Andrzej Curkowski Instytut Energetyki Odnawialnej

Podobne dokumenty
Biogazownie w Polsce alternatywa czy konieczność

Szkolenie dla doradców rolnych

Technologie oczyszczania biogazu

Biogazownie w Polsce i UE technologie, opłacalność, realizacje

Produkcja biogazu w procesach fermentacji i ko-fermentacji

Modelowa Biogazownia Rolnicza w Stacji Dydaktyczno Badawczej w Bałdach

Biometan jako paliwo dla motoryzacji

PODSTAWOWE INFORMACJE DOTYCZĄCE WDRAŻANIA INSTALACJI BIOGAZOWYCH W POLSCE

PODSTAWOWE INFORMACJE DOTYCZĄCE WDRAŻANIA INSTALACJI BIOGAZOWYCH W POLSCE

ROLNICZE ZAGOSPODAROWANIE ŚCIEKU POFERMENTACYJNEGO Z BIOGAZOWNI ROLNICZEJ - OGRANICZENIA I SKUTKI. Witold Grzebisz

Katarzyna Sobótka. Mazowiecka Agencja Energetyczna Sp. z o.o. Specjalista ds. energii odnawialnej. k.sobotka@mae.mazovia.pl

Standardyzacja ocen substratów oraz zasady doboru składu mieszanin dla biogazowni rolniczych z uwzględnieniem oddziaływao inhibicyjnych.

POLSKA IZBA GOSPODARCZA ENERGII ODNAWIALNEJ POLSKA GRUPA BIOGAZOWA. Paweł Danilczuk

BioEnergy Farm. Kalkulatory - energetyczne wykorzystanie biomasy. Platforma Europejska BioEnergy Farm Kalkulacja opł acalnoś ci biogazowni

Instytut Biotechnologii Przemysłu Rolno-Spożywczego. Oddział Cukrownictwa. Działalność naukowa. Oddziału Cukrownictwa IBPRS. dr inż.

Potencjał metanowy wybranych substratów

MECHANIZM POWSTAWANIA BIOGAZU

EVERCON sp. z o.o. ul. 3 Maja 22, Rzeszów tel. 17/ , evercon@evercon.pl BIOGAZOWNIE 2011 ROK

Przydatność Beta vulgaris L. jako substratu biogazowni rolniczej

BIOGAZOWNIA JAKO ELEMENT GOSPODARKI ODPADAMI- ASPEKTY PRAKTYCZNE. Poznao

Wytwarzanie biometanu - aspekty technologiczne i ekonomiczne

Wykorzystanie biowęgla w procesie fermentacji metanowej

mgr inż. Andrzej Jurkiewicz mgr inż. Dariusz Wereszczyński Kontenerowa Mikrobiogazownia Rolnicza KMR 7

Produkcja biogazu pod kątem przyłączenia do sieci gazowniczej niemiecka technologia

Biogazownia rolnicza w perspektywie

Bałtyckie Forum Biogazu

AGROBIOGAZOWNIA Zakładu Doświadczalnego Instytutu Zootechniki Państwowego Instytutu Badawczego Grodziec Śląski Sp. z o.o.

ENNEREG Międzynarodowa Konferencja Transfer wiedzy w dziedzinie zrównoważonego wykorzystania energii

Odnawialne źródła energii

Biogazownia. Planowanie, Budowa, Eksploatacja. Autor: Dipl.-Ing. Kathrin Zimmermann eutec Ingenieure GbR. SYGMA Sp. z o.o.

Wpływ dodatku biowęgla na emisje w procesie kompostowania odpadów organicznych

Małe biogazownie. jako element racjonalnego gospodarowania energią

Biogazownie Rolnicze w Polsce

Oczyszczanie i uszlachetnianie biogazu do jakości gazu ziemnego

SUBSTANCJA POFERMENTACYJNA JAKO NAWÓZ. dr Alina Kowalczyk-Juśko Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie Wydział Nauk Rolniczych w Zamościu

Wykorzystanie modelu fermentacji beztlenowej ADM1 do estymacji produkcji metanu w bigazowniach rolniczych

BADANIA BIODEGRADACJI SUROWCÓW KIEROWANYCH DO BIOGAZOWNI

Biogazownie rolnicze w Polsce doświadczenia z wdrażania i eksploatacji instalacji

Czy opłaca się budować biogazownie w Polsce?

PROJEKTOWANIE I BUDOWA BIOGAZOWNI

Rozwój rynku biogazu rolniczego w Polsce i Unii Europejskiej

Biogaz i biomasa -energetyczna przyszłość Mazowsza

Gaz składowiskowy jako źródło energii odnawialnej. Instalacja odgazowania w Spółce NOVA w Nowym Sączu. dr inż. Józef Ciuła NOVA Spółka z o.o.

