BIOELEKTROWNIA ELECTRA Magazyn nawozu Przykładowy plan sytuacyjny bioelektrowni Zgłoszenie patentowe w Urzędzie Patentowym Rzeczypospolitej Polskiej nr W.121256 Autorzy i dysponenci wzoru użytkowego: EKOENERGIA Kolonia Pozezdrze i TERMO- KLIMA MK Katowice Kontakt: EKOENERGIA - Kolonia Pozezdrze 47, 11-610 Pozezdrze, tel. 600-135-708 e-mail: ekoenergia@ekoenergia-oze.pl, www: ekoenergia-oze.pl
BIOELEKTROWNIA pracująca w technologii ELECTRA Bioelektrownia pracująca w technologii ELECTRA, opracowana przez Konsorcjum Projektowo Wykonawcze EKOENERGIA TERMO-KLIMA, jest jednym z najnowocześniejszych rozwiązań technologicznych w zakresie przetwarzania biomasy roślinnej i zwierzęcej oraz innych produktów pochodzenia organicznego metodą mezofilowej fermentacji metanowej. ELECTRA jest technologią całkowicie bezodpadową i bezodorową. Pod względem rozwiązań technologicznych lokuje się w czołówce znanych i stosowanych w chwili obecnej technologii w Europie jak również, jest jedną z nielicznych, w której kompleksowo rozwiązano problem zagospodarowania substratów wysoko zaazotowanych. Proces technologiczny od początku do końca odbywa się w warunkach hermetycznych i jest jednoetapowy (bez konieczności dodatkowego odgazowywania) Ze względu na zastosowanie w nim autorskich rozwiązań dotyczących zasad przygotowania substratów wsadu do komory fermentacyjnej, skrócił się czas fermentacji, co w konsekwencji przekłada się na zmniejszenie kosztów inwestycyjnych. Recepturowy dobór substratów zasilających komorę fermentacyjną pozwala na efektywniejsze wygazowanie materiału wsadowego oraz uzyskanie kontrolowanego pod względem składu chemicznego granulowanego substytutu nawozu organicznego. W opisowym skrócie proces technologiczny przedstawia się następująco: 1. Po dostarczeniu substratów do zbiornika magazynowego, następuje ich mieszanie i uwodnienie a następnie przetransportowanie do zbiornika przygotowania wstępnego zgodnie z ustaloną recepturą. Istnieje możliwość budowy zbiornika przygotowania wstępnego wewnątrz zbiornika magazynowego, jako obiektów współśrodkowych. Pozwala to na zmniejszenie powierzchni zabudowy bioelektrowni. 2. W hydraulicznym mikronizerze następuje pełne rozdrobnienie do maksymalnej wielkości cząsteczek o wymiarach 80 100 µ z jednoczesnym rozerwaniem błon komórkowych substratu. Substrat zostaje automatycznie uwodniony do mniej więcej 90 %. 3. Materiał zostaje przetransportowany do zbiornika przygotowania zasadniczego, gdzie poddany zostaje pełnej homogenizacji, uwodnieniu do 5 10 % suchej masy oraz podgrzany do temperatury 33 35 o C.
4. Ze zbiornika przygotowania zasadniczego 4 lub więcej razy na dobę (w szczególnych przypadkach recepturowych wsadu w systemie ciągłym lub quasi ciągłym), substrat zostaje przez wymiennik spiralny, (w którym następuje finalne podgrzanie substratu do temperatura jaka aktualni panuje w komorze fermentacyjnej) wprowadzany do komory fermentacyjnej. Przewód doprowadzający jest izolowany tak, że substrat na wlocie do ZKF ma temperaturę 37 39 o C i ph w przedziale 6,6 7,6 - identyczne jak temperatura i ph substratu w komorze fermentacyjnej. 5. W komorach fermentacyjnych materiał (5% - maksymalnie 10 % s.m.) przebywa w zależności od rodzaju substratu 10 24 dób. Jest systematycznie mieszany (kilka do kilkunastu razy na godzinę) po czym jako osad pofermentacyjny wyprowadzany jest co najmniej 4 razy na dobę lub częściej (zawsze tyle samo ile razy następuje wprowadzenie substratu do komory fermentacyjnej) do pomieszczenia w którym poddawany zostaje obróbce mechanicznej. Wygazowanie odbywa się do poziomu 75 80% zawartości materii organicznej. 