Puterea calorica a combustibililor

Puterea calorica a principalilor combustibili

Motorina :        10 210  Kcal/Kg  =   11,872   kW/kg
CLU :              9 600    Kcal/Kg  =   11,15     kW/kg
Gaz metan :       8 550    Kcal/Nm3  =  9,60     kW/Nm3   
GPL :              22 000  Kcal/Nm3   =  28,5     kW/Nm3 

            Combustibili. Studiu comparativ.  

            Gaz metan: desi in Romania exista o retea de distributie destul de densa, exista zone in care nu se poate lua in calcul utilizarea gazului metan nici macar pe termen lung (o mare parte din zonele rurale, unele orase din sud). Acolo unde exista, insa o retea de distributie accesibila, utilizarea gazului metan ofera multe avantaje:

- nu necesita instalatii de depozitare, transport  sau tratare inainte de utilizare,
- raportul  Qr = Cost/Cantitate de caldura este, inca, unul mediu, suportabil (dar in crestere). Pentru a putea compara efectiv si corect costurile, trebuie calculat pretul unui  Kwh obtinut  prin utilizarea diversilor combustibili.  Astfel pentru gaz metan care are o putere calorica de 8550 Kcal/Nm3 (adica  (9,9 Kwh/Nm3) si pretul de 10 000 ROL /Nm3, rezulta Qr = 1010 ROL/Kwh.

Pentr a fi si mai exacti trebuie sa luam in seama si randamentul arderii in cazul echipamentelor pe gaz metan. Cum randamentul variaza de la η = 0,9 in cazul arzatoarelor atmosferice la η = 0,95 in cazul arzatoarelor cu aer insuflat putem stabili Qr = 1122 ….1063 ROL/Kwh. Rezulta de aici si imensa importanta pe care o are reglarea si exploatarea corecta a arzatoarelor, in caz contrar diminuarea randamentului arderii ducand la cresteri mari ale costurilor.
- investitiile in instalatia de alimentare nu sunt foarte mari si nu implica costuri mari de intretinere pe termen lung.
- arderea gazului metan (atunci cand arzatoarele sunt corect reglate) nu produce cantitati mari de noxe: CO < 30 mg/Nm3,  NOx < 150 mg/Nm3,  SOx = 0 (sulful nu este prezent, de regula, in gazul metan).
- este combustibilul ideal pentru arzatoarele in condensatie, cu toate avantajele care decurg de aici.
Exista, ca intotdeauna in viata, si dezavantaje: pretul in crestere, conditii drastice de amplasare si exploatare, dependenta imediata de sursa (nu se stocheaza), dependenta de prezenta tensiunii electrice (spre deosebire de lemn), riscuri in exploatare etc.

GPL:  prezinta aproape toate caracteristicile gazului metan cu urmatoarele diferente:

  • necesita instalatii mai scumpe de depozitare, dar are avantajul ca poate fi stocat,
  • Qr = 1955….1852 ROL/Kwh (pc = 12,5 Kwh/Kg, pret aprox. 22 000 ROL/Kg si randamentele la fel ca in cazul gazului metan).

Utilizarea GPL-ului mai are avantajul ca, la o eventuala posibilitate de trecere pe gaz metan (situatie posibila in Romania prin extinderea tot mai accentuata a retelelor de distributie), instalatiile nu necesita decat modificari foarte putine si necostisitoare.

Motorina:  este solutia la indemana, in zonele unde nu exista gaz metan. Prezinta o serie de avantaje/dezavantaje care merita luate in seama:
Avantaje:

  • este stocabila, deci asigura o oarecare independenta a locuintei din punctul de vedere al incalzirii si prepararii apei calde menajere,
  • costul arzatoarelor este putin mai mic fata de cele pe combustibil gazos, la puteri si performante egale.

Dezavantaje:
- necesita spatii de depozitare, rezervoare tampon (montate in spatiul centralei termice), sisteme de filtrare si uneori de preincalzire.
- este un combustibil mai scump: Qr  =  3625….3430  ROL/Kwh (pc = 11,8 Kwh/Kg, densitatea ρ = 0.85 Kg/l,  pretul = 32 000 ROL/l, randamentul cu aprox. 2% mai mic decat la cele pe combustibil gazos).
- in multe cazuri contine sulf, rezultand o cantitate mai mare de noxe in urma arderii.
- durata de viata a arzatoarelor si accesoriilor este mai mica decat a celor pe combustibili gazosi (pompe de combustibil, duze care lucreaza la presiuni peste 10 bari) si sunt necesare cheltuieli de intretinere sensibil mai mari.
- performantele reglarii arzatoarelor pot fi influentate de parametrii, uneori, fluctuanti ai combustibilului, de temperatura de stocare, de gradul de uzura al pompelor, duzelor etc.

