Przegląd biogazowni rolniczych.

Transkrypt

1 Przegląd biogazowni rolniczych. Budowa, elementy składowe, instalacje i wyposażenie. mgr inż. Ludwik Latocha mgr inż. Dariusz Wereszczyński

2

3 Produkcja biogazu rolniczego oparta jest o proces mezofilnej fermentacji metanowej. Jest to zespół procesów biochemicznych, w których związki organiczne pochodzenia naturalnego takie jak węglowodany, skrobia, pektyny, cukry, białka oraz tłuszcze roślinne i zwierzęce rozkładane są do metanu i dwutlenku węgla. Produktem otrzymywanym w wyniku fermentacji jest biogaz składający się z metanu w % i dwutlenku węgla w 25-45%. Ilość otrzymywanego biogazu zależy od składu fermentowanej biomasy

4 Dostawa substratów pozyskanie i składowanie (np. zakiszanie) przygotowanie (rozdrabnianie, rozcieńczanie) wprowadzanie do komory (przenoszenie, pompowanie) Produkcja biogazu działanie bakterii w komorze fermentacyjnej uzdatnianie biogazu (osuszanie, odsiarczanie) Reszta pofermentacyjna składowanie i/lub uzdatnianie oddzielanie części stałej wywózka na pola wykorzystanie części stałej Energia wykorzystanie energii elektrycznej (sprzedaż) wykorzystanie ciepła (ogrzewanie, cwu)

5

6 Źródło substratu Rolnictwo Przemysł, przetwórstwo rolnospożywcze Rodzaj materiału wsadowego - żywienie zwierząt (bydło, trzoda chlewna, drób): gnojowica, obornik, resztki z żywienia - produkcja roślinna produkty lub pozostałości z produkcji, odpady - uprawa roślin energetycznych - kiszonka kukurydzy, traw, innych roślin - przetwórstwo owoców i warzyw (obierki, wytłoki) - przemysł cukierniczy (melasa, kawałki korzeni, woda odpadowa) - browary (wysłodziny, woda odpadowa) - produkcja soków (odpady z czyszczenia, wytłoki) - mleczarnie (serwatka i woda odpadowa) - przetwórstwo mięsa (odpady z rzeźni) - przemysł rybny (odpady, olej rybny) - produkcja wina, alkoholi (wytłoki, wywary) Odpady komunalne - gospodarstwa domowe, - rynki, targi (uszkodzone i zepsute owoce i warzywa i ich części) - separatory tłuszczu (tłuszcze, pozostałości z flotacji) - kuchnie i stołówki, firmy, hotele (resztki posiłków i z gotowania) - tereny publiczne (z pielęgnacji trawników, liście)

7 Ustawa z dnia 10 kwietnia 1997 r. Prawo Energetyczne Art. 3 pkt. 20 a) biogaz rolniczy paliwo gazowe otrzymywane z surowców rolniczych, produktów ubocznych rolnictwa, płynnych lub stałych odchodów zwierzęcych, produktów ubocznych lub pozostałości przemysłu rolno-spożywczego lub biomasy leśnej w procesie fermentacji metanowej. Należy pamiętać, że chcąc skorzystać ze wszystkich udogodnień, przywilejów i profitów wynikających z faktu produkcji biogazu rolniczego, trzeba spełnić podstawowy wymóg ustawowy, czyli produkować go z odpowiednich, dopuszczonych przepisami substratów.

8 Średnie zawartości składników biogazu Składnik Zawartość Metan (CH 4 ) 50 75% Dwutlenek węgla (CO 2 ) 25 45% Woda (H 2 O) 2 7% Siarkowodór (H 2 S) ppm* Azot (N 2 ) < 2% Tlen (O 2 ) < 2% Wodór (H 2 ) < 1%

9 Ilość energii możliwa do uzyskania z 1 ha upraw Substrat roślinny Plon Biogaz Energia t / ha m 3 / ha GJ / ha kwh / ha elektr. - kwh / ha Kukurydza Lucerna Żyto Pszenżyto Burak cukrowy korzeń Burak cukrowy liście Słonecznik Rzepak

10 Biogazownia na terenie gospodarstwa w Klasztorze Benedyktynów w Benediktbeuren.

11 Biogazownia 190 kw w Lauterbach

12 Fotografia satelitarna, gospodarstwa agroturystycznego Mohrenhof w Lauterbach z biogazownią (90 m od pola kempingowego)

13 Domki kampingowe w Lauterbach

14 Betonowe komory fermentacyjne biogazowni zagłębione w gruncie. (gospodarstwo hodowla trzody ok szt.)

15 Biogazownia Holandia van de Groep. Moc: 2 X 625 kw e. Wsad: odpady rzeźnicze, przeterminowane tusze ryb, wyroby cukiernicze, woda i tłuszcze z ubojni itp. Dzienna dawka wsadu 55 ton.

