PARTNERZY PORTALU
  • partner portalu farmer.pl
  • partner portalu farmer.pl
  • partner portalu farmer.pl

Jak to za Odrą jest

Jak to za Odrą jest

Autor: Farmer 9/2011/Jan Golba

Dodano: 08-05-2011 23:27

Czasem współpraca pasjonatów z różnych dziedzin może wydać znakomite owoce. W wyniku połączenia zainteresowań dwóch braci, biochemika i rolnika, powstała w Niemczech firma Schmack Biogas AG.



Biogazownia to, mówiąc w dużym uproszczeniu, mechaniczna wersja żołądka krowy, w którym zachodzą reakcje biochemiczne, dlatego duet rolnika z biochemikiem, twórców firmy musiał przynieść pożyteczne owoce. Powstawanie biogazowi jest efektem rozwijającego się rynku odnawialnych źródeł energii oraz rosnących potrzeb zagospodarowywania odpadów, jak również poszukiwania niekonwencjonalnych źródeł energii.

Schmack jest obecnie największym niemieckim dostawcą biogazu, choć oprócz niego liczącymi graczami na rynku są: BioConstruct, Biogas Weser-Ems, EnviTec Biogas, MT-Energie, Ökobit i inni. Schmack posiada obecnie ponad 220 jednostek produkujących biogaz na terenie Niemiec, jak również w innych krajach takich jak: Austria, Japonia, Luxemburg, Holandia, Wegry, Włochy, czy od niedawna Polska. Pierwsza Polska biogazowania, oparta o technologię tej firmy, powstała w Liszkowie w woj. kujawsko-pomorskim; ma moc 2,1 MW. Jej budowa rozpoczęła się w 2007 r., a już od 2009 r. biogazownia dostarcza „zielonej energii" czerpanej z fermentacji wywaru pogorzelnianego oraz innych organicznych odpadów roślinnych. Oprócz niej, powstała jeszcze jedna instalacja w gminie Jeżewo w powiecie świeckim, która ma moc ok. 1,6 MW. Substratami do produkcji w niej gazu są głównie odpady poubojowe oraz gnojowica. W Bawarii działa największa w Niemczech (w 2008 r.) biogazownia w Schawandorf o mocy 4,5 MW, a obok niej budowana jest nowa dwukrotnie większa. Najważniejszą zaletą tego systemu produkcji energii odnawialnej, z punktu widzenia środowiska, jest to, że oprócz wykorzystania „świeżego" substratu, daje możliwość utylizacji odpadów.

Biogaz można produkować niemalże z każdej masy organicznej, ale najczęściej wybierana jest kukurydza, szczególnie w Niemczech, z uwagi na łatwość jej wykorzystania i wysoką efektywność energetyczną. Innymi roślinami naddającymi się do wytwarzania biogazu mogą być np. buraki półcukrowe, które stanowią główny substrat w niektórych polskich propozycjach technologicznych.
Przyjmując udział biogazowi rolniczych za 100 proc., procentowy udział biogazowi stosujących poszczególne energetyczne surowce roślinne, przedstawia się następująco:
97 proc. kiszonka z całych roślin kukurydzy
50 proc. ziarno zboża
49 proc. GPS (kiszonka z całych roślin zbożowych)
35 proc. kiszonka z traw
8 proc. zielonka z traw
3 proc. ziarno kukurydzy
1 proc. inne surowce

Proces wytwarzania biogazu opiera się na działalności bakterii beztlenowych oraz mikroorganizmów innych grup o składzie gatunkowym podobnym to tych, jakie występują w „żwaczu przeżuwaczy". Z substratu, zwanego też wsadem, stanowiącego pokarm dla mikrofauny, powstaje gaz, który jest mieszaniną głównie: metanu, dwutlenku węgla, pary wodnej, ale również siarkowodoru i wodoru. Zgazować można każdą substancję organiczną, ale nie zawsze jest to uzasadnione ekonomicznie. Dlatego, w celu wybrania właściwego nośnika energii, należy rozważyć możliwości, jakie daje otaczające rolnictwo, przetwórstwo, czy lokalne zabudowania mieszkalne wsi lub miast. Od tego, czym będziemy „żywić" nasz fermentator, zależy wydajność procesu. Bardzo wysoką wydajność gazowania ma tłuszcz, z którego można uzyskać nawet 900 m³ gazu. Z 1 t kiszonki z kukurydzy, w zależności od plonów i koncentracji energii, można uzyskać ok. 175-200 m³ gazu, natomiast wydajność buraków obliczana jest na ok. 80 m³. W praktyce jednak nie spotyka się biogazowni na odpady olejowe, które są „ciężkostrawne" i dla dobrego samopoczucia bakterii wymagają dużego udziału treści roślinnych. Są natomiast takie, które utylizują odpady poubojowe, ale i one funkcjonują w połączeniu z innym substratem roślinnym. Żywa materia, jaką stanowią różnogatunkowe mikroorganizmy, do stabilnego rozwoju potrzebuje równowagi w środowisku, ale jednocześnie okresowych zmian. W przeciwnym razie może dojść do nadmiernego wzrostu jednej z grup mikroorganizmów, czego konsekwencją może być spowolnienie procesu fermentacji lub jego zahamowanie. Wysokiej wydajności biogazu nie służą zarówno „monodieta", jak i ciągłe zmiany wsadu, dlatego w produkcji biogazu nie można się oprzeć wyłącznie na jednym substracie; wskazane jest wybranie wiodącego źródła biogazu i uzupełnianie go innymi. Bazowanie wyłącznie na kiszonce z kukurydzy z czasem spowoduje obniżenie wydajności, natomiast ciągła zmiana wsadu (w sytuacji utylizacji odpadów różnego pochodzenia) będzie utrudniała osiągnięcie maksymalnej wydajności. Badania dowiodły, że znacznie lepsze wydajności biometanu, do 8 proc., uzyskuje się z mieszaniny niż z monosubstratu. Dlatego celowe jest dodawanie kiszonki z roślin zbożowych lub gnojowicy do substratu składającego się z kiszonki z kukurydzy.

