Joanna Krzemień* PRODUKCJA I WYKORZYSTANIE BIOGAZU W OCZYSZCZALNIACH ŚCIEKÓW W WOJEWÓDZTWIE ŚLĄSKIM



Podobne dokumenty
Spotkanie Eksploatatorów dotyczące wytwarzania energii w kogeneracji na Oczyszczalni Ścieków Klimzowiec.

Biogaz i biomasa -energetyczna przyszłość Mazowsza

Element budowy bezpieczeństwa energetycznego Elbląga i rozwoju rozproszonej Kogeneracji na ziemi elbląskiej

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

ENERGETYCZNE WYKORZYSTANIE BIOGAZU

PODSTAWOWE INFORMACJE DOTYCZĄCE WDRAŻANIA INSTALACJI BIOGAZOWYCH W POLSCE

1. Stan istniejący. Rys. nr 1 - agregat firmy VIESSMAN typ FG 114

Kierunki i dobre praktyki wykorzystania biogazu

SYNERGIA DZIAŁANIA BRANŻY WODNO-KANALIZACYJNEJ, ODPADOWEJ I ENERGETYCZNEJ MOTOREM ZRÓWNOWAŻONEGO ROZWOJU MIASTA TYCHY

Nowa rola gospodarki wodno-ściekowej w rozwoju miast i ograniczaniu zmian klimatycznych

PODSTAWOWE INFORMACJE DOTYCZĄCE WDRAŻANIA INSTALACJI BIOGAZOWYCH W POLSCE

Przedsiębiorstwa usług energetycznych. Biomasa Edukacja Architekci i inżynierowie Energia wiatrowa

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

Biogazownie w energetyce

Dr Sebastian Werle, Prof. Ryszard K. Wilk Politechnika Śląska w Gliwicach Instytut Techniki Cieplnej

Odpady komunalne jako źródło biogazu

PRODUKCJA GAZU W PRZEDSIĘBIORSTWIE WOD - KAN

Kogeneracja. Ciepło i energia elektryczna. Środowisko. Efektywność

STAN OBECNY I PERSPEKTYWY ROZWOJU BIOGAZOWNI ROLNICZYCH W POLSCE

Każdego roku na całym świecie obserwuje się nieustanny wzrost liczby odpadów tworzyw sztucznych pochodzących z różnych gałęzi gospodarki i przemysłu.

Nowoczesna produkcja ciepła w kogeneracji. Opracował: Józef Cieśla PGNiG Termika Energetyka Przemysłowa

ANALIZA UWARUNKOWAŃ TECHNICZNO-EKONOMICZNYCH BUDOWY GAZOWYCH UKŁADÓW KOGENERACYJNYCH MAŁEJ MOCY W POLSCE. Janusz SKOREK

Opłacalność produkcji biogazu w Polsce. Magdalena Rogulska

WDRAŻANIE BUDYNKÓW NIEMAL ZERO-ENERGETYCZNYCH W POLSCE

System Certyfikacji OZE

1. W źródłach ciepła:

Inżynieria Środowiska II stopień (I stopień/ II stopień) ogólnoakademicki (ogólnoakademicki/praktyczny)

ROZWI CHP POLIGENERACJA PALIWA SPECJALNE DIESEL BI-FUEL GAZ ZIEMNY BIOGAZ

Potencjał biomasy nowe kierunki jej wykorzystania

M.o~. l/i. Liceum Ogólnokształcące im. Jana Kochanowskiego w Olecku ul. Kościuszki 29, Olecko

DOŚWIADCZENIA REGIONALNEGO CENTRUM GOSPODARKI WODNO-ŚCIEKOWEJ S.A. W TYCHACH W ZAKRESIE ENERGETYCZNEGO WYKORZYSTANIA BIOGAZU

Energia ukryta w biomasie

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

Aktualne regulacje prawne wspierające wytwarzanie energii i ciepła z biomasy i innych paliw alternatywnych

Projekt założeń do planu zaopatrzenia w ciepło, energię elektryczną i paliwa gazowe gminy miejskiej Mielec Piotr Stańczuk

Biogazownie rolnicze w Polsce doświadczenia z wdrażania i eksploatacji instalacji

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

PRODUKCJA I WYKORZYSTANIE ENERGII W GRUPOWEJ OCZYSZCZALNI ŚCIEKÓW W ŁODZI

Energetyka odnawialna w procesie inwestycyjnym budowy zakładu. Znaczenie energii odnawialnej dla bilansu energetycznego

Stan aktualny oraz kierunki zmian w zakresie regulacji prawnych dotyczących wykorzystania biomasy leśnej jako źródła energii odnawialnej

ZAGADNIENIA PRAWNE W ZAKRESIE OCHRONY ŚRODOWISKA W ASPEKCIE ODNAWIALNYCH ŹRÓDEŁ ENERGII ENERGIA BIOMASY r.

