MODERNIZACJA UKŁADU TECHNOLOGICZNEGO OCZYSZCZALNI ŚCIEKÓW W TOLKMICKU W ZAKRESIE ZMNIEJSZENIA ENERGOCHŁONNOŚCI PRODUKCJA ENERGII ELEKTRYCZNEJ I CIEPLNEJ NA POTRZEBY WŁASNE powiat elbląski województwo warmińsko mazurskie Moc elektryczna: 269,25 kw Moc cieplna: 302,05 kw Ilość nawozu: 1.626 t/rok Substraty: kiszonki z buraka energetycznego (jako ekwiwalent biomasy roślinnej) Inwestor : Urząd Miasta i Gminy Tolkmicko Szacunkowy koszt inwestycji: 7.630.584 zł Szacunkowy roczny zysk netto: 1.283.561,68 zł Prosty czas zwrotu kosztów inwestycji (SPBT): 5,94 rok 1
Spis treści: 1. Informacje wstępne 2. Przepisy prawne związane z programowaniem, projektowaniem i wykonaniem inwestycji 3. Opis przedsięwzięcia w układzie wariantowym a. Opis terenu do zainwestowania b. Identyfikacja i opis treści merytorycznej posiadanych przez inwestora dokumentów mogących mieć wpływ na efektywność realizacji inwestycji c. Sprawozdanie z wykonanych przez wykonawcę inwentaryzacji, ekspertyz, wywiadów i rozpoznań d. Wykaz niezbędnych jeszcze do pozyskania uzgodnień, opinii, analiz oraz pozwoleń i decyzji e. Analiza realnego popytu na OZE (potrzeby własne oczyszczalni, inne obiekty komunalne, obiekty sektora gospodarczego zlokalizowane w bezpośredniej odległości od źródła wytworzenia energii np. ZPO-W MASFROST W Tolkmicku) f. Bilans realnej podaży substratu energetycznego wg rodzaju i źródła pochodzenia (osady ściekowe, biomasa rolnicza poprodukcyjna z ZPO- W MASFROST w Tolkmicku, biomasa rolnicza z terenów komunalnych, biomasa rolnicza kontraktowana, inny substrat) g. Analiza kosztów pozyskania substratu energetycznego wg rodzaju i źródła pochodzenia h. Opis wymagań stawianych wykonawstwu dokumentacji projektowej i. Opis wymagań techniczno technologicznych i funkcjonalno użytkowych j. Opis rozwiązań techniczno technologicznych k. Opis wymagań stawianych urządzeniom i wykonawstwu robót budowlanych l. Schematy i ideogramy technologiczne, rysunki poglądowe, plany realizacyjne, karty katalogowe urządzeń, oferty handlowe dostawców urządzeń i technologii itp. ( w układzie wariantowym) 4. Szacunkowa kalkulacja kosztów inwestycyjnych sporządzona na bazie realnych informacji (danych z rynku krajowego) 5. Wstępny (ramowy) harmonogram rzeczowo finansowy w wdrażania projektu ( w czasie bezwzględnym w miesięcznych jednostkach odniesienia) 6. Szacunkowa kalkulacja kosztów eksploatacyjnych na bezie realnych informacji (danych z rynku krajowego) 7. Analiza efektu ekologicznego elementu projektu 8. Analiza efektywności finansowo ekonomicznej elementu projektu 9. Bibliografia 2
1. Informacje wstępne: Inwestor: URZĄD MIASTA I GMINY w Tolkmicku ul. Portowa 2, 82-340 Tolkmicko Osoba do kontaktu: Józef Zamojcin zastępca burmistrza tel. 512-096-897 Wykonawca koncepcji: EKOENERGIA Ola Łukaszek z siedzibą w Kolonii Pozezdrze, Kolonia Pozezdrze 47, 11-610 Pozezdrze powiat Węgorzewo, zarejestrowana w Ewidencji Działalności Gospodarczej prowadzonej przez Wójta Gminy Pozezdrze, powiat Węgorzewo, pod numerem ewidencyjnym 25/07 w dniu 27.09.2007 r., NIP: 845-109-40-94, REGON: 790267180. Rysunki planu zagospodarowania terenu: Biuro Projektów Architektonicznych i Usług Inwestorskich Comtarex Katowice. Osoba do kontaktu: Wojciech Łukaszek dyrektor, tel. 600-135-708 e-mail: wojciech.lukaszek @ekoenergia-oze.pl Podstawa wykonania: Umowa z dnia 24.03.2016 r. 2. Przepisy prawne związane z programowaniem, projektowaniem i wykonaniem inwestycji a. Ustawa o odnawialnych źródłach energii (OZE) z dnia 20 lutego 2015 r. (Dz. U. poz. 478) z późniejszymi zmianami (29.12.2015 r.) b. Rezolucja Sejmu RP z dnia 8 lipca 1999 w sprawie wzrostu wykorzystania energii ze źródeł odnawialnych (M.P. 1999, nr 25 poz. 365) c. Ustawa Prawo Budowlane z dnia 9 lutego 2016 r. (Dz. U. 2016 r poz. 290 ) d. Ustawa Prawo Ochrony Środowiska z dn. 27 kwietnia 2001 r. (Dz. U. z 2006 r. Nr 129, poz. 902 z późn. zm.) e. Ustawa z dnia 18 lipca 2001 r. Prawo wodne (Dz. U. z 2005 r. Nr 239, poz. 2019, z późn. zm.) f. Ustawa z dnia 16 kwietnia 2004 r. o ochronie przyrody (Dz. U. Nr 92, poz. 880 z późn. zm.) g. Ustawa o odpadach - z dn. 27 kwietnia 2001 r. ( Dz. U. Nr 62 poz. 628) h. Ustawa Prawo Energetyczne z dn. 10 kwietnia 1997 r. (Dz. U. z 2003 r. Nr 153, poz. 1504, z późn. zm.) 3
i. Ustawa z dnia 27 marca 2003 r. o planowaniu i zagospodarowaniu przestrzennym (Dz. U. Nr 80, poz.717 z późn. zm.). j. Ustawa z dnia 22 grudnia 2004 r. o handlu uprawnieniami do emisji do powietrza gazów cieplarnianych i innych substancji (Dz. U. Nr 281, poz. 2784) k. Ustawa z dnia 17 lipca 2009 r. o systemie zarządzania emisjami gazów cieplarnianych i innych substancji (Dz.U. 2009 Nr 130 poz. 1070) l. Ustawa z dnia 4 lutego 1994 r. Prawo geologiczne i górnicze (Dz. U. z 2005 r. Nr 228 poz. 1947 z późn. zm.) m. Ustawa z dnia 30 kwietnia 2004 r. o postępowaniu w sprawach dotyczących pomocy publicznej (Dz. U. z 2007 r. Nr 59, poz. 404.) n. Ustawa z dnia 10 lipca 2007 "o nawozach i nawożeniu" (Dz. U. Nr 147, poz. 1033) o. Ustawa o przeciwdziałaniu uciążliwości zapachowej projekt p. Polityka energetyczna Polski do 2025 roku przyjęta przez Radę Ministrów 4.01.2005 r. (M. P. Nr 42, poz. 562) q. Polityka energetyczna Polski do 2030 roku projekt Ministerstwa Gospodarki z dnia 5.03.2009 r. wersja nr 4 r. Rozporządzenie Rady Ministrów z dnia 21 sierpnia 2007 zmieniające rozporządzenie w sprawie określenia rodzajów przedsięwzięć mogących znacząco oddziaływać na środowisko oraz szczegółowych kryteriów związanych z kwalifikowaniem przedsięwzięć do sporządzania raportu o oddziaływaniu na środowisko (Dz.U. nr 158 poz. 1105 z 31 sierpnia 2007 r.) s. Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 20 grudnia 2005 r. w sprawie standardów emisyjnych z instalacji (Dz. U. Nr 260, poz. 2181, z późn. zm.) t. Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 22 grudnia 2004 r. w sprawie przypadków, w których wprowadzanie gazów lub pyłów do powietrza z instalacji nie wymaga pozwolenia (Dz. U. Nr 283, poz. 2840) u. Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 22 grudnia 2004 r. w sprawie rodzajów instalacji, których eksploatacja wymaga zgłoszenia (Dz. U. Nr 283, poz. 2839) v. Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 14 czerwca 2007 r. w sprawie dopuszczalnych poziomów hałasu w środowisku (Dz. U. Nr 120, poz. 826) w. Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 21 lipca 2004 r. w sprawie obszarów specjalnej ochrony ptaków Natura 2000 (Dz. U. Nr 229, poz. 2313) x. Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 12 stycznia 2006 r. w sprawie sposobu monitorowania wielkości emisji substancji objętych wspólnotowym systemem handlu uprawnieniami do emisji (Dz. U. Nr 16, poz. 124) y. Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 7 marca 2006 r. w sprawie informacji wymaganych do opracowania krajowego planu rozdziału uprawnień do emisji (Dz. U. Nr 43, poz. 308) z. Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 31 marca 2006 r. w sprawie rodzajów instalacji objętych wspólnotowym systemem handlu uprawnieniami do emisji (Dz. U. Nr 60, poz. 429, z późn. zm.), aa. Rozporządzenie. Ministra Środowiska z dnia 1 sierpnia 2002 r. w sprawie komunalnych osadów ściekowych ( Dz. U. Nr 134 poz. 1140) 4
bb. Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 11 sierpnia 2000 r. w sprawie szczegółowych warunków przyłączenia podmiotów do sieci ciepłowniczych, obrotu ciepłem, świadczeniami usług przemysłowych, ruchu sieciowego i eksploatacji sieci oraz standardów jakościowych obsługi odbiorców Dz.U. 2000 nr 72 poz. 845. cc. Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 25 września 2000 r. w sprawie szczegółowych warunków przyłączenia podmiotów do sieci elektroenergetycznych, obrotu energią elektryczną, świadczeniami usług przemysłowych, ruchu sieciowego i eksploatacji sieci oraz standardów jakościowych obsługi odbiorców Dz.U. 2000 nr 85 poz. 957. dd. Obwieszczenie Ministra Gospodarki z dnia 1 lipca 2005 r. w sprawie polityki energetycznej państwa do 2025 roku. MP Nr 42,poz. 562 z dnia 22 lipca 2005 r. ee. Rozporządzenie Ministra Rolnictwa i Rozwoju Wsi z dnia 14 marca 2007 r. w sprawie plonów reprezentatywnych roślin energetycznych (Dz. U. Nr 55, poz. 364) ff. Rozporządzenie Ministra Rolnictwa i Gospodarki Żywnościowej z 7 października 1997 r. w sprawie warunków technicznych jakim powinny odpowiadać budowle rolnicze i ich usytuowanie (Dz. U. nr 132 pos. 883 z 1997 r.) gg. Założenia programu rozwoju biogazowi rolniczych. Założenia programu stanowią propozycję Ministra Rolnictwa i Rozwoju Wsi przekazaną Ministrowi Gospodarki do programu Innowacyjna energetyka. Rolnictwo energetyczne Ministerstwo Rolnictwa, maj 2009 r. hh. Traktat o Unii Europejskiej art. 174 i 175 ii. Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady nr 1774/2002/WE z 03.10.2002 r. jj. Rozporządzenie Rady nr 1782/2003/WE z 29.09.2003 r. kk. Dyrektywa 96/61/WE z 24.09.1996 dotyczącą zintegrowanego zapobiegania i kontroli zanieczyszczeń ll. Dyrektywa 2001/77/WE Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 27 września 2001 r. w sprawie wspierania produkcji na rynku wewnętrznym energii elektrycznej wytwarzanej ze źródeł odnawialnych (Dz. U. WE L 283, str. 33; Dz. U. UE Polskie wydanie specjalne, rozdz. 12 t. 2, str. 121) mm. Dyrektywa 2004/8/WE Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 11 lutego 2004 r. w sprawie wspierania kogeneracji w oparciu o zapotrzebowanie na ciepło użytkowe na rynku wewnętrznym energii oraz zmieniająca dyrektywę 92/42/EWG (Dz. U. WE L 52, str. 50; Dz. U. UE Polskie wydanie specjalne, rozdz. 12 t. 3 str. 3) nn. Dyrektywa 2005/32/WE Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 6 lipca 2005 r. ustanawiająca ogólne zasady ustalania wymogów dotyczących ekoprojektu dla produktów wykorzystujących energię oraz zmieniająca dyrektywę Rady oo. Dyrektywa 2006/32/WE Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 5 kwietnia 2006 r. w sprawie efektywności końcowego wykorzystania energii i usług energetycznych oraz uchylająca dyrektywę Rady 93/76/EWG (Dz. U. WE L 114) pp. Decyzja Rady Europy z marca 2007 o zmniejszeniu gazów cieplarnianych o 20% w stosunku do poziomu emisji w roku 1990, zwiększeniu o 20% 5
