej kolejności należy określić, które elementy instalacji i w jakim stopniu tę efektywność energetyczną kształtują. Można to ustalić na podstawie właściwości dynamicznych poszczególnych elementów, które zależą od użytych materiałów konstrukcyjnych, sposobu budowy, ale również w pewnym stopniu od przebiegu sygnałów wymuszających. Chociaż w skład słonecznej instalacji grzewczej wchodzą: zbiornik akumulacyjny, wymiennik ciepła, połączenia transportujące czynnik roboczy, to kolektor słoneczny odgrywa tu decydującą rolę. Jego parametry dynamiczne, takie jak: współczynnik wzmocnienia, stała czasowa, współczynnik tłumienia, mają istotny wpływ na pracę całej instalacji. Wyznaczenie tych parametrów jest związane z modelowaniem kolektora słonecznego jako elementu automatyki. Informacje o dynamice elementu zawierają: równania różniczkowe wiążące sygnały wejścia/wyjścia, transmitancja operatorowa, charakterystyki na pewne standardowe wymuszenia. Ich znajomość umożliwia wybór metody sterowania, dobór odpowiednich parametrów regulacyjnych, znalezienie właściwego punktu pracy systemu (Buzas i Kicsiny, 2015). W prezentowanej pracy opracowano i zweryfikowano (na podstawie wieloletnich pomiarów) model analogowy bazujący na zastępczej sieci cieplnej (ZSC), opartej na równaniach różniczkowych opisujących zjawisko wymiany ciepła w kolektorze (Chochowski, 1991). Stosując odniesienie modelu analogowego do czwórnika elektrycznego wyznaczono transmitancje operatorowe kolektora, traktowanego jako element automatyki. Wiążą one sygnał wyjściowy (temperatura wylotowa czynnika roboczego) od dwóch sygnałów wejściowych (natężenie promieniowania słonecznego i temperatura wlotowa czynnika 17 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym roboczego). Opracowany model kolektora słonecznego określa jakie parametry konstrukcyjne i eksploatacyjne oraz w jakim stopniu wpływają na dynamikę pracy kolektora słonecznego. Współczynniki wielomianu mianownika transmitancji są zależne od parametrów konstrukcyjnych kolektora, a współczynniki wielomianu licznika określają sposób dochodzenia do stanu ustalonego charakterystyki skokowej. Analizując wyniki badań stwierdzono, iż wpływ promieniowania słonecznego na temperaturę wylotową ma charakter inercyjny i jest powolny. Wpływ temperatury wlotowej czynnika jest dynamiczniejszy (szybszy) i najczęściej o charakterze oscylacyjnym. Literatura Buzas J., Kicsiny R. 2015: Transfer functions of solar heating systems for dynamic and control design. Renewable Energy 77: 64-78. Chochowski A. 1991. Analiza stanów termicznych płaskiego kolektora słonecznego. Wydawnictwo SGGW, Warszawa. Czekalski D., Obstawski P. 2008. Wydajność słonecznych systemów grzewczych w domach jednorodzinnych na podstawie badań eksploatacyjnych. Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja 1: 15-19. 18 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym DORADZTWO W ZAKRESIE WYKORZYSTANIA LOKALNYCH ŹRÓDEŁ ENERGII NA OBSZARACH NIEZURBANIZOWANYCH. PRZYKŁAD DOLINY ZIELAWY Justyna Chodkowska -Miszczuk Katedra Studiów Miejskich i Rozwoju Regionalnego, Wydział Nauk o Ziemi, Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu Doradztwo to szerokie pojęcie oznaczające pomoc w zakresie spraw zawodowych, kształtowania postaw, jak i wsparcia w procesie wdrażania innowacyjnych, proekologicznych rozwiązaniach technicznych (Kościk i in., 2008). Wobec aktualnej polityki UE, której jedna z zasad horyzontalnych traktuje o zrównoważonym rozwoju, istotne jest inicjowanie działań mających na celu ochronę środowiska, szczególnie w priorytetowym dla gospodarki sektorze energetyce. Realizacja energetycznych przedsięwzięć przejawia się w wykorzystaniu lokalnie dostępnych odnawialnych źródeł energii. Potrzeba usług doradczych w zakresie wykorzystania OZE uwidacznia się szczególnie na obszarach niezurbanizowanych, peryferyjnych, borykających się z problemami depopulacyjnymi i gospodarczymi (Chodkowska-Miszczuk, 2012). Z racji istniejących barier społeczno-gospodarczych, na obszarach peryferyjnych z powodzeniem mogą być wprowadzane zmiany inicjowane przez lokalne autorytety – władze samorządowe – które nie tylko pełnią rolę zarządczą wobec administrowanego obszaru, ale przede wszystkim doradczą. Przykładem inicjatyw w zakresie OZE są przedsięwzięcia realizowane w woj. lubelskim, regionie wyróżniającym się na tle innych województw największą liczbą projektów (124) związanych z wykorzystaniem OZE dofinansowywanych z funduszy UE w latach 2007-2013. 98% inwestycji OZE bazuje na energii promieniowania słonecznego, spośród których niemal 86% jest przeprowadzanych na obszarach niezurbanizowanych. Wśród wnioskodawców dominują lokalne władze samorządowe (70%). Na szczególną uwagę zasługują działania podejmowane przez wspólnotę samorządową „Dolina Zielawy” utworzoną przez 5 gmin wiejskich zlokalizowanych w północnej części województwa. Realizowane są tam projekty wykorzystujące energię promieniowania słonecznego do produkcji ciepła i energii elektrycznej na kwotę stanowiącą ponad 5%, tak wartości wszystkich przedsięwzięć, jak i pozyskanego w woj. lubelskim dofinansowania ze środków UE na wdrażanie inwestycji solarnych w latach 2007-2013 (PFE, 2015). Początek rozwoju energetyki słonecznej w "Dolinie Zielawy" datuje się na 2008 r. Wówczas rozpoczęto montaż kolektorów słonecznych, które współcześnie stanowią integralną część średnio ponad połowy gospodarstw domowych w każdej gminie tworzącej „Dolinę Zielawy”. Jak wynika z przeprowadzonych badań, podstawą sukcesu w zakresie rozwoju energetyki odnawialnej jest system doradztwa bazujący na współpracy transsektorowej, w ramach którego zapewniono wsparcie szkoleniowe, finansowe 19 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym i organizacyjne. Realizacja planu wykorzystania OZE była poprzedzona szkoleniem pracowników urzędów gmin prowadzonym przez naukowców i ekspertów, w tym specjalistów z zagranicy. Ponadto organizowano serię spotkań z mieszkańcami na temat zasadności projektu, sposobu działania kolektorów słonecznych, podstawowych wymogów montażu instalacji, a także przewidywanych zysków finansowych i ekologicznych (rys. 1). Popularność kolektorów słonecznych skłoniła do inwestycji w fotowoltaikę. Pierwszym krokiem było uruchomienie w 2014 roku farmy fotowoltaicznej o mocy 1,4 MW. Lokalizacja farmy fotowoltaicznej została podyktowana dwiema zasadniczymi przesłankami: dostępnością rozległego, niezacienionego terenu, bliskością linii średniego napięcia. Przy wyborze miejsca lokalizacji ważny był także fakt, że obszar nie jest objęty miejscowym planem zagospodarowania przestrzennego, a do celów inwestycyjnych wystarczająca była decyzja o warunkach zabudowy i zagospodarowania terenu. Na kanwie sukcesu farmy fotowoltaicznej (od początku istnienia farmy wyprodukowano 2,23 GWh energii, stan na 10.06.2016 r.) podjęto decyzję o upowszechnieniu ogniw fotowoltaicznych wśród mieszkańców. Zainicjowano pomoc w zakupie i montażu baterii słonecznych w gospodarstwach domowych. W porównaniu do projektu związanego z kolektorami słonecznymi, przedsięwzięcie fotowoltaiczne poprzedzone badaniem potrzeb mieszkańców oraz cyklem szkoleń i konsultacji społecznych spotkało się z nieco mniejszym zainteresowaniem. Jako główne bariery mieszkańcy wskazują stosunkowo wysoką cenę zakupu instalacji, niepewność sprzedaży energii i trwałość instalacji. Rysunek 1. Schemat usług doradczych w zakresie wykorzystania OZE w "Dolinie Zielawy" Literatura Chodkowska-Miszczuk J. 2012. Obszar turystyczny Dolina Zielawy w kontekście wykorzystania energii słonecznej. Studia Ekonomiczne i Regionalne 5(2): 112-118. Kościk B., Kwapisz M., Malinowski A. 2008, Doradztwo rolnicze w zakresie elektroenergetyki. W: Krzyżanowska K. (red.). Doradztwo w działalności przedsiębiorczej. Warszawa, SGGW: 121-130. Portal Funduszy Europejskich (PFE), http://www.funduszeeuropejskie.20072013.gov.pl, (10.01.2015). 20 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym GOSPODARSTWO ROLNE JAKO ELEMENT MODELU POLITYKI PROSUMENCKIEJ Michał Cupiał 1 , Anna Szeląg-Si kora 1 , Jakub Sikora 1 , Marcin Niemiec 2 1 Instytut Inżynierii Rolniczej i Informatyki, Uniwersytet Rolniczy w Krakowie Katedra Chemii Rolnej i Środowiskowej, Uniwersytet Rolniczy w Krakowie 2 Ustawa definiuje prosumenta energii elektrycznej, jako odbiorcę końcowego dokonującego zakupu energii elektrycznej na podstawie umowy kompleksowej, wytwarzającego energię elektryczną wyłącznie z odnawialnych źródeł energii w mikroinstalacji w celu jej zużycia na potrzeby własne, niezwiązane z wykonywaną działalnością gospodarczą (Dz.U. 2016). Jest to więc osoba, która wytwarza energię elektryczną na własne potrzeby (jednocześnie produkuje i konsumuje energię), a nadwyżki sprzedaje do sieci energetycznych. Z tytułu niestabilności w konsumpcji energii i jej produkcji, deficyt energii zakupuje z sieci energetycznej a nadmiar odsprzedaje dystrybutorowi. Zgodnie z ideą, jaka przyświeca wspieraniu prosumentów będą oni mogli nie tylko zaspokajać swoje potrzeby energetyczne, ale również osiągać z tego dodatkowe przychody. Pomimo że polskie prawo zawęża definicję prosumentów do tych, którzy produkują wyłącznie energię elektryczną, w ogólnym ujęciu, mogą to być osoby, posiadające na własność małe źródła energii odnawialnej, zaspokajające w całości lub części codzienne potrzeby. Jak wiadomo, energia odnawialna, to nie tylko energia elektryczna, choć to ona najczęściej jest sprzedawana. Rolnicy są grupą, która jest najbardziej predysponowana do produkcji energii na potrzeby własne oraz sprzedaży jej nadwyżek. W tym przypadku energia zużywana może być na potrzeby związane z produkcją rolniczą a także do celów gospodarstwa domowego rolnika. Duża powierzchnia zajmowana przez gospodarstwo rolne sprawia, że nie występują problemy związane z lokalizacją instalacji OZE. Prowadzona w gospodarstwie produkcja może dostarczać surowca do produkcji biogazu, choć jego wytwarzanie może być konkurencyjne dla produktów żywnościowych. Rozpoczęcie działalności prosumenckiej, wymaga jednak wcześniejszych inwestycji, które pozwolą na wykonanie odpowiednich instalacji i podłączeniu ich do sieci energetycznej. Do źródeł energii, które predysponowane są do produkcji energii elektrycznej zaliczyć można: systemy fotowoltaiczne, małe elektrownie wiatrowe oraz biogazownie. Według danych GUS w Polsce aktualnie jest ponad 1,4 mln gospodarstw rolnych, zajmujących powierzchnię 14,55 mln ha (GUS). Rolnictwo w skali kraju, na cele produkcyjne, zużywa 1 500 GWh energii elektrycznej rocznie. Z kolei gospodarstwa domowe (razem z gospodarstwami domowymi rolników) potrzebują rocznie aż 28 083 GWh (GUS), z czego na gospodarstwa zlokalizowane na wsi przypada 11 328 GWh (dane z 2012 roku). Biorąc pod uwagę z jednej strony możliwości produkcyjne rolników w zakresie 21 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym OZE, z drugiej zaś ich potrzeby energetyczne (produkcyjne i domowe) należy stwierdzić, że są to osoby predysponowane do działalności prosumenckiej. Rolnicy aktywnie poszukują sposobów na minimalizację kosztów swojej produkcji a także na dywersyfikacje dochodów. Jednak to, aby wielu z nich stało się prosumentami, uwarunkowane jest stworzeniem jasnych i przejrzystych zasad polityki prosumenckiej, połączonych z mechanizmami wspierania takiej działalności. Literatura Ustawa z dnia 22 czerwca 2016 r. o zmianie ustawy o odnawialnych źródłach energii oraz niektórych innych ustaw. Dz.U. 2016 poz. 925. Użytkowanie gruntów i powierzchnia zasiewów w 2015 r. GUS 2016. Zużycie paliw i nośników energii w 2014 r. GUS 2016. 22 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym ENERGETYCZNE WYKORZYSTANIE ODPADÓW Z PRZEMYSŁU MEBLARSKIEGO Magdalena Dąbrowska -Sal win, Daria Raczkowska , Adam Świętochowski Katedra Maszyn Rolniczych i Leśnych, Wydział Inżynierii Produkcji, SGGW w Warszawie Intensywny rozwój nowych technologii sprzyja pojawianiu się nowoczesnych materiałów kompozytowych, m.in. płyt drewnopochodnych, o większościowym udziale surowca drzewnego w różnej formie. W przemyśle meblarskim produkcja płyt obejmuje rozdrobnienie i połączenie cząstek lignocelulozowych przez klejenie oraz prasowanie pod dużym ciśnieniem i przy wysokiej temperaturze wraz ze spoiwami organicznymi lub syntetycznymi. Wyroby wytwarzane z drewna jak i z płyt drewnopochodnych produkowane są według wysokich standardów z systematyczną kontrolą jakości wszystkich surowców (Kaputa, 2004). Wyroby te muszą spełniać restrykcyjne wymagania dotyczące norm, świadectw jakości i certyfikatów bezpieczeństwa. Podczas cięcia płyt wytwarzane są duże ilości wiórów, trocin i pyłu. Pomimo że odpady te spełniają wszystkie kryteria biomasy, uznawane są jako odpady inne niż niebezpieczne, ze względu na udział składników syntetycznych, klejów i innych dodatków. Utylizacja odpadów produkcyjnych z zakładów meblarskich nie jest jeszcze dostatecznie rozwiązana, jednak może odbywać się poprzez spalanie, które dodatkowo dostarczy zakładowi cennej energii (Kajda-Szcześniak, 2013). Kotły do spalania takich odpadów różnią się od standardowych kotłów do biomasy i przede wszystkim powinny być wyposażone w system oczyszczania spalin (Wasilewski i Hrycko, 2010). Termiczne przetwarzanie takich odpadów wymaga poznania charakterystycznych parametrów fizycznych i właściwości surowców, które mogłyby być wykorzystane na cele energetyczne, dlatego celem pracy było wyznaczenie wilgotności, gęstości i wartości opałowej odpadów z płyt drewnopochodnych. Materiał i metody Materiał badawczy obejmował odpady z obróbki płyt wiórowych i płyty MDF. Badaniom poddano trzy próbki materiałów: odpad z płyty wiórowej z piły Holzma HPL 380 (oznaczenie PWP), odpad z płyty wiórowej z okleiniarki Homag KFL 325 (PWO) oraz odpad z płyty MDF z frezarki Wecke BMG 211 (MDF). Materiał do badań pozyskano z zakładu produkcyjno-handlowego BOMA Sp. j., która specjalizuje się w produkcji mebli oraz frontów meblowych. Płyta MDF wytworzona została poprzez sklejenie włókien lignocelulozowych uzyskiwanych z surowca drzewnego, który stanowił około 88% surowca gotowego, a pozostałą część stanowił klej aminowy oraz dodatki, takie jak: utwardzacz, emulsja i woda. Płyty wiórowe wyprodukowano z wiór z drewna sosnowego i świerkowego z dodatkiem środków hydrofobowych i żywicy klejowej, ale bez dodatku 23 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym niebezpiecznych związków chlorowcopochodnych. Wilgotność surowców wyznaczono metodą suszarkowo-wagową zgodnie z normą ASAE S358.2. Gęstość nasypową wyznaczono ważąc materiał w pojemniku o znanej objętości a badanie wykonano pięciokrotnie dla każdej z próbek. Ciepło spalania wyznaczono za pomocą kalorymetru KL-10 a następnie obliczono wartość opałową. Wyniki badań i dyskusja Materiał z odpadów po obróbce płyt charakteryzował się zbliżoną wilgotnością (tab. 1). Gęstość nasypowa MDF była mniejsza niż płyt wiórowych i wynosiła 321,36 kg·m–3 a najwyższą gęstość miała PWP – 361,18 kg·m–3. Wartości te są zbliżone do gęstości nasypowej drewna, ale o połowę mniejsze niż gęstość nasypowa peletów drzewnych. Największą wartość opałową uzyskano dla MDF 18,22 MJ·kg–1 a mniejsze wartości dla PWO i PWP, odpowiednio 17,59 MJ·kg–1 i 16,61 MJ·kg–1. Ze względu na dużą wartość opałową i małą wilgotność oraz stosunkowo dobrą gęstość nasypową, uboczne produkty z procesów mechanicznej obróbki płyt wiórowych i MDF mogą stanowić dobry surowiec do celów energetycznych. Mogą być przeznaczone na biopaliwa stałe w rozumieniu normy PN-EN 14961-1 i wykorzystane w instalacjach energetycznego spalania paliw zgodnie z załącznikiem nr 1 ustawy z dnia 8 stycznia 2013r. o odpadach (Dz.U.2013.21). Konieczne jest wykonanie analiz uzupełniających w celu potwierdzenia słuszności tych założeń. Tabela 1. Wartości średnie wilgotności, gęstości nasypowej i wartości opałowej pozostałości z płyty MDF, płyty wiórowej z okleiniarki i płyty wiórowej z piły Materiał MDF PWO PWP Wilgotność % 4,95 5,18 5,20 Gęstość nasypowa kg·m–3 321,36 351,59 361,18 Wartość opałowa MJ·kg–1 18,22 17,59 16,61 Literatura Kajda-Szcześniak. 2013. Evaluation of the basic properties of the wood waste and wood based wastes. Archives of waste management and environmental protection 15(1): 1–10. Kaputa V. 2004. Rynek materiałów drzewnych w Polsce. Intercathedra 20: 74–78. Wasilewski R., Hrycko P. 2010. Efekty energetyczno-emisyjne spalania odpadów z przeróbki płyt drewnopochodnych w kotle małej mocy. Archiwum Gospodarki Odpadami i Ochrony Środowiska 12(1): 27–34. 24 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym MIEJSCE I ROLA NOWYCH TECHNOLOGII W OBNIŻANIU ENERGOCHŁONNOŚCI PRODUKCJI I UTRWALANIA ŻYWNOŚCI Józef Grochowicz 1 , Janusz Woj dalski 2 , Adam Ekielski 2 1 Wydział Turystyki i Rekreacji, Szkoła Główna Turystyki i Rekreacji, Warszawa Katedra Organizacji i Inżynierii Produkcji, SGGW w Warszawie 2 Współczesne trendy żywieniowe wskazują na zmianę podejścia konsumentów, m.in. do stopnia przetworzenia żywności, co skutkuje szybkim rozwojem produkcji żywności funkcjonalnej, przy minimalnej obróbce dla zachowania jej wszystkich pierwotnych cech. Podejście takie doprowadziło do opracowania kilku nowych, energooszczędnych technologii obróbki surowców i produktów. Trend ten wpisuje się w prowadzone obecnie coraz szersze badania nad ograniczaniem nakładów energetycznych, podyktowane tak względami ekonomicznymi, jak i koniecznością ochrony środowiska. Jest to zrozumiałe, jeśli weźmie się pod uwagę, że przemysł spożywczy zajmuje jedno z czołowych miejsc wśród największych branż gospodarki pod względem wielkości zapotrzebowania energii. Według danych amerykańskich (Wang, 2014) koszt zakupionych przez przemysł spożywczy nośników energii (paliw i energii elektrycznej) wyniósł w roku 2011 ponad 11 mld USD. Równocześnie szacuje się, że udział kosztów energii w ogólnych kosztach wytwarzania produktów spożywczych w krajach rozwiniętych nie przekracza 2%, ale to i tak stanowi ogromną sumę w skali roku. Warto w tym miejscu wspomnieć, że przemysł spożywczy obejmuje ponad 20 branż z różnorodnymi technologiami, realizowanymi przez ponad 20.000 typów maszyn i aparatów, których jakość pracy w znacznym stopniu decyduje o kosztach wytwarzania żywności. Według badań amerykańskich (Wang, 2014) – w całym przemyśle spożywczym napęd maszyn pochłania ok. 12% ogólnych nakładów energetycznych.. Największy w nich udział mają procesy termiczne – ok. 59%, chłodnictwo – 16%, a reszta (ok. 13%) jest przeznaczona na wentylację, klimatyzację, ogrzewanie, transport wewnętrzny, oświetlenie itp. Prowadzone badania wskazują, że już obecnie w przetwórstwie żywności wprowadzane są rozwiązania, które pozwalają na uzyskanie dość znacznych oszczędności energii dwiema drogami: - poprzez doskonalenie procesów, urządzeń i technologii stosowanych obecnie, - przez wprowadzanie nowych alternatywnych technologii. W zakresie doskonalenia technologii istniejących, istotne oszczędności energii można uzyskać, m.in. (Wang, 2014) poprzez: optymalizację pracy kotłów parowych (do 15%), instalacji sprężonego powietrza (20-50%), wymienników ciepła, odzyskiwanie ciepła odpadowego (do 40%), napędu maszyn, wprowadzanie pomp ciepła lub zaawansowanych układów rekuperacyjnych. Zagadnienia te, wymagają szczegółowego opisu i jako wykraczające poza temat tego opracowania będą w dalszej jego części pominięte. 25 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym Grupa nowych technologii, często nazywanych alternatywnymi, która obejmuje kilkanaście różnych możliwości obróbki surowców i/lub produktów, zwykle jest dzielona na dwie podgrupy (Rodrigues-Gonzales i in., 2015), tj.: procesy termiczne, obejmujące ogrzewanie mikro- i makrofalowe (RF), promieniowanie podczerwone (IR) i ogrzewanie oporowe (OH), procesy nietermiczne, obejmujące pulsujące pole elektryczne (PEF), technologię wysokociśnieniowego ściskania (HPP), ultradźwięki (US), pulsujące światło białe i ultrafioletowe (PL i UV), zimną plazmę (CP), irradiację, procesy membranowe i wykorzystanie cieczy superkrytycznych. W pracy są przedstawione możliwości praktycznego wykorzystania tych technologii i ocena porównawcza ich energochłonności. Literatura Rodrigez-Gonzales O., Buckov R., Koutchma T., Balasubramaniam V.M. 2015. Energy Requirements for Alternative Food Processing TechnologiesPrinciples, Assumptions, and Evaluation of Efficiency. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety 14(5): 536-554. Wang L. 2014. Energy efficiency technologies for sustainable food processing. Energy Efficiency 7(5): 791-810. 26 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym GOSPODARKA ENERGIĄ W PRZEMYŚLE SPOŻYWCZYM Celina Habr yka 1 , Mateusz Kęsy 2 , Barbara Dr ygaś 3 1 Katedra Analizy i Oceny Jakości Żywności, Wydział Technologii Żywności, Uniwersytet Rolniczy w Krakowie, 2 Wydział Leśny, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu 3 Katedra Technologii Bioenergetycznych, Wydział Biologiczno-Rolniczy, Uniwersytet Rzeszowski Przemysł spożywczy wymaga dostarczenia znacznych ilości energii, głównie cieplnej, wytwarzanej w zakładach i elektrycznej, pobieranej z sieci. Nieracjonalna gospodarka produktami czy surowcami żywnościowymi powoduje również straty energii wykorzystywanej podczas tych procesów. Zużycie nośników energii w zakładach przetwórstwa rolno-spożywczego uzależnione jest od wielu czynników. Należałoby tu wymienić np.: właściwości termofizyczne surowców, wymagania stawiane produktowi, technologię produkcji, wielkość i strukturę produkcji, wyposażenie techniczne, stopień zmechanizowania operacji produkcyjnych, stopień wykorzystania zdolności przerobowej oraz organizację produkcji. W przemyśle kluczową rolę odgrywa efektywność energetyczna, która jest określana jako stosunek uzyskanej wielkości efektu użytkowego danego urządzenia, instalacji lub zakładu produkcyjnego w typowych warunkach ich użytkowania lub eksploatacji, do ilości zużytej energii przez to urządzenie, instalację lub zakład produkcyjny niezbędnej do uzyskania wymienionego efektu. Jest też określana jako skutek działalności przemysłowej, będący ilorazem uzyskanego efektu i poniesionego nakładu. Wzrost efektywności energetycznej może nastąpić pod wpływem zmniejszenia zużycia energii, które powinno mieć miejsce na etapie przetwarzania, dystrybucji lub końcowego zużycia wynikającego ze zmian w technologii produkcji. Dzięki zastosowaniu wskaźników efektywności energetycznej można uwzględniać dodatkowe dane charakteryzujące zakład produkcyjny. Poprawa efektywności energetycznej związana jest m.in. ze zmniejszeniem zużycia energii podczas przemian, przesyłania oraz jej finalnego wykorzystania. Racjonalne użytkowanie energii polega na poprawie wyników środowiskowych związanych z: poszanowaniem energii, zmniejszaniem zużycia zasobów naturalnych, redukcją emisji zanieczyszczeń oraz ograniczaniem ilości wytwarzanych odpadów na każdym etapie przetwarzania surowców. Wzrost cen energii przekłada się na wzrost kosztów produkcji w sektorze rolno-spożywczym, dlatego konieczne jest zmniejszanie strat energii przez zastosowanie technologii energooszczędnych lub tańszych jej nośników. Ze względu na strukturę zużycia energii w przemyśle spożywczym wyróżnia się: energię cieplną, w skład której wchodzą: obróbka cieplna produktu zużywająca 30-70% energii na mycie, zacieranie, pasteryzację itp. oraz energię elektryczną przeznaczoną do chłodzenia produktów, pomieszczeń co stanowi 25-80% zużycia; automatyka i transfer produktów to 30% zużycia, natomiast ogrzewanie: 10-30% zużycia, pozostałe 10-20% zużywają napędy i pompy, wentylacja oraz oświetlenie. Aby osiągnąć odpowiednią efektywność energetyczną w zakładzie należy zacząć od porównania 27 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym na przykład zużycia wody z parametrami teoretycznymi, prowadzić obserwację użytkowników energii, badać okresy postojów oraz uzupełniać wiedzę zewnętrzną dzięki audytom i seminariom. Wdrażając w zakładach przemysłu spożywczego taktyczny plan poszanowania energii zwraca się szczególną uwagę na używanie urządzeń energooszczędnych, zmianę parametrów energetycznych na najbardziej oszczędne oraz zmniejszenie strat energii. Utrzymanie w dobrym stanie technicznym maszyn i urządzeń poprzez: naprawę, modernizację, zmniejszenie strat, eksploatację urządzeń w optymalnym zakresie sprawności. Poszczególne branże przetwórstwa rolno–spożywczego charakteryzują się znacznie zróżnicowaną efektywnością energetyczną. Efektywność energetyczna w głównym stopniu zależy od grupy czynników składających się na poziom mechanizacji produkcji i stan techniczny, a także od czynników technologicznych specyficznych dla poszczególnych typów zakładów produkcyjnych. 28 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym WSPÓŁPRACA JEDNOSTEK SAMORZĄDU TERYTORIALNEGO NA PRZYKŁADZIE REALIZACJI PROJEKTU "SŁONECZNE GMINY WSCHODNIEGO MAZOWSZA - ENERGIA SOLARNA ENERGIĄ PRZYSZŁOŚCI" Krzysztof Kapela 1 , Andrzej Borusiewicz 2 1 Uniwersytet Przyrodniczo-Humanistyczny w Siedlcach Wyższa Szkoła Agrobiznesu w Łomży 2 W Polsce istnieje duży potencjał technicznego wykorzystania energii promieniowania słońca, szacowany na około 1 340 PJ, jednak jego eksploatacja ze względu na nierówny rozkład w cyklu rocznym jest utrudniona, zwłaszcza w okresie zimowym. Około 80% całkowitej rocznej sumy nasłonecznienia przypada na sześć miesięcy sezonu wiosenno-letniego. Roczna gęstość promieniowania słonecznego w Polsce na płaszczyznę poziomą waha się w granicach 950-1 250 kWh/m2, natomiast średnie usłonecznienie wynosi 1 600 godzin na rok. Największe wartości strumienia promieniowania słonecznego występują nad Bałtykiem oraz we wschodniej części Polski. W pracy dokonano analizy rozwoju energetyki słonecznej w gminach: Repki, Przesmyki, Paprotnia oraz Korczew położonych we wschodniej części województwa mazowieckiego w powiecie sokołowskim oraz siedleckim. Do rozwoju technologii umożliwiających wykorzystanie energii słonecznej w badanych gminach przyczynił się projekt „Słoneczne Gminy Wschodniego Mazowsza – energia solarna energią przyszłości”, który w 70% został dofinansowany z Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego. Projekt realizowany był w ramach Programu Operacyjnego Województwa Mazowieckiego 2007–2013 Priorytet IV – Środowisko, zapobieganie zagrożeniom i energetyka, Działanie 4.3 Ochrona powietrza, energetyka - Schemat „Odnawialne źródła energii i kogeneracja”. Środki finansowe pozyskane w ramach projektu, umożliwiły zainstalowanie na terenie czterech gmin w 100 miejscowościach 1396 zestawów solarnych do wytwarzania ciepłej wody użytkowej o sumarycznej powierzchni netto 6 399,6 m2 i mocy 4434 kW. Prawie w 30% wszystkich gospodarstw domowych z obszaru analizowanych gmin zostały zainstalowane kolektory słoneczne z dwoma lub trzema panelami o sumarycznej powierzchni odpowiednio 3,6 m2 oraz 5,4 m2. Wielkość zestawu zależał do ilości osób zamieszkujących w gospodarstwie domowym. Najwięcej, bo aż 583 instalacje solarne działają na terenie gminie Repki, z których korzysta 46% mieszkańców gminy. Najmniej kolektorów słonecznych zainstalowano w gminie Paprotnia – 226. Korzysta z nich około 38% mieszkańców gminy (tabela 1). 29 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym Tabela 1. Ilości zainstalowanych kolektorów w poszczególnych gminach z podziałem na wielkość zestawu Gmina Repki Przesmyki Korczew Paprotnia Razem Ogółem 583 348 239 226 1396 Zestaw solarny z dwoma panelami 286 168 112 100 666 Zestaw solarny z trzema panelami 297 180 127 126 730 Realizacja projektu przyczyniła się do ograniczenia wykorzystania konwencjonalnych źródeł energii a tym samych do ograniczenia emisji zanieczyszczeń przedostających się do powietrza w ilości około 1 357,1 ton rocznie. Wymiernym efektem projektu są oszczędności energii cieplej rzędu 11070 GJ/rok. Wykorzystanie kolektorów słonecznych zabezpiecza prawie w 50% zapotrzebowanie na ogrzanie wody użytkowej w 1396 gospodarstwach domowych oraz obniża wydatki z tym związane. 30 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym KOSZTOCHŁONNOŚĆ PRODUKCJI EKOLOGICZNEJ Maciej Kuboń, El żbieta Olech, Tatiana Lasocka -Roj ek Wydział Inżynierii Produkcji i Energetyki, Uniwersytet Rolniczy w Krakowie Produkcja żywności ekologicznej w Polsce stale rośnie. Rolnictwo ekologiczne jest dobrą alternatywą dla rolnictwa konwencjonalnego, szczególnie w rejonie Małopolskim. Ludzie są świadomi tego jak duży wpływ ma żywienie na zdrowie człowieka, przez co coraz częściej preferują zdrową żywność ekologiczną, która dostarcza znacznie więcej witamin i substancji odżywczych niż żywność modyfikowana genetycznie. Każdy proces produkcji, bez względu na rodzaj wytwarzanego dobra czy usługi, nieodłącznie związany jest z ponoszeniem przez producenta kosztów. Bez względu na różnicę czasu powstawania kosztów i przychodów zachodzi między nimi silny związek kształtujący działalność gospodarstwa rolnego. Z uwagi na stosowane technologie produkcja ekologiczna wymaga zaangażowania znacznie większych, w stosunku do pozostałych rodzajów produkcji rolniczej, nakładów pracy i kapitału. W większości gospodarstw ekologicznych przeważa produkcja roślinna, co w znacznym stopniu wiąże się z eksploatacją parku maszynowego oraz generuje dodatkowe koszty. Racjonalne wykorzystanie w procesie produkcyjnym parku maszynowego decyduje o efektywności gospodarowania. Dlatego czynnikiem decydującym o jakości systemu produkcji oraz efektywności gospodarowania jest stopień technicznego uzbrojenia gospodarstw, który jest również decydentem odnośnie osiąganej kapitałochłonności. Przed podjęciem każdej decyzji finansowej, która wiąże się z inwestowaniem w środki trwałe w procesie produkcji powinno się przeprowadzić analizę kapitałochłonności produkcji. Wynika to z dwóch przyczyn. Po pierwsze, kapitałochłonność determinuje wielkość zaangażowanego kapitału koniecznego do rozwoju lub doskonalenia produkcji. Po drugie, jest to znaczący czynnik zwiększający ekonomiczne ryzyko produkcji. Poprzez relację grup kosztów a zarazem wartość produkcji, której koszty te dotyczyły, można uzyskać informacje pomocne we właściwym zarządzaniu procesem wytwarzania w zależności charakteru gospodarowania. Wyznaczenie wskaźników sprawności działania opartych na kosztach umożliwia zidentyfikowanie grup kosztów nadmiernie obciążających produkcję rolniczą, co w dalszej perspektywie pozwala na doprowadzenie ich wartości do optymalnego poziomu. Im mniej przychodów pochłania dana grupa kosztów, tym większe szanse na wyższy wynik finansowy. 31 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym Tabela 1. Kosztochłonność produkcji ekologicznej w badanych gospodarstwach z podziałem na grupy obszarowe Koszty bezpośrednie* Koszty pracy Koszty eksploatacji budynków Koszty pobieranych usług mech. Grupa gospodarstw Koszty eksploatacji maszyn Koszty produkcji zł·rok-1 do 5 ha średnia odch. stand. 5,01-10,00 ha średnia odch. stand. 10,01-20,00 ha średnia odch. stand. pow. 20,00 ha średnia odch. stand. Ogółem średnia odch. stand. Razem zł·rok-1 zł·ha-1 18365 6634 862 477 4889 1483 37943 48919 3980 3251 66038 52992 20762 16010 34043 13331 1030 1144 6266 1745 39456 40144 9007 5522 89802 40880 13646 7782 50301 31432 3616 8550 12771 12382 30670 20359 12765 9282 110124 25721 7676 2187 57471 17923 4163 9845 17309 17125 87365 149883 28633 16100 194941 162109 7363 8307 37760 23112 2119 5773 9327 10175 45753 72551 12059 11982 107019 87346 13052 11096 Informacje zawarte w tabeli 1 potwierdzają powszechną opinię, że nakłady pracy w gospodarstwach ekologicznych są znacznie większe, niż w gospodarstwach konwencjonalnych, a konsekwencją tego są większe koszty pracy. Stąd też mają one bardzo znaczący udział w kosztach produkcji, co ma znaczący wpływ na uzyskiwaną efektywność produkcji w badanych gospodarstwach ekologicznych. Właściwy poziom dochodu z gospodarstwa rodzinnego powinien zapewniać nie tylko ciągłość produkcji w krótkiej perspektywie, ale również stwarzać możliwości do rozwoju i poprawy jakości produkcji w przyszłości. Dlatego, tak jak w przypadku przedsiębiorstw, istnieje potrzeba analizy kategorii kosztowych oraz przychodowych w gospodarstwach rolniczych, z uwzględnieniem różnic wynikających ze specyfiki prowadzonej produkcji rolniczej. Należy zwrócić uwagę, że wielkość kwoty zainwestowanych środków finansowych powoduje najczęściej wzrost kosztów produkcji i potencjalnie większy dochód. Jego poziom jednak nie zawsze jest proporcjonalny do ilości zainwestowanego kapitału. 32 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym EFEKTYWNE ZARZĄDZANIE GOSPODARSTWEM PRZY UŻYCIU PLATFORMY AGROIT Łukasz Łowiński, Julia Gościańska -Łowińska Przemysłowy Instytut Maszyn Rolniczych, Poznań Zmienione w trakcie transformacji ustrojowej warunki gospodarowania ustanowiły olbrzymie wyzwanie dla polskich rolników. W ich obszarze działania pojawiło się wiele nowych rodzajów wyzwań i towarzyszących im ryzyk. Spośród nich można wymienić popyt na produkty rolne, ceny produktów rolnych i materiałów do produkcji, koszt pieniądza. Reguły obowiązujące w gospodarce rynkowej, według których przyszło funkcjonować rolnikom spowodowały, że zostali oni zmuszeni do zwiększania zarówno skali produkcji jak i efektywności swojego działania. Z ekonomicznego punktu widzenia celem funkcjonowania gospodarstwa rolnego jest dostarczanie możliwie największego dochodu. Stanowi on zrealizowaną w ramach działalności operacyjnej nadwyżkę przychodów nad kosztami w zdefiniowanym okresie, zazwyczaj w roku obrachunkowym. Decyzje podejmowane w ramach zarządzania gospodarstwem rolnym odnoszą się zarówno do organizacji jak i jego działalności. Jakkolwiek są one trudne do precyzyjnego sklasyfikowania i rozróżnienia zarazem, to można przyjąć, że decyzje organizacyjne zazwyczaj mają związek z planowaniem, a operacyjne zapewniają praktyczną realizację opracowanych planów. Rolnik zarządzający towarowym gospodarstwem rolnym nie powinien podejmować decyzji według wzorca ukształtowanego przez swoich poprzedników. W istotnie odmienionych realiach niezbędne jest bowiem postępowanie kreatywne. Konieczność zmiany stylu podejmowania decyzji, zostało w znaczącym stopniu spowodowane pojawieniem nierównowagi (przewaga podaży nad popytem) na rynku produktów rolnych. Dlatego tak istotna wydaje się konieczność prowadzenia rzetelnego sposobu zarządzania gospodarstwem rolnym. Dzięki opracowanemu i realizowanemu europejskiemu projektowi AgroIT pojawiła się szansa na zwiększenie wykorzystania technologii informacyjnych w rolnictwie i zwiększenie świadomości na temat przydatności tego typu rozwiązania w praktyce gospodarczej. Projekt wdraża rozwiązania z zakresu ERP dla rolnictwa, wykorzystania i analizy danych pochodzących z podłączonych do systemu urządzeń w tym pułapek feromonowych, stacji pogodowych, czujników polowych, do których rolnik ma dostęp non stop przy użyciu dowolnego urządzenia mobilnego lub komputera (rysunek 1). Przewidywane korzyści płynące dla rolnika z wdrożenia projektu to wdrożenie koncepcji, nazywanej „wprowadzaj dane nawet gdy idziesz lub jedziesz”. Bardziej efektywne wykorzystanie zasobów w gospodarstwie ze względu na dostęp do aktualnych informacji. Aktualne, obszerne ilości danych zebrane z czujników 33 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym przyniosą nowe możliwości analiz i wspomagania podejmowania decyzji. Szybkie generowanie aktualnych raportów pozwoli na oszczędność czasu, w porównaniu z dotychczasową żmudną i długotrwałą pracą administracyjną. Na podstawie raportów lub danych pomiarowych możliwe stanie się precyzyjne i natychmiastowe oferowanie usług doradztwa rolniczego, które podobnie jak cały system umiejscowione może zostać w chmurze. Otwarte standardy użyte w projekcie pozwolą integrować rozwiązania wielu producentów. Sam rolnik będzie mógł wybrać, który moduł lub program będzie dla jego gospodarstwa najodpowiedniejszy. Rysunek 1. Opis integracji funkcjonalności na platformie AgroIT Literatura K.A. Lewis, K.S. 1998. Bardon: A computer-based informal environmental management system for agriculture. Environmental Modelling & Software 13(2): 123–137. Łowiński Ł. 2015. Rolnictwo dobrze zaplanowane, Ekoinnowacje w Rolnictwie, dodatek Przeglądu Komunalnego 10: 20-22. Nikkilä R., Seilonen I., Koskinen K. 2010 Software architecture for farm management information systems in precision agriculture. Computers and electronics in agriculture 70(2): 328–336. Steinberger G., Rothmund M., Auernhammer H. 2009. Mobile farm equipment as a data source in an agricultural service architecture. Computers and electronics in agriculture 65(2): 238–246. Strona internetowa projektu www.agroit.eu 34 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym MOŻLIWOŚCI WYKORZYSTANIA NA CELE ENERGETYCZNE BIOMASY ODPADOWEJ Z PRODUKCJI I PRZETWÓRSTWA OWOCÓW Adam Maciak, Marta Kuśmierczyk Katedra Maszyn Rolniczych i Leśnych, Wydział Inżynierii Produkcji, SGGW w Warszawie Biomasa jest to najstarsze i obecnie coraz częściej wykorzystywane źródło energii. Do produkcji biomasy można wykorzystywać rośliny specjalnie w tym celu hodowane lub odpady z produkcji rolnej lub leśnej. To drugie rozwiązanie pozwala zagospodarować odpady poprodukcyjne, których utylizacja stanowi niekiedy duży problem. Polska jest jednym z większych w Europie producentów owoców. Uprawy owoców skupione są w kilku rejonach kraju. Największe obszary sadownicze występują w rejonie Grójecko – Wareckim oraz w okolicach Sandomierza. W rejonach tych znajdują się też liczne zakłady zajmujące się przetwarzaniem owoców na koncentraty. Istnieje tam możliwość wykorzystania biomasy pochodzącej z corocznych cięć lub wymiany sadów i plantacji. Jako biomasę wykorzystać można także wytłoki będące odpadem z produkcji soków i koncentratów owocowych oraz opadłe liście. Szacuje się, że tylko w Powiecie Grójeckim corocznie z cięć sanitarnych wykonywanych w sadach w okresie zimowo - wiosennym można pozyskać ok. 139 tys. m3 biomasy. Problem może stanowić to, że znajduje się ona na terenie wielu tysięcy gospodarstw, co utrudnia jej wykorzystanie na większą skalę. Celem opisywanych badań było określenie ciepła spalania wybranych rodzajów biomasy będącej produktem odpadowym z produkcji i przetwórstwa owoców. Tabela 1. Ciepło spalania badanych rodzajów biomasy Sortyment Drewno jabłoni Drewno gruszy Drewno wiśni Drewno czereśni Drewno śliwy Gałęzie jabłoni Gałęzie wiśni Kora jabłoni Kora wiśni Liście jabłoni Wytłoki z jabłek Wytłoki z aronii Ciepło spalania MJkg-1 18,87 17,57 18,49 19,14 18,85 19,68 20,40 20,49 24,93 20,68 19,49 21,69 Do badań wykorzystano drewno następujących gatunków: jabłoni gruszy, wiśni, czereśni i śliwy. Oprócz drewna przebadano korę, gałęzie z korą i liście 35 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym jabłoni, korę i gałęzie z korą wiśni oraz wytłoki z jabłek i aronii. Badania przeprowadzono wykorzystując kalorymetr. Wyniki pomiarów przedstawiono w tabeli 1. Jak wynika z danych przedstawionych w tabeli 1 ciepło spalania badanych rodzajów biomasy zawiera się w zakresie od 17,57 do 24,93 MJkg-1. Wszystkie badane rodzaje biomasy charakteryzują się ciepłem spalania porównywalnym z gorszymi gatunkami węgla kamiennego oraz większym niż wynosi ciepło spalania węgla brunatnego oraz drewna odpadowego z lasu. Biomasa pochodząca z wymiany sadów lub ich corocznego cięcia mogłaby być wykorzystywana do ogrzewania pojedynczych gospodarstw. Wykorzystanie tego typu biomasy na szerszą skalę może się wiązać z problemami logistycznymi. Z przedstawionych wyników badań wynika, że uzasadnione jest prowadzenie dalszych działań mających na celu umożliwienie wykorzystania biomasy odpadowej z produkcji sadowniczej i przetwórstwa owoców na cele energetyczne. 