Lemnul reprezintă cea mai ieftină variantă pentru încălzire. Varianta lemnului este de două ori mai ieftină decât gazul şi de patru ori mai ieftină decât curentul electric. Cu toate astea, dacă vom continua să tăiem şi să vindem pădurile în felul în care am facut-o în ultimii 30 de ani, ideea de încălzire pe lemne o să devină o amintire. Lemnul poate fi folosit ca sursă de căldură, dar şi pe post de combustibil la maşină. Nu glumesc, chiar se pot alimenta mașini și tractoare cu lemn atunci când aveți o anumită instalație. În viitor voi discuta în detaliu despre acest subiect.
În acest articol vom vorbi despre puterea calorică al combustibilului solid sub formă de lemn. În articolul 1n-cu3and – Puterea calorică a materialului lemnos din biomasă voi discuta despre peleți și despre biomasă. Unii din noi nu avem access la lemn solid și acel articol ar putea fi mai util. Însă pentru cifre și date concrete vi-l recomand pe acesta. Legăturile spre alte articole, pe care le observați în acest articol, o să vă ajute să înțelegeți mai mult despre ardere și despre eficiență. Ca european, eficiența este cheia în momentul de față. Europa are resurse energetice din ce în ce mai puține.
Ce este puterea calorică?
Puterea calorică a unui combustibil reprezintă cantitatea de căldură pe care acesta o eliberează când arde. În cazul lemnului, ea reprezintă cantitatea de căldură pe care masa lemnoasă o poate elibera la combustie, sau impropriu spus, la ardere. Adică lemnul suferă un proces de oxidare. Da, exact așa cum oxidează oțelul în timp. Lemnul nu prea oxidează ca oțelul la temperatura camerei. Încercați să dați foc unui ditamai buștean cu chibritul și o să vedeți că nu se aprinde. Motivul este că îi lipsește condițiile potrivite.
Pentru a aprinde o bucată de lemn este nevoie de o sursă de căldură capabilă să încălzească o parte a acelui lemn la o temperatură favorabilă. În condițiile unei umidități normale, lemnul se aprinde pe la 300 de grade Celsius. O țigară are o temperatură de aproximativ 400 de grade Celsius când nu se trage din ea și de 900 de grade când se trage. De aceea, un chiștoc lăsat anapoda poate porni un incendiu în pădure. În cazul unui chibrit, flacăra are o temperatură de 600-800 de grade Celsius. Însă nu confundați temperatura cu puterea calorică.
Motivul pentru care vă spun că un chibrit nu prea poate să aprindă un buștean este în sine puterea calorică. Un chibrit are o temperatură mare, dar o putere calorică foarte mică. Vom rămâne la chibrit ca să înțelegem ceva important. Când îl aprindem. O parte din energia înmagazinată în lemn este transformată în căldura, un mic fragment este transformat în lumina și unul extraordinar de mic este transformat în sunet. Da sunet, focul generează undă sonoră. Dar ce se întâmplă cu fumul? Fumul câtă energie are?
Care este adevărata putere calorică a lemnului?
Într-un viitor articol vă voi explică reacția chimică. Acum vă încălzesc un pic doar. O să vedeți acolo de ce arderea lemnului într-o sobă este un fel de aruncat cu banii pe fereastră sau mai bine zis pe coșul de fum. Spun asta pentru că acel fum conține o mare putere calorică. Dar cu o centrală performantă, cum sunt cele cu gazificare despre care am să vă vorbesc ulterior, procentul de accesare a resurselor energetice din masa lemnoasă tinde să fie foarte mare. Destul de mare cât să îți pese să știi cum să arzi eficient o bucată de lemn.
Eficiența unei sofe cu gazificare corect proiectată și operată este mai mare decât în situaţia unui motor diesel. Nu este de folos să vă spun doar care este puterea calorică a lemnului. Titlul acestui articol ar fi trebuit să sune cam ”Puterea calorică a lemnului de foc la combustie”. La gazificare, puterea lemnului este mai mare pentru că ardem și hidrogenul din fumul eliberat pe coșul de fum. Hidrogenul este un gaz de 3 ori mai potent decât propanul. Propanul este GPL-ul de la stația de alimentare a mașinii.