Lakonicznie sformułowane hasło „produkcja biogazu" - to w istocie proces oparty na zintegrowaniu wiedzy z różnych dziedzin oraz połączeniu produkcji gazu z innymi procesami. Energia tego błękitnego surowca może być wykorzystywana w formie gazu, energii elektrycznej oraz energii cieplnej, przy czym zamiana gazu na energię elektryczną zwykle wiąże się również z produkcją ciepła. Biogaz w przeważającym stopniu (54 proc.) składa się z metanu, ale w jego skład wchodzą również dwutlenek węgla, para wodna, siarkowodór i inne. Dlatego przed wykorzystaniem „surowego gazu" trzeba go oczyścić. Wysoki stopnień oczyszczenia umożliwia włączenie gazu do sieci gazociągowej, jednak takie działania są raczej mniej popularne niż oczyszczanie gazu z siarkowodoru i spalanie go w silnikach napędzających turbiny generatorów prądu. Taki sposób wykorzystania błękitnego paliwa wiąże się z dodatkową produkcją znacznych ilości ciepła, które jest wykorzystywane do ogrzewania wody.

Produkcja energii elektrycznej z biogazu, a zarazem produkcja ciepła, określana jest z ang. Combined Heat Power Unit. 5 proc. energii cieplnej produkowanej przy systemie CPH spożytkowana jest na utrzymywanie stałej właściwej temperatury w reaktorach, gdyż proces fermentacji mezofilnej wymaga temperatury ok. 38-42°C. Natomiast reszta ciepła zagospodarowana jest do ogrzewania budynków mieszkalnych, szklarni, basenów itp. Dla zobrazowania możliwości, jakie daje 4,5 MW energii, można użyć porównania, że jest to ilość energii pokrywająca zapotrzebowanie energetyczne 1 500 rodzin. Przeciętna polska wieś liczy ok. 250 mieszkańców, a średnia dla regionu południowo-wschodniej Polski jest prawie trzykrotnie wyższa. Najczęściej buduje się duże jednostki produkcyjne, ale nie brakuje też mniejszych, zaspokajających potrzeby utylizacji odpadów dwóch, trzech średniej wielkości gospodarstw rolnych. Są to wówczas elektrownie o mocy 120-150 kW. Natomiast większość biogazowi ma moc od 350 kW do 5 MW.

Przyjmując bardzo optymistyczny plon świeżej masy kukurydzy na poziomie 60 t i 53 t kiszonki oraz zakładając wydajność biogazu z 1 t kiszonki na poziomie 175 m³, sumaryczna ilość biogazu z 1 ha wynosi 9 270 m³. Z biogazu o wartości opałowej 5-6 kWh/ m³, można uzyskać ok. 2 kWh energii elektrycznej i 3,5 kWh energii cieplnej. Szacuje się, że łączna sprawność energetyczna wykorzystania biogazu wynosi 82-90 proc., z czego na produkcję energii elektrycznej przypada 35 proc. i ok. 55 proc. na energię cieplną. Pozostałą cześć stanowią straty. Ze wspomnianej ilości biogazu można uzyskać nawet 20 000 kWh (zakładając wydajność 6 kWh/ m³ i sprawność 36 proc.), a zatem na pokrycie potrzeb biogazowni o mocy 1 MW, pracującej przez 8 000 godzin w roku, potrzeba kiszonki z kukurydzy pozyskanej z upraw o powierzchni ok. 400 ha. Licząc się z gorszymi plonami kukurydzy, na poziomie 48 t świeżej masy na 1 ha, można by uzyskać ok. 16 000 kWh. Dzieląc tę wartość przez 8 000 godzin pracy elektrowni, uzyskujemy 2 kW energii elektrycznej na godzinę w roku. Przy wykorzystaniu, jako bazy surowcowej, na przykład gnojowicy bydlęcej zamiast kiszonki, należałoby zabezpieczyć gnojowicę od ok. 10 tys. sztuk bydła. Jest to dość duża koncentracja zwierząt jak na jedną gminę, nawet w takim mlecznym zagłębiu, jakim jest Podlasie. Być może, lepszym rozwiązaniem jest jednak produkcja gazu w oparciu o wsad z roślin energetycznych, w którym gnojowica stanowiłaby jedynie 15-20 proc. dodatek.

