Potencjał energetyczny odpadów z terenu Dolnego Śląska aktualny stan odzysku energii z odpadów, perspektywy i proponowane technologie

Transkrypt

1 Potencjał energetyczny odpadów z terenu Dolnego Śląska aktualny stan odzysku energii z odpadów, perspektywy i proponowane technologie Emilia den Boer Ryszard Szpadt Instytut Inżynierii Ochrony Środowiska Politechnika Wrocławska Inicjatywa KIC InnoEnergy Politechnika Wrocławska, Wrocławskie Centrum Transferu Technologii Wrocław, 14 grudnia 2011

2 Zakres Aktualny stan gospodarki odpadami na terenie Dolnego Śląska Źródła i potencjał energii z odpadów Proponowane technologie

3 Zrównoważone Działania na Rzecz Energii Odnawialnej (REMOWE) Odpady z Dolnego Śląska jako źródło energii odnawialnej Komunalne Rolnictwo - Przemysł Realizowany przez Urząd Marszałkowski Województwa Dolnośląskiego we współpracy z Politechniką Wrocławską Cel określenie strategii rozwoju energii odnawialnej w regionie

4 Rodzaje odpadów i produktów ubocznych Odpady komunalne Komunalne osady ściekowe Odpady przemysłowe Biomasa roślinna z rolnictwa i leśnictwa Odchody zwierzęce

5 Zbieranie i odbieranie odpadów komunalnych

6 Skład materiałowy odpadów komunalnych Wysoki udział frakcji ulegającej biodegradacji i innych palnych odpadów

7 Stan obecny gospodarki odpadami komunalnymi Dolny Śląsk thous. Mg ,1% 8,0% 4,6% 7,8% wytworzone nieodebrane selektywnie odebrane - recykling ,3% zmieszane biologicznie przetworzone wysortowano - recykling + odzysk 200 składowane 0 wytworzone odpady komunalne Dominujący udział składowania

8 Wymagane zmiany w gospodarowaniu odpadami komunalnymi DYREKTYWA RAMOWA 50% RECYKLINGU w 2020 PAPiER TWORZYWA SZKŁO METALE USTAWA o utrzymaniu czystości i porządku w gminach (2011r.) JAK WYŻEJ + BIOODPADY, WIELOMETRIAŁOWE USTAWA O ODPADACH DOPUSZCZALNE POZIOMY SKŁADOWANIA ODP. BIODEGRADOWALNYCH W ODNIESIENIU DO WYTWORZ. W 1995 KRYTERIA ORAZ PROCEDURY DOPUSZCZENIA DO SKŁADOWANIA, 75% w % w % w 2020 Od 2013 r.: OGÓLNY WĘGIEL ORG. (TOC): 5% STRATA PRZY PRAŻENIU: 8% CIEPŁO SPALANIA >6000 MJ/kg s.m.

9 Zmiana składu odpadów zmieszanych w 2020 r ok. 33% Z terenów zielonych Wielkogabarytowe Inne Niebezpieczne Drewno Tekstylia Frakcja < 10 mm Mineralne Kuchenne i ogrodowe Wielomateriałowe Tw. sztuczne Metale 0 Mg/a Mg/a Szkło Papier Odpady wytworzone Odpady pozostałe Biodegradowalne: 54% 55% Wartość opałowa: ok. 9 MJ/kg ok. 8 MJ/kg zapewnione autotermiczne spalanie

10 tys. Mg/rok Istniejące instalacje przetwarzania zmieszanych odpadów komunalnych brakująca przepustowość zakłady produkcji paliw 6 sortowni tys. ton/rok 4 kompostownie 1 współfermentacja Istniejące część MECH Istniejące część BIO Obowiązek przetworzenia BIO 7 zakł. mechanicznobiologicznego przetwarzania Niewystarczająca przepustowość dla przetwarzania odpadów ulegających biodegradacji

11 Proponowany regionalny system (>150 tys.mieszk.) wariant 1 wariant 2 10 regionów gospodarki odpadami, 6 regionów gospodarki odpadami, tylko instalacje mechaniczno 2 spalarnie, MBP -biologiczne (MBP) max. 20 składowisk

12 Wariant I - Technologie MBP dla regionalnych zakładów Do tej pory tlenowa biologiczna stabilizacja (>50% składowania, negatywny bilans energetyczny) Proponowane technologie: Beztlenowa stabilizacjia z wytworzeniem biogazu Biologiczne suszenie odzysk paliw z odpadów