udziału energii odnawialnej w finalnym zużyciu energii, poprawieniu o 20% efektywności energetycznej (poprzez zmniejszenie energii pierwotnej) 3x20 qq. Dyrektywa 2008/50/WE z dnia 21.05.2008 r. w sprawie jakości powietrza i czystszego powietrza dla Europy rr. Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady nr 1774/2002 ss. Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady nr 999/2001 tt. Dyrektywa 92/42/EWG, oraz dyrektywy Parlamentu Europejskiego i Rady 96/57/WE i 2000/55/WE dyrektywa ramowa (Dz. U. WE L 191, str. 29) uu. Plan działań na lata 2007 2009. Polityka Energetyczna dla Europy vv. Komunikaty Komisji: Wsparcie dla wytwarzania energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych KOM(2005) 627 http://eurlex.europa.eu/lexuriserv/site/pl/com/2005/com2005_0627pl01.pdf, Plan działania w sprawie biomasy KOM(2005) 628 http://eurlex.europa.eu/lexuriserv/site/pl/com/2005/com2005_0628pl01.pdf, ww. Komunikaty Komisji do Rady i Parlamentu Europejskiego: Udział odnawialnej energii w UE. Sprawozdanie Komisji zgodnie z art. 3 dyrektywy 2001/77/WE, ocena wpływu instrumentów ustawodawczych i innych polityk Wspólnoty na rozwój udziału źródeł odnawialnej energii w UE oraz propozycje konkretnych działań KOM(2004) 366 http://eurlex.europa.eu/lexuriserv/site/pl/com/2004/com2004_0366pl01.pdf, Mapa drogowa na rzecz energii odnawialnej - Energie odnawialne w XXI wieku: budowa bardziej zrównoważonej przyszłości KOM(2006) 848 http://eurlex.europa.eu/lexuriserv/site/pl/com/2006/com2006_0848pl01.pdf xx. Komunikat Komisji Wspólnot Europejskich do Rady i Parlamentu Europejskiego Mapa drogowa na rzecz energii odnawialnej Energie odnawialne w XXI wieku: budowa bardziej zrównoważonej przyszłości 3. Opis przedsięwzięcia w układzie wariantowym Koncepcja modernizacji układu technologicznego oczyszczalni ścieków w Tolkmicku w zakresie zmniejszenia energochłonności produkcja energii elektrycznej i cieplnej na potrzeby własne to projekt obejmujący głównie budowę bioelektrowni, która pozwoli na wykorzystanie wyprodukowanej energii elektrycznej na zaspokojenie własnych potrzeb oczyszczalni a nadprodukcji na sprzedaż do lokalnych odbiorców. Ze względu na fakt, iż jednym z najbardziej obecnie preferowanych parametrów instalacji energetycznych jest wysokosprawna kogeneracja, autorzy koncepcji opracowali wariant, w którym zarówno energia elektryczna jak i cieplna (wytwarzana obocznie, w zasadzie jako produkt odpadowy z systemu chłodzenia agregatu kogeneracyjnego) są wykorzystane w 100%. Energia elektryczna jak wspomniano wyżej pokryje w pełni potrzeby własne oczyszczalni a nadprodukcja może zostać sprzedana do pobliskiego zakładu ZPO-W Masfrost, energia cieplna w części będzie wykorzystana do celów technologicznych bioelektrowni, a pozostałość do suszenia pofermentu w procesie przetwarzania go na nawóz organiczny. 6
Takie rozwiązanie wydaje się ze wszech miar najrozsądniejsze i najbardziej korzystne dla inwestora. Biorąc pod uwagę wskazany przez niego wariantowy skład substratów energetycznych którymi planuje zasilać bioelektrownię: a. osad pościekowy oczyszczalni ścieków b. biomasa rolnicza c. osad pościekowy i biomasa rolnicza zdecydowanie należy skłonić się do trzeciej propozycji, ponieważ spełnia ona wszystkie założenia: moc elektryczna około 300 kw i utylizacja (zagospodarowanie) osadu pościekowego. Daje to oczywiste korzyści ekonomiczne (mimo konieczności zakupu biomasy roślinnej) wyrażające się przede wszystkim: a. oszczędnością z tytułu niepłacenia za utylizacje lub składowanie osadu pościekowego b. rezygnacja z zakupu energii elektrycznej na potrzeby oczyszczalni od Zakładu Energetycznego (zachowanie jedynie opłaty stałej za zachowanie statusu zasilania awaryjnego) c. zysk ze sprzedaży wyprodukowanego nawozu organicznego d. zysk ze sprzedaży uprawnień do emisji CO 2 e. zysk z ekwiwalentu za wysokosprawną kogenerację Z tego względu nie należy zajmować się innymi wariantami surowcowymi, bo żaden z nich nie spełni wszystkich ekonomicznych i środowiskowych oczekiwań inwestora: 1. wariant pierwszy zasilanie bioelektrowni jedynie osadem pościekowym oczyszczalni. Niewielka ilość osadu nie zabezpieczy oczekiwań mocowych budowa bioelektrowni jest w takim przypadku nieopłacalna 2. wariant drugi można zbudować bioelektrownię o dowolnej mocy, jednak brak zagospodarowania osadu pościekowego również nie spełni założeń inwestora. Jedynym wariantem, który odpowiada na wszystkie życzenia inwestora jest wariant trzeci, w którym spełniony zostaje warunek mocowy bioelektrowni a niewielka ilość osadu pościekowego nie deprecjonuje pofermentu (oczywiście po specjalnych badaniach) jako nawozu organicznego. W dalszym ciągu niniejszego opracowania autorzy zajmować się będą wyłącznie optymalnym wariantem, wskazanym w zapytaniu ofertowym jako pozycja 3. Opis terenu do zainwestowania Podpisując umowę, inwestor wskazywał lokalizację bioelektrowni w obrębie stawów osadnikowych znajdujących się przy oczyszczalni ścieków w Tolkmicku, w obrębie geodezyjnym Kadyny. Badania geologiczne, przeprowadzone w roku 2002 na potrzeby oczyszczalni, jednoznacznie wskazują że jakakolwiek inwestycja realizowana w tym terenie zaliczona musi być do trzeciej kategorii geotechnicznej tj. budowli posadowionych w skomplikowanych warunkach gruntowo wodnych z uwagi na: 7
1. Występowanie w badanym podłożu budowlanym do głębokości 3,7 4,1 ppt gruntów nienośnych antropologicznych nasypów niekontrolowanych oraz namułów organicznych warstwy I, uniemożliwiających proste posadowienie bezpośrednie fundamentów projektowanych obiektów 2. Płytkie występowanie w badanym podłożu budowlanym, które nawiercone na głębokościach 3,2 4,1 m tj. rzędnych od -1,35 do -1,90 npm stabilizuje swój PPW na rzędnych -0,10 do 0,54 m npm. 3. Słabo agresywne środowisko wodno gruntowe na konstrukcje betonu portlandzkiego z uwagi na podwyższoną kwasowość ph 7,0. W związku z powyższym, po wizji lokalnej przeprowadzonej w dniu 29 marca 2016 r. przez przedstawicieli firmy Ekoenergia, zaproponowano zmianę lokalizacji z pierwotnie wskazanej na teren leżący przed oczyszczalnią ścieków, wydający się miejscem bardziej stabilnym oraz funkcjonalnie korzystniejszym zarówno ze względów posadowienia jak również nowej kompozycji technologicznej a przede wszystkim logistyki dowozu substratów przez dostawców zewnętrznych. Bioelektrownia z założenia ma mieć moc około 300 kw, co wynika z zapotrzebowania na energię elektryczną samej oczyszczalni ścieków (ma być pod tym względem samowystarczalna) oraz drugiego odbiorcy medium firmy MAS- FROST. Bioelektrownia zlokalizowana ma zostać na terenie gminy Tolkmicko w obrębie geodezyjnym Kadyny. 3 2 1 1. Pierwotnie proponowana lokalizacja inwestycji Lokalizacja proponowana przez Ekoenergię Odległości od najbliższych zabudowań (1,2,3) 8
Wydaje się, że nowa wariantowa lokalizacja (na działkach 8/25, oraz częściowo na 22/9 i 2/23 lub na 8/25, 8/22 oraz częściowo na 22/9 i 2/23) spełnia podstawowe wymogi stawiane przed terenami na których można budować bioelektrownie, mimo zastrzeżeń opisanych w punkcie założenia przedsięwzięcia. Bliższa analiza parametrów oraz wszystkich uwarunkowań, w tym istotnych elementów technicznych i środowiskowych, skłania ku wariantowej lokalizacji zaproponowanej przez Ekoenergię, przy czym bardziej korzystną z punktu widzenia logistyki dostaw substratów oraz wewnętrznego transportu na terenie bioelektrowni jest lokalizacja z działką nr 8/22. Odległości od najbliższych zabudować są zdecydowanie wystarczające aby nie generować protestów ze strony społeczeństwa, tym bardziej że inwestycja, zlokalizowana przy oczyszczalni ścieków takich konfliktów wywoływać nie powinna z natury rzeczy. Najbliżej zlokalizowane budynki mieszkalne i przemysłowe znajdują się w odległości 700 m (nr 1. Zakład Robót Drogowo Melioracyjnych), 1100 m (nr 2. Budynki mieszkalne dzielnicy Wybudówka) oraz 850 m (nr. 3 Zakład produkcyjny Masfrost). Działki na których ma powstać bioelektrownia stanowią własność Miasta i Gminy Tolkmicko. 2. Teren na którym ma powstać bioelektrownia Pierwotnie proponowana lokalizacja inwestycji Lokalizacja proponowana przez Ekoenergię 9
W wariancie pierwszym na wyznaczonym terenie (działka 8/25 i ewentualnie sąsiednie 22/29 oraz 2/23) planuje się umieścić komory fermentacyjne, instalację podawania substratu z mikronizatorem, fabrykę nawozu i peletu, wszystkie niezbędne instalacje technologiczne oraz silos do zakiszania zielonek. W celu zmniejszenia kosztów inwestycji, wykorzysta się nieeksploatowany budynek z prasą taśmową, w którym zainstaluje się wirówki do zagęszczenia osadu ściekowego oraz odwodnienia osadu pofermentacyjnego. Wymiary działki 8/25: szerokość 36,5 m długość 76,0 m. Oczywiście na potrzeby bioelektrowni wykorzystana zostanie część niezagospodarowana działki oraz fragmenty działek 22/29 i 2/23 z budynkiem mechanicznego odwadniania osadu i jego zapleczem. Wycinka drzew ograniczona do minimum i obejmująca wyłącznie gatunki pospolite. W wariancie drugim, w przypadku wykupienia przez miasto działki nr 8/22, zmieni się dyslokacja obiektów, co korzystnie wpłynie na strukturę transportu wewnątrz bioelektrowni (dostawa substratów oraz odbiór nawozu i ewentualnie peletu) jak również na transport serwisowy. Wariantowość wyboru uzależniona jest od możliwości wykupu z rąk prywatnych działki nr 8/22. Ten wariant jest bardziej korzystny zarówno dla samej bioelektrowni jak i dla oczyszczalni ścieków ora planowanych elektrowni słonecznej i wiatrowej. W przypadku niemożności wykupienia działki dojdzie do znaczącej kompensacji obiektów, w istotny sposób utrudniającej poruszanie się zarówno po terenie bioelektrowni jak i samej oczyszczalni ścieków. 3. Teren pod bioelektrownię z ewentualną rozbudową o działkę nr 8/22 10
4. Proponowane rozmieszczenie obiektów bioelektrowni w wariancie I: 1. Zbiornik przygotowania zasadniczego z mikronizatorem, 2. Komory fermentacyjne, 3. Zbiornik biogazu, 4. Instalacja odsiarczania, 5. Zbiornik buforowy i ppoż., 6. Fabryka nawozu 7. Kontenery z agregatami kogeneracyjnymi, 8. Silos, 9. Budynek wirówek 11
5. Proponowane rozmieszczenie obiektów bioelektrowni w wariancie II: 1.Zbiornik przygotowania zasadniczego z mikronizatorem 2. Komory fermentacyjne 3. Zbiornik biogazu, 4. Instalacja odsiarczania, 5. Zbiornik buforowy i ppoż. 6. Fabryka nawozu, 7. Kontenery z agregatami kogeneracyjnymi, 8. Silos, 9. Budynek wirówek 12
6. Widok na działkę inwestycyjną od strony drogi dojazdowej do oczyszczalni 7. Widok na drogę dojazdową do oczyszczalni i bioelektrowni 13
8. Widok na działkę 8/25 od strony bramy wjazdowej Lokalizacja we wskazanym miejscu nie jest obarczona żadnymi negatywami z wyjątkiem opisanych wyżej trudnościami powierzchniowymi. Znajduje się w bezpiecznej odległości od zabudowań mieszkalnych, ma dogodny dojazd oraz niekłopotliwe wyprowadzenie energii elektrycznej zarówno na obwód wyspowy oczyszczalni, do odbiorcy końcowego (Masfrost) jak i do sieci Zakładu Energetycznego. Z tych względów, jak również z możliwości rozwojowego skorzystania z substratów uprawianych na pobliskich polach autorzy opracowania wskazują lokalizację przed oczyszczalnią jako optymalną i w koncepcji te lokalizacje rekomendują i opisują. Działki zasadniczo nie powinny generować żadnych problemów inwestycyjnych z zastrzeżeniem że zlokalizowane są na terenie ochronnym Natura 2000, jednak ze względu na niewielką moc elektryczną bioelektrowni oraz fakt że istnieją technologie w których dopuszczalna jest realizacja inwestycji na terenach Natura 2000 (w tym na terenie województwa warmińsko mazurskiego), należy przyjąć, że pomysł budowy nie powinien napotkać istotnych sprzeciwów w realizacji. Działka jest naturalnie płaska z lekkim spadem w kierunku północnej i północno wschodniej granicy. 14
