Energy use of vineyard waste biomass - Potential for the Republic of Moldova

Bc. Tomáš Vacek

Master's thesis

Energetické využití odpadní biomasy z vinic - Potenciál pro Moldavskou republiku

Abstract:

Moldavská republika se v současnosti nachází v problematické situaci jak v ekonomickém tak v energetickém sektoru. Později zmíněné je zapříčiněno zanedbatelnými zásobami a rezervami fosilních paliv a převážným podílem importu energie, což je důvodem moldavské závislosti energetického sektoru. Na druhou stranu Moldavské velmi úrodné půdy společně s příznivým klimatem ústí v dobré podmínky pro pěstování různých zemědělských plodin včetně vinné révy. 137 tisíc hektarů moldavských vinic navíc každý rok produkuje značné množství odřezků, bez dosud jakéhokoliv efektivního využití. Výnos takového odpadu u čtyř zkoumaných vinných odrůd (Chardonnay, Cabernet Sauvignon, Malbec and Merlot), pěstovaných na experimentální plantáži v Moldavském region Anenii Noi byl vypočítán mezi 2,06 t.ha-1 and 2,47 t.ha-1 suchého materiálu. Za účelem analýzy kvalitativních vlastností odpadního materiálu a vyrobených z něho briket, základní parametry jako jsou výhřevnost, spalné teplo, obsah vody, obsah popela a mechanická odolnost byly stanoveny dle Evropských norem. Na základě ANOVA analýzy bylo zjištěno, že hodnoty měřených parametrů, jako například výhřevnost, se liší mezi testovanými vinnými odrůdami, s čímž v předešlých studiích nebylo počítáno. Celkově, výsledky měření prokázaly, že kvalita odřezků je z energetického hlediska na velmi dobré úrovni. Hlavní cíl, zhodnocení energetického potenciálu odpadu z vinic pro Moldavsko, byl dosažen analýzou celkového energetického potenciálu plodiny a kalkulaci její energetické bilance. Bereme-li v úvahu rozsáhlá území, na kterých je vinná réva pěstována, konkrétněji evropské vinné odrůdy, mezi které všechny zkoumané odrůdy patří, nejvyšší energetický potenciál byl vypočítán pro Chardonnay (1 554,8 TJ.rok-1) a to jen z výměry 34 421 hektarů. Takový potenciál, za předpokladu, že všechen materiál bude efektivně využit na energetické účely, by mohl pokrýt 1,6% celkové spotřeby energie v Moldavsku. Energetická bilance neboli energetická efektivita odpadní biomasy z vinic vyjádřená EROEI indikátorem, která zatím v předešlých studiích nebyla stanovená, vyšla v rámci této práce jako velmi pozitivní a dosáhla hodnoty 20,18, což je v porovnání mnohem větší číslo než u energetických plodin záměrně pěstovaných pro energetické využití.

Abstract:

The Republic of Moldova is facing a difficult situation in both economy and energy sector. The later one is caused by negligible fossil fuel deposits or reserves and major share of energy import which leave the country dependant in such matter. On the other hand, Moldovan fertile soils together with favourable climate results in good conditions for growing various agricultural crops including vine Moreover, the area of 137 thousands hectares of Moldovan vineyards each year produces a considerable amount of pruning residues with no efficient utilization so far. The yield of such waste from four examined vine varieties (Chardonnay, Cabernet Sauvignon, Malbec and Merlot) from experimental plantation in the Anenii Noi district in Moldova was calculated within range 2.06 t.ha-1 and 2.47 t.ha-1 of dry matter material. In order to analyse the quality of the residual material and final briquettes the main parameters such as gross and net calorific values, moisture content, ash content and mechanical durability were measured according to European standards. Based on the ANOVA analysis it was found that the values of measured parameters such as e.g. net calorific value varied among the tested vine varieties which was not considered in previous studies. Generally, the research results show that the tested biomass has a very good properties concerting energy utilization. The main aim, the evaluation of the energy potential of vine residues for Moldova, was fulfilled by the analysis of the overall energy potential of the crop and calculation of its energy balance. Considering the vast areas cultivated with vine and more specifically with European vine varieties among which those four examined varieties belong, the highest energy potential was estimated for Chardonnay (1,554.8 TJ.year-1) just from the area of 34,421 hectares. Such potential, if all material would be efficiently utilized for energy purpose, could cover 1.6% share of Moldovan energy consumption. The energy balance for waste material was not so far calculated in previous studies, but the results of this Thesis for vineyard residues proved to be very positive based on the energy efficiency expressed by the EROEI indicator which reached 20.18 which is very high even in comparison with energy crops deliberately cultivated for energy purposed.

Keywords

Moldavsko, energetický potenciál, energetická bilance, odpad z prořezávání vinic, tuhá biopaliva

Keywords

vineyard pruning waste, solid biofuels, Moldova, energy potential, energy balance

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 23. 4. 2015

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Tatiana Ivanova, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Tropical AgriSciences

Master programme / field:
Tropical Agriculture / Sustainable Rural Development in the Tropics and Subtropics