36 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym SUROWCE ROŚLINNE STOSOWANE JAKO BIOMASA W UJĘCIU KRAJOWYM I ZAGRANICZNYM Natalia Machałek Katedra Fitopatologii, Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie, Gospodarstwo Rolne Jedzbark 53 Zasoby energetyczne zarówno w Polsce jak i na świecie wraz z postępującym czasem stopniowo maleją. Z konwencjonalnych sposobów na ogrzewanie powoli przechodzi się na te bardziej ekologiczne. W Europie i USA priorytetem jest pozyskiwanie biokomponentów jako wsadu do produkcji bioenergii. W Polsce rozwój biomasy na cele energetyczne jest sprawą priorytetową i ma na celu ograniczenie emisji gazów cieplarnianych. Jest to równocześnie metoda na rewitalizację gospodarki wiejskiej. W ten sposób z terenów rolniczych można pozyskiwać biomasę na cele energetyczne. Krajowa i zagraniczna produkcja roślin energetycznych uzależniona będzie w przyszłości od dostępności gruntów, potencjału plonowania, warunków socjoekonomicznych oraz charakterystyki regionów (Szczukowski i in., 2011). W niniejszym streszczeniu skupiłam się na temacie biomasy stałej, pozyskiwanej z terenów rolniczych i leśnych, w kontekście upraw w Polsce i za granicą. Rośliny energetyczne można stosować jako element rekultywacji gruntów. Niektóre wieloletnie nasadzenia mogą oczyszczać glebę z metali ciężkich. Są ostoją dla ptaków i zwierząt. Zapobiegają erozji wietrznej i wodnej gleby. Szacuje się, że energia z biomasy najbardziej będzie się rozwijała w Polsce, Czechach, Słowacji, Niemczech, Francji oraz częściowo w krajach Beneluksu. Związane jest to z geograficznym położeniem. W Polsce biomasę pozyskuje się z drzew, krzewów, traw, roślin wieloletnich i jednorocznych oraz ze słomy. Do drzew zalicza się takie gatunki jak: wierzba (biała, laurowa, krucha, migdałowa, wawrzynkowa, purpurowa, ostrolistna, rokita, uszata, piaskowa, szara, iwa, wiciowa) oraz topola; do krzewów: robinia akacjowa, róża wielokwiatowa; do traw: miskant (olbrzymi, chiński, cukrowy), spartina preriowa, mozga trzcinowata, palczatka Gerarda, proso rózgowate. Rośliny wieloletnie to: ślazowiec pensylwański, rdestowiec (japoński, sachaliński), rożnik przerośnięty, topinambur; rośliny rolnicze jednoroczne: rzepak, ziemniaki, burak, kukurydza, sorgo; słoma: jęczmienna, kukurydziana, rzepakowa, pszenna. W Europie Środkowej drewno pozyskiwane jest z lasów, sadów, zagajników, parków oraz w formie odpadów (trociny, zrębki, wióry), wykorzystuje się także słomę i wytłoki. Jak również pelety, brykiety do celów energetycznych. Uprawy prowadzi się na gruntach rekultywowanych, ugorowanych, zdewastowanych. W Austrii i w Niemczech przeważa biomasa leśna i biomasa rolnicza. Na Węgrzech biomasa rolnicza i leśna, we Włoszech: biomasa leśna i przemysł drzewny, biomasa rolnicza i nasadzenia roślin energetycznych, w Słowenii dominuje biomasa leśnam a za nią rolnicza. W krajach skandynawskich popularne 37 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym jest stosowanie ziarna owsa na cele grzewcze. Technologia ta zyskuje na popularności w Polsce. W Stanach Zjednoczonych i Kanadzie spalanie ziarna kukurydzy w doświadczeniach wykazało konkurencyjność ekonomiczną w stosunku do konwencjonalnych sposobów ogrzewania (gaz, olej opałowy, energia elektryczna). Literatura Szczukowski S., Tworkowski J., Stolarski M., Kwiatkowski J., Krzyżaniak M., Lajszner W., Graban Ł. 2011. Wieloletnie rośliny energetyczne. Wydawnictwo Multico: 6-14. . 38 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym POZIOM NAKŁADÓW KAPITAŁOWYCH I ENERGETYCZNYCH A KIERUNEK I WIELKOŚĆ GOSPODARSTW EKOLOGICZNYCH Urszula Malaga -Toboł a 1 , Krzysztof Kapela 2 , Maciej Kuboń 1 1 Wydział Inżynierii produkcji i Energetyki, Uniwersytet Rolniczy w Krakowie Wydział Przyrodniczy, Uniwersytet Humanistyczno-Przyrodniczy w Siedlcach 2 Wprowadzanie nowych technologii w produkcji roślinnej i zwierzęcej, zmniejszający się udział roślin okopowych w strukturze zasiewów, a także nowoczesne sposoby żywienia zwierząt inwentarskich powodują, że towarowe gospodarstwa rolnicze, uzyskują coraz lepszą efektywność energetyczną swojej produkcji. Działania te wynikają m.in. z wysokich cen nośników energii. Ich zużycie natomiast, podobnie jak i surowców do produkcji, warunkowane jest wielkością, kierunkiem oraz sposobem gospodarowania. Celem pracy jest analiza zużycia nośników energii oraz surowców pochodzenia rolniczego i nierolniczego na cele produkcyjne, w 50 gospodarstwach ekologicznych. Wyniki uzyskano podczas 3-letnich badań prowadzonych w przedmiotowych gospodarstwach. Obiekty te podzielono na grupy, uwzględniając powierzchnię użytków rolnych oraz kierunek prowadzonej działalności (tabela 1). Tabela 1. Zużycie nośników energii Wyszczególnienie Grupa obszarowa do 5 ha 5,01 - 10,00 ha 10,01 - 20,00 ha pow. 20,00 ha Kierunek produkcji roślinny zwierzęcy mieszany Energia elektryczna kWh·rok-1 Olej napędowy l·rok-1 Etylina l·rok-1 Olej opałowy m3·rok-1 Węgiel kamienny t·rok-1 1147,32 1917,46 3363,16 5529,70 320,83 668,82 1449,09 1576,00 57,69 32,65 9,09 37,00 40,40 - 0,08 0,06 - 8129,28 4033,23 2723,07 2189,11 1592,50 1100,00 160,31 50,50 20,00 63,49 - 0,21 0,03 - Podsumowanie Zużycie nośników energii w przeliczeniu na hektar użytków rolnych maleje wraz ze wzrostem wielkości gospodarstw. Trend ten najbardziej widoczny jest w przypadku energii elektrycznej. Z surowców pochodzenia rolniczego dokupywano głównie pasze objętościowe i treściwe oraz materiał siewny. Znacznie większe było zużycie środków produkcji pochodzenia nierolniczego. Spośród grup kierunkowych, około 2-krotnie większe zużycie nośników energii odnotowano w gospodarstwach prowadzących produkcję roślinną. Odwrotnie zaś było w przypadku nakładów kapitałowych - większe ponosiły gospodarstwa 39 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym specjalizujące się w produkcji zwierzęcej. Natomiast najmniej, zarówno nośników energii jak i surowców do produkcji, zakupywano w gospodarstwach o mieszanym kierunku produkcji (tabela 2 i 3). Tabela 2. Zużycie zakupionych surowców pochodzenia rolniczego Wyszczególnienie Grupa obszarowa do 5 ha 5,01 - 10,00 ha 10,01 - 20,00 ha pow. 20,00 ha Kierunek produkcji roślinny zwierzęcy mieszany Materiał Sadzeniaki siewny t·rok-1 t·rok-1 Pasze treściwe t·rok-1 Pasze objętościowe t·rok-1 Inwentarz żywy szt. 0,025 0,008 0,131 0,098 0,03 0,14 - 0,08 0,53 0,11 1,97 1,21 1,76 1,10 13 1 0,005 0,143 0,085 0,06 0,08 - 0,76 1,55 0,17 2,09 5,18 - 1 30 40 Leki, inseminacja, witaminy Sznurek Folia/siatka Opakowania Środki czystości Grupa obszarowa do 5 ha 5,01 - 10,00 ha 10,01 - 20,00 ha pow. 20,00 ha Kierunek produkcji roślinny zwierzęcy mieszany t·rok-1 zł·rok-1 kg·rok-1 m2 szt. zł·rok-1 0,213 136,83 428,47 650,64 2308,70 1,33 10,29 7,27 11,40 4,67 2,94 736,36 8800,00 250 863 864 150 87,50 290,59 128,18 675,00 0,040 0,057 0,200 1402,30 1395,75 588,40 29,82 4,90 16,00 562,50 4132,50 1900,00 3444 617 700 579,46 471,83 328,00 Nawozy i środki ochrony roślin Wyszczególnienie Dodatki mineralne i koncentraty Tabela 3. Zużycie zakupionych surowców pochodzenia nierolniczego t·rok-1 0,321 0,008 0,876 0,015 0,576 0,402 0,300 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym KONCEPCJA GMINY SAMOWYSTARCZALNEJ ENERGETYCZNIE – STUDIUM PRZYPADKU Tomasz Ol kowski, Sewer yn Lipiński , Damian Piekielniak Katedra Elektrotechniki, Energetyki, Elektroniki i Automatyki; Wydział Nauk Technicznych; Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie Osiąganie samowystarczalności energetycznej na danym obszarze polega na wykorzystywaniu lokalnego potencjału energetycznego. Pozwala to m.in. na poprawę bezpieczeństwa energetycznego przez zwiększenie pewności dostaw energii, zmniejszenie strat energii związanych z jej transportem na dalsze odległości oraz zmniejszenie uzależnienia od konwencjonalnych nośników energii takich jak węgiel, ropa naftowa czy gaz ziemny, dostarczanych z zewnątrz. Dobrym przykładem obszaru potencjalnie energetycznie samowystarczalnego jest obszar pojedynczej gminy. Przedmiotem niniejszej pracy jest miejsko-wiejska gmina Olecko, położona na wschodnim krańcu województwa warmińsko-mazurskiego. Przeanalizowano potencjał energetyczny gminy pod kątem możliwości osiągnięcia przez nią samowystarczalności energetycznej. Analizę prowadzono w dwóch kierunkach, tj. w kierunku produkcji ciepła i w kierunku produkcji energii elektrycznej. Badania zrealizowano w trzech krokach: 1. określono zapotrzebowanie na energię elektryczną i ciepło w gminie, 2. określono potencjał energii elektrycznej i ciepła na obszarze gminy, 3. dla każdego z analizowanych rodzajów energii zestawiono bilans energetyczny w celu sprawdzenia w jakim stopniu analizowana gmina może osiągnąć samowystarczalność energetyczną. Zapotrzebowanie energetyczne gminy Olecko określono przy założeniu, że jest ono równe wartości zużycia poszczególnych rodzajów energii w ciągu roku. W ten sposób ustalono, że zapotrzebowanie na energię elektryczną wynosi 40 GWh/rok, natomiast zapotrzebowanie na ciepło – 955533 GJ/rok. Tabela 1. Bilans energii elektrycznej dla gminy Olecko Wyszczególnienie Zapotrzebowanie gminy Lokalne źródła energii: Biogazownia Giże (kogeneracja) Biogazownia Zajdy (kogeneracja) Turbiny wiatrowe Mała elektrownia wodna Biogaz rolniczy (kogeneracja) Globalne źródła energii do uzupełnienia bilansu: Energia z elektrowni konwencjonalnych GWh/rok 40 % 100 7,47 7,45 1,82 0,027 4,8 18,68 18,62 4,55 0,07 12 18,43 46,08 Na obszarze gminy Olecko możliwe jest pozyskiwanie energii elektrycznej z dwóch biogazowni produkujących energię w kogeneracji i wytwarzających tym 41 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym sposobem po ok. 7,5 GWh/rok energii elektrycznej, z fermy wiatrowej (1,82 GWh/rok) i z małej elektrowni wodnej (0,027 GWh/rok). Istnieje także możliwość przetworzenia na biogaz odchodów zwierzęcych z farm niezwiązanych ze wspomnianymi wyżej biogazowniami. Przy założeniu, że agregat kogeneracyjny zasilany biogazem produkuje energię elektryczną ze sprawnością 35%, techniczny potencjał energetyczny tych źródeł wynosi łącznie ok. 4,8 GWh/rok. Udział wymienionych źródeł w bilansie energii elektrycznej gminy zawarto w tabeli 1. Wśród lokalnych źródeł ciepła zidentyfikowano 7 potencjalnych oraz 2 już istniejące i wykorzystywane. Szczegółowy wykaz tych źródeł wraz z ich udziałem w bilansie ciepła gminy przedstawiono w tabeli 2. Tabela 2. Bilans ciepła dla gminy Olecko Wyszczególnienie Zapotrzebowanie gminy Lokalne źródła energii: Drewno z lasu Drewno z sadów Drewno przydrożne Słoma Siano Rośliny energetyczne Biogaz rolniczy (kogeneracja) Biogazownia Giże (kogeneracja) Biogazownia Zajdy (kogeneracja) Globalne źródła energii do uzupełnienia bilansu: Paliwa konwencjonalne (węgiel kamienny, gaz ziemny, olej opałowy itp.) GJ/rok 955533 % 100 26445 545 524,88 167496 7168 2880 22469,4 23902,8 24102,5 2,77 0,06 0,05 17,53 0,75 0,3 2,35 2,5 2,52 728004,73 71,17 Jak wynika z przedstawionych danych, stopień pokrycia zapotrzebowania na energię elektryczną i ciepło wynosi odpowiednio 53,92 i 28,83%, co pozwoli na osiągnięcie jedynie częściowej samowystarczalności energetycznej badanej gminy. Szczególną uwagę zwraca jednak wysoki udział energii elektrycznej ze źródeł własnych gminy. Udział ten jest ponad 3-krotnie wyższy od wymagań UE nałożonych na nasz kraj, a których spełnienie jest wymagane do 2030 roku. 42 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym ROLNICTWO EKOLOGICZNE W PÓŁNOCNOWSCHODNIEJ POLSCE Katarzyna Oszczapińska Katedra Technologii w Inżynierii i Ochronie Środowiska, Wydział Budownictwa i Inżynierii Środowiska, Politechnika Białostocka Rolnictwo ekologiczne jako system gospodarowania opiera się na środkach pochodzenia biologicznego i mineralnego, które nie zostały przetworzone technologicznie. W praktyce oznacza to rezygnację ze stosowania m.in. azotowych nawozów mineralnych, niedozwolonych substancji chemicznych na rzecz środków zakwalifikowanych do stosowania w rolnictwie ekologicznym, ekologicznych materiałów siewnych oraz podejmowania działań zgodnych z Kodeksem Dobrej Praktyki Rolniczej. Rysunek 1. Liczba gospodarstw ekologicznych w północno – wschodniej Polsce w latach 2004 – 2015. (opracowanie własne na podstawie http://www.ijhar-s.gov.pl/) Wstąpienie Polski do Unii Europejskiej zaowocowało wyraźnym zwiększeniem udziału gospodarstw ekologicznych w całości. Zarówno w województwie podlaskim, jak i warmińsko-mazurskim nastąpił znaczny wzrost liczby gospodarstw ekologicznych z 207 w woj. podlaskim i 244 w województwie warmińsko-mazurskim w 2004 roku do 3 295 i 4 054 w 2015 roku (rysunek 1). Zwiększenie ilości tego typu gospodarstw w północno-wschodniej Polsce koreluje z ilością dopłat pozyskiwanych ze środków Wspólnej Polityki Rolnej, gdyż to właśnie województwo podlaskie wraz z warmińsko-mazurskim są głównymi beneficjentami członkostwa w UE. Środki finansowe przeznaczone na Wspólną Politykę Rolną na lata 2014-2020 wynoszą 32 mld euro umiejscawiając Polskę na 5. miejscu (Biuletyn informacyjny…, 2013). 43 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym Obszary chronione zajmują około 49,7% powierzchni województwa podlaskiego i warmińsko-mazurskiego. Wysoce istotna dla rolnictwa jakość gleb nie przemawia tutaj na korzyść. Przeważają gleby IV klasy, a aż 60% wszystkich gleb ocenia się jako zakwaszone (Wyniki badań…, 2013). Taki stan z jednej strony ogranicza rozwój konwencjonalnie prowadzonych gospodarstw. Stosowanie nawozów mineralnych, środków ochrony roślin i innych substancji chemicznych jest obarczone poważnymi restrykcjami, a niekiedy całkowicie zabronione. Z drugiej jednak strony ten typ obszarów oferuje wysoki potencjał dla rolnictwa ekologicznego. Nie potwierdzają jednak tego dane z Biebrzańskiego Parku Narodowego. Okazuje się bowiem, że gospodarstw ekologicznych jest tam mało. Tak nad Biebrzą, jak i w innych częściach kraju oprócz czystego środowiska głównym powodem zakładania gospodarstw ekologicznych są dotacje ze środków UE (Siedlecka, 2015). Mimo znacznego wzrostu ilości gospodarstw ekologicznych w ostatnich latach zaobserwować można wahania ich liczebności. Przyczyną jest zapewne zapis w Program Rozwoju Obszarów Wiejskich nakładający obowiązek odpowiedniego przeznaczania plonów między innymi do przetwórstwa, sprzedaży oraz przekazania dla innych gospodarstw, warunkujący dalsze posiadanie certyfikatu zgodności i w rezultacie przyznawanie dofinansowania z UE. W przyszłości należałoby zatroszczyć się o rozwój systemu sprzedaży produktów ekologicznych, a także o wsparcie budowy zakładów przetwórczych (Program…, 2016). Literatura Biuletyn informacyjny. 2013. 4-5/2013, ARiMR. Inspekcja Jakości Handlowej Artykułów Rolno-Spożywczych (http://www.ijhars.gov.pl/) [dostęp: 18.07.2016 r.]. Program Rozwoju Obszarów Wiejskich na lata 2014-2020. Ministerstwo Rolnictwa i Rozwoju Wsi. Warszawa 2016. Siedlecka A. 2015. Uwarunkowania i perspektywy rozwoju gospodarstw ekologicznych na obszarach przyrodniczo cennych województwa lubelskiego. Stowarzyszenie Ekonomistów Rolnictwa i Agrobiznesu, Roczniki Naukowe, tom XVII, z. 6: 240-245. Wyniki badań agrochemicznych gleb w województwie podlaskim w latach 20092012 oraz realizacja podstawowych zadań w 2012 r. Okręgowa Stacja Chemiczno–Rolnicza w Białymstoku. Białystok 2013. 44 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym DOBÓR KRYTERIÓW OCENY EFEKTYWNOŚCI ENERGETYCZNEJ W AUDYCIE PROWADZONYM W PRZEMYŚLE SPOŻYWCZYM Dariusz Piotrowski 1 , Mariola Sawczuk 2 , Agata Kurdej 1 , Piotr Gr zegor y 1 , Maci ej Wawrzyniak 1 1 Katedra Inżynierii Żywności i Organizacji Produkcji, Wydział Nauk o Żywności, SGGW w Warszawie 2 Firma audytorsko-doradcza Modus, ul. Peszteńska 2 lok. 26; 03-925 Warszawa Audyt energetyczny przedsiębiorstwa, realizowanym zgodnie z ogólnymi wymaganiami PN-EN 16247-1:2012 oraz PN-EN ISO 50001:2012, polega na analizie zużycia oraz wykorzystania energii przez wybrany obiekt, budynek lub instalację (Sawczuk, 2015). W audycie dąży się do wprowadzenia racjonalnie uzasadnionych usprawnień, dopuszczalnych pod względem technicznym w zakresie optymalizacji zapotrzebowania na energię w obszarach jej użytkowania. Celem pracy było przedstawienie wybranych kryteriów oceniających efektywność energetyczną i uwarunkowań ich doboru dla potrzeb audytu energetycznego zakładów z branży przemysłu spożywczego. Przyjmuje się, że wskaźników efektywności energetycznej jest ponad sześćset i można je podzielić na cztery grupy (Bąk, 2015): wskaźniki termodynamiczne, wskaźniki fizyczno-termodynamiczne, wskaźniki ekonomiczno-termodynamiczne, wskaźniki ekonomiczne. Przedsięwzięcia mające na celu usprawnienie użytkowania energii w zakładach przemysłowych można zakwalifikować jako (Grzybek i Rogulska, 1998; Figórska, 2006): przedsięwzięcia niskonakładowe, średnio-nakładowe i wysokonakładowe (w którym oszczędności energii wynoszą odpowiednio do 15%, od 15% do 25% i powyżej 25%). Wybór kolejności realizowanych przedsięwzięć może zależeć od wyników analizy ekonomicznej. W typowym audycie energetycznym prowadzonym w przemyśle spożywczym najczęściej brane są pod uwagę następujące wskaźniki ekonomiczne (Grzybek i Rogulska, 1998; Figórska, 2006; Sawczuk, 2015): 1. Wskaźnik SPBT (z ang. Simple Pay Back Time) jest to prosty okres zwrotu nakładów, najprościej oceniający czy dane przedsięwzięcie jest opłacalne. Mówi o niezbędnym okresie czasu do odzyskania nakładów, które zostały poniesione na początku w celach realizacji przedsięwzięć inwestycyjnych (typowe zakresy zwrotu przedsięwzięcia: do 2 lat, w przedziale od 3 do 4 lat to są one odpowiednio bardzo, umiarkowanie opłacalne). 2. Wskaźnik NPV (z ang. Net Present Value), tj. wartość bieżąca netto, której celem jest ocena przedsięwzięć. NPV jest sumą (dodatnią lub ujemną) uaktualnionych nadwyżek pieniężnych. W wypadku, gdy wartość bieżąca netto NPV jest większa niż 0 lub równa 0 to przedsięwzięcie inwestycyjne będzie odpowiednio korzystne lub neutralne finansowo (jednak możliwe do akceptacji). 3. Wskaźnik jest IRR (z ang. Internal Rate of Return), tj. wewnętrzna stopa 45 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym zwrotu. Jest to wartość służąca do określenia stopy procentowej, w przypadku której inwestycje wciąż przynoszą zyski. Jeśli wartość IRR jest większa od zera i pokrywa premię za ryzyko inwestycji w daną działalność, to wówczas modernizacja jest opłacalna. Wyliczone wskaźniki: SPBT, NPV, IRR mogą być stosowane na różnych etapach procesu mającego na celu przygotowanie oraz wybór działań modernizacyjnych i inwestycyjnych. W wyniku porównania między sobą uzyskanych wskaźników, możliwe jest określenie przedsięwzięcia najbardziej opłacalnego oraz wymagającego jak najmniejszych nakładów finansowych. Dla dużych zakładów przemysłowych, proponuje się poszerzenie dotychczasowych kryteriów oceny, zdominowanych obecnie przez stosunkowo proste wskaźniki ekonomiczne o nowe metodyczne rozwiązania w ramach stosowanych działań poprawy efektywności energetycznej (EEIM, ang. energy efficiency improvement measures) (Skoczkowski i Bielecki, 2016). Cenne z punktu kompleksowości doboru są podejścia łączące poprawę efektywności energetycznej i ograniczanie emisji dwutlenku węgla (Meyers i in., 2016). Wykorzystują one również wybrane podejścia optymalizacyjne odnoszące się do odzysku ciepła, dostarczania energii w postaci ciepła i zimna, skojarzonego wytwarzania ciepła i innych form energii lub czerpaniu energii z pomp ciepła. Audytorzy realizujący prace w 204 przedsiębiorstwach branż przemysłu spożywczego posługiwali się wybranymi kryteriami uwzględniającymi zużycie zasobów energii włożonej i wytworzonego dwutlenku węgla oraz kryterium czasu zwrotu (Meyers i in., 2016). Literatura Bąk M. 2015. Analiza wskaźników efektywności energetycznej. Praca inżynierska, promotor T. Skoczkowski, WMEiL, Politechnika Warszawska, Warszawa, 1-74 Figórska E. (red.) 2006. Branża spożywcza: materiał instruktażowo - szkoleniowy. Fundacja Partnerstwo dla Środowiska, Kraków, 1-237. Grzybek A., Rogulska M. 1998. Audyt energetyczny jako metoda zmniejszenia zużycia energii w produkcji pasz. Pasze Przemysłowe 7(10): 9-12. Meyers S., Schmitt B., Chester-Jones M., Sturm B. 2016. Energy efficiency, carbon emissions, and measures towards their improvement in the food and beverage sector for six European countries. Energy 104: 266-283. PN-EN 16247-1:2012 Audity energetyczne - Część 1: Wymagania ogólne. PN-EN ISO 50001:2012 - Systemy zarządzania energią. Wymagania i zalecenia użytkowania. Sawczuk M. 2015. Audyt energetyczny przedsiębiorstwa. Główny Mechanik 1(1): 69-71 Skoczkowski T., Bielecki S. 2016. Środki poprawy efektywności energetycznej w przemyśle i ich ocena. Energetyka 68(1): 9-14. 46 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym IMPLEMENTACJA PROJEKTU WIRTUALNEJ ELEKTROWNI NA WYDZIALE ELEKTRYCZNYM POLITECHNIKI CZĘSTOCHOWSKIEJ Tomasz Popławski , Pi otr Szeląg Wydział Elektryczny, Politechnika Częstochowska Według informacji URE liczba i struktura podmiotów sektora elektroenergetycznego od czasu wdrożenia „Programu dla elektroenergetyki” w 2006 roku nie uległa zasadniczym zmianom. W kolejnych latach zmieniał się ich udział w rynku oraz rozwijała się generacja rozproszona, w szczególności energetyka wiatrowa. Wskaźnik udziału rynkowego trzech największych podmiotów, mierzony według energii wprowadzonej do sieci w 2015r. wyniósł 57,4%. Ze zobowiązań klimatycznych wynika, że do 2020 r. Polska ma obowiązek uzyskać 15% udział OZE w zużyciu energii. Według danych URE z 2015 roku liczba instalacji oraz ich moc przedstawiona jest w tabeli 1. Tabela 1. Liczba i moc zainstalowanych instalacji OZE w Polsce Typ instalacji elektrownie biogazowe elektrownie biomasowe wytwarzające z promieniowania słonecznego elektrownie wiatrowe elektrownie wodne elektrownie realizujące technologię współspalania RAZEM Źródło URE, data aktualizacji danych: 31.12.2015 Ilość instalacji 290 37 345 1,129 757 43 2,601 Moc MW 217.996 1103.115 87.718 5432.324 988.160 0.000 7829.313 Coraz więcej budowanych jest małych instalacji integrujących ze sobą różne rodzaje OZE. Przykładem tego może być instalacja OZE na Wydziale Elektrycznym Politechniki Częstochowskiej, w której skład wchodzą: instalacja fotowoltaiczna o łącznej mocy znamionowej 45kW, elektrownia wiatrowa składająca się z trzech turbin o pionowej osi obrotu (każda o mocy nominalnej 10 kW) oraz mikroturbiny o poziomej osi obrotu (moc nominalna wynosi 3kW). Elektrownia wirtualna (ang. virtual power plant) - to układ wzajemnie powiązanych jednostek wytwórczych generacji rozproszonej energii odnawialnej, sieci teleinformatycznych, systemu zarządzania oraz mechanizmów rynkowych. Elektrownia wirtualna stanowi z punktu widzenia reszty SEE, zamkniętą, sterowalną całość (jednostkę), która zaspokaja lokalne potrzeby lub współpracuje z siecią elektroenergetyczną (Wirtualne elektrownie… 2012). Wychodząc z tej definicji oraz dostępnej w tym zakresie literatury (Paska 2010; Kucęba 2012) podjęto próbę zbudowania elektrowni wirtualnej w mikroskali. Wykorzystując zasoby fizycznych Wydziału Elektrycznego, na które w głównej mierze składały 47 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym się źródła energii elektrycznej uzupełnione o profesjonalną stację pogodową rozpoczęto budowę systemu. We współpracy z firmami partnerskimi pozyskano kolejne elementy składowe czyli magazyn energii bazujący na technologii AHI oraz system informatyczny umożliwiający gromadzenie i przetwarzanie danych w czasie rzeczywistym. Na rysunku 1 przedstawiono schemat wdrażanego systemu. Rysunek 1. Schemat projektu wirtualnej elektrowni na Wydziale Elektrycznym Politechniki Częstochowskiej Integracja danych pomiarowych w pierwszej fazie projektu polegająca na analizie danych pochodzących z liczników energii elektrycznej już wykazała potencjalne korzyści finansowe związane z kompensacją mocy biernej. Kolejne oszczędności mogą powstać po przeprowadzeniu kompleksowej i trwającej dłuższy czas analizie profilu zużycia energii elektrycznej. Pierwsze wyniki wskazują potencjale źródła oszczędności związane ze zmianą obowiązującej umowy na dostawę energii elektrycznej. W pełni wdrożona i funkcjonująca elektrownia wirtualna na Wydziale Elektrycznym może przynieść oszczędności w opłatach za energię elektryczną rzędu 20-30%. Literatura Wirtualne elektrownie - sposób na stałe zasilanie z małych OZE. www.ecosilesia.com, 7 września 2012. Paska J. 2010. Wytwarzanie rozproszone energii elektrycznej. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej. Warszawa. Kucęba R. 2012. Wirtualna elektrownia w inteligentnym środowisku zarządzania. Politechnika Częstochowska. Gliwice. 48 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym ROZWÓJ SEKTORA ENERGETYKI ODNAWIALNEJ W KONTEKŚCIE ZRÓWNOWAŻONEGO ROZWOJU Joanna Rorat, Anna Szeląg -Si kora, Jakub Si kora Wydział Inżynierii Produkcji i Energetyki, Uniwersytet Rolniczy w Krakowie. Wraz z rozwojem cywilizacyjnym rośnie zapotrzebowanie na energię. Tradycyjne zasoby – głównie paliwa kopalne (węgiel, ropa naftowa, gaz ziemny) są wyczerpywalne, a przy ich zużyciu towarzyszy wzrost zanieczyszczenia środowiska naturalnego. Alternatywę dla nich stanowią odnawialne źródła energii (OZE), a ponieważ ich zasoby uzupełniają się w naturalnych procesach, pozwala to traktować je jako niewyczerpalne. Energetyka odnawialna odgrywa coraz większą rolę w strukturze dostaw energii. W styczniu 2007 roku Komisja Europejska przedstawiła tzw. pakiet klimatyczno – energetyczny, zawierający następujące cele dla krajów członkowskich Unii Europejskiej: zmniejszenie emisji gazów cieplarnianych przynajmniej o 20% w 2020 r. w porównaniu do bazowego roku 1990, zwiększenie udziału energii ze źródeł odnawialnych z zużyciu energii końcowej do 20% w 2020 r., zwiększenie efektywności wykorzystania energii o 20% do 2020 r. w porównaniu do prognozy zapotrzebowania na paliwa i energię. Ustalone w dyrektywie cele ogólne w zakresie zużycia energii ze źródeł odnawialnych w końcowym zużyciu energii brutto w 2020 r. dla poszczególnych państw członkowskich UE są zróżnicowane. Tworzenie konkurencyjnego rynku odnawialnych źródeł energii zapewni realizację koncepcji zrównoważonego rozwoju energetycznego. Pojęcie rozwoju zrównoważonego jest zagadnieniem bardzo rozłegłym i złożonym, w związku z czym nie jest ono jednoznacznie definiowane. Powinno być jednak zawsze kojarzone z pozytywnymi zmianami zachodzącymi na danym obszarze z uwzględnieniem potrzeb, preferencji, herarchi i wartości właściwych dla danego obszaru. Polska, jako kraj członkowski Unii Europejskiej, czynnie urzestniczy w tworzeniu wspólnotowej polityki energetycznej. Podstawowe kieunki polskiej polityki energetycznej to: poprawa efektywności energetycznej, wzrost bezpieczeństwa dostaw paliw i energii, dywersyfikacja struktury wytwarzania energii elektrycznej poprzez wprowadzenie energetyki jądrowej, rozwój wykorzystania odnawialnych źródeł energii, w tym biopaliw, rozwój konkurencyjnych rynków paliw i energii, ograniczenie oddziaływania energetyki na środowisko. 49 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym Działania na rzecz rozwoju wykorzystania odnawialnych źródeł energii mają doprowadzić m.in. do zrównoważonego rozwoju OZE, czego efektem będzie zminiejszenie emisji dwutlenku węgla i zwiększenie bezpieczeństwa energetycznego Polski. 50 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym ABSORPCJA TECHNOLOGII ŚRODOWISKOWYCH W PRZEDSIĘBIORSTWACH PRZEMYSŁU SPOŻYWCZEGO - KONTEKST STRATEGICZNY Oksana Seroka -Stol ka Politechnika Częstochowska Przyjęcie nowego modelu rozwoju gospodarczego-opartego na dynamicznym podejściu do ochrony środowiska-zrodziło potrzebę identyfikacji czynników wpływających na absorpcję technologii środowiskowych przez przedsiębiorstwa. Dynamiczne podejście podmiotów gospodarczych do ochrony środowiska wiąże się z przyjęciem strategii prewencyjnych (proaktywnych). Zakłada ono w swym pierwotnym założeniu systematyczną poprawę cech produktów oraz przebiegu procesów produkcyjnych. Poszukiwanie rozwiązań zapobiegających emisji zanieczyszczeń, wydaje się być korzystniejszym rozwiązaniem, niż usuwanie skutków wygenerowanych już zanieczyszczeń przez przestarzałe technologie „końca rury” (Kemp, 1997). Podjęcie decyzji strategicznych w sferze ochrony środowiska poprzedzone jest analizą kosztów i korzyści ekonomicznych związanych z wdrożeniem „czystej” technologii. Rozwiązania „u źródła” tzw. technologie zintegrowane lub „czyste” technologie środowiskowe obciążają przedsiębiorstwa finansowo, bowiem stosunek poniesionych nakładów do osiąganych korzyści ekonomicznych z ich wdrożenia, nie zawsze jest zadawalający dla zarządzających. W związku z tym kapitałochłonność inwestycji środowiskowych wzbudza wśród decydentów przedsiębiorstw, mechanizm odraczania inwestycji środowiskowych (Mazzanti i Zoboli, 2006). Współczesna presja otoczenia jakiej poddawane są przedsiębiorstwa wobec zapobiegania zanieczyszczeniom, przyczyniła się do pojawienia się różnych orientacji strategicznych podmiotów wobec problemów ochrony środowiska. W nowym ujęciu, cechy strategii czystszej produkcji dotyczą już nie tylko ich kompleksowości, ciągłości i prewencyjności ale także poziomu adaptacji podmiotów do otoczenia i szybkości ich reakcji na zmiany zachodzące w otoczeniu. Nie wszystkie przedsiębiorstwa reagują na otoczenie w ten sam sposób. Na tym tle zrodziły się różne typy funkcjonalnych strategii środowiskowych: reaktywnych aż po proaktywne ze względu na poziom adaptacji przedsiębiorstwa do otoczenia. Treścią proaktywnych strategii środowiskowych jest nie tylko przestrzeganie obowiązujących regulacji środowiskowych ale także antycypowanie zdarzeń. Oznacza to wyprzedanie (antycypowanie) zmian zanim nastąpią w otoczeniu prawnym. To pociąga za sobą wdrożenie, odpowiednio wcześnie, usprawnień lub wymianę istniejącej technologii na nową. Celem realizacji proaktywnych strategii jest bezemisyjne prowadzenie działalności, poszukiwanie innowacyjnych rozwiązań technologicznych i organizacyjnych oraz podejście „od kołyski do grobu” w odniesieniu do produktu. Reaktywne strategie 51 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym środowiskowe cechują przedsiębiorstwa, których celem jest efektywna odpowiedź przedsiębiorstwa na regulacje środowiskowe i optymalizację istniejących procesów (Post i Altman, 1994). Celem artykułu jest identyfikacja i analiza czynników wpływających na absorpcję technologii środowiskowych przez przedsiębiorstwa przemysłu spożywczego o różnych typach strategii środowiskowej. W celu identyfikacji czynników wpływających na absorpcję nowych technologii środowiskowych pogłębiono wiedzę o istniejących modelach absorpcji technologii środowiskowych w literaturze międzynarodowej. Następnie poddano analizie wpływ zidentyfikowanych czynników absorpcji technologii środowiskowych na przedsiębiorstwa ze względu na typ ich strategii środowiskowej. Metody badawcze: W celu wyodrębnienia struktury czynników zastosowano analizę czynnikową (metoda głównych składowych). Do statystycznego opisu nasilenia wpływu czynników absorpcji technologii środowiskowych zastosowano statystyki opisowe. W celu oceny istności różnic między wpływem czynników absorpcji technologii środowiskowych na typ strategii środowiskowej przedsiębiorstw zastosowano nieparametryczną analizę wariancji KruskalaWallisa. Do oceny nasilenia związków korelacyjnych między czynnikami absorpcji technologii środowiskowych a typem strategii, zastosowano korelację tau Kendalla. Literatura Kemp R. 1997. Environmental policy and technical change. Edward Elgar, Cheltenham-Brookfield. Mazzanti M., Zoboli R. 2006. Examining the factors influencing environmental innovations. FEEM Working Paper Series 20. doi: dx.doi.org/10.2139/ssrn.879721. Post J. E., Altman B. 1994. Managing the Environmental Change Process: Barriers and Opportunities, Journal of Organizational Change Management 7(4): 64-81. 52 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym MECHANIZMY WSPIERAJĄCE ROZWÓJ ENERGETYKI ODNAWIALNEJ W POLSCE NA TLE WYBRANYCH KRAJÓW EUROPEJSKICH Anna Szeląg-Si kora, Jakub Si kora , Michał Cupiał , Joanna Rorat Instytut Inżynierii Rolniczej i Informatyki, Uniwersytet Rolniczy w Krakowie Bezpieczeństwo energetyczne i zapewnienie dostępu do surowców energetycznych po możliwie niskiej cenie powinno być priorytetem każdego rządu. Zadaniem państwa w obszarze polityki energetycznej jest z pewnością tworzenie odpowiednich regulacji umożliwiających rozwój krajowej energetyki. Polityka energetyczna powinna być spójna z polityką gospodarczą i tworzyć podstawy trwałego rozwoju. Musi być też „inteligentna” czyli tworzyć bazę do absorbcji nowoczesnych technologii, realizować zasadę zrównoważonego rozwoju (Baran, 2014). W dobie poszukiwania alternatywnych rozwiązań dla energii konwencjonalnej podejmowane są różnorakie działania w celu wzmocnienia potencjału odnawialnych źródeł energii. Jednak produkcja energii z odnawialnych źródeł wciąż obarczona jest wieloma problemami. Wśród istniejących ograniczeń należy wymienić nie tylko techniczno-technologiczne uwarunkowania czy dostępność zasobów surowcowych, ale również uwarunkowania formalno-prawne i kosztochłonność procesu produkcji. Nie należy również zapominać o obecności na rynku konkurencyjnych paliw kopalnianych. Produkcja energii odnawialnej niejednokrotnie bywa porównywana do produkcji rolniczej, która bez zewnętrznego wsparcia finansowego, przy obecnych cenach rynkowych produktów finalnych, nie miła by racji bytu. Sytuację tę obserwujemy nie tylko w Polsce ale również innych krajach europejskich. Poszczególne kraje Unii Europejskiej stosują różne instrumenty wsparcia. Najogólniej można je podzielić na wsparcie inwestycyjne (dotacje inwestycyjne, zwolnienia lub obniżki podatkowe przy realizacji inwestycji) i wsparcie operacyjne dla wyprodukowanej energii (subsydiowanie ceny, zielone certyfikaty, programy przetargowe, zwolnienia lub obniżki podatkowe przy sprzedaży energii) (Bukowski, 2012; Sasin, 2008). Celem pracy było przestawienie mechanizmów wsparcia rozwoju energii odnawialnej w Polsce na tle wybranych krajów europejskich. Poddane analizie mechanizmy, podzielono na wsparcie inwestycyjne i wsparcie operacyjne. W ramach wsparcia inwestycyjnego wyszczególniono: - dotacje inwestycyjne, zwolnienia i obniżki podatkowe przy realizacji inwestycji. W przypadku wsparcia operacyjnego dla wyprodukowanej energii z wykorzystaniem odnawialnych źródeł uwzględniono: - zwolnienia lub obniżki podatkowe przy sprzedaży energii, programy przetargowe, certyfikaty (świadectwa pochodzenia), taryfy cenowe (gwarantowane ceny) (EIA, 2014). 53 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym Głównym celem rozwoju odnawialnych źródeł energii w Polsce jest spełnienie do 2020 roku unijnego kryterium 15% udziału OZE w finalnym użyciu energii i dalszy wzrost tego wskaźnika w latach następnych. W latach 2006-2010 zużycie energii odnawialnej w Polsce wzrastało średnio o 7,8% rocznie. W końcu tego okresu w odnawialnych źródłach energii wytworzono blisko trzykrotnie więcej energii elektrycznej niż w 2005 roku, a ilość energii produkowanej w OZE w latach 2008-2009 była wyższa od prognozowanej o 10% (Raport określający cele w zakresie udziału energii elektrycznej...). Wysoką dynamikę wzrostu osiągnięto głównie dzięki wprowadzeniu mechanizmu zielonych certyfikatów. Jednocześnie od 2005 roku obserwuje się wyższe od prognozowanego zużycie energii elektrycznej ogółem, co utrudnia uzyskiwanie zakładanych wskaźników tempa rozwoju OZE. W ocenie Najwyższej Izby Kontroli (Rozwój i wykorzystanie odnawialnych źródeł...), tendencja ta będzie utrzymywać się w latach 2011-2020, a w końcu tego okresu udział OZE w produkcji energii elektrycznej może kształtować się o 1,25 punktu proc. poniżej oczekiwanego poziomu (Pająk i Mazurkiewicz, 2014). Literatura Baran B. 2014. Wsparcie energetyki odnawialnej w Niemczech jako przykład skutecznej polityki państwa. The paper submitted to VIIIth International Conference on Applied Economics Contemporary Issues in Economy under the title Market or Government? Bukowski M. 2012. Mechanizmy wsparcia finansowego energetyki odnawialnej w Polsce i krajach Europy. Zesz. Nauk. SGGW. Probl. Roln. Świat 12(4):14-24. EIA. 2014. Energy Information Administration, www.eia.gov (28.07.2016). Najwyższa Izba Kontroli, Rozwój i wykorzystanie odnawialnych źródeł energii elektrycznej, Raport z wyników kontroli, nr ewid. 5/2012/P/11/044/KGP KGP4101-02-00/2011. Pająk K., Mazurkiewicz J. 2014. Mechanizmy rozwoju energetyki odnawialnej. Dostępny: http://www.ue.katowice.pl (28.07.2016). Raport określający cele w zakresie udziału energii elektrycznej wytwarzanej w odnawialnych źródłach energii znajdujących się na terytorium Rzeczypospolitej Polskiej w krajowym zużyciu energii elektrycznej w latach 2005-2014, obwieszczenie Ministra Gospodarki i Pracy z dnia 31 sierpnia 2005r., M.P. nr 53, poz. 731. 