16 Biogazownia w mleczarni w Wels /Austria Fermentacja serwatki i popłuczyn. Czas zatrzymania ~72h. Moc : 500 kw e Instalacja membranowa do wstępnego usuwania protein

17 Prato / Prad (Włochy). Biogazownia gminna (gmina turystyczna, 15 km 2 powierzchni, 8880 mieszkańców). Dostawcy substratów: 44 małe gospodarstwa i 5 restauracji. Biogaz przesyłany rurociągiem do centrum energetycznego odległego ok. 2,5 km.

18 Przykład biogazowni kompaktowej (zespolonej) w Szwajcarii.

19 Biogazownia z dużą przewagą kiszonki z trawy (k/oldenburg`a) Dwie komory fermentacyjne po m3 + komora dofermentowania m3. Zbiornik końcowy m3, separacja masy pofermentacyjnej na część stałą i płynną. Temperatura pracy komór 48 0 C. Zawartość metanu w biogazie 53 %. Dwa generatory 190 kw e i 347 kw r = 537 kw e średnie obciążenie 95 %. Dziennie: 31,0 t - kiszonka trawy; 2,8 t kiszonka kukurydzy; 4 m 3 gnojowica bydlęca; 1,6 t uszkodzone kolby kukurydzy.

20 PENKUN (Niemcy) ok. 10 km od Polskiej granicy. Największa biogazownia rolnicza w Europie, moc 20 MW (kompleks 40 jednostek po 0,5 MW)

21 Biogazownie w Polsce W przedstawionym wyżej wykazie zarejestrowanych jest 27 biogazowni rolniczych!!!

22 BIO-BUT Sp. z o.o. Łany Wielkie gm. Sośnicowice Biogazownia o mocy 500 kw współpracująca z gorzelnią. Gospodarstwo hodowlane (bydło). Wsad dzienny: - wywar gorzelniany: 50 t - gnojowica z obornikiem: 40 t - kiszonka kukurydzy: 4 t

23 Biogazownia rolnicza typu PowerRing Moc : 500 kw e 1.Komora fermentacyjna 2.Zbiornik pofermentacyjny 3.Urządzenia załadowcze 4.Stacja pomp

24 Wnętrze komory fermentacyjnej.

25

26

27 Laguna na resztę pofermentacyjną. Komory fermentacyjne oraz magazyn biogazu.

28 Biogazownia w m. Kalsk gm. Sulechów, właściciel Giulio Piantini. Moc elektryczna: 1,14 MW. Gospodarstwo rolne: hodowla bydła mlecznego (ok. 2 tys. szt.). Wsad do biogazowni stanowią: obornik, gnojowica oraz kiszonka kukurydzy.

29 Silos z kiszonką kukurydzy.

30 Układy kogeneracyjne (4 x 250 kw).

31 Separator reszty pofermentacyjnej.

32 Studzionka gm. Pszczyna Biogazownia rolnicza w gospodarstwie Bibiany i Grzegorza Pojdów. Moc ok. 35 kw. Hodowla drobiu i trzody chlewnej. Ok. 30 ha upraw. Przygotowanie terenu pod płytę denną zbiornika.

33 Wykorzystanie wycofanej z eksploatacji cysterny kolejowej jako komory fermentacyjnej

34 Układ kogeneracyjny (35 kw).

35

36 Zbiornik na resztę pofermentacyjną w małej biogazownia

37 Widok ogólny działającej biogazowni rolniczej w m. Studzionka.

38 Biogazownia rolnicza w m. Wisła Mała gm. Pszczyna, właściciel: Janusz Mikołajec

39 Układ kogeneracyjny (FSO 1500).

40 Kontenerowa mikrobiogazownia rolnicza KMR 7

41 Transport KMR 7 do miejsca użytkowania.

42 Montaż zadaszenia i magazynu biogazu.

43 Przykładowy zestaw substratów, możliwe uzyski biogazu i energii. Lp Rodzaj wsadu (substrat) Ilośc ton (m3) / rok Ilość ton (m3) / dzień zawartość suchej masy [% ] Ilość ton s.m./rok % s.m.o w s.m. Ilość ton s.m.o. we wsadzie Uzysk biogazu z tony s.m.o. we wsadzie [ m3 ] Ilość uzyskanego biogazu rok [ m3 ] 1 gnojowica świńska 100 0,27 7,0% 7 78,0% 5, kiszonka trawy 275 0,70 30,0% 83 80,0% 66, Energia biogazu [1m3=6 kwh] Energia biogazu [ MWh ] A. reszta pofermentcyjna 164 0,45 2,5% 4 10,0% 0, B. woda 146 0,40 suma : 685 1, , ,4 229,51 Średni Uzysk roczny Uzysk Uzysk energii cieplnej (45%) uzysk na energii elekrycznej dzienny [ MWh ] godzinę [ kwh ] [ kwh ] [ kwh ] 80,3 103, ,33 220,08 9,17 10,0 Uzysk energii elektrycznej (35%) [ MWh ] MOC generatora w kw przy 8000 h/rok Średnia objętość dzienna substratu [ m3/t ] Średni czas zatrzyma nia (dni) Wielkość komór fermentacyjnych stalowe-leżące betonowych % s.m. 1, ,7%