Opłacalność produkcji biogazu w Polsce. Magdalena Rogulska

Mała instalacja biogazowni 75 kw el

Autorzy: Instytut Inżynierii Wody i Ścieków Wydział Inżynierii Środowiska i Energetyki Politechnika Śląska w Gliwicach

Poferment z biogazowni nawozem dla rolnictwa

Projektowanie i budowa biogazowni, uszlachetnianie biogazu. Leszek Zadura, Senior Marketing Advisor WARSZAWA

WYBRANE TECHNOLOGIE OZE JAKO ELEMENT GOSPODARKI OBIEGU ZAMKNIĘTEGO. Dr inż. Alina Kowalczyk-Juśko

Wykorzystanie odpadów biodegradowalnych do produkcji biogazu jako alternatywnego źródła energii odnawialnej

Utylizacja osadów ściekowych

Przegląd technologii produkcji biogazu, cz. 2

PROJEKT BIOGAZOWNI W CUKROWNI P&L GLINOJECK S.A.

Andrzej Curkowski Instytut Energetyki Odnawialnej

Stanisław Wójtowicz KUKURYDZA I SORGO JAKO CELOWE SUBSTRATY DO PRODUKCJI BIOGAZU

BIOGAZOWNIA ROLNICZA 0,5 MW

Szwedzkie Rozwiązania Gospodarki Biogazem na Oczyszczalniach Ścieków. Dag Lewis-Jonsson

Spis treści. Wykaz ważniejszych skrótów i symboli... XIII VII

Szkolenie dla doradców rolnych

Gospodarcze wykorzystanie dwutlenku węgla

Budowa i eksploatacja biogazowni rolniczej Wrocław. mgr Piotr Chrobak, inż. Jacek Dziwisz, dr inż. Maciej Sygit

Zagospodarowanie pofermentu z biogazowni rolniczej

TECHNOLOGIE KRIOGENICZNE W SYSTEMACH UZDATNIANIA GAZÓW RACJONALNE UŻYTKOWANIE PALIW I ENERGII. Wojciech Grządzielski, Tomasz M.

Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie

Spis treści. Wykaz ważniejszych skrótów i symboli

Możliwości wykorzystania biogazu rolniczego do produkcji paliwa silnikowego

Biogazownie w energetyce

PL B1. Sposób jednoczesnego wytwarzania wodoru i biogazu oraz instalacja do jednoczesnego wytwarzania wodoru i biogazu

BELGIA - BIOLECTRIC Nowy paradygmat sektora biogazu

Przykłady obliczeniowe Biogaz Inwest

Analiza potencjału gmin do produkcji surowców na cele OZE Projektowanie lokalizacji biogazowni rolniczych

Dezintegracja osadów planowane wdrożenia i oczekiwane efekty

Biogazownie rolnicze odnawialne źródła energii

Kierunki rozwoju technologii biogazu rolniczego w UE i Polsce

OCZYSZCZANIE ŚCIEKÓW W PRZEMYŚLE SPOZYWCZYM. jaki proces oczyszczania wybrać. Ireneusz Plichta Przedsiębiorstwo Inżynierskie ProEko

Przykłady obliczeniowe Biogaz Inwest

Centrum Innowacji Edoradca Sp. z o.o S.K.

Zainwestuj w odnawialne źródła energii w Twoim Regionie: województwo warmińsko mazurskie

OKREŚLENIE MAŁYCH PODMIOTÓW TYPU CHP NA BIOMASĘ

November 21 23, 2012

Biogazownie rolnicze. Zespół Szkół Rolniczych im W. Witosa w Legnicy. Technikum rolnicze kl. 3R

Biogazownia w Zabrzu

Dr inż. Joanna Wilk. Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa Katedra Termodynamiki Rzeszów, ul. W. Pola 2. produkcji biogazu

ENERGIA ZE ŹRÓDEŁ ODNAWIALNYCH BIOGAZOWNIA ROLNICZA

Biogaz. ekonomiczny, ekologiczny, bezpieczna przyszłość. Silny zespół:

BEZTLENOWE OCZYSZCZANIE ŚCIEKÓW Z ZAKŁADU PRZETWÓRSTWA ZIEMNIAKÓW Z WYKORZYSTANIEM POWSTAJĄCEGO BIOGAZU DO PRODUKCJI PRĄDU, CIEPŁA I PARY