54 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym EFEKTYWNOŚĆ ENERGETYCZNA POWIETRZNYCH POMP CIEPŁA DLA CWU Mariusz Szreder Instytut Inżynierii Mechanicznej, Politechnika Warszawska Filia w Płocku Stosunkowo popularnym rozwiązaniem stosowanym do podgrzewania ciepłej wody użytkowej stały się w ostatnich latach pompy ciepła. Wynika to przede wszystkim z niskiej ceny zakupu oraz prostoty montażu tego systemu. Na rynku dostępne są różne rozwiązania techniczne, przeznaczone wyłącznie do podgrzewu wody użytkowej zawierające integralny zbiornik wody lub przeznaczone do współpracy z istniejącą instalacją grzewczą w budynku. Wariant modułowy pompy ciepła (bez zbiornika) umożliwia łatwy montaż pompy ciepła w kotłowni, w której znajduje się np. kocioł na paliwo stałe i zbiornik wody, który nie wymaga wymiany na nowy. Najczęściej pompy ciepła dla CWU są wyposażone w zasobniki o pojemności 250÷300 dm3, na podgrzanie wody w zasobniku od temperatury 15°C do 50°C pompa ciepła średnio zużywa 3,5 kWh energii elektrycznej, zatem jednorazowy koszt podgrzania wody wynosi ok. 2 zł. Projektowane stanowisko badawcze zostało wyposażone w system EKONTROL. Sterownik urządzenia łączy się za pośrednictwem modemu EKOLAN z Internetem i przesyła dane do systemu EKONTROL. Połączenie działa również w przeciwną stronę – użytkownik może połączyć się ze sterownikiem poprzez system EKONTROL z dowolnego urządzenia, które posiada dostęp do Internetu (rys. 1). Rysunek 1. Schemat toru pomiarowego powietrznej pompy ciepła PCWU 2,5 kW 55 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym Rozbudowa systemu pomiarowo-sterującego o moduł G922-COP umożliwia dodatkowo pomiar natężenia przepływu wody i zużycia energii elektrycznej przez sprężarkę. W efekcie możliwe jest wyznaczenie wartości chwilowych współczynnika COP. Z wstępnie przeprowadzonych wyników pomiarów wynika, że powietrzna pompa ciepła uzyskała najwyższe COP=3,8 w pierwszej fazie podgrzewania wody w zasobniku. Pobór prądu przez sprężarkę był poniżej 3A, a zapotrzebowanie na moc elektryczną wynosiło 600 W. W końcowej fazie podgrzewania efektywność pompy ciepła spadła do wartości COP=2,6, a zapotrzebowanie na moc elektryczną wzrosło do 950 W (rysunek 2). Rysunek 2. Zestawienie zarejestrowanych wartości prądu, poboru mocy elektrycznej i COP dla powietrza wentylacyjnego. W trakcie badań laboratoryjnych dane pomiarowe na bieżąco były zapisywane w bazie danych systemu EKONTROL. Z przeprowadzonych badań wynika, że podgrzanie wody w zasobniku o pojemności 130 dm3/h od temperatury 25°C do 40°C trwało średnio 60 minut, natomiast podgrzanie wody o kolejne 5°C zajmowało już 30 minut. Praca pompy ciepła w zakresie wyższej temperatury wody w zasobniku jest mniej efektywna, przez co podgrzewanie wody w zasobniku powyżej 50°C jest nieekonomiczne. Pompy ciepła wody użytkowej mogą zastępować zastosowanie kolektorów słonecznych, jednak należy pamiętać zarówno o ich zaletach, jak i ograniczeniach. Najniższe koszty eksploatacyjne cechują instalację solarną, która jest również mniej złożonym urządzeniem, o potwierdzonej niezawodności i żywotności. Pompy ciepła są objęte także krótszymi okresami gwarancji, które w zależności od producenta wynoszą od 2 do 5 lat (dla kolektorów słonecznych jest to przeważnie 10 lat). 56 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym EFEKTYWNOŚĆ ENERGETYCZNA PROCESU MYCIA W ZAKŁADACH PRZEMYSŁU SPOŻYWCZEGO Maciej Wawrzyniak , Dariusz Piotrowski Katedra Inżynierii Żywności i Organizacji Produkcji, Wydział Nauk o Żywności, SGGW w Warszawie Efektywność energetyczną trudno jednoznacznie zdefiniować. Przykładowo można określić ją jako stosunek uzyskanych wyników, usług towarów lub energii do wkładu energii. Przyjmuje się, że stanowi ona jeden z głównych czynników rozwoju przedsiębiorczości i innowacyjności (Skoczkowski i Bielecki, 2016). Firma ma obowiązek prowadzenia i walidowania procesów higienicznych w celu usunięcia zanieczyszczeń fizycznych, chemicznych i mikrobiologicznych z surowców, aparatów, maszyn, rurociągów i armatury zlokalizowanych w liniach produkcyjnych, jak i z przestrzeni je otaczających (Rozporządzenie Parlamentu…, 2004). Mycie urządzeń i linii technologicznych w zakładzie przemysłu spożywczego, poszerzone w określonych sytuacjach o dezynfekcję, powinno być realizowane z poszanowaniem wykorzystywanej wody i energii wdrażając dla istniejących wariantów procesów. Zakłady przemysłowe w odniesieniu do prowadzonych procesów powinny korzystać z najlepszych dostępnych technik BREF / BAT (Komisja Europejska, 2006) wypracowanych z poszanowaniem środowiska naturalnego i publikowanych w aktualizowanych dokumentów referencyjnych. Celem pracy była analiza dostępnych metod i technik prowadzenia mycia obiektów, linii produkcyjnych stosowanych w realiach przemysłu spożywczego z uwzględnieniem innowacyjnych rozwiązań konstrukcyjnych i sprzętowych podnoszących efektywność energetyczną. W zakresie pracy leży wskazanie obszarów i rozwiązań ograniczających zużycie wody i mediów energetycznych. W warunkach przemysłu spożywczego dla podniesienia efektywności energetycznej prowadzonych procesów możliwej jest łączenie procesów typu: mycie i rozmrażanie, wprowadzenie procesów poprzedzających mycie (zamaczanie, wypłukiwanie), oszczędzania wody do mycia samochodów ciężarowych pochodzącej z recyklingu, w tym po częściowym jej oczyszczeniu oraz ponowne wykorzystanie płynów (np. ciepłej wody chłodzącej do mycia lub środków alkalicznych, kwasowych z poprzedniego cyklu mycia). Z nadzieją patrzy się na wykorzystanie dostosowanych do obiektów programów mycia i automatyzacji procesu w połączeniu z komputerowym wspomaganiem np. sterowania mycia urządzeń w obiegu zamkniętym (Komisja Europejska, 2005; Moerman i in., 2014). Rozwiązania stosowane niezbędne w warunkach branż przemysłu spożywczego opierają się zarówno na rozwiązaniach z dziedzin zarządzania jak i techniczno-konstrukcyjnych, opracowanych metodycznych wytycznych procesowych, jak i koncepcjach zarządzania ograniczając zanieczyszczanie środowiska. Wśród technicznych rozwiązań wymienia się (Komisja Europejska, 2005; Moerman i in., 2014): tłok czyszczący rurociągi, 57 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym usuwanie pozostałości z rurociągów za pomocą sprężonego powietrza (barbotażu) przed czyszczeniem lub zmianą produktu, wyposażenie węży myjących w regulowane ręcznie spusty, zaawansowane technicznie głowice myjące, mycie zakładające regulację ciśnienia (wysokie lub niskie, stałe lub modyfikowane). Tradycyjnie wybory wariantu gospodarowanie wodą, energią i detergentami należy do dziedzin poważnych obszarów wpływających na oszczędności rozpatrywanego procesu. Dla procesów mycia zarówno w systemie CIP (ang. Cleaning-in-place) jak i COP (ang. Cleaning-out-of-place) kluczowy jest dobór wartości czynników procesowych, tj. czasu, temperatury, stężenia chemicznych roztworów, prędkości przepływu mediów myjących wymuszających hydrauliczne naprężenia ścinające. Energochłonność procesu mycia jest uwarunkowana technologicznotechnicznymi aspektami prowadzenie procesów przetwórczych, w tym złożoną charakterystyką fizyczno-chemiczną generowanych zanieczyszczeń produkcyjnych (zróżnicowanie m.in. od warunków temperaturowych procesu). W procesie mycia (Moerman i in., 2014; Piepiórka-Stepuk i Diakun, 2014), ilość i temperatura czynnika myjącego oraz niezbędne nakłady na uzyskanie odpowiedniego jego składu (czy jest potrzebny etap oczyszczenia np. z wprowadzeniem ultrafiltracji?) jest głównym wydatkiem energetycznym. Z powyższych względów należy poszukiwać metod i technik niskotemperaturowych, jak również dążyć do rozwiązań intensyfikujących oddziaływania mechaniczne podczas procesu mycia. Literatura Komisja Europejska 2006. Zintegrowane zapobieganie zanieczyszczeniom i ich ograniczanie. Dokument referencyjny na temat najlepszych dostępnych technik w przemyśle spożywczym. Opracowanie, 1-258 http://www.ekoportal.gov.pl/fileadmin/Ekoportal/Pozwolenia_zintegrowane/BR EF/13a_Dokument_referencyjny_BREF_Przemysl_spozywczy_FDM_czesc_1. pdf, dostęp dnia 3.08.2016. Moerman F., Rizoulières P., Majoor F.A. 2014. Cleaning in place (CIP) in food processing. In: Hygiene in Food Processing (Second Edition), Woodhead Publishing Limited, Cambridge, 305–383. Piepiórka-Stepuk J., Diakun J. 2014. Energetyczne aspekty procesu i skuteczności mycia płytowego wymiennika ciepła. Postępy Techniki Przetwórstwa Spożywczego 24(2): 86-91. Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (WE) No. 852-854/2004 Skoczkowski T., Bielecki S. 2016. Efektywność energetyczna - politycznoformalne uwarunkowania rozwoju w Polsce i Unii Europejskiej. Polityka Energetyczna - Energy Policy Journal 19(1): 5–20. 58 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym PROCES PRODUKCJI ENERGII ELEKTRYCZNEJ W ASPEKCIE UWARUNKOWAŃ SYSTEMU ELEKTROENERGETYCZNEGO Konrad Zaręba Uniwersytet Ekonomiczny w Krakowie Dzisiejsze tempo popytu na energię elektryczną, finalny spadek jej cen dotykają zarówno wytwórców, jak i inwestorów w nowe jednostki wytwórcze. Problemy te dotykają również planowania procesu pracy systemu elektroenergetycznego. Wytwórcy podlegają silnym wpływom rynkowym, cena energii na rynku jest wyznaczana na podstawie kosztów zmiennych jednostek wytwórczych domykających „stos” (kosztów krańcowych) pracujących na potrzeby systemu elektroenergetycznego. Poziom tego wpływu zależy od dyspozycyjności, sprawności jednostki i jej pozycji w „merit order”. Mechanizmy rynkowe sprawiają, że jednostki tzw. „ogona merit order” nie osiągają przychodów, które pozwalałyby na opłacalność i rentowność produkcji. Główne problemy kierowania procesami produkcyjnymi produkcji energii elektrycznej pod kątem współpracy jednostek wytwórczych z systemem elektroenergetycznym dotyczą regulacji mocy i częstotliwości z uwzględnieniem ekonomicznego rozdziału obciążeń jak również regulacja napięcia w węzłach wytwórczych. Do parametrów określających system elektroenergetyczny zalicza się: roczną produkcję energii elektrycznej, moc szczytową odbiorców, moc zainstalowaną elektrowni, moc największej elektrowni, moc największych bloków i związanych z przesyłem. Wielkości tych parametrów są uwarunkowane rodzajem, wielkością jednostek wytwórczych i ich możliwościami produkcyjnymi. W tym kontekście proces produkcyjny energii elektrycznej to zbiór zaplanowanych operacji i działań wzajemnie ze sobą powiązanych i na siebie oddziaływujących, ukierunkowanych na wytworzenie specyficznego produktu jakim jest energia elektryczna i dostarczenie systemowi elektroenergetycznemu. Presja systemu elektroenergetycznego na procesy wytwórcze energii elektrycznej dotyczy: wysokiej niezawodności jednostek wytwórczych, niski koszt energii elektrycznej, wysoką elastyczność procesów produkcji, szybki rozruch nieplanowany, niski koszt inwestycyjny. Dlatego planowanie procesów produkcyjnych pod kątem potrzeb systemu elektroenergetycznego wiąże się z odpowiednią i niezawodną organizacją procesów wytwórczych. W praktyce produkcyjnej znajduje to odzwierciedlenie w presji na: 1) Optymalizację składu jednostek wytwórczych (ilość pozostawionych 59 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym w ruchu jednostek wytwórczych). 2) Organizację procesów wytwórczych w elektrowni: optymalizację składu urządzeń wytwórczych, planowanie procesu produkcyjnego w cyklu dobowym i rocznym, prognozowanie zapotrzebowania na moc i energię, ekonomicznym rozdziale obciążeń między urządzeniami wytwórczymi, ograniczenie związane z okresami rozruchu, postoju głównych urządzeń produkcyjnych, wymuszanie pracy lub postojów (utrzymanie odpowiednich poziomów napięć). Ze względu na specyfikę działalności produkcyjnej zarządzanie tym procesem ma na celu utrzymanie ciągłości przebiegu procesu produkcyjnego, utrzymania ciągłości przepływu surowcowego i materiałowego, utrzymanie wysokiej jakości wyrobu, monitorowanie procesu produkcyjnego, sterowanie pojawiającymi się odchyleniami od obowiązujących norm oraz nadzorowanie przepływu informacji. System elektroenergetyczny to nie tylko obiekt regulacji częstotliwości i mocy, którego zmiany obciążenia w systemie wynikają z przebiegu krzywych dobowych zmienności obciążenia, zmiany mocy o niedużej wartości i krótkim czasie trwania związanej z załączaniem lub wyłączaniem różnego rodzaju odbiorników, zmiany wynikające z nagłych awarii i drobne zmiany z przerywaną pracą odbiorników. Jest również złożoną organizacją, która poprzez swoją rolę silnie oddziałuje na wytwórców, odbiorców i rynek. Zmiany mocy wytwarzanej w systemie elektroenergetycznym są uzależnione od zdolności regulacyjnych i parametrów poszczególnych rodzajów bloków wytwórczych. Dobrze funkcjonujący system elektroenergetyczny powinien wypracowywać mechanizmy motywujące do doskonalenia działań organizacyjnych i produkcyjnych w kierunku rentowności produkcji jak również mechanizmy obronne przed ponoszeniem kosztów wychodzenia jednostek z systemu na odbiorcę końcowego energii elektrycznej. 60 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym MOŻLIWOŚCI OBNIŻENIA ENERGOCHŁONNOŚCI PROCESÓW TECHNOLOGICZNYCH W PRZEMYŚLE PASZOWYM Kazi mier z Zawiślak, Paweł Sobczak Katedra Inżynierii i Maszyn Spożywczych, Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie W przemyśle paszowym najbardziej energochłonnymi procesami są rozdrabnianie i granulowanie. Rozdrabnianie wiąże się z przygotowaniem materiałów roślinnych do dalszej obróbki, proces ten decyduje o homogenności mieszanek i trwałości granulatu i ma istotny wpływ na całkowity koszt produkcji. Kolejne etapy w procesie granulowania pasz to: kondycjonowanie, wytłaczanie, chłodzenie granulatu, kruszenie i sortowanie. Duży wpływ na przebieg procesu mają również czynniki techniczne związane z parametrami konstrukcyjnymi układu roboczego. Istotne znaczenie na zapotrzebowanie energii ma rodzaj rozdrabniacza, zastosowane sita lub technologia rozdrabniania. Konsekwencją eksploatacji maszyn jest ich zużywanie się, co również wpływa na stopień rozdrobnienia surowca i energochłonność. Do takich elementów należy np.: stopień zużycia bijaków, sit lub stopień zużycia walców (Kwiatkowski i in., 2012). Tabela 1. Wpływ wilgotności surowca na stopień rozdrobnienia, wydajność oraz energochłonność w procesie rozdrabniania (Zawiślak, 2001) Surowiec Kukurydza Pszenica Jęczmień Wilgotność Sito % 13,5 15,5 17,5 20,0 13,5 15,5 17,5 20,0 13,5 15,5 17,5 20,0 mm 3,0 3,0 3,0 Moduł rozdrobnienia śruty mm 0,886 0,917 0,995 1,041 0,907 0,948 0,971 1,072 1,061 1,125 1,206 1,293 Wydajność Energochłonność th-1 1,87 1,80 1,60 1,43 1,90 1,62 1,28 1,07 1,23 1,05 0,81 0,67 kWht-1 4,34 4,50 5,08 5,65 4,22 4,99 6,35 7,58 6,57 7,71 10,06 12,05 Według badań przeprowadzonych na ziarnie kukurydzy, pszenicy i jęczmienia wzrost wilgotności o 4 punkty procentowe powoduje wzrost energochłonności o 17% przy rozdrabnianiu ziarna kukurydzy, natomiast w przypadku ziarna pszenicy energochłonność wzrasta nawet o 50% przy takiej samej zmianie wilgotności (Zawiślak, 2001). 61 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym Z badań naukowych wynika, że koszt energii potrzebnej na rozdrobnienie jednej tony surowca przez rozdrabniacz bijakowy jest o 50% większy niż dla rozdrabniacza walcowego. W produkcji pasz granulowanych, etap granulowania składa się z wielu elementów mających wpływ na zapotrzebowanie na energię. Jednym z takich procesów jest kondycjonowanie. Podczas tej obróbki temperatura mieszanki wzrasta do około 80÷90°C. Źle przeprowadzony proces kondycjonowania np.: zbyt niska temperatura mieszanki powoduje, że zwiększa się zapotrzebowanie na energię wytłaczania. Badania potwierdzające wpływ temperatury i wilgotności mieszanki na wydajność procesu granulowania, przedstawiono na rysunku 1. 986 Wydajność[ kg/h] 990 980 968 970 960 950 947 940 930 920 50 60 65 Tem peratura m ieszanki [°C] Rysunek 1. Wydajność procesu granulowania w zależności od temperatury mieszanki Wraz ze wzrostem temperatury po kondycjonowaniu następuje wzrost wydajności procesu. Duży wpływ na przebieg procesu mają również czynniki techniczne związane z parametrami konstrukcyjnymi układu roboczego. Istotne znaczenie może mieć poznanie wpływu kształtu powierzchni rolek wytłaczających, który wpływa na wydajność procesu, co ma wpływ na energochłonność procesu. Innym problemem związanym z nakładami na energię jest wykorzystanie ciepła odpadowego z procesu granulowania. Literatura Kwiatkowski P., Zawiślak K., Sobczak P. 2012. Ocena procesu rozdrabniania ziarna jęczmienia rozdrabniaczami bijakowymi. Acta Sci. Pol., Technica Agraria 11(3-4): 65-72. Zawiślak K. 2001. Wpływ wilgotności surowca na energochłonność procesu rozdrabniania. Inżynieria Rolnicza 2(22): 389-392. Zawiślak K., Sobczak P., Panasiewicz M., Markowska A. 2010. Wpływ wybranych parametrów technologicznych na wytrzymałość kinetyczną granulatu. Acta Sci. Pol., Technica Agraria 9(1-2): 3-10. 62 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym BIOWĘGIEL - POTENCJALNY ARSENAŁ DLA KONTROLI ZMIAN KLIMATU I WALKI Z NISKĄ EMISJĄ Zbigniew Bis Katedra Inżynierii Energii, Politechnika Częstochowska W Polsce mamy do czynienia z pilną potrzebę podjęcia intensywnych prac nad rozwojem nowych metod sekwestracji CO2 alternatywnych dla kosztownego CCS. Tą alternatywą może być biomasa, gdyż w polskich (i nie tylko) warunkach jest jej dużo. Aktualnie biomasa do celów energetycznych wykorzystywana jest jako paliwo bezpośrednio spalane lub współspalane w kotłach przystosowanych do spalania węgla. Niestety, jak pokazują doświadczenia pracowników Katedry Inżynierii Energii Politechniki Częstochowskiej (KIE PCz), efekty – oprócz finansowych – są niezadowalające, gdyż proces spalania i współspalania biomasy, szczególnie zawilgoconej, negatywnie wpływa na osiągi i stan techniczny kotła (Bis, 2010). Jeśli uwzględni się wszystkie emisje w procesie transportu biomasy z dużych odległości i jej przygotowanie (np. suszenie), przestoje, kosztowne naprawy oraz obniżenie wydajności instalacji kotłowych - efektywnie uniknięta emisja CO2 okazuje się być znacznie niższa. Sytuacja może ulec radykalnej poprawie, jeśli biomasę przed jej spaleniem poddamy termicznemu przekształceniu w procesie uwęglania lub toryfikacji i to najlepiej w miejscu jej pozyskiwania, by do miejsc przeznaczenia dostarczać ujednorodnioną, odporną na działanie wilgoci, uwęgloną o podwyższonej wartości opałowej i podatności na mielenie (co jest ważne szczególnie dla kotłów pyłowych). Proces ten jest autotermiczny więc nie wymaga dostarczenia energii z zewnątrz i można go łatwo zrealizować w reaktorze Autotermicznej Waloryzacji Paliw (AWP) biomasowych i odpadowych. Konstrukcję typoszeregu takich reaktorów opracowano, udoskonalono i aktualnie wdrożano w KIE PCz i firmie FLUID z Sędziszowa (Kobyłecki, 2014). Jeśli uwęglaniu poddamy biomasę wraz z miałem węglowym, paliwem tanim, niestety w dużym stopniu odpowiedzialnym za niską emisję i smog w Polsce, otrzymamy pelety lub brykiety Niskoemisyjnego Paliwa Biokompozytowego (NPB), których spalanie redukuje emisje: CO2,- o co najmniej 30% , siarki – o 80% i zwiększa kaloryczność paliwa o co najmniej 10%. Spalaniu takiego paliwa (rysunek 1) towarzyszy minimalna emisja WWA i pyłu zawieszonego, wiec śmiało można zaliczyć je do grupy paliw bezdymnych (z ang. smokeless fuels). Biowęgiel, produkt uwęglania biomasy, oprócz wykorzystania jako paliwo do klasycznego spalania i trwałego magazynu energii, ze względu na niską zawartość popiołu oraz rozwiniętą wewnętrzną powierzchnię porów (rysunek 2), świetnie nadaje się jako paliwo do Węglowych Ogniw Paliwowych (WOP), gdzie w temperaturze nie przekraczającej 700oC bezpośrednio, w procesie elektrochemicznym zamieniany jest na energię elektryczną. Sprawność takiego procesu praktycznie dochodzi do 80%, emituje on czysty CO2, natomiast układ 63 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym realizujący składa się z pojedynczych ogniw, które łatwo mogą być komponowane w stosy o wymaganej mocy elektrycznej. Technologia WOP także została opanowana i sprawdzona w KIE PCz (Kacprzak i in., 2014). Rysunek 1. Spalanie NPB Rysunek 2. Struktura biowegla Jednakże największy potencjał biowegla zarówno w produkcji „zielonej energii” jak i ograniczeniu emisji CO2, zawiera się w poligeneracyjnej produkcji bio-energii z wychwytem i sekwestracją CO2 (z ang. Bio-Energy with Carbon Capture and Storage (BECCS)). Polega ona na utworzeniu na bazie reaktorów AWP rozproszonych, szczególnie na terenach wiejskich i leśnych tzw. Zeroemisyjnych Stref Zrównoważonych Energetycznie (ZSZE). Strefy te stanowić będą integrację technologii uwęglania z wieloma aktualnymi lub powstającymi w przyszłości technologiami dalszego przetwarzania lub wykorzystania biowęgla (np. ogniwa WOP, emulsje wodno-paliwowe, gazogeneratory z silnikami diesla, silniki Stirlinga, układy ORC itp. ). Rozwinięta struktura biowęgla bardzo dobrze nadaje się dla deponowania nawozów oraz substancji odżywczych dla roślin i wprowadzona z nimi do gleby poprawia strukturę gleby, zatrzymuje wodę i substancje nawozowe w strefie korzeniowej a sam biowęgiel (rysunek 2) odporny na mineralizację, może stanowić sposób trwałego utrzymywania pierwiastka węgla, jako ekwiwalentu CO2 poza atmosferą ziemi – czyli taniej, efektywnej i przynoszącej wymierne korzyści sekwestracji CO2 – alternatywnej dla klasycznego CCS. Taki sposób sekwestracji CO2 może być wydatnie wzmocniony poprzez zdeponowanie w porach biowęgla nawozu NH4HCO3 utworzonego z CO2 wychwyconego ze spalin opuszczających reaktor AWP (lub z dowolnej elektrowni) metodą absorpcji w wodzie, dla realizacji której w PCz opracowano nowoczesny, bardzo wydajny reaktor pianowy. W reaktorach AWP rozlokowanych w ZSZE można wraz z rozdrobnioną biomasą drzewną uwęglać różnego rodzaju odpady produkcji rolnej i rolno-spożywczej (np. nawóz z ferm kurzych, tuczarni świń, zużyty kompost (podłoże) pieczarkowy, osady ściekowe itp. ). Oprócz ograniczenia emisji CO2, metanu (z procesów gnilnych m.in. towarzyszących produkcji kompostu), zawartości azotu w glebie i przywrócenia proporcji C:N w kompleksie sorpcyjnym, przeciwdziałaniu zubożeniu gleb w fosfor - uzyskujemy cenne nawozy (zastępujące w części 64 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym nawozy sztuczne) lub czyste paliwa. Można łatwo wykazać, że realizacja przedstawionej koncepcji BECCS z dodawaniem biowęgla do gleby pozwala trwale usunąć z atmosfery co najmniej 350 Mg CO2 na każdy hektar ziemi do którego dodano 75 Mg biowęgla rocznie. W bilansie tym nie uwzględniono zwiększonego pochłaniania CO2 przez rośliny, których przyrost wydatnie (o co najmniej 30%- 50%, jak pokazały badania PCz (Kobyłecki i Ścisłowska, 2013) – rysunek 3) poprawi się w efekcie dodania biowęgla. W ten sposób można przejść do faktycznej realizacji idei Rolniczych i Leśnych Gospodarstw Węglowych o wysokim wskaźniku absorpcji CO2 równoważących w racjonalny sposób emisję CO2 ze spalania węgla w elektrowniach. Poletko porówn. BC 3 BC 7,5 BC 10 BC 7,5 + gnojowic a Rysunek 3. Wpływ dodatku biowęgla na wzrost miskantusa. Badania PCz. Literatura Bis Z. 2010. Kotły fluidalne – teoria i praktyka. Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej. Kacprzak A., Kobyłecki R., Włodarczyk R., Bis Z. 2014. The effect of fuel type on the performance of a direct carbon fuel cell with molten alkaline electrolyte. Journal of Power Sources 255: 179-186. Kobyłecki R., Ścisłowska M., Bis Z. 2013. Carbonization of Biomass — an Efficient Tool to Decrease the Emission of CO2. Archives of Thermodynamics 34(3): 185-195. Kobyłecki R. 2014. Środowiskowe aspekty termolizy biomasy. Monografia nr 290. Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej. 65 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym NAKŁADY ENERGETYCZNE W GOSPODARSTWACH ZRÓWNOWAŻONYCH ŚRODOWISKOWO Sławomir Kocira 1 , Anna Kocira 2 , Danuta Leszczyńska 3 1 Katedra Eksploatacji Maszyn i Zarządzania Procesami Produkcyjnymi, Wydział Inżynierii Produkcji, Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie 2 Instytut Nauk Rolniczych, Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa w Chełmie 3 Zakład Uprawy Roślin Zbożowych, Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa w Puławach – Państwowy Instytut Badawczy W pracy dokonano analizy nakładów energetycznych ponoszonych w 15 gospodarstwach zrównoważonych środowiskowo. Wyniki uzyskane w tej grupie gospodarstw porównano z wynikami 15 gospodarstw niespełniających kryteriów zrównoważenia. Wykorzystany w pracy materiał stanowi fragment badań pochodzący z projektu NCBiR NR 1204306/2009 Analizowane gospodarstwa charakteryzowały się typową dla polskich gospodarstw strukturą upraw. Zboża wraz z kukurydzą zajmowały w strukturze upraw 64,4% UR. Łąki i pastwiska miały 20,7% udział w UR. Tabela 1. Ogólna charakterystyka 30 badanych gospodarstw Wyszczególnienie Powierzchnia UR (ha) Obsada zwierząt (DJP·ha-1) Odnawialność substancji organicznej (t·ha-1 GO) Intensywność organizacji produkcji (pkt·gosp.-1) Wskaźnik umaszynowienia (tys. zł·ha-1) Średnia Minimum Maksimum 38,28 12,10 85,00 Współczynnik zmienności (%) 48,4 1,05 - 1,50 51,2 0,43 -0,59 1,27 127,0 498 117 954 35,6 27,919 12,885 56,302 36,6 W gospodarstwach zrównoważonych środowiskowo średnie nakłady energetyczne wyniosły 2 245,8 kWh·ha-1, a w gospodarstwach nie spełniających kryteriów zrównoważenia środowiskowego były mniejsze i wyniosły 1 500,1 kWh·ha-1. Stwierdzono za pomocą testu Tukeya przy α=0,05 istotne różnice w nakładach energetycznych między tymi dwoma grupami gospodarstw. W gospodarstwach zrównoważonych środowiskowo stwierdzono bardzo wysoką korelację (r=0,77) między nakładami energetycznych a nakładami pracy ludzkiej. W gospodarstwach nie spełniających kryteriów zrównoważenia środowiskowego, także stwierdzono dodatnią korelację między tymi zmiennymi jednak była ona słaba r = 0,26. 66 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym WPŁYW PULSACYJNEGO POLA ELEKTRYCZNEGO (PEF) NA EFEKTYWNOŚĆ ENERGETYCZNĄ SUSZENIA TKANKI ROŚLINNEJ Artur Wiktor, Magdalena Dadan, Mał gor zata Nowacka, Aleksandra Fij ałkowska, Katar zyna Rybak, Dorota Witrowa -Raj chert Wydział Nauk o Żywności, SGGW w Warszawie Przebieg suszenia tkanki roślinnej jest limitowany głównie przez komórkową strukturę materiału. Bardzo często proces ten jest poprzedzany obróbką wstępną surowca. Aplikacja konwencjonalnych metod wspomagania suszenia związane jest z wieloma wadami, które ograniczają ich stosowanie w aplikacjach mających pozostać w zgodzie z ideą zrównoważonego rozwoju. Zastosowanie pulsacyjnego pola elektrycznego (PEF), jako nietermicznej techniki poprzedzającej suszenie, jest jednym z potencjalnych rozwiązań, które może korzystnie wpływać na kinetykę procesu oraz na jakość gotowego produktu. Celem pracy było określenie kinetyki oraz energochłonności suszenia konwekcyjnego oraz mikrofalowo-konwekcyjnego tkanki marchwi poddanej przed suszeniem działaniu pulsacyjnego pola elektrycznego (PEF). Dodatkowo, porównano efektywność oddziaływania pulsacyjnego pola elektrycznego na suszenie konwekcyjne prowadzone przy prostopadłym oraz równoległym do materiału kierunku przepływu powietrza. Obróbka PEF realizowana była poprzez aplikację 50 impulsów o natężeniu 1,85 kV/cm (5,6 kJ/kg) oraz 10 (8 kJ/kg) i 100 (80 kJ/kg) impulsów o natężeniu 5 kV/cm. Parametry dobrano na podstawie badań wstępnych uwzględniając efektywność elektroporacji wywołaną aplikacją PEF oraz dostarczoną do materiału dawkę energii Ws. Aplikacja pulsacyjnego pola elektrycznego wpłynęła na kinetykę suszenia konwekcyjnego oraz mikrofalowo-konwekcyjnego. Czas suszenia marchwi poddanej wstępnej obróbce PEF był o 6,3-9,2% oraz o 25,2-33,6% krótszy niż materiału referencyjnego w przypadku odpowiednio równoległego oraz prostopadłego do materiału przepływu powietrza. Natomiast w przypadku suszenia mikrofalowo-konwekcyjnego czas suszenia marchwi uległ skróceniu maksymalnie o 43%, gdy zastosowano 10 impulsów o natężeniu 5 kV/cm. W wyniku aplikacji pulsacyjnego pola elektrycznego właściwe zużycie energii podczas suszenia zmniejszyło się maksymalnie o 20 i 25% w przypadku odpowiednio suszenia konwekcyjnego oraz mikrofalowo-konwekcyjnego. Badania zrealizowane w ramach projektu LIDER (LIDER/017/497/L-4/12/NCBR/2013) finansowanego przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju. 67 Wykorzystanie i przetwarzanie surowców pochodzących z OZE jako czynnik wpływający na wzrost efektywności energetycznej przedsiębiorstw Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym BADANIE KINETYKI SUSZENIA BRZOZY BRODAWKOWATEJ (BETULA PENDULA ROTH) W KONWEKCJI NATURALNEJ Weronika Bazylak, Szymon Głowacki , Andr zej Br yś, Rafał Kędziora Katedra Podstaw Inżynierii, Wydział Inżynierii Produkcji, SGGW w Warszawie Głównym sposobem ochrony środowiska jest stopniowe wprowadzanie w przemyśle technologii energooszczędnych, a w energetyce zwiększenie udziału produkcji energii z odnawialnych źródeł. Biomasa jest najpopularniejszym w Polsce źródłem energii odnawialnej. Biomasę dzielimy na materiały energetycznie pierwotne np. drewno, słoma, materiały wtórne np. obornik, gnojowica, oraz materiały przetworzone np. bioetanol, biogaz. Największy wpływ na wartość opałową drewna ma zawartość wody. Proces suszenia to czynności technologiczne, które w głównej mierze mają na celu zmniejszenie wilgotności suszonego materiału. Wyróżnia się kilka sposobów suszenia, jednak to suszenie w konwekcji naturalnej jest najpopularniejszym sposobem. Konwekcja swobodna to wymiana ciepła wywołana naturalnym przepływem czynnika suszącego tzn. wywołanym przez różnicę temperatur. Jest to proces, w którym zachodzi jednocześnie wymiana masy i ciepła. Celem pracy było wyznaczenie wpływu parametrów suszenia na przebieg tego procesu dla brzozy brodawkowatej oraz zweryfikowanie modelu matematycznego opisującego proces suszenia na podstawie otrzymanych wyników badań. Zakres pracy obejmował wykonanie badań suszenia brzozy brodawkowatej o średnicy pędów 1, 2 i 3 cm, w różnych temperaturach czynnika suszącego tj. 40, 50, 60, 70 i 80°C (Głowacki i in., 2007; Głowacki i Gendek 2011). Czas trwania procesu suszenia zależy od średnicy badanej próbki materiału. Szczególnie widoczne było to na początku suszenia, kiedy próbki o najmniejszej średnicy zdecydowanie szybciej traciły wodę w porównaniu z próbkami 2 i 3 cm. Właściwe poznanie mechanizmów odpowiadających za transport masy i ciepła w wilgotnych surowcach kapilarno-porowatych oraz dokładne modelowanie matematyczne jest niezbędne do prawidłowego projektowania procesów suszarniczych (Zawistowski i in., 2010). Zastosowany model matematyczny lepiej opisywał proces suszenia w niższych temperaturach. Im wyższa temperatura suszenia, tym większy błąd pomiędzy wartościami z modelu, a wartościami rzeczywistymi. Na podstawie otrzymanych wyników określono zawartość wody w próbkach oraz różnicę pomiędzy rzeczywistą zawartością wody w próbkach a zawartością określoną przez model matematyczny, wyznaczając błąd względny modelu. 71 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym Literatura Głowacki S., Sojak M., Chojnowska S. 2007. Wpływ temperatury i rozdrobnienia wierzby energetycznej na przebieg procesu suszenia. Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja 38: 30-32. Głowacki S., Gendek A. 2011. Application of forced drying methods in preparation of forest chips for energy purposes. Annals of Warsaw University of Life Sciences – SGGW. Agriculture 58: 29-34. Zawistowski P., Arabas J., Głowacki S. 2010. Modeling of wood biomass drying process with the use of neural nets. Annals of Warsaw University of Life Sciences–SGGW. Agriculture 55: 39-45. 72 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym BADANIE PROCESU KONWEKCYJNEGO SUSZENIA BIOMASY Z TRAW Andr zej Bryś 1 , Joanna Br yś 2 , Szymon Głowacki 1 , Weronika Bazylak 1 , Paweł Zaj kowski 1 1 Katedra Podstaw Inżynierii, Wydział Inżynierii Produkcji, SGGW w Warszawie Katedra Chemii, Wydział Nauk o Żywności, SGGW w Warszawie 2 Z „Pakietu klimatyczno-energetycznego UE” wynika, że największe znaczenie spośród Odnawialnych Źródeł Energii (OZE) ma i w dalszym ciągu będzie miała biomasa. Według szacunków ekspertów Europejskiego Stowarzyszenia Biomasy wywoła to trzykrotne zwiększenie popytu na to źródło energii (Gradziuk, 2015). W Polsce znajduje się ponad 850 tys. hektarów nieużytków rolnych i około 2 mln. hektarów gruntów rolnych niezagospodarowanych przez rolników, z których trawy mogłyby znaleźć zastosowanie na przykład jako biomasa w biogazowniach lub do produkcji brykietu (Podstawka red., 2012). Celem pracy było przeprowadzenie badania procesu konwekcyjnego suszenia biomasy z traw pod kątem jej użyteczności jako potencjalnego półproduktu do celów energetycznych. Materiał do badań stanowiły trzy rodzaje traw: trawa trawnikowa, trawa jednosezonowa oraz wielosezonowa, pochodzących z terenów miejskich oraz z nieużytków rolnych. W skład trawy trawnikowej wchodziły typowe dla miejskich trawników mieszanki roślin takie jak: mniszek lekarski, życica trwała, wiechlina zwyczajna oraz koniczyna biała. W przypadku traw jednosezonowych zostały przebadane dwa główne gatunki: wiechlina zwyczajna oraz życica trwała. Próbki traw wielosezonowych zostały zebrane z nieużytków rolnych a w ich skład wchodził przede wszystkim perz pospolity. W trawach została określona zawartość wody metodą suszarkowo-wagową. Proces suszenia prowadzono w warunkach naturalnych (w temperaturze otoczenia) oraz w komorowej suszarce konwekcyjnej bez przepływu czynnika suszącego w temperaturze 60°C i 80°C, a odczyty z wagi precyzyjnej z dokładnością do 0,001 g były rejestrowane automatycznie co 1 minutę. W trawach po procesie suszenia oznaczono ciepło spalania. Oznaczenie to polegało na spaleniu badanej substancji w warunkach stałej objętości w ciśnieniowej bombie kalorymetrycznej w atmosferze tlenu. Tabela 1. Ciepło spalania biomasy z traw rodzaj próbki trawa trawnikowa trawa jednosezonowa trawa wielosezonowa ciepło spalania kJ/g 18,5 18,7 19,4 odchylenie standardowe 0,2 0,1 0,2 Trawa trawnikowa charakteryzowała się najniższą wilgotnością wynoszącą 64,6% (1,83 kg H2O/kg s.m.), natomiast trawa jednoroczna zawierała najwięcej 73 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym wody (3,68 kg H2O/kg s.m.). Wilgotność trawy jednorocznej wynosiła 78,6%, natomiast wielorocznej - 74,3% (2,89 kg H2O/kg s.m.). Trawa wielosezonowa cechowała się największym ciepłem spalania a trawa trawnikowa - najmniejszym (tabela 1). Literatura Gradziuk P. 2015. Gospodarcze znaczenie i możliwości wykorzystania słomy na cele energetyczne w Polsce. Wydawnictwo Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa - Państwowy Instytut Badawczy w Puławach. Puławy. ISBN 978-83-7562-190-7. Podstawka M. (red.). 2002. Zagospodarowanie gruntów rolnych nieużytkowanych rolniczo. Wydawnictwo SGGW. Warszawa. 74 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym MOŻLIWOŚCI ZASTOSOWANIA ALG I ODNAWIALNYCH ŹRÓDEŁ ENERGII W ROLNICTWIE Andr zej Cur kowski, Pr zemysław Mroczkowski Instytut Rozwoju Innowacyjnej Energetyki Badania przeprowadzone nad algami wykazały liczne możliwości ich potencjalnych zastosowań. Szczególnie obiecującym obszarem ich wdrażania jest sektor rolny, dla którego najistotniejsze są trzy aspekty stosowania alg: nawozy z alg, algi w akwakulturach, algi jako żywność dla zwierząt, a także integracja ich hodowli i stosowania z odnawialnymi źródłami energii. Sektor rolnictwa od zawsze poszukuje środków mogących zwiększyć plonowanie roślin hodowlanych, które jednocześnie będą w jak najmniejszym stopniu oddziaływały na pozostałe elementy środowiska. Intensywna gospodarka rolna wymusza w tym zakresie kompromisy, a uprawa wiąże się z szeregiem trudności. Zastosowanie alg umożliwia wiązanie azotu atmosferycznego będąc dodatkowo źródłem promotorów wzrostu roślin, co czyni je skutecznymi zamiennikami nawozów chemicznych. Badania nad składem chemicznym biomasy z glonów udowodniły możliwość ich wykorzystania, jako wartościowego dodatku do pasz albo zastępstwa dla konwencjonalnych źródeł pokarmu (Sieg, 2011). Skarmianie zwierząt algami wiąże się z: poprawą funkcjonowania układu immunologicznego, zwiększeniem płodności, lepszym przyrost masy, poprawą ogólnego stanu zdrowia (Sieg, 2011). Urozmaicenie diety algami prowadzi również do osiągnięcia wyższego stężenia korzystnych związków w mięsie, mleku czy jajach (Schroeder i in., 2013). Dotychczas efektywnie stosowano glony w paszach dla bydła, koni, ptaków ozdobnych, ryb akwariowych, a także karmach dla psów i kotów (Sieg, 2011). Skarmianie ryb algami to w rzeczywistości zintegrowana hodowla ryb, krewetek i określonych szczepów alg (do sprzedaży komercyjnej), przy czym hodowla ryb stanowi główny obszar produkcji. Prawidłowo prowadzona hodowla staje się niemal samowystarczalnym ekosystemem, co przekłada się na opłacalność produkcji. Ryby hodowane w akwakulturze karmione algami poza szybkim wzrostem cechują się wyższą ilością białka i wartościowych składników w mięsie (Sieg, 2011). Typowe gatunki produkowane w akwakulturach przy udziale alg to: łosoś, pstrąg, tuńczyk, karp, krewetki oraz ostrygi (Sieg, 2011). Biorąc pod uwagę występujące cyklicznie w historii kryzysy gospodarcze i żywnościowe, wykorzystanie alg może być rozwiązaniem ograniczającym ich skutki. Ponadto uprawa glonów na pokarm ogranicza wykorzystanie gruntów rolnych i zmniejsza presję rolnictwa na środowisko. Istotnym aspektem jest również możliwość zapewnienia samowystarczalności gospodarstw rolnych. Zintegrowanie wytwarzania energii elektrycznej oraz ciepła 75 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym w odnawialnych źródłach energii z produkcją żywności dla zwierząt i ludzi może przyczynić się uniezależnienia gospodarstw rolnych od zmiennych czynników zewnętrznych, a tym samym znacząco zwiększyć ich bezpieczeństwo. Literatura Schroeder G., Messyasz B., Łęska B., Fabrowska J., Pikosz M., Rybak A. 2013. Biomasa alg słodkowodnych surowcem dla przemysłu i rolnictwa. Przemysł Chemiczny 92/7. Sieg D. 2011. Algae for enterpreneurs. Create Space Independent Publishing Platform. 