Energia z odpadów komunalnych. Karina Michalska Radosław Ślęzak Anna Kacprzak

Biogazownie w Polsce i UE technologie, opłacalność, realizacje. Anna Kamińska-Bisior

Produkcja biogazu z osadów ściekowych i jego wykorzystanie

Znaczenie audytów efektywności energetycznej w optymalizacji procesów energetycznych

Wpływ ścieków przemysłowych i kofermentatów na prowadzenie procesu fermentacji osadów ściekowych

VII Międzynarodowej Konferencji CIEPŁOWNICTWO 2010 Wrocław

Kogeneracja w Polsce: obecny stan i perspektywy rozwoju

Ekoinnowacyjne Katowice

Oczyszczanie i uszlachetnianie biogazu do jakości gazu ziemnego

Wykorzystanie biogazu jako niekonwencjonalnego źródła energii na obszarze Polski

BIOGAZOWNIA JAKO ROZWIĄZANIE PROBLEMU OGRANICZENIA ODPADÓW BIODEGRADOWALNYCH W GMINIE

GWARANCJA OBNIŻENIA KOSZTÓW

Biometan jako paliwo dla motoryzacji

Wykorzystanie gazu pozasystemowego do produkcji energii elektrycznej i cieplnej na przykładzie PGNiG SA Oddział w Zielonej Górze

Konsultacja zmian dla Programu Priorytetowego NFOŚiGW Czysty Przemysł

BIOGAZ PRZYJAZNYM PALIWEM MOTORYZACYJNYM TORUŃ, 24 STYCZNIA 2007 R.

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

ODNAWIALNE ŹRÓDŁA ENERGII W POLSCE

POTENCJAŁ WYKORZYSTANIA ODPADÓW BIODEGRADOWALNYCH NA CELE ENERGETYCZNE W WOJEWÓDZTWIE POMORSKIM

NOVAGO - informacje ogólne:

Biogazownie w Polsce alternatywa czy konieczność

Rozwiązania dla klientów przemysłowych Mała kogeneracja

Pozyskiwanie biomasy z odpadów komunalnych

TECHNICZNO EKONOMICZNE ASPEKTY EKSPLOATACJI AGREGATÓW KOGENERACYJNYCH

Dr inż. Jacek Wereszczaka

Biogaz z odpadów jako alternatywne paliwo dla pojazdów. Biogas from wastes as an alternative fuel for vehicles

ZINTEGROWANA GOSPODARKA ODPADAMI KOMUNALNYMI WOJEWÓDZTWO ŚLĄSKIE MIEJSCOWOŚĆ TŁO PRZEDSIĘWZIĘCIA

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

Częstochowa. miasto energetycznie świadome

TECHNOLOGIA PLAZMOWA W ENERGETYCZNYM ZAGOSPODAROWANIU ODPADÓW

Prezydent Miasta Tarnowa Roman Ciepiela

Nowa CHP Zabrze. czyste ciepło dla Zabrze i Bytomia. Adam Kampa, CHP Plant Development Manager

Oczyszczanie ścieków miejskich w Bydgoszczy

II Forum Ochrony Środowiska Ekologia stymulatorem rozwoju miast Warszawa lutego 2016 roku

Oczyszczalnia Ścieków WARTA S.A.

Energia odnawialna szansą dla przedsiębiorstw Inwestycje OZE w przedsiębiorstwach wod - kan

Termomodernizacja wybranych budynków oświatowych na terenie Miasta Stołecznego Warszawy

STRATEGICZNY PROGRAM BADAŃ NAUKOWYCH I PRAC ROZWOJOWYCH. Zaawansowane technologie pozyskiwania energii. Warszawa, 1 grudnia 2011 r.

Usytuowanie i regulacje prawne dotyczące biomasy leśnej

Finansowanie przez WFOŚiGW w Katowicach przedsięwzięć z zakresu efektywności energetycznej. Katowice, marzec 2016 r.

Opłacalność energetycznego wykorzystania biogazu ze składowisk odpadów komunalnych

Niezależność energetyczna JSW KOKS S.A. w oparciu o posiadany gaz koksowniczy

STANOWISKO POLSKIEJ IZBY GOSPODARCZEJ ENERGII ODNAWIALNEJ

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

Biogaz składowiskowy jako źródło alternatywnej energii

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

KOGENERACJA ENERGII CIEPLNEJ I ELEKTRYCZNEJ W INSTALACJACH ŚREDNIEJ WIELKOŚCI

DOŚWIADCZENIA Z EKSPLOATACJI AGREGATU KOGENERACYNEGO ZASILANEGO BIOGAZEM

Konferencja Transfer wiedzy w dziedzinie zrównoważonego wykorzystania energii Poznań, Tomasz Pawelec

PGNiG TERMIKA nasza energia rozwija miasta

ANALIZA EFEKTYWNOŚCI TECHNICZNEJ I OPŁACALNOŚCI AGREGATÓW DO SKOJARZONEGO WYTWARZANIA CIEPŁA I PRĄDU Z BIOGAZU W OCZYSZCZALNI ŚCIEKÓW W OPOLU

Wykorzystanie OBF do produkcji biogazu na przykładzie oczyszczalni ścieków w Płońsku.

