Využití travní senáže v bioplynových stanicích – příklady z Německa

Existuje řada důvodů proč při výstavbě bioplynové stanice uvažovat s využitím širšího spektra plodin. Rostoucí cenou hnojiv, osiva i pronájem pozemků či cenu půdy motivuje řadu provozovatelů a investorů bioplynových stanic k vyšší diverzifikaci, aby nebyly závislí pouze na kukuřičné siláži. Krom rostoucích cen na pěstování kukuřice jsou důležité též důvody agrotechnické a environmentální především s ohledem na ochranu půdy, půdní úrodnosti a vodních zdrojů. V poslední řadě je nutné zmínit ještě potenciální hrozbu karanténních škůdců (háďátko zhoubné). Jako alternativy se nabízí tzv. GPS směsi obilnin, ale v úvahu přichází též travní senáž nebo jiné vytrvalé plodiny. V současné době se například ověřuje využití šťovíku.

Využití travní senáže je perspektivní především v horských a podhorských oblastech, kde je z klimatických a morfologických důvodů (vyšší svažitost) vhodné intenzifikovat trvalé travní porosty či založit intenzivní travní porost na orné půdě. Z rozdílných důvodů je ve vysoké míře využívána travní senáž v severním Německu. V této lokalitě jsou mělké lehké půdy s dostatkem srážek. Především z důvodů ochrany vod je zde řada bioplynových stanic založena z velké části právě na travní senáži v kombinaci se statkovými hnojivy a minoritním podílem kukuřičné senáže.

Bioplynová stanice Westerende

Výstavba zařízení proběhla v areálu farmy, která je zařízena pro rostlinnou i živočišnou výrobu. Technologické řešení umožňuje zpracování vysokého podílu travní siláže, a tím poskytuje značnou výhodu pro zemědělce obhospodařující plochy travních porostů.

Základní údaje:

• Majitelé: soukromý zemědělec
• V provozu: od dubna 2008
• Instalovaný výkon: 526 kW
• Vstupní suroviny: cca 11.000 t za rok, z toho travní siláž 55%, 27% kukuřičná siláž, 10% hovězí hnůj, 8% siláž z obilí (GPS)
• Z výše uvedených surovin je zhruba polovina nakupována od ostatních zemědělců. Průměrný provozní výkon instalované KJ dosahuje 98 %

Proces:

Jedná se o dvoustupňový proces se dvěma za sebou řazenými fermentory a zastřešenou uskladňovací nádrží. Doba zdržení v procesu je zhruba 90 dní a to z důvodu zabezpečení dostatečného odbourání organické hmoty v procesu.

Sklep mezi reaktory tvoří technologické jádro celé BPS s umístěným centrálním čerpadlem, rozvody tepla a dalšími technologickými částmi.

Dávkování senáží apod. je prováděno z dávkovacího sila šnekovým dopravníkem pod hladinu kalu ve fermentoru pravidelně po 2 hod. Míchací systém ve fermentoru je tvořen pomaloběžnými pádlovými míchadly se schopností zamezit vzniku plovoucí travní krusty.

Fermentační zbytek není separován.

Uskladňovací nádrž je míchána proti tvorbě krusty, materiál po dlouhé době zdržení vykazuje vlastnosti velice vhodné pro přímou aplikaci jako hnojiva na zemědělských pozemcích provozovatele a dodavatelů biomasy (cca 7