76 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym NAKŁADY ENERGETYCZNE PROCESU ODWADNIANIA POFERMENTU NA PRASIE ŚLIMAKOWEJ Jarosław Frączek, Krzysztof Mudr yk, Marek Wróbel, Marcin Jewiarz, Krzysztof Dziedzic Katedra Inżynierii Mechanicznej i Agrofizyki, Wydział Inżynierii Produkcji i Energetyki, Uniwersytetu Rolniczego w Krakowie Jedną z istotniejszych kwestii w gospodarce surowcowej jest kwestia możliwości stosowania technologii przetwarzania surowców w danej produkcji pozyskiwanych jako odpadowe lub uboczne produkty z innych procesów. Takie podejście pozwala na zmniejszenie eksplantacji pierwotnych surowców jak również zmniejszenie oddziaływania produktów tzw. odpadowych. Niejednokrotnie też wykorzystanie produktów ubocznych pozwala na produkcję produktów o specyficznych, oryginalnych właściwościach fizyko-chemicznych. Z podobną sytuacją mamy do czynienia w technologii gazyfikacji biomasy. Jednym z produktów ubocznych jest frakcja pofermentu, która ze względu na właściwości fizyko-chemiczne posiada potencjał pozwalający na ich wykorzystanie w innych technologiach produkcyjnych. Jedną z takich technologii jest granulacja ciśnieniowa mieszanek pofermentu z innymi surowcami do postaci granulatu nawozowego. Technologia ta wymaga jednak aby poferment charakteryzował się wilgotnością na poziomie około 20%. Biorąc pod uwagę wyjściową wilgotność pofermentu na poziomie 80% jej obniżenie wiązać się będzie z koniecznością poniesienia nakładów. Pierwszy etap procesu obniżania wilgotności to odwadnianie mechaniczne realizowane w prasach ślimakowych, po którym następuje suszenie pofermentu w suszarniach do wymaganego przez proces granulacji poziomu wilgotności. W pracy przedstawiono wyniki badań mające na celu określenie jakie nakłady energetyczne ponoszone są w trakcie odwadniania pofermentu na prasie ślimakowej w różnych wariantach przebiegu procesu. Przebieg badań przedstawia schemat na rysunku 1. Materiał badawczy stanowiły próbki pofermentów z biogazowni zlokalizowanych w miejscowości Sobawiny i Piekoszów Świeży materiał charakteryzował się wilgotnością początkową odpowiednio 68,6% i 86,5%. Proces odwadniania materiału został przeprowadzony przy użyciu prasy ślimakowej firmy PFT. Głównym elementem prasy jest ślimakowy zespół separującoodwadniająco-prasujący napędzany wspólnym motoreduktorem. Odwadnianie i prasowanie cząstek stałych odbywa się w wyniku pracy przenośnika ślimakowego opasanego sitem szczelinowym. Materiał odwadniano w cyklu kaskadowym (trzykrotne odwonienie materiału). Proces został przeprowadzony z zastosowaniem sit o wielkości szczelin 0,1; 0,2 i 0,3 mm. Przed i po zakończeniu każdego cyklu określano wilgotność materiału na wejściu i na wyjściu. 77 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym Rysunek 1. Schemat przebiegu badań W trakcie każdego etapu danego cyklu mierzono nakłady energetyczne przypadające na jednostkę masy odwodnionego materiału. Do pomiaru nakładów energetycznych użyto analizatora parametrów sieci LUMEL ND1. Pomiary były dokonywane zgodnie z normą PN-EN 50160. Zakres badań obejmował pomiar energochłonności procesu odwadniania przy kilku poziomach wilgotności. Górny poziom wilgotności stanowiła wilgotność początkowa materiału. W kolejnych etapach była to wilgotność, jaką materiał posiadał po wcześniejszym cyklu odwadniania. W celu zarejestrowania rzeczywistych nakładów energii, pomiar jej zużycia rozpoczynał się w momencie ustabilizowania parametrów roboczych urządzenia (obroty silnika). W pierwszej kolejności, w celu określenia zużycia energii na pokonanie oporów własnych urządzenia, pomiar realizowany był podczas pracy bez obciążenia. Następnym etap to pomiar energochłonności brutto procesu, na podstawie, której po odjęciu energii oporów własnych maszyny określono energochłonność netto procesu. 78 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym WYTWARZANIE GAZU GENERATOROWEGO W PROCESIE ZGAZOWANIA PALIW STAŁYCH Grzegor z Ga ł ko 1 , Danuta Król 2 1 Wydział Inżynierii Środowiska i Energetyki, Politechnika Śląska Wydział Inżynierii Środowiska i Energetyki, Politechnika Śląska 2 Jednym z powszechnie stosowanych procesów termicznych w energetyce obok spalania i pirolizy jest zgazowanie. Proces ten pozwala w wyniku interakcji paliwa z czynnikiem zgazowującym wytworzyć gaz syntezowy. Najistotniejsze znaczenie dla określenia efektów procesu mają produkty gazowe - stężenia gazów palnych tj. CO, H2, CH4 ,CnHm (Bach-Oller i in., 2015). W ten sposób wytworzony gaz może stanowić produkt mieszczący się w obszarze zainteresowań energetyki. Jednym z rozwiązań są układy bloków gazowo-parowych zintegrowanych ze zgazowaniem węgla (IGCC). Wydajność ich jest wyższa niż konwencjonalnych systemów węglowych. Jednak w porównaniu do tych rozwiązań, IGCC cechuje znacznie wyższy koszt budowy (Skorek-Osikowska i in., 2014). Celem eksperymentu było wytworzenie gazu generatorowego w procesie zgazowania węgla kamiennego w laboratoryjnym gazogeneratorze rurowym. Eksperyment Badania procesu zgazowania węgla kamiennego przeprowadzono w laboratoryjnym gazogeneratorze rurowym przeciwprądowym (rys. 1). Paliwem wykorzystanym do badań był węgiel o frakcji ziarnowej 3,0 mm pochodzący z Kopalni Wujek w Katowicach. Czynnikiem zgazowującym było powietrze podawane w ilości 3 m3/h W trakcie analizy dokonywano pomiaru składu produktów gazowych za pomocą analizatora gazów GAS 3100. Rysunek. 1. Schemat stanowiska badawczego Wyniki badań Wyniki badań zgazowania węgla kamiennego za pomocą powietrza przedstawiono na rys. 2. Wytworzony syngaz posiadał kaloryczność w przedziale od 1,43 do 2,61 MJ/Nm3. Jego wartość opałowa zwiększała się wraz ze wzrostem 79 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym stężeń poszczególnych gazów palnych. Zawartość CO wynosiła od 6,27,% do 10,46 %, CH4 od 2,48 do 3,98% natomiast H2 mieściła się w przedziale od 0,54 do 3,06%. Ponadto zawartość O2 w syngazie wpływała stężenia gazów palnych. Uzyskiwane stężenia CH4 w syngazie charakteryzowały się podwyższonymi wartościami w stosunku wartości jakie prezentowane są w literaturze nawet z wykorzystaniem katalizatorów (Duan i in., 2016). Wg. naukowców z Chin w trakcie zgazowania węgla z wykorzystaniem pary wodnej oraz katalizatorów można wytworzyć syngaz o podwyższonej zawartości CO i H2. Natomiast zawartość CH4 nie przekraczała 0,1% (Duan i in., 2016). Rysunek 2. Zawartość gazów w funkcji wartości opałowej, CO, CH4, H2 = f(LHV) oraz zawartość gazów palnych w funkcji stężenia tlenu w syngazie CO, CH4, H2 = f(O2) Podsumowanie: W trakcie eksperymentu z wykorzystaniem gazogeneratora rurowego produktem powstałym z procesu zgazowana węgla kamiennego powietrzem, był gaz syntezowy charakteryzujący się podwyższoną zawartością metanu. Konstrukcja gazogeneratora odznaczająca się prostotą w konstrukcji, pozwalała na wytworzenie gazu o podwyższonej zawartości metanu. Gaz w ten sposób wytworzony można wykorzystać w systemach zintegrowanych z kotłem odzysknicowym oraz w systemach wykorzystujących proces reburningu. Literatura Bach-Oller A., Furusjo E., Umeki K. 2015. Fuel conversion characteristics of black liquor and pyrolysis oil mixtures: Efficient gasification with inherent catalyst. Biomass and Bioenergy 79: 155-165. Duan W., Qingbo Y., Liu J., Wu T., Yang F., Qin Q. 2016. Experimental and kinetic sudy of steam gasification of low-rank coal in molten blast furnace slag. Energy 111: 859-868. Skorek-Osikowska A., Bartela Ł., Kotowicz J. 2014. Influence of selected parameters on the effectiveness of IGCC system integrated with CCS installation. Chemical and Process Engineering 35(2): 233-248. 80 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym WYBRANE CECHY BIOMASY RODÓW PAULOWNI PUSZYSTEJ (PAULOWNIA TOMENTOSA STEUD.) UPRAWIANEJ NA CELE ENERGETYCZNE W DWÓCH PIERWSZYCH LATACH WEGETACJI Beata Jacek 1 , 2 , Woj ciech Li twińczuk 2 1 2 Studium Doktoranckie IUNG PIB w Puławach i Uniwersytetu Rzeszowskiego Zakład Fizjologii i Biotechnologii Roślin, Wydział Biologiczno-Rolniczy, Uniwersytet Rzeszowski Paulownia puszysta (Paulownia tomentosa Steud.) to gatunek pochodzący z południowo-wschodnich Chin, uznawany za jedno z najszybciej rosnących drzew na świecie. Ze względu na intensywny wzrost i szybki przyrost biomasy roślina ta wykorzystywana jest na cele energetyczne. Drewno paulowni bardzo szybko schnie, przez co szybko nadaje się do obróbki lub spalenia. Paulownia ma też stosunkowo niewielkie wymagania glebowe. Cechy te czynią ją obiecującą rośliną alternatywną dla gatunków roślin obecnie uprawianych na cele energetyczne. Celem przeprowadzonych badań było porównanie siły wzrostu wybranych rodów paulowni puszystej w dwóch pierwszych latach wegetacji oraz wstępna ocena przydatności tego gatunku do upraw z przeznaczeniem do produkcji biomasy. Doświadczenia polowe, założone metodą bloków kompletnie zrandomizowanych, zlokalizowano w południowo-wschodniej Polsce, w okolicach Mielca i Świlczy k. Rzeszowa. Jedno z doświadczeń zostało założone na glebie piaszczystej VI. klasy bonitacyjnej, zaś drugie na glebie organicznej (torf niski) zaliczonej do III. klasy. Obiektem badań były rozmnożone generatywnie rośliny paulowni puszystej należące do 13 rodów odmiennego pochodzenia. W trakcie i po zakończeniu wegetacji (2014 r. i 2015 r.) wykonano podstawowe pomiary biometryczne roślin, natomiast wiosną następnego roku dokonano oceny przezimowania roślin. Badane rody paulowni różniły się istotnie pod względem intensywności wzrostu. Na obu stanowiskach, w pierwszym roku uprawy, zdecydowanie najsilniejszym wzrostem charakteryzowały się rośliny należące do rodu ‘We’. Rośliny te, rosnące na glebie mało urodzajnej wykształciły pędy o średniej długości 67 cm, a na glebie żyznej – 96 cm. Rośliny w roku sadzenia charakteryzowały się na ogół silną dominacją wierzchołkową. W roku następnym wykazywały tendencję do rozkrzewiania się. W drugim roku uprawy wyraźnie wyróżniały się rośliny paulowni należące do rodu ‘LuP’. Dwuletnie rośliny tego rodu rosnące na suchej, piaszczystej glebie wykształciły pędy o długości około 90 cm i średnicy podstawy pędu 1,7 cm, zaś na glebie żyznej wytworzyły średnio 3 pędy o długości przekraczającej 2 m i średnicy podstawy pędu 3,6 cm. Zbliżoną siłę wzrostu wykazywały też rody ‘We’ i ‘LuD’. W drugim roku użytkowania plantacji, w zależności od rodu, średnia świeża masa liścia, wahała się od 5 do 11 g (Mielec) oraz od 27 do 42 g (Świlcza). Średnia zawartość suchej masy w liściach mieściła się odpowiednio w zakresie 18-27% i 22-26%. W drugim roku 81 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym uprawy w okolicach Mielca rośliny wykształciły znacznie mniejsze i lżejsze liście niż w pierwszym, co związane było głównie z długotrwałą suszą. W doświadczeniu założonym na glebie słabej (okolice Mielca) średnia świeża masa jednorocznych pędów w przeliczeniu na jedną roślinę wynosiła od 0,06-0,14 kg. W roku następnym badane rody w Świlczy wydały od 0,3 do 1,1 kg świeżej masy przyrostów w przeliczeniu na roślinę. Szacunkowo, przy obsadzie 3 tys. roślin/ha, dawałoby to od 0,9 do 3,3 t biomasy pędów z 1 ha w drugim roku wegetacji. Ciepło spalania jednorocznych pędów paulowni wynosiło od 14,8 do 18,2 MJ/kg, zaś liści od 15,9 do 18,7 MJ/kg. W przypadku większości rodów (12 z 13 badanych) wartość tej cechy była zbliżona dla podawanej w literaturze wartości oznaczonej dla wierzby energetycznej. Wiosną 2015 r. oceniono zimotrwałość roślin paulowni. Badane rody różniły się istotnie pod względem liczby zamarłych roślin z powodu uszkodzeń mrozowych. Na obu stanowiskach doświadczalnych stosunkowo odporne na niskie temperatury były rośliny należące do rodów ‘LuP’, ‘LuD’ i ‘We’. Liczne wypady roślin zaobserwowano natomiast w przypadku rodów ‘Bl’, ‘Bd’ i ‘Po’ w Mielcu oraz ‘Kr’, ‘Bd’ i ‘LuB’ w Świlczy. Na podstawie przeprowadzonych badań można twierdzić, że uprawy paulowni puszystej mogą stanowić wartościowe i wydajne źródło biomasy. Badane rośliny paulowni różniły się pod względem siły wzrostu i zimotrwałości, zarówno między, jak i w obrębie rodów. Powinno to umożliwić wyselekcjonowanie silnie rosnących genotypów lepiej dostosowanych do polskich warunków klimatycznych. 82 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym OCHRONA ZASOBÓW WODNYCH W GOSPODARSTWIE ROLNYM Diana Jaworowska Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie Woda jest najcenniejszym zasobem naturalnym, bez której nie mogłoby istnieć życie. Jest głównym składnikiem organizmów roślinnych i zwierzęcych. Mimo, iż woda słona pokrywa największy obszar naszej planety – 70%, woda słodka stanowi jedynie 2,5% kuli ziemskiej. Na świecie mamy jej coraz mniej, dlatego też ważne jest, aby ją chronić. To, w jakim stanie przekażemy stan środowiska dalszym pokoleniom zależy od nas samych, ponieważ człowiek jest odpowiedzialny za jego zanieczyszczenia, skażenia oraz przekształcenia. Współcześnie w jednoznaczny sposób dokumentuje się wysokie, a nawet unikalne, walory przyrodnicze ekosystemów wodnych, spośród których jako najcenniejsze wskazuje się rzeki. Gospodarka wodna wymaga niezależności przypadkowych zdarzeń i warunków występujących w rzekach i możliwości kształtowania ich w zależności od potrzeb, natomiast przyroda oczekuje warunków naturalnych, co związane jest z ograniczeniem ingerencji człowieka. Zróżnicowanie koryta rzeki jest głównym ograniczeniem w gospodarczym wykorzystaniu rzek z powodu erozji czy utrudnienia w przepływie wód. Woda jest wykorzystywana przez człowieka na wiele sposobów: do spożywania, w gospodarstwie domowym do celów sanitarno-bytowych, przemyśle, gospodarce komunalnej, rolnictwie, leśnictwie, a także do produkcji energii elektrycznej. W rolnictwie woda służy do nawadniania pól, hodowli zwierząt, produkcji roślinnej, a także do utrzymania stawów hodowlanych. Aby zaspokoić potrzeby żywnościowe człowieka potrzebne jest rolnictwo, które potrzebuje wody do rozwoju. Niestety jakość produktów nie jest zawsze w pełni zaspokojona z powodu zanieczyszczeń. Stosowanie pestycydów i nawozów sztucznych jest już codziennością. Poza tym zanieczyszczenia powodują ścieki, transport wodny i lądowy, odpady komunalne i przemysłowe czy eutrofizacja. Mogą zdarzyć się niecodziennie przypadki, niezależne od człowieka, Są to klęski żywiołowe związane z nadmiarem lub niedoborem wody: powodzie i susze. Są to zjawiska niekorzystne dla rolnictwa i powodują duże straty w wielkościach plonów. Ochrona wód w gospodarstwie rolnym jest niezbędna i polega na utrzymaniu jakości wód na wymaganym poziomie oraz na ograniczaniu działań prowadzących do jej zanieczyszczenia. Rolnicy szczególnie powinni troszczyć się o obszary szczególnie narażone na zanieczyszczenia. Należy stosować środki ulegające szybkiej biodegradacji, np. ograniczone i odpowiednie stosowanie nawozów (zwłaszcza sztucznych) oraz używanie środków czystości zawierających mniej fosforu. 83 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym Każdy rolnik postępujący racjonalnie, powinien dostosować się do zwykłych dobrych praktyk rolniczych, którymi są podstawowe standardy gospodarowania uwzględniające ochronę środowiska. Standardy te obejmują ochrony gleb, wód oraz krajobrazu rolniczego, racjonalną gospodarkę nawozami, a także zachowanie cennych siedlisk i gatunków znajdujących się na obszarach rolniczych. Każdy rolnik powinien wiedzieć, jakie warunki należy spełnić, aby nie zagrażać środowisku oraz postępować w sposób bezpieczny dla zdrowia. W tym celu odpowiedź na kilka pytań ułatwi analizę: Jak oraz jakie nawozy naturalne należy stosować i przechowywać oraz w jakich warunkach ich stosowanie jest zabronione? Jak wykorzystywać ścieki do nawadniania gruntów ornych, użytków zielonych oraz stawów, gdzie nie można ich stosować oraz jakie warunki należy spełnić stosując ścieki w gospodarstwie rolnym? Jakie komunalne osady ściekowe należy wykorzystywać, jakie warunki należy spełnić, aby je zastosować oraz gdzie stosowanie ich jest zabronione? Jakie oraz w jaki sposób stosować środki ochrony roślin, jakie są zakazy oraz obowiązki dotyczące ich stosowania? Jak gospodarować na użytkach zielonych i jakie są zakazy z tym związane? Na jakim obszarze jest położone gospodarstwo rolne, czy nie są nałożone pewne ograniczenia związane z użytkowaniem gruntów? Jakie wymagania trzeba spełnić przy utrzymaniu czystości i porządku na terenie gospodarstwa rolnego? Jakie są obowiązki dotyczące ochrony gleb przed erozją oraz zasobów wodnych przed zanieczyszczeniami? Ochrona wód w gospodarstwie rolnym obejmuje także wiele innych drogocennych wskazówek takich, jak: posiadanie indywidualnego ujęcia wody (aby zużywać jej mniej) ze zbiornikiem gromadzącym nieczystości, umiejętność segregowania odpadów na organiczne, papierowe, nieorganiczne i puste opakowania po środkach ochrony roślin, przechowywanie zużytych smarów i olejów z maszyn rolniczych w oddzielnym zbiorniku, myjnie zabezpieczone przed przenikaniem szkodliwych substancji lub mycie maszyn bezpośrednio w polu, przechowywanie odchodów zwierzęcych w pojemnikach mających nieprzepuszczalne dno. Literatura Majewski W. 2008. Woda Jakim celom służy i jak ją wykorzystywać? Polska Akademia Nauk. Warszawa. Ministerstwo Rolnictwa i Rozwoju Wsi. 2003. Zwykła dobra praktyka rolnicza. Fundacja Programów Pomocy dla Rolnictwa. Warszawa. http://www.gigablok.pl/node/18 http://www.zst.edu.pl/html/ekologia/index2.html 84 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym ANALIZA MOŻLIWOŚCI PRZETWORZENIA I WYKORZYSTANIA ODPADÓW ORAZ POZOSTAŁOŚCI Z PRODUKCJI ROLNICZEJ ORAZ PRZEMYSŁOWEJ Magdalena Kachel -Jakubowska 1 *, Artur Kraszkiewicz 1 , Ignacy Niedziół ka 2 1 Department of Machinery Exploitation and Management of Production Processes Department of Agricultural Machines Science, Faculty of Production Engineering, University of Life Sciences in Lublin 2 * Contact details: ul. Głęboka 28, 20-612 Lublin, e-mail: [email protected] Obecne warunki gospodarowania posiadające charakter globalny przyczyniają się do licznych zmian, którym towarzyszy między innymi degradacja środowiska naturalnego powodująca jednocześnie szereg barier. Sytuacja ta prowadzi do zmiany postępowania w kierunku zwiększonej uwagi na ekologiczny kontekst postępowania oraz potrzebę kształtowania świadomości ekologicznej jak i urzeczywistnienia idei rozwoju zrównoważonego gospodarki narodowej. Wykorzystanie gospodarki innowacyjnej powoduje pobudzenie działalność, która polega na angażowaniu się w różnego rodzaju działania naukowe, techniczne, organizacyjne itp., które mogą prowadzić do powstawania nowych produktów poprzez wykorzystanie różnych surowców między innymi rolniczych, czy też powstających w wyniku transestryfikacji olejów (biodiesla) w postaci gliceryny technicznej. Jednym z nich jest wykorzystanie wszelkiego rodzaju odpadów powstających w wyniku zagospodarowania osadu pofermentacyjnego. Wykorzystanie go posiada zarówno zalety, jak i wady oraz ma zróżnicowany wpływ na środowisko naturalne w zależności od składu chemicznego powstałego nawozu, charakterystyki oraz usytuowania geograficznego obszaru jego zastosowania, tak aby były zarówno bezpieczne, jak i opłacalne. W zasadzie skład chemiczny pofermentu to jest nic innego jak skład chemiczny używanych substratów odjąć skład chemiczny biogazu. Celem niniejszej pracy było określenie oraz porównanie wybranych parametrów jakościowych peletów z czystej słomy rzepakowej pochodzącej z dwóch różnych upraw poletkowych, opartych na, w przypadku pierwszego uprawie na nawozie w postaci pofermentu z biogazowni rolniczej oraz w przypadku drugim, tradycyjnym nawozie NPK oraz peletów z dodatkiem gliceryny technicznej. Zakres badań obejmował określenie wartości opałowej, wytrzymałości mechanicznej oraz ilości popiołu po spaleniu analizowanych produktów. Materiał do badań stanowiły trzy odmiany dla nasion rzepaku jarego Markus, Bios, Feliks pochodzących ze stacji Hodowli Roślin Strzelce Sp. Z o.o. Wymienione odmiany rzepaku jarego uprawiane w uprawie poletkowej w dwóch kombinacjach. W pierwszej zastosowano nawóz naturalny (poferment) uznawany za produkt - odnawialne źródło energii pochodzące z Biogazowni (Biogaz-Tech 85 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym Sp z o.o.) w Piaskach, woj. lubelskie oraz w wersji drugiej na tradycyjnym nawozie NPK. Na podstawie uzyskanych wyników badań można stwierdzić iż pelety w obu grupach charakteryzowały się dobrymi parametrami jakościowymi. 86 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym ZAGOSPODAROWANIE WYTŁOKÓW Z JABŁEK NA CELE ENERGETYCZNE Małgor zata Jaros, Weronika Bazylak, Szymon Głowacki Katedra Podstaw Inżynierii, SGGW w Warszawie Polska jest największym w Unii Europejskiej producentem jabłek, a w 2013 r. stała się drugim (po Chinach) na świecie, eksporterem koncentratu soku jabłkowego. Pozostałością po mechanicznym wytłoczeniu z jabłek soku, są wytłoki, które nie przetworzone w odpowiednio krótkim czasie gniją, mogą być źródłem zanieczyszczenia środowiska, stanowią więc dla przetwórni jabłek istotny problem. Z tony wytłoków o wilgotności 75% uzyskać można średnio około 300kg suszu o pożądanej wilgotności 10%. Taki susz jabłkowy przechowywać można miesiącami lub nawet latami bez groźby zakażenia mikrobiologicznego. Celem pracy była analiza efektywności technologii suszenia wytłoków w przykładowym przedsiębiorstwie. Zakres pracy obejmował analizę kosztów przedsiębiorstwa bezpośrednio związanych z produkcją, wyrażonych w wartościach netto. Przedsiębiorstwo posiada dwie suszarnicze linie technologiczne, oparte na suszarniach bębnowych typu SB 1,5. Suszarnie opalane są mieszanką miału węglowego z biomasą. Produkcja jest kontrolowana przez czujniki temperatur umieszczone przy wylocie z pieca (ok. 700-850C) i przy wylocie z bębna (80-130C). Odczyty temperatur pozwalają regulować proces suszenia w celu uzyskania pożądanej wilgotności wyrobu finalnego – suszu owocowego, który po produkcji trafia do magazynów. Uzyskana końcowa wilgotność suszu zapewnia bezpieczne przechowywanie materiału nawet przez okres kilku lat. Posiadane dwie linie suszarnicze pracujące jednocześnie i wsparte pracą urządzeń dodatkowych, pozwalają na wyprodukowanie 2400 kg suszu w czasie 1 godziny. Wyprodukowanie 2400 kg suszu to zużycie 184,1 kWh. Na wyprodukowanie 1 t suszu zużywane jest 400 kg miału węglowego. Przy produkcji 1 t suszu firma ponosi koszty: oleju napędowego około 5,6 zł, wytłoków 96 zł, koszty pracy pracowników 18,34 zł. Efektywność rozumiana, jako relacja między efektem podjętych działań a kosztami ich podjęcia pozwala zidentyfikować czy dana działalność jest opłacalna dla danego przedsiębiorstwa. W pracy analizowano: 1) Relacje kosztów, jako stosunek kosztów, które firma ponosi na wyprodukowanie suszu w stosunku do zysków jakie uzyskuje z jego sprzedaży. Procentowy udział poszczególnych kosztów, bezpośrednio związanych z produkcją, jakie analizowane przedsiębiorstwo ponosi na wyprodukowanie 1 tony suszu przedstawiono na rysunku 1. 87 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym 3,90% 2,38% 10,43% Koszt surowca 40,80% Koszt miału węglowego Koszt energii elektrycznej 42,50% Koszt prac Koszt oleju napędowego Rysunek 1. Koszty bezpośrednie ponoszone na wyprodukowanie 1 tony suszu (opracowanie własne) Efektywność ekonomiczna produkcji suszu wytłoków jabłkowych w analizowanej firmie, w okresie badawczym wyniosła: Efek = 0,56. Koszt całkowity wyprodukowania 1 tony suszu wynosi 235,31 zł. Koszt zmniejszenia wilgotności wytłoków o 1 procent, w zakresie od średnio 74% do 10%, w procesie produkcji 1 tony suszu wynosi 3,7 zł/%. Zysk na sprzedaży 1 tony wyrobu gotowego, przy tej efektywności ekonomicznej, jaki osiąga firma to 184,69 zł. 2) Efektywność technologii produkcji suszu, w kontekście energochłonności, wyrażonej w MJ, w stosunku do masa odparowanej wody. Stwierdzono, że energia zużyta do produkcji 1 t suszu to 9,14 GJ, przy obniżeniu wilgotności względnej wytłoków o 64,3 %. Zatem, do zmniejszenia wilgotności wytłoków o 1 % niezbędne było zużycie 142,08 MJ energii w różnej postaci. Podsumowanie Analizowany w pracy proces suszenia przy zastosowanej instalacji umożliwia podgrzanie surowca przedmuchem gorących spalin. Jednakże, zgodnie z obowiązującymi przepisami sanitarnymi, taki produkt nie powinien być wykorzystywany do dalszego przetwarzania w celach konsumpcyjnych lub paszowych. Może być potraktowany, jako biomasa w produkcji ciepła lub energii. W takim przypadku można negocjować cenę wytłoków jabłkowych, jako surowca niepełnowartościowego, tym samym zmniejszając koszty produkcji suszu. Współspalanie suszu jest kolejnym sposobem na obniżenie kosztów produkcji pełnowartościowego suszu wytłoków, z przeznaczeniem do przetwarzania na cele spożywcze lub paszowe. 88 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym BIOLOGICZNA DEGRADACJA MASY LIGNOCELULOZOWEJ Z PRZEMYSŁU SPOŻYWCZEGO JAKO SPOSÓB NA JEJ EFEKTYWNE WYKORZYSTANIE Marek Kruczek 1 , Dorota Gumul 1 , Barbara Dr ygaś 2 , Halina Gambuś 1 , Katarzyna Szar y -Swor st 1 1 Katedra Technologii Węglowodanów, Wydział Technologii Żywności, Uniwersytet Rolniczy w Krakowie 2 Katedra Technologii Bioenergetycznych, Wydział Biologiczno Rolniczy, Uniwersytet Rzeszowski Przemysł spożywczy jest ważną gałęzią gospodarki w Polsce, wytwarza ponad 20% produkcji sprzedanej całego przemysłu. W wyniku przetwarzania produktów pochodzenia roślinnego (głównie owoców i warzyw) przez zakłady przemysłu spożywczego powstają odpady, których główną część stanowią wytłoki. Cechują się one dużą zawartością składników surowca oraz wysoką wilgotnością. Ze względu na niską zawartość białka oraz dużą ilość polifenoli są mało wartościowym materiałem paszowym, szczególnie dla przeżuwaczy. Stosowanie ich natomiast jako nawozu hamuje kiełkowanie roślin. Dlatego też wytłoki często traktowane są jako odpad i składowane na otwartych pryzmach co zwiększa zanieczyszczenie środowiska i nie wykorzystuje ich potencjału aplikacyjnego. Wytłoki składają się głównie masy lignocelulozowej (celuloza, hemiceluloza, lignina), która dzięki swojej budowie oraz wysokiej kaloryczności jest potencjalnym substratem do otrzymywania wysokoenergetycznych produktów. Materiały takie można wykorzystać w procesach produkcji biodiesla, bioetanolu, biogazu, przeznaczyć do wytworzenia brykietów opałowych lub jako podłoże dla mikroorganizmów produkujących enzymy. Składniki masy lignocelulozowej są polimerami, dość trudno podlegającymi biodegradacji (rysunek 1). Dlatego też w ostatnich latach wzrosło zainteresowanie badaniami dotyczącymi między innymi biologicznych metod degradacji struktur lignocelulozowych a przez to maksymalizacji wydajności przeprowadzanych procesów. Odpowiednie przygotowanie surowca gwarantuje później wydajność procesów na wysokim poziomie. Celuloza stanowiąca główny składnik ścian komórkowych roślin może być hydrolizowana z wykorzystaniem trzech głównych enzymów: endoglukonazy, egzoglukonazy oraz glukozydazy. Degradacja celulozy jest bardzo trudna ze względu na obecność wiązań wodorowych oraz włókien hemicelulozy. Hydroliza hemicelulozy jest łatwiejsza niż celulozy, natomiast ligniny jako substancji lepiszczowej jest najbardziej skomplikowana. W wstępnej obróbce biologicznej najczęściej wykorzystywane są mikroorganizmy zdolne do rozkładania ligniny lub/i celulozy. Metoda ta w porównaniu do innych jest dużo tańsza, nie wymaga specjalistycznej aparatury, nie pozostawia uciążliwych dla środowiska zanieczyszczeń, jednak jest procesem długotrwałym. Podczas fermentacji zależnie od użytego surowca wykorzystywane są różne mikroorganizmy lub grupy mikroorganizmów. 89 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym Coraz częściej wykorzystuje się mikroorganizmy modyfikowane genetycznie, co umożliwia efektywniejsze wykorzystanie wszystkich komponentów biomasy lignocelulozowej. Rysunek 1. Struktura kompleksu lignocelulozowego (Leja i in. , 2009). Pozostałości przemysłu spożywczego pochodzenia lignocelulozowego mogą być również wykorzystywane jako matryca dla procesów wytworzenia enzymów, głównie w procesie fermentacji na podłożu stałym. Pierwotna wilgotność wytłoków, oraz pewna pula związków węglowych znacznie upraszcza przeprowadzanie tego rodzaju procesów oraz zmniejsza ich koszty. W procesach tych mogą być wytwarzane m.in. celulazy, ksylazy czy pektynazy, które znajdują liczne zastosowanie w przemyśle papierniczym, spożywczym czy paszowym. Podsumowując, coraz silniej zauważalna tendencja ograniczania produkowanych zanieczyszczeń zmusza przemysł do niwelowania oraz w jak największym procencie reutylizacji wytwarzanych odpadów. Pozostałości przetwarzania surowców roślinnych w przemyśle spożywczym są dużym problemem, jednak mają również wysoki potencjał aplikacyjny, dlatego też wysoce zasadnym wydaje się wykorzystywanie proponowanych metod na skalę masową. Literatura Leja, K.; Lewandowicz, G.; Grajek, W. 2009. Produkcja bioetanolu z surowców celulozowych. Biotechnologia 4(87): 91. 90 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym RECYKLING POZOSTAŁOŚCI PO KAWIE NATURALNEJ NA PALIWO FORMOWANE Aleksander Lisowski, Dariusz Olendzki , Adam Świętochowski , Magdalena Dąbrowska -Sal win Katedra Maszyn Rolniczych i Leśnych, Wydział Inżynierii Produkcji, SGGW w Warszawie Pozostałości po kawie naturalnej znajdują zastosowanie, zarówno w gospodarstwie domowym, jak i branży rolniczej lub energetycznej. Mogą one służyć do przygotowania peelingu z olejem kokosowym i brązowym cukrem; maseczki na twarz, szyję, ciemne włosy; barwnika tkanin, papieru, jaj; kompostu; wchłaniają nieprzyjemne zapachy; usuwają zaschnięty tłuszcz z naczyń; odstraszają mrówki w domu i insekty, np. u psa. Ciesielczuk i in. (2015) wykorzystali pozostałości kawowe do opracowania nawozu tabletkowego o spowolnionym działaniu, którego skład zawiera dodatkowo popiół z biomasy, żelatynę spożywczą oraz celulozę i kolagen. Nawóz ten może być modyfikowany przez dodanie siarczanu magnezowego lub mączki z krwi, która jest źródłem żelaza w formie helatu do przeciwdziałania chorobie fizjologicznej „brązowienie igieł” i prewencji chlorozom roślin. Nawóz ten może pełnić funkcję odstraszającą dla larw owadów, np. drutowców lub pędraków oraz odkwaszającą glebę. Ze względu na zawartość oleju (11–20%) pozostałości po kawie stały się cennym surowcem energetycznym do produkcji biodiesla metodami transestryfikacji (Liu, 2015) lub peletów i brykietów (Ciesielczuk i in., 2015). W dostępnej literaturze brak jest informacji o warunkach prowadzenia procesu aglomeracji ciśnieniowej z pozostałości po kawie naturalnej, dlatego celem pracy było wyznaczenie grubości matrycy i wilgotności surowca, przy których wytrzymałość peletu jest największa. Materiał i metody Do badań użyto pozostałości po kawie naturalnej o wilgotności 7%, 23% i 33% wyznaczonej metodą suszarkowo-wagową według ASAE S358.2. Do oceny rozkładu wymiarów cząstek zastosowano separator wibracyjny LAB-11-200/UP i metodykę badań zgodną z wymaganiami normy ANSI/ASAE S319.4. Wartości średniej geometrycznej wymiarów cząstek, odchylenia standardowego bezwymiarowego i wymiarowego wynosiły odpowiednio 0,60, 1,66 i 1,53 mm. Pojedynczą dawkę o masie 0,8 g, odważoną na wadze RADWAG WPS 600C z dokładnością 0,01 g, zagęszczano w komorze otwartej o średnicy 8 mm. Matrycę podgrzewaną opaskami elektrycznymi do temperatury 140C (temperatura materiału wynosiła około 93C) zainstalowano na wsporniku maszyny wytrzymałościowej TIRAtest sterowanej programem Matest. Prędkość zagęszczania wynosiła 10 mm·min–1. Zmieniano grubość matrycy w zakresie 30–70 mm przez zmianę skoku tłoka co 10 mm. Wyznaczono pracę jednostkową zagęszczania i parametry wytrzymałościowe peletów przy ich ściskaniu: 91 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym naprężenia maksymalne, moduł sprężystości i energię jednostkową. Wyniki badań i dyskusja Wilgotność pozostałości po kawie naturalnej w większym stopniu, niż grubość matrycy, wpływała na jednostkową pracę zagęszczania (tab. 1). W zakresie wilgotności 23–33% zmiany wartości tej pracy były nieznaczne, a pelety cechowały się małymi wartościami wskaźników wytrzymałościowych. Dopiero obniżenie wilgotności materiału do 7% spowodowało istotne zmiany w procesie aglomeracji ciśnieniowej i wraz ze zwiększającą się grubością matrycy konieczne było włożenie znacząco większej jednostkowej pracy. Skutkiem tych wymuszeń zewnętrznych na materiał było wytworzenie peletów bardziej wytrzymałych na deformację podczas obciążenia zewnętrznego. Aby trwale zniszczyć pelet wytworzony przy wilgotności 7% należało wygenerować naprężenia maksymalne 2–5-krotnie większe niż przy wilgotności 23–33%. Bardziej wytrzymałe pelety z pozostałości po kawie naturalnej wytworzono przy wilgotności do 15% i grubości matrycy powyżej 60 mm. Tabela 1. Wartości średnie pracy jednostkowej zagęszczania Lc, naprężeń maksymalnych σc, modułu sprężystości Ec i energii jednostkowej ściskania Ejc peletów dla wilgotności materiału i grubości matrycy Źródło zmienności Wilgotność w, % 7 23 33 Grubość matrycy h, mm 30 40 50 60 70 Lc kJ σc, MPa Ec MPa Ejc mJ·mm–2 3,14c* 0,23b 0,12a 1,73c 0,70b 0,26a 9,69b 5,08a 4,08a 0,60c 0,42b 0,17a 0,52a 0,70b 1,02c 1,13d 1,40e 0,71a 0,80a 1,00b 1,01b 1,14c 6,13a 7,01a 6,44a 5,89a 5,94a 0,28a 0,30a 0,45b 0,52bc 0,59c * różne oznaczenia literowe oznaczają istotne statystycznie różnice między wartościami średnich przy p < 0,05 według testu Duncana. Literatura Ciesielczuk T., Karwaczyńska U., Sporek M. 2015. The possibility of disposing of spent coffee ground with Energy recycling. Journal of Ecological Engineering, 16(4): 133–138. Ciesielczuk T., Rosik-Dulewska Cz., Wiśniewska E. 2015. Possibilities of coffee spent ground use as a slow action organo-mineral fertilizer. Annual Set The Environment Protection 17: 422–437. Liu Y. 2015. Making biodiesel from spent coffee grounds through in situ transesterification. ttp://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=ucin1439309836 92 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym TECHNICZNO-EKONOMICZNA ANALIZA POTENCJAŁU MAŁEJ ELEKTROWNI WODNEJ OPARTA O METODYKĘ CARAPELLUCCIEGO Sewer yn Lipiński, Tomasz Ol kowski, Bartłomiej Ostrowski Katedra Elektrotechniki, Energetyki, Elektroniki i Automatyki; Wydział Nauk Technicznych; Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie W Europie wykorzystanie potencjału małych elektrowni wodnych przyciąga coraz większe zainteresowanie, szczególnie ze względu na brak odpowiednich terenów oraz unikanie skutków środowiskowych związanych z dużymi instalacjami. Potencjał ten jest jednak nadal w dużej mierze niewykorzystany, głównie ze względu na wymogi ochrony środowiska i prawa do korzystania z wód. Budowa małych elektrowni wodnych nie jest w ogólności prostym zadaniem. Trzeba wziąć pod uwagę zagadnienia obejmujące wiele dziedzin, łącząc wątki biznesowe, finansowe, prawne, administracyjne oraz oczywiście inżynieryjne. Wszystkie te kwestie pojawiają się na różnych etapach inwestycji, poczynając od wybrania lokalizacji, aż do etapu uruchomienia elektrowni, przy czym nie należy zapominać o jej dalszym funkcjonowaniu. W pracy przedstawiono kompleksową metodykę oceny potencjału technicznego i ekonomicznego małych elektrowni wodnych (o mocy znamionowej mniejszej niż 10 MW) opracowaną na podstawie badań Carapellucciego i in. (2015). Celem pracy jest próba przełożenia pokazanego podejścia na warunki polskie, innymi słowy – sprawdzenie jego uniwersalności. Praca podejmuje więc problematykę projektowania i szacowania kosztów uruchomienia małej elektrowni wodnej z uwzględnieniem jej dalszego funkcjonowania, przede wszystkim w kontekście bilansu finansowego obejmującego tak przychody, jak i koszty eksploatacyjne. W celu realizacji tak postawionego celu założono przykładową rzekę, na której ma powstać mała elektrownia wodna. Podstawy metodologii Carapellucciego opierają się na krzywych czasu trwania przepływu dla odpowiednich odcinków rzeki. Posiadając konkretne dane o rzece, na której ma powstać planowana elektrownia, możemy stworzyć jej modele: energetyczny i ekonomiczny. Model energetyczny opiera się na wykorzystaniu danych na temat natężenia przepływu i spadu użytecznego do pozyskania krzywej czasu trwania przepływu i obliczenia mocy znamionowej projektowanej elektrowni, jak też średniorocznej produkcji energii elektrycznej z potencjalnych instalacji. W analizie tej bierze się pod uwagę dane na temat rodzaju i sprawności turbin wodnych, jak też uwzględnia się korektę na minimalną wartość przepływu. W analizowanym przypadku projekt zakładał zbudowanie małej elektrowni wodnej o spadzie netto 82 metry i z projektowanym natężeniem przepływu wynoszącym 3,68 m3/s oraz zastosowanie turbiny Francisa o sprawności 90%. Obliczona moc znamionowa dla takiej elektrowni to 2,66 MW, a średnioroczna 93 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym produkcja energii elektrycznej 9,81 GWh. W modelu ekonomicznym koszty inwestycji oraz koszty utrzymania i eksploatacji oceniano zakładając dwa scenariusze ekonomiczne (pesymistyczny i optymistyczny). Analiza finansowa pozwoliła na ocenę rentowności inwestycji oraz zdyskontowanego okresu zwrotu. Obliczony koszt inwestycji (budowa i uruchomienie) to 8 804 600 €. Analiza zakłada, że projekt elektrowni będzie realizowany przez dwa lata, a trwałość wyniesie 30 lat. W pierwszym roku (-2 w odniesieniu do daty uruchomienia elektrowni) do poniesienia będzie 40 % kosztów inwestycyjnych (pozwolenia, roboty budowlane, zakup wyposażenia elektromechanicznego). Pozostałe 60% kosztów zostanie poniesione pod koniec roku drugiego (-1). Projekt zostanie zrealizowany pod koniec drugiego roku i począwszy do roku trzeciego (0) rozpocznie się działalność elektrowni. Od tego czasu przychody ze sprzedaży energii elektrycznej i koszty utrzymania oraz eksploatacji zostaną zmaterializowane pod koniec każdego roku. W analizie założono, że cena energii elektrycznej wzrasta corocznie o 1% mniej od wzrostu stopy inflacji. Według powyższej analizy elektrownia zacznie przynosić zyski po 12 latach od rozpoczęcia projektu (9 rok od uruchomienia), przy założeniu scenariusza optymistycznego. Zastosowanie scenariusza pesymistycznego, zarówno w kontekście kosztów inwestycji, jak i kosztów utrzymania i eksploatacji, wydłuża ten okres aż o dodatkowe 4 lata. W ramach podsumowania warto powiedzieć, że: różnego rodzaju metody estymacji kosztów uruchomienia i funkcjonowania małej elektrowni wodnej są niewątpliwie przydatne na etapie planowania inwestycji, warto nie ograniczać się do jednego modelu, wskazanym jest też uwzględnianie zarówno optymistycznych, jak i pesymistycznych scenariuszy ekonomicznych; budowa małej elektrowni wodnej może być opłacalnym przedsięwzięciem, planując taką inwestycję można liczyć na stałe i stosunkowo pewne przychody ze sprzedaży energii; nawet w przypadku zastosowania optymistycznego scenariusza ekonomicznego taka elektrownia zacznie przynosić zyski po 12 latach od rozpoczęcia projektu, który to niebagatelny okres trzeba uwzględnić w przypadku planowania takiej inwestycji. Literatura Carapellucci R., Giordano L., Pierguidi F. 2015. Techno-economic evaluation of small-hydro power plants: Modelling and characterisation of the Abruzzo region in Italy. Renewable Energy 75: 395-406. 