Estonská biometanová stanice s revolučním palivovým článkem

V rámci jarního projektového setkání GreenMeUp jsme byli pozváni Estonskou bioplynovou asociací na návštěvu inovativní biometanové stanice OÜ Siimani, zhruba hodinu jízdy za Tallinem. Biometanová stanice zpracovává zejména hovězí kejdu (81 tis. tun za rok), dále hnůj (5 tis. tun za rok) a siláž (1-5 tis. tun za rok). Hodinová produkce bioplynu se pohybuje od 180 do 190 Nm³, což za rok představuje na tomto zařízení okolo 1,5 milionu Nm³ biometanu. Vyrobený biometan se využívá primárně v dopravě jako bioCNG a dále v unikátním palivovém článku.

V Estonsku je provozováno cca 6 500 CNG vozidel a 28 CNG plnících stanic. Roční využití biometanu v dopravě zde činilo v loňském roce 15 750 tun, společně se zemním plynem byla spotřeba 26 250 tun, což odpovídá 21 milionům Nm³ bioCNG a 35 milionům Nm³ CNG. Relativně nedávno, v roce 2018, byla na biometanové stanici Siimani otevřena první veřejná bioCNG plnící stanice, která se nachází před vjezdem do areálu a je k dispozici 7 dní v týdnu, 24 hodin denně. Vozový park společnosti provozující tuto biometanovou stanici je také poháněn biometanem. Například kamion sloužící zejména na převoz substrátu do bioplynové stanice dokáže na jedno natankování do nádrže stlačit 120-140 kg biometanu, na které dojede v průměru 400 km. Se spotřebou 35 kg/100 km a cenou od 0,89 až 1,4 EUR/kg nákladní vůz průměrně ujede sto kilometrů za 1 000 Kč.

Největší předností biometanové stanice je však revoluční palivový článek Convinio C60 (s technologií solid oxide) vyvinutý Estonskou společností Elcogen, který z biometanu vyrábí elektřinu a teplo, a to zcela bezhlučně a bez rotačních částí. Jediné pohyblivé zařízení je vzduchový kompresor a čerpadlo chladící kapaliny. Principiálně článek funguje tak, že se bez pohybu mechanických částí přivede palivo (biometan) na anodu a vzduch na katodu. Pomocí speciální technologie dojde ke generování cca 60 kW elektrické energie s 60% elektrickou účinností (ve srovnání s běžnou účinností kogenerace 30-40 %) a díky rekuperaci je vyráběna energie s celkovou účinností 85 % (z toho vyrobené teplo odpovídá 25 kW). Za hodinu tento palivový článek spotřebuje 11 Nm³ biometanu (s 97% obsahem CH₄). Palivo může být přivezeno a skladováno ve stlačené nebo zkapalněné formě, ale pro využití v palivovém článku musí být přivedeno do zařízení v plynné formě pod tlakem 4 barů. Vyráběný proud je stejnosměrný a lze jej kombinovat například s fotovoltaickou elektrárnou. Ta je na biometanové stanici Siimani v provozu od roku 2022 a má výkon 250 kW.

Nevýhodou palivového článku je vysoká provozní teplota, která konkrétně na tomto 60kW zařízení odpovídá cca 600 až 700 °C. To znamená, aby palivový článek fungoval efektivně, je žádoucí nepřetržitý provoz zařízení. Jeho zastavení a následné spuštění trvá zhruba 24 hodin. Dalším slabým místem technologie je vstřikování paliva pod tlakem 4 barů, spotřeba energie a chlazení chladící kapaliny, které musí být 100% konstantní. V opačném případě se to negativně projeví na účinnosti zařízení. 

Prozatím je složité odhadnout životnost zařízení, nicméně prodejce uvádí zhruba 10 let. V budoucnu může palivový článek C60 fungovat oběma způsoby, jako palivový článek vyrábějící elektřinu a teplo, nebo jako elektrolyzér vyrábějící vodík. Zejména když je elektřina levná a vodík má nízkou cenu kvůli jeho nedostatku.

Článek byl publikován v časopisu Biom 2/2024 Zkušenosti s biometanem.

Tweet

Odpadové hospodářství: Pozitivní trendy a výzvy do budoucna

Novinky z Prodevalu: zkapalňování CO2, Valopur DFM a nová výrobní linka na jihu Francie

Ohlédnutí se za sektorem pevné biomasy

Bystřická kotelna na biomasu

Regulace teploty plynových motorů