Instalacja testowa do wytwarzania biowęgla z różnych rodzajów biomasy

Praktyczne sposoby wdrożenia idei produkcji biometanu z odpadów na cele transportowe w Polsce Barbara Smerkowska Magdalena Rogulska

Konwersja biomasy do paliw płynnych. Andrzej Myczko. Instytut Technologiczno Przyrodniczy

Energia ukryta w biomasie

mgr inż. Witold Płatek mgr inż. Agnieszka Ozdoba Ruda Sułowska

Pomorski Biogaz, Gdańsk

ENERGETYCZNE WYKORZYSTANIE BIOGAZU

Optymalizacja zużycia energii na Oczyszczalni Ścieków Klimzowiec. Opracował: Piotr Banaszek

Rynkowe aspekty technologii biogazowni rolniczych

Energia z odpadów komunalnych. Karina Michalska Radosław Ślęzak Anna Kacprzak

PRZEWODNIK BIOGAZ ROLNICZY

Dostępne technologie mikro i małych instalacji odnawialnych źródeł energii

Transkrypt:

Regionalny warsztat szkoleniowo-informacyjny w ramach projektu Biogazownia-przemyślany wybór Podstawowe informacje na temat technologii wytwarzania biogazu rolniczego Andrzej Curkowski Instytut Energetyki Odnawialnej Świętokrzyskie Centrum Innowacji i Rozwoju Technologii, 4 marca 2014 r

Fermentacja metanowa idea procesu Fermentacja metanowa - beztlenowy rozkład substancji organicznych do związków prostych (m.in. CH 4, CO 2, H 2 ) WARUNKI BEZTLENOWE C X H Y O Z CH 4 + CO 2 +inne śladowe + BIOMASA ZWIĄZKI ORGANICZNE BIOGAZ MASA POFERMENTACYJNA Podstawowe cechy i warunki procesu: - 4 fazowy proces realizowany przez bakterie beztlenowe oraz względnie beztlenowe (fakultatywne), - Zakres temperatur: psychorfilowy 22 C, mezofilowy 35 C, termofilowy 55 C, - Zakres ph: 6,8-7,4, - Czas retencji (przebywania w komorze) 15-80 dni (w zależności od substratów), - Mieszanie zapewniające jednolite warunki procesu w całej objętości zbiornika, - Substraty: substancje organiczne -białka, węglowodory i tłuszcze, - Produkty: biogaz + masa pofermentacyjna o własnościach nawozowych.

Mechanizm powstawania biogazu Fermentacja jest procesem naturalnie zachodzącym w układzie pokarmowym zwierząt Biogazownia betonowa krowa Białka Węglowodany Tłuszcze Faza procesu Hydroliza Kwasogeneza (acidogenaza) Octanogeneza (acetogeneza) Metanogeneza Bakterie Fakultatywne (względne) beztlenowce Fakultatywne (względne) beztlenowce, bakterie octanowe Bakterie octanowe i metanogenne Bakterie metanogenne Substancje rozkładane i produkty rozkładu aminokwasy, alkohole, wyższe kwasy tłuszczowe, cukry proste kwasy karboksylowe (gł. walerianowy, mrówkowy i propionowy), alkohole, ketony, aldehydy, CO 2, H 2 kwas octowy (octan), CO 2, H 2 CH 4, CO 2, H 2

Całkowita i jednostkowa produktywność biogazu z poszczególnych substratów Całkowita produktywność biogazu [m 3 /kg s.m] - maksymalny możliwy uzysk biogazu z jednostki suchej masy, - maksimum miedzy 14 a 21 dniem trwania procesu. Jednostkowa produktywność biogazu [m3/m3*d] - dynamika produkcji biogazu w odniesieniu do produkcji całkowitej, - najbardziej dynamiczny rozkład substancji organicznych w ciągu pierwszych 5-8 dni - po osiągnięciu maksimum wydajność procesu stopniowo się zmniejsza. Źródło: From lab scale to full scale biogas plants, R. Farina A. Spagni, EuroBioRef Summer School 2011

Proces fermentacji przebiega w trzech zakresach temperatur: Dynamika procesu fermentacji Zakres temperatur Temperatura Czas trwania Zastosowanie psychrofilowa 10-25 C 70 80 dni instalacje w Afryce i krajach azjatyckich mezofilowa 32-42 C ok. 30 dni większość instalacji biogazowni rolniczych w Europie termofilowa 52-57 C 15-20 dni Wybór temperatury procesu determinuje m.in. parametry technologiczne, właściwości przetwarzanych substratów, Wyższa temperatura procesu - większa aktywność bakterii - większa wydajność fermentacji, - większa produkcja metanu, - krótszy czas retencji, - spadek zapotrzebowania na czynną objętość zbiornika fermentacyjnego, - konieczność precyzyjnego sterowania. Opłacalność produkcji biogazu na skalę przemysłową - fermentacja mezofilowa i termofilowa, Fermentacja psychrofilowa instalacje przydomowe w Azji i Afryce, stosowana m.in. do bioodpadów pochodzenia komunalnego oraz z przemysłu rolno-spożywczego