94 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym WPŁYW CECH FIZYCZNYCH SUROWCÓW ROŚLINNYCH NA JAKOŚĆ I ENERGOCHŁONNOŚĆ WYTWORZONYCH BRYKIETÓW Ignacy Niedziół ka 1 , Beata Zakli ka 1 , Magdal ena Kachel Jakubowska 2 , Artur Kraszkiewicz 2 1 Katedra Maszynoznawstwa Rolniczego, Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie Katedra Eksploatacji Maszyn i Zarządzania Procesami Produkcyjnymi, Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie 2 Biomasa pochodzenia roślinnego jest podstawowym źródłem energii odnawialnej w Polsce i stanowi znaczny potencjał energetyczny. Obejmuje ona produkty uboczne i odpady z rolnictwa, leśnictwa oraz przemysłu rolnospożywczego. Wykorzystanie biomasy w postaci nieprzetworzonej jest bardzo kłopotliwe, ze względu na jej dużą wilgotność i niską gęstość nasypową oraz energetyczną. Dla polepszenia przydatności biomasy do celów energetycznych poddawana jest procesowi zagęszczania m.in. w postaci brykietów lub peletów (Hejft i Obidziński, 2015; Lisowski i Świętochowski, 2011; Niedziółka i in., 2015; Skonecki i in., 2011). Do badań użyto następujących surowców roślinych: słomę pszenżytnią, siano łąkowe i łodygi miskanta olbrzymiego. Rozdrabniano je przy użyciu rozdrabniacza bijakowego H 111/1, wyposażonego w sita o średnicy otworów 20 mm. Do produkcji brykietów stosowano hydrauliczną brykieciarkę tłokową typu JUNIOR firmy Deta Polska, przy ciśnieniu roboczym 10 MPa. W trakcie badań określano wilgotność względną surowców za pomocą wagosuszarki laboratoryjnej MAX 50/1/WH, ich wartość opałową metodą kalorymetryczną za pomocą izoperybolicznego kalorymetru Parr 6400, skład granulometryczny przy wykorzystaniu wstrząsarki laboratoryjnej typu LPzE-4e oraz gęstość nasypową i utrzęsioną z użyciem pojemnika o objętości 50 dm3. Wykonywano pomiary cech fizycznych wytworzonych brykietów, które obejmowały: długość, średnicę oraz masę i na tej podstawie obliczano ich gęstość właściwą. Określano również gęstość energetyczną i nasypową oraz trwałość mechaniczną brykietów na stanowisku badawczym, zgodnie z normą PN-EN 15210-2:2011, a także realizowano pomiary wydajności brykieciarki i zapotrzebowanie na energię elektryczną. Wilgotność względna badanych surowców zawierała się w granicach od 11,9% dla miskanta do 13,5% dla siana łąkowego, natomiast wartość opałowa mieściła się w przedziale od 16,5 MJ·kg-3 dla siana łąkowego do 17,2 MJ·kg-3 dla łodyg miskanta. Najniższą gęstość nasypową odnotowano dla słomy pszenżytniej (55,2 kg·m-3), a najwyższą dla miskanta (80,4 kg·m-3), natomiast ich gęstość utrzęsiona wynosiła odpowiednio: 63,1 i 94,2 kg·m-3. Na podstawie przeprowadzonej analizy sitowej stwierdzono, że najwyższym udziałem frakcji o długości cząstek powyżej 3,15 mm cechowała się słoma pszenżytnia (75,5%), 95 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym a najniższym – miskant olbrzymi (55,6%). Średnia długość wytworzonych brykietów wynosiła od 23,2 mm dla siana łąkowego do 33,4 mm dla miskanta, natomiast ich masa odpowiednio: 48,1 i 61,6 g. Średnica produkowanych brykietów była stała i wynosiła 50 mm. Z kolei średnia gęstość nasypowa zawierała się w przedziale od 496 kg·m-3 dla brykietów z łodyg miskanta do 625 kg·m-3 dla brykietów z siana łąkowego. Natomiast średnia gęstość właściwa brykietów wynosiła odpowiednio: 940 i 1056 kg·m-3. Najniższą trwałość mechaniczną odnotowano dla brykietów z miskanta olbrzymiego (72,4%), zaś najwyższą dla brykietów z siana łąkowego (96,6%). Analizując gęstość energetyczną stwierdzono, że najwyższą wartością charakteryzowały się brykiety wytworzone z siana łąkowego (17,4 GJ·m-3), natomiast najniższą wartością brykiety ze słomy pszenżytniej (15,9 GJ·m-3). Wydajność brykieciarki zależała od składu granulometrycznego surowców i ich gęstości nasypowej i wynosiła od 22,1 kg·h-1, w przypadku zagęszczania słomy pszenżytniej do 27,4 kg·h-1, w przypadku siana łąkowego. Zapotrzebowanie na energię elektryczną w procesie brykietowania duży wpływ miał rodzaj surowca oraz wydajność brykieciarki. Energochłonność produkcji brykietów mieściła się w granicach od 0,125 kWh·kg-1 dla siana łąkowego do 0,132 kWh·kg-1 dla słomy pszenżytniej. Na podstawie analizy uzyskanych wyników badań można stwierdzić, że bardziej korzystnymi cechami fizycznymi, mającymi wpływ zarówno na jakość, jak i energochłonność wytworzonych brykietów, odznaczało się siano łąkowe, a znacznie mniej korzystnymi cechami – słoma pszenżytnia. Literatura Hejft R., Obidziński S. 2015. Pressure agglomeration of plant materials – pelleting and briquetting (Part II). Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering 60(1): 19-22. Lisowski A., Świętochowski A. 2011. Gęstość i porowatość pociętego i zmielonego materiału z roślin energetycznych. Polska Energetyka Słoneczna 2-4: 43-47. Niedziółka I., Zaklika B., Kachel-Jakubowska M., Kraszkiewicz A., Kowalczuk J., Zarajczyk J. 2015. Analysis of yield and energy consumption in the shredding and briquetting process of selected plant materials. Teka Komisji Motoryzacji i Energetyki Rolnictwa15(4): 131-134. Skonecki S., Gawłowski S., Potręć M., Laskowski J. 2011. Właściwości fizyczne i chemiczne surowców roślinnych stosowanych do produkcji biopaliw. Inżynieria Rolnicza 8(133): 253-260. 96 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym EFEKTYWNOŚĆ KRUSZENIA GLEBY W UPRAWIE MIĘDZYRZĘDOWEJ Z UWZGLĘDNIENIEM ASPEKTÓW ŚRODOWISKOWYCH Tomasz Nowakowski, Aleksander Lisowski, Jerzy Buliński, Stanisław Gach, Ja cek Klonowski, Adam Str użyk, Michał Sypuła, Jarosław Chlebowski, Krzysztof Kostyra , Jan Kamiński, Adam Świętochowski, Magdalena Dąbrowska -Sal win, Daniel Laur yn, Jarosław Mar gielski Katedra Maszyn Rolniczych i Leśnych, SGGW w Warszawie Praca elementów roboczych pracujących w glebie jest procesem tworzenia pożądanego stanu gleby, który pozwala w sposób maksymalny wykorzystać jej potencjał do kiełkowania nasion i wzrostu roślin (Al-Suhaibani i Ghaly, 2013; Lisowski i in. 2016). Operacje związane z uprawą gleby należą również do najbardziej energochłonnych zabiegów w gospodarstwie rolnym. W przypadku upraw rzędowych zależnie od warunków pogodowych, zachwaszczenia i stanu gleby, wymagane jest cykliczne odnawianie jej stanu poprzez stosowanie uprawy międzyrzędowej. Dlatego celem pracy było zbadanie wpływu głębokości roboczej i prędkości ruchu pielnika na stopień kruszenia gleby. Materiał i metody Badania prowadzono z wykorzystaniem pielnika o szerokości roboczej 6 m, montowanego z przodu ciągnika. Sekcje pielnika wyposażone były w trzy gęsiostopki o szerokości 13,5 cm z zębami sprężystymi Vibro S. Gęsiostopki ustawione były w układzie: środkowa w osi sekcji, a boczne w rozstawie 100 mm od osi rzędu, natomiast tarcze osłaniające miały rozstaw 350 mm. Przed pomiarami określono parametry glebowe: wilgotność, zwięzłość i gęstość. Stopień kruszenia gleby określano na podstawie wskaźnika zbrylenia na powierzchni pola. Wyznaczenie wskaźnika polegało na zebraniu brył o średnicy większej niż 30 mm z powierzchni wyznaczonej przez kwadratową ramkę o boku 1 m. W rogu ramki układano zebrane bryły i mierzono powierzchnię przez nie zajmowaną oraz liczono liczbę tych brył. Stopień kruszenia gleby (Z) wyrażony w % obliczano z wzoru: 𝑍 = (1 − 𝐹) 𝑥 100%, (gdzie: F - powierzchnia zajmowana przez bryły o średnicy powyżej 30 mm, zebrane z powierzchni 1 m2). Wyniki Dla przeprowadzonych badań parametry gleby podano jako wartości średnie i wynosiły one odpowiednio: wilgotność gleby – 19,1%, zwięzłość gleby – 640 kPa i gęstość gleby – 1,32 gcm-3. Wyniki badań jakości pracy gęsiostópek określa stopień kruszenia gleby i średnia wielkość pozostałych brył na powierzchni gleby (tab. 1). Przeprowadzona analiza wariancji wykazała, że prędkość robocza istotnie 97 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym wpływa na stopień kruszenia gleby (Fv1=2, v2=59 =3,24 przy krytycznym poziomie istotności p=0,0462). Analogiczny charakter zaobserwowano dla wielkości brył pozostałych po przejeździe pielnika. Zmiana prędkości roboczej powodowała istotną różnicę w średnicy brył (Fv1=2, v2=59 =4,69 przy krytycznym poziomie istotności p=0,0129), a istotnej różnicy nie odnotowano dla głębokości roboczej. Tabela 1. Wyniki badań stopnia kruszenia gleby i średnicy brył Głębokość robocza mm 30 50 Prędkość ruchu kmh-1 6 9 12 6 9 12 Stopień kruszenia gleby % 92,2 91,8 94,1 89,7 91,4 92,7 Średnica brył mm 4,34 4,00 3,83 4,48 4,08 4,05 Podsumowanie Wzrost prędkości roboczej w zakresie od 6 do 12 kmh-1 przyczynił się do zwiększenia intensywności kruszenia gleby od 89,7% do 94,1%. Średnia wielkość brył pozostałych na polu po przejeździe pielnika FM VCO 6 m z sekcjami wyposażonymi w gęsiostopki, zmniejszała się ze wzrostem prędkości roboczej. W badanym zakresie prędkości roboczych 6–12 kmh-1 średnia wielkość brył zmniejszyła się z 4,48 do 3,83 mm, przy czym zmiana prędkości w zakresie 9–12 kmh-1 nie wpłynęła istotnie na wielkość tego parametru. Literatura Al-Suhaibani S. A., Ghaly A.E. 2013. Comparative study of the kinetic parameters of three chiselplows operating at differentdepthsand forward speed in a sandy soil. The International Journal Of Engineering And Science 2(7): 42-59. Lisowski A., Klonowski J., Green O., Świętochowski A., Sypuła M., Strużyk A., Nowakowski T., Chlebowski J., Kamiński J., Kostyra K., Mieszkalski L., Lauryn D., Margielski J. 2016. Duckfoot tools connected with flexible and stiff tines: Three components of resistances and soil disturbance. Soil & Tillage Research 158: 76-90. 98 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym ANALIZA WYDAJNOŚCI BIOGAZOWEJ POTENCJALNYCH ROŚLIN ENERGETYCZNYCH POCHODZĄCYCH Z UPRAW CELOWYCH Krzysztof Pilarski 1 , Agnieszka A. Pilarska 2 , Kamil Witaszek 1 1 Instytut Inżynierii Biosystemów, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu Instytut Technologii Żywności Pochodzenia Roślinnego, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu 2 Rozwój cywilizacyjny i rosnące zapotrzebowanie na energię przyczynia się do wzmożonego zainteresowania odnawialnymi źródłami energii (OZE). W Polsce szczególną uwagę cieszy się biomasa, będąca najstarszym i najszerzej współcześnie wykorzystywanym OZE. Pod pojęciem biomasy rozumie się ulegającą biodegradacji frakcję produktów, odpadów i pozostałości z produkcji rolnej (w tym substancje pochodzenia roślinnego i zwierzęcego), leśnej i powiązanych gałęzi przemysłu. Do produkcji energii w biogazowniach bardzo często wykorzystuje się biomasę rolniczą, którą stanowi nie tylko biomasa odpadowa powstająca w procesie produkcji rolnej, w przetwórstwie produktów rolnych (Pilarska i in., 2016), ale także tzw. uprawy celowe (dedykowane), czyli wytwórczość określonych gatunków roślin, przeznaczonych do produkcji energii elektrycznej i cieplnej. Stosowane rośliny energetyczne, pochodzące w tego rodzaju upraw, to: rzepak, słonecznik, len, kukurydza zwyczajna, burak cukrowy, wierzba wiciowa i inne (Amon i in., 2007). Celem niniejszej pracy była weryfikacja podatności na proces metanizacji potencjalnych roślin energetycznych, takich jak: perz wydłużony (PrzW), rożnik przerośnięty (sylfia, RożP), stokłosa uniolowata (StoU), rajgras wyniosły (RajW), kostrzewa trzcinowa (KosT), sorgo dwubarwne (SorD), proso rózgowe (ProR), oraz określenie ich wydajności biogazowej. Zakres badań obejmował wstępną analizę surowca (pH, suchą masę, suchą masę organiczną, zawartość ligniny) oraz realizację fermentacji metanowej. Tabela 1. Parametry badanych substratów Nazwa Próbki pH PrzW RożP StoU RajW KosT SorD ProR 6,80 6,04 8,04 8,14 8,45 7,54 6,36 Sucha masa % 50,51 18,60 14,50 13,92 13,70 17,27 24,57 Sucha masa organiczna % 94,24 78,95 85,76 83,32 80,80 82,44 85,71 Zawartość ligniny % 23,70 21,49 24,19 25,46 25,22 23,29 24,11 Badania wykonano na podstawie zaadoptowanych niemieckich norm: DIN 38 414/S8 oraz VDI 4630, w trybie okresowym i w warunkach mezofilnych (39°C). Wsad do fermentora przygotowywano w oparciu o parametr 99 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym pH tak, aby jego wartość wynosiła 7 (optymalnie dla bakterii anaerobowych). Skład mieszaniny substrat/inoculum ustalono na podstawie suchej masy organicznej (30 g suchej masy organicznej/reaktor o poj. 1,4 dm3). Tabela 2. Ilość biogazu uzyskana ze świeżej masy, suchej masy i suchej masy organicznej dla badanych substratów Nazwa Próbki PrzW RożP StoU RajW KosT SorD ProR Ilość uzyskanego biogazu m3/t ś.m. 232,02 58,07 48,74 50,54 40,93 68,85 105,81 Ilość uzyskanego biogazu m3/t s.m. 459,36 312,23 336,11 363,07 298,74 398,69 430,64 Ilość uzyskanego biogazu m3/t s.m.o. 487,43 391,92 330,60 435,78 369,72 483,61 502,44 Zawartość metanu w biogazie % 52,59 53,10 53,07 55,94 53,10 53,07 55,94 W tabeli 1 przedstawiono podstawowe parametry zastosowanych substratów, natomiast w tabeli 2 zaprezentowano wyniki wydajności biogazowej uzyskane dla poszczególnych prób. Najkorzystniejsze wyniki otrzymano dla perzu wydłużonego i prosa rózgowego. Ze względów logistycznych i ekonomicznych największa ilość biogazu wyprodukowana ze świeżej masy dla próby PrzW może być istotna w bezpośrednim jej wykorzystaniu w biogazowni. Zasadniczo jednak wszystkie zbadane materiały kwalifikują się do zastosowania jako substraty wsadowe do biogazowni – nie zaobserwowano inhibicji procesu fermentacji metanowej (rysunek 1). Rysunek 1. Dobowa produkcja biogazu dla perzu wydłużonego (PrzW) Literatura Amon T. i in. 2007. Methane production through anaerobic digestion of various energy crops grown in sustainable crop rotations. Bioresource Technology 98: 3204-3212 Pilarska A. i in. 2016. Treatment of dairy waste by anaerobic co-digestion with sewage sludge. Ecological Chemistry and Engineering S 23(1): 99-115. 100 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym WYKORZYSTANIE CIEPŁA ZIEMI W HYBRYDOWYCH SYSTEMACH OGRZEWANIA Ewa Piotrowska Katedra Podstaw Inżynierii, Wydział Inżynierii Produkcji, SGGW w Warszawie W pracy omówiono strukturę i funkcjonowanie ciepłowni gazowogeotermalnej zakładu Geotermia Mazowiecka S.A. Woda geotermalna o temperaturze około 42°C wydobywana jest z odwiertu geotermalnego IG-1 za pomocą wielostopniowej pompy głębinowej. Odwiert ten ma głębokość 4 000 m. Na tym poziomie temperatura wody geotermalnej wynosi około 70ºC, jednakże jest wysoce zmineralizowana. Dlatego zdecydowano się na pobór wody z głębokości 1 602–1 714 m. Pomimo niższej temperatury ma ona jakość wody pitnej, co umożliwia zatłaczanie jej do tego samego otworu oraz znacznie zmniejsza koszty eksploatacyjne. Woda zostaje przetłoczona rurociągiem do Zakładu Geotermalnego. Z ekonomizera, odbierającego ciepło ze spalin pozyskanych z kotła wysokotemperaturowego, woda geotermalna trafia do absorpcyjnej pompy ciepła. Jest schłodzona do temperatury 20-30°C, w zależności od aktualnego zapotrzebowania układu cieplnego Mszczonowa. Wymiennik ciepła, zainstalowany w układzie, umożliwia dodatkowe dogrzanie wody sieciowej opuszczającej pompę grzejną. W okresie zimowym źródło geotermalne nie wystarcza do samodzielnego pokrycia zapotrzebowania ciepła przez odbiorców. W takim przypadku automatycznie włącza się zasilanie wspomagające, tak zwane źródło szczytowe. Dwa kotły niskoparametrowe wspomagają działanie pompy oraz jej górne źródło ciepła, jakim jest kocioł wysokoparametrowy. Strumieniem ciepła wyjściowego określa się energię wykorzystaną do podgrzania wody w miejskiej sieci cieplnej. Na strumień ciepła na wejściu składa się suma poszczególnych energii: chemiczna gazu, pochodząca z kotła wysokotemperaturowego lub/i dwóch kotłów niskotemperaturowych, ekonomizera, odbierającego ciepło ze spalin: przed ekonomizerem (część geotermalna), za ekonomizerem (część na miejską sieć cieplną), geotermalna trafiająca do pompy ciepła. Zakład geotermalny Geotermia Mazowiecka S.A., działający w układzie hybrydowym, został rozbudowany o kompleks basenów w 2008 roku. Spowodowało to zmianę zapotrzebowania na ciepło oraz udziału wód geotermalnych w całej instalacji. Udział ten zwiększył się dwukrotnie w okresie letnim, w porównaniu z poprzednimi latami. Ważnym czynnikiem wpływającym na działanie układu hybrydowego jest pora roku. Warunkuje ona włączenie lub wyłączenie geotermii. Przed wybudowaniem kompleksu basenów w 2008 roku, geotermia działała tylko w okresie grzewczym. Podczas lata włączany był jeden z dwóch kotłów niskotemperaturowych, mających za zadanie dogrzewanie wody. 101 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym Rysunek 1. Zależność strumienia wejścia od temperatury zewnętrznej, 2005 Wartość strumienia wejścia utrzymywała się na jednym poziomie i wynosiła około 40 GJ (rysunek 1). Gdy podłączono kompleks basenów do instalacji geotermalnej, strumień ten zwiększył się do około 100 GJ w okresie letnim (rysunek 2). Na skutek ogrzewania wodą geotermalną dwóch niecek basenowych czynnych przez cały rok, wzrosło także jej wydobycie w sezonie grzewczym oraz poza nim. Rysunek 2. Zależność strumienia wejścia od temperatury zewnętrznej, 2008 102 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym EFEKTYWNOŚĆ PRODUKCYJNO-EKONOMICZNA WYKORZYSTANIA BIOMASY Z PRZEMYSŁU ROLNOSPOŻYWCZEGO DO PRODUKCJI BIOGAZU Jakub Si kora, Anna Szeląg -Si kora, Michał Cupiał Instytut Inżynierii Rolniczej i Informatyki, Uniwersytet Rolniczy w Krakowie Wytwarzanie biogazu z odpadowych mas organicznych z przemysłu rolnospożywczego może przynieść wymierne korzyści ekologiczne związane z utylizacją odpadów oraz ekonomiczne ze względu na stosowanie w systemach kogeneracyjnych wytworzonego gazu. Podstawowym argumentem przemawiającym za stosowaniem w biogazowniach wsadów skomponowanych na bazie organicznych odpadów z przemysłu rolno-spożywczego jest to, że masa ta jest już w obiegu i należy ją zagospodarować. Masy te nie są produkowane specjalnie na cele biogazowe to znaczy, że nie zajmują powierzchni produkcyjnej w gospodarstwach rolnych, a wsad wykonany na bazie tych mas odpadowych nie stanowi konkurencji dla produkcji żywności. Produkcja biogazu na bazie mas odpadowych powoduje higienizację m.in. odchodów zwierzęcych, zaś poprzez wykorzystanie odpadów pofermentacyjnych następuje zmniejszenie nawożenia mineralnego. Pomimo niezaprzeczalnych walorów (ekologia, ochrona środowiska, aktywizacja zawodowa ludności z obszarów rolniczych itp.) należy wziąć pod uwagę aspekty ekonomiczne. Zwrot poniesionych nakładów, generowanie zysków to najważniejsze czynniki determinujące sukces i sens inwestycji. Głównym celem budowy biogazowni na masę z przemysłu rolno-spożywczego jest aspekt ekologiczny a dopiero kolejny to ekonomiczny. Analiza ekonomiczna przy takich inwestycjach powinna zawierać: określenie wskaźników opłacalności projektu (wewnętrzna stopa zwrotu - IRR, wartość bieżąca netto - NPV), syntetyczne wyliczenie kosztów inwestycyjnych (opracowane na podstawie ogólnodostępnych danych rynkowych), analizę potencjalnych zagrożeń i spodziewanych korzyści, ocenę finansową inwestycji na podstawie oczekiwanej produkcji energii, kosztów oraz założonych warunków potencjalnej sprzedaży (lub wykorzystania na potrzeby własne energii cieplnej i elektrycznej). Wymienione wskaźniki oraz zakres analizy są powszechnie wykorzystywane w ocenie efektywności energetycznej i ekonomicznej urządzeń energetycznych (Skorek, 2002). Nakłady inwestycyjne zależą bowiem od wielkości inwestycji, jej lokalizacji, dostępu substratów oraz stopnia zaawansowania technologii. Istnieje wiele opracowań, które wskazują, że koszty budowy instalacji biogazowej (o porównywalnej mocy) są kilkakrotnie wyższe od np. elektrowni wiatrowej. Jednak w całościowej analizie należy uwzględnić praktycznie całoroczne wykorzystanie biogazowi w stosunku do przeciętnie 1500 do 2000 godzin w roku pracy elektrowni wiatrowej. Ponadto, biogazownie mogą uzyskać przychody z kilku źródeł, m.in. ze sprzedaży: energii elektrycznej, świadectw pochodzenia (tzw. zielone i czerwone certyfikaty), energii cieplnej, odpadu pofermentacyjnego 103 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym wykorzystywanego jako nawóz organiczny. Powyższe zagadnienia (aspekty ekologiczno-ekonomiczne wykorzystania biogazownii) były analizowane m.in. przez Ghaforiego i Flynna (2007). Autorzy, dla warunków kanadyjskich analizowali koszty transportu gnojowicy z gospodarstw. W zależności od pogłowia bydła, przeanalizowano koszty dowozu gnojowicy do instalacji biogazowi poprzez transport samochodowy lub rurociągami. Weilland (2010) przedstawił obecny stan instalacji wytwarzających biogaz, w efekcie zaproponował najkorzystniejszy system ich wykorzystania jako układów kogeneracyjnych. Ponadto, określił zmniejszenie kosztów ekologicznych powstałych w wyniku zmniejszenia emisji metanu oraz redukcję substancji szkodliwych powstałych w wyniku spalania paliw kopalnych. Lübken i in. (2010) na podstawie przeglądu dostępnych prac eksperymentalnych związanych z wytwarzaniem biogazu, zasugerowali konieczność budowy modelu optymalizacyjnego, w którym zostanie uwzględnione stężenie niektórych zmiennych decyzyjnych (węglowodany, tłuszcze i białka) wpływających na intensywność procesu fermentacji. Przeprowadzona analiza dla krajowych warunków (Rusak i Kowalczyk-Juśko, 2007) wykazała, że biogazownie oparte wyłącznie na gnojowicy bydlęcej, świńskiej czy pomiocie kurzym nie znajdują ekonomicznego uzasadnienia. Wynika to bowiem z niskiej zdolności tych substratów do produkcji biometanu. Stąd w przedstawianej analizie zakłada się, ze oprócz wymienionych substratów w procesie wytarzania biogazu będą brane pod uwagę odpadowe masy z przemysłu rolno-spożywczego. Jak wykazała bowiem analiza Jóźwiaka (2006) dodawanie tych substratów, przyniesie dodatkowe przychody równe kosztom za utylizację odpadów. Ponadto, nastąpi również zwiększenie wydajności produkcji biogazu co przyczyni się niewątpliwie do poprawy rentowności inwestycji. Literatura Ghafoori E., Flynn P. C. 2007. Optimizing the logistics of anaerobic digestion of manure. Applied Biochemistry and Biotechnology 137-140: 625 – 637. Jóźwiak M. 2006. Biogazownie w Polsce- ale czy rolnicze? Czysta Energia. Lübken M., Gehring T., Wichern M. 2010. Microbiological fermentation of lignocellulosic biomass: current state and prospects of mathematical modeling. Applied Microbiology and Biotechnology 85(6): 1643-1652. Rusak S., Kowalczyk-Juśko A. 2007. Biogazownie w Polsce. Czysta Energia 6: 28-30. Skorek J. 2002. Ocena efektywności energetycznej I ekonomicznej gazowych układów kogeneracyjnych małej mocy. Wyd. Politech. Śląskiej. Weiland P. 2010. Biogas production: current state and perspectives. Applied Microbiology and Biotechnology 85(4): 849- 860. 104 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym WYKORZYSTANIE PRZETWORZONYCH OSADÓW ŚCIEKOWYCH POCHODZĄCYCH Z OCZYSZCZALNI ŚCIEKÓW W BIAŁYMSTOKU JAKO NAWÓZ ORGANICZNY Szymon Skar żyński Katedra Systemów Inżynierii Środowiska, Wydział Budownictwa i Inżynierii Środowiska, Politechnika Białostocka Oczyszczalnia Ścieków w Białymstoku rozpoczęła działanie w 1994 roku i do teraz poddana została kilku modernizacjom. Oczyszczalnia posiada maksymalną (projektową) przepustowość równą 100 000 m3/d. Obsługuje ona miasto Białystok i kilka sąsiednich gmin. Omawiana oczyszczalnia bazuje na konwencjonalnej metodzie osadu czynnego. Oczyszczalnia składa się z trzech węzłów technologicznych: mechanicznego, biologicznego i przeróbki osadów. Węzeł mechaniczny składa się z krat mechanicznych, piaskowników dwukomorowych i osadników wstępnych. Węzeł biologiczny składa się z komór predenitryfikacyjnych, komór defosfatacji, komór osadu czynnego oraz osadników wtórnych. Węzeł osadowy złożony jest z zagęszczarek osadu, komór fermentacyjnych, pras odwadniających oraz suszarko-granularki. Osad powstający w Oczyszczalni Ścieków w Białymstoku wprowadzany jest do obrotu jako nawóz organiczny. Zezwolenie na zastosowanie tegoż osadu wydało Ministerstwo Rolnictwa i Rozwoju Wsi we wrześniu 2012 roku. Zgodnie z decyzją Ministerstwa nawóz organiczny, znany pod nazwą handlową „GRANBIAL” powinien spełniać następujące wymagania jakościowe: zawartość azotu całkowitego, co najmniej 2,5% zawartość fosforu w przeliczeniu na P2O5, co najmniej 3,8% zawartość substancji organicznej w suchej masie, co najmniej 40,0% postać – stały, granulowany o średnicy od 2 do 6 mm. Rysunek 1. Logo nawozu organicznego „GRANBIAL” Organiczny nawóz „GRANBIAL” zastosować można w rolnictwie do uprawy roślin rolniczych (poza okresem wegetacji przy roślinach do bezpośredniego spożycia), sadownictwie do nawożenia drzew i krzewów oraz w ogrodnictwie do nawożenia drzew, krzewów i roślin ozdobnych. Zgodnie z decyzją Ministerstwa tego rodzaju nawozu stosować nie można na terenach zalanych wodą, przykrytych 105 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym śniegiem, zmarzniętych do głębokości 30 cm i podczas opadu deszczu. Dodatkowo nie stosuje się tego nawozu na łąkach i pastwiskach. W tabeli 1 przedstawiono dopuszczalne dawki nawozu ustalone na podstawie zawartości fosforu przyswajalnego w glebie. Tabela 1. Dawka nawozu w zależności od zawartości fosforu w glebie Zawartość fosforu w glebie Bardzo niska Niska Średnia Wysoka Bardzo wysoka Dawka nawozu „GRANBIAL” t/ha 3,5 3,0 1,5 – 2,0 1,0 Nie stosować Nawóz organiczny „GRANBIAL” stosować można na wszystkie rodzaje gleb, a szczególnie polecany jest na słabe mineralne gleby o niskiej zawartości substancji organicznych. Pod względem chemicznym nawóz przebadany został przez Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa w Puławach oraz Instytut Ogrodnictwa w Skierniewicach. Badania te wykazały, że nawóz ten jest bardzo dobrze przyswajany przez rośliny, jego skład jest zgodny z tym co podaje producent. Pod względem biologicznym nawóz przebadany został przez Zakład Mikrobiologii i Zakład Parazytologii i Chorób Inwazyjnych Państwowego Instytutu Weterynaryjnego w Puławach, Instytut Medycyny Wsi im. Witolda Chodźki w Lublinie, Państwowy Instytut Weterynaryjny w Puławach i Instytut Ochrony Środowiska w Warszawie. Wykazały one, że nawóz organiczny „GRANBIAL” spełnia standardy sanitarne i nie stanowi zagrożenia mikrobiologicznego dla człowieka, zwierząt i środowiska. Literatura „Nowe źródło substancji organicznej” [w:] Wiadomości rolnicze, styczeń 2015. Strona internetowa Wodociągów Białostockich, http://www.wobi.pl/ [dostęp 27.07.2016] 106 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym OBORNIK W KONTEKŚCIE WETERYNARYJNYM I ENERGETYCZNYM Blanka Bukowska Katedra Rozrodu Zwierząt z Kliniką, Wydział Medycyny Weterynaryjnej, Uniwersytet WarmińskoMazurski w Olsztynie Z punktu widzenia praktyki działania organów administracji weterynaryjnej obornik jest rodzajem nawozu organicznego. Składa się z mieszaniny odchodów zwierzęcych głównie kału i moczu oraz ściółki. Dostarcza on glebie najważniejszych składników mineralnych, makroelementów takich jak azot, fosfor, potas, wapń, magnez oraz mikroelementów: bor, żelazo, cynk, miedź i mangan. Obornik zawiera dużą dawkę masy organicznej. Skład chemiczny obornika różni się od siebie w zależności od rodzaju, wieku zwierząt (od których pochodzi) a także sposobu ich żywienia, ilości i jakości stosowanej ściółki oraz sposobu jego przechowywania. Wyróżniamy następujące rodzaje obornika: bydlęcy, świński, owczy, kozi, króliczy oraz kurzy. W większości gospodarstw hodowlanych obornik może stanowić substrat do produkcji biogazu rolniczego. Wytwarzany w gospodarstwach rolnych ulega fermentacji a niewykorzystany biogaz zostaje wprowadzony do atmosfery. Biomasa taka jak słoma, drewno lub np. rośliny nadają się bardziej do spalania niż do fermentacji metanowej. To co wyróżnia biogaz wśród innych rodzajów energii odnawialnej to możliwość zastosowania składników charakteryzujących się znaczną zawartością wody lub masy organicznej jak i również takich, które wymagają utylizacji (np. odpady poubojowe). Do surowców idealnie nadających się do zastosowania w biogazowniach rolniczych należą takie materiały jak nawozy naturalne (np: gnojowica, obornik), odpady rolne poprodukcyjne (np: odpady pasz, odpady zbożowe), rośliny energetyczne, organiczne oraz inne czyste chemicznie odpady organiczne. 107 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym WYKORZYSTANIE SŁOMY JAKO ŹRÓDŁA ENERGII A BILANS SUBSTANCJI ORGANICZNEJ W GOSPODARSTWACH RODZINNYCH Anna Kocira 1 , Sławomir Kocira 2 , Danuta Leszczyńska 3 1 Instytut Nauk Rolniczych, Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa w Chełmie Katedra Eksploatacji Maszyn i Zarządzania Procesami Produkcyjnymi, Wydział Inżynierii Produkcji, Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie 3 Zakład Uprawy Roślin Zbożowych, Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa w Puławach – Państwowy Instytut Badawczy 2 W okresie ostatnich 20 lat w Polsce powstało wiele opracowań dotyczących wykorzystania słomy na cele energetyczne. W pracach tych najczęściej zwracano uwagę na korzyści wynikające z zastępowania konwencjonalnych źródeł energii energią pochodzącą z biomasy. W niewielu jednak znajduje się odniesienie do drugiego ważnego aspektu a mianowicie wpływu wykorzystania słomy jako źródła energii na bilans substancji organicznej w glebie. Jak podaje w swojej pracy Kopiński i Kuś (2011) wykonany dla celów szacunkowych bilans materii organicznej gleby (MOG) na gruntach ornych w Polsce był w latach 2007-2009 ujemny i średnio wyniósł -0,49 t·ha-1. Dane dla kraju lub regionu są głównie danymi orientacyjnymi. Najważniejsze jest zbilansowanie substancji organicznej w gospodarstwie do wartości dodatniej a najlepiej żeby zawierała się ona od 0,4 do 1,5 t·ha-1 GO. Do analizy wykorzystano dane z 30 gospodarstw rodzinnych, które w latach 2009-2012 brały udział w projekcie badawczym NCBiR NR 1204306/2009. W strukturze upraw w badanych gospodarstwach przeważały zboża. Średnia powierzchnia UR w badanych gospodarstwach była ponad 3-krotnie większa niż średnia krajowa. W 5 gospodarstwach słomę zagęszczano i sprzedawano na cele energetyczne. W gospodarstwach tych wystąpił ujemny bilans substancji organicznej. W pozostałych gospodarstwach słoma była przeznaczana na przeoranie lub zużyta w produkcji zwierzęcej. Przeprowadzone obliczenia pozwoliły stwierdzić, że przeznaczenie słomy na cele energetyczne w gospodarstwach wykorzystujących ją w produkcji rolniczej spowodowałoby w większości tych gospodarstw obniżenie bilansu substancji organicznej do wartości ujemnych. Dlatego słomę można przeznaczyć na cele energetyczne tylko w tych gospodarstwach, w których bilans substancji organicznej (bez słomy) jest na zadowalającym poziomie. Literatura Kopiński J., Kuś J. 2011, Wpływ zmian organizacyjnych w rolnictwie na gospodarkę glebową materią organiczną. Problemy Inżynierii Rolniczej 2: 47-54. 108 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym ANALIZA STANU PRZESTRZEGANIA PRZEPISÓW DOTYCZĄCYCH STOSOWANIA PRODUKTÓW NIEBEZPIECZNYCH PRZEZ GOSPODARSTWA ROLNE W ASPEKCIE OCHRONY ŚRODOWISKA Andr zej Osuch Instytut inżynierii Biosystemów, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu Intensyfikacja prowadzenia produkcji rolniczej wiąże się z koniecznością stosowania dużych ilości nawozów mineralnych i środków ochrony roślin w gospodarstwach rolnych. Środki ochrony roślin i nawozy mineralne poza pożądanymi efektami dla roślin i stymulowaniem ich rozwoju mogą wywoływać negatywne skutki na środowisko naturalne poprzez ich niewłaściwe używanie. Opakowania po środkach chemicznych i nawozach mineralnych należą do grupy odpadów niebezpiecznych, a ich zagospodarowanie regulowane jest poprzez akty prawne. Ważne jest jednak nie tylko odpowiednie zagospodarowanie odpadów, lecz również przechowywanie niebezpiecznych środków produkcji w odpowiednich warunkach, aby uniknąć skażenia gleby, wód powierzchniowych i powietrza. Celem pracy była analiza stanu przestrzegania przepisów dotyczących stosowania produktów niebezpiecznych przez rolników w aspekcie ochrony środowiska, badania przeprowadzone były w gospodarstwach z województwa wielkopolskiego. Wyniki badania i ich analiza wykazały, że większość rolników nie stosuje się do obowiązujących przepisów dotyczących stosowania środków ochrony roślin nawozów mineralnych, czego konsekwencją może być lokalne pogorszenie stanu środowiska naturalnego. Zdarza się, że opakowania po produktach niebezpiecznych wykorzystywane są powtórnie do innych celów i mają często kontakt z żywnością lub paszą dla zwierząt, co może wpłynąć na ich skażenie. Rolnicy nie stosują ponadto żadnych środków ochrony indywidualnej podczas prac z produktami chemicznymi, przygotowywanie cieczy roboczej w opryskiwaczu odbywa się w niewłaściwych warunkach, a niezużyta ciecz robocza zagospodarowywana jest często w niewłaściwy sposób. Duże wątpliwości budzi ponadto przechowywanie nawozów mineralnych bez żadnego odizolowania od gruntu, co przy przypadkowym uszkodzeniu opakowań może doprowadzić do niekontrolowanego przedostawania się substancji szkodliwych do środowiska. Świadomość i wiedza rolników dotycząca zmniejszania negatywnych skutków dla środowiska przy używaniu produktów niebezpiecznych jest niewystarczająca, dlatego należy dołożyć wszelkich starań, aby uświadomić ich o nieodwracalnych konsekwencjach ich działań. 109 Środowiskowe aspekty projektowania czystej i bezpiecznej produkcji w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym przydatne jako wsparcie doradcze w zakresie wdrażania innowacji oraz zmniejszania energochłonności i emisji zanieczyszczeń Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym OCENA POZIOMU HAŁASU W WYBRANYCH WYŁUSZCZARNIACH NASION Monika Aniszewska, Ar kadiusz Gendek, Jan Skar żyński Katedra Maszyn Rolniczych i Leśnych, SGGW w Warszawie Hałas zaliczany jest do dźwięków słyszalnych szkodliwych lub uciążliwych dla zdrowia, zawierających się w graniach od 16 Hz do 16 kHz. Nadmierny hałas oddziałuje na człowieka negatywnie, powodując w zależności od poziomów dźwięku małe, średnie lub duże szkody w organizmie. Badania dotyczące rzeczywistego narażenia na hałas w środowisku pracy w Polsce wskazują, iż na ogólną liczbę ponad 700 tys. osób pracujących w warunkach zagrożenia, aż 41% narażonych było na hałas przekraczający wartości dopuszczalne. Obecnie w Polsce funkcjonuje szesnaście wyłuszczarni (Aniszewska i Gendek, 2014) Są wśród nich wyłuszczarnie pochodzące z ubiegłego stulecia, zmodernizowane, jak i nowoczesne. Do podstawowego wyposażenia technicznego wyłuszczarni należą urządzenia do wstępnego oczyszczania szyszek, łuszczarki, wytrząsacze, odskrzydlacze, suszarki, czyszczalnie i separatory nasion. Często wymienione urządzenia w czasie procesu wyłuszczania i obróbki nasion, pracują równocześnie wzmacniając i emitując hałas w zakresie słyszalnym, dlatego praca w wyłuszczarniach podczas sezonu wyłuszczarskiego należy do uciążliwych. Na temat badań i pomiarów hałasu pisało wielu autorów z różnych działów przemysłu naftowego, gazowniczego, wiertniczego, drzewnego, leśnego czy transportowego. Brak jest informacji na temat poziomu hałasu emitowanego przez maszyny stanowiące element procesu produkcji materiału nasiennego w wyłuszczarniach gospodarczych. Badania pomiaru hałasu wykonano w wyłuszczarniach gospodarczych w nadleśnictwie: Czarna Białostocka i Grotniki. Wyłuszczarnie wyposażone są w pełni zautomatyzowane urządzenia spełniające obowiązujące normy. Pomiary wykonywane były w halach produkcyjnych przy stanowiskach roboczych w trakcie pracy maszyn realizujących proces wyłuszczania nasion oraz w biurze administracji wyłuszczarni przyległym bezpośrednio do hali produkcyjnej stosując znormalizowane metody wyznaczania poziomu mocy akustycznej (Augustyńska i in., 2000). Pomiar hałasu wykonano zgodnie z procedurą opisaną w normie PN-EN ISO 11201. Zastosowano miernik hałasu Brüel & Kjær typ 2231 z przystawką. Urządzenie umożliwiało w czasie 8 h pracy rejestrację poziomu hałasu ekwiwalentnego (LAeqT), maksymalnego (LAmax) i szczytowego (LCpeak) z dokładnością do 0,1 dB. W hali produkcyjnej mikrofon urządzenia pomiarowego ustawiono na wysokości 1,55 m nad podłożem, w biurze na wysokości 0,80 m nad płaszczyzną siedziska fotela obok biurka pracownika. Pomiar hałasu w każdym punkcie powtarzano pięciokrotnie, czas 113 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym pojedynczego pomiaru wynosił 15 sekund. Analizy statystyczne wyników wykonano w programie Statistica v.12 na poziomie istotności α=0,05. Wyniki pomiarów poziomu hałasu dla średnich wartości LAeq,T (dB(A)) wykazały, że w halach obu wyłuszczarni występuje ryzyko wynikające z narażenia na hałas. W wyłuszczarni w Grotnikach jest małe (81,2 dB SD±1,4), a w wyłuszczarni w Czarnej Białostockiej średnie (83,7 dB SD±2,0) (PN-N-18002:2011). W pomieszczeniach biurowych w obu wyłuszczarniach pomiar poziomu hałasu LAeq,T wykazał wartości poniżej 80 dB, co oznacza że ryzyko wynikające z narażenia na hałas jest małe. Podsumowanie Aby obniżyć ryzyko narażenia pracowników na hałas zaleca się ustawienie w pobliżu maszyny do wytrząsania nasion ekranu dźwiękoizolacyjnego stałego lub przenośnego. Innym rozwiązaniem jest zwiększenie chłonności akustycznej hali poprzez wyłożenie ścian i podłóg odpowiednimi materiałami dźwiękochłonnymi. W obydwu wyłuszczarniach należy wprowadzić zalecenie dla pracowników przebywających na hali produkcyjnej aby stosowali środki ochrony indywidualnej w postaci ochronników słuchu. Literatura Aniszewska M., Gendek A. 2014. Comparison of heat of combustion and calorific value of the cones and wood of selected forest tree species. Forest Research Papers 75 (3): 231–236. DOI: 10.2478/frp-2014-0022. Augustyńska D., Pleban D., Mikulski W. 2000 . Hałas maszyn – znormalizowane metody wyznaczania poziomu mocy akustycznej. Cz. 1. Bezpieczeństwo Pracy: nauka i praktyka: 7-13. PN-N-18002:2011. Systemy zarządzania bezpieczeństwem i higieną pracy. Ogólne wytyczne do oceny ryzyka zawodowego. Polski Komitet Normalizacyjny. 