Polityka zrównoważonego rozwoju energetycznego w gminach. Edmund Wach Bałtycka Agencja Poszanowania Energii S.A.

Wykorzystanie energii z odnawialnych źródeł na Dolnym Śląsku, odzysk energii z odpadów w projekcie ustawy o odnawialnych źródłach energii

Polski system wspierania efektywności energetycznej i białe certyfikaty

Ciepło z odnawialnych źródeł energii w ujęciu statystycznym sposób zbierania informacji oraz najnowsze dane

SEMINARIUM. Produkcja energii z odpadów w technologii zgazowania Uwarunkowania prawne i technologiczne

Klaster RAZEM CIEPLEJ Spotkanie przedstawicieli

OGÓLNE INFORMACJE STATYSTYCZNE DOTYCZĄCE WOJEWÓDZTWA ŚLĄSKIEGO

Transkrypt:

Ochrona Środowiska i Zasobów Naturalnych nr 54, 2012 r. Joanna Krzemień* PRODUKCJA I WYKORZYSTANIE BIOGAZU W OCZYSZCZALNIACH ŚCIEKÓW W WOJEWÓDZTWIE ŚLĄSKIM Production and utilisation of biogas at WASTEWATER treatment plants in the silesian province Słowa kluczowe: biogaz, oczyszczalnia ścieków, fermentacja metanowa, odnawialne źródła energii, produkcja energii elektrycznej/cieplnej. Keywords: biogas, wastewater treatment plant, anaerobic digestion, renewable energy sources, production of electricity/heat. Streszczenie Corocznie na oczyszczalniach ścieków powstają znaczne ilości osadów ściekowych, które są produktem procesu oczyszczania odprowadzanych ścieków. Jednym ze sposobów przeróbki osadów ściekowych w tzw. osad ustabilizowany, który nie jest uciążliwy dla środowiska, jest proces fermentacji metanowej. Produktem ubocznym tego procesu jest biogaz, cenne paliwo gazowe oraz źródło energii odnawialnej. W opracowaniu przedstawiono charakterystykę produkcji i wykorzystania biogazu na wybranych oczyszczalniach ścieków komunalnych województwa śląskiego. Omówiono proces fermentacji metanowej, przedstawiono parametry biogazu pozyskiwanego na oczyszczalniach ścieków, ilości wyprodukowanego gazu i sposoby jego wykorzystania. Informacje przedstawione w opracowaniu pochodzą z danych eksploatacyjnych oczyszczalni ścieków województwa śląskiego, zebranych w trakcie współpracy przy realizacji projektu SEBE (Sustainable and Innovative European Biogas Environment) w ramach programu Central Europe. Summary Every year, wastewater treatment plants produce significant amounts of sludge which is a product of the sewage treatment process. One of the ways of sludge processing is the, so called, methane fermentation process which is inoffensive to the environment. A by-product * Mgr inż. Joanna Krzemień Zakład Oszczędności Energii i Ochrony Powietrza, Główny Instytut Górnictwa, Plac Gwarków 1, 40-166 Katowice; tel.: 32 259 21 31; e-mail: jkrzemien@gig.eu 210

Produkcja i wykorzystanie biogazu w oczyszczalniach ścieków w województwie śląskim of this process is biogas, a precious gas fuel and renewable source of energy. The paper presents a characteristic of the production and utilisation of biogas at selected municipal wastewater treatment plants in the Silesian Province. It presents the methane fermentation process, the parameters of biogas obtained at wastewater treatment plants, its volume and ways of utilisation. Information contained in the paper is based on operational data of wastewater treatment plants in the Silesian Province, collected during the cooperation in the implementation of the SEBE Project (Sustainable and Innovative European Biogas Environment) within the framework of the Central Europe Programme. 1. WPROWADZENIE Jednym ze źródeł pozyskania biogazu są osady ściekowe, będące produktem procesu oczyszczania ścieków na oczyszczalniach ścieków komunalnych. W trakcie procesu fermentacji metanowej osadów ściekowych powstaje paliwo gazowe biogaz. Energia wyprodukowana z biogazu jest wykorzystywana głównie na potrzeby własne oczyszczalni, które charakteryzuje duże zapotrzebowanie na energię elektryczną i ciepło. Wykorzystanie biogazu zmniejsza zużycie surowców konwencjonalnych oraz emisję zanieczyszczeń z ich spalania. Energia z biogazu jest energią czystą, nie obciąża środowiska naturalnego tak jak energia wyprodukowana z paliw konwencjonalnych, a ponadto poprawia bilans energetyczny i finansowy przedsiębiorstwa. W ostatnich dwóch latach w Głównym Instytucie Górnictwa w Katowicach prowadzone są badania dotyczące sektora biogazu w Europie, realizowane w ramach projektu o akronimie SEBE: Sustainable and Innovative European Biogas Environment Zrównoważony i innowacyjny sektor biogazu w Europie [Rejman-Burzyńska 2011, Rejman-Burzyńska i in. 2011]. Projekt ten realizowany jest przez 14 partnerów z 9 krajów objętych programem CENTRAL EUROPE, którzy wykorzystując własne, odrębne doświadczenia i możliwości przyczyniają się do optymalizacji wykorzystania biogazu w Europie Centralnej. Czołowym zagadnieniem w projekcie jest rozpoznanie skali produkcji i wykorzystania biogazu z osadów ściekowych na terenie oczyszczalni ścieków komunalnych. Jako obszar szczegółowych badań wybrano województwo śląskie. 2. POTENCJAŁ ENERGETYCZNY BIOGAZU Z OSADÓW ŚCIEKOWYCH Województwo śląskie leży w południowej części Polski i jest obszarem o dużym zaludnieniu, gęstość zaludnienia należy do największych w kraju i wynosi 376 osób/km 2 [Powierzchnia i ludność... 2011]. Ponadto jest to teren mocno zurbanizowany, z silnie rozwiniętym przemysłem górniczym, energetycznym, i transportowym. Uwarunkowania te przyczyniają się do znacznego na tym obszarze zużycia wody, energii elektrycznej i ciepła oraz do zanieczyszczenia powietrza, wód i produkcji odpadów. 211