Identyfikacja i opis treści merytorycznej posiadanych przez inwestora dokumentów mogących mieć wpływ na efektywność realizacji inwestycji Teren na którym ma być posadowiona bioelektrownia nie jest objęty miejscowym planem zagospodarowania przestrzennego zarówno dla miasta Tolkmicko (załącznik nr 1 do Uchwały nr XII/65/15 Rady Miejskiej w Tolkmicku z dnia 30 czerwca 2015 r. w sprawie miejscowego planu zagospodarowania przestrzennego obejmującego miasto Tolkmicko i fragment obrębu geodezyjnego Suchacz dziennik Urzędowy województwa warmińsko mazurskiego z dnia 17 sierpnia 2015, poz. 2946) 9. Mapka terenu objętego miejscowym, planem zagospodarowania przestrzennego dla miasta Tolkmicko i obrębu geodezyjnego Suchacz 15
jak i dla miejscowości Kadyny, w których obrębie geodezyjnym zlokalizowana ma zostać planowana bioelektrownia (Uchwała nr XLIX/321/10 z dnia 27 sierpnia 2010 r. Rady Miejskiej w Tolkmicku Dziennik Urzędowy województwa warmińsko mazurskiego nr159 z dnia 12.10.2010 r., poz. 2041). 10. Mapka terenu objętego miejscowym, planem zagospodarowania przestrzennego dla miejscowości Kadyny 16
W związku z powyższym realizacja inwestycji będzie się odbywać na zasadzie wydanych przez Urząd Miasta warunków zabudowy. Ze względu na lokalizację inwestycji w potrójnie chronionym obszarze Natura 2000 : Zalew Wiślany i Mierzeja Wiślana (jako obszar mający znaczenie dla Wspólnoty - OZW) PLH280007, PLB280010 Zalew Wiślany oraz Doliny Erozyjne Wysoczyzny Elbląskiej PLH280029, prawdopodobne jest, że wymagane będzie wykonanie dla przedsięwzięcia Raportu o oddziaływaniu inwestycji na środowisko. Precedensową decyzję dotyczącą budowy podobnej wielkościowo (250 kw) bioelektrowni w obszarze Natura 2000 regionalny dyrektor ochrony środowiska w Olsztynie wydał dla bioelektrowni w Nalikajmach (pow. i gmina Bartoszyce) w dniu 9.09.2015 r. 11. Fragment pisma RDOŚ w Olsztynie uzasadniający konieczność wykonania raportu o oddziaływaniu inwestycji na środowisko dla inwestycji w Nalikajmach zlokalizowanej w obszarze Natura 2000 Ostoja Warmińska PLB280015 17
18
12. Decyzja RDOŚ w Olsztynie o uzgodnieniu budowy bioelektrowni w Nalikajmach zlokalizowanej w obszarze Natura 2000 Ostoja Warmińska PLB280015 Wprawdzie dla samego miasta Tolkmicko, olsztyński RDOŚ pismem z dnia 24.03.2016 r. informuje, że dla Lokalnego programu rewitalizacji miasta Tolkmicka na lata 2008 2023 nie istnieje konieczność przeprowadzenia strategicznej oceny oddziaływania na środowisko, jednak program rewitalizacji nie obejmuje obszaru geodezyjnego Kadyny w którym zlokalizowana ma zostać bioelektrownia. Legenda: 13. 13. Mapka obszarów chronionych Natura 2000 w rejonie miasta Tolkmicka i gminy Tolkmicko (wg Geoserwis - mapy) Sprawozdanie z wykonanych przez wykonawcę inwentaryzacji, ekspertyz, wywiadów i rozpoznań W trakcie przygotowywania dokumentu przeprowadzono szereg wizji lokalnych oraz wywiadów z osobami dysponującymi wiedzą na temat stanu istniejącego oczyszczalni ścieków jak i wizji obiektu po modernizacji i rozbudowie, w tym z dobudowaną bioelektrownią i pozostałymi zespołami energetycznymi mającymi uniezależnić oczyszczalnię od energetycznego zasilania zewnętrznego (panele 19
fotowoltaiczne i wiatraki). Głównymi informatorami w trakcie wizji lokalnych przeprowadzonych w Tolkmicku oraz spotkań w Tolkmicku i Elblągu byli: zastępca Burmistrza Tolkmicka Józef Zamojcin oraz Andrzej Zegzuła i Zbigniew Jurasiński z firmy Eko-Inwest koordynatorzy prac przygotowawczych do inwestycji. W okresie od podpisania umowy (24.03.2016 r.) do dnia wykonania dokumentu przeprowadzono 5 wizji lokalnych w Tolkmicku (29.03., 15.04., 28.04., 6.05., 15.06.) oraz 6 spotkań konsultacyjnych w tym 3 w Urzędzie Miasta i Gminy w Tolkmicku (29.03., 15.04. oraz 6.05.) oraz 3 w elbląskim Eko-Inweście (28.04., 18.05. i 15.06.). Istotne dla niniejszego dokumentu były dwa spotkania przeprowadzone w czasie wizji lokalnych z dyrektorem PWiK Jerzym Dudkiem. W czasie spotkań dyrektor przedstawił charakterystykę oczyszczalni z jej charakterystycznymi parametrami (w tym przerób dobowy oraz wydolność) jak również potrzebami energetycznymi określonymi na poziomie 90 100 kw (moc przyłączeniowa 90 kw). Istotne było spotkanie z dyrektorem ZPO-W Masfrost Stanisławem Łomzikiem, który przekazał informacje o profilu produkcji zakładu oraz o interesujących z punktu widzenia energetycznego ilościach ścieków surowych oraz odpadach poprodukcyjnych, będących częścią ujętych w niniejszym opracowaniu substratów pochodzenia rolniczego. W trakcie tego spotkania doszło również do konsultacji pomiędzy przedstawicielem firmy Ekoenergia a Andrzejem Dróżdżem, który w ramach zadania wykonuje projekt modernizacji oczyszczalni ścieków. Wyjaśniono wszystkie wątpliwości dotyczące w szczególności wykorzystania budynku z nieczynną prasą taśmową oraz lokalizacji nowych obiektów bioelektrowni w obszarach które nie będą kolidowały z planami modernizacji oczyszczalni. Wykaz niezbędnych jeszcze do pozyskania uzgodnień, opinii, analiz oraz pozwoleń i decyzji W trakcie prac przygotowawczych do realizacji przedsięwzięcia inwestor będzie musiał uzyskać kilka niezbędnych dokumentów, którymi będą: a. Najprawdopodobniej decyzja uzgodnienie Regionalnego Dyrektora Ochrony Środowiska w Olsztynie b. Decyzja Uzgodnienie Powiatowej Stacji Sanitarno Epidemiologicznej w Elblągu c. Decyzję o środowiskowych uwarunkowaniach zgody na realizację przedsięwzięcia d. Decyzję o warunkach zabudowy e. Pozwolenie budowlane Istotne będą również dla określenia faktycznej efektywności energetycznej substratów badania określające poziom wygazowania tych substratów oraz ich ukierunkowaną przydatność nawozową. Takie badania należy wykonać przed 20
przystąpieniem do projektowania, po zakończeniu ostatecznego identyfikowania wybranych substratów. Analiza realnego popytu na OZE (potrzeby własne oczyszczalni, inne obiekty komunalne, obiekty sektora gospodarczego zlokalizowane w bezpośredniej odległości od źródła wytworzenia energii np. ZPO-W MASFROST W Tolkmicku) Założona moc elektryczna bioelektrowni w granicach 300 kw, dobrana została na podstawie dwóch czynników: zakładanego zapotrzebowania energetycznego oczyszczalni ścieków określanego dzisiaj mocą przyłączeniową sieci elektroenergetycznej zakładu energetycznego 90 kw, z zaokrągleniem do 100 kw na pokrycie zapotrzebowania nowych urządzeń oraz częściowym zapotrzebowaniem energetycznym ZPO-W Masfrost, na poziomie 200 kw. Moc przyłączeniowa zakładu to na dzisiaj 3.300 kw, jednak jak informuje dyrektor, p. Stanisław Łomzik, każda kilowatogodzina energii elektrycznej którą można kupić taniej niż od zakładu energetycznego jest zakupem uzasadnionym. Taka konfiguracja, w szczególności z ogromnymi potrzebami ZPO-W Masfrost w stosunku do mocy wytwórczych bioelektrowni jest dla inwestycji bardzo korzystna, ponieważ zakład przyjmie każdą nadwyżkę wyprodukowanej energii ora różnicę wynikającą np. z okresowego zmniejszenia zużycia energii przez oczyszczalnię ścieków. Bilans odbioru będzie stały i wyniesie 100% wytworzonego medium. Nie istnieje zatem potrzeba oddawania nadprodukcji lub niewykorzystanej energii do sieci zakładu energetycznego, co eliminuje konieczność wnoszenia opłaty za tzw. gotowość odbioru. Dodatkowo, ogromne w stosunku do mocy wytwórczych bioelektrowni zapotrzebowanie energii przez ZPO-W Masfrost, gwarantuje stały odbiór energii przez zakład również w okresie przestoju produkcyjnego w trakcie minimalnego, stałego zapotrzebowania energetycznego. Istotnym faktem jest również dla właściciela bioelektrowni, możliwość swobodnego przeprowadzania przeglądów technicznych oraz ewentualnego usuwania awarii agregatów kogeneracyjnych, ponieważ odbiorca 2/3 wyprodukowanej energii dysponuje drugą ścieżką zasilania energetycznego, a przy układzie 3 agregatów obniżenie dostawy może wynieść maksymalnie 50% dostarczanej energii elektrycznej, przy zachowaniu zasady pełnego pokrycia zapotrzebowania oczyszczalni ścieków. Każdorazowa awaria czy przegląd spowoduje zmniejszenie dostaw energii elektrycznej do ZPO-W Masfrost, nie obniży dostaw energii do oczyszczalni ścieków, która zasilana będzie bez przerwy przez 8760 godzin w roku normalnym a 8.784 godzin w roku przestępnym. Nie istnieje zatem obawa wystąpienia sytuacji w której wyprodukowana w bioelektrowni energii nie będzie w całości odebrana. 21
Bilans realnej podaży substratu energetycznego wg rodzaju i źródła pochodzenia (osady ściekowe, biomasa rolnicza poprodukcyjna z ZPO-W MASFROST w Tolkmicku, biomasa rolnicza z terenów komunalnych, biomasa rolnicza kontraktowana, inny substrat) Podstawowym substratem wykorzystywanym przez bioelektrownię będzie energetyczna biomasa roślinna, pochodząca z celowych upraw prowadzonych przez okolicznych rolników. W momencie tworzenia dokumentu trudno określić rodzaj roślin, które będą kontraktowane, dlatego dla przeprowadzenia wyliczeń przyjęto najbardziej popularną w europejskiej energetyce biogazowej roślinę energetyczną, jaką jest kukurydza. W okresie przygotowawczym do realizacji inwestycji może dojść do zmiany substratów na bardziej energetyczne, jednak wynikać to będzie z ostatecznych ustaleń pomiędzy inwestorem a plantatorami. Należy zaznaczyć, że wszystkie bardziej energetyczne rośliny (burak energetyczny, topinambur, rożnik przerośnięty, proso rózgowate, malwa pastewna, ślazowiec pensylwański i inne), wymagają większego nakładu pracy niż uprawa kukurydzy. Ich dostawa do bioelektrowni powoduje jednak korzystne dla inwestora (z racji wyższych parametrów energetycznych) zmniejszenie powierzchni kontraktowej plantacji. Ważnym jest, aby umowy kontraktacyjne podpisać w roku wegetacyjnym poprzedzającym uruchomienie bioelektrowni aby obiekt posiadał pełne zaplecze surowcowe do czasu kolejnych uzupełnień silosu. Kiszonka z kukurydzy stanowić będzie około 47,5 % ilości wagowej ogółu substratu. 14. Kukurydza 22
15. Topinambur 16. Proso rózgowe 23
17. Rożnik przerośnięty (sylfia) 18. Malwa pastewna 24
19. Ślazowiec pensylwański 20. Burak energetyczny 25
Substratem zasadniczym z ekologicznego punktu widzenia ma być osad wstępny i nadmierny powstający w oczyszczalni ścieków. Określenie zasadniczy wynika z konieczności utylizacji tego osadu, w celu zmniejszenia kosztów eksploatacyjnych oczyszczalni ścieków. Niewielka ilość tego osadu, w całości substratów przetwarzanych w bioelektrowni substratów stanowi tylko około 3,5% ilości wagowej. Zatem zarówno w poziomie mocy energetycznej jak i w wartości nawozowej pofermentu nie będzie odgrywała praktycznie żadnej roli. Trzecim rodzajem substratu, ilościowo największym (51 % wagowych ogółu substratów) stanowić będą odpady poprodukcyjne pozyskiwane bezpłatnie z firmy ZPO-W Masfrost. Będą to głównie kukurydza (kaczany), odpady grochu, fasoli, bobu, marchwi i inne). Dostawy będą nierównomierne, obfitsze w okresie zbiorów, niewielkie w okresie zimowym i wiosennym. Struktura doboru substratów wprowadzanych do komór fermentacyjnych opierać się będzie na wielkości dostaw z ZPO-W Masfrost: w dniach dużych dostaw, zminimalizuje się pobieranie kiszonki, w dniach bez dostaw, bioelektrownia pracować będzie wyłącznie na kiszonkach. Dla przejrzystości w wyliczeniach przyjęto średniodobową w ciągu całego roku ilość odpadów z ZPO-W Masfrost i średniodobową ilość kiszonki z kukurydzy. 21. Przykładowe odpady warzyw - pietruszka 26