114 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym ANALIZA SYGNAŁÓW REJESTROWANYCH ZA POMOCĄ SYSTEMU POMIAROWEGO UMOŻLIWIAJĄCEGO DETEKCJĘ POTENCJAŁU BIOELEKTRYCZNEGO KSYLEMU NA PRZYKŁADZIE ŚWIERKA POSPOLITEGO PICEA ABIES Robert Bernaci k 1 , 2 , St anisław Lis 2 , Pr zemysł aw Malec 1 , J arosław Knaga 2 * 1 Zakład Fizjologii i Biochemii Roślin, Wydział Biochemii Biofzyki i Biotechnologii, Uniwersytet Jagielloński 2 Katedra Energetyki i Automatyzacji Procesów Rolniczych, Wydział Inżynierii Produkcji i Energetyki, Uniwersytet Rolniczy w Krakowie *autor korespondencyjny: [email protected] Ekstremalne warunki klimatyczne panujące w okolicy górnej granicy lasu w większości przypadków eliminują pojedynczo rosnące osobniki świerka pospolitego Picea abies. Jednakże biogrupa świerkowa – izolowana forma przetrwania zwarto rosnących drzew, może przetrwać w trudnych warunkach środowiskowych. Zaobserwowano, że osobniki rosnące na zewnątrz biogrupy chronią pozostałe drzewa przed wpływem czynników atmosferycznych. Dlatego też kooperacja pomiędzy osobnikami jest najefektywniejszym sposobem zwiększenia szans na przetrwanie pojedynczego organizmu (Szymański, 2007). Podczas badań terenowych zastosowano eksperymentalny układ ogniwa elektrochemicznego składający się z dwóch elektrod pomiarowych Ag/AgCl2 i miliwoltomierza rejestrującego wartość potencjału bioelektrycznego ksylemu (PBK). Przedstawiony system pomiarowy przyczynił się do powstania stanowiska badawczego organizmów roślinnych za równo in situ jak i ex situ. W ramach prac terenowych i laboratoryjnych za pomocą zaproponowanej struktury pomiarowej, która umożliwiła detekcję mierzonego parametru, przeprowadzono badania w obydwu wariantach eksperymentu (Okamoto i in., 1994; Okamoto i Masaki, 1999). Obiektem zainteresowań był świerk pospolity występujący w dwóch formach: pojedynczo rosnących osobników oraz biogrup. Celem niniejszej pracy była analiza sygnałów otrzymanych w wyniku wstępnych pomiarów prowadzonych in situ i ex situ. Prace prowadzono w Nadleśnictwie Jeleśnia, w paśmie Pilska, a szczególnie na Hali Cudzichowej. Badania terenowe polegały na ciągłym monitoringu PBK, celem zbadania wpływu intensywności fizycznych parametrów atmosfery na różne formacje drzew rosnących na wysokości około 1200 m n.p.m. Prace terenowe utrudniały srogie, górskie warunki klimatyczne, które podlegały ciągłemu monitoringowi przez przenośną stację meteorologiczną. Do parametrów mierzonych należały: nasłonecznienie, temperatura, opad, wilgotność gleby oraz powietrza. Porównanie sygnałów wykazuje m.in. różnice w zakresach rejestrowanego potencjału w przypadku pojedynczych osobników, jak i zgrupowanych form 115 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym drzew. Ponadto wartości przybierane przez potencjał charakteryzują się różną częstotliwością w zależności od formy bytowania. Zaobserwowano także, obecność licznych szumów, wpływających na system pomiarowy, których źródłem było otaczające organizm środowisko. Analizę prognostyczną sygnałów, wykonano za pomocą pakietu MATLAB - Simulink, FuzzyLogicToolbox. W ramach analizy sygnałów przeprowadzono próbę określenia wpływu fizycznych parametrów atmosfery na otrzymany sygnał za pomocą logiki rozmytej i modelu Takagi-Sugeno – rysunek 1 (Chmielowski, 2013; Wachowicz, 2002). 4 3 1 2 Rysunek 1. Wpływ fizycznych parametrów atmosfery (1 – insolacja zmniejszona do wartości 1%, 2 – wilgotność zmniejszona do wartości 10%, 3 – temperatura gleby, 4 – temperatura powietrza) na wartość rejestrowanego sygnału potencjału bioelektrycznego ksylemu. Insolacja wyznacza przebiegi dobowe. Literatura Chmielowski W. 2013. Sterowanie rozmyte w inżynierii środowiska, PK Okamoto H., Hasuike S., Masaki N., Shinobe T. 1994. Long Term Measurement of the Xylem Potential by Unpolarizable Electrode Via Liquid Junction. J. Plant Res. 107: 177-180. Okamoto H., Masaki N. 1999. Long Term Measurement of the Trans-Root Electric Potential in a Persimmon Tree in the Field. J. Plant Res. 112: 123-130. Szymański S. 2007. Silviculture Of Norway Spruce. In: Biology and Ecology of Norway Spruce. Tjoelker MG, Boratyński A, Bugała W (Eds.), Springer, Dordrecht, The Netherlands, ISBN-10 1-4020-4840-8, pp. 295-308. Wachowicz E. 2002. Zastosowanie teorii zbiorów rozmytych do modelowania procesów technologicznych. Inżynieria Rolnicza 7(40): 5-17. 116 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym BEZPIECZEŃSTWO PRACY W POLIMEROWYCH RĘKAWICACH OCHRONNYCH STOSOWANYCH W NARAŻENIU NA CIEKŁE SUBSTANCJE CHEMICZNE WYSTĘPUJĄCE W ROLNICTWIE I LEŚNICTWIE Paulina Chęsy Centralny Instytut Ochrony Pracy – Państwowy Instytut Badawczy, Zakład Ochron Osobistych, Pracownia Ochron Rąk i Nóg, ul. Wierzbowa 48, 90-133 Łódź Wysoka wypadkowość w sektorze rolnictwa i leśnictwa jest związana z tym, że pracownicy w ciągu dnia, poprzez częstą zmianę stanowisk pracy narażeni są na kilka lub nawet kilkanaście różnych zagrożeń. Wśród głównych zagrożeń towarzyszących wykonywanym pracom są wymieniane czynniki chemiczne. W związku z czym, podczas pracy w rolnictwie i leśnictwie powszechnie stosowane są m.in. polimerowe rękawice ochronne. Zarówno rolnicy, jak i leśnicy są narażeni na bezpośredni kontakt z takimi czynnikami chemicznymi, jak: środki ochrony roślin - pestycydy, nawozy sztuczne, paliwa i smary. Narażenie na szkodliwe i toksyczne działanie środków ochrony roślin oraz nawozów sztucznych występuje podczas prac związanych z przygotowaniem roztworów użytkowych preparatów do opryskiwania lub zaprawiania nasion, przeprowadzania oprysków, podlewania roślin, zaprawiania ziarna w magazynach zbożowych, zagospodarowywania odpadami pestycydów, czyszczenia i naprawy aparatury. Natomiast narażenie na bezpośredni kontakt ze smarami i paliwami występuje podczas przygotowania i konserwacji maszyn rolniczych, np. operowanie zabrudzonymi naoliwionymi elementami. Skuteczność rękawic chroniących przed czynnikami chemicznymi w zakresie odporności na przenikanie jest wyznaczana w warunkach laboratoryjnych na podstawie tzw. czasu przebicia substancji przez materiał (PN-EN 16523-1:2015). Im dłuższy jest czas przebicia substancji chemicznej przez materiał, tym lepsze są właściwości ochronne danego materiału. Czas przebicia jest przypisywany do odpowiedniej klasy odporności - zostało wyróżnione 6 poziomów skuteczności (Tabela 1). Tabela. 1. Poziomy skuteczności dla rękawic ochronnych (PN-EN 16523-1:2015-05) Poziom skuteczności dotyczący odporności na przenikanie 1 2 3 4 5 6 Czas przebicia rękawic ochronnych wyznaczony w badaniach laboratoryjnych, min > 10 > 30 > 60 > 120 > 240 > 480 117 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym W związku z tym, że w rolnictwie i leśnictwie najczęściej stosowane są rozpuszczalniki organiczne do rozcieńczania pestycydów, jak również smary i oleje, celem badań była ocena skuteczności odporności rękawic ochronnych na przenikanie propan-2-olu (reprezentant rozpuszczalników organicznych z grupy alkoholi) i oleju mineralnego. Materiał badawczy stanowiły próbki pobrane z rękawic ochronnych wykonanych z kauczuku butadienowo-akrylonitrylowego (nazwany kauczukiem nitrylowym) względem propan-2-olu oraz kauczuku polichloroprenowego i poliakrylonitrylowego względem olejów mineralnych. Badania laboratoryjne przeprowadzono z wykorzystaniem techniki chromatografii gazowej. Na podstawie przeprowadzonych badań laboratoryjnych stwierdzono, że średni czas przebicia rękawic ochronnych wykonanych z kauczuku nitrylowego przez propan-2-ol wynosi 95 min. W związku z czym, dla testowanych rękawic można przypisać 3 poziom skuteczności (Tabela 1). Natomiast średni czas przebicia rękawic wykonanych z kauczuku polichloroprenowego i poliakrylonitrylowego wyniósł > 480 min (Irzmańska, 2010; Irzmańska i Stefko, 2015). Wobec czego, rękawice te cechuje 6 poziom skuteczności (Tabela 1). W konsekwencji oznacza to, że rękawice wykonane z ww. materiałów są olejoodporne. Należy jednak wyraźnie podkreślić, że na rzeczywiste bezpieczeństwo pracy ma wpływ wiele dodatkowych czynników, które nie są uwzględniane w badaniach laboratoryjnych m.in. temperatura otoczenia, mikroklimat wewnątrz rękawicy ochronnej, eksploatacja rękawicy, czyli obciążenia mechaniczne związane z wielokrotnym jej zginaniem, rozciąganiem, a także sposób konserwacji i magazynowania rękawic. W związku z powyższym zalecany jest dobór rękawic ochronnych, które charakteryzują się dłuższym czasem przebicia, niż założony czas prac. Publikację opracowano w ramach III etapu programu wieloletniego pn. „Poprawa bezpieczeństwa warunków pracy” sfinansowanego w latach 2014-2016 w zakresie zadań służb państwowych przez Ministerstwo Rodziny, Pracy i Polityki Społecznej. Koordynator programu: Centralny Instytut Ochrony Pracy – Państwowy Instytut Badawczy Literatura PN-EN 16523-1:2015-05. Wyznaczanie odporności materiału na przenikanie substancji chemicznych – Część 1: Przenikanie ciekłej substancji chemicznej w warunkach ciągłego kontaktu. Irzmańska E. 2010. Rękawice chroniące przed olejami i smarami – poradnik dla producentów. CIOP-PIB. Warszawa. Irzmańska E., Stefko A. 2015. Simulation method for assessing the end of service life of gloves used by workers exposed to mineral oils and mechanical factors, Int J Ind Ergonom 47: 61-71. 118 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym BIODEGRADOWALNE SKROBIOWE SPIENIONE MATERIAŁY OPAKOWANIOWE Maciej Combr zyński , Leszek Mościcki, Agnieszka Wój towicz, Tomasz Oniszczuk, Marcin Mitrus Katedra Inżynierii Procesowej, Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie W pracy przedstawiono wyniki badań aplikacji ekstrudera jednoślimakowego typu TS-45, szeroko stosowanego w produkcji żywności przez drobnych producentów, do wytwarzania skrobiowych materiałów spienionych. Określono wpływu rodzaju skrobi, dodatków funkcjonalnych, wilgotności przetwarzanego materiału oraz parametrów produkcji na przebieg procesu ekstruzji i właściwości gotowego wyrobu. Zbadano biodegradowalność wytworzonych ekstrudatów w zdefiniowanych warunkach glebowych. W trakcie fazy wstępnej obserwowano przebieg procesu ekstruzji w zróżnicowanych warunkach obróbki i przy zmiennych parametrach stosując wiele różnych mieszanek skrobiowych o różnorodnym udziale dodatków funkcjonalnych. Na podstawie przeprowadzonych pomiarów dokonano selekcji najlepszych komponentów i parametrów procesu ekstruzji. W trakcie głównej fazy badań określono w jakim stopniu skrobia ziemniaczana – wybrany główny surowiec, pochodząca od różnych producentów, może zostać zastosowana do produkcji spienionych, przyjaznych dla środowiska materiałów opakowaniowych metodą ekstruzji. Wytworzone ekstrudaty w postaci pianek (rysunek 1) oceniano szczegółowo w celu ustalenia wpływu składu surowcowego i warunków obróbki ciśnieniowo-termicznej na cechy jakościowe produktów i ich przydatność do wdrożenia w masowej produkcji przyjaznych dla środowiska spienionych materiałów opakowaniowych. Rysunek 1. Wypełniacze opakowaniowe na bazie skrobi ziemniaczanej 119 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym Przeprowadzone badania i analizy pozwoliły na opracowanie optymalnych parametrów procesu ekstruzji, gwarantujących uzyskanie biodegradowalnych skrobiowych materiałów spienionych. Wyniki te są cennymi wskazówkami w konstruowaniu urządzeń wytwórczych porowatych materiałów opakowaniowych, przyjaznych dla środowiska. 120 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym WPŁYW DODATKU BIOETANOLU NA WŁAŚCIWOŚCI ELASTYCZNYCH POWŁOK SKROBIOWYCH Adam Ekielski 1 , Tomasz Żelaziński 1 , Valenti n Vladut 2 , Ewa Tulska 1 1 Katedra Organizacji i Inżynierii Produkcji, Wydział Inżynierii Produkcji, SGGW w Warszawie Development Institute for Machines and Installations Designed to Agriculture and Food Industry, Bukareszt, Rumunia 2 Zainteresowanie produkcją opakowań biodegradowalnych wynika w pewnym zakresie z rosnącej świadomości odbiorców, ale przede wszystkim warunkami ekonomicznymi. Opakowania biodegradowalne mogą być wytwarzane z naturalnych produktów o wysokim stopniu przetworzenia. W porównaniu do opakowań z tworzyw sztucznych są stosunkowo drogie pomimo konkurencyjnych cech użytkowych. Na przeciwległym biegunie znajdują się opakowania wytworzone bezpośrednio z materiałów biodegradowalnych lub przy niskim stopniu ich przetworzenia. Natywna struktura materiału powoduje, że charakteryzują się stosunkowo niskimi walorami użytkowymi, ale rekompensowanymi stosunkowo niskimi kosztami wytwarzania. Opakowania te są również dobrze odbierane przez rynek jako produkt „ekologiczny”. Poprawa jakości materiałów o niskim stopniu przetworzenia jest realizowana przez wprowadzanie do przetwarzanego materiału dodatków poprawiających ich określone cechy bez znacznego podnoszenia kosztów wytwarzania. Materiał wykorzystywany na opakowania żywności powinien posiadać odpowiednie cechy wytrzymałościowe, barierowe oraz uniemożliwić transfer cząsteczek wchodzących w skład opakowania do chronionego produktu. Jednym z materiałów spełniających wymagania biodegradowalności i pochodzenia ze źródeł odnawialnych jest skrobia termoplastyczna (TPS) [Mościcki i Oniszczuk, 2008]. W wielu publikacjach przedstawiono wpływ rodzaju plastyfikatora na cechy użytkowe otrzymanego tworzywa. Jednym z najbardziej popularnych plastyfikatorów dodawanych w celu uzyskania TPS jest glicerol (Combrzyński., 2012). Niestety otrzymana w ten sposób skrobia posiada dwie podstawowe wady w porównaniu do popularnych tworzyw sztucznych. Jedną z nich jest zdolność do wchłaniania wody drugą, stosunkowo słabe właściwości mechaniczne (Pushpadass i in., 2009). Poprawę tych właściwości można osiągnąć przez wprowadzenie substancji wzmacniających strukturę TPS lub przez odpowiednią kombinację wykorzystywanych do produkcji TPS plastyfikatorów (Tachaphiboonsap, 2013). Jednym z nich jest bioetanol pozyskiwany bezpośrednio z gorzelni rolniczych, tzw. „surówka”. Celem badań była ocena wpływu dodatku bioetanolu na właściwości mechaniczne skrobi termoplastycznej. Do przygotowania punktów pomiarowych wykorzystano centralny plan kompozycyjny (DOE) znajdujący się w programie Statistica. Zakres zmienności wprowadzonych czynników zewnętrznych 121 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym przedstawiono w tabeli 1. Badanie polegało na wymieszaniu 100 g skrobi ziemniaczanej w 800 cm3 mieszaniny glicerolu i roztworu bietanolu (tabela 1). Użyty bioetanol był tzw „surówką” pozyskaną z gorzelni rolniczej. Mieszanina była podgrzewana do temperatury 80C, przy równoczesnym intensywnym mieszaniu. Modyfikowana skrobia TPS wylewana była na płytki Petriego i suszona w temperaturze 40C, do uzyskania 7% wilgotności. Tabela1. Plan badań 2/3/9 wygenerowany w Statistica v.12. Nr próby 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Index glicerol % 0 1 -1 -1 1 0 1 -1 0 Indeks alkoho % 1 0 -1 0 1 -1 -1 1 0 Masa glicerolu g/100g skrobi 30 50 10 10 50 30 50 10 30 Stężenie alkoholu % 30 15 0 20 40 0 0 40 20 W czasie badań wytrzymałościowych określono wpływ dodatku mieszaniny alkoholu i gliceryny na: gęstość, wytrzymałość na zginanie, rozciąganie wartość modułu Younga próbek. Przeprowadzono również badania wpływu wilgotności próbki otrzymanych próbek TPS na właściwości mechaniczne. Literatura Combrzyński M. 2012. Biodegradability of thermoplastic starch (TPS). TEKA. Commision of Motorization and Energetics in Agriculture Vol.12, No 1: 21-23. Mościcki L., Oniszczuk T. 2008. Storage and Biodegradabality of TPS Moldings. Janssen L.P.B.M., Moscicki L. (Eds.) „Thermoplastic Starch”, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim. Pushpadass H., Kumar A., Jackson D S., Wehling R.L., Dumais J.J., Hanna M. 2009. Macromolecular changes in extruded starch-films plasticized with glycerol, water and stearic acid. Starch - Stärke 61(5): 256-266. Tachaphiboonsap S., Jarukumjorn K. 2013. Toughness and compatibility improvement of thermoplastic starch/poly(lactic acid) blends. Advanced Materials Research 747: 67–71. 122 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym NOWE PODEJŚCIE W OCENIE ERGONOMII RĘKAWIC CHRONIĄCYCH PRZED PRZECIĘCIEM I PRZEKŁUCIEM NOŻAMI RĘCZNYMI STOSOWANYMI W PRZETWÓRSTWIE MIĘSNYM Emilia Ir zmańska Centralny Instytut Ochrony Pracy - Państwowy Instytut Badawczy, Zakład Ochron Osobistych, Pracownia Ochron Rąk i Nóg, Łódź, Wierzbowa 48, [email protected] Jednym z działań na rzecz zapobiegania urazom rąk jest stosowanie prawidłowo dobranych rękawic chroniących przed przecięciami i ukłuciami nożami ręcznymi, zarówno pod względem ochronnym oraz ergonomicznym (Koradecka, 1997). Aktualnie, do oceny właściwości ergonomicznych stosowane są znormalizowane metody, w których brak jest obiektywnych wskaźników (Irzmańska, 2015). Celem badań była ocena właściwości ergonomicznych rękawic ochronnych na podstawie obiektywnego pomiaru obciążenia mięśni (EMG), podczas wykonywania pięciu różnych testów zręczności manualnej. Do badań wytypowano trzy warianty rękawic w zależności od zakresu czynności pracy wykonywanych przy rozbiórce mięsa. Badania przeprowadzono z udziałem 20 uczestników. Obciążenie mięśni badano podczas wykonywania dwóch testów standardowych (T1-T2) i trzech opracowanych z uwzględnieniem sposobu wykonywania pracy przez pracowników, korzystających z rękawic ochronnych (T3-T4). Były to: T1 - badanie siły ciągnienia cylindra wg. PN-EN 1082-2:2002, do oceny większych ruchów ramion i rąk; T2 - badanie zdolności manipulacyjnych wg. Pardue Pegboard do oceny małych ruchów palców, T3: symulujący czynności zawodowe do oceny większych ruchów ramion odciąganie obiektów; T4: symulujący czynności zawodowe do oceny większych ruchów rąk - przytrzymywanie obiektów; T5: symulujący czynności zawodowe do oceny większych ruchów rąk i ramion - wykręcanie i wkręcanie obiektów. Podczas wykonywania testów (T1–T5) rejestrowano obciążenie mięśni dla czterech grup mięśni kończyny górnej. Obciążenie mięśni określano w wartościach procentowych w odniesieniu do maksymalnej siły każdego z badanych mięśni (MVC [%]). Większa wartość wyrażona w procentach określała większe obciążenie mięśnia. Średnia wartość obciążenia dla całej zmiany roboczej nie powinna przekraczać 14%, natomiast poziom szczytowy obciążenia nie powinien przekraczać 70% (Koradecka, 1997). Wyniki testów przeprowadzonych z użyciem rękawic ochronnych i bez ich użycia przedstawiono w tabeli 1. Wyniki testów standardowych (T1 – siła ciągnięcia cylindra i T2 – zdolności manipulacyjne) wskazują na zmniejszenie siły od 41,7 do 55,4% podczas użytkowania różnych wariantów rękawic ochronnych w porównaniu do siły wywieranej z zastosowaniem cylindra bez użycia różnych wariantów rękawic ochronnych. Wyniki testów symulujących czynności związane 123 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym z rozbiorem mięsa wskazują na znacznie większe zróżnicowanie wyników. W przypadku testu T3 – odciąganie przedmiotu i testu T5 – wykręcanie i wkręcanie przedmiotu wyniki testu w różnych wariantach rękawic tylko nieznacznie różniły się od wariantu bez rękawic o 11,4-16,7% w przypadku testu T3 i 0-9,9% w przypadku testu T5. W przypadku korzystania przez osoby badane z rękawic z dzianiny z przędzą metalową uzyskano nawet wynik lepszy niż w przypadku wariantu bez rękawicy o 19%. Największy wpływ korzystania z różnych wariantów rękawic na wynik testu zaobserwowano w przypadku testu T4 – przytrzymywanie przedmiotu. Wynik uzyskany w rękawicach był od 162 do 255% gorszy od wyniku uzyskanego bez rękawic. W przypadku tego testu bardzo duże znaczenie ma siła tarcia pomiędzy palcami ręki lub rękawicy, a powierzchnią przytrzymywanego przedmiotu. Tabela 1. Różnice w wynikach testów T1–T5 w wartościach procentowych (%) w porównaniu do wariantu W0 – bez rękawicy ochronnej (wartości ujemne wskazują pogorszenie wyniku testu, wartości dodatnie – poprawienie wyniku). Test T1 – siła ciągnięcia cylindra T2 – zdolności manipulacyjne T3 – odciąganie przedmiotu T4 – przytrzymywanie przedmiotu T5 – wykręcanie i wkręcanie przedmiotu Parametr Siła maksymalna Utrzymanie siły – 50% Liczba elementów w tablicy Czas utrzymywania elementu Odległość przesunięcia palców Odległość przesunięcia znacznika W1/W0 -55,4 -54,8 -28,6 W2/W0 -41,8 -41,7 -42,9 W3/W0 -49 -48,8 -50 -16,7 -11,4 -11,4 -255 -222 -162 19 0 -9,9 Użytkowanie rękawic ochronnych nie wpływa znacznie na obciążenie mięśni, jednak ma duży wpływ na sposób wykonywania pracy. Zmniejszenie parametrów określających sprawność kończyny górnej sięga nawet 250%, czyli sprawność zmniejszenie się ponad dwukrotnie. W związku z tym w celu zapewnienia bezpiecznych warunków pracy przy rozbiorze mięsa należy uwzględnić mniejszą sprawność ręki podczas wykonywania czynności pracy. Publikacja opracowana na podstawie wyników III etapu programu wieloletniego „Poprawa bezpieczeństwa i warunków pracy”, finansowanego w latach 2014-2016 w zakresie badań naukowych i prac rozwojowych ze środków Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego/Narodowego Centrum Badań i Rozwoju. Koordynator programu: Centralny Instytut Ochrony Pracy – Państwowy Instytut Badawczy Literatura Koradecka D. 1997. Bezpieczeństwo pracy i ergonomia Tom I i II. CIOP. Warszawa. Irzmańska E. 2015. Niestandardowe metody oceny właściwości ergonomicznych rękawic. Przegląd – WOS 8: 29-34. 124 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym THE EFFECT OF SOLVENT POLARITY ON UNIT ENERGYCONSUMPTION DURING ULTRASOUND-ASSISTED EXTRACTION OF POLYPHENOLS FROM APPLE POMACE Zbigniew Kobus 1 , Kamil Wilczyński 1 , Melt em Keskin 2 1 Department of Food Engineering and Machinery, University of Life Sciences in Lublin, Poland Mersin University, Turkey 2 Apple pomace is a by-product which is a rich source of polyphenols and dietary fibre (Cetkovic et al., 2008). The polyphenols extracted from apples present numerous biological activities, such as antiallergic (Pingret et al., 2012), antioxidant and antimicrobial (Bendini et al., 2006). Polyphenols are usually obtained by solid-liquid extraction. Nowadays, interest in environmental friendly processes keeps growing enormously. Ultrasound-assisted extraction is considered as a green extraction process which can overcome the problems with conventional methods (Chemat et al., 2012; Pradal et al., 2016). Ultrasounds accelerate mass transfer, reduce energy consumption and increase yield of extraction. The objective of this study was to investigate the effect of solvent polarity on unit energy consumption during ultrasound-assisted extraction polyphenols from apple pomace. The ultrasound-assisted extraction was carried out using a horn-type ultrasonic processor (Sonic VCX 750) at a frequency of 20 kHz and ultrasonic power of 60 W in time of 30 min. The experiments were performed on samples of 20 g dispersed in 200 ml of solvent at constant temperature of 40°C. Three type of solvent were used: pure water, pure ethanol and mixture of water and ethanol. Total phenolic content was determined according to the FC method. The absorbance was measured using a spectrophotometer (UV-1800 Shimadzu, Japan) at 760 nm of wave length. The results were expressed as mg gallic acid equivalent/100 mg fresh apple pomace (mg GAE/100 mg). The unit energy consumption was calculated as a ratio of energy consumption to amount of polyphenols obtained during extraction (kJ/mg of polyphenols). The yield of extraction was ranging from 44.69 to 67.48 mg GAE/100 mg of fresh pomace in depending on type of solvent. The unit energy consumption was ranging from 6.54 to 9.05 (kJ/mg of polyphenols) in depending on solvent polarity. The lowest unit energy consumption was obtained for mixture of water and ethanol and the highest for water. References Bendini A., Cerretani L., Pizzolante L., Toschi T. G., Guzzo F., Ceoldo S., Marconi A.M., Andreetta F., Levi M. 2006. Phenol content related to antioxidant and antimicrobial activities of Passiflora spp. extracts. European Food Research and Technology 223: 102–109. Cetkovic G., Canadanovicbrunet J., Djilas S., Savatovic S.,. Mandic A, Tumbas V. 125 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym 2008. Assessment of polyphenolic content and in vitro antiradical characteristics of apple pomace. Food Chemistry 109: 340–347. Chemat F., Vian M.A., Cravotto G. 2012. Green extraction of natural products: concept and principles. International Journal of Molecular Sciences 13: 8615–8627. Pingret D., Fabiano-Tixier A.-S., Bourvellec C.L., Renard C.M.G.C., Chemat F. 2012. Lab and pilot-scale ultrasound-assisted water extraction of polyphenols from apple pomace. Journal of Food Engineering 111: 73–81. Pradal D., Vauchel P., Decossin S., Dhulster P., Dimitrov K. 2016. Kinetics of ultrasound-assisted extraction of antioxidant polyphenols from food byproducts: Extraction and energy consumption optimization. Ultrasonics Sonochemistry 32: 137–146. 126 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym MOC NA KOŁACH NAPĘDOWYCH CIĄGNIKA Bronisław Kolator , Andrzej Olszewski Wydział Nauk Technicznych, Uniwersytet Warmińsko-Mazurski W rzeczywistych warunkach ruchu ciągnika rolniczego, koło ogumione może być w stanie napędzania, swobodnie toczone lub hamowania. Stany te mogą być zmienne i występować w różnej przypadkowej i sekwencyjnej kolejności. W celu określenia wartości wielkości występujących pomiędzy kołem i podłożem, niezbędnymi wielkościami są: obciążenie normalne (nacisk) i styczne (siła trakcyjna), prędkości kątowa koła i liniowa osi koła oraz nadciśnienie i promień dynamiczny opony. Od wielu lat liczni badacze przedstawiają mechanikę koła ogumionego (Keen i in., 2009; Kolator, 2006; Osetinsky i in., 2003; Żebrowski, 2004). Moc na koła napędowe Pw jest dostarczana z silnika spalinowego za pomocą układu przeniesienia napędu w postaci momentu obrotowego Tw i prędkości kątowej w. Współczynnik trakcyjny (sprawność trakcyjna) t zdefiniowano jako stosunek mocy uciągu Pu do mocy doprowadzonej na koła napędowe ciągnika Pw i opisano zależnością: t Pu F v u Pw Tw w (1) v v vt rd w (2) Iloczyn siły uciągu ciągnika Fu i prędkości rzeczywistej v to moc uciągu Pu. Koła napędowe ciągników pracują najczęściej na podłożu odkształcalnym i przy parametrach trakcyjnych odmiennych od nominalnych (beton), co powoduję, że współczynnik trakcyjny t może osiągać odmienne wartości po uwzględnieniu różnych wartości poślizgu tych kół na poszczególnych podłożach. Poślizg kół s opisano poniższym wzorem: s 1 Prędkość teoretyczna vt, to iloczyn promienia dynamicznego rd koła napędowego i jego prędkości kątowej w. Prędkość ta jest wyznaczana jako iloraz prędkości kątowej wału korbowego silnika spalinowego e i przełożenia całkowitego układu przeniesienia napędu ic . vt e rd ic (3) Po uwzględnieniu zależności (2) opisującej poślizg w równaniu (1), otrzymano wzór na sprawność trakcyjną kół ciągnika: t Fu rd 1 s Tw (4) 127 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym Ciągnik rolniczy z napędem na koła tylne wyposażono w przetworniki momentu napędowego, czujnik siły uciągu, miernik prędkości rzeczywistej i czujnik prędkości kątowej wału korbowego silnika spalinowego. Badania zrealizowano na betonie (porównywalne warunki badań w kolejnych przejazdach). Przy zerowej wartości siły uciągu wyznaczono promienie dynamiczne kół. Uzyskane średnie wartości poszczególnych wielkości z przeprowadzonego eksperymentu i obliczone przedstawiono w tabeli 1. Tabela 1. Przykładowe wartości poszczególnych eksperymentalnych i wyznaczone z opisanych zależności Nr badania b01 b02 b03 b04 b05 b06 b07 b08 b09 b10 e s-1 169,4 169,4 169,1 168,8 168,6 168,4 168,1 167,9 167,8 167,7 Wielkości zmierzone v Tw ms-1 Nm 0,70 380 0,69 1115 0,66 2843 0,62 3775 0,57 4131 0,53 4427 0,48 4846 0,41 5022 0,39 5396 0,34 5547 Fu N 0 1313 4372 5888 6303 6629 7232 7412 7985 8155 wielkości z badań Wielkości obliczone vt s t % ms-1 % 0,70 0,0 0,0 0,70 1,8 65,5 0,70 5,1 82,7 0,70 11,3 78,5 0,70 17,6 71,3 0,70 23,9 64,6 0,70 31,3 58,1 0,69 40,8 49,5 0,69 43,8 47,2 0,69 51,1 40,8 Literatura Keen A., Ward J., Godwin R., Cooper S., Hall N. 2009. Improvements to the Tractive Efficiency of Agricultural Tractors Carrying out Cultivations. ASABE, Paper Number: 096639, Nevada. Kolator B. 2006. Metoda wyznaczania współczynnika oporu toczenia koła napędowego ciągnika. Inżynieria Rolnicza 12(87): 233–242. Osetinsky A., Shmulevich I. 2004. Traction performance simulation of a pushed/pulled driven wheel. Trans. ASAE Vol. 47(4): 981-994. Żebrowski J. 2004. Metodyka określania efektywności funkcjonowania ciągnika terenowego. Prace Naukowe, Mechanika 206. Wyd. Politechniki Warszawskiej. 128 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym SPIEKALNOŚĆ POPIOŁÓW Z BIOMASY ROŚLINNEJ W ASPEKCIE WSKAŹNIKÓW JEJ OCENY Artur Kraszkiewicz 1 , Magdalena Kachel -Jakubowska 1 , Ignacy Niedziół ka 2 1 Katedra Eksploatacji Maszyn i Zarządzania Procesami Produkcyjnymi, Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie 2 Katedra Maszynoznawstwa Rolniczego, Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie Energetyczne wykorzystanie biomasy roślinnej wśród ogromnego zainteresowania powoduje wiele problemów eksploatacyjnych. Na rynku biopaliw klient poszukuje paliwa trwałego, czystego o wysokiej wartości opałowej (Wróbel, 2010), jak również mało agresywnego w stosunku do urządzeń grzewczych, o małej zawartości popiołu, który nie ulega spiekaniu i przyleganiu do części konstrukcyjnych urządzeń grzewczych. Przy spalaniu paliw pochodzenia biomasowego tak jak i podczas spalania węgli w przemysłowych kotłach energetycznych, zachodzą wielotorowe procesy fizykochemiczne, w wyniku których z substancji mineralnej powstają popioły o zróżnicowanych właściwościach. Różnią się one składem chemicznym, odpornością termiczną oraz skłonnością do tworzenia żużla oraz nalepów na powierzchniach grzewczych. Problem ten szczególnie zauważalny jest przy spalaniu paliw pochodzenia biomasowego (Hamala i Róg, 2004; Kalembasa, 2004; Kowalczyk-Jusko, 2009). Na temperaturę topnienia popiołu i skłonność do zanieczyszczania powierzchni grzewczych istotny wpływ ma skład chemiczny substancji mineralnej, przedstawiany jako procentowa zawartość tlenków: krzemu (SiO2), glinu (Al2O3), żelaza (Fe2O3), manganu (Mn3O4), tytanu (TiO2), wapnia (CaO), magnezu (MgO), siarki (SO3), fosforu (P2O5), sodu (Na2O), potasu (K2O), baru (BaO), strontu (SrO) oraz chlorków (Cl) i węglanów (CO2) (Hamala i Róg, 2004). Przy czym Kowalczyk-Juśko (2009) podaje, że charakterystyczne temperatury topliwości węgli czy też biomasy wyznaczone w skali laboratoryjnej nie dają wystarczających informacji potencjalnego zagrożenia żużlowaniem powierzchni ogrzewalnych urządzeń grzewczych. Przeprowadzono więc badania, których celem było oznaczenie ilości i składu chemicznego popiołu zawartego w biomasie słomy zbóż, jak również ocena ich żużlowania i zanieczyszczania powierzchni grzewczych kotłów energetycznych w aspekcie wskaźników stosowanych dla oznaczania tych parametrów dla węgli. W toku badań dla każdej próbki pozyskanej biomasy oznaczono: zawartość popiołu w stanie suchym Ad – metodą PN-EN 14775:2010; zawartość siarki całkowitej w stanie suchym St – pomiar automatycznym analizatorem IR według normy PN-G-04584:2001; skład chemiczny popiołu – metodą spektrometrii plazmowej aparatem Thermo iCAP 6500 Duo ICP; zawartość chlorków – metodą miareczkową według PN-EN 196-2:2006; zawartość węglanów – metodą IB_TL_08_07:2011 z dnia 08.04.2011. Wykorzystując uzyskane wyniki badań wykonano obliczenia następujących wskaźników żużlowania i zanieczyszczania 129 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym powierzchni grzewczych: stosunku tlenku wapnia i tlenku żelaza (IC), stosunku tlenków upłynnienia i spiekania (SI), lepkości żużla (SR), podstawy żużlowania (B/A), zanieczyszczania (Fu), aglomeracji złoża (BAI), żużlowania (Rs), stosunku krzemionki i tlenku glinu (SA) oraz alkaliczności (Al). W warunkach badań zawartość popiołu w badanej biomasie roślinnej była zróżnicowana zawierając się w przedziale od niespełna 0,7 do 7%. Jednak w porównaniu do przeciętnych wartości uzyskiwanych dla innych surowców roślinnych nie odbiegały one od tych wartości. Popiół z biomasy roślinnej zawierający powyżej 50% krzemionki według wskazań wskaźnika SR cechuje się małą skłonnością do żużlowania. W miarę obniżania się zawartości SiO2 w rozpatrywanych popiołach obserwowano zwiększenie się udziałów CaO, MgO, K2O i P2O5, a tym samym według wskazań pozostałych rozpatrywanych wskaźników zwiększała się ich skłonność do żużlowania i zanieczyszczania powierzchni grzewczych kotłów. W stosunku do popiołów z biomasy, wykazano największe zróżnicowanie wskazań wskaźnika lepkości żużla (SR). Kolejnym charakterystycznym wskaźnikiem jest wskaźnik wyrażający skłonność biomasy do zanieczyszczania powierzchni grzewczych (Fu), który w swojej definicji zawiera iloczyn wskaźnika podstawy żużlowania (B/A) charakteryzującego się szerokim ujęciem pierwiastków składowych oraz wskaźnika alkaliczności popiołu. Pozostałe wskaźniki zastosowane do analizy popiołów z rozpatrywanej biomasy roślinnej wykazują małe zróżnicowanie pomiędzy gatunkami tych surowców, wskazując na ich średnią i wysoką podatność do wywoływania utrudnień w eksploatacji urządzeń grzewczych. Literatura Hamala K., Róg L. 2004. Wpływ składu chemicznego i właściwości fizykochemicznych węgli oraz ich popiołów na wskaźniki żużlowania i zanieczyszczania powierzchni grzewczych kotłów energetycznych. Prace Naukowe GIG Górnictwo i Środowisko 3: 81-109. Kalembasa D. 2006. Ilość i skład chemiczny popiołu z biomasy roślin energetycznych. Acta Agrophysica 7(4): 909-914. Kowalczyk-Juśko A. 2009. Popiół z różnych roślin energetycznych. Proceedings of ECOpole 3(1): 159-164. Wróbel M. 2010. Jakość biopaliw stałych. W: Optymalizacja procesu produkcji paliw kompaktowanych wytwarzanych z roślin energetycznych. (red. Frączek J.). PTIR. Kraków. ISBN 9788393081806. 130 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym SURFACE PROPERTIES OF TPS FILM MODIFIED BY PHOTO-OXIDATION Anita Kwaśniewska Department of Physicist, Faculty of Production Engineering, University of Life Sciences in Lublin Biopolymers produced from renewable resources such as starches, are the propositions to replace conventional petroleum based products and fit with a real sustainable development approach. However, the mechanical and barrier properties of this promising material have to be enhanced in order to be able to compete with conventional petroleum-based polymers. Biopolymers films can be used for packaging, but they must meet the basic conditions posed before the package, especially for food packaging, which must be a barrier between food and environment. Food product must be protected from external factors by the packaging to ensure his: freshness, durability, and attractiveness during their life conditions of use. Packaging should prevent loss of desired properties: corruption, change colours, change consistency, evaporation, dirty, damaged. The process of changes in the material, which are caused by electromagnetic radiation is called photodrgradation, usually it initiates by the natural sunlight irradiation, mainly in the field of UV. Changes in films structural properties after UV irradiation can be a combination of several changes such us composite surface oxidation, matrix crystallinity changes and interfacial degradation. Exact characterization of material surfaces plays an essential role in research and product development in many industrial and academic areas, including environmental and life sciences. The aim of this study was to estimate the influence of UV irradiation on surface properties of thermoplastic starch (TPS) films. Biocomposite TPS films were made of potato starch, glycerol and poly(vinyl)alcohol and produced in two step procedure: 1st granulates were prepared using conventional extrusion-cooking, afterwards the films were made from granulates using film-blowing extruder. Such prepared samples of TPS films were exposed to the influence of UV-C light irradiation, under controlled laboratory conditions, maintaining a constant humidity and temperature. Exposures were conducted uninterrupted during the entire experiment. The photo-oxidation of TPS samples was measured by observing the water permeability and the wettability. The wettability of the films surfaces submitted to UV irradiation was determined by static contact angle measurements by using a manual optical tensiometer Attension Theta Lite. Water vapour permeability was determined using gravimetric method. Films were sealed on glass containers containing distilled water then were placed in a desiccator cabinet with known constant relative humidity and constant temperature, from with the samples were taken out and weighed. Water vapor permeability was calculated from the formula. It has been shown, that the TPS films undergone photo-oxidation process 131 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym increases the water permeability thus decrease its barrier properties, it also causes reduction of the contact angle which increases the wettability. References Campos A., Marconcini J.M., Martins-Franchetti S.M., Mattoso L.H.C. 2012. The influence of UV-C irradiation on the properties of thermoplastic starch and polycaprolactone biocomposite with sisal bleached fibers. Polymer Degradation and Stability 97(10): 1948-1955. Suresh B., Maruthamuthu S., Kannan M., Chandramohan A. 2011. Mechanical and surface properties of low-density polyethylene film modified by photooxidation. Polymer Journal 43(4): 398-406. Rejak A., Wójtowicz A., Oniszczuk T., Niemczuk D., Nowacka M. 2014. Evaluation of water vapor permeability of biodegradable starch-based films. TEKA Commission of Motorization and Energetics in Agriculture 14(3): 89-94. 