Un chibrit calorică mică face bușteanul să se aprindă. Bușteanul cu putere calorică medie o să creeze un foc, iar dacă focul acel foc are oxigenul limitat, dar produce cu ajutorul unei camere izolate temperaturi de peste 1.100 grade Celsius, atunci vom arde și hidrogenul, adică puterea calorică mare. În articolul 1n-cu3and – Care este adevărata putere calorică a lemnului de foc? am să vă explic totul mai în detaliu. În continuare vom discuta despre puterea calorică a lemnului în cazul combustiei clasice și atât.
Mitul unui lemn mai potent caloric decât altul
În tabelul de mai jos, avem o serie de specii de lemn care au aceeaşi umiditate de 12%. Această umiditate este umiditatea lemnului lăsat afară să se usuce cel puțin 6 luni de zile. Fără uscare forţată artificială, lemnul nu ajunge niciodată la 0% umiditate. Chiar dacă l-ați usca până la 0%, el va revenii pe la 10-12% când îl scoateți din echipamentul de uscat. Pentru arderea la sobă normală lemnul trebuie să fie cât mai uscat pentru că acolo avem doar combustie. La gazificare, disparația totală a apei este chiar de evitat.
| Specie arbore | Valoare calorică – Kcal/kg | Valoare calorică – KWh/kg |
| Stejar | 3460 | 4,02 |
| Brad | 3710 | 4,31 |
| Cireş | 3560 | 4,14 |
| Fag | 3600 | 4,18 |
| Arţar | 3610 | 4,20 |
| Mesteacăn | 3610 | 4,20 |
| Salcâm | 3600 | 4,18 |
| Plop | 3220 | 3,74 |
| Molid | 3700 | 4,30 |
| Carpen | 3940 | 4,58 |
| Măr | 3590 | 4,17 |
Pentru centrala cu gazificare, eliminarea totală a apei înseamnă eliminarea hidrogenului și a oxigenului, iar asta va reduce capacitatea calorică a gazului rezultat. Nici un lemn nu este mai potent calorit decât altul. Singura diferenţă între un lemn de brad şi unul de nuc este că bradul este foarte uşor şi conţine în mod natural multă apă, iar nucul este dens şi greu, având un conţinut de apă mai redus. Când tăiem lemnul din copac, spune că lemnul este verde. Adică el are între 30 şi 65 % apă, în funcţie de specie.
Acum vine partea interesantă. Dacă uscăm orice două tipuri de masă lemnoasă la 0% umiditate şi le cântărim, atunci un kilogram din prima specie de lemn va avea aproximativ aceaşi valoare calorică ca şi a celuilalt tip de lemn. Singura diferență este că lemnul de brad este mai afânat și mai pufos decât cel de nuc, iar asta se datorează faptului că după uscarea totală, lemnul de brad va avea găuri prin el, ca un burete. În acele găuri obișnuia să existe apa în formă lichidă. Am subliniat cuvântul aproximativ pentru că unele specii au și rășină, iar rășina are potență calorică.
Uscarea lemnului înainte de ardere
Înainte de ardere lemnul trebuie uscat. Sobele simple cu combustie au nevoie de un lemn cât mai uscat. Toate recomandările mele merg spre a încerca să usuci lemnul care urmează să fie ars. În teorie, poți pune lemnul lipit de sobă cu 12-24 de ore înainte să îl arzi. După acest interval de timp, lemnul o să ajungă la o umiditate apropiată de 0%. Este necesar ca acest lemn să stea la o căldură de peste 60 °C, în tot acest timp de 12-24 de ore. Procesul de uscare depinde de umiditatea din cameră și de specia de lemn.
Unele tipuri de lemn se vor deforma vizibil. Vreau să precizez că cele 12-24 de ore se referă la lemn spart destul de mărunt, nu la bușteni sau la crăci groase cu coajă. Dacă lemnul este uscat înainte de ardere, el nu doar că va arde mai uşor, dar va arde şi mai fierbinte. Recomandarea mea este să uscați lemnul în două etape, mai ales dacă este ținut afară în timpul iernii. Acest lucru va asigura că lemnul este destul de uscat pentru o combustie eficientă. Ultima poziție a lemnului trebuie să fie lângă sobă, ca mai jos.
Vă spuneam mai sus că aburul conține hidrogen, dar noi la combustie nu utilizăm hidrogenul și nu avem de ce să împiedicăm combustia cu umiditate. În imaginea de mai sus vedem cum o mică parte din energie produsă de combustie este utilizată pentru uscarea finală a lemnului. Este important de luat în seamă că în unele cazuri acest lemn va reduce puterea instalată a sofei. Poate este util să supradimensionăm soba dacă dorim să uscăm lemnul în acest fel.