Joanna Krzemień Spośród wszystkich 16 województw kraju to właśnie województwo śląskie zużywa obok województwa mazowieckiego największe ilości energii elektrycznej i ciepła. W roku 2010 w województwie śląskim zużycie energii elektrycznej wyniosło 24 712 GWh, a ciepła 46 518 TJ [Zużycie paliw 2011]. Rys. 1. Potencjał biogazu z osadów ściekowych w Polsce, [Maksymiak-Lach 2010] Fig. 1. Biogas potential of sewage sludge in Poland, [Maksymiak-Lach 2010] 212

Produkcja i wykorzystanie biogazu w oczyszczalniach ścieków w województwie śląskim Na terenie całego Śląska zlokalizowanych jest ponad 200 komunalnych oczyszczalni ścieków mechanicznych, biologicznych i z podwyższonym usuwaniem biogenów 1 [Bank danych lokalnych]. Województwo śląskie obok województwa mazowieckiego posiada jeden z największych potencjałów wytwarzania biogazu z osadów ściekowych. Oszacowany w roku 2010 potencjał biogazu w województwie śląskim wyniósł 317 TJ (88 GWh). Potencjał biogazu z osadów ściekowych w Polsce z podziałem na województwa przedstawiono na rysunku 1. Pozyskanie biogazu z osadów ściekowych i produkcja tzw. zielonej energii z biogazu na terenie województwa przyczynia się nie tylko do poprawy stanu środowiska naturalnego, ale również zwiększa bezpieczeństwo energetyczne obszaru. Udział biogazu wyprodukowanego na śląskich oczyszczalniach ścieków w roku 2010 wyniósł 11% ogólnej ilości biogazu pozyskanego z tego źródła w całym kraju. 3. PRODUKCJA BIOGAZU Z OSADÓW ŚCIEKOWYCH Podstawowym celem procesu fermentacji metanowej prowadzonej na oczyszczalniach ścieków, jest przekształcenie struktury osadów ściekowych otrzymywanych w procesie oczyszczania ścieków w tzw. ustabilizowany odpad. Stabilizacja beztlenowa jest jedną z technologii przeróbki osadów ściekowych, w wyniku której osad jest pozbawiony substancji podatnych na rozkład, bakterii chorobotwórczych, a tym samym nie jest już uciążliwy zapachowo. Dodatkową zaletą procesu jest pozyskanie biogazu, który jest cennym paliwem gazowym, a jednocześnie źródłem energii odnawialnej. Definicję biogazu ujęto w rozporządzeniu Ministra Gospodarki z dnia 14 sierpnia 2008 roku [Rozporządzenie... 2008]. Zgodnie z tą definicją biogaz to gaz pozyskiwany z biomasy, w szczególności z instalacji przeróbki odpadów zwierzęcych lub roślinnych, oczyszczalni ścieków oraz składowisk odpadów. Biogaz powstaje w trakcie procesu fermentacji metanowej w tzw. komorach fermentacyjnych. Proces fermentacji metanowej polega na rozkładzie substancji organicznej zawartej w materiale wsadowym, tzw. substracie, bez udziału tlenu, dlatego jest nazywany również fermentacją beztlenową, podczas której wydziela się metan. Wartość opałowa biogazu pozyskanego z osadów ściekowych na oczyszczalni ścieków wynosi od 21 do 23 MJ/m 3. Skład biogazu zależy od składu substratów, natomiast ilość pozyskanego gazu jest uzależniona od zawartości związków organicznych w osadzie. Skład biogazu pozyskanego z osadów ściekowych przedstawiono w tabeli 1. 1 Podwyższone usuwanie biogenów w ściekach następuje w oczyszczalniach ścieków o wysokoefektywnych technologiach oczyszczania (głównie biologicznych, a także chemicznych) umożliwiających zwiększoną redukcję azotu i fosforu [Ochrona Środowiska 2011]. 213