132 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym OCENA WZROSTU DIPLOIDÓW I TETRAPLOIDÓW PAULOWNI PUSZYSTEJ (PAULOWNIA TOMENTOSA STEUD.) W 3. I 4. ROKU PO POSADZENIU Woj ciech Litwińczuk 1 , Beata Jacek 1 , 2 , Aleksandra Siekier zyńska 1 1 2 Zakład Fizjologii i Biotechnologii Roślin, Wydział Biologiczno-Rolniczy, Uniwersytet Rzeszowski Studium Doktoranckie IUNG PIB w Puławach i Uniwersytetu Rzeszowskiego Paulownia puszysta (Paulownia tomentosa Steud.) jest jednym z najszybciej rosnących drzew na świecie. Wykorzystywana jest m.in. do produkcji cennego drewna i biomasy (OZE). Obok wielu zalet paulownia ma też wady. Jest gatunkiem ciepłolubnym, o zimotrwałości nieprzebadanej w polskich warunkach klimatycznych. W niektórych krajach paulownia zaczyna być zaliczana do gatunków potencjalnie inwazyjnych. W Zakładzie Fizjologii i Biotechnologii Roślin WB-R UR otrzymaliśmy szereg mutantów genomowych paulowni, w większości tetraploidów, m.in. w celu zmniejszenia możliwości rozmnażania generatywnego. Wraz z roślinami kontrolnymi (diploidami) zostały one posadzone w czerwcu 2012 r. na glebie piaszczystej V. klasy bonitacyjnej w okolicy Łańcuta w celu określenia wartości użytkowej i zimotrwałości. Po dwóch latach ocalałe rośliny zostały wykopane i przesadzone w większej rozstawie (1,6 m x 0,8 m). W przeciwieństwie do obserwacji poczynionych w pierwszych latach wzrostu, w kolejnych dwóch generalnie nie udowodniono istotnych różnic między diploidami (2x) a tetraploidami (4x) pod względem siły wzrostu. Średnia długość najsilniejszego przyrostu wynosiła w 2014 r 1,0 i 0,87 m, zaś w 2015 r. 2,6 i 2,4 m, odpowiednio dla di- i tetraploidów. Przeciętna średnica podstawy najdłuższego pędu wynosiła w 2015 r. odpowiednio 4,2 i 3,8 cm. W 2015 r. najsilniejsze pojedynki wytworzyły pędy o długości 3,7 m (2x) i 3,9 m (4x) oraz 6,3 i 6,2 cm średnicy podstawy pędu. Przeciętna łączna długość pędów wynosiła 5,7 m (2x) i 4,4 m (4x), zaś u najsilniejszych roślin osiągnęła 11,6 m (2x) i 9,0 m (4x). Badane rośliny wytworzyły liście o zbliżonej szerokości: 55 cm (2x) i 51 m (4x) oraz świeżej/suchej masie 87/19,3 g (2x) i 80/16,3 g (4x). Liście tetraploidów miały jednak istotnie krótsze blaszki (39<44 cm) i węższe ogonki (1,6<1,9 cm). Rozmiary liści (dł./szer.) najsilniejszych pojedynków z reguły przekraczały pół metra: 54/65 cm i 50/64 cm, odpowiednio dla di- i tetraploidów. W odróżnieniu od pierwszych dwóch lat wzrostu nie stwierdzono istotnych różnic między di- a tetraploidami pod względem relatywnej (SPAD) i rzeczywistej zawartości barwników asymilacyjnych(chl. a i b, karotenoidy) oraz podstawowych parametrów fluorescencji chlorofilu (F0, Fm, Fv, Fv/Fm, Fv/F0). Zimotrwałość roślin w sezonie 2014/15 r. była zbliżona. Po zimie 2015/16 r. zanotowano natomiast istotnie większą liczbę wypadów wśród roślin tetraploidalnych (28,1>5 %). Rośliny obu grup nie różniły się istotnie pod względem mrozoodporności pędów w zimie 2015/16 r. – 61 i 75 % długości zamarłych pędów, odpowiednio dla di- i tetraploidów. Należy jednak zaznaczyć, 133 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym że w obu grupach znajdowały się pojedynki o pędach w niewielkim stopniu (do 20 %) lub nieuszkodzonych przez mróz. Sumując, w 4-letnim doświadczeniu udało się wyselekcjonować pojedynki tetraploidów o porównywalnej do najsilniejszych diploidów sile wzrostu i zimotrwałości. 134 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym WPŁYW OZONOWANIA NA ZAWARTOŚĆ WITAMINY C W OWOCACH TRUSKAWKI ODMIANY HONEOYE Małgor zata Moczkowska, Anna Onopiuk, Ar kadiusz Szpicer, Andr zej Półtorak Katedra Techniki i Projektowania Żywności, Wydział Nauk o Żywieniu Człowieka i Konsumpcji, SGGW w Warszawie Podczas dojrzewania owoców zachodzi wiele złożonych procesów, które determinują wiele zmian zarówno chemicznych jak i fizycznych prowadzących do uzyskania produktu o odpowiedniej wartości odżywczej, jak i walorach smakowo-zapachowych. Ze względu na swój wygląd i pożądany smak truskawka jest jednym z najbardziej popularnych i atrakcyjnych owoców sezonowych w Polsce. Jednakże, owoce te, charakteryzuje wysoka podatność na uszkodzenia mechaniczne, zmiany biochemiczne (fizjologiczne), rozwój drobnoustrojów (zwłaszcza grzybów i pleśni) oraz utratę wody (Aday i Caner, 2014). Dojrzałość konsumpcyjna owoców jest bardzo krótka w związku z tym stanowi czynnik znacznie limitujący dostęp do świeżego produktu oraz jego możliwości przetwórcze (Aday i Caner, 2014). Obecnie szczególna uwaga zwrócona jest w kierunku technologii przedłużania trwałości owoców i warzyw, które jak najmniej ingerują w produkt i środowisko naturalne. Do takich technologii zaliczane jest promieniowanie UV-C, ozonowanie, pulsacyjne pole elektryczne, pole magnetyczne, ultradźwięki, jak również wysokie ciśnienia. Głównym celem tych zabiegów jest zachowanie walorów świeżych produktów, zachowanie i ochrona związków wykazujących działanie antyoksydacyjne, wysoka stabilność podczas przechowywania, a przede wszystkim bezpieczeństwo owoców i warzyw (Alothman i wsp., 2010). Celem badań było określenie wpływu stężenia i czasu ozonowania na zawartość witaminy w owocach truskawki odmiany Honeoye. Zakres badań obejmował ilościową analizę zawartości witaminy C w owocach truskawki podczas ich 6 dniowego przechowywania. Owoce truskawki wystawione były na działanie strumienia ozonu o wzrastających stężeniach 0.3 (c1), 0.6 (c2), 0.9 (c3), 1.2 (c4) mg/l oraz czasie ozonowania 60 (t1), 120 (t2), 150 (t3), 180 (t4) minut. Uzyskane w wyniku badań wartości średnie witaminy C mieszczą się w przedziale od 65.82 do 105.97 mg/100g (tabela 1). Wykazano, że ozonowanie może stanowić czynnik ograniczający ubytek witaminy C. Owoce truskawki poddane działaniu gazowego ozonu odznaczały się większą zawartością kwasu askorbinowego w porównaniu z próbą kontrolną. Obserwowane zmniejszenie strat kwasu askorbinowego po przeprowadzeniu ozonowania prawdopodobnie spowodowane było efektem hamowania aktywności enzymów peroksydazy askorbinianowej i oksydazy askorbinianowej, odpowiedzialnych za degradację kwasu askorbinowego. 135 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym Tabela 1. Wpływ dawki i czasu ozonowania na zawartość witaminy C (mg/100 g) oraz jej stabilność w trakcie 6 dniu przechowywania. stężenie (ppm) i czas ozonowania (min) Witamina C mg/100 g 0 6 c0t0 84.88 ± 1.38Bbcd 71.32 ± 2.22Abc c1t1 100.75 ± 1.14Befg 90.75 ± 3.06Ade c1t2 103.22 ± 2.71fg 95.52 ± 3.98e Bfg c1t3 105.97 ± 3.36 92.77 ± 2.82Ade c1t4 105.42 ± 2.08Bfg 91.67 ± 4.13Ade dfg c2t1 98.27 ± 3.66 90.20 ± 2.75de dfg c2t2 97.17 ± 3.58 94.23 ± 4.41e c2t3 96.43 ± 3.13Beg 73.70 ± 3.81Abc Bcde c2t4 92.22 ± 4.68 80.12 ± 3.03Ac c3t1 81.77 ± 3.66abc 84.70 ± 2.91cd bcd c3t2 85.07 ± 2.82 80.12 ± 3.66c abc c3t3 78.47 ± 1.93 74.43 ± 4.61bc c3t4 78.83 ± 2.48Babc 65.82 ± 3.13Aab abcd c4t1 81.95 ± 3.61 80.48 ± 3.54c c4t2 80.12 ± 2.08Babc 66.37 ± 2.48Aab Bab c4t3 73.33 ± 2.29 59.77 ± 2.22Aab c4t4 80.48 ± 2.08Bab 72.05 ± 2.40Ab A-B - wartości średnie oznaczone różnymi literami w wierszach wykazują istotne statystycznie różnice przy poziomie istotności p<0.05;a - g - wartości średnie oznaczone różnymi literami w kolumnach wykazują istotne statystycznie różnice przy poziomie istotności p<0.05 Literatura Aday M.S., Caner C. 2014. Individual and combined effects of ultrasound, ozone and chlorine dioxide on strawberry storage life. LWT-FOOD SCI TECHNOL 57: 344-351. Alothman M., Kaur B., Fazilah A., Bhat R., Karim A.A. 2010. Ozone-induced changes of antioxidant capacity of fresh-cut tropical fruits IFSET 11: 666–671. 136 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym POTENCJAŁ PRODUKCJI BIOGAZU Z WYBRANYCH SUBSTRATÓW PRZEMYSŁU ROLNO-SPOŻYWCZEGO Elżbieta Olech, J akub Sikora , Maciej Kuboń Wydział Inżynierii Produkcji i Energetyki, Uniwersytet Rolniczy w Krakowie Pozyskiwanie odnawialnej energii z biogazu można w idealny sposób połączyć z poprawnym zarządzaniem gospodarką materiałową. Z tego powodu wiele gospodarstw rolnych chętnie zainwestowałoby w instalacje odzysku biogazu. Biogaz do celów energetycznych można pozyskiwać w trzech typach instalacji: w biogazowniach rolniczych, w komorach fermentacyjnych osadów ściekowych w komunalnych oczyszczalniach ścieków oraz instalacjach odgazowania składowisk komunalnych. Biogaz posiada bogate zaplecze bazy surowcowej, z której może być pozyskiwany. Stanowią ją bioodpady pochodzenia zwierzęcego oraz produkty i bioodpady pochodzenia roślinnego. Biogazownie rolnicze przeznaczone są do zagospodarowywania odpadów pochodzenia zwierzęcego w tym: gnojowica i obornik, pochodzenia roślinnego (np. kiszonka) oraz pozostałości po procesach przetwórstwa spożywczego (np. owocowo – warzywnego). Zmienność podłoża wpływa bardzo korzystnie na proces fermentacji, ponieważ m.in. odpady przemysłu spożywczego są tanim surowcem dla biogazowni oraz ich różnorodność powoduje, że są dostępne przez cały rok. Aby zobrazować potencjał możliwy do uzyskania w produkcji biogazu z wybranych substratów przeprowadzono badania laboratoryjne, które zostały przeprowadzone na Wydziale Inżynierii Produkcji i Energetyki. Tabela 1. Uzysk biogazu z wybranych substratów pochodzenia roślinnego oraz zwierzęcego (masa przeliczeniowa substratu tonrok-1) Siano Żyto nasiona Żyto słoma Owies ziarno Owies słoma Kukurydza nasiona Uzysk biogazu z wybranych substratów m3·rok-1 328,57 Kukurydza słoma 104,4 Gnojowica bydlęca 251,94 Gnojowica trzoda 210 Obornik bydlęcy 240,39 Obornik trzoda 94,1 Obornik drób 402,48 16,35 15,08 45,07 43,3 50,7 Z przedstawionych danych wynika (tabela 1), że odchody zwierzęce posiadają niewielki potencjał produkcyjny biogazu w porównaniu z odpadami i produktami organicznymi. Jednak mieszając materiał pochodzenia zwierzęcego z tym pochodzenia roślinnego lub innym materiałem opadowym zwiększa się efektywność ekonomiczna procesu. dzięki zwiększonej produkcji biogazu. Warto dodać, że obecność odchodów zwierzęcych, a szczególnie gnojowicy korzystnie wpływa na proces fermentacji. Z uwagi na ograniczenia związane z dobrą praktyką rolniczą prowadzone są badania nad wykorzystaniem innych substratów 137 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym do produkcji biogazu. Różnego typu przedsiębiorstwa rolno-spożywcze posiadają znaczne ilości produktu ubocznego swojej działalności, przez co prowadzi się badania czy jest możliwe wykorzystanie tego materiału do produkcji biogazu jako odnawialnego źródła energii oraz czy wykorzystanie ich będzie na tyle korzystne aby produkcja była opłacalna. W tym opracowaniu zostanie przedstawiony potencjał produkcyjny biogazu przy wykorzystaniu jako substrat produktów pochodzenia rolno-spożywczego - mianowicie kiszonki kukurydzy oraz wytłoków jabłkowych będących produktem ubocznym wytworzonym przy produkcji soków. Materiał ten zostanie przedstawiony w dwóch wariantach gdzie: pierwszy to kiszonka kukurydzy oraz wytłoków jabłkowe w stosunku 25%/75%, a drugi to kiszonka kukurydzy oraz wytłoków jabłkowe w stosunku 75%/25% (rysunek 1). Rysunek 1. Dobowy uzysk biogazu z kiszonki kukurydzy i wytłoków jabłkowych w stosunku 75/25% Z przeprowadzonych badań wynika, że w przypadku pierwszym wzrost uzysku biogazu nastąpił już w drugiej dobie fermentacji. Natomiast w przypadku drugim uzysk biogazu nastąpił już pierwszego dnia fermentacji, wzrastał impulsywnie do 9 doby, gdzie osiągnął najwyższą wartość. 138 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym WPŁYW OZONOWANIA NA WŁAŚCIWOŚCI PROZDROWOTNE OWOCÓW TRUSKAWKI Anna Onopiuk, Mał gorzata Moczkowska, Ar kadiusz Szpicer, Andr zej Półtorak Katedra Techniki i Projektowania Żywności, Wydział Nauk o Żywieniu Człowieka i Konsumpcji, SGGW w Warszawie Truskawki (Fragaria X ananassa Duch.) są cennym źródłem witamin, związków fenolowych i spośród owoców mają jedną z najwyższych aktywności przeciwutleniających (Aaby i wsp, 2012). Związki te inaktywują reaktywne formy tlenu i wolne rodniki, przez co ich spożywanie jest korzystne dla zdrowia człowieka. Sezonowa podaż świeżych owoców truskawek powoduje, że są one poddawane procesom utrwalania i przechowywania. Jedną z nowoczesnych i obecnie coraz częściej wykorzystywanych metod jest ozonowanie. Zastosowanie w przemyśle spożywczym ozonu jako czynnika przedłużającego trwałość oraz bakteriobójczego może ograniczyć stosowanie do tego celu tradycyjnych, szkodliwych dla środowiska naturalnego związków chemicznych (Ali i in., 2014). Zaletą stosowania ozonu jest szybki rozpad tego związku do tlenu, przy czym nie ma innych produktów tej reakcji, a powstają tylko nieliczne produkty uboczne dezynfekcji. Wykorzystanie ozonowania w zakładach przemysłu spożywczego pozwala określić tę technologię jako bezpieczną i przyjazną dla środowiska naturalnego. Celem badań było określenie wpływu gazowego ozonu na właściwości prozdrowotne owoców truskawek odmiany Honeoye. Zakres badań obejmował ilościową analizę związków fenolowych oraz całkowitą zdolność antyoksydacyjną podczas ich 6 dniowego przechowywania. Sumę związków fenolowych oznaczono spektrofotometrycznie za pomocą metody Folina i Ciocalteua, przy długości fali 760 nm. Wyniki podano jako średnią z trzech powtórzeń w mg kwasu galusowego na 100 g ekstraktu. Aktywność antyrodnikową analizowanych owoców truskawki (ang. total antioxidant activity TTA) mierzono jako zdolność redukcyjną w odniesieniu do rodnika 1,1-difenylo-2-pikrylohydrazylowego (DPPH) (Sogvar i in., 2016) obliczonego ze wzoru: TTA(%)= ( Abspróbka − Abskontrola ) ×100% Abspróbka Do wzbogacenia powietrza w gazowy ozon wykorzystano generator ozonu Korona 02/10 (Ekotech, Polska). Owoce truskawki wystawione były na działanie strumienia ozonu o wzrastających stężeniach 0.3 (c1), 0.6 (c2), 0.9 (c3), 1.2 (c4) mg/l oraz czasie ozonowania 60 (t1), 120 (t2), 150 (t3), 180 (t4) minut. Przechowywanie truskawek w atmosferze zawierającej ozon przyczyniła się do istotnej statystycznie (p<0.05) zmiany zawartości związków fenolowych 139 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym oraz całkowitej zdolności antyoksydacyjnej, w stosunku do nieozonowanej grupy kontrolnej. Najwyższą zawartość związków fenolowych w dniu 6 posiadały truskawki z grupy c3t2 (198.99±0.54 mg GA/100g), natomiast najniższą c4t4 (146.89± 4.15 mg GA/100g). Wysoką zdolnością neutralizacji wolnego rodnika DPPH cechowały się truskawki z grupy c2 (0.6 mg/l) i poddane ozonowaniu w czasie t1 i t2 (120 i 150 min). Ich całkowita zdolność antyoksydacyjna wynosiła średnio 64,56±0.58%. Gazowy ozon działa powierzchniowo na florę bakteryjną występującą naturalnie na owocach truskawki jak również znacząco wpływa na ich skład chemiczny. Prezentowane wyniki wskazują na występowanie zależności między stabilnością składników antyoksydacyjnych, a dawką ozonu i czasem ozonowania truskawek. Owoce traktowane ozonem miały istotnie statystycznie wyższy poziom związków fenolowych oraz wykazywały większą całkowitą zdolność antyoksydacyjną w porównaniu do owoców nieozonowanych. Najkorzystniejsza okazała się dawka 0.9 ppm i czas ekspozycji na ozon 120 min. Owoce poddane procesowi ozonowania zachowały wysoką jakość. Biorąc pod uwagę niezbędny czas pomiędzy zbiorem truskawek a konsumpcją osiągnięte rezultaty ozonowania są wysoce zadowalające. Literatura Aaby K., Mazur S., Nes A., Skrede G. 2012. Phenolic compounds in strawberry (Fragaria x ananassa Duch.) fruits: Composition in 27 cultivars and changes during ripening. Food Chemistry 132: 86–97. Ali A., Kying Ong, M., Forney Ch.F. 2014. Effect of ozone pre-conditioning on quality and antioxidant capacity of papaya fruit during ambient storage. Food Chemistry 142: 19–26. Sogvar O. B., Saba M.K., Emamifar A. 2016. Aloe vera and ascorbic acid coatings maintain postharvest quality and reduce microbial load of strawberry fruit. Postharvest Biology and Technology 114: 29–35. 140 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym WPŁYW NANOSTRUKTUR METALI NA ZAHAMOWANIE WZROSTU MIKROORGANIZMÓW W TRAKCIE PRZECHOWYWANIA ZRĘBKÓW Marek Ostafin 1 , Karol Bulski 1 , Kr zysztof Mudryk 2 , Marek Wróbel 2 , Krzysztof Dziedzic 2 , Marcin Jewiarz 2 1 Katedra Mikrobiologii, Wydział Rolniczo-Ekonomiczny, Uniwersytet Rolniczy w Krakowie Katedra Inżynierii Mechanicznej i Agrofizyki, Wydział Inżynierii Produkcji i Energetyki, Uniwersytet Rolniczy w Krakowie 2 W dzisiejszych czasach w wielu aspektach życia zmierza się do miniaturyzacji w celu oszczędzania surowców, miejsca, energii, a także zmniejszenia produkcji odpadów. Stosowanie tego procesu staje się możliwe dzięki najnowszym dokonaniom techniki, które umożliwiają otrzymanie struktur o wymiarach zbliżonych do rozmiarów pojedynczych atomów, czyli nanostruktur. Współcześnie materiały w nanoskali użytkowane są w wielu dziedzinach nauki, począwszy od medycyny, poprzez kosmetologię, elektronikę, na budownictwie i motoryzacji kończąc (Snopczyński i in., 2009). Odnotowuje się raptowny rozwój technik związanych z planowaniem i syntezą tego typu cząstek, uniwersalnie określanych jako nanotechnologia (Świdwińska-Gajewska, 2007). Zgodnie z definicją sformułowaną w 2001 roku na nanotechnologię składają się procesy produkcji materiałów, których struktura i elementy składowe wykazują nowatorskie, kluczowe właściwości biologiczne, fizyczne oraz chemiczne (Łębkowska i Załęska-Radziwiłł, 2011). Niektóre z biologicznych właściwości nanocząstek zostały zgłębione w trakcie badań wpływu nanometali otrzymywanych za pomocą różnych syntetycznych metod na drobnoustroje. Wykazano wówczas, między innymi, szeroki zakres aktywności przeciwdrobnoustrojowej nanosrebra, miedzi i złota wobec różnych gatunków mikroorganizmów, w tym grzybów oraz Gramdodatnich i Gram-ujemnych bakterii (Usman i in., 2013). Jednak wciąż toczy się dyskusja na temat wpływu i ryzyka stosowania nanomateriałów w produktach konsumenckich oraz ich oddziaływaniu na organizmy żywe (Notter i in., 2014). W Polsce z roku na rok zwiększa się powierzchnia upraw roślin energetycznych. O tym, czy produkcja będzie opłacalna, decyduje nie tylko plon biomasy z jednostki powierzchni, ale również ich przechowywanie. Przechowywane zrębki mogą być atakowane przez grzyby, bakterie, promieniowce, czy drożdże. Dlatego też niezbędne jest monitorowanie przechowywanego materiału, aby doprowadzić do zmniejszenia ewentualnych szkód. Celem badań było wykazanie przeciw mikrobiologicznej aktywności nanostruktur metali uzyskanych metodą syntezy chemicznej. Testy przeprowadzono na zrębkach wierzby i olchy przechowywanych od jesieni do wiosny. Przed przystąpieniem do przechowywania zrębki zabezpieczono przed 141 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym mikroorganizmami roztworami nanonostruktur metali (Ag i Cu). Następnie co trzy tygodnie pobierano próbki i wykonywano analizy mikrobiologiczne metodą rozcieńczeń wg Kocha. Izolowane z próbek mikroorganizmy hodowano na pożywkach: grzyby na Sabourad, drożdże na YEPD, bakterie na TSA oraz promieniowce na pożywce Gauz’a. Grzyby i promieniowce hodowano w temp. 28C przez 120 godzin, bakterie przy w 28C przez 72 godziny, a drożdże w 28C przez 72 godziny. W wyniku przeprowadzonych badań zaobserwowano, że działanie nanostruktur miedzi było bardziej efektywne zarówno w stosunku do zrębków z olchy jak i wierzby w całym okresie przechowywania. Nanostruktury srebra w węższym zakresie hamowały wzrost grzybów i bakterii, natomiast powodowały zahamowanie wzrostu drożdży i promieniowców. Literatura Snopczyński T., Góralczyk K., Czaja K., Struciński P., Hernik A., Korcz W., Ludwicki J.K. 2009. Nanotechnologia – możliwości i zagrożenia. ROCZN. PZH 60(2): 101-111. Świdwińska-Gajewska A.M. 2007. Nanocząstki (część 2) – korzyści i ryzyko dla zdrowia. Medycyna Pracy 58(3): 253-263. Łębkowska M., Załęska-Radziwiłł M. 2011. Występowanie i ekotoksyczność nanocząstek. Ochrona środowiska 33(4): 23-26. Notter D.A., Mitrano D.M., Nowack B. 2014. Are nanosized or dissolved metals more toxic in the environment? A meta-analysis. Environmental Toxicology and Chemistry 33: 2733-2739. doi:10.1002/etc.2732. 142 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym ROLNICTWO EKOLOGICZNE W PÓŁNOCNOWSCHODNIEJ POLSCE Katarzyna Oszczapińska Katedra Technologii w Inżynierii i Ochronie Środowiska, Wydział Budownictwa i Inżynierii Środowiska, Politechnika Białostocka Rolnictwo ekologiczne jako system gospodarowania opiera się na środkach pochodzenia biologicznego i mineralnego, które nie zostały przetworzone technologicznie. W praktyce oznacza to rezygnację ze stosowania m.in. azotowych nawozów mineralnych, niedozwolonych substancji chemicznych na rzecz środków zakwalifikowanych do stosowania w rolnictwie ekologicznym, ekologicznych materiałów siewnych oraz podejmowania działań zgodnych z Kodeksem Dobrej Praktyki Rolniczej. Rysunek 1. Liczba gospodarstw ekologicznych w północno – wschodniej Polsce w latach 2004 – 2015. (opracowanie własne na podstawie http://www.ijhar-s.gov.pl/) Wstąpienie Polski do Unii Europejskiej zaowocowało wyraźnym zwiększeniem udziału gospodarstw ekologicznych w całości. Zarówno w województwie podlaskim, jak i warmińsko-mazurskim nastąpił znaczny wzrost liczby gospodarstw ekologicznych z 207 w woj. podlaskim i 244 w województwie warmińsko-mazurskim w 2004 roku do 3 295 i 4 054 w 2015 roku (rysunek 1). Zwiększenie ilości tego typu gospodarstw w północno-wschodniej Polsce koreluje z ilością dopłat pozyskiwanych ze środków Wspólnej Polityki Rolnej, gdyż to właśnie województwo podlaskie wraz z warmińsko-mazurskim są głównymi beneficjentami członkostwa w UE. Środki finansowe przeznaczone na Wspólną Politykę Rolną na lata 2014-2020 wynoszą 32 mld euro umiejscawiając Polskę na 5. miejscu (Biuletyn informacyjny…, 2013). 143 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym Obszary chronione zajmują około 49,7% powierzchni województwa podlaskiego i warmińsko-mazurskiego. Wysoce istotna dla rolnictwa jakość gleb nie przemawia tutaj na korzyść. Przeważają gleby IV klasy, a aż 60% wszystkich gleb ocenia się jako zakwaszone (Wyniki badań…, 2013). Taki stan z jednej strony ogranicza rozwój konwencjonalnie prowadzonych gospodarstw. Stosowanie nawozów mineralnych, środków ochrony roślin i innych substancji chemicznych jest obarczone poważnymi restrykcjami, a niekiedy całkowicie zabronione. Z drugiej jednak strony ten typ obszarów oferuje wysoki potencjał dla rolnictwa ekologicznego. Nie potwierdzają jednak tego dane z Biebrzańskiego Parku Narodowego. Okazuje się bowiem, że gospodarstw ekologicznych jest tam mało. Tak nad Biebrzą, jak i w innych częściach kraju oprócz czystego środowiska głównym powodem zakładania gospodarstw ekologicznych są dotacje ze środków UE (Siedlecka, 2015). Mimo znacznego wzrostu ilości gospodarstw ekologicznych w ostatnich latach zaobserwować można wahania ich liczebności. Przyczyną jest zapewne zapis w Program Rozwoju Obszarów Wiejskich nakładający obowiązek odpowiedniego przeznaczania plonów między innymi do przetwórstwa, sprzedaży oraz przekazania dla innych gospodarstw, warunkujący dalsze posiadanie certyfikatu zgodności i w rezultacie przyznawanie dofinansowania z UE. W przyszłości należałoby zatroszczyć się o rozwój systemu sprzedaży produktów ekologicznych, a także o wsparcie budowy zakładów przetwórczych (Program…, 2016). Literatura Biuletyn informacyjny. 2013. 4-5/2013, ARiMR. Inspekcja Jakości Handlowej Artykułów Rolno-Spożywczych (http://www.ijhars.gov.pl/) [dostęp: 18.07.2016 r.]. Program Rozwoju Obszarów Wiejskich na lata 2014-2020. Ministerstwo Rolnictwa i Rozwoju Wsi. Warszawa 2016. Siedlecka A. 2015. Uwarunkowania i perspektywy rozwoju gospodarstw ekologicznych na obszarach przyrodniczo cennych województwa lubelskiego. Stowarzyszenie Ekonomistów Rolnictwa i Agrobiznesu, Roczniki Naukowe, tom XVII, z. 6: 240-245. Wyniki badań agrochemicznych gleb w województwie podlaskim w latach 20092012 oraz realizacja podstawowych zadań w 2012 r. Okręgowa Stacja Chemiczno–Rolnicza w Białymstoku. Białystok 2013. 144 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym ZMIENNOŚĆ WYBRANYCH CECH FIZYCZNYCH RÓŻNYCH ODMIAN ORZECHA WŁOSKIEGO Danuta Owoc, Paulina Karpińska Uniwersytet Rolniczy w Krakowie W Polsce uprawa orzecha włoskiego (Juglans regia L.) skupiona jest głównie w południowo-wschodniej części kraju i częściowo na Pomorzu Zachodnim. Szacuje się, że w Polsce rośnie około 2 mln drzew tego gatunku. Do niedawna były one uprawiane przeważnie amatorsko, sytuacja zmieniła się radykalnie od 2004 roku dzięki dopłatom do sadów orzechowych m.in. z Unii Europejskiej. Krajowa produkcja pokrywa jedynie 20-30% zapotrzebowania (800-1200 ton). Orzechy włoskie charakteryzują się wysoką wartością odżywczą i energetyczną, dlatego są surowcem stosowanym w wielu gałęziach przemysłu m.in. cukierniczego, piekarniczego, farmaceutycznego, spirytusowego, czy w garbarstwie (Zdyb, 2009). Drzewa orzecha włoskiego w Polsce rozmnażane są generatywnie (z nasion), ze względu na chłodny klimat. Otrzymywane w ten sposób drzewa bardzo różnią się cechami biologicznymi, budową morfologiczną, wczesnością wschodzenia w okresie owocowania, plennością, wielkością i kształtem orzechów, grubością i twardością skorupy, a także udziałem jądra w ogólnej masie orzechów (Majewska, 2003). Rysunek 1. Zależność średniej masy owocu i jądra badanych odmian orzecha włoskiego. 145 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym Celem pracy było zbadanie wybranych cech fizycznych orzecha włoskiego (Juglans regia L.), są one niezbędne do projektowania procesów technologicznych związanych z obróbką orzecha na cele konsumpcyjne. Materiał badawczy stanowiło sześć odmian, z każdej przebadano od 30 do 50 owoców. Określono cechy morfologiczne badanych owoców wyznaczając masę owocu, masę jądra, masę skorupki, długość owocu, grubość owocu w sferze i w szwie, grubość skorupki w sferze i w szwie (trzykrotnie dla każdego owocu), długość i grubość jądra, szerokość i długość łączenia. Wybrane właściwości fizyczne badanych odmian orzecha włoskiego zamieszczono na rysunku 1 i 2. Rysunek 2. Zależność średniej długości owocu i jądra badanych odmian orzecha włoskiego. Literatura Majewska K., Kopytowska J., Łojko R.E., Zadernowski R. 2003. Wybrane cechy fizyczne dojrzałych owoców orzecha włoskiego. Acta Agrophysica 2(3): 597-609. Zdyb H. 2009. Orzech włoski. PWRiL. ISBN 978-83-09-01042-5 146 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym METODY BADAŃ PROCESU CIĘCIA ROŚLIN Henr yk Rode Zakład Inżynierii Systemów Mechanicznych i Automatyzacji, Instytut Inżynierii Mechanicznej, Wydział Budownictwa, Mechaniki i Petrochemii, Politechnika Warszawska e-mail: [email protected] Poszukiwanie ekologicznych, tanich i odnawialnych źródeł energii nigdy nie było bardziej na czasie niż dziś. Do takich źródeł można zaliczyć rośliny energetyczne. Systematyczne zwiększanie udziału biomasy w bilansie energetycznym wymusza konieczność optymalizacji procesów zbioru i przetwarzania roślin energetycznych, a więc także procesu cięcia roślin. Znajomość wpływu parametrów konstrukcyjnych i roboczych zespołu tnącego na energię jednostkowa cięcia jest niezbędna do prawidłowego projektowania i optymalizacji tego procesu (Lisowski i in., 2010). W Instytucie Inżynierii Mechanicznej Politechniki Warszawskiej w Płocku od wielu lat prowadzone są badania procesu cięcia zbóż, traw i roślin energetycznych. Do badań tych wykorzystywane są skonstruowane i wykonane w Instytucie stanowiska laboratoryjne: wahadłowe, rotacyjne bezwładnościowe oraz rotacyjne dwutarczowe. Pozwalają one na badanie proces cięcia roślin realizowanego w różny sposób. Stanowisko wahadłowe Stanowisko badawcze do badań procesu ciecia typu wahadłowego umożliwia określenie wpływu prędkości oraz różnych ustawień krawędzi tnącej noża względem łodygi ciętej rośliny na energie cięcia przypadającą na jednostkę powierzchni przekroju poprzecznego rośliny (Żuk, 1986). W trakcie badania wyznaczana jest energia potencjalna początkowa i końcowa wahadła wraz z nożem. Z różnicy energii początkowej i końcowej wyznaczona zostaje energia ciecia. Stanowisko rotacyjne bezwładnościowe Stanowisko umożliwia przeprowadzenie badań procesu cięcia rotacyjnym zespołem tnącym tarczowym z nożami bezwładnościowymi zaadoptowanym z kosiarki do cięcia zielonek (Rode, 2011). Składa się z dwóch niezależnie pracujących zespołów: tnącego i transportowego. Zespół tnącego zbudowany jest z tarczy roboczej z umieszczonymi na jej obwodzie nożami bezwładnościowymi napędzanej silnikiem elektrycznym. W skład zespołu transportowego wchodzi wózek z zamocowanymi łodygami ciętych roślin który za pośrednictwem linki ciągnie po prowadnicy silnik. Sterowanie prędkością obrotową silników elektrycznych zespołu tnącego oraz zespołu transportowego odbywa się przez falowniki utrzymujące stały stosunek napięcia do częstotliwości. Wartości prędkości obrotowych silników ustala się przez zadanie odpowiedniej częstotliwości. Żądaną wartość częstotliwości wprowadza się do programu komputerowego (DriveView) dedykowanego dla falowników LG. W wyniku 147 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym wzrostu obciążenia powstałego na silniku napędzającym zespół tnący w skutek cięcia roślin następuje wzrost natężenia prądu elektrycznego potrzebnego do przeprowadzenia tego procesu. Zjawisko to zostaje zarejestrowane w postaci wykresu obrazującego pobór prądu elektrycznego w funkcji czasu. Analiza uzyskanych wyników pozwala wyznaczyć energię jednostkową niezbędną do prawidłowego przebiegu procesu cięcia roślin energetycznych. Pod pojęciem energii jednostkowej cięcia należy rozumieć całkowitą energię potrzebną do realizacji procesu cięcia przypadającą na jednostkę powierzchni przekroju ciętych roślin. Stanowisko rotacyjne dwutarczowe Stanowisko to umożliwia realizuję proces cięcia roślin za pomocą dwóch tarcz do cięcia drewna (Rode i Witkowski, 2013). Możliwa jest zmiana położenia tarcz względem siebie (stopnia nakładania się), płynna zmiana ich prędkości obrotowej oraz zmiana kąta nachylenia płaszczyzny tarcz do podłoża. Cięte rośliny montowane są w zespole płytowym który zbudowany jest z dwóch arkuszy blach z wyciętymi otworami. Zespół tnący przemieszcza się nad gniazdami roślin z regulowaną bezstopniowo prędkością posuwową. Napęd tarcz oraz posuwu zapewniają silniki elektryczne. Sterowanie prędkością obrotową silników oraz pomiar energii jednostkowej cięcia odbywa się podobnie jak na stanowisku rotacyjnym. Podsumowanie Przedstawione stanowiska badawcze pozwalają na badania odmiennych procesów cięcia roślin o zróżnicowanej budowie i średnicy łodyg realizowanych różnymi zespołami tnącymi. Literatura Lisowski A. i inni. 2010. Technologie zbiorów roślin energetycznych. Wydawnictwo SGGW, Warszawa. Rode H. 2011. The energy of a cutting process of a selected energy plant. Teka Komisji Motoryzacji i Energetyki Rolnictwa 11: 326-334. Rode H., Witkowski P. 2013. Stanowisko do badań procesu cięcia roślin energetycznych. MOTROL, Commission of motorization and energetics in agriculture. An international journal on operation of farm and agri – food industry machinery 15(1): 111-114. Żuk D. 1986. Proces cięcia źdźbeł zbóż. Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej - Mechanika z. 95. Warszawa. 148 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym BADANIA TERMOWIZYJNE KRZEMOWYCH MODUŁÓW FOTOWOLTAICZNYCH Mariusz Sarniak Politechnika Warszawska Filia w Płocku Podstawą efektywnego generowania energii elektrycznej w systemach fotowoltaicznych (nazywanych dalej skrótem - PV) jest ich bezawaryjne funkcjonowanie w długim czasie eksploatacji instalacji (nawet do 30 lat) i szybki zwrot nakładów inwestycyjnych. Aby zapewnić wysoką niezawodność zainstalowanych modułów PV, niezbędna jest szybka, prosta i skuteczna metoda kontroli efektywności ich funkcjonowania zarówno na etapie ich produkcji, jak i podczas normalnej eksploatacji. Badania termowizyjne polegają na zdalnej i bezkontaktowej analizie rozkładu temperatury na powierzchni badanego obiektu. Niewidoczne dla oka ludzkiego promieniowanie podczerwone, które jest emitowane przez każde ciało o temperaturze wyższej od zera bezwzględnego (−273,15°C = 0K), jest przekształcane na światło widzialne i prezentowane z wykorzystaniem jednej z dostępnych palet barwnych, a następnie rejestrowane w postaci termogramów. Do analizy zarejestrowanych obrazów wykorzystuje się specjalistyczne oprogramowanie komputerowe, które najczęściej jest udostępniane przez producenta kamer termowizyjnych (nazywanych dale w skrócie - IR). Parametry elektryczne obciążonego modułu PV są zależne od rezystancji obciążenia, nasłonecznienia i temperatury samego modułu. Temperatura powierzchni modułu rośnie pod wpływem działania szeregu czynników, do których należą m.in. absorpcja promieniowania słonecznego (absorpcja fotonów, która nie powoduje generowania par nośników ładunku), ciepło powstające w wyniku przepływu prądu przez rezystancję szeregową złącza p-n, a także rekombinacja par elektron-dziura. Można przyjąć założenie, że im mniejszy prąd generuje dane ogniwo PV, tym jego temperatura jest wyższa w porównaniu z pozostałymi ogniwami (Sarniak, 2008). Na termogramach łatwo dostrzec wszelkiego rodzaju anomalie, które można wykryć podczas normalnej eksploatacji systemów PV, w odróżnieniu od innych metod diagnostycznych. Dodatkową zaletą jest też to, że w krótkim czasie można dokonać inspekcji bardzo dużych powierzchni, nawet wtedy, gdy dostęp do nich jest utrudniony (np. kamery IR na dronach). Nie każda jednak kamera IR nadaje się do badania modułów PV, a dodatkowo podczas badania trzeba przestrzegać określonych zasad, aby było ono skuteczne i nie prowadziło do błędnych wniosków. Aby był zapewniony odpowiedni kontrast termiczny podczas inspekcji, natężenie promieniowania słonecznego powinno wynosić co najmniej 500 Wm-2, jednak optymalny rezultat można uzyskać dopiero przy natężeniu promieniowania wynoszącym ok. 700 Wm-2. Duże znaczenie mają także warunki atmosferyczne panujące podczas pomiarów, np. niższe temperatury zewnętrzne również pozwalają 149 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym zwiększyć kontrast termiczny. Optymalne parametry kamer IR stosowanych w fotowoltaice opisano w monografii autora (Sarniak, 2015). Podczas badania modułów PV „od góry” kamera IR rejestruje rozkład temperatury bezpośrednio na szklanej powierzchni modułu PV, a rozkład temperatur na ogniwach PV, znajdujących się pod szkłem, jest jedynie pośredni. Dlatego różnice temperatur zmierzone na szklanej powierzchni modułu PV mogą być niewielkie. Aby można je było zaobserwować, do takiej inspekcji konieczne jest użycie kamery IR o czułości cieplnej poniżej 50 mK, a dobrą praktyką jest wykonywanie badań w godzinach porannych w słoneczne dni (lepsze kontrasty). Często moduły PV bada się kamerą IR „od tyłu”, co znacznie redukuje efekt odbicia (rys. 1). Rysunek 1. Przykładowe termogramy i fotografie instalacji PV wykonane: a) „od góry” i b) „od tyłu” (Sarniak, 2015) Aby zminimalizować wpływ odbić i ograniczyć możliwość wyciągnięcia błędnych wniosków na ich podstawie, kamera IR podczas badania musi być ustawiona pod odpowiednim kątem względem obserwowanej powierzchni. Dlatego dobrym kompromisem jest kąt obserwacji w przedziale od 5° do 60° (przyjmując kierunek prostopadły jako kąt 0°). W zakresie badań wykonano termogramy dla sztucznie częściowo zacienionych w pełni sprawnych modułów PV, wykonanych w dwóch najpowszechniejszych technologiach: mono- i polikrystalicznej. Dla celów porównawczych pomierzono jednocześnie charakterystyki prądowo-napięciowe, aby obliczyć, tzw. współczynnik wypełnienia (ang. Fill Factor). Literatura Sarniak M. 2008. Podstawy fotowoltaiki. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej. Warszawa. Sarniak M. 2015. Budowa i eksploatacja systemów fotowoltaicznych. Wydanie pierwsze. Grupa MEDIUM. Warszawa. 