Life-cycle assessment of the use of peach pruning residues for electricity generation

Biomass residues from permanent crops might be an alternative fuel for energy generation in a local market with limited transport distances. Moreover, as activities related to CO2 reduction are of special attention in the European Union (EU), sustainable use of resources plays an important role in climate change mitigation. In this paper, a life-cycle assessment (LCA) of the integrated value chain from peach pruning residues for electricity generation is presented and compared with the common practice including the mulching process of the pruned biomass in an orchard. It was shown that biomass harvesting, chipping and its delivery to a power plant-the Pruning-to-Energy (PtE) scenario - is feasible from an environmental point of view. The total global warming potential (GWP) of this value chain was 200 kg CO2 eq.·ha-1 (or 27 kg CO2 eq.·GJ-1). In turn, the mulching and leaving of the pruned biomass in an orchard-the pruning-to-soil (PtS) scenario - is characterized by a CO2 equivalent of 2360 kg-ha-1. Other impact categories showed a lower environmental impact for the PtE scenario as well. When considering the Spanish electricity-mix instead of coal-based electricity, the PtS scenario score better in most impact categories, but the GWP for the PtE scenario remains lower

How clusters create shared value in rural areas: An examination of six case studies

The main aim of this paper is to demonstrate that clusters can support the sustainable development of rural areas through the creation of shared value. This is done via the close examination of six different cases of rural clusters in Greece, Italy, Germany, Poland, Denmark, and Sweden. Qualitative as well as quantitative data were taken from the clusters, which demonstrated that their main business approaches naturally coincided with the creation of economic, social, and environmental benefits for the local communities in which they operated. The case clusters were created in a top-down manner, aimed at boosting regional R&D activities and making the local economy more competitive and more sustainable. However, private initiative took over and al-lowed these clusters to flourish because meeting the regions’ economic, social, and environmental needs successfully coincided with the target of the clusters’ own development and profitability. The results show that clusters, with their potential for shared value creation, can constitute a powerful engine for the revitalisation and development of rural areas, addressing the significant challenges which they are currently facing

Analiza skłonności biopaliw do szlakowania i żużlowania pod kątem ich spalania i współspalania w kotłach

The paper presents analysis and significance of the implementation possibility of the existing selected slagging and fouling indexes for solid biofuels. Various biomass and alternative fuels which may be a good energy source for heat and power generation are considered. Basing on the chemical properties of their ashes the fouling and slagging propensity of the biofuels was determined. Moreover, the potential profits in case of their validation and suitability are discussed. The results of the analytical calculations indicated substantial differences in the fouling and slagging tendency of the fuels not only in within the biomass type, but also within the given biomass itself. Additionally it was shown, that smart blending of biofuels (not only with coal) may lead to the increase of biomass share in energy production without deterioration of combustion conditions in the boiler.Praca przedstawia analizę i znaczenie możliwości wprowadzenia istniejących wskaźników szlakowania i żużlowania dla biopaliw stałych. Rozważane są różne bio i alternatywne paliwa, które mogą stanowić dobre źródło energii do produkcji ciepła i energii. Opierając się na cechach chemicznych popiołu, określono skłonność biopaliw do szlakowania i żużlowania. Ponadto, omówiono możliwe zyski w przypadku potwierdzenia ich ważności i stosowalności. Wyniki obliczeń analitycznych wskazały na istotne różnice w tendencji do szlakowania i żużlowania paliw, nie tylko w poszczególnym rodzaju biomasy, ale także w poszczególnej biomasie. Co więcej, wskazano, iż inteligentne łączenie biopaliw (nie tylko z węglem) może prowadzić do wzrostu udziału biomasy w produkcji energii bez pogorszenia warunków spalania w piecu

The use of ground heat exchanger in inventory facilities

W artykule przedstawiono koncepcję wykorzystania gruntowego wymiennika ciepła typu żwirowo-wodnego do wentylacji i wspomagania ogrzewania istniejących budynków inwentarskich, w których prowadzona jest hodowla trzody chlewnej. Dokonano analizy zapotrzebowania chlewni na stopień wymiany powietrza oraz ciepło. W oparciu o aktualne zużycie energii elektrycznej na potrzeby wentylacyjno-grzewcze budynków inwentarskich zaproponowano koncepcyjne rozwiązanie alternatywne, bazujące na gruntowym wymienniku ciepła (GWC). Wykonano również analizę ekonomiczną realizacji przedsięwzięcia. Wykazano, że zastosowanie GWC żwirowo-wodnego w układzie wentylacji i ogrzewania budynków inwentarskich pozwala na utrzymanie w nich właściwych warunków klimatycznych oraz jest zasadne zarówno z ekonomicznego, jak i ekologicznego punktu widzenia.The article presents a concept of using a ground heat exchanger of gravel-water type for air conditioning and support of heating of the existing inventory facilities, where pigs are bred. Analysis of piggery demand for degree of air and heat exchange was analysed. Based on current consumption of electric energy for air-conditioning and heating needs of inventory facilities, a concept alternative solution based on the ground heat exchanger was suggested. Moreover, economic analysis of the execution of the undertaking was carried out. It was proved that the use of gravel and water ground heat exchanger in the air-conditioning system and the system of heating inventory facilities allows maintaining appropriate climatic conditions and is justified both from the economic and ecological point of view