6. W wszystkich wariantach technologii ELECTRA stosujemy pionowe centralne mieszadło szczelinowe (patent konsorcjum Ekoenergia Saneco) lub pełne 7. Komory fermentacyjne od wewnątrz wyposażone są w elektrody, które na zasadzie tomografii komputerowej pozwalają na pełną kontrolę utrzymania substratu w stanie mieszaniny jednorodnej, 8. Po przejściu osadu przez wirówki lub prasy, osad jest suszony, proszkowany, nawilżany (naszraniany lub naparowywany) do około 70% s.m., granulowany (w tym czasie może zostać uszlachetniony dowolnym dodatkiem, w tym siarką z procesu odsiarczania wyprodukowanego w bioelektrowni biogazu) i pakowany w worki o wadze 1, 2, 5, 10, 15, 20, 25 i 35 kg lub big bagi. 9. Woda z wirówek i pras (filtrat), co najmniej w połowie (lub w innej ilości wynikającej ze stężenia azotu) trafia ponownie do zbiornika przygotowania wstępnego, reszta przez mikrooczyszczalnię (pracującą w technologii odwróconej osmozy i stanowiącą integralną część bioelektrowni) zrzucana jest do zbiornika buforowego, rzeki lub innego odbiornika (kanalizacja, staw, jezioro itp.). W systemie uwadniania substratów wykorzystywana jest również woda opadowa gromadzona w zbiorniku do którego doprowadzone jest systemem rynien i rur spustowych. Osad ściekowy (retentat) z mikrooczyszczalni kierowany jest do linii produkującej nawóz. 10. Biogaz z procesu fermentacji trafia do instalacji odsiarczania, po czym do zbiornika a stamtąd do siłowni gdzie napędza agregaty
kogeneracyjne. Odsiarczanie prowadzone jest polską mokrą technologia Biosulfex w wyniku czego otrzymujemy pulpę siarkową wykorzystywaną w bioelektrowni do produkcji nawozu siarczanowego. 11. Energia elektryczna wytworzona w agregatach trafia w do sieci ZE lub innego lokalnego odbiorcy. Ciepło w 100% wykorzystane jest do produkcji granulowanego substytutu nawozu organicznego. Bioelektrownia na potrzeby własne zużywa około 8-10% wyprodukowanej energii elektrycznej. W przypadku bilansowego braku ciepła do produkcji granulatu (co występuje w biogazowniach), uzyskujemy je z paneli słonecznych solarów, zainstalowanych na obiektach bioelektrowni. 12. Zaproponowana technologia jest procesem hermetycznym a tym samym nie generuje żadnych odorów w nielicznych miejscach: rozładunku czy przeładunku substratów oraz produkcji nawozu mogą być stosowane odciągi i neutralizacja odorów w filtrach biologicznych jak również trójkomorowe śluzy zrzutowe. 13. W wyniku stosowania przedstawionej technologii nie powstają jakiekolwiek odpady. Woda wykorzystana jest w systemie zamkniętym a osad pofermentacyjny przetwarzany na nawóz. Uszlachetniaczem nawozu jest również siarka pozyskana w procesie odsiarczania biogazu oraz koncentrat retentatu mikrooczyszczalni. 14. Przedstawiona technologia pozwala na zagospodarowanie dowolnych odpadów i produktów organicznych. 15. Technologia ELECTRA jest technologią innowacyjną. W komorach fermentacyjnych bioelektrowni pracującej w technologii ELECTRA wykorzystano pionowe mieszadło szczelinowe, stanowiące również przedmiot zgłoszenia patentowego opracowanego również przez zespół autorów technologii ELECTRA. Zastosowanie tego mieszadła pozwala na szybsze i efektywniejsze wygazowanie substratów. Bioelektrownia ELECTRA została zgłoszona do Urzędu Patentowego RP pod numerem W.121256 W technologii ELECTRA zrealizowano bioelektrownię pracującą w oczyszczalni ścieków komunalnych w Żyrardowie. W obiekcie, ze względu na podpisane wcześniej umowy z rolnikami na odbiór osadu ściekowego w postaci odwodnionej nie zrealizowano linii do granulowania. Odwadnianie osadu do około 40% s.m. odbywa się w prasie taśmowej.