150 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym ZASTOSOWANIE WYTŁOKÓW WINOGRONOWYCH W PRODUKCJI WYROBÓW CIASTKARSKICH O WŁAŚCIWOŚCIACH PROZDROWOTNYCH Ar kadiusz Szpicer , Anna Onopiuk, Mał gor zata Moczkowska, Andr zej Półtorak Katedra Techniki i Projektowania Żywności, Wydział Nauk o Żywieniu Człowieka i Konsumpcji, SGGW w Warszawie Na świecie uprawa winogron sięga ok. 67 mln. ton w skali roku. Około 80% zbiorów winogron wykorzystywane jest do produkcji wina. W trakcie procesu produkcyjnego wina powstają wytłoki stanowiące ok. 20% masy surowca. W konsekwencji rocznie na całym świecie powstaje ponad 10 mln. ton wytłoczyn będących produktem ubocznym. Stanowią one produkt niewykorzystany, który najczęściej jest poddawany utylizacji lub stanowi składnik paszy dla zwierząt hodowlanych. Wysoka koncentracja substancji organicznych zawartych w wytłokach, powoduje wzrost chemicznego oraz biochemicznego zapotrzebowania na tlen co w konsekwencji uniemożliwia zastosowanie ich do nawożenia gleb (Lafka i in., 2007). W Polsce ciągle znaczącą ilość wytłoków owocowych, uzyskanych podczas produkcji żywności utylizuje się na wysypiskach, co niekorzystnie wpływa na stan środowiska i gospodarki (Sikora i in., 2013). Produkty te posiadają potencjał do dalszych procesów technologicznych w produkcji żywności. Dostarczenie do organizmu związków charakteryzujących się właściwościami przeciwutleniającymi wpływa pozytywnie na mechanizmy hamujące stres oksydacyjny, a w konsekwencji rozwój chorób powszechnie zwanych „cywilizacyjnymi”. Źródłem składników o wysokiej zdolności antyoksydacyjnej są surowce pochodzenia roślinnego (Onopiuk i in., 2016). Na szczególną uwagę zasługują winogrona będące naturalnym źródłem składników bioaktywnych (antocyjanów, flawanoli, kwasów fenolowych, flawonoli, stilbenów, błonnika pokarmowego, kwasów ω-3 i ω-6) (Sousa i in., 2014). Celem niniejszej pracy była analiza wpływu dodatku ekstraktu z pestek czerwonych winogron na parametry fizykochemiczne ciastek kruchych. Materiał badawczy stanowiły ciastka kruche o zawartości: 0, 1, 2, 3% ekstraktu z pestek czerwonych winogron (standaryzowanego na zawartość 95% polifenoli). Ciasto wyrabiano mechanicznie z wykorzystaniem miesiarki i formowano w ciastka o wymiarach 10x20x100 mm. Przygotowany surowiec poddano obróbce termicznej w piecu konwekcyjno-parowym w temperaturze 180°C przez 11 min. Po obróbce termicznej próbki ciastek były poddane instrumentalnej analizie barwy w systemie CIE L*a*b oraz dokonano pomiaru całkowitej zdolności antyoksydacyjnej metodą redukcji rodnika DPPH. Przeprowadzone badania wykazały istotny statystycznie wpływ dodatku ekstraktu z pestek czerwonych winogron na parametry fizyczne i chemiczne 151 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym uzyskanych wyrobów ciastkarskich. Analiza wyników wykazała, że wzbogacenie składu ciastek kruchych w ekstrakt z pestek czerwonych winogron, w istotny statystycznie sposób wpływa na wzrost zdolności antyoksydacyjnej gotowego wyrobu. Jednocześnie odnotowano się istotną statystycznie zmianę wartości parametrów barwy w systemie CIE L*a*b (rys. 1). Rysunek 1. Wartość parametrów barwy ciastek kruchych z dodatkiem: 0, 1, 2 i 3% ekstraktu z nasion czerwonych winogron (p<0,05). Podsumowując, rozszerzenie asortymentu na rynku produktów spożywczych w żywność wzbogaconą w wytłoki roślinne, może dostarczyć wielu korzyści gospodarczych, zdrowotnych jak i środowiskowych. Literatura Fronc A, Nawirska A. 1994. Możliwości wykorzystania odpadów z przetwórstwa owoców. Ochr Środowiska 2(53): 31-32. Lafka TI, Sinanoglou V, Lazos ES. 2007. On the extraction and antioxidant activity of phenolic compounds from winery wastes. Food Chem. 104(3): 1206-1214. DOI: 10.1016/j.foodchem.2007.01.068. Onopiuk A., Półtorak A., Wyrwisz J., Moczkowska M., Stelmasiak A., Lipińska A., Szpicer A., Zalewska M., Zaremba R., Kuboń M., Wierzbicka A. 2016. Impact of ozonisation on pro-health properties and antioxidant capacity of ‘Honeoye’ strawberry fruit. CyTA - Journal of Food. DOI: 10.1080/19476337.2016.1212273. Sikora E., Szczech M., Kowalska B. 2013. Odpady z przetwórstwa warzyw i owoców – możliwości ich zagospodarowania. Przemysł Fermentacyjny i Owocowo-Warzywny 57(7-8): 47-49. Sousa EC, Uchôa-thomaz AMA, Osvaldo J, Carioca B., Morais S., Lima A., Martins C., Alexandrino C., Augusto P., Ferreira, T., Livya A., Rodrigues M., Rodrigues S., Silva N., Rodrigues L. 2014. Chemical composition and bioactive compounds of grape pomace (Vitis vinifera L.). Benitaka variety, grown in the semiarid region of Northeast Brazil. Food Sci Technol. 34(1): 135-142 DOI: 10.1590/S0101-20612014000100020. 152 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym WPŁYW PASZ UZYSKANYCH JAKO PRODUKT UBOCZNY PRZY WYTWARZANIU BIOPALIW NA POZIOM SKŁADNIKÓW FUNKCJONALNYCH W PODROBACH JAGNIĘCYCH Marcin Świątek 1 , Roman Ni żni kowski 1 , Bronisław Bor ys 2 , Żaneta Szymańska 1 1 Zakład Hodowli Owiec i Kóz, Wydział Nauk o Zwierzętach, SGGW w Warszawie IZ PIB Zakład Doświadczalny Kołuda Wielka 2 Makuch rzepakowy i suszony wywar kukurydziany (DDGS) to najpowszechniejsze i najbardziej dostępne w naszym kraju produkty uboczne w produkcji biopaliw. Z powodzeniem można stosować je w żywieniu zwierząt w celu modyfikacji składników funkcjonalnych w ich mięsie czy mleku. W niniejszej pracy postanowiono rozszerzyć badania o podroby – również produkt uboczny i wciąż jeszcze mało doceniany. Celem pracy było określenie wpływu zastosowania w mieszance paszowej produktów ubocznych produkcji biopaliw (DDGS lub makuch rzepakowy) na udział podstawowych grup kwasów tłuszczowych w puli kwasów tłuszczowych tłuszczu oraz witamin A i E wybranych podrobach jagniąt - wątroba, płuca, serce i nerka. Badania wykonano na 24 jagniąt-tryczków plenno-mlecznej owcy kołudzkiej i mieszańców F1 owiec tej linii z trykami mięsnej rasy Ile de France (po 50% w grupie) tuczonych od odsadzenia w wieku 8 tygodni do uzyskania masy ciała 32-37 kg. Wydzielono dwie grupy jagniąt, które żywiono ad libitum takimi samymi paszami objętościowymi oraz mieszanką pasz treściwych w ilości 3% masy ciała o różnym składzie mieszanka stosowana w grupie MR zawierała 50% makuchu rzepakowego, a w grupie DDGS 50% suszonego wywaru kukurydzianego. Stosowanie DDGS w mieszance treściwej wpłynęło na wzrost zawartości SFA w tłuszczu wszystkich badanych organach, z wyjątkiem płuc. Wyraźne różnice w zawartości SFA stwierdzono w tłuszczu nerki i wątroby: DDGS vs. MR odp. 49,91 vs. 44,88 mg/100g (P≤0,01) i 40,16 vs. 34,94 mg/100g (NS). Dla tłuszczu pozostałych organów różnice w zawartości SFA nie była wyższa niż 6%. Czynnikiem zwiększającym zawartość jednonienasyconych kwasów tłuszczowych MUFA w tłuszczu części badanych organów (serca, nerek i płuc) okazało się zastosowanie MR w mieszance tuczowej. Statystycznie potwierdzone różnice w zawartości MUFA zanotowano w przypadku tłuszczu serca oraz nerki; dla grupy DDGS vs. MR odp. 35,14 vs. 37,74 mg/100g (P≤0,05) oraz 32,55 vs. 36,10 mg/100g (P≤0,01). Zastosowanie DDGS w mieszance przyczyniło się do zwiększenia udziału wielonienasyconych kwasów tłuszczowych PUFA w tłuszczu większości badanych organów poza nerkami. W grupie DDGS vs. MR zawartość PUFA w tłuszczu wynosiła odpowiednio: dla wątroby - 32,36 vs. 29,16 mg/100g (NS), dla serca - 9,26 vs. 7,98 mg/100g (NS) i dla płuc - 18,07 vs. 16,37 mg/100g (P≤0,05). Mimo nie potwierdzonych 153 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym statystycznie różnic, obserwowano wyraźna tendencję do wyższej zawartości sprzężonego kwasu linolowego CLA w tłuszczu wszystkich organów jagniąt żywionych mieszanka z DDGS niż z makuchem rzepakowym - zawartość CLA w gr. DDGS vs. MR dla wątroby - 1,45 vs. 1,05 mg/100g, dla serca - 0,84 vs. 0,77 mg/100g, dla nerek - 0,84 vs. 0,75 mg/100g i dla płuc - 1,16 vs. 1,07 mg/100g. Analizując wpływ dodatku makuchu rzepakowego i suszonego wywaru kukurydzianego na zawartość witamin potwierdzono statystycznie różnice w zawartości witaminy E pomiędzy grupami MR i DDGS w nerce (P≤0,01) i płucach (P≤0,01). W nerce w grupach z MR i DDGS było odpowiednio: 3,25 mg/100g i 0,41 mg/100g. Odwrotną sytuację zaobserwowano w płucach, gdzie najwyższa zawartość witaminy E była w grupie DDGS – 1,56 mg/100 g. W przypadku witaminy A nie stwierdzono dla badanych organów różnic statystycznych w jej zawartości w zależności od grupy żywieniowej. Praktycznie w każdym organie jej zawartość była na podobnym poziomie w zależności od grupy żywieniowej. Jedynie w sercu była prawie dwukrotnie wyższa zawartość witaminy A w grupie DDGS - 0,22 mg/100g w porównaniu do MR 0,13 mg/100g) W podsumowaniu można stwierdzić, że żywienie tuczonych jagniąt mieszanką z DDGS w porównaniu z mieszanką makuchem rzepakowym skutkowało wyższą zawartością kwasów tłuszczowych nasyconych, wielonienasyconych i CLA w tłuszczu podrobów, a mniejszą zawartością kwasów jednonienasyconych. Natomiast pasze z udziałem DDGS i makuchu rzepakowego różnicowały istotnie jedynie zawartość witaminy E w badanych podrobach. 154 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym EFEKTYWNE ODPYLACZE CYKLONOWE W PRZEMYŚLE MLECZARSKIM Janusz Turowski Stowarzyszenie Naukowo-Techniczne „Energia i środowisko w mleczarstwie” Produkcja i przetwórstwo mleka powoduje znaczną emisję pyłu do powietrza. Pył powstający w sektorze mleczarskim jest zróżnicowany pod względem pochodzenia, składu i wielkości cząstek, a jego emisja wiąże się ze spalaniem paliw, transportem surowców i produktów, produkcją pasz, hodowlą zwierząt i procesami technologicznymi. Każdy rodzaj pyłu jest szkodliwy dla organizmu człowieka, przy czym jego szkodliwość wzrasta ze stopniem rozdrobnienia. Do niedawna przyjmowano średnicę 10 μm jako graniczną wartość oddzielającą cząstki bezpieczne od niebezpiecznych, a obecnie uważa się, że większość chorób i zgonów powodują pyły o średnicy poniżej 3 μm. W związku z tym emitowany pył dzieli się na następujące frakcje: całkowity pył zawieszony TSP, pył zawieszony PM10 (inhalabilny), pył zawieszony PM2,5 (respirabilny) i pył ultradrobny PM0,1. Pył inhalabilny dociera do górnych dróg oddechowych i płuc, a pył respirabilny wnika głęboko do płuc i przedostaje się do krwioobiegu. U pracujących w sektorze mleczarskim mogą występować specyficzne choroby spowodowane wdychaniem pyłu pochodzenia biologicznego: „płuco farmera” i „płuco serowara”. Wzrastające wymagania ochrony środowiska i zdrowia człowieka, wprowadzane m.in. jako dopuszczalne stężenia pyłu w powietrzu atmosferycznym i emitowanych gazach, stawiają przemysłowi mleczarskiemu zadanie stałego zwiększania efektywności środowiskowej poprzez modernizację istniejących urządzeń i technologii lub stosowanie rozwiązań innowacyjnych. Nowe możliwości rozwiązania problemu emisji zanieczyszczeń powietrza z sektora mleczarskiego są wskazywane przez Międzynarodową Federację Mleczarską (FILIDF, 2012), dokumenty referencyjne „najlepszej dostępnej techniki” (BAT) i doroczne konferencjach organizowane przez Stowarzyszenie NaukowoTechniczne „Energia i środowisko w mleczarstwie” (Wrona i Zieliński, 2007). W celu zmniejszenia emisji pyłu z sektora mleczarskiego stosuje się odpylacze cyklonowe (cyklony pojedyncze, baterie cyklonów i multicyklony), filtry workowe i skrubery. Filtry wykazują większą skuteczność odpylania, ale są znacznie droższe i trudniejsze w eksploatacji w porównaniu z cyklonami. W celu zwiększenia efektywności działania cyklonów są prowadzone są prace nad modelowaniem matematycznym i rozwojem ich konstrukcji, zwłaszcza w odniesieniu do usuwania frakcji PM10 i PM2,5. Model matematyczny powinien zapewnić wyznaczenie granicznej średnicy wytrącanego ziarna i skuteczności odpylania. Zwiększenie efektywności (tzn. sprawności odpylania) cyklonów można uzyskać dwiema metodami konstrukcyjnymi: 1) przez zamontowanie dodatkowych elementów kierujących przepływem 155 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym zapylonego gazu (Mieszkowski, 2008), 2) przez wprowadzenie wtórnego strumienia gazu (FIL-IDF, 2012; Vekteris i in., 2011). Walcowe lub stożkowe elementy kierujące zapewniają wzrost sprawności cyklonów o kilka procent. W cyklonach przeciwbieżnych gaz wtórny zwiększa efektywność działania siły odśrodkowej i chroni wewnętrzne powierzchnie komory przed erozją. W porównaniu z cyklonami klasycznymi cyklony przeciwbieżne wykazują nie tylko wyższą sprawność, lecz także niższą graniczną średnicę odpylanych ziaren (Wrona i Zieliński 2007), rys. 1. Rysunek 1. Poównanie sprawności cyklonów w zależności od średnicy ziarna pyłu cyklon przeciwbieżny (Wrona i Zieliński, 2007). cyklon klasyczny, Literatura FIL-IDF. 2012. Air Emissions from Dairy Processing and Energy Plants. Bulletin of the International Dairy Federation 454. Mieszkowski, A., 2008. Zwiększenie skuteczności odpylania cyklonów. Czasopismo Techniczne. Mechanika 105, 2-M: 213-220. Vekteris V., Striška V., Mokšin V., Ozarovskis D. 2011. Adhesion of particles in secondary air flow. 15th Int. Research/Expert Conf., Prague 2011, 369-372. Wrona T., Zieliński P. 2007. Nowoczesne techniki w ograniczaniu emisji pyłów. XXVI Międzynarod. Konf. Nauk.-Techn. Karpacz 2007, 144-146. 156 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym KONCEPCJA ROZDRABNIACZA KARP KORZENIOWYCH DO REWITALIZACJI UPRAW ROŚLIN ENERGETYCZNYCH Paweł Tylek 1 , Józef Walczyk 1 , Tadeusz Juliszewski 2 , Dariusz Kwaśniewski 3 , Jan Szczepaniak 4 , Fl orian Adamczyk 4 , Paweł Frąckowiak 4 1 Zakład Mechanizacji Prac Leśnych, Uniwersytet Rolniczy w Krakowie Instytut Eksploatacji Maszyn, Ergonomii i Procesów Produkcyjnych, Uniwersytet Rolniczy w Krakowie 3 Instytut Inżynierii Rolniczej i Informatyki, Uniwersytet Rolniczy w Krakowie 4 Przemysłowy Instytut Maszyn Rolniczych w Poznaniu 2 Plantacyjna uprawa wierzby na cele energetyczne może trwać około 20-25 lat. Wyraźny spadek wydajności produkcji biomasy następujący po tym okresie powoduje, że jeśli plantacja ma być nadal użytkowana, należy ją zrewitalizować, poprzez usunięcie starych krzewów (Larsson, 2006). Podobnie należy uczynić przy zmianie profilu produkcji. Jednym z wieloetapowych sposobów likwidacji plantacji jest pozyskanie biomasy w okresie zimowym, a następnie po rozpoczęciu wegetacji na wiosnę zastosowanie oprysku środkiem typu Roundup. Kolejnym etapem jest wyoranie karp oraz dwukrotne bronowanie. Następnie karpy należy usunąć z pola. Rodzi to jednak problem z zagospodarowaniem dużej ilości silnie zabrudzonych resztkami glebowymi karp (Stolarski i in., 2008). Możliwe jest zastosowanie frezów glebowych o szerokości roboczej 2-2,5 m i głębokości roboczej do 0,3-0,4 m, zawieszanych i napędzanych od ciągników o mocy 200300 kW (Caslin i in., 2015). Mała prędkość robocza agregatu i duże nakłady energetyczne na napęd zespołów roboczych powodują, że koszty całego zabiegu są bardzo duże. Ograniczenie możliwości odrostu pędów wierzby zasadniczo związane jest ze zniszczeniem nadziemnej części karpy i tej jej części, która jest bezpośrednio pod nią – nie jest zatem konieczne mechaniczne rozdrabnianie systemu korzeniowego na całej powierzchni pola (Juliszewski i in., 2015). W związku z powyższym podjęto się opracowania modelu funkcjonalnego nowej maszyny, umożliwiającej efektywne i energooszczędne rozdrabnianie karp i systemu korzeniowego, dla realizacji kompleksowej, zmechanizowanej technologii likwidacji plantacji. Model maszyny do rozdrabniania karp korzeniowych wierzby oraz krzewów i młodych drzew (rys. 1a), zbudowany jest z ramy (6), do której przymocowane są korpusy przekładni napędowych (3) oraz przekładni głównej (5). Do dolnych części korpusów przekładni napędowych przymocowane są tuleje (1), w których osadzone są obrotowo głowice rozdrabniające (2), pracujące w płaszczyźnie pionowej. Wejście przekładni głównej połączone jest z WOM ciągnika. Do ramy przegubowo zamocowany jest wał doprawiający. Głowice rozdrabniające są wyposażone w wirniki (7), zakończone nożami rozdrabniającymi (8) a ich końce posiadają kształtowe głowice zagłębiające (9) z ustawionymi pod odpowiednim 157 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym kątem natarcia nożami zagłębiającymi (10). Zaproponowane rozwiązania konstrukcyjne zostały zgłoszone do ochrony w Urzędzie Patentowym RP jako wynalazek, numer zgłoszenia P.415825. Na rysunku 1b przedstawiono funkcjonalny model maszyny w trakcie badań terenowych, z wprowadzonymi modyfikacjami konstrukcji. Najważniejsze z nich objęły: (1) zamontowanie płóz do regulacji głębokości roboczej, (2) dołożenie osłony elementów roboczych oraz (3) zastosowanie łącznik górnego w formie siłownika hydraulicznego z zaworem ciśnieniowym. Ma on za zadanie zabezpieczyć głowice robocze przed przeciążeniem, wywołanym zbyt szybkim ruchem postępowym agregatu. b) a) Rysunek 1. Maszyna do rozdrabniania karp korzeniowych wierzby: a - model wirtualny, b - zmodyfikowany model funkcjonalny Literatura Caslin B., Finnan J., Johnston C., McCracken A., Walsh L. 2015. Short Rotation Coppice Willow – Best Practice Guidelines. Agriculture and Food Development Authority. Juliszewski T., Kwaśniewski D., Pietrzykowski M., Tylek P., Walczyk J., Woś B., Likus, J. 2015. Root biomass distribution in an energy willow plantation. Agricultural Engineering 4 (156): 43–49. Larsson S. 2006. Od A do Z o wierzbie energetycznej. Czysta Energia 1: 18–19. Stolarski M., Kisiel R., Szczukowski S., Tworkowski J., 2008: Koszty likwidacji plantacji wierzby krzewiastej. Roczniki Nauk Rolniczych 92: 172–177. Prace wykonano w ramach realizacji projektu PBS2/A8/26/2014 pt. "Opracowanie nowej technologii i modelu funkcjonalnego maszyny do rekultywacji pól po uprawie wierzby energetycznej" dofinansowanego przez NCBiR w ramach Programu Badań Stosowanych. 158 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym BEZPIECZEŃSTWO I ERGONOMIA PRACY W RĘKAWICACH OCHRONNYCH W CHŁODNIACH W ASPEKCIE BADAŃ ANKIETOWYCH Paulina Wój cik, Emilia Ir zmańska, Paulina Chęsy Centralny Instytut Ochrony Pracy - Państwowy Instytut Badawczy, Zakład Ochron Osobistych, Pracownia Ochron Rąk i Nóg, ul. Wierzbowa 48, Łódź, Polska Zimne środowisko pracy to warunki otoczenia, w których temperatura powietrza jest równa lub niższa niż 10°C. U osób wykonujących pracę w niskich temperaturach obserwuje się zmniejszenie sprawności ruchowej rąk, co w konsekwencji może dochodzić do obniżenia bezpieczeństwa pracy i wzrostu wypadkowości (Oliveira i in., 2014). W celu zminimalizowania negatywnych skutków wpływu niskiej temperatury na ręce pracowników stosuje się rękawice ochronne, odpowiednio dobrane pod względem właściwości ochronnych oraz ergonomicznych. W literaturze podkreśla się, że wychłodzenie rąk wpływa na obniżenie precyzji i szybkości wykonywanych czynności zawodowych (Holmer, 1993). Dla prawidłowego doboru rękawic do warunków pracy istotna jest wiedza na temat warunków ekspozycji, w tym rodzaju wykonywanych czynności manualnych. W referacie przedstawiono wybrane wyniki badań ankietowych przeprowadzonych w ramach realizacji projektu COLDPRO (Chęsy i in.). Badania ankietowe przeprowadzono wśród 107 pracowników zatrudnionych w warunkach narażenia na zimno, w 6 przedsiębiorstwach o profilach działalności związanych z przetwórstwem mrożonych warzyw, owoców i mięs, usługami w dziedzinie głębokiego mrożenia, a także usługami pomiarowymi obiektów budowlanych. Badania prowadzono w okresie od 28.07.2015 r. do 09.11.2015 r. na terenie województwa łódzkiego i kujawsko-pomorskiego. Ankieta zawierała 28 pytań związanych m.in. z rodzajem i czasem stosowania rękawic ochronnych, rodzajem przedmiotów, którym operują pracownicy, a także obszarami na dłoniach, w których pracownicy odczuwali subiektywnie największe wychłodzenie. Wybrane wyniki badań przedstawiono na rysunku 1. Rysunek 1. Procentowe wyrażenie subiektywnych odczuć związanych z wychładzaniem rąk u pracowników chłodni na podstawie badań ankietowych [3]. Na postawie wyników badań opracowano koncepcję doboru rękawic ochronnych z uwzględnieniem aspektów ergonomii dotyczących rodzaju 159 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym powierzchni, kształtu i temperatury przedmiotu, którym manipulują pracownicy podczas pracy w zimnym środowisku. Koncepcję doboru rękawic ochronnych przedstawiono w tabeli 2. Tabela 2. Koncepcja doboru konstrukcji rękawic ochronnych z uwzględnieniem rodzaju powierzchni, temperatury oraz kształtu przedmiotów pracy Rodzaj powierzchni Kształt przedmiotu Temperatura przedmiotu materiały o właściwościach hydrofobowych, np. charakteryzujące się wysokim stopniem zwilżenia powierzchniowego (wg EN 24920:1992) materiały bez właściwości hydrofobowych, np. charakteryzujące się niskim stopniem zwilżenia powierzchniowego (wg EN 24920:1992) materiały zapewniające wysoki poziom zręczności, np. materiały osiągające niską wartość modułu zginania (wg PN73/P-04631) materiały zapewniające średni poziom zręczności np. charakteryzujące się średnią wartością modułu zginania (wg PN-73/P-04631) materiały zapewniające izolacyjność dostosowaną do środowiska zimnego (wg EN 14058:2004) materiały zapewniające izolacyjność dostosowaną do środowiska chłodnego (wg EN 14058:2004) Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono, że podczas projektowania konstrukcji rękawic ochronnych do zastosowania w zimnym środowisku pracy należy uwzględnić rodzaj kontaktu rąk pracownika z zimnymi powierzchniami, charakter pracy oraz rodzaj wykonywanych czynności manualnych. Ponadto rękawice ochronne nie powinny być stosowane uniwersalnie, a przypisane do poszczególnych stanowisk pracy uwzględniając wieloaspektowość rutynowych czynności zawodowych. Literatura Oliveira A.V.M., Gaspar A.R., André J.S., Quintela D.A. 2014. Subjective analysis of cold thermal environments. Applied Ergonomics 45: 534-543. Holmer I. 1993. Work in the cold. International Archives of Occupational and Environmental Health 65(3): 147-155. Chęsy P., Irzmańska E., Wójcik P. Research into the working conditions of cold thermal environments to improve the design of protective gloves, 16th World Textile Conference AUTEX, Book of Abstracts, University of Ljubljana, Editors: Barbara Simoncic, Brigita Tomsic, Marija Gorjanc, 149-150. Publikację opracowano na podstawie wyników realizacji projektu COLDPRO „Zastosowanie proekologicznych, aktywnych związków mineralnych w produkcji rękawic i obuwia do ochrony przed zimnem” finansowanego przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju w latach 2015-2018 160 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym WPŁYW GNOJOWICY NA PLON WYBRANYCH TRAW Z RODZAJU MISCANTHUS SP. Anna Bałuch -Małecka, Marzenna Olszewska Katedra Łąkarstwa i Urządzania Terenów Zieleni, Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie Eksperyment polowy założono wiosną 2007 roku w Stacji Doświadczalnej w Bałdach należącej do Uniwersytetu Warmińsko-Mazurskiego. Doświadczenie założono na glebie mineralnej (pył piaszczysty), klasy bonitacyjnej IVa. Doświadczenie polowe, dwuczynnikowe, założono metodą losowych bloków w 4 powtórzeniach, powierzchnia poletka do zbioru wynosiła 20 m2. Na jednym poletku wysadzono 20 roślin Miscathus sinensis giganteus Greef & Deuter (obsada 1 roślin na 1 m2) i 60 roślin Miscathus sacchariflorus (Maxim) Hack (obsada 3 roślin na 1 m2). Drugim czynnikiem badawczym było zróżnicowane nawożenie: kontrola (0) 15m3 gnojowicy na ha 30m3 gnojowicy na ha 15m3 gnojowicy + 40 kg P na ha. Gnojowicę bydlęcą stosowano od drugiego roku badań jednorazowo wiosną (w maju) po opadach deszczu. Nawozy fosforowe wysiewano wczesną wiosną. Zbiór roślin przeprowadzano na przełomie lutego i marca. Badania miały na celu określenie wpływu nawożenia gnojowicą na plon wybranych traw z rodzaju Miscathus sp. w określonych warunkach glebowoklimatycznych Pojezierza Olsztyńskiego. Badania wykazały, że zastosowane w doświadczeniu nawożenie spowodowało istotny wzrost plonu badanych roślin. Na podstawie uzyskanych wyników stwierdzono m. innymi wpływ warunków klimatycznych i okresu nawożenia na jego wysokość. Zaobserwowane zależności były różne u poszczególnych gatunków z rodzaju Miscathus sp. 161 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym CHOROBY WYBRANYCH DRZEW SZYBKOROSNĄCYCH NA PLANTACJI ENERGETYCZNEJ Karol Bulski 1 , Marek Ostafin 1 , Kr zysztof Mudryk 2 , Marek Wróbel 2 , Krzysztof Dziedzic 2 , Marcin Jewiarz 2 1 Katedra Mikrobiologii, Wydział Rolniczo-Ekonomiczny, Uniwersytet Rolniczy w Krakowie Katedra Inżynierii Mechanicznej i Agrofizyki, Wydział Inżynierii Produkcji i Energetyki, Uniwersytet Rolniczy w Krakowie 2 Zapotrzebowanie na energię na świecie stale rośnie. Możliwość wyczerpania się zasobów nieodnawialnych oraz pogarszający się stan środowiska naturalnego, powodują wzrost zainteresowania odnawialnymi źródłami energii, w tym biomasą. Jednym ze źródeł biomasy mogą być rośliny, specjalnie uprawiane do tego celu na plantacjach. Dzięki takim uprawom ogranicza się emisję zanieczyszczeń oraz ilość wytwarzanych odpadów. W Polsce z roku na rok zwiększa się powierzchnia upraw roślin energetycznych. O tym, czy produkcja będzie opłacalna, decyduje przede wszystkim plon biomasy z jednostki powierzchni. Niestety, drzewa rosnące na plantacjach, często w monokulturach, mogą być atakowane przez choroby i szkodniki. Szczególnie niebezpieczne mogą być choroby powodowane przez grzyby i wirusy. Często prowadzą one do zmniejszenia przyrostów, całkowitego zahamowania wzrostu, a nawet zamierania całych drzew. Dlatego też niezbędne jest ciągłe monitorowanie plantacji w celu zmniejszenia ryzyka i uniknięcia ewentualnych szkód. Celem badań było określenie występowania oraz ocena nasilenia chorób na wybranych gatunkach drzew przeznaczonych na cele energetyczne (wierzba żywokół, topola, olsza, robinia akacjowa). Badania przeprowadzono w 2015 roku, na plantacji drzew szybkorosnących w Krakowie. Obserwacje prowadzono co miesiąc, od maja do października. Drzewa oceniono w 5-cio stopniowej skali, w której 0 oznaczało rośliny zdrowe, a 4 rośliny wykazujące ponad 51% porażenia liści i pędów; następnie obliczono indeksy porażenia. Zarejestrowano obecność zamierania wstecznego pędów (Cryptodiaporthe salicella) oraz plamistości liści i pędów na wierzbie (Drepanopeziza sphaeroides), rdzy na topoli (Melampsora spp.) oraz septoriozy na olszy i robinii akacjowej (Septoria alni i Septoria robiniae). Ponadto stwierdzono, że sposób sadzenia drzew na plantacji miał istotny wpływ na wartość indeksu porażenia przez choroby: drzewa posadzone w mniejszych odległościach (co 40 cm) charakteryzowały się większą wartością indeksów porażenia niż drzewa posadzone w większych odległościach (co 80 cm). Przeprowadzone badania potwierdzają, że plantacje drzew przeznaczonych na cele energetyczne powinny być stale monitorowane pod kątem zagrożenia i wystąpienia chorób liści i pędów. 162 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym KOMPONENTY PALIWOWE POCHODZENIA ROLNICZEGO Barbara Dr ygaś 1 , Mateusz Kęsy 2 , Paweł Dr ygaś 3 , Marek Kruczek 4 1 Katedra Technologii Bioenergetycznych, Wydział Biologiczno-Rolniczy, Uniwersytet Rzeszowski Wydział Leśny, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu 3 Wydział Biologiczno-Rolniczy, Uniwersytet Rzeszowski 4 Katedra Technologii Węglowodanów, Wydział Technologii Żywności, Uniwersytet Rolniczy w Krakowie 2 Konieczność poszukiwania alternatywnych źródeł energii podyktowana jest zmniejszaniem się zasobów surowców kopalnych przy rosnącym zapotrzebowaniu na energię. W Polsce dominującym zasobem energii odnawialnej jest biomasa, głównie ze względu na szeroką dostępność i stosunkową łatwość konwersji. Biomasa w postaci biokomponentów może być stosowana również do zasilania pojazdów silnikowych. Przykładami komponentów paliwowych pochodzenia rolniczego są: bioetanol (np. z buraków cukrowych, pszenicy, kukurydzy, trzciny cukrowej, ze słomy pszenicy, z odpadów drzewnych lub węglowodory syntetyczne wytwarzane metodą Fischera-Tropscha z drewna lub odpadów drzewnych), eter etylowotertbutylowy (ETBE), estry metylowe kwasów tłuszczowych (np. z ziaren rzepaku, ze słonecznika, soi), hydrorafinowany olej roślinny z ziaren rzepaku, słonecznika, czysty olej roślinny z ziaren rzepaku, biogaz z obornika, dimetyloeter. Dodatki do paliw produkowane mogą być więc nie tylko z roślin jadalnych ale również z surowców odpadowych. Energetyczną biomasę odpadową pochodzenia rolniczego stanowi głównie słoma ale także inne odpady, resztki pożniwne, jak np. plewy, kolby, wytłoki, łupiny i pozostałości z procesów przetwórczych. Podkreślić należy, że przekształcenie biomasy typu lignoceluloza do biopaliw jest znacznie bardziej skomplikowanym procesem niż produkcja etanolu z surowców takich jak trzcina cukrowa, buraki czy ziarna zbóż. Wystąpienie ma na celu wskazanie możliwości pozyskiwania energii z rolniczej biomasy ze szczególnym uwzględnieniem produkcji biokomponentów paliwowych. W opracowaniu dokonano przeglądu rolniczych pozostałości poprodukcyjnych pod kątem możliwości ich energetycznego wykorzystania do zasilania pojazdów silnikowych. 163 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym WPŁYW ELEKTROWNI WIATROWYCH NA POPULACJĘ ZAPYLACZY (APOIDEA) Mateusz Kęsy 1 2 , Paweł Dr ygaś 3 , Celina Habr yka 4 5 , Barbara Dr ygaś 6 1 Zakład Hodowli Owadów Użytkowych, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu, Wydział Leśny, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu 3 Wydział Biologiczno-Rolniczy, Uniwersytet Rzeszowski 4 Fundacja Na Rzecz Zrównoważonego Rozwoju Rolnictwa Ziemi Śląskiej "RÓJ" 5 Katedra Analizy i Oceny Jakości Żywności, Wydział Technologii Żywności, Uniwersytet Rolniczy w Krakowie 6 Katedra Technologii Bioenergetycznych, Wydział Biologiczno-Rolniczy, Uniwersytet Rzeszowski 2 Energetyka wiatrowa to jeden ze sposobów na ekologiczne pozyskiwanie energii niezbędnej ludziom do rozwoju. Polega na pozyskiwaniu energii kinetycznej wiatru i przekształcaniu jej w energię elektryczną w elektrowniach wiatrowych. W Polsce ten sposób rozwija się od początku lat 90. XX wieku (1991 - pierwszy wiatrak w Żarnowcu). Według danych Urzędu Regulacji Energetyki w październiku 2015 roku w Polsce znajdowało się blisko 1 000 instalacji wiatrowych (zarówno pojedyncze turbiny jak i farmy) o łącznej mocy 4 117,4 MW. Według danych Głównego Urzędu Statystycznego, udział energii z farm wiatrowych w ogólnym pozyskaniu energii z OZE wyniósł 6,1% w roku 2013 i 8,18% w roku 2014. Zapylacze to szeroko rozumiane pojęcie obejmujące zarówno pszczoły miodne (właściwie społeczne) jak i pszczoły samotnicze (większość pszczół) jak i inne owady biorące udział w zapyleniu roślin entomofilnych. Pszczołowate (Apoidea) to pszczoły, wśród których sklasyfikowano również owady eusocjalne (pszczoły miodne), które są przedmiotem pracy i stanowią podstawę gospodarki pasiecznej oraz gospodarki rolnej w Polsce. Wraz z powstawaniem, wytwarzaniem i produkowaniem nowych technologii zauważamy ich wpływ na przyrodę i otaczający je świat. Energetyka wiatrowa wzbudza szczególne zainteresowanie wśród pszczelarzy, podobnie jak i telefonie komórkowe, gdyż zauważają oni oddziaływanie urządzeń na pszczoły w pasiekach. W pracy przedstawiono teorie dotyczące wpływu elektrowni wiatrowych na populacje pszczół (Apoidea) oraz fakty z obserwacji pszczół zebrane od pszczelarzy z Polski. 164 Problemy gospodarki energią i środowiskiem w rolnictwie, leśnictwie i przemyśle spożywczym ZUŻYCIE ENERGII W ROLNICTWIE NA TLE INNYCH DZIAŁÓW GOSPODARKI W POLSCE I NA UKRAINIE Oksana Makarchuk 1 , Jacek Skudlarski 2 1 National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine, Kijów, Ukraina Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie 2 Rolnictwo Polski i Ukrainy różni nie tylko powierzchnia użytków rolnych ale także struktura agrarna. Zarówno w Polsce jak i na Ukrainie w wyniku transformacji ustrojowej oraz zmian na światowym rynku produktów rolnych miały miejsce zmiany w produkcji rolnej. Oba kraje różni także wyposażenie rolnictwa w środki mechanizacji. Różnice w powierzchni użytków rolnych, strukturze agrarnej oraz wyposażeniu w środki mechanizacji pomiędzy Polską a Ukrainą mają wpływ na zużycie nośników energii w rolnictwie tych krajów. Polska i Ukraina różnią się także potencjałem ludnościowym oraz gospodarczym. Czynniki te mają istotny wpływ na wielkość oraz strukturę zużycia nośników energii w obu krajach. Celem badań była analiza zmian w zużyciu wybranych nośników energii w rolnictwie Polski i Ukrainy na tle innych działów gospodarki. Źródłem danych o nakładach energii w rolnictwie polskim i ukraińskim były publikacje Głównego Urzędu Statystyki (GUS, 2015) oraz Ukraińskiej Państwowej Służby Statystyki (UKRSTAT). W wyniku przeprowadzonych badań stwierdzono, że zużycie węgla kamiennego na Ukrainie w 2014 r. było o około 6 mln większe niż w Polsce. Ukraińskie rolnictwo zużywa ponad 10 razy mniej tego nośnika niż rolnictwo Polski. Udział polskiego rolnictwa w zużyciu krajowym węgla kamiennego w 2014r. wynosił 2%. W przypadku rolnictwa Ukrainy udział ten wynosi zaledwie 0,1% (GUS, 2015; UKRSTAT, 2015). Natomiast rolnictwo Ukrainy zużywa 9 razy więcej gazu zmiennego niż rolnictwo polskie. Zużycie krajowe gazu ziemnego na Ukrainie jest 2 –krotnie wyższe niż w Polsce. Największe zużycie gazu ma miejsce w przemyśle. W tej dziedzinie gospodarki większe zużycie gazu ziemnego ma miejsce w Polsce. Ponad 4-krotne większe zużycie gazu na Ukrainie w porównaniu do Polski ma miejsce w transporcie. Istotnym nośnikiem energii w rolnictwie jest olej napędowy. W polskiej gospodarce zużycie tego paliwa jest prawie 8-krotnie wyższe niż na Ukrainie. W przypadku rolnictwa przewaga Polski nad Ukrainą w zużyciu ON w ostatnich 10 latach wynosi 300-400 tys. ton (GUS, 2015; UKRSTAT, 2015). Literatura GUS. 2015. Gospodarka paliwowo-energetyczna w latach 2013 i 2014. Warszawa UKRSTAT. 2015. Palyvno-energetychny resusry Ukrainy. Kijev 165 SKOROWIDZ AUTORÓW Florian Adamczyk 157 Joanna Aleksiejuk 17 Monika Aniszewska 113 Anna Bałuch-Małecka 161 Weronika Bazylak 71, 73, 87 Robert Bernacik 115 Zbigniew Bis 63 Andrzej Borusiewicz 29 Bronisław Borys 153 Andrzej Bryś 71, 73 Joanna Bryś 73 Blanka Bukowska 107 Jerzy Buliński 97 Karol Bulski 141, 162 Paulina Chęsy 117, 159 Jarosław Chlebowski 97 Andrzej Chochowski 17 Justyna Chodkowska-Miszczuk 19 Maciej Combrzyński 119 Michał Cupiał 21, 53, 103 Andrzej Curkowski 75 Magdalena Dadan 67 Magdalena Dąbrowska-Salwin 23, 97, 91 Bogdan Dróżdż 15 Barbara Drygaś 27, 89, 163, 164 Paweł Drygaś 163, 164 Krzysztof Dziedzic 77, 141, 162 Adam Ekielski 25, 121 Aleksandra Fijałkowska 67 Paweł Frąckowiak 157 Jarosław Frączek 77 Stanisław Gach 97 Grzegorz Gałko 79 Halina Gambuś 89 Arkadiusz Gendek 113 Szymon Głowacki 71, 73, 87 Julia Gościańska-Łowińska 33 Józef Grochowicz 15, 25 Piotr Grzegory 45 Dorota Gumul 89 Celina Habryka 27, 164 Emilia Irzmańska 123, 159 Beata Jacek 81, 133 Małgorzata Jaros 87 Diana Jaworowska 83 166 Marcin Jewiarz 77, 141, 162 Tadeusz Juliszewski 157 Magdalena Kachel-Jakubowska 85, 95, 129 Jan Kamiński 97 Krzysztof Kapela 29, 39 Paulina Karpińska 145 Meltem Keskin 125 Rafał Kędziora 71 Mateusz Kęsy 27, 163, 164 Jacek Klonowski 97 Jarosław Knaga 115 Zbigniew Kobus 125 Anna Kocira 63, 108 Sławomir Kocira 63, 108 Bronisław Kolator 127 Damian Komar 13 Krzysztof Kostyra 97 Artur Kraszkiewicz 85, 95, 129 Danuta Król 79 Marek Kruczek 89,163 Maciej Kuboń 31, 39, 137 Agata Kurdej 45 Marta Kuśmierczyk 35 Anita Kwaśniewska 131 Dariusz Kwaśniewski 157 Tatiana Lasocka-Rojek 31 Daniel Lauryn 97 Danuta Leszczyńska 63, 108 Seweryn Lipiński 41, 93 Stanisław Lis 115 Aleksander Lisowski 91, 97 Wojciech Litwińczuk 81, 133 Łukasz Łowiński 33 Natalia Machałek 37 Adam Maciak 35 Oksana Makarchuk 165 Urszula Malaga-Toboła 39 Przemysław Malec 115 Jarosław Margielski 97 Marcin Mitrus 119 Małgorzata Moczkowska 135, 139, 151 Leszek Mościcki 119 Przemysław Mroczkowski 75 Krzysztof Mudryk 77, 141, 162 Ignacy Niedziółka 85, 95, 129 Marcin Niemiec 21 Roman Niżnikowski 153 Małgorzata Nowacka 67 Tomasz Nowakowski 97 Elżbieta Olech 31, 137 Dariusz Olendzki 91 Tomasz Olkowski 41, 93 Marzenna Olszewska 161 Andrzej Olszewski 127 Tomasz Oniszczuk 119 Anna Onopiuk 135, 139, 151 Marek M. Ostafin 141, 162 Bartłomiej Ostrowski 93 Andrzej Osuch 109 Katarzyna Oszczapińska 43, 143 Danuta Owoc 145 Damian Piekielniak 41 Agnieszka A. Pilarska 99 Krzysztof Pilarski 99 Ewa Piotrowska 101 Dariusz Piotrowski 45, 57 Tomasz Popławski 47 Andrzej Półtorak 135, 139, 151 Daria Raczkowska 23 Henryk Rode 147 Joanna Rorat 49, 153 Katarzyna Rybak 67 Mariusz Sarniak 149 Mariola Sawczuk 45 Oksana Seroka-Stolka 51 Aleksandra Siekierzyńska 133 Jakub Sikora 21, 49, 53, 103, 137 Szymon Skarżyński 105 Jan Skarżyński 113 Jacek Skudlarski 165 Paweł Sobczak 161 Adam Strużyk 97 Michał Sypuła 97 Katarzyna Szary-Sworst 89 Jan Szczepaniak 157 Piotr Szeląg 47 Anna Szeląg-Sikora 21, 49, 53, 103 Arkadiusz Szpicer 135, 139, 151 Mariusz Szreder 55 Żaneta Szymańska 153 Marcin Świątek 153 Adam Świętochowski 23, 91, 97 Ewa Tulska 121 Janusz Turowski 155 Paweł Tylek 157 Valentin Vladut 121 Józef Walczyk 157 Maciej Wawrzyniak 45, 57 Artur Wiktor 67 Kamil Wilczyński 125 Kamil Witaszek 99 Dorota Witrowa-Rajchert 67 Janusz Wojdalski 15, 25 Paulina Wójcik 159 Agnieszka Wójtowicz 119 Marek Wróbel 77, 141, 162 Paweł Zajkowski 73 Beata Zaklika 95 Konrad Zaręba 59 Kazimierz Zawiślak 61 Tomasz Żelaziński 121 167 KOMITET NAUKOWY prof. dr hab. Janusz Wojdalski prof. dr hab. Tomasz Borecki, dr h.c. prof. dr hab. Janusz Budny prof. dr hab. Jerzy Buliński prof. dr hab. Andrzej Chochowski prof. dr hab. Józef Grochowicz, dr h.c. prof. dr hab. Piotr Konieczny prof. dr hab. Eugeniusz Krasowski, dr h.c. prof. dr hab. Adam Kupczyk prof. dr hab. Aleksander Lisowski prof. dr hab. Leszek Mieszkalski prof. dr hab. Leszek Mościcki prof. dr hab. Janusz Piechocki prof. dr hab. Józef Szlachta prof. dr hab. Jan Szyszko, dr h.c. prof. dr hab. Małgorzata Trojanowska prof. dr hab. Dorota Witrowa-Rajchert prof. dr hab. Kazimierz Zawiślak dr hab. Tomasz Nurek, prof. SGGW dr hab. Jędrzej Trajer, prof. SGGW dr hab. Adam Ekielski dr inż. Leszek Kujda KOMITET ORGANIZACYJNY dr hab. inż. Tomasz Nurek, prof. SGGW dr hab. inż. Monika Aniszewska dr hab. Ewa Piotrowska dr hab. inż. Michał Sypuła dr inż. Jacek Brzózko dr inż. Arkadiusz Gendek dr inż. Karol Tucki dr inż. Radosław Winiczenko lic. Małgorzata Kamińska 168
