The Possibility of Using Winter Oilseed Rape (Brassica napus L. var. Napus) for Energy Purposes

Możliwość wykorzystania rzepaku ozimego (Brassica napus L. var. Napus) do celów energetycznych

Jakub Siemek*, Jan Macuda*, Łukasz Łukańko*, Jakub Nowak**, Tadeusz Zając***

*AGH University of Science and Technology, Faculty of Drilling, Oil and Gas,
al. Mickiewicza 30, 30-059 Krakow
, Poland; **AGH University of Science and Technology, Faculty of Physics and Applied Computer, al. Mickiewicza 30, 30-059 Krakow, Poland; ***University of Agriculture, Unit of Crop Production, Institute of Plant Production, al. Mickiewicza 21, 31-120 Krakow, Poland
E-mails (corresponding authors): siemek@agh.edu.pl, macuda@agh.edu.pl

Abstract

Biomass is an important element in the energy balance in the world and plays a large role in efforts to reduce greenhouse gas emissions, and by this is a sustainable source of energy. One method of using biomass is through
co-firing with hard coal and lignite in order to generate electricity. An important factor promoting the use of biomass in European Union countries is the fact that CO2 emissions from combustion are not included in the sum of emissions from fuel combustion, in accordance with the principles established in the emission trading system EU ETS.

The aim of our research was to examine the possibility of using winter oilseed rape for energy purposes, grown in three research centres located in southern Poland. Two varieties of winter oilseed rape, Adam and Poznaniak, were used during laboratory tests. Analyses were carried out for siliques, seeds, and the main and lateral stem. As part of the study, the calorific value and heat of combustion were determined for 20 samples of winter oilseed rape.
The highest values were obtained for seeds, while the lowest were obtained for stems. The calculated values of carbon dioxide emissions factor for the analysed samples were in most cases above 100 kg/GJ and were much higher than the emission during hard coal combustion.

In addition, as part of the study, the biomass moisture, amount of ash generated in the combustion process, and the content of volatile compounds as well as carbon and sulphur were determined.

Key words: biomass, winter oilseed rape, co-firing, calorific value, carbon dioxide emission

Streszczenie

Biomasa jest istotnym elementem w bilansie energetycznym na świecie i odgrywa dużą rolę w działaniach na rzecz redukcji emisji gazów cieplarnianych, stanowiąc zrównoważone źródło energii. Jednym ze sposobów użycia biomasy jest jej współspalanie z węglem kamiennym i brunatnym w celu wytwarzania energii elektrycznej. Ważnym czynnikiem promującym wykorzystanie biomasy w państwach Unii Europejskiej jest fakt, że emisja CO2 z jej spalania nie wlicza się do sumy emisji ze spalania paliw, zgodnie z zasadami ustalonymi w systemie handlu uprawnieniami EU ETS.

Celem badań było zbadanie możliwości wykorzystania rzepaku ozimego do celów energetycznych, wychodowanego w trzech lokalizacjach Polski południowej. Do badań wykorzystane zostały dwa gatunki rzepaku ozimego Adam i Poznanianki, analizy wykonano dla łuszczyny, nasion, łodygi głównej i bocznej. W ramach przeprowadzonych badań określona została wartość opałowa oraz ciepło spalanie dla 20 próbek rzepaku ozimego. Najwyższe wartości zostały uzyskane dla ziaren rzepaku, natomiast najniższe dla łodyg. Obliczone wartości emisji dwutlenku węgla dla badanych próbek w większości przypadków wynosiły powyżej 100 mg/kJ i były dużo większe niż emisja podczas spalania węgla kamiennego i brunatnego. Dodatkowo w ramach badania oznaczono wilgotność biomasy, ilość powstałego w procesie spalania popiołu oraz oceniono zawartość części lotnych oraz węgla i siarki. Ponadto w ramach badania wykonano pomiary wilgotność biomasy, ilość wytworzonego popiołu w procesie spalania oraz określono zawartość związków lotnych oraz węgla i siarki.

Słowa kluczowe: biomasa, rzepak ozimy, wartość opałowa, emisja ditlenku węgla

Problemy Ekorozwoju 15(1)2020: 167-177

PDF (FULL PAPER)