Aktualnie projektuje się kilka bioelektrowni które będą pracowały w technologii ELECTRA. Są to między innymi: 1. bioelektrownia w Ujeździe (woj. łódzkie) moc elektryczna około 5 MW el podstawowy substrat: kiszonka z buraka energetycznego, topinamburu i kukurydzy, gnojowica bydlęca, obornik świński, pomiot drobiowy, odpady gastronomiczne i przemysłu rolno - spożywczego 2. bioelektrownia w Działdowie (woj. warmińsko - mazurskie) moc elektryczna około 4,3 MW el podstawowy substrat: kiszonka z buraka energetycznego, topinamburu i kukurydzy, gnojowica świńska i bydlęca, obornik świński 3. bioelektrownia w Skarbimierzu (woj. opolskie) moc elektryczna około 2 MW el podstawowy substrat: kiszonka z buraka energetycznego, topinamburu i kukurydzy, odpady poprodukcyjne przemysłu cukierniczego, paszowego i młynarstwa. 4. bioelektrownia w Lipkach (gmina Skarbimierz Osiedle, woj. opolskie) moc elektryczna około 2 MW el podstawowy substrat: kiszonka z buraka energetycznego, topinamburu i kukurydzy, odpady poprodukcyjne przemysłu cukierniczego, paszowego i młynarstwa. 5. bioelektrownia w Żodyniu (gmina Siedlec, woj. wielkopolskie) - moc elektryczna około 3 MW el podstawowy substrat: kiszonka z buraka energetycznego, topinamburu i kukurydzy, trawa z wykoszeń rowów przydrożnych, przeterminowane podłoże zastępcze do pieczarkarni, pomiot drobiowy bezściółkowy i na ściółce, odpady poubojowe, odpady poprodukcyjne przemysłu spirytusowego. 6. bioelektrownia w Kozienicach (woj. mazowieckie) moc elektryczna około 4,5 M Wel podstawowy substrat: kiszonka z buraka energetycznego, topinamburu, kukurydzy i traw, gnojowica i obornik świński, odpady poprodukcyjne oraz zwroty rynkowe zakładu mleczarskiego 7. bioelektrownia w Wołodzi (gmina Nozdrzec, woj. podkarpackie) moc elektryczna około 1,5 MW el podstawowy substrat: kiszonka z traw, topinamburu i kukurydzy 8. bioelektrownia w Jabłonicy Ruskiej (gmina Dydnia, woj. podkarpackie) moc elektryczna około 1,5 MW el podstawowy substrat: kiszonka z traw, topinamburu i kukurydzy 9. bioelektrownia w Borku Małym (gmina Ostrów, pow. Sędziszowska ropczycki, woj. podkarpackie) moc elektryczna około 1,5 MW el podstawowy substrat: kiszonka z traw, topinamburu i kukurydzy, kiszone wysłodki buraczane
10. bioelektrownia w Niegosławicach (gmina Wodzisław, woj. świętokrzyskie) moc elektryczna około 2 MW el podstawowy substrat: kiszonka z topinamburu, buraków energetycznych i perzu wydłużonego zbitokępkowego, gnojowica i obornik świński, poprodukcyjne odpady oraz zwroty rynkowe oraz ściek surowy zakładu mleczarskiego, odpady przechowalnictwa warzyw, odpady z uprawy warzyw (łodygi marchwi i pietruszki oraz niegabarytowe korzenie) 11. bioelektrownia w Rzędowie (woj. świętokrzyskie) moc elektryczna 9,6 MWel podstawowy substrat: kiszonka z topinamburu, buraków energetycznych i perzu wydłużonego zbitokępkowego, gnojowica i obornik bydlęcy, trawy dziko rosnące, odpady poprodukcyjne przetwórstwa rolno spożywczego oraz odpady gastronomiczne. 12. bioelektrownia w Gnojnie (woj. świętokrzyskie) moc elektryczna około 2,0 MWel podstawowy substrat: kiszonka z topinamburu, buraków energetycznych i perzu wydłużonego zbitokępkowego, gnojowica i obornik bydlęcy, trawy dziko rosnące, odpady poprodukcyjne przetwórstwa rolno spożywczego. 