Joanna Krzemień Tabela 1. Skład biogazu wytworzonego z ścieków komunalnych, [Odnawialne... 2008] Table 1. Composition of biogas produced from municipal waste, [Odnawialne... 2008] Składnik biogazu Zawartość, % CH 4 55 70 CO 2 27 44 H 2 0,2 1 H 2 S 0,2 3 CO ~1 Związki chloru <1 Związki amoniaku <1 Halogenopochodne <1 Powstały biogaz zawiera siarkowodór, dlatego poddawany jest odsiarczeniu. Usunięcie siarkowodoru chroni armaturę oraz zbiorniki metalowe przed korozją, a także ogranicza emisję szkodliwych substancji do atmosfery. Większość śląskich oczyszczalni stosuje odsiarczanie na złożu rudy darniowej. Do podstawowych parametrów wpływających na przebieg procesu fermentacji należą: ilość i częstotliwość doprowadzania osadów ściekowych, temperatura procesu, odczyn, sposób i intensywność mieszania, zawartość substancji toksycznych. Częstotliwość wprowadzania osadu do komory fermentacyjnej zależy od temperatury i wielkości oczyszczalni. Osad powinien być doprowadzany do komory nie rzadziej niż 6 razy w ciągu doby. Temperatura procesu fermentacji prowadzonego na śląskich oczyszczalniach ścieków mieści się w przedziale od 35 do 38 C, średnia temperatura osadu doprowadzonego do procesu fermentacji zależy od pory roku, dla okresu letniego wynosi od 16 do 18 C, w okresie zimowym kształtuje się na poziomie od 8 do 12 C. Do prawidłowego przebiegu procesu fermentacji wymagany jest odczyn rzędu 7-7,5 ph. Intensywność mieszania zależy od temperatury procesu. Ze wzrostem temperatury intensywność mieszania powinna się zwiększać. Sposób mieszania zawartości komór fermentacyjnych zależy przede wszystkim od struktury materiału poddawanego procesowi fermentacji. W większości śląskich oczyszczalni wykorzystuje się do tego celu mieszadło mechaniczne, w innych, ze względu na włóknistą strukturę osadów, stosuje się układ pompowy, który zapewnia kilkakrotną wymianę wsadu na dobę. Na pozostałych obiektach stosowane jest mieszanie za pomocą sprężonego biogazu lub łączy się kilka metod jednocześnie [Bień 2007; Ankiety... 2011]. 214

Produkcja i wykorzystanie biogazu w oczyszczalniach ścieków w województwie śląskim 4. WYKORZYSTANIE BIOGAZU W WOJEWÓDZTWIE ŚLĄSKIM W związku z przyjętym założeniem, że próg opłacalności realizacji inwestycji dotyczącej budowy instalacji biogazowej na oczyszczalni ścieków kształtuje się na poziomie przepustowości 8000 m 3 /d, do dalszej analizy wybrano 34 śląskie oczyszczalnie ścieków. Po wstępnym rozeznaniu, do 22 administratorów śląskich oczyszczalni ścieków rozesłano ankiety, obejmując zasięgiem badania 30 oczyszczalni. Uzyskane dane dały pełny obraz o stanie produkcji i wykorzystania biogazu na 13 obiektach. Wszystkie zebrane informacje i dane wprowadzono do bazy danych lokalnych oczyszczalni ścieków, utworzonej na potrzeby projektu. Według danych uzyskanych w trakcie realizacji projektu z 13 śląskich instalacji objętych badaniem w roku 2008 napływ ścieków ogółem wyniósł ponad 112 mln m 3, co przekłada się na 7 mln m 3 biogazu. W roku 2010 napływ ścieków ogółem wyniósł 134 mln m 3, z czego pozyskano blisko 13 mln m 3 biogazu. Oznacza to wzrost pozyskanego gazu o 84%. Wymienione ilości biogazu można traktować jako wartości minimalne, ponieważ na terenie województwa śląskiego istnieją inne oczyszczalnie ścieków produkujące biogaz, które nie udostępniły danych. Produkcja biogazu w kolejnych latach potwierdza dalszą tendencję wzrostową produkcji biogazu. Związane to jest m.in. z zakończonymi w roku 2011 pracami modernizacyjnymi Chorzowsko-Świętochłowickiej oczyszczalni Klimzowiec, która rozpoczęła produkcję biogazu z osadów ściekowych oraz ze znacznie zwiększającą się ilością produkowanego biogazu na oczyszczalni ścieków Tychy-Urbanowice. Strukturę produkcji biogazu w roku 2010 na śląskich oczyszczalniach ścieków przedstawiono według powiatów na rysunku 2. Zmienia się również sposób zagospodarowania biogazu. Początkowo wytworzony gaz był spalany w kotłach gazowo-olejowych, przystosowanych do spalania biogazu, produkując ciepło. Obecnie biogaz jest spalany w układach kogeneracyjnych (CHP), w celu skojarzonej produkcji energii elektrycznej i cieplnej. 215