22. Przykładowe odpady warzyw kapusta czerwona i bała oraz ziemniaki Ogólna ilość substratów jaka będzie dostarczana do bioelektrowni każdej doby wyniesie: a. Osad wstępny i nadmierny około 1 tony/doba b. Kiszonka z kukurydzy 14,25 tony/ doba c. Odpady z ZPO-W Masfrost 14,6 tony/doba Realnie przyjmuje się że bioelektrownia pracować będzie 8.592 godziny w roku 168 godzin (7 dób) to praca na zmniejszonej mocy lub całkowite wyłączenie agregatów (bez destabilizacji pracy komór fermentacyjnych) na serwisy, przeglądy lub zryczałtowane awarie. Bilans podaży biomasy może ulec zmianie, ponieważ przy odpowiednich działaniach władz miejskich, można by pozyskiwać np. trawę z wykoszeń rowów przydrożnych i nieużytków, z obszarów zieleni komunalnej czy obszarów rekreacyjnych. Oczywiście przed podjęciem takiej decyzji należy przeprowadzić pełny bilans kosztów z uwzględnieniem zysków ekologicznych i środowiskowych, co nie zawsze zyskuje poparcie wśród dysponentów środków publicznych. Badanie jakości substratów Ze względu na ograniczone koszty na tym etapie opracowania dokumentacji, inwestor zrezygnował z przeprowadzenia badań wartości energetycznej i nawozowej substratów. Postanowiono oprzeć się na wynikach przeprowadzonych przez Ekoenergię dla innych lokalizacji a opartych o badania wykonane w laboratorium Uniwersytetu Przyrodniczego w Poznaniu. Do wyliczeń przyjęto następujące wartości: 1. Dla osadu wstępnego sucha masa (wg oświadczenia p. Andrzeja Drożdża) około 4 %, sucha masa organiczna 75 %, wydajność biogazu z 1 t s.m.o. 350 m 3, zawartość metanu około 78%, dla osadu nadmiernego (bez zagęszczenia mechanicznego) 2%, sucha masa organiczna 75 %, 27
wydajność biogazu z 1 t s.m.o. 350 m 3 wartości uśrednione: sucha masa 3 %, sucha masa organiczna 75% 2. Dla odpadów warzywnych (kukurydza, groch, fasola i inne) sucha masa - 35%, sucha masa organiczna 40%, wydajność biogazu 300 m 3 z 1 t s.m.o., zawartość metanu około 58% 3. Dla ścieku surowego przemysłu warzywno owocowego sucha masa - 3,5 %, sucha masa organiczna 40%, wydajność biogazu 350 m 3 z 1 t s.m.o., zawartość metanu około 60% 4. Kiszonka z kukurydzy (nowe odmiany energetyczne np. Subito, Sulano firmy Strube) sucha masa 32%, sucha masa organiczna 95%, wydajność biogazu 611 m 3 z 1 t s.m.o., zawartość metanu około 58% Rynek nawozów Biomasa, stanowiąca substrat pozwalający na sprawne funkcjonowania bioelektrowni, po wygazowaniu staje się osadem pofermentacyjnym, doskonałym surowcem do produkcji granulowanego nawozu organicznego lub organiczno mineralnego. Informacje uzyskane od różnych producentów nawozów organicznych, dystrybutorów oraz od praktyków zajmujących się nawozami w kilku uczelniach (Uniwersytet Warmińsko Mazurski w Olsztynie, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu i Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie, Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu czy Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie) jednoznacznie wskazują, że rynek nawozów organicznych jest dynamicznie rozwijającą się częścią rynku nawozów jako całości. Aktualna produkcja nawozów organicznych w tym w szczególności nawozów ogrodniczych i sadowniczych oraz nawozów służących do pielęgnacji otoczenia domów (to nowe określenie które ma podobno zgrupować nawozy nie używane bezpośrednio do produkcji roślin warzywnych i sadowniczych) waha się w Polsce, wg różnych źródeł, pomiędzy 400.000 a 800.000 ton rocznie. Rozbieżność ta wynika z różnych kwalifikacji przeznaczenia nawozów i różnic w klasyfikacji. Wymienione nawozy generalnie klasyfikujące się w grupach nawozów mineralnych, mineralno organicznych i organicznych w zdecydowanej większości nie posiadają statusu nawozu organicznego ekologicznego. To grupa nawozów która w coraz większym stopniu kształtuje potrzeby rynku i znajduje znaczącą grupę odbiorców. Nawóz bazowy (poferment) bez jakichkolwiek dodatków jest produktem rynkowym dla około 200.000 istniejących ekologicznych gospodarstw rolnych, uszlachetniony 28
spełniać będzie już rolę nawozu organiczno mineralnego przeznaczonego do normalnego, powszechnego stosowania w rolnictwie, sadownictwie i na uprawy ogrodnicze. W chwili obecnej w Polsce zarejestrowanych jest około 120 firm zajmujących się produkcją nawozów od wielkich Zakładów Azotowych w Tarnowie, Kędzierzynie Koźlu i Policach po mniejsze typu Luvena, Intermag, Ekoplon, Ogród Start, Floromix, czy Fructus. Wszystkie zakłady produkują rocznie około 5 mln ton nawozów, przy czym same np. Zakłady Azotowe w Tarnowie zrealizowały w 2014 r plan produkcji na poziomie 912.000 ton. Jeżeli odbiorcami nawozu bazowego (z pofermentu), zbliżonego składowo do grupy Polifosek, będą rolnicy dostarczający substraty do bioelektrowni, okaże się, że zapotrzebowanie na nawozy może przerosnąć możliwości produkcyjne bioelektrowni i dystrybucja ograniczy się wyłącznie do rynku lokalnego. Inwestor musi w pierwszej kolejności przewidzieć zabezpieczenie nawozowych potrzeb własnych (obniża to koszty ewentualnej własnej uprawy substratów) oraz sprzedaż nawozów dostawcom substratów po cenach preferencyjnych. Obietnica taka może stanowić ważny element przetargowy przy zawieraniu umów na dostawę substratów. Bioelektrownia w Tolkmicku, poza zaspokojeniem potrzeb własnych oraz lokalnych rolników z nią współpracujących, powinna nastawić się na produkcję nawozów przeznaczonych pod uprawy traw oraz nawozów ogrodniczych. Nawóz z bioelektrowni Porównawcza efektywność nawozowa uzyskanego materiału w postaci osadu pofermentacyjnego przyjętych substratów, pozwala określić uzyskany produkt materią nawozową organiczno mineralną, z przewagą substancji organicznych będącą równoważnikiem nawozu średnio azotowego (z górną w tej grupie zawartością azotu) o zawartości azotu (N) w granicach 17 21% i pozostałych składników w granicach: fosfor (P) 17 20%, potas (K) 16 18,5%. W osadzie będącym materiałem wyjściowym do produkcji nawozu należy również wyróżnić minimalne ilości żelaza, miedzi, molibdenu, manganu i cynku oraz śladowe wapnia, chromu, siarki kobaltu i magnezu. Ewentualny dodatek odpadów poprodukcyjnych przemysłu rolno spożywczego, gwarantuje odpowiednio wysoką zawartość potasu, zaś kiszonki oraz ewentualne odpady gastronomiczne i przeterminowana żywność azotu, fosforu i potasu. Można przyjąć, że materiał spełnia wymogi bazowego substratu nawozowego dla każdego typu nawozu o finalnym działaniu kierunkowym. Zawartość mikroelementów w produkcie bazowym klasyfikuje go w grupie nawozów o średniej zawartości azotu 29
polifosek. Można przyjąć że jest równoważnikiem Polifoski 12 (z zawartością ok 15% azotu). Analiza kosztów pozyskania substratu energetycznego wg rodzaju i źródła pochodzenia Koszty substratu, w zależności od jego rodzaju są różne. Osady oczyszczalni ścieków otrzymywane będą bezpłatnie, minimalny będzie również koszt jego transportu (rurociąg z oczyszczalni do zbiornika przygotowania zasadniczego bioelektrowni). Wykorzystywany będzie na bieżąco bez magazynowania, stanowiąc rozcieńczalnik dla pozostałych substratów. Podobnie odpady poprodukcyjne ZPO-W Masfrost. Zakłada się że zakład przekaże je nieodpłatnie, ponieważ stanowią dla niego problem wiążący się z kosztami ich utylizacji. Należy przyjąć że również transport nie będzie obciążał inwestora. Zapłaty będą natomiast żądali dostawcy biomasy roślinnej uprawianej celowo na potrzeby bioelektrowni. Przyjmując że ekwiwalentną będzie zielonka z kukurydzy, której cena na rynku krajowym waha się pomiędzy 90 zł (Polska centralna i wschodnia) a 100 zł (Polska przy granicy z Niemcami) za tonę z dowozem, nie popełni się wielkiego błędu ustalając cenę na 90 zł za 1 tonę. Oczywiście cena ta jest pojęciem dość względnym, ponieważ w latach nieurodzaju może ona sięgnąć nawet 250 zł za tonę (vide rok 2015), jednak klęski nieurodzaju w przypadku kukurydzy zdarzają się na szczęście rzadko i nie obejmują zasadniczo pasa pobrzeża Morza Bałtyckiego. Reasumując, koszt substratów będzie przedstawiał się następująco: Lp Dostawca Rodzaj substratu Ilość ton substratu rocznie Cena 1 t substratu w PLN Wartość substratu 1. Oczyszczalnia Osad 365 0,00 0,00 2. ZPO-W Masfrost Odpady poprodukcyjne 5.329 0,00 0,00 3. Kontraktacja Zielonka z kukurydzy 6,250 90,00 562.500,00 Razem koszt substratów 562.500,00 Opis wymagań stawianych wykonawstwu dokumentacji projektowej Dokumentacja projektowa powinna odpowiadać Rozporządzeniu Ministra Infrastruktury w sprawie szczegółowego zakresu i formy dokumentacji projektowej, 30
specyfikacji technicznych wykonania i odbioru robót budowlanych oraz programu funkcjonalno użytkowego z dnia 2 września 2004 r. (Dz.U. Nr 202, poz. 2072). Współczesne przepisy prawa pozostawiają znaczną swobodę kształtowania stosunków między uczestnikami procesu inwestycyjnego - na podstawie Kodeksu cywilnego. Obowiązująca ustawa Prawo budowlane normuje działalność obejmującą sprawy projektowania, budowy, utrzymania i rozbiórki obiektów budowlanych oraz określa zasady działania organów administracji państwowej w tych dziedzinach. Ustawa ta przybrała charakter przepisów administracyjna - porządkowych i określa tylko prawa i obowiązki uczestników procesu inwestycyjnego oraz ich powiązania z władzami administracyjnymi i odwrotnie, a także wymagania stawiane im przez władze administracyjne. Z ustawy Prawo budowlane wynika, że w procesie inwestycyjnym wiodącą rolę pełni inwestor. Do jego podstawowych obowiązków należy zorganizowanie procesu budowy poprzez zapewnienie opracowania projektów oraz wykonania i odbioru robót budowlanych przez osoby o odpowiednich kwalifikacjach zawodowych, czyli posiadających odpowiednie uprawnienia budowlane (art. 18). Wynika stąd, że to inwestor, jako główny organizator procesu inwestycyjnego, dokonuje wyboru pozostałych partnerów w tym procesie, tj. projektanta (jednostki projektowej), kierownika budowy (wykonawcy) i inspektora nadzoru inwestorskiego oraz ponosi konsekwencje swego wyboru. Dobry wybór współuczestników rokuje, że proces inwestycyjny będzie przebiegał prawidłowo, a jego wyniki będą pozytywne. Nietrafny wybór może źle rokować. Państwo wspomaga te wybory, nakładając obowiązek ich przeprowadzenia np. dla zamówień publicznych według trybu przetargowego, uregulowanego w ustawie o zamówieniach publicznych, a dla pozostałych inwestycji - według procedur znowelizowanego Kodeku cywilnego. Procedury przetargowe, jeżeli są prawidłowo przeprowadzone, pozwalają zamawiającemu wybrać wykonawcę opracowań projektowych lub robót budowlanych o wymaganych kwalifikacjach i wyposażeniu technologicznym oraz odpowiednim statucie organizacyjno-finansowym, co rokuje wykonanie przedmiotu zamówienia za najkorzystniejszą cenę, w terminach i na warunkach wymaganych przez zamawiającego, określonych w specyfikacji istotnych warunków zamówienia. W ustawie Prawo budowlane w odniesieniu do dokumentacji projektowej mówi się wyłącznie o projekcie budowlanym, bo to jest zakres dokumentacji wymaganej przez władze budowlane do wydania pozwolenia na budowę, a nie mówi się bezpośrednio o pozostałej dokumentacji, np. niezbędnej dla wykonawcy robót do zbudowania obiektu oraz o kosztach i kosztorysowaniu budowlanym itp. Pojęcie "dokumentacja projektowa" Z obecnych uregulowań prawnych wynika, że dokumentacja projektowa to zbiór rysunków i opisów przedstawiających obiekt budowlany, który ma powstać lub ulega zmianom po wykonaniu robót budowlanych, obejmując: - projekt budowlany, określony w ustawie Prawo budowlane, - zestaw rysunków i opisów, służących do realizacji obiektu budowlanego, a stanowiących uszczegółowienie projektu budowlanego, który, przy bardziej skomplikowanych robotach budowlanych, uzyskuje postać tzw. projektu wykonawczego. Dokumentacja projektowa, której sporządzenie powinien zapewnić inwestor, ma 31