The use of fly ashes for heavy metals removal from sewage sludges assigned to agricultural field fertilization

Jednym z problemów związanych z wykorzystaniem ścieków przemysłowych oraz osadów ściekowych powstających w miejskich oczyszczalniach ścieków komunalnych do nawożenia pól uprawnych czy innych rolniczych zastosowań jest zbyt duża zawartość w nich metali ciężkich. Celem pracy było zbadanie możliwości adsorpcji metali ciężkich (Zn, Pb, Cr, Cd) przez popioły lotne pochodzące ze spalania węgla kamiennego oraz brunatnego. Badania przeprowadzono z wykorzystaniem roztworów wodnych soli danego metalu o udziałach molowych odpowiednio: 50, 5 i 0,5 mmol. Wykazano, że popioły lotne charakteryzują się dobrymi własnościami adsorpcyjnymi. Wzrost wartości wskaźnika pH powoduje zwiększenie efektywności adsoprcji metali ciężkich. Dla pH = 8,0 uzyskano efektywność adsorpcji powyżej 95% dla każdego z badanych metali ciężkich, niezależnie od stężenia roztworu. Obniżenie pH w zależności od stężenia roztworu i rodzaju metalu ciężkiego skutkowało jednak pogorszeniem własności adsorpcyjnych. Utrzymanie odpowiednich warunków procesowych oraz użycie jako adsorbentów popiołów lotnych pozwala na zastosowanie w rolnictwie oczyszczonych z zanieczyszczeń metalicznych osadów ściekowych.In Poland, there are annually produced ca. 20 million Mg of wastes containing ashes, out of this, the fly ashes are 4.5 million Mg. However, fly ashes require proper management or expensive storage. From the other hand, sewage treatment plants produce also large amounts of sludges having valuable organic compounds for agriculture. Unfortunately, one of the main issues of industrial and sewage sludge applications for agricultural purposes is a high content of heavy metals. The reduction of heavy metals concentration in the sewage sludge may make the product attractive for farm field fertilization. The aim of the work was to investigate the possibility of selected heavy metals retention (Zn, Pb, Cr, Cd) using fly ashes coming from bituminous coal and lignite combustion. The research were carried out with the use of aqueous solutions of given soluble metal hydrated salts [Cr₂(SO₄)₃⋅18H₂O, ZnSO₄⋅7H₂O, Cd(CH₃OO)₂⋅2H₂O, Pb(CH₃OO)₂⋅3H₂O] at molar concentrations 50, 5 and 0.5 mmol, respectively. To the solution sample the amount of 5 g of fly ash was added and mixed for 24 h. The initial and final pH (in the test pH = 2.0; 4.0; 6.0 and 8.0 was maintained) was regulated by the addition of HCl and NaOH. The obtained solution samples were analysed for metal ions by spectroscopic methods ICP-AES employing a VARIAN spectrometer Liberty 220. The efficiency of retention of the selected metals by the fly ashes was calculated as ratio of molar concentrations of the metal in the solution before and after contact with the fly ash. It was shown that fly ashes are characterized by the good adsorption propensities. The increase of pH causes the increase of heavy metals retention effectiveness. For pH = 8.0 the retention effectiveness above 95% for each investigated heavy metal, independently of the concentration of metal ions in the aqueous solution, was observed. However, for lower pH values the decrease of adsorption effectiveness was identified. Moreover, the retention efficiency was different for investigated heavy metals and depended also on the aqueous concentration of the solution. Higher sorption effectiveness of heavy metals at greater pH values is caused also by the change of electric potential of fly ash particles. Negative potential of fly ashes used in the tests (isoelectric point pHIEP < 3) increased the attraction of metal cations in the solution. It was concluded, that the use of fly ashes from combustion of fossil fuels and maintenance of proper process conditions may insure high effectiveness of heavy metals retention and prepare the sewage sludge for fertilization in the agriculture

Emergency supply system single-family house with an autonomous photovoltaic system

Wiele regionów kraju a szczególnie obszary wiejskie, narażonych jest na przerwy w dostawie energii elektrycznej. Wynika to głównie z przestarzałej infrastruktury energetycznej oraz występujących przeciążeń w okresach szczytowego zapotrzebowania na energię elektryczną. W celu zapewnienia podstawowego funkcjonowania gospodarstwa domowego w awaryjnych warunkach, coraz częściej stosuje się systemy dodatkowego zasilania, w tym także oparte na energii promieniowania słonecznego. W pracy przedstawiono koncepcję mikroinstalacji fotowoltaicznej z układem magazynowania energii w akumulatorach pozwalającej na awaryjne zasilanie podstawowych urządzeń elektrycznych w gospodarstwie domowym. Na podstawie przyjętych założeń i wymaganego zapotrzebowania energetycznego, dobrano podstawowe elementy instalacji, określono koszty inwestycyjne oraz obliczono prosty okres zwrotu SPBT.Many regions of the country and especially rural areas are exposed to power outages. This is mainly due to outdated energy infrastructure and occurring overloads in periods of peak demand for electricity. In order to ensure the basic functioning of a households in emergency conditions, additional power systems based on solar energy are used. The work presents the concept of photovoltaic micro-solar system with energy storage in batteries that allows for emergency supply of basic electrical appliances in the household. Based on the adopted assumptions and the required energy demand, the basic elements of the installation were selected, the investment costs were determined and the simple payback time (SPBT) was calculated