13 Instalacje beztlenowe MBP zmieszanych odpadów Rozdział frakcji i stabilizacja Odpady komunalne Odzysk energii: Sortowanie mechaniczne wykorzystanie frakcji grubej odpadów jako paliwa alternatywnego Surowce Ciężka frakcja Frakcja paliwowa (zwiększenie udziału poprzez; suszenie) Biologiczna stabilizacja Stabilizat do składowania/rekultywacji Energia stabilizacja biologiczna frakcji średniej (proces beztlenowy biogaz)

14 Technologia suchej fermentacji

15 Nowe projekty ZGO w Gaci rozbudowa i modernizacja istniejącej sortowni, dodanie instalacji suchej fermentacji organicznej frakcji odpadów komunalnych System Eko-Sudety Sanikom Lubawka sortowanie oraz fermentacja metanowa organicznej frakcji odpadów komunalnych Inne instalacje przyszłościowo instalacje do fermentacji selektywnie zbieranych bioodpadów

16 Technologie odzysku biogazu Agregat energia elektryczna i ciepło Wykorzystanie ciepła do ogrzewania budynków Suszenia odpadów, osadów (paliwa dla cementowni) Uzdatnianie do biometanu + wtłaczanie do sieci Uzdatnianie do biometanu + wykorzystanie jako paliwo

17 Biologiczne suszenie odpadów komunalnych (1) enclosed box; (2) air flow through the waste body, heated by the exothermic aerobic Suszenie ciepłem powstałym w reakcjach biochemicznych biodegradation of readily decomposable organics; (3) leachate collection and circulation system; (4) forced aeration system with partial air recirculation, mixing ambient air and conditioned >50% process air; masy (5) heat exchanger; odpadów (6) vapour condensator; jako paliwo (8) exhaust air dla treatment cementowni lub through biofilter or regenerative thermal oxidation (RTO). elektrociepłowniach 4 3 7

18 Wariant II Termiczne przetwarzanie odpadów (docelowy) przynajmniej dwie instalacje termicznego przekształcania odpadów komunalnych (TPOK) obsługujące min. 500 tys. mieszkańców Lokalizacja zapewniająca odzysk ciepła system Szwedzki przekształcenie instalacji MBP w instalacje do przetwarzania selektywnie zbieranych bioodpadów Całkowity potencjał odzysku energii z odpadów komunalnych GWh/rok

19 Zamykane składowiska źródło gazu Liczna eksploatowanych składowisk odpadów komunalnych - 42 z ujęciem biogazu & odzyskiem energii - 5 Docelowo 20 składowisk na Dolnym Śląsku

20 Odzysk biogazu z komór fermentacji komunalnych osadów ściekowych Potencjał odzysku energii GWh/rok Ilość ton s.m./rok Osady ściekowe Oczyszczalnie ścieków komunalnych Liczba obiektów Całkowita ilość oczyszczalni komunalnych Produkcja biogazu (energia el.& ciepło) 7 - Produkcja biogazu (ciepło) 4 - Produkcja biogazu bez ujmowania 10 Proponowane rozwiązanie: zamykanie otwartych komór

21 Rozmieszczenie źródeł osadów ilość osadów ściekowych (Mg Rozwój fermentacji z ujęciem biogazu, współfermentacji z odpadami komunalnymi i innymi odpadami

22 Zagospodarowanie osadów w 2009 Rolnicze wykorzystanie 25% 30% Rekultywacja 4% 8% Składowanie Magazynowanie 33% Inne Proponowane rozwiązanie: suszenie i odzysk energii w procesie współspalania 4 instalacje suszenia osadu (2 w eksploatacji, 2 w budowie) plany przekazania wysuszonych osadów do odzysku energii w cementowniach

23 Suszarnie osadów Słoneczne, termiczne (wykorzystujące ciepło z układów kogeneracyjnych, odzysk ciepła ścieków) i hybrydowe Liberek i in. 2011

24 Odpady przemysłowe 2 główne grupy Odpady biodegradowalne i palne do wytwarzania paliwa zastępczego lub bezpośredniego spalania z odzyskiem energii Odpady biodegradowalne do przetwarzania tlenowego i beztlenowego

25 Odpady do produkcji paliw zastępczych 2 główne grupy odpadów Inne niż niebezpieczne Niebezpieczne Odzysk energii z odpadów głównie w cementowniach (niebezpieczne i inne niż niebezpieczne) ew. w elektrowniach (odpady inne niż niebezpieczne) - proces R1 Cementownie istotny element gospodarki odpadami w Polsce z uwagi na brak spalarni: - ok. 36% energii cieplnej wytwarzanej z paliw zastępczych, - ok. 751 tys. ton paliw z odpadów spalonych w 2009 roku, głównie RDF ( ), opony, tworzywa sztuczne, drewno. Całkowity potencjał: 1 GWh/rok