Stanowić podstawę do następujących działań inwestora: podjęcia decyzji o celowości ekonomicznej realizacji inwestycji i dokonania wyboru najkorzystniejszego wariantu jej zrealizowania, wystąpienia do odpowiednich władz o ustalenie warunków zabudowy i zagospodarowania terenu, określenia kosztów realizacji zamierzenia budowlanego i zapewnienia środków finansowych na jego realizację, uzyskania wszystkich wymaganych opinii i uzgodnień oraz pozwolenia na budowę, zorganizowania i przeprowadzenia postępowań prowadzących do zawarcia umowy o wykonanie robót, wykonania robót budowlanych, sprawowania nadzoru inwestorskiego, w tym dokonywania odbiorów częściowych i odbioru ostatecznego wykonanych robót i obiektów, sprawowania nadzoru autorskiego, przekazania zrealizowanych obiektów i całego przedsięwzięcia w użytkowanie. Materiały i dane wyjściowe do projektowania Zebranie danych wyjściowych i dokumentów leży w interesie inwestora (zamawiającego) i jednostki projektowej, zaś strony w umowie powinny ustalić kto jakie dokumenty przygotowuje (bądź uzyskuje) oraz kiedy i komu je przekazuje. Stadia dokumentacji projektowej Obecne uregulowania prawne nie określają stadiów dokumentacji projektowej, jak również zespołu opracowań kosztorysowych. Pozostawiają inwestorowi (zamawiającemu) i projektantowi (jednostce projektowej) swobodę w doborze nazw stadiów dokumentacji projektowej oraz opracowań kosztorysowych, a także ich zakresów merytorycznych - w dostosowaniu do specyfiki i charakteru obiektu budowlanego oraz stopnia skomplikowania robót budowlanych. Wyjątek stanowią projekt budowlany i kosztorys inwestorski, których zakres sprecyzowano w odpowiednich przepisach. W części projektowej wskazać można następujące stadia dokumentacji projektowej, podając (w ujęciu syntetycznym) przeznaczenie i zakres poszczególnych stadiów: studia i analizy przedinwestycyjne, studium programowo-przestrzenne, koncepcja programowo-przestrzenna, projekt podstawowy inwestycji budowlanej, obejmujący projekt budowlany i inne opracowania potrzebne inwestorowi, projekt wykonawczy. W ramach wymienionych wyżej stadiów dokumentacji projektowej (równolegle z nimi) powinny być wykonywane odpowiednie opracowania kosztorysowe, by inwestor zawsze był poinformowany o skali kosztów przygotowywanego zamierzenia budowlanego, kolejno uściślanych w korelacji do uszczegółowionych rozwiązań projektowych. Wymieniono tu następujące opracowania kosztorysowe: szacunek kosztów - na etapie studiów i analiz przed inwestycyjnych, informacja o skali kosztów - na etapie studium programowo-przestrzennego, 32
wskaźnikowe zestawienie kosztów - na etapie koncepcji programowo przestrzennej, służące do opracowania "business planu" lub "budżetu inwestycji" zbiorcze zestawienie kosztów (ZZK) - na etapie projektu podstawowego i budowlanego, kosztorys inwestorski - na etapie projektu wykonawczego, przedmiar robót - na etapie projektu wykonawczego, kosztorys ofertowy - sporządzony przez oferenta, który wygrał przetarg o roboty budowlane. Jak z powyższego wynika, obecne uregulowania prawne koncentrują uwagę zamawiającego na końcowym etapie przygotowania inwestycji i nakładają na nie;go obowiązek postępowania według procedur przetargowych, by - w ramach konkurencji uzyskać oszczędności na kosztach realizacji inwestycji. Największy wpływ na koszt ostateczny przedsięwzięcia mają wyniki prac w fazie koncepcji - rzędu 200-300%. W fazie projektu wstępnego wpływ ten ogranicza się już do 40-80%. W fazie projektu technicznego (realizacyjnego) spada do 15-30%, by w fazie robót na placu budowy zejść do wartości 5-10%. Z porównania tych procentów jednoznacznie wynika, że inwestor, chcąc oszczędnie zrealizować inwestycję, powinien największą uwagę przywiązywać do opracowań przedprojektowych, koncepcyjnych i projektu podstawowego, w tym także budowlanego. Opis wymagań techniczno technologicznych i funkcjonalno użytkowych Bioelektrownia której lokalizacja planowana jest przez inwestora w Tolkmicku, zrealizowana powinna być w jednej z oferowanych w naszym kraju technologii (NaWaRo, ELECTRA, Hochreiter, LimnoTec i inne) opartej o fermentację jednofazową w procesie fermentacji mezofilowej. Powinna być obiektem całkowicie bezodpadowym i nie emitującym żadnego odoru. Wszystkie powstające w zasadniczym procesie technologicznym produkty uboczne (poferment, siarka z procesu odsiarczenie biogazu), wykorzystane muszą być do produkcji granulowanego substytutu nawozu organicznego. Istotne elementy którymi charakteryzować się powinna technologia to: 1. prowadzenie fermentacji mezofilowej w trybie jednofazowym 2. całkowity brak emisji substancji odorowych, głównie węglowodorów aromatycznych (aren, w skrócie: WA) oraz substancji odorowych nienormowanych (siarkowodoru) 3. wykorzystaniu wody w obiegu zamkniętym przy założeniu że z zewnętrznego uzupełnienia dostarczane będzie około 4 6% wody niezbędnej do uzupełnienia mieszaniny. Sytuacja ta nie dotyczy przypadków w których konieczne będzie awaryjne zrzucenie z komory fermentacyjnej wody nadosadowej i uzupełnienie fermentatorów konieczną dla zachowania ciągłości procesowej ilością wody zewnętrznej. 33
4. możliwości wykorzystania w technologii wód opadowych 5. właściwe ustawienie procedur przygotowania substratu w celu skróceniu czasu fermentacji poprzez recepturowanie i odpowiednie przygotowanie wsadu do komory fermentacyjnej (mikronizacja) a przez to zmniejszeniu gabarytów komór fermentacyjnych oraz zintensyfikowaniu poziomu biogazowania (wygazowania) substratów przez zastosowania np. mieszadła szczelinowego 6. możliwość kontrolowania przebiegu fermentacji (np. metodą przemysłowej tomografii komputerowej lub innej) w procesie fermentacji jednoetapowej (bez poprocesowego wygazowania) 7. całkowite wykorzystanie wyprodukowanego ciepła (do procesu technologicznego i np. suszenia czy granulowania osadu pofermentacyjnego) dające gwarancję umieszczenia projektu w programach dotyczących wysokosprawnej kogeneracji 8. wykorzystanie osadu pofermentacyjnego do produkcji granulowanego nawozu organicznego lub organiczno mineralnego z jednoczesnym wykorzystaniem odpadowej siarki pochodzącej z odsiarczenia biogazu 9. możliwość uszlachetnienia nawozu dowolnym składnikiem i modyfikowania składu chemicznego nawozu w zależności od oczekiwań odbiorcy (NPK 12, nawozy ogrodnicze, nawozy na trawniki oraz nawozy sadownicze) 10. niska energochłonność instalacji (zużycie energii elektrycznej na potrzeby własne nie więcej niż 12% energii wyprodukowanej) 11. zdecydowana bezkonfliktowość inwestycji ze środowiskiem wynikająca z obowiązujących w Polsce przepisów prawa. 12. pełna kompatybilność z innymi źródłami energetycznymi pracującymi na rzecz oczyszczalni ścieków lub w jej obrębie. 13. odpowiednie konstrukcyjne rozwiązanie mieszadła pionowego, pozwalające na bezkonfliktowe wyprowadzanie z komory fermentacyjnej zastoin przydennych, przy zachowaniu w konstrukcji komory całkowicie płaskiego dna. 14. pełne (99,9%) odsiarczenie biogazu metodą suchą. Związane jest to z procedurą produkcji z pofermentu nawozów mineralnych (w tym przypadku wapniowo siarczanowych) Bioelektrownia produkuje energię elektryczną i granulowany nawóz organiczny, a w przypadku bioelektrowni w Tolkmicku granulowany nawóz organiczny lub organiczno mineralny (z biomasy roślinnej). Energia elektryczna wykorzystywane będzie na własne potrzeby przez oczyszczalnię ścieków oraz sprzedawana znajdującemu się w odległości około 1 km zakładowi ZPO-W Masfrost. Bioelektrownia składa się z kilku obiektów budowlanych i wolnostojących urządzeń wśród których najważniejszymi są (w kolejności przebiegu procesu technologicznego): silos do przechowywania kiszonki, zbiornik przygotowania zasadniczego z mikronizatorem i podajnikiem, komory fermentacyjne do 34
przeprowadzania procesu fermentacji, budynek wirówek odwadniania pofermentu, budynek produkcji nawozu z pomieszczeniem magazynowym, zbiornik buforowy i p.poż., zbiornik biogazu, agregatu kogeneracyjne w kontenerach o konstrukcji dźwiękoizolacyjnej, instalacja odsiarczania biogazu, pochodnia utylizacyjna oraz stacja trafo, wspólna dla bioelektrowni i hybrydy fotowoltaicznej z wiatrakami. Pomieszczenia biurowe oraz dyspozytornia scalone zostaną z istniejącymi pomieszczeniami biurowymi i dyspozytornią oczyszczalni ścieków. Układ komunikacyjny w części wykorzysta istniejący przebieg dróg oczyszczalni przy czym transport substratów odbywał się będzie na nowych przejazdach nie kolidujących z nową i istniejącą podziemną infrastrukturą obiektu Opis rozwiązań techniczno technologicznych Bioelektrownia w Tolkmicku zasilana będzie osadem ściekowym miejscowej oczyszczalni, odpadami poprodukcyjnymi Masfrostu oraz rolniczymi substratami pochodzenia roślinnego. W oparciu o te substraty opracowano niniejszy dokument. Dobrana technologia bioelektrowni powinna być rozwiązaniem elastycznym, dopuszczającym możliwość zmiany substratów w stosunkowo krótkim okresie czasu oraz na dokonywanie takich zamian bez istotnych ograniczeń co do częstotliwości stosowań (warunkiem jest spełnienie reżimu wymogów procesowych) i ilości. Szacowane ilości poszczególnych substratów wynoszą: 1. Osady wstępny i nadmierny z oczyszczalni ścieków 1 t/doba 2. Odpady poprodukcyjne Masfrostu (średnio) 14,6 t/doba 3. Kiszonka z kukurydzy (jako ekwiwalent masy zielonej) 14,25 t/doba (uprawa na powierzchni 105 ha przy plonie masy zielonej 50t/ha = 40 t kiszonki) Bilans gazowy i nawozowy dobranych substratów: osad ściekowy z oczyszczalni (po odwodnieniu do 10% sm) dobowa ilość osadu wynosi: 1 tona sucha masa wynosi - 5 % uzyskujemy suchej masy organicznej: 1 x 0,05 x 0,75 = 0,0375 tony s.m.o. / doba osad biogazuje na poziomie 350 m³/ z 1 tony s.m.o.. 35
0,0375 t /doba x 350 m 3 = 13,125 m³/doba : 24h = 0,55 m³ biogazu na godzinę kiszonka z kukurydzy: dobowa ilość kiszonki wynosi: 14,25 ton sucha masa wynosi - 32 % uzyskujemy suchej masy organicznej: 14,25 t x 0,32 x 0,95 = 4,33 tony s.m.o. / doba kiszonka biogazuje na poziomie 611 m³/ z 1 tony masy zakiszonej. 4,33 t x 611 m 3 = 2.645,63 m³/doba : 24h = 110,23 m³ biogazu na godzinę odpady poprodukcyjne (warzywa): dobowa ilość odpadu wynosi: 14,6 tony sucha masa wynosi - 35 % uzyskujemy suchej masy organicznej: 14,6 t x 0,35 x 0,65 = 3,32 tony s.m.o. / doba Odpad warzywny biogazuje na poziomie 350 m³/ z 1 tony s.m.o. 3,32 t/doba x 350 m 3 = 996 m³/doba : 24h = 41,5 m³ biogazu na godzinę Łączna ilość biogazu: 0,55 m 3 + 110,23 m 3 + 41,5 m 3 = 152,28 m 3 /h Łączna ilość nawozu: wyprodukowana w bioelektrowni: 0,025 t + 1,37 t + 3,06 t/doba = 4,455 t/doba x 365 = 1.626 ton rocznie Dobór agregatów Do wykonania wyliczeń losowo wybrano agregat firmy Cagen, spośród kilkunastu producentów oferujących swoje urządzenia na rynku polskim. Są to m.in. 36