produkowanego biogazu na oczyszczalni ścieków tychy urbanowice. Strukturę produkcji biogazu w roku 2010 na śląskich oczyszczalniach ścieków przedstawiono według powiatów Joanna Krzemień na rys. 2. 3 500 000 3 000 000 2 500 000 2 000 000 m 3 1 500 000 1 000 000 500 000 0 Tychy Częstochowa Gliwice Bielsko-Biała Jastrzębie-Zdrój Sosnowiec żywiecki raciborski wodzisławski bytom Katowice Dąbrowa Górnicza Zmienia się również sposób zagospodarowania biogazu. Początkowo wytworzony gaz Rys. 2. Struktura produkcji biogazu na śląskich oczyszczalniach ścieków wg powiatów, 2010 r. był spalany w kotłach gazowo-olejowych, przystosowanych do spalania biogazu, produkując rys. Fig. 2. 2. struktura Biogas production produkcji biogazu structure na śląskich at Silesian oczyszczalniach wastewater ścieków treatment wg plants powiatów, by Poviats, 2010 r. 2010 Fig. ciepło. 2. Biogas Obecnie production biogaz jest structure spalany at silesian w układach wastewater kogeneracyjnych treatment plants (chp), by Poviats, w celu 2010 skojarzonej produkcji energii elektrycznej i cieplnej. 100% 90% 80% 70% 60% 7 50% 40% 30% 20% 10% 0% 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 pochodnia kocioł gazowy silnik gazowy kogeneracja rys. 3. struktura wykorzystania biogazu w 12 oczyszczalniach ścieków województwa śląskiego, 2010 r. Rys. 3. Struktura wykorzystania biogazu w 12 oczyszczalniach ścieków województwa śląskiego, 2010 r. Fig. 3. structure of biogas utilisation at 12 wastewater treatment plants in the silesian Province, 2010 Fig. 3. Structure of biogas utilisation at 12 wastewater treatment plants in the Silesian Province, Kocioł wykorzystywany 2010 jest raczej jako urządzenie rezerwowe, stosowane w przypadku przeglądów lub innych przestojów jednostek kogeneracyjnych. Nadmiar biogazu jest spalany w 216 pochodniach gazowych. Strukturę wykorzystania biogazu na Śląsku przedstawiono na wybranych 12 obiektach, wykorzystujących do produkcji energii biogaz i które ewidencjonują ilości spalanego gazu na podstawie własnego systemu opomiarowania (rys. 3).

Produkcja i wykorzystanie biogazu w oczyszczalniach ścieków w województwie śląskim Kocioł wykorzystywany jest raczej jako urządzenie rezerwowe, stosowane w przypadku przeglądów lub innych przestojów jednostek kogeneracyjnych. Nadmiar biogazu jest spalany w pochodniach gazowych. Strukturę wykorzystania biogazu na Śląsku przedstawiono na wybranych 12 obiektach, wykorzystujących do produkcji energii biogaz i które ewidencjonują ilości spalanego gazu na podstawie własnego systemu opomiarowania (rys. 3). Udział energii elektrycznej wyprodukowanej z biogazu w zużyciu energii elektrycznej ogółem przedstawiono na rysunku. 4. 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 2008 2009 2010 energia elektryczna z biogazu energia elektryczna z sieci O zasadności spalania biogazu w układach CHP przemawia nie tylko w Rys. 4. Udział rys. energii 4. elektrycznej Udział energii wyprodukowanej elektrycznej z wyprodukowanej biogazu w zużyciu z energii biogazu elektrycznej w zużyciu energii elekt ogółem, oczyszczalnie ścieków, województwo śląskie oczyszczalnie ścieków, województwo śląskie Fig. 4. Share of electrical energy produced from biogas in the overall consumption of electrical energy, Fig. wastewater 4. share treatment of electrical plants energy in the Silesian produced Province from biogas in the overall consumption of wastewater treatment plants in the silesian Province O zasadności spalania biogazu w układach CHP przemawia nie tylko wysoka sprawność ogólna tych urządzeń, obecnie na poziomie 90%, ale również przesłanki ekonomiczne. Wyprodukowana z biogazu energia cieplna jest wykorzystywana w głównej mierze na podgrzewanie osadu w komorze fermentacyjnej oczyszczalni, pozostała część służy do ogólna tych urządzeń, obecnie na poziomie 90%, ale również przesłanki ek ogrzewania pomieszczeń oczyszczalni i podgrzewania wody użytkowej. Wyprodukowana z biogazu energia cieplna jest wykorzystywana w główne podgrzewanie osadu w komorze fermentacyjnej oczyszczalni, pozostała czę Nadmiar ciepła może być wykorzystywany na zewnątrz oczyszczalni, np. w szpitalach, szkołach, basenach i innych obiektach użyteczności publicznej. Energia elektryczna służy do napędu urządzeń pracujących na oczyszczalni, jej nadmiar może być odsprzedawany lokalnemu dostawcy energetycznemu. Model przepływu energii z biogazu ogrzewania pomieszczeń oczyszczalni i podgrzewania wody użytkowej. dla oczyszczalni ścieków przedstawiono na rysunku 5. Nadmiar ciepła może być wykorzystywany na zewnątrz oczyszczalni, 217 szkołach, basenach i innych obiektach użyteczności publicznej. Energia ele napędu urządzeń pracujących na oczyszczalni, jej nadmiar może być odspr