13. bioelektrownia w Starachowicach (woj. świętokrzyskie) moc elektryczna około 5,0 MWel podstawowy substrat: kiszonka z topinamburu i perzu wydłużonego zbitokępkowego, gnojowica i obornik bydlęcy, trawy dziko rosnące, odpady poubojowe 14. bioelektrownia w Rudzie Kościelnej (gmina Ćmielów, woj. świętokrzyskie) moc elektryczna około 2,0 MWel podstawowy substrat: kiszonka z topinamburu, buraków energetycznych i perzu wydłużonego zbitokępkowego, gnojowica i obornik bydlęcy, trawy dziko rosnące 15. bioelektrownia w Dwikozach (woj. świętokrzyskie) moc elektryczna około 2,0 MWel podstawowy substrat: kiszonka z topinamburu, buraków energetycznych i perzu wydłużonego zbitokępkowego, spady jabłek i innych owoców, odpady przechowalnictwa owoców, wytłoki owocowe, gnojowica i obornik bydlęcy, trawy dziko rosnące (wykoszenia międzywali Wisły) 16. bioelektrownia w Piotrowicach ( gmina Zawichost, woj. świętokrzyskie) moc elektryczna około 2,0 MWel podstawowy substrat: kiszonka z topinamburu, buraków energetycznych i perzu wydłużonego zbitokępkowego, spady jabłek i innych owoców, odpady przechowalnictwa owoców, wytłoki owocowe, gnojowica i obornik bydlęcy, trawy dziko rosnące (wykoszenia międzywali Wisły)
W marcu 2012 r. rozpoczęto realizację Programu Inwestycyjno Naukowego RZĘDÓW Rewitalizacja terenu kopalni siarki w Rzędowie oraz okolicznych terenów poprzez budowę na jej terenie bioelektrowni ELECTRA (moc elektryczna około 10 MW) zasilanej biogazem z kontraktowanej biomasy pochodzenia rolniczego i innymi substratami organicznymi w tym materiałami odpadowymi oraz farm fotowoltaicznych (moc elektryczna 10 MW, 4 MW i 2 MW) i farmy wiatrowej (moc elektryczna około 30 MW) z jednoczesnym przestawieniem zasilania transportu samochodowego bioelektrowni oraz okolicznych mieszkańców z paliw ropopochodnych na biometan w ramach którego realizowana będzie bioelektrownia o mocy elektrycznej 9,6 MW pracująca w oparciu o biogaz pozyskany z biomasy pochodzenia rolniczego (roślinnej i zwierzęcej) oraz z odpadów poprodukcyjnych przemysłu przetwórstwa rolno spożywczego i gastronomicznych, zaś w listopadzie 2012 r. zainaugurowane będą prace nad Programem Inwestycyjno Naukowym STARACHOWICE, w ramach którego wybudowana zostanie bioelektrownia o mocy elektrycznej około 5 MW oraz biogazownia produkująca około 500 m 3 /godz. Czystego biometanu (równoważnika gazu ziemnego GZ-50), przeznaczona do produkcji biometanu przeznaczonego do zasilania ciepłownio miejskiej oraz na ewentualne potrzeby starachowickiego oddziału niemieckiej firmy MAN Bus. Kolejne inwestycje przewidziano na terenie woj. śląskiego, świętokrzyskiego, wielkopolskiego, podkarpackiego i warmińsko - mazurskiego. W oparciu o technologię ELECTRA, opracowano Wstępne Założenia Techniczno Ekonomiczne dla kolejnych 9 bioelektrowni, których realizacja przewidziana jest na lata 2013 2017. Prowadzone są rozmowy na temat realizacji bioelektrowni w technologii ELECTRA z kilkoma nowymi inwestorami (funduszami inwestycyjnymi i grupami kapitałowymi) oraz z inwestorami zagranicznymi, mającymi zamiar inwestować w polską bioenergetykę. Nowością w polskiej bioenergetyce jest tworzenie przez indywidualnych rolników grup producenckich z zamiarem budowania bioelektrowni we własnym zakresie. Takie inicjatywy notujemy w województwach świętokrzyskim, lubelskim i wielkopolskim i łódzkim. Rolnicy Ci, spośród wielu oferowanych im rozwiązań technologicznych, wybrali technologię ELECTRA. Bioelektrownia ELECTRA w maju 2011 r. uznana został przez Wojewódzki Fundusz Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej w Katowicach najbardziej proekologicznym rozwiązaniem technologicznym w dziedzinie bioenergetyki biogazowej
1. 2.
3. 4.
5. 6.
7. 8
9 10
11 12
13 14
Bioelektrownia ELECTRA w Żyrardowie 1. Widok ogólny 2. Komora fermentacyjna (żelbeton, wełna skalna, profilowana blacha stalowa) 3. Komora fermentacyjna 4. Czasza komory fermentacyjnej z mieszadłem pionowym 5. Czasza komory fermentacyjnej 6. Zbiornik biogazu 7. Siłownia i odwadnianie osadu. Na drugim planie budynek operacyjny komór fermentacyjnych. 8. Wymienniki ciepła: substrat ciepła woda 9. Węzeł cieplny 10. Agregat kogeneracyjny 11. Agregat kogeneracyjny 12. Prasa taśmowa do odwadniania osadu 13. Proces odwadniania osadu 14. Ładowanie odwodnionego osadu pofermentacyjnego na rozrzutnik nawozu UWAGA: budynek suszenia i granulowania osadu zrealizowany zostanie w roku 2013/2014.