Diferenţa între tipurile de lemn
Desigur, lemnele nu pot fi identice pentru că lemnele din însăşi acelaşi copac nu sunt identice. Cel din partea de trunchi al bradului va avea o densitate mai mare decât cel din partea de vârf. Dar ţineţi minte că un Kg de lemn va avea aproximativ aceeaşi valoare calorică ca oricare altul, dacă ambele au un grad de umiditate de 0%. Diferenţierea făcută între tipuri de lemn se face totuşi pe unitate de volum, pentru că tu îl cumperi pe unitatea de volum. Uneori se spune că prețul este ”la metru”.
| Specie arbore | Umiditate la tăiere (verde) – % | Valoare calorică – KWh/kg (verde) |
| Frasin | 32% | 3,44 |
| Mesteacăn | 43% | 2,66 |
| Stejar | 47% | 2,63 |
| Brad | 51% | 2,59 |
| Ulm | 58% | 1,91 |
| Molid | 61% | 1,70 |
| Plop | 64% | 1,61 |
| Cedru | 64% | 1,75 |
De exemplu, putem lua comparația între brad și stejar. Plopul are o valoare calorică mai mică pe metru cub, dar şi preţul este mai mic decât a stejarului. În tabelul de mai sus, avem o serie de specii de lemn care au umidităţi diferite, specifice celei naturale. Măsurătoarea a fost făcută exact atunci când lemnul a fost tăiat. Se poate observa că dacă umiditatea la tăiere este mare, valoarea calorică este mică pe kilogram. În schimb, dacă umiditatea este mai mică la tăiere, valoarea calorică este mai mare.
Buna ziua, ma bucur ca am putut sa citesc un articol scris pe intelesul tuturor si mai ales profesionist .Va rog un site in care sa citesc despre centralele alimentate cu stuleti de porumb. Multumesc si felicitari pt. articol
Dragă Traian, am în plan să scriu o serie de articole, despre centrale cu gazificare. Asta înseamnă o centrală care arde masa lemnoasă prin gazificare, nu prin combustie. Asta înseamnă că arde hidrogenul din masa lemnoasă și implicit arde lemnul la adevărata lui valoare calorică. Ștuleții de porumb, cu sau fără boabe, sunt o fibră lemnoasă și vor arde excelent în astfel de instalații. Până atunci însă, este nevoie să scriu vreo 60 de articole de suport, pentru a putea explica celui mai simplu om tot ce trebuie să știe despre combustie, ardere, etc. O luăm de la 0 (zero).
Va felicit si va mulțumesc pt articolul publicat.
Dacă ați putea publica ceva si despre brichetele din cocs petrolier. Daca afecteaza sau nu centralele termice cu ardere clasica.
Va salut,am citit cu mare placere articolul dv.Detin un atelier de prelucrari mecanice,strung,sudura cu gaz de protectei samd.Am in lucru pentru mine o linie de produs peleti,tocator,presa de peleti si o centrala pe peleti copiata cat s-a putut dupa o schita de pe internet. Rugamintea mea este sa ma ajutati cu un sfat cum sa usuc biomasa tocata sa o pot peletiza.Va multumesc anticipat.
ce putere calorica are carpenul?
L-am pus în listă. Este vorba de carpenul european.
Am centrală cu gazeificare, 40 kw, am lemn de 2 ani, îl mai pot ține încă 1 an sau își pierde din puterea calorică. Este crăpat și depozitat într-un spațiu deschis și acoperit. Nu aș vrea să-l mai mut și să-l stivuiesc din nou în alt loc. Doresc să creez spațiu pentru lemnele pe care le voi aduce anul acesta.
Salut, ți-am modificat un pic comentariu, de dragul limbii române. Lemnul nu își pierde puterea calorică, dar poate pierde din masă, dacă ai o ciupercă sau o insectă în ele. Efectiv vor consuma lemnul. După tăiere, mie îmi place să îi ofer o afumare de 24-48 de ore. Fac asta cu o prelată și un foc într-un recipient metalic. Această afumătură respinge toate insectele din lemn și crează un strat de protecție pentru viitoare colonizări cu fel de fel de vietăți. Fac asta cu resturi de lemn de brad, zaț de cafea, frimituri și pâine uscată, peleți de lucernă, plastic și resturi de mâncare, dar am văzut tehnici în care se ard cauciucuri, mai ales când ai cantități mari de lemn. Varianta cu cauciucul este foarte toxică, mai ales dacă ai sobă în casă.