26 Produkcja paliwa z odpadów ( Wymagania cementowni: wartość opałowa >20 MJ/kg, wilgotność <15%, zawartość chloru < 1%, zawartość siarki < 1,5%, zawartość metali ciężkich < ppm zawartość popiołu < 15%

27 Odpady przemysłowe do fermentacji Głównie z przemysłu spożywczego Typowa wysoka zawartość materii organicznej, wysoka wilgotność, konsystencja ciekła lub półciekła Możliwa współfermentacja z innymi odpadami oraz odchodami zwierzęcymi 2 biogazownie w przemyśle spożywczym (frytki i chipsy ziemniaczane), odzysk ciepła z biogazu na własne potrzeby Całkowity potencjał energii: 68 GWh/rok Konkurencja z produkcją pasz

28 Biogaz rolniczy: odpady i produkty uboczne Odpady z hodowli zwierząt odchody zwierzęce Odpady, produkty uboczne i biomasa roślinna (z nieużytków) Pierwsza biogazownia rolnicza na Dolnym Śląsku: Świdnica kiszonka kukurydzy Dwie kolejne w budowie (Żórawina i Gorzesław) oparte o odpady zwierzęce i biomasę (kukurydza),

29 Odpady z hodowli zwierząt Stosunkowo niska i rozproszona hodowla zwierząt, małe farmy tylko ok. 100 farm >50 szt. bydła, całkowite liczba krów ok. 106 tys., ok. 200 ferm drobiu > sztuk (ok. 6 mln.), trzoda chlewna 308 tys. Całkowity potencjał biogazu z fermentacji gnojowicy ok. 117 mln m 3 /rok Możliwy do wykorzystania potencjał energii (ok. 20%) 456 GWh/rok

30 Potencjał odzysku energii z odpadów zwierzęcych Proponowane rozwiązanie: rozwój mikrobiogazowni na bazie odpadów (moc 100 kw) potrzeba opracowania tańszych technologii

31 Mikrobiogazownia rolnicza dla gosp. rolnego ok. 8 ha - Mikrobiogazownia Rolnicza KMR-7 Moc kwel Źródło: Stowarzyszenie Energii Odnawialnej

32 Biomasa pochodzenia rolniczego (roślinna), tys. GWh/rok tys. GWh/rok Potencjalny odzysk energii tys. GWh/rok Realny odzysk energii Nieużytki Ziemniaki Buraki cukrowe Kukurydza (zielonka) Rzepak (ziarno i słoma) Drewno Siano Słoma Możliwy do wykorzystania potencjał: GWh/rok

33 Potencjał energetyczny odpadów Dolnego Śląska GWh/rok Przemysłowe-palne Osady ściekowe-biogaz Przemysłowe-biogaz Rolnicze (gnojowica) biogaz GWh/rok biomasy odpadowej + nieużytki 0 Potencjał energetyczny odpadów Zmieszane komunalne Wykorzystanie potencjału odpowiada elektrowni o mocy 235 MW (8800 h/rok) ok. 4% energii pierwotnej - ok. 60 MW energii el. i 180 MW ciepła

34 Obecny poziom odzysku energii w różnych regionach (kwh/mieszk.rok) Nie wykorzystywany potencjał Obecnie wykorzystywany potencjał % 6.0% 10.5% 74.3% 1.1%

35 Podsumowanie Największe wyzwanie gospodarka odpadami komunalnymi (poziomy redukcji składowania odpadów ulegających biodegradacji i recyklingu); Proponowane rozwiązania: bezpośrednie spalanie, paliwa z odpadów, fermentacja metanowa frakcji ulegającej biodegradacji; Konieczne jest też zwiększenie odzysku energii z biogazu ze składowisk;

36 Podsumowanie Konieczne zwiększenie odzysku energii z komunalnych osadów ściekowych - rozwój fermentacji z ujęciem biogazu, współfermentację z odpadami komunalnymi i innymi odpadami, użycie suszonych osadów jako paliwa zastępczego Stosunkowo niski potencjał odzysku energii z odpadów przemysł Znaczący potencjał energii biogazu odchodów zwierzęcych i biomasy z rolnictwa

37 Platforma Innowacji technologie odzysku energii z odpadów

38 Dziękuję za uwagę dr inż. Emilia den Boer Politechnika Wrocławska Instytut Inżynierii Ochrony Środowiska