firmy: Motorgas, Tedom, Horus, Cagen, Jenbacher, Elteco, Blou Power, Caterpillar, Ferox, CES, EPS System, 2G, Drotex czy Probiko. Bioelektrownia produkować będzie 152,28 m 3 biogazu z czego 20% pozostanie w nawozie a 80% tj. 121,82 m 3 zużyją agregaty kogeneracyjne. Znamionowa moc elektryczna i cieplna agregatów obliczona ze średniej kaloryczności biogazu: elektryczna : ( 152,28 m 3 x 80%) x 6,4 x 0,38 = 296,28 kw cieplna: (152,28 m 3 x 80%) x 6,4 x 0,456 = 355,53 kw Przy założeniu że energia będzie dostarczana do finalnego odbiorcy ( oczyszczalnia i Masfrost) należy dobrać: 3 agregaty kogeneracyjne CAGEN BMCK 100 w obudowie kontenerowej do zabudowy na wolnym powietrzu Agregat Cagen BMCK 100 pracując na 100% mocy używa 46 m³ biogazu na godzinę i produkuje w ciągu godziny 104 kw energii elektrycznej i 125 kw energii cieplnej. 3 agregaty zużywając 138 m 3 biogazu, wyprodukują w ciągu godziny 312 kw energii elektrycznej i 350 kw ciepła. Zużywając faktycznie 121,82 m 3 biogazu, agregaty będą pracowały ze średnim stałym obciążeniem około 86,3 % swojej mocy nominalnej, zachowując 13,7 % faktycznej rezerwy mocy. Rzeczywista moc elektryczna i cieplna agregatów liczona ze zużycia biogazu i procentowego stopnia wykorzystania: Agregaty pracując na 100% mocy wytwarzają w ciągu godziny 312 kw energii elektrycznej i 375 kw energii cieplnej. Pracując na 86,3 % swojej mocy, wyprodukują: energia elektryczna: 312 kw x 86,3 % = 269,25 kwh energia cieplna: 350 kw x 86,3 % = 302,05 kwh Dostawa energii elektrycznej odbywać się będzie do sieci odbiorców końcowych zgodnie z zapotrzebowaniem mocy przez całą dobę, a różnica pomiędzy ilością energii wyprodukowanej a zużytej przekazana zostanie do sieci ZE. Z tego powodu przewidziano w układzie 3 agregaty, co powoduje że w przypadku serwisu lub awarii, pracowały będą dwa urządzenia produkując 2/3 zadeklarowanej energii. Łącznie trzy 37
agregaty mają przewidziany postój 7 dni w ciągu roku i tak należy sformułować umowę sprzedaży. Autorzy opracowania zdecydowali się na przyjęcie w opracowaniu agregatów pracujących z rezerwą mocy wynoszącą około 15% która gwarantuje dostawę do odbiorcy energii elektrycznej w prawie pełnej zadeklarowanej ilości, a jednocześnie, przy zwiększeniu dostaw substratów przy wykorzystaniu rezerwy pojemnościowej obiektów kubaturowych (około 10%) możliwość beznakładowego zwiększenia produkcji energii elektrycznej o tę właśnie (około 15%) wielkość. W przypadku dostarczania substratów o wyższej efektywności energetycznej można dostawić kolejny agregat w kontenerze. Ciepło w całości wykorzystane jest do procesu technologicznego oraz do produkcji nawozu. Charakterystyka dobranych agregatów kogeneracyjnych Dobrane agregaty kogeneracyjne Cagen BMCK 100 charakteryzują się następującymi parametrami: Maksymalna moc elektryczna 104 kw Maksymalna moc cieplna 125 kw Pobór mocy w paliwie 274 kw Sprawność elektryczna 37,9 % Sprawność cieplna 45,6 % Sprawność całkowita 83,2 % Zużycie gazu przy pracy na 100 % mocy Silnik Generator 52,5 MAN Leroy Nm 3 /h E0836LE202 Somer LSA 44.3L10 Kryteria doboru agregatów: Dobór agregatów powinien odbyć się w oparciu o szereg wskazań zarówno technicznych jak i eksploatacyjnych. Dobrane agregaty powinny spełniać następujące wymogi: 1. Bardzo wysoka elastyczność silnika umożliwiająca bezawaryjną pracę przy dużych rozbieżnościach zawartości metanu ( od 50 % w górę ) i nawet nieustabilizowanym składzie chemicznym biogazu. 2. Możliwość pracy agregatu w przypadku nieprzewidywanego dotarcia do silnika związków siarki, z jednoczesną sygnalizacją awarii 38
3. Niski poziom zużycia standardowego biogazu (55 60% metanu) w przeliczeniu na 1 kw mocy elektrycznej agregatu (nie więcej niż 0,45 m 3 na 1 kw mocy) 4. Wytrzymałość na nieprzewidywane zmiany wahań ciśnienia biogazu (± 15%) 5. Deklaratywna możliwość stosowania krajowych zamienników materiałów i akcesoriów eksploatacyjnych (świece, uszczelki, olej) 6. Wysoki stopień wyciszenia agregatu montowanego fabrycznie (głośność w odległości 10 m od kontenera nie przekraczająca 65 db) 7. Bardzo długi okres eksploatacyjny do pierwszego remontu kapitalnego (nie mniej niż 50.000 motogodzin pracy) 8. Zdecydowanie niskie koszty eksploatacyjne 9. Możliwość zabudowy agregatu w obudowie dźwiękoizolacyjnej w budynku siłowni W pobliżu agregatów należy przewidzieć miejsce placyk na posadowienie instalacji odwadniającej biogaz oraz na dmuchawę. Całość wykonana ze stali kwasoodpornej. Najlepszym miejscem będzie teren (zielony placyk) pomiędzy zbiornikiem biogazu a agregatami. Orientacyjny wymiar terenu to 3 x 2,4 m pod każdy z trzech kontenerów. Instalację można zabezpieczyć daszkiem opartym na czterech wspornikach. Wykonawcy koncepcji monitorują rynek agregatów, tak że w przypadku korzystnych zmian ofertowych, obejmujących zarówno parametry techniczne agregatów jak i ceny tych urządzeń, w ostatecznym dokumencie Programie Funkcjonalno Użytkowym, wskazane zostaną agregaty spełniające wszystkie zawarte w niniejszej koncepcji sugestie. Obliczenie wymiarów obiektów kubaturowych Dobór obiektów kubaturowych oraz układ technologiczny ustalony został na podstawie przyjętych założeń, jakimi charakteryzować się powinna bioelektrownia oraz na bazie przyjętych dla dokonania wyliczeń substratów. Wymagania techniczne dla poszczególnych obiektów i urządzeń oraz elementów wyposażeni podane zostaną odrębnie. zbiornik przygotowania zasadniczego z mikronizatorem (mikronizerem): Zbiornik przygotowania zasadniczego, przy cztero sześciokrotnym uzupełnianiu komory fermentacyjnej musi pomieścić mikronizer + 25 % ilości dziennej biomasy oraz pełną ilość wody niezbędnej do uwodnienia wsadu do 90 % (10 % s.m.) + 10%. 39
Medium rozwadniającym dla substratów roślinnych i odpadu może być częściowo ściek surowy oczyszczalni, przy czym ostateczne ułożenie procesowe przedstawione zostanie w PF-U. Pojemność ta wynosi zatem: dobowa ilość dostarczanej biomasy [t] procent suchej masy przed uwodnieniem [%] procent suchej masy po rozwodnieniu [%] ilość wody potrzebnej do uwodnienia [t] wkład do objętości od danego składnika [m^3] 1 3 10-0,7 0,3 14,25 32 10 31,35 45,6 14,6 35 10 36,5 51,1 CAŁKOWITA OBJĘTOŚĆ NA DOBĘ 97 Przy takiej ilości wsadu należy zastosować 4-6 podań substratów na dobę. 97 m³ + 10% = 106,7 m³ : 6 = 35,7 26,7 m³ Zbiornik może być całkowicie lub częściowo wgłębiony w ziemię. Przykładowe wymiary wewnętrzne (zbiornik okrągły) : wysokość 3,0 m, średnica 3,37 m (zbiornik prostokątny): wysokość 3 m, długość 3 m szerokość 3 m komory fermentacyjne: Na podstawie badań laboratoryjnych poziomu biogazowania przeprowadzonych dla różnych substratów przyjmujemy hydrauliczny czas retencji różnych substratów na 12-29 dni a przy wygazowaniu do 80 %, 9 24 dni. Czas przebywania wsadu w komorze fermentacyjnej zależy od rodzaju substratu, jego doboru recepturowego. Ostateczną wielkość komór fermentacyjnych ustala się po szczegółowych badaniach dynamicznych poziomu biogazowania substratu dobranego lokalnie. Przyjmujemy, że osad ściekowy, odpady warzywne oraz kiszonka należą do grupy substratów średnio ulegających rozkładowi. Przy użyciu mikronizatora uśredniony czas fermentacji wyniesie dla nich również około 12 dni z uwzględnieniem 2 dni rezerwy technologicznej. dobowa ilość dostarczanej biomasy [t] procent suchej masy przed uwodnieniem [%] procent suchej masy po rozwodnieniu [%] ilość wody potrzebnej do uwodnienia [t] wkład do objętości od danego składnika [m^3] 1 3 10-0,7 0,3 14,25 32 10 31,35 45,6 14,6 35 10 36,5 51,1 CAŁKOWITA OBJĘTOŚĆ NA DOBĘ 97 40
Przyjmując założenie że 1 tona rozwodnionego wsadu do komory fermentacyjnej ma w zaokrągleniu 1 m³, należy dobrać komory fermentacyjne o pojemności: ( 97 m³ x 12 dni) = 1.164 m³ + 10% = 1.280,4 m³ Ze względów technicznych najwłaściwsze będzie wybudowanie w inwestycji: 3 komór fermentacyjnych o pojemności 450 m³ Autorzy opracowania proponują inwestorowi żelbetonowe komory fermentacyjne z deskowaniami firmy Ulma. Zawartość komory mieszana będzie pionowymi szczelinowymi mieszadłami śmigłowymi. Szacunkowe wymiary wewnętrzne komór Dn = 9,77 m, H = 6 m, H c = 8 m przy czym H c to wymiar komory z czaszą i urządzeniami do odbioru biogazu, filtrami oraz napędem mieszadła. W betonowym dnie komór umieszczony zostanie awaryjny rurowy system grzewczy, zaś przy każdej komorze fermentacyjnej należy umieścić pomieszczenie, w którym zabudowany zostanie wymiennik ślimakowy niezbędny do podgrzewania substratu. Wymiary pomieszczenia powinny uwzględnić możliwość umieszczenia zarówno wymiennika, pomp jak i niektórych części zapasowych różnych instalacji. Proponowane wymiary to 3 metry szerokość, 2 metry głębokości i 3 metry wysokości. Alternatywą jest wybudowanie w każdej z lokalizacji tylko 2 komór fermentacyjnych, po 650 m 3 każda. W takim przypadku komory miałyby wysokość około 8 metrów + 2 metry czasza, a średnicę wewnętrzną 10,17 m. Należy zauważyć, że taka konstrukcja psułaby swoją wysokością porządek architektoniczny i kompozycję całości obiektów bioelektrowni i oczyszczalni ścieków. zbiornik biogazu: Autorzy opracowania zalecają dwupowłokowe zbiorniki austriackiej firmy Sattler. Zgodnie z zasadami, należy przyjąć, że dla pełnego bezpieczeństwa instalacji trzeba zainstalować awaryjny zbiornik biogazu, który jest w stanie zgromadzić 10% dziennej produkcji biogazu. Ze względu na ciągłość produkcji biogazu i stabilne zasilanie komory w surowiec należy przewidzieć zbiornik o pojemności równej dolnej granicy bezpieczeństwa: (121,82 m³ x 24 godz.) x 10% = 292,37 m 3 Ze względu na fakt iż Masfrost w okresie letnio jesiennym dostarczy odpady w większej ilości, proponuje się zwiększyć rezerwę buforową zbiornika o 50%, co w 41
praktyce oznacza dobór z typoszeregu zbiornika o pojemności zbliżonej do 438,55 m 3, to jest 1 zbiornik o pojemności 480 m³ wielkości dobrane z typoszeregu produkcyjnego: typ B9-117/205 wymiary zbiornika: Ø 10,4 m, h 7,8 m, maksymalne ciśnienie 43 mbar. 23. Schemat zbiornika Sattler: A powłoka zewnętrzna, B powłoka wewnętrzna, C system strumienia powietrza, D dmuchawa powietrza, E pierścień mocujący, F zawór bezpieczeństwa, G okno kontrolne H ultradźwiękowy czujnik poziomu biogazu 23. Budowa zbiornika biogazu 24. Budowa powłoki zewnętrznej zbiornika: 1 tkanina, 2 warstwa uziemienia, 3 pierwsza warstwa PCV, 4 druga warstwa PCV, 5 warstwa szczytowa 42