Joanna Krzemień Objaśnienia: WKF WKF wydzielona komora komora fermentacyjna; CHP CHP układ układ kogeneracyjny, kogeneracyjny, służący służący do skojarzonego do skojarzonego wytwarzania energii elektrycznej i ciepła (combined heat and power). wytwarzania energii elektrycznej i ciepła (combined heat and power). Rys. 5. Model przepływu energii z biogazu dla oczyszczalni ścieków - obliczenia własne na rys. 5. podstawie model przepływu danych energii eksploatacyjnych z biogazu dla oczyszczalni z oczyszczalni ścieków ścieków obliczenia własne na podstawie Fig. danych 5. Flow eksploatacyjnych model of energy z oczyszczalni obtained ścieków from biogas for wastewater treatment plants own calculations Flow model based of energy on operational obtained from data biogas form wastewater treatment treatment plants plants own calculations based Fig. 5. on operational data form wastewater treatment plants Produkcja energii elektrycznej z biogazu stwarza dla oczyszczalni możliwość uzyskania tzw. Produkcja zielonych energii certyfikatów. elektrycznej Według z biogazu danych stwarza uzyskanych dla oczyszczalni w trakcie możliwość realizacji uzyskania projektu w tzw. zielonych roku 2010 certyfikatów. siedem śląskich Według oczyszczalni danych uzyskanych ścieków w uzyskało trakcie realizacji świadectwa projektu pochodzenia w roku energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych, na łączną ilość energii 8183 MWh. 2010 7 śląskich oczyszczalni ścieków uzyskało świadectwa pochodzenia energii elektrycznej Średni współczynnik energochłonności dla przedmiotowych oczyszczalni wynosi ze 0,45 źródeł kwh/m odnawialnych, na łączną ilość 8183 mwh. 3. Jest to ilość energii elektrycznej zużywanej w oczyszczalni w kwh na 1m 3 oczyszczanych Średni współczynnik ścieków. energochłonności dla przedmiotowych oczyszczalni wynosi 0,45 kwh/m W 3 celu. Jest zwiększenia to ilość energii ilości elektrycznej pozyskiwanego zużywanej biogazu, w oczyszczalni do procesu w kwh fermentacji na 1m 3 metanowej osadów ściekowych ścieków. mogą być dodawane inne odpady organiczne (biodegradowal- oczyszczanych ne), np. z przemysłu mleczarskiego i piekarniczego oraz odpady pochodzenia roślinnego. W celu zwiększenia ilości pozyskiwanego biogazu, do procesu fermentacji metanowej W oczyszczalni ścieków Tychy-Urbanowice do komór fermentacyjnych dodatkowo wprowadzana jest serwatka. Serwatka powstaje w przemyśle mleczarskim przy produkcji se- osadów ściekowych mogą być dodawane inne odpady organiczne (biodegradowalne), np. z przemysłu rów i dla zakładów mleczarskiego produkcyjnych i piekarniczego, jest odpadem. odpady z Obecnie owoców przyjmuje i warzyw. się, W oczyszczalni że z 1 Mg serwatki ścieków powstaje tychy do 55 urbanowice m 3 biogazu. do Z danych komór fermentacyjnych eksploatacyjnych dodatkowo oczyszczalni wprowadzana wynika, że jest dodawana serwatka. Serwatka daje możliwość powstaje zwiększenia w przemyśle ilości mleczarskim pozyskiwanego przy produkcji biogazu serów o około i dla 12%. zakładów Biogaz można poddać procesowi uzdatniania (usunięcia z biogazu dwutlenku węgla) produkcyjnych jest odpadem. Obecnie przyjmuje się, że z 1 mg serwatki powstaje do 55 m 3 w celu uzyskania biometanu. Paliwo o parametrach zbliżonych do gazu ziemnego może biogazu. Z danych eksploatacyjnych oczyszczalni wynika, że dodawana serwatka daje być wtłaczane do sieci gazowej. Po sprężeniu jako paliwo CNG lub po skropleniu w postaci paliwa zwiększenia LNG może ilości być wykorzystywane pozyskiwanego biogazu do napędu o około pojazdów 12 %. możliwość silnikowych. 218 10