44 I ZAŁOŻENIA Nie uwzględnia się kosztu substratów ani wartości reszty pofermantacyjnej. Założono że są równoważne. Pochodzą i pozostaną na gospodarstwie. Czas pracy układu kogeneracyjnego 16 h/dobę h/rok Roczne zużycie en.elektr. w gospodarstwie (przykładowo) kwh/rok Możliwość wykorzystania en. z własnej produkcji 55% kwh/rok Zużycie energii na potrzeby własne biogazowni 10% kwh/rok Moc układu kogenracyjnego 10 kw Ilość wyprodukowanej energii elektrycznej kwh el Ilość wyprodukowanej energii cieplnej kwh th 270,3 GJ en. cieplna do wykorzystania w gospodarstwie 70% kwh 189,2 GJ en. cieplna na potrzeby procesu (biogazowni) 30% kwh 81,1 GJ II PRZYCHODY Ilość Cena Wartość 1 En.elektryczna sprzedana lokalnemu operatorowi kwh 0,190 zł/kwh zł 2 En.elektryczna na opotrzeby gospodarstwa kwh 0,420 zł/kwh zł 3 Sprzedaż zielonych świadectw pochodzenia kwh 0,277 zł/kwh zł 4 Sprzedaż żółtych świadectw pochodzenia kwh 0,127 zł/kwh zł 5 Koszt ciepła zużywanego w gospodarstwie 189,2 GJ 35,0 zł/gj zł zł III WYDATKI 1 Zakup biogazowni zł 2 Koszty eksploatacji (serwisu) zł /rok IV Dotacje, pomoc finansowa 50% zł V SPBT 3,9 lata

45 Szewnia k. Zamościa

46 Dozowanie substratów.

47 Wykorzystanie biogazu do ogrzewania budynków.

48 4 ust. 4 pkt. 2 b Złożono 135 wniosków. Spółka bierze udział w realizacji 6 projektów.

49 Biogazownia rolnicza w m. Długie gm. Wąpielsk, p. Wojciech Radoszewski Zbiorniki po byłej mleczarni.

50

51 Adaptacja zbiorników stalowych jako komory fermentacyjne.

52 Zagospodarowanie terenu biogazowni 75 kw w m. Długie.

53 Schemat technologiczny, bilans masowy i energetyczny.

54 Plan zagospodarowania terenu biogazowni w m. Trzciana gm. Ujazd. Hodowla brojlerów. Projektowana instalacja o mocy 150 kw.

55 System wsparcia kolorowe certyfikaty System świadectw pochodzenia, czyli tzw. kolorowych certyfikatów, to rodzaj wsparcia finansowego dla produkcji energii z odnawialnych źródeł oraz kogeneracji. Polega na tym, że wytwórcy produkującemu energię nadawany jest zbywalny certyfikat (świadectwo pochodzenia) za każdą jednostkę wytworzonej energii. Producent energii uzyskuje przychód zarówno z fizycznej sprzedaży energii, jak i z handlu certyfikatami. ZIELONE CERTYFIKATY Przyznawane są za produkcję energii elektrycznej z odnawialnych źródeł energii (OZE), do których zalicza się także BIOGAZ. Biogaz rolniczy paliwo gazowe otrzymywane w procesie fermentacji metanowej surowców rolniczych, produktów ubocznych rolnictwa, płynnych lub stałych odchodów zwierzęcych, produktów ubocznych lub pozostałości z przetwórstwa produktów pochodzenia rolniczego lub biomasy leśnej, z wyłączeniem gazu pozyskanego z surowców pochodzących z oczyszczalni ścieków oraz składowisk odpadów. ŻÓŁTE CERTYFIKATY Certyfikaty te można otrzymać za produkcję energii w jednostkach wysokosprawnej kogeneracji, o mocy zainstalowanej do 1 MWe, zasilanych paliwami gazowymi (także biogazem). Kogeneracja - równoczesne wytwarzanie ciepła i energii elektrycznej lub mechanicznej w trakcie tego samego procesu technologicznego. Innymi określeniami kogeneracji jest skojarzone wytwarzanie energii elektrycznej i ciepła oraz skrót CHP (z ang. Combined Heat and Power).

56

57

58

59

60