Produktywność biogazu poszczególnych substratów rolniczych Źródło: Biogaz Inwest 2012 Zawartość metanu w biogazie : Gliceryna spożywcza: 50% Kiszonka kukurydzy: 52% Odchody kurze: 55% Obornik bydlęcy: 55% Gnojowica świńska: 60% Mleko tłuste: 63% Tłuszcze zwierzęcy z separatora, 68% Tłuszcz po frytkach 68% [m 3 CH 4 /t s m.o.]

Opcje technologiczne biogazowni rolniczych Instalacje do produkcji biogazu rolniczego mogą się różnić pod względem: rodzaju i właściwości stosowanych substratów, doboru elementów ciągu technologicznego, sposobu wykorzystania biogazu (ciepło, kogeneracja biometan),

Źródło: Xergi AS Zasada działania biogazowni rolniczej i główne procesy technologiczne

Fermentacja mokra Fermentacja mokra dla wsadu do zawartości max. 16 % suchej masy zapewniona jest możliwość pompowywania do komory fermentacyjnej, Komory fermentacyjne zbiorniki o kształcie pionowego lub poziomego walca, posiadające : - betonowe dno, - stalowe lub betonowe ściany, - gazoszczelne zadaszenie, - uzbrojone w armaturę dostarczania substratu i odprowadzania masy pofermentacyjnej. - system mieszania, - wymienniki ciepła, Źródło: Xergi AS Właściwy przepływ i cyrkulację substratu w komorze zapewnia system mieszadeł. Napełnianie komory może być rozwiązane poprzez przepływ tłokowy lub ciągły (najprostsze konstrukcje). Źródło: Farm-scale biogas plants, T. Fisher, A.Krieg, Krieg & Fisher Ingenieure GmBH

Fermentacja sucha (>16% s.m.) zastosowanie mieszanek substratów o zawartości suchej masy > 16 %, optymalne rozwiązanie jeżeli brak wystarczającej ilości gnojowicy do rozcieńczania, proces prowadzony w kilku oddzielnych komorach fermentacyjnych, co stabilizuje ilość wytwarzanego biogazu, Źródło: http://www.smartferm.com/en/the-system.html?no_cache=1 biomasa jest zraszana płynem perkolacyjnym, poprawiającym dostępność substancji organicznej dla bakterii. Źródło: http://www.bekon.eu/waste-to-energy.html

Napełnianie nieciągłe (wsadowe) zmienna ilość i jakość produkowanego biogazu, równomierność produkcji biogazu zwiększa zastosowanie zbiorników wymiennych, Sposoby napełniania zbiornika fermentacyjnego Napełnianie częściowo ciągłe zwiększa równomierność produkcji biogazu, spada zapotrzebowanie składowania materiału wsadowego, Napełnianie ciągłe-przepływowe wzrasta równomierność produkcji biogazu, dobre wykorzystanie pojemności fermentora, ryzyko odpływu części nieprzefermentowanego substratu, - konieczność zapewnienia efektywnego systemu mieszania Napełnianie mieszane fermentacja także w zbiorniku pofermentacyjnym, większa równomierność wytwarzania biogazu, wydajność wykorzystania substratu. Źródło: http://agroenergetyka.pl

Fermentacja jednostopniowa lub wielostopniowa Źródło: BARIŞ ÇALLI, Anaerobic Treatment, Chapter 8 Anaerobic Sludge Digestion, Marmara University, Faculty of Engineering, Environmental Engineering Department, 2011 Zalety rozdziału fazy kwaśnej i metanogennej w procesie dwustopniowym: skrócenie czasu trwania fermentacji, zwiększenie stopnia rozkładu substancji organicznej do 60-80%, stworzenie optymalnych warunków dla powstawania kwasów w fazie kwaśniej pozwala na większą redukcję suchej masy, stworzenie optymalnych warunków do rozwoju mikroorganizmów w poszczególnych fazach procesu, większa stabilność procesu i mniejsze problemy z powstawaniem piany, wyższy uzysk biogazu.