Obliczenie bilansu wody w instalacji: W celu bezpiecznej gospodarki wodą, należy po etapie odwirowania (prasowania) osadu pofermentacyjnego odciek skierować do zbiornika, z którego w pierwszej kolejności część płynu kierowana będzie do ponownego wykorzystania w komorach przygotowawczych, a część do oczyszczalni ścieków. Taka konfiguracja technologii, pozwala na instalację oczyszczalni o mniejszym przepływie a tym samym o mniejszych gabarytach i tańszej. W 90% wodnym roztworze substratów przeznaczonych do zbiogazowania, znajdujących się w komorze fermentacyjnej, zawarta jest następująca ilość wody (wprowadzona w ciągu doby jako woda zewnętrzna oraz woda zawarta w biomasie): dobowa ilość dostarczanej biomasy [t] procent suchej masy przed uwodnieniem [%] procent suchej masy po rozwodnieniu [%] ilość wody potrzebnej do uwodnienia [t] wkład do objętości od danego składnika [m^3] 1 3 10-0,7 0,3 14,25 32 10 31,35 45,6 14,6 35 10 36,5 51,1 CAŁKOWITA OBJĘTOŚĆ NA DOBĘ 67,15 Przyjmując założenie że 1 tona wody ma 1 m³ należy przyjąć, że w ciągu godziny do obiegu wprowadzonych jest 67,15 m³ : 24 godz. = 2,79 m³ wody Biorąc pod uwagę specyfikę lokalizacji bioelektrowni, usytuowanej przy oczyszczalni ścieków, należy przyjąć że wyjściowym czynnikiem rozwadniającym substraty będzie ściek surowy oczyszczalni. mikrooczyszczalnia Z racji lokalizacji bioelektrowni przy oczyszczalni ścieków, budowa mikrooczyszczalni jest zbyteczna. Ilości generowanych przez bioelektrownię dobowych zrzutów (poza zrzutem awaryjnym, który również można rozłożyć w czasie) jest mikroskopijna w stosunku do całościowego dobowego przerobu oczyszczalni. Woda pracując w cyklu zamkniętym generuje ewentualny dobowy zrzut na poziomie 2,5% ilości wody obiegowej co daje: 67,15 m 3 x 2,5% = 1,68 m 3 /doba Na obecnym etapie nie można określić składowych zanieczyszczeń ewentualnego zrzutu. Szczegółowe dane zawarte zostaną w dokumencie końcowym (PF-U) po analizie wszystkich zebranych w roku 2016 informacji, szczególnie po zakończeniu 43
kampanii produkcyjnej (lub u jej schyłku) w ZPO-W Masfrost. Biomasa roślinna nie generuje żadnych dodatkowych obciążeń dla oczyszczalni, ponieważ istotne składowe niebezpieczne dla oczyszczalni (szczególnie azot) pozostają w pofermencie i stanowią istotny korzystny składnik produkowanego nawozu. odsiarczanie biogazu Odsiarczanie biogazu (suchą technologią HALOSORB INTERMARK) z przepływem biogazu w ilości około 120 m 3 na godzinę odbywa się w filtrze o wymiarach 1,0 x 0,5 x 1,5 m. Jest to urządzenie wykonane ze stali kwasoodpornej, które można zabezpieczyć wiatą. Wymiar terenu pod instalację z pasem manewrowym: 3 x 3 m. Teren pod instalację znajduje się pomiędzy komorami fermentacyjnymi a zbiornikami biogazu. Teren utwardzony wyłożony kostką brukową. Instalacja pod wiatą. zbiornik buforowy (pośredni i przeciwpożarowy) i wody deszczowej Woda pracując w cyklu zamkniętym generuje ewentualny dobowy zrzut, w przypadku zagrożenia przekroczeniem progu azotowego, na poziomie 2,5% ilości wody obiegowej. Z racji znacznego rozwodnienia wsadu do komory fermentacyjnej, przyjmujemy że zmienia się konfiguracja doboru wielkości zbiornika buforowego, a woda z odwirowania trafia na początek technologii oczyszczalni ścieków. Biorąc pod uwagę, że zapas wody w zbiorniku buforowym powinien wynosić (dla obiektów z zamkniętą technologią obiegu wody co najmniej sześć zrzutów dobowych, a rezerwa pojemności dwie doby, oraz że zbiornik buforowy w konfiguracji mikrobioelektrowni pełni dodatkowo funkcję zbiornika przeciwpożarowego i pośredniego, należy przyjąć że zbiornik buforowy powinien mieć pojemność: 70 m 3 Wymiary zbiornika pełniącego również funkcję zbiornika przeciwpożarowego: wysokość 3,0 m, średnica 5,45 m budynek produkcji nawozu, magazyn i pomieszczenia techniczne: Przy dobowej ilości produkcji nawozu w ilości od 4,5 ton z tendencją do 5 ton, z możliwością zmagazynowania miesięcznej produkcji nawozu, budynek produkcyjny mieszczący linię technologiczną granulatora i suszarki, zbiornika i instalacji konfekcjonującej oraz magazyn mają wymiar: długość 25 m, szerokość 7 m i zróżnicowana wysokość 5 m. W budynku musi być pomieszczenie na ewentualne części zapasowe do agregatów oraz innych urządzeń pracujących w bioelektrowni. Do umieszczenia wirówek wykorzysta się budynek z nieczynną prasą taśmową. 44
Siłownia Ze względu na instalację agregatów w kontenerach budynek siłowni jest zbędny. Budynek biurowo socjalny: Wykorzystane zostaną budynki oczyszczalni ścieków. Budynek (wiata) wirówek Do posadowienia wirówek można wykorzystać istniejący budynek w którym znajduje się nieczynna prasa taśmowa, lub usytuować je pod wiatą w niekolidującym miejscu w pobliżu linii do produkcji nawozu. Silos + teren pod rękawy foliowe Silos prefabrykowany z dnem wyasfaltowanym. Wymiar silosu: długość 35 x szerokość 14 x 4 m wysokości. Opis wymagań stawianych urządzeniom i wykonawstwu robót budowlanych Wymagania stawiane wszystkim obiektom i urządzeniom wynikają zarówno z obowiązujących przepisów jak i oczekiwań inwestora, któremu zależy na tym aby bioelektrownia funkcjonowała sprawnie, bez zbędnych przestojów, generując oczekiwane przychody oraz korzyści środowiskowe, równie ważne jak strona finansowa. W związku z powyższym zarówno instalowanym urządzeniom jak i obiektom kubaturowym stawia określone wymagania, które muszą być zrealizowane przez wykonawcę inwestycji. Wymagania te dotyczą przede wszystkim solidności wykonania obiektów i jakości instalowanych urządzeń. Oczekiwania inwestora w tym względzie, idąc od początku procesu technologicznego są następujące: a. Układ komunikacyjny (drogi, place manewrowe) wykonane z kostki brukowej na podkładzie z tłucznia i piasku lub asfaltowe b. Silos ściany wykonane z prefabrykatów żelbetowych w kształcie litery A z dnem betonowym lub asfaltowym z kanałem odciekowym na całej długości silosu i kanałem poprzecznym zbiorczym odprowadzającym odciek do zagłębionego pojemnika z którego będzie wypompowywany i dolewany do zbiornika przygotowania zasadniczego lub alternatywnie (w zależności od konfiguracji terenu) rurociągiem bezpośrednio do tego 45
zbiornika. Spadek dna w kierunku kanałów odciekowych zależny od długości silosu od 3 do 5%. Alternatywą jest silos o ścianach prostych w kształcie litery L, T lub U, przy czym silosy te wytrzymują mniejsze obciążenia. Ostatecznego wyboru dokona inwestor w oparciu o wskazania producenta. Decydującym elementem powinien tu być okres gwarancji i czas montażu, ponieważ te dwa współczynniki determinują długoletnią przydatność obiektu i szybkość włączenia do eksploatacji. Istotnym czynnikiem wskazującym na zastosowanie elementów prefabrykowanych (w szczególności profili o kształcie litery A) jest możliwość bezproblemowego montowania na ścianach silosu nieprzepuszczalnej plandek a na czaszy plandek, w istotny sposób wpływających na szczelność a tym samym brak ubytków oraz na poprawę jakości kiszonki. Ściany ustawione pod kątem 102º gwarantują prawidłowy proces fermentacji oraz są w zdecydowanie mniejszym stopniu narażone na ewentualne uszkodzenia mechaniczne spowodowane przez kompaktor. Oczywistym jest że silos prefabrykowany jest droższy od silosu wykonywanego systemem gospodarczym wylewanego, ale jego funkcjonalna przewaga nad tradycyjnym jest bezsprzeczna i nie do przecenienia 25. Silos prefabrykowany ze ścianami w kształcie litery A 46
26. 26. Silos ze ścianami w kształcie litery L 27. Prawidłowo zabezpieczone silosy z uchwytami do mocowania plandeki na czaszy oraz widocznymi kanałami odciekowymi c. Zbiornik przygotowania zasadniczego budynek tradycyjny wykonany z cegły lub bloczków PGS lub podobnych w którym znajduje się mikronizator lub mikronizer pozwalający na rozbicie substratów na cząsteczki o 47
wielkości od 150 do 300 μm. Obiekt zagłębiony w ziemi do około 2 m. Do budynku doprowadzona jest woda, niezbędna do uwodnienia substratu i prawidłowego funkcjonowania urządzeń rozdrabniających. Na zewnątrz budynku, na powierzchni, posadowiony jest zasobnik dozujący do którego podaje się suchy substrat, który podajnikiem ślimakowym przekazywany jest do mikronizatora lub mikronizera. Ostateczna formuła doboru mikronizatora lub mikronizera zawarta zostanie w PF-U, po uzyskaniu w połowie września opinii prof. dr hab. Mariana Mazurkiewicza. d. Komory fermentacyjne z wymiennikami do podgrzewania substratu najważniejsze obiekty kubaturowe bioelektrowni. Wykonane z betonu C 40/50 lub betonu hydrotechnicznego powinny mieć gwarancję wykonawcy do 20 lat. Ściany wylewane, podwójnie zbrojone. Grubość ścian oraz rodzaj zbrojenia określi konstruktor na etapie projektowania. Konstrukcja musi być wytrzymała na okrężny ruch rozwodnionego substratu, wywołany przez pionowe mieszadło szczelinowe i charakteryzować się wysoką wytrzymałością i niską chropowatością hydrauliczną. Kształt komory idealny walec. Dno płaskie, wykonane ze zbrojonego betonu klasy C 40/50 z wtopioną instalacją do awaryjnego podgrzewania komory fermentacyjnej (ogrzewanie wodne). Komory bez zainstalowanych na ścianach wewnętrznych lub zewnętrznych instalacji grzewczych. Każda komora wyposażona w wymiennik ślimakowy do podgrzewania substratu, dostosowany przepustowością do wielkości komory i czasu przepływu wprowadzanego do niej uwodnionego substratu. Wymiennik substrat woda. Wymienniki zamontowane na zewnętrznej ścianie komory fermentacyjnej lub w pobliżu tej ściany. Usytuowane w przybudówce do komory, umożliwiającej swobodny dostęp do wymiennika. Alternatywą jest zabudowanie przestrzeni między komorami i umieszczenie wymienników w powstałym budynku, który dodatkowo może służyć (w zależności od wielkości) jako magazyn lub garaż czy też pomieszczenie techniczne. Czasza komory fermentacyjnej wykonana z żelbetonu przystosowana do zamontowania w niej pionowego mieszadła szczelinowego ora wyprowadzenia niezbędnych instalacji. Zewnętrzna ściana może zostać w zależności od koncepcji inwestora, wykończona blachą trapezową, sidingiem winylowym czy aluminiowym, lub zwyczajnie pomalować farbą elewacyjną. e. Mieszadło pionowe, szczelinowe wykonane ze stali nierdzewnej, dwułopatowe, z umieszczonymi na szczycie śmigiełkiem do likwidowania piany. Łopaty mieszadła posiadają szczeliny, których wielkość oraz ilość ustalana jest na etapie projektowania komory, po przeprowadzeniu badań gęstości hydraulicznej zmikronizowanej mieszaniny substratów. 48
28. Komora fermentacyjna 29. Czasza komory fermentacyjnej z widocznym mieszadłem pionowym oraz wyprowadzeniem instalacji 49
30. Wymienniki do podgrzewania substratu f. Zbiornik biogazu ze względu na zastosowanie mieszadła szczelinowego, nie ma możliwości instalacji zbiornika biogazu bezpośrednio na komorze fermentacyjnej. Spośród wszystkich wolnostojących zbiorników biogazu w ostatnich latach najbezpieczniejsze okazują się dwupowłokowe zbiorniki wykonane z tworzywa sztucznego. 31. Dwupłaszczowy zbiornik biogazu z tworzywa sztucznego 50
Schemat zbiornika: A powłoka zewnętrzna, B powłoka wewnętrzna, C system strumienia powietrza, D dmuchawa powietrza, E pierścień mocujący, F zawór bezpieczeństwa, G okno kontrolne H ultradźwiękowy czujnik poziomu biogazu 32. Budowa zbiornika biogazu 33. Budowa powłoki zewnętrznej zbiornika: 1 tkanina, 2 warstwa uziemienia, 3 pierwsza warstwa PCV, 4 druga warstwa PCV, 5 warstwa szczytowa Producenci standardowo dają na nie już gwarancję 25 lat. Szczegółowa charakterystyka zbiornika określana jest przez producenta i dostawcę w zależności od pojemności czaszy. To samo dotyczy fundamentu zbiornika, dla którego parametry dobiera i projekt wykonuje dostawca. Pojemność zbiornika musi być nie mniejsza niż 480 m 3. 51