CLU: este comparabil cu motorina, dar:
- este mult mai vascos, de aceea necesita preincalzire instantanee pentru a putea fi utilizat in aceleasi conditii.  Temperatura de pulverizare la nivelul duzei trebuie sa fie de 80…100º C pentru a beneficia de o vascozitate echivalenta cu a motorinei. De aceea orice arzator pe CLU are incorporat un recipient sub presiune ca si preincalzitor (electric) al carui consum se adauga la pretul combustibilului/Kwh  (putem aprecia ca 2…5% din puterea totala obtinuta este consumata ca si energie electrica).
- arzatoarele pe CLU, cu toate accesoriile necesare, sunt mai scumpe decat cele pe motorina.
- CLU este un produs mult mai eterogen decat motorina de aceea randamentul mediu al arderii este diminuat cu aprox. 10%. (fluctuatii mari datorita compozitiei, vascozitatii, temperaturii diferite de la un furnizor la altul, de la un anotimp la altul etc.).
- contine diverse reziduuri tehnologice in mai mare masura, rezultand, printre altele: noxe mai ridicate, necesitatea filtrarii mult mai pretentioase, intretinere curenta mai costisitoare.

Lemnul:  devine o varianta din ce in ce mai solicitata, din urmatoarele considerente:
- ofera posibilitatea introducerii confortului dat de o instalatie cu incalzire centrala si in locuri unde pana acum acest lucru era doar un vis (casa de vacanta, locuinta in mediul rural, cabana in varf de munte etc.)
- este un combustibil ieftin,  usor de procurat (uneori oferit gratis de pe terenul aflat in proprietate), relativ usor de depozitat, regenerabil intr-o perioada infinit mai mica decat combustubilii fosili (petrol, gaze naturale).
- odata cu aparitia cazanelor pe lemne cu ardere prin gazeificare dispar sau se atenueaza in mare masura si dezavantajele pe care, in mod obiectiv, le prezinta o instalatie clasica pe lemne vis a vis de una pe combustibil lichid sau  gazos, si anume:
- ardere modulanta si adaptabila la necesarul de caldura de moment al cladirii, prin controlul automat al debitului aerului de ardere.
- emisie de noxe mult redusa,
- randament al arderii cu 10…20% mai mare,
- evitarea supratemperaturilor la nivelul instalatiei datorate opririi curentului electric.
- pretul este relativ redus fata de alti combustibili dar depinde de esenta, de pozitia geografica, de sursa de procurare.

Promotii Centrale termice

Energia electrica: are o multime de avantaje (nu produce noxe, un randament termic total foarte aproape de 100%, nu necesita transport, depozitare, elemente in miscare pentru alimentarea cu combustibil (deci fara uzuri), control foarte eficient al cantitatii de caldura etc.). Pretul intra in categoria combustibililor mai scumpi dar compenseaza prin avantajele in plus. Qr = 7000 ROL/Kwh, in acest caz calculele fiind mult mai simple intrucat fiecare Kw putere electrica se transforma, cu un randament de 98%, in putere termica (se ia in considerare tariful maxim, nesubventionat).

Combustibili conventionali, in special energia solara. Marile avantaje sunt, pe scurt, trei dar foarte clare:
- reprezinta categoria resurselor inepuizabile,
- sunt gratuite,
- nu polueaza.

Dezavantaje:

- intrucat sunt surse de caldura de puteri relativ mici si livrate cu intreruperi (iarna, noapte, cer innorat etc.) instalatiile care le utilizeaza trebuie concepute ca surse alternative, la una de baza, pe combustibili clasici, rezultand ca incarca suplimentar valoarea unei investitii pentru producerea caldurii.

Aflati in plina perioada de reflux al rezervelor de combustibili clasici vom fi nevoiti, din ce in ce mai mult, sa ne indreptam atentia asupra acestor instalatii. In plus se pot oferta instalatii complete care utilizeaza mai multe tipuri de combustibil, in vederea suplinirii lipsei unuia la un moment dat sau ca modalitate de reducere a costurilor. Un exemplu este dat in figura de mai jos care contine:

  • un cazan pe lemne cu ardere prin gazeificare, ca sursa principala si…ieftina de caldura,
  • un cazan pe combustibil lichid sau gazos, ca rezerva in cazul in care lipseste lemnul.
  • schema de comanda necesara trecerii automate de pe un cazan pe celalat, functionarii in cascada sau controlului individual,
  • puterea calorica a combustibililor

  • un boiler de preparare a apei calde menajere, cu dubla serpentine care poate utiliza atat caldura agentului termic produs in cazane dar si in instalatia cu panouri solare
  • instalatia completa de panouri solare, inclusiv automatizarea de cuplare cu cazanele,toate celelalte sisteme de distributie, imbinare, pompare, izolare, fixare etc. necesare realizarii complete.