Influence of the window type on the profitability of investments in energy-efficient building construction

Wzrost zainteresowania zagadnieniami ochrony środowiska, ograniczenia emisji zanieczyszczeń do atmosfery, a zwłaszcza poprawy efektywności energetycznej budynków doprowadziły do intensywnego rozwoju technologii materiałowej oraz rozwiązań konstrukcyjnych. Jedną z dynamicznie rozwijających się gałęzi przemysłu jest branża zajmująca się stolarką okienną. Niestety, nowe technologie wymagają często wysokich nakładów inwestycyjnych. W pracy przedstawiono zależność między rodzajem stolarki okiennej a efektem ekonomicznym i środowiskowym. Porównano różne typy i klasy stolarki okiennej w kontekście ich wpływu na współczynnik zapotrzebowania na energię pierwotną przez budynek oraz efektywność ekonomiczną. Wykazano, że na okres zwrotu inwestycji w stolarkę okienną wpływa nie tylko nakład inwestycyjny, ale również rodzaj źródła energii dla systemu grzewczego w budynku. Okres zwrotu inwestycji może wynieść od kilku do nawet kilkudziesięciu lat.Increased interest in environmental protection issues, reduction of pollutants emission to the atmosphere, and in particular the improvement of the energy efficiency of buildings has led to the intensive development of material technology and constructional solutions. One of the fastest growing industries is the one engaged in providing new window technologies. Unfortunately, a new technologies are often related to very high investment costs. The paper shows the relationship between the type of the window and the economic and environmental effect. The main aim of the study is to compare the different types and classes of windows in the context of their impact on the primary energy demand ratio EP and economic efficiency. It was shown, that the payback period for the investment in windows depends on costs of windows as well as on the energy source of the heating system in the building. As a result, the investment payback period varies from few years until several decades

Biomasa z sadu na cele energetyczne: sposób podejścia przy ocenie wpływu na społeczeństwo

Analysis and evaluation of the impact on the social aspects and the social value of a given investment are still not a popular analysis applied in Poland. However, EU legislation and the practice of developed countries (including the U.S.) support the implementation of these analyzes. They are important from the point of view of the local community and that is why they are incorporated into the EuroPruning project. This article presents two types of analyzes: SLCA and SROI, which take into account in their methodologies the social aspects, i.e. impact on the condition and the satisfaction of the local community (social impact).Analiza i ocena wpływu społecznych aspektów na wartość inwestycji wciąż nie należy do popularnych analiz stosowanych w Polsce. Jednak ustawodawstwo Unii Europejskiej oraz praktyki z krajów wysoko rozwiniętych (w tym USA) wskazują na zasadność przeprowadzania także tych analiz. Aspekty społeczne są ważne z punktu widzenia rozwoju gospodarczego regionu (także w obszarze rolniczym) i stanowią istotne uzupełnienie analiz ekonomicznych oraz środowiskowych. Z tego względu, wskaźniki społeczne są także przedmiotem rozważań realizowanego projektu EuroPruning, którego zadaniem jest opracowanie nowej metody logistycznej pozyskiwania, transportowania, magazynowania i wykorzystania ścinek gałęzi z drzew owocowych dla celów energetycznych. W artykule przedstawiono dwa typy analiz uwzględniających wpływ aspektów społecznych na analizę cyklu życia (SLCA) oraz zwrot inwestycji (SROI). Omówiono metodykę badawczą oraz problematykę oceny i wyboru odpowiednich wskaźników opisujących aspekty społeczne w zadanych warunkach

Analysis of economic and environmental solutions of heating systems of single-family building in the perspective of legislative changes

W dniu 1 stycznia 2017 roku weszły w życie nowe przepisy dotyczące warunków technicznych nowo powstających budynków. W pracy przeanalizowano trzy rodzaje budynków, które odpowiadają starym i nowym przepisom. Rozpatrzono przykładowe trzy warianty rozwiązania systemu grzewczego, podgrzewania ciepłej wody użytkowej i źródła pochodzenia energii elektrycznej dla typowego domu jednorodzinnego. Porównano efekt ekonomiczny i środowiskowy przedstawionych wariantów. Określony został także prosty okres zwrotu inwestycji. Omówiono wady oraz zalety poszczególnych rozwiązań.In Poland on 1 January 2017 a new legal regulation relating to the technical conditions for new buildings has begun to be obligatory. The paper aim is to analyze buildings designed according to old and new regulations. The study examined examples of three variants of solution of the heating system, domestic hot water and a source of electricity for a typical single-family home. The economic and environmental effects of presented solutions were compared. A simple payback period was determined for each solutions. The advantages and disadvantages of each solution were discussed