Przerabianie tak znacznych ilości materii organicznej, bez właściwej infrastruktury utylizacji odpadów, może stanowić ogromne zagrożenie dla środowiska. Na szczęście, w trakcie procesu produkcji gazu praktycznie nie ma żadnych uciążliwych zapachów. Gaz jest gromadzony pod elastyczną membraną wykonaną z gumy, a odpady mają zapach zbliżony do obornika i to zacznie mniej intensywny. Proces produkcji biogazu redukuje więc odór gnojowicy w znacznym stopniu, dochodzącym do 80 proc.

Odpady, powstające w procesie produkcji biogazu, są utylizowane. Frakcja stała stanowi cenny nawóz organiczny, wykorzystywany później przez rolników, a faza ciekła odpadów jest oddzielana od frakcji stałej i oczyszczana. Chodzi o to, by stopień oczyszczenia tych ścieków umożliwiał, w nieszkodliwy dla środowiska sposób, włączenie ich do naturalnego obiegu wody.
Ważnym elementem całego przedsięwzięcia jest aspekt ekonomiczny. Na przykładzie Niemiec, koszt budowy przeciętnej wielkości biogazowni zwraca się po ok. 8 latach pracy, chociaż ostatnio okres zwrotu inwestycji mógł się wydłużyć z powodu szybko wzrastających cen kiszonki z kukurydzy. W 2008 r. za 1 kWh można było uzyskać 0,18 euro, jednak ceny gazu w Niemczech są zróżnicowane w zależności od sposobu produkcji. Do stawki podstawowej za energię doliczany jest „bonus" z tytułu wykorzystania odnawialnych źródeł energii, a za wykorzystanie gnojowicy przysługuje dodatkowa dopłata. Jeżeli do celów produkcji gazu wykorzystuje się odpady rolnicze lub komunalne, to płacona jest podstawowa stawka, ale dodatkowym źródłem dochodu stają się wówczas firmy płacące za utylizację odpadów. Odpady komunalne mają tę wadę, że z racji różnorodności składu uniemożliwiają wykształcenie się właściwej - specyficznej flory bakteryjnej, co obniża wydajność czasem nawet do 50 proc. Jednak biogazownia i tak odnosi korzyści, gdyż nie płaci za surowiec. Jest to bardzo efektywne narzędzie promujące te sposoby produkcji energii, które są najbardziej potrzebne. Zwykle w procesie utylizacji odpadów trzeba włożyć pewną ilość energii, ale korzystając z możliwości, jakie daje ich gazowanie, można tę energie odzyskać. Zatem energię pozyskiwaną z odpadów należy zaliczyć do najbardziej czystych energii.

Podobał się artykuł? Podziel się!
×

WSZYSTKIE KOMENTARZE (0)

BRAK KOMENTARZY

PISZESZ DO NAS Z ADRESU IP: 54.81.105.205
Dodając komentarz, oświadczasz, że akceptujesz regulamin serwisu

Drodzy Użytkownicy!

W związku z odwiedzaniem naszych serwisów internetowych przetwarzamy Twój adres IP, pliki cookies i podobne dane nt. aktywności lub urządzeń użytkownika. Jeżeli dane te pozwalają zidentyfikować Twoją tożsamość, wówczas będą traktowane jako dane osobowe zgodnie z Rozporządzeniem Parlamentu Europejskiego i Rady 2016/679 (RODO).

Administratora tych danych, cele i podstawy przetwarzania oraz inne informacje wymagane przez RODO znajdziesz w Polityce Prywatności pod tym linkiem.

Jeżeli korzystasz także z innych usług dostępnych za pośrednictwem naszych serwisów, przetwarzamy też Twoje dane osobowe podane przy zakładaniu konta, rejestracji na eventy, zamawianiu prenumeraty, newslettera, alertów oraz usług online (w tym Strefy Premium, raportów, rankingów lub licencji na przedruki).

Administratorów tych danych osobowych, cele i podstawy przetwarzania oraz inne informacje wymagane przez RODO znajdziesz również w Polityce Prywatności pod tym linkiem. Dane zbierane na potrzeby różnych usług mogą być przetwarzane w różnych celach, na różnych podstawach oraz przez różnych administratorów danych.

Pamiętaj, że w związku z przetwarzaniem danych osobowych przysługuje Ci szereg gwarancji i praw, a przede wszystkim prawo do sprzeciwu wobec przetwarzania Twoich danych. Prawa te będą przez nas bezwzględnie przestrzegane. Jeżeli więc nie zgadzasz się z naszą oceną niezbędności przetwarzania Twoich danych lub masz inne zastrzeżenia w tym zakresie, koniecznie zgłoś sprzeciw lub prześlij nam swoje zastrzeżenia pod adres odo@ptwp.pl.

Zarząd PTWP-ONLINE Sp. z o.o.

Zgłoś swoje propozycje zmian!


Dziękujemy za współpracę!