Bioplynové stanice na „suchou“ fermentaci – šance pro energetické využití biologicky rozložitelných odpadů (BRO)

Úvod

V současné době roste potřeba efektivního využívání biologicky rozložitelných odpadů (BRO) a biomasy z cílené produkce. Hojně se diskutuje problematika využití BRO a nakládání s ním. K tomuto je vhodná metoda „suché“ fermentace, která je v rámci České republiky rozvíjena firmou Fortex – AGS. a.s. Ta postavila a uvedla do zkušebního provozu provozní bioplynovou stanici. Ve spolupráci s Mendelovou zemědělskou a lesnickou univerzitou v Brně vybudovala také laboratoř na výzkum „suché“ fermentace. Obě pracoviště se nachází v areálu zemědělské výroby na lokalitě Šumperk – Horní Temenice.

„Suchá“ fermentace

Základním principem „suché“ fermentace je anaerobní rozklad biologicky rozložitelných materiálů (biomasa – cíleně pěstované zemědělské plodiny a produkty jejich zpracování, hnůj z živočišné výroby, travní zeleň, BRO, …) na bioplyn a jeho přeměna na elektrickou energii a teplo. Na konci procesu zůstává pevný zbytek (fermentát) a tekutý zbytek (perkolát), přičemž oba je možné aplikovat na zemědělské pozemky.

Bioplynovou stanici tvoří komplex několika staveb. Hlavními jsou hala s hranatými fermentory, manipulační hala, strojovna s kogenerační jednotkou, velín s elektrorozvodnou, perkolátní tanky, technologie výroby plynu, biofiltr, fléra.

Biomasa je navezena do fermentoru kolovým nakladačem. Po naplnění fermentoru jsou uzavřena plynotěsná vrata. Biomasa je vyhřívána podlahovým topením a postřikem perkolátu, který současně obnovuje mikrobiální kulturu na povrchu biomasy. Do tří dnů po navezení dojde k odstranění zbytkového kyslíku a stabilizaci celého anaerobního procesu. Vznikající bioplyn je odsáván do plynových vaků a dále odváděn do kogenerační jednotky. Zde je transformován na elektrickou energii při vzniku „odpadního“ tepla. Proces je diskontinuální, obvyklá délka cyklu je 28 dnů. Pro kontinuitu procesu se doporučuje pracovat minimálně se čtyřmi fermentory. Na konci cyklu je biomasy vyvezena a část vyfermentovaného substrátu je nahrazena novou biomasou v tzv. „směsném navýšení“ (poměr mezi starou, částečně vyfermentovanou biomasou a čerstvou biomasou). Proces je až na manipulaci s biomasou plně automatizován. Řídící systém firmy Siemens celý proces monitoruje a řídí. Případné poruchy jsou hlášeny ihned obsluze na mobilní telefon.

Výhody „suché“ fermentace

• vhodné pro biomasu s vyšším obsahem sušiny (25 % a více) – hnůj, travní senáž, kukuřičná siláž
• vhodné pro získávání energie z biologicky rozložitelných odpadů
• nižší spotřeba el. energie – biomasa se ve fermentoru nemíchá ani do něj nečerpá
• jednoduché rozšíření stanice
• biomasu není nutné před vstupem do fermentoru rozmělňovat nebo jinak upravovat

Stanice tohoto typu jsou vhodné ke zpracování biologicky rozložitelných odpadů. Ty není potřeba před vstupem do reaktoru nijak zpracovávat, vytřiďovat nebo zkapalňovat. Nežádoucí příměsi v BRO (sklo, kamení, kovy, plasty …) neovlivní chod stanice.

Laboratorní pracoviště Šumperk - Temenice

V laboratorním výzkumném pracovišti je umístěno 6 reaktorů o objemu ca 0,5 m³, Cílem výzkumu je optimalizovat proces suché fermentace pro různé typy substrátů a tím zvýšit sumu poznatků potřebných efektivní řízení provozu „suchých“ bioplynových stanic. V rámci výzkumu je podrobně sledována kvalita a kvantita vznikajícího bioplynu u jednotlivých biomas, kvalita výsledných substrátu, kinetika a dynamika procesu. Na základě zjištěných údajů se budou upravovat dávky pro provozní reaktory s cílem dosáhnout co nejlepších provozních parametrů.

Výzkum se v první části zaměřuje na materiály zpracovávané na zemědělských bioplynových stanicích (kukuřičná siláž, travní senáž, hovězí a vepřový hnůj). Ve druhé části výzkumu budou v laboratorních fermentorech podrobeny zkoumání rovněž biologicky rozložitelné odpady. Pracoviště umožňuje do budoucna zkoumat různé typy a směsi biologicky rozložitelných materiálů.

Bioplynová stanice Šumperk – Temenice

Bioplynová stanice využívá zemědělskou biomasu, které zpracovává ca 13 tis. tun. Z toho je asi polovina hovězí a vepřový hnůj, čtvrtina travní senáž a čtvrtina kukuřičná siláž. Instalovaný el. výkon kogenerační jednotky GE Jenbacher je 526 kW a instalovaný tepelný výkon 558 kW. Předpokládá se roční výroba 3.700 MWh el. energie a 14.600 GJ tepla pro externí využití. El. energie je dodávána do veřejné sítě za tržní ceny. Při jejím prodeji je využíván systém zelených bonusů. Teplo je dodáváno teplovodem do kotelny, kde bude dále předáváno do nedalekých sídlišť k ohřevu topné vody a TUV. Fermentační zbytek bude aplikován na zemědělské pozemky. Bioplynová stanice byla uvedena v květnu 2009 do zkušebního provozu. Předpokládá se, že v plném provozu by měla být od ledna 2010.

Závěr

Technologie „suché“ fermentace je vhodná zejména pro biomasu s vyšším obsahem sušiny, zpracovává substráty 3 – 4 násobným obsahem organické hmoty oproti reaktorům na tekuté substráty. Dokáže efektivně využít i materiály, které nelze jednoduše zpracovat např. nedokonale vytříděné BRO – příměsi plastů, dřeva, kovů, zeminy, atd. Mezi další přednosti se řadí menší nároky na potřebnou mechanizaci, nižší spotřebu vody a minimální provozní náklady. Navržený postup je mnohostranně výhodný a především by se stal šancí pro energetické využití BRO z obcí. Při procesu dojde k rozkladu části organických látek a jejich využití na elektrickou a tepelnou energii.

Evropský zemědělský fond pro rozvoj venkova: Evropa investuje do venkovských oblastí

Tweet

Regulace teploty plynových motorů

Bioplynová stanice s kogeneračními jednotkami TEDOM

Olej pro plynové motory – klíčová volba pro kogenerační jednotky

Kam směřuje české odpadové hospodářství z pohledu prevence jejich vzniku?

Jak získat udržitelnou biomasu