Produkcja i wykorzystanie biogazu w oczyszczalniach ścieków w województwie śląskim Jednym z czołowych przedsiębiorstw w Polsce wykorzystujących paliwo gazowe w swoim taborze jest Przedsiębiorstwo Komunikacji Miejskiej w Tychach (województwo śląskie), które systematycznie od kilku lat zakupuje i eksploatuje autobusy zasilane paliwem CNG [http://www.cng.auto.pl]. Optymalne zagospodarowanie biogazu w oczyszczalni ścieków jest związane z ciągłymi pracami modernizacyjnymi, zakupem nowych urządzeń itp., ale wynikiem tych działań jest mniejsza energochłonność instalacji, większa efektywność procesów technologicznych i lepsza sytuacja ekonomiczna przedsiębiorstwa. Koszt zabudowy netto agregatu prądotwórczego wraz z niezbędną armaturą wynosi 2,7 mln zł, dlatego zmiana sposobu wykorzystania biogazu na bardziej efektywny wiąże się z poniesieniem przez oczyszczalnie sporych nakładów inwestycyjnych. 5. PODSUMOWANIE Na przestrzeni ostatnich kilku lat śląskie oczyszczalnie ścieków komunalnych poddawane były licznym działaniom remontowym i modernizacyjnym. Głównym celem tych działań było przede wszystkim uporządkowanie gospodarki ściekowej oraz dotrzymanie wymaganych standardów jakości ścieków oczyszczanych. W wyniku tych działań oczyszczalnie ścieków stały się obiektami nowoczesnymi, które oprócz podstawowej działalności odprowadzania i oczyszczania ścieków produkują również cenne paliwo w postaci biogazu, z którego wytwarzana jest tzw. zielona energia. Wyprodukowana z biogazu energia elektryczna/ cieplna jest zużywana na potrzeby własne przedsiębiorstwa, zmniejszając znacznie zakup energii od lokalnego dostawcy. Produkcja i wykorzystanie energetyczne biogazu w oczyszczalniach ścieków nie tylko korzystnie wpływa na stan środowiska, ale również poprawia bilans energetyczny i finansowy przedsiębiorstw eksploatujących oczyszczalnie ścieków. W Polsce nie prowadzi się regionalnej statystyki dotyczącej produkcji i wykorzystania biogazu wg źródeł. Dostępne dane nie dostarczają szczegółowych informacji o lokalnych możliwościach pozyskania biogazu, o rzeczywistej produkcji, oraz o stopniu i sposobie wykorzystania biogazu. Dlatego też wyniki działań i prac badawczych związanych z sektorem biogazu są cennym źródłem informacji - prowadzą do poszerzenia wiedzy i świadomości społecznej na temat biogazu oraz umożliwiają tworzenie przyszłościowych scenariuszy rozwojowych tego sektora. PIŚMIENNICTWO i akty prawne Ankiety Produkcja i wykorzystanie biogazu na oczyszczalni ścieków. 2011. Bank danych lokalnych. GUS, Warszawa. Baza danych lokalnych oczyszczalni ścieków województwa śląskiego. Materiały własne GIG, niepublikowane). 2011. GIG. Katowice. 219

Joanna Krzemień Bień J. 2007. Osady ściekowe. Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa. Energia ze źródeł odnawialnych w 2010 r. 2011. GUS, Warszawa. http://www.cng.auto.pl Maksymiak-Lach H. 2010. Ocena potencjału energetycznego biogazu otrzymanego z różnych rodzajów biomasy, osadów ściekowych, odpadów komunalnych dla Polski w układzie województw (praca niepublikowana). GIG, Katowice. Ochrona Środowiska. 2011. GUS, Warszawa. Odnawialne i niekonwencjonalne źródła energii. Poradnik. 2008. TARBonus, Kraków Tarnobrzeg. Powierzchnia i ludność w przekroju terytorialnym w 2011 r. 2011. GUS. Warszawa. Rejman-Burzyńska A. and others. 2011. SEBE Sustainable and Innovative European Biogas Environmental, Work Package 3: Economic and Logistical Environment, Final Report Country. Poland, Katowice. Rejman-Burzyńska A., Maksymiuk-Lach H., Pankiewicz M., Krzemień J. 2011. Nowe perspektywy dla biogazu Projekt SEBE. Referat z Międzynarodowego Forum Gospodarki Odpadami. Rydzyna. Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 14 sierpnia 2008 r. w sprawie szczegółowego zakresu obowiązków uzyskania i przedstawienia do umorzenia świadectw pochodzenia, uiszczenia opłaty zastępczej, zakupu energii elektrycznej i ciepła wytworzonych w odnawialnych źródłach energii oraz obowiązku potwierdzania danych dotyczących ilości energii elektrycznej wytworzonej w odnawialnym źródle energii (Dz. U. 2008, nr 156, poz. 969). Zużycie paliw i nośników energii w 2010 r. 2011. GUS. Warszawa. 220