Wartość kaloryczna: biogazu: ok. 6 kwh/m 3, metanu: ok. 10 kwh/m 3, Produkcja energii elektrycznej i ciepła w układzie kogeneracyjnym Sprawność agregatu CHP: cieplna: 40-do 55%, elektryczna: 30- do 44 % (wyższa dla jednostek większych), sprawność układu ok. 85 %, Czas pracy agregatu w ciągu roku: 7.500-8.300 godz./r, średnio 8.000 godz./r, dyspozycyjność urządzenia na poziomie 85-95%, Ilość wyprodukowanego ciepła brutto i netto Źródło: IEO całkowita produkcja brutto, pomniejszona jest o zużycie na potrzeby własne (ciepło technologiczne): 25-40% całkowitej produkcji ciepła, Ilość wyprodukowanej energii elektrycznej brutto i netto całkowita produkcja brutto pomniejszona jest o zużycie na potrzeby własne - średnio ok. 9% wyprodukowanej energii elektrycznej na potrzeby technologiczne: mieszadła, pompy, układ sterowania, oświetlenie.

Źródło: BIOMETHANE REGIONS, Introduction to the Production of Biomethane from Biogas A Guide for England and Wales Wydzielone sieci biogazu Produkcja biometanu z biogazu ograniczone możliwości wykorzystywania ciepła na terenach wiejskich, możliwości gromadzenia zapasów biogazu w specjalnych zbiornikach ograniczone są do kilkunastu dni, 1 możliwość: przesył siecią gazową do miejsc, gdzie biogaz może być wykorzystany do produkcji energii elektrycznej i ciepła w agregatach kogeneracyjnych, Instalacje demonstracyjne wydzielonych sieci wiejskich w Austrii. 2 możliwość: zatłaczanie biometanu do sieci gazu ziemnego. Kilkadziesiąt instalacji w Niemczech. Dwie pierwsze inwestycje w Polsce w budowie w Długoszynie (woj. lubuskie) oraz w Sudwie (woj. warmińsko - mazurskie).

Porównanie składu i właściwości biogazu i biometanu Parametr Biogaz Biometan (oczyszczony biogaz) Gaz ziemny Metan 45-75% (śr. 60%) 94-99% 93-98% Dwutlenek węgla 28-45% (śr. 40%) 0,1-4% 1% Azot <3% <3% 1% Tlen <2% <1% - Wodór ilości śladowe ilości śladowe - Siarkowodór <10 ppm <10 ppm - Amoniak ilości śladowe ilości śladowe - Etan - - <3% Propan - - <2% Wartość kaloryczna 5,5-7,7 kwh/m 3 Śr. 6 kwh/m 3 (w zależności od wsadu do biogazowni) 10,2-10,9 kwh/m 3 ok. 9-11 kwh/m 3

Technologie uszlachetniania biogazu Technologia Adsorpcja zmiennociśnieniowa (PSA) Płuczka wodna Chemiczna absorpcja - płuczka aminowa Fizyczna absorpcja - wymywanie z zastosowaniem Selexol-, Rectisol-, Purisol Efekt Adsorpcja CO 2 pod ciśnieniem na węglu aktywnym Rozpuszczenie CO 2 w wodzie pod wysokim ciśnieniem Chemiczna reakcja CO 2 z MEA (monoetanoloamina) Rozpuszczenie CO 2 w rozpuszczalniku pod wysokim ciśnieniem ). Stężenie metanu po procesie Straty metanu > 96% 2-4% > 96% 1-3% > 99% < 0,1% > 96% ok. 2% Separacja membranowa Różna prędkość permeacji molekuł gazowych > 95% ok. 2% Separacja kriogeniczna Warunki agregacji w zależności od temperatury > 99% - Źródło: http://biogazownierolnicze.pl/technologia/1419/technologia-uszlachetniania-biogazu W Polsce jakość gazu ziemnego określa: PN-C-04752:2002.Jakość gazu w sieci przesyłowej, PN-C-04753:2002 Jakość gazu w sieci rozdzielczej, Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 6 kwietnia 2004 r w sprawie warunków przyłączenia podmiotów do sieci gazowych (Dz. U. 105 poz.1113).

System dystrybucyjny Źródło: http://www.balticbiogasbus.eu/web/upload/distribution_of_biogas/act_5_2/fuelling%20systems.pdf Zastosowanie biometanu w transporcie miejskim i taksówkowym na przykładzie Szwecji Produkcja biogazu Przechowywanie sprężonego gazu Kompresja Szybkie tankowanie na stacji Mobilny system przechowywania Wolne tankowanie na rampie

Dziękujemy za uwagę! acurkowski@ieo.pl