g. Instalacja odsiarczania biogazu w bioelektrowni z pofermentu wyprowadzonego bezpośrednio z komór fermentacyjnych produkować się będzie granulowany nawóz organiczny lub organiczno mineralny. W związku z tym należy zainstalować odsiarczalnię biogazu pracującą w technologii suchej, umożliwiając tym samym wykorzystanie zasiarczonego złoża jako dodatku do pewnych partii nawozu (powstaje nawóz siarczanowy) lub do samodzielnego wykorzystania jako nawóz wapniowo siarczanowy. Walory nawozowe takiego produktu zostały określone przez zespół badawczy Politechniki Śląskiej pod przewodnictwem dr hab. inż. Jana Cebuli w latach 2013 2014. Wypełnieniem filtra powinien być haloizyt, który dzięki swojej strukturze, pochlania nie mniej niż 99,9% siarki. Całość instalacji winna być wykonana ze stali kwasoodpornej wraz z całym ciągiem rur doprowadzających biogaz z komór fermentacyjnych i wyprowadzających do zbiornika biogazu. Wielkość instalacji określi dostawca, jednak dobór wielkości filtrów powinien przewidywać wymianę nie częściej niż jeden raz na kwartał. Projekt musi uwzględniać możliwość dojazdu do instalacji samochodem dostawczym. 34. Przykładowy filtr haloizytowy o wydajności 4000 m3/godz., wymiary: 2m x 6m x 3m (filtr usuwa siarkowodór, amoniak, związki odorowe. Wykonanie: stal ocynkowana) 52
35. Widok mikroskopowy haloizytu ze złoża Dunino ( skala podziałki - 1 µm). Widoczna porowata struktura płytkowo-rurkowa 36. ZBF ziemia ogrodnicza z 25% dodatkiem nasyconego złoża haloizytowego, Z ziemia ogrodnicza bez dodatków. Widoczny 30% przyrost plonowania na ziemi z haloizytem 53
37. Absorbcja siarkowodoru z biogazu przez filtr haloizytowi (badanie: bioelektrownia w Studzionce prof. Jan Cebula) h. Budynek z instalacją do produkcji nawozu i magazyn Przy dobowej ilości produkcji nawozu w ilości od 4,5 ton z tendencją do 5 ton, z możliwością zmagazynowania miesięcznej produkcji nawozu, budynek produkcyjny mieszczący linię technologiczną granulatora i suszarki, zbiornika i instalacji konfekcjonującej oraz magazyn mają wymiar: długość 25 m, szerokość 7 m i zróżnicowana wysokość od 3,5 do 5 m. W budynku musi być pomieszczenie na ewentualne części zapasowe. Obiekt wykonany z materiałów tradycyjnych (cegła, bloczki PGS, pustaki). Inwestor podejmie decyzję o wyborze dostawcy na podstawie przetargu. W chwili obecnej linię technologiczna do produkcji nawozu wytwarza kilka firm w tym polskie. Poniżej przykładowy schemat takiej linii produkowanej na Ukrainie, przy czym jest to schemat fabryki nawozu o wydajności 200 ton na godzinę (przy przerobie bioelektrowni w Tolkmicku na poziomie 5 ton na dobę. W budynku znajduje się też pomieszczenie do magazynowania zapakowanego w worki nawozu (minimum miesięczna produkcja) oraz materiałów niezbędnych do pakowania (worki itp.) 54
38. Schemat linii do produkcji nawozu i. zbiornik buforowy (pośredni i przeciwpożarowy) i wody deszczowej zbiornik do którego odprowadzana będzie część nadprodukcji wody, znaczna część zrzucanej awaryjnie wody nadosadowej oraz wody deszczowe z utwardzonej części terenu bioelektrowni. Zbiornik pełnił będzie również funkcję zbiornika ppoż. Zbiornik żelbetowy, wykonany w dowolnej technologii (lany lub prefabrykowany) częściowo zagłębiony w ziemię (do 2 metrów) o wymiarach: pojemność 70 m 3, wysokość 3,0 m, średnica 5,45 m j. Pochodnia utylizacyjna podstawowe urządzenie zabezpieczające pracę bioelektrowni, spalające permanentnie wytwarzany w komorach fermentacyjnych biogaz w przypadku awarii wszystkich agregatów kogeneracyjnych. Parametry dobiera dostawca w zależności od ilości biogazu produkowanego w czasie godziny. Dostępne są pochodnie utylizacyjne z otwartą komorą spalania, jednak znacznie bezpieczniej jest zainstalować tę z komorą zamkniętą. Dzięki specjalnemu wykonaniu 55
palników pochodnia powinna pracować w zakresie 20-100% w zależności od ciśnienia gazu przed pochodnią. Musi mieć również możliwość regulacji (zmiany) zakresu pracy poprzez wymianę dyszy palnika. 39. Pochodnia utylizacyjna z zamkniętą komorą spalania k. Wirówki technologia pracy bioelektrowni produkującej granulowany nawóz wymaga zainstalowania wirówek do odwadniania osadu pofermentacyjnego wyprowadzanego z komór fermentacyjnych. Urządzeniami stosowanymi do tego procesu są prasy taśmowe i wirówki. Z racji dużego rozdrobnienia substratu a tym samym dużej miąższości pofermentu właściwymi urządzeniami do odwirowywania wody i zagęszczenia pofermentu będą wirówki. Posadowienie ich jest na tym etapie może być alternatywne: najlepszym rozwiązaniem jest umieszczenie ich w istniejącym budynku prasy taśmowej, można je umieścić w wydzielonym pomieszczeniu w budynku produkcji nawozu, lub niezależnie w dowolnym miejscu pomiędzy komorami, a budynkiem produkcji nawozu zabezpieczonym wiatą ze ścianami wykonanymi z płyty warstwowej. Na rynku dostępnych jest kilka typów odpowiednich wirówek, jednak w doborze istotnym jest fakt, że nie wszystkie potrafią odwirowywać materiał składający się z tak małych cząsteczek (150 do 300 μm). Ten element oraz przepustowość są decydującymi determinantami doboru 56
urządzeń. Istotnym, równie ważnym wskaźnikiem jest również energochłonność urządzenia. Na rynku znajdują się różne wirówki, i należy bardzo dokładnie przeanalizować ich parametry. Urządzenie nie może być dla bioelektrowni obciążeniem, powinno w istotny sposób wpływać na rentowność całego przedsięwzięcia. 40. Przykładowa wirówka nieistniejącej już samodzielnie firmy Fan Separator i produkt uzyskany przez odwirowanie przy jej pomocy gnojowicy bydlęcej l. Agregaty sercem bioelektrowni, najważniejszym urządzeniem decydującym o sukcesie pracy bioelektrowni jest agregat kogeneracyjny. Jest to urządzenie które wykorzystując napędzany biogazem silnik spalinowy i współpracujący z nim generator, produkuje energię elektryczną, będącą finalnym produktem pracy bioelektrowni. Urządzenie to, wymaga permanentnego chłodzenia, stąd otrzymujemy jako bonus ciepło, odbierane z agregatu oraz ze spalin. Czynnikiem chłodzącym silnik jest zazwyczaj woda, która pracuje w parametrach 70/90ºC. Niezbędnym elementem układu kogeneracyjnego są awaryjne chłodnice powietrzne, włączane automatycznie w przypadku zaistnienia przeszkód w podstawowym systemie chłodzenia lub odbiorze z agregatu ciepła. W ofercie rynkowej jest wiele agregatów kogeneracyjnych, wielokrotnie produkowanych w oparciu o te same podzespoły. Urządzenie jest typową składanką: silnik określonego producenta, generator innego, elektronika też pochodzi od kolejnego dostawcy. Zazwyczaj dostawca oferujący 57
produkt jest jedynie wytwórcą obudowy, izolacji dźwiękochłonnej oraz kilku innych detali kosmetyczno galanteryjnych. Wyjątkiem są firmy Jenbacher oraz Tedom, które do pewnych typów produkowanych przez siebie agregatów używają własnych silników. Kupując agregat należy kierować się kilkoma czynnikami, które powinny ułatwić podejmowanie ostatecznej decyzji. Takimi głównymi cechami są: - sprawność elektryczna - nie mniejsza niż 36% - sprawność cieplna - nie mniejsza niż 48% - ilość motogodzin do pierwszego remontu kapitalnego nie mniejsza niż 50.000 - zużycie biogazu na 1 kw mocy elektrycznej urządzenia nie większe niż 0,45 m 3 - ilość oleju zużywana w czasie 1 motogodziny pracy nie większe niż - długość podstawowej gwarancji nie krótsza niż 2 lata - możliwość odpłatnego przedłużenia gwarancji do 5 lat - bardzo wysoka elastyczność silnika umożliwiająca bezawaryjną pracę przy dużych rozbieżnościach zawartości metanu ( od 50 % w górę ) i nawet nieustabilizowanym składzie chemicznym biogazu. - możliwość pracy agregatu w przypadku nieprzewidywanego dotarcia do silnika związków siarki, z jednoczesną sygnalizacją awarii - wytrzymałość na nieprzewidywane zmiany wahań ciśnienia biogazu (± 15%) - deklaratywna możliwość stosowania krajowych zamienników podstawowych materiałów i akcesoriów eksploatacyjnych (świece, uszczelki, olej) - wysoki stopień wyciszenia agregatu montowanego fabrycznie (głośność w odległości 10 m od kontenera nie przekraczająca 65 db) - zdecydowanie niskie koszty eksploatacyjne - dostępność serwisu w czasie do 24 godzin Porównanie niektórych istotnych cech pięciu wybranych agregatów o mocy elektrycznej ±100 kw różnych producentów: Producent Horus Silnik/ generator Moc elektr./ cieplna w kw MAN/? 100/104 Sprawność elektr./ cieplna/ całkowita w % Całkowite zużycie paliwa/na 1 kw w m 3 /h Ilość motogodz. do 1 remontu Cena w zł (na dzień 15.06. 2016 r.) netto 37,9/49,3/ 87,2 46/0,46? 554.180 58
CES MAN/? 104/??/?/??/?? 616.000 Tedom Cagen Tedom /Leroy Somer Deutz/? 106/143 104/125 36,4/49,2/ 85,6 44,7/0,45 60.000 463.333 37,9/45/6/ 83,5?/?? 550.500 Motorgas MAN/Leroy Somer 104/133 37,5/47,6/ 85,1 43,4/0,43? 511.900 Powyższa tabela pozwala na porównanie kilku istotnych cech agregatów, przy czym ostateczna decyzja musi zostać podjęta mniej więcej na 15 17 tygodni przed uruchomieniem bioelektrowni ze względu na taki cykl produkcji urządzeń. m. Urządzenia peryferyjne pompy, osuszacz, dmuchawa, przepływomierza, analizatory i inne. Urządzenia te dobrane zostaną w trakcie przygotowywania dokumentacji i sporządzania zakresu wyposażenia bioelektrowni. n. Maszyny uzupełniające ładowacz czołowy, ciągnik z kompaktorem, zamiatarka uliczna. Dobór maszyn pracujących na terenie bioelektrowni zależny jest wyłącznie od inwestora, Może okazać się że na wyposażeniu innych spółek komunalnych których właścicielem jest miasto znajdują się takie maszyny i ich zakup nie będzie potrzebny. Decyzję co do celowości zakupu podejmie inwestor w trakcie realizacji inwestycji. Niezbędnym elementem wyposażenia jest kompaktor, urządzenie do ubijania kiszonki, które ciągnięte przez ciągnik rozpocznie pracę kilka miesięcy przed uruchomieniem bioelektrowni. Na rynku znajduje się oferta kilku producentów, przy czym taki kompaktor można wykonać we własnym zakresie z kilku a lepiej kilkunastu trakcyjnych kół kolejowych z utwardzonym wieńcem. 59
41. Kompaktor wykonany z kół kolejowych 42. Kompaktor fabryczny 60
Schematy i ideogramy technologiczne, rysunki poglądowe, plany realizacyjne, karty katalogowe urządzeń, oferty handlowe dostawców urządzeń i technologii itp. ( w układzie wariantowym) Praktyka wskazuje, że różnice pomiędzy propozycjami ofertowymi a ostatecznym kształtem dostawy mogą być w praktyce różne. Niektóre oferty mogą być przygotowane przez dostawców na etapie koncepcji (z reguły zawierają wiele ogólników i niedopowiedzeń) większość jednak zostanie przedłożonych po uzyskaniu przynajmniej szacunkowych parametrów biogazu i charakterystyki pofermentu. To nastąpi dopiero po ostatecznej weryfikacji dostaw substratów (pod względem jakościowym i ilościowym) oraz przeprowadzeniu ich analitycznych badań. W szczególności dotyczy to wartości energetycznej biogazu oraz wartości nawozowej pofermentu. Na etapie koncepcji najistotniejszymi ofertami są oferty agregatów kogeneracyjnych, ponieważ są one najpoważniejszym wydatkiem w całości kosztów bioelektrowni. Poniżej wybrane oferty dostawców agregatów spośród których inwestor najprawdopodobniej dokona ostatecznego wyboru: Agregat Horus: 43. Agregat firmy Horus 61
Agregat Tedom: 44. Agregaty firmy Tedom 62
Agregat CES 45. Agregaty firmy CES 63
Agregaty Cagen 46. Agregaty firmy Cagen 64
Agregaty Motorgas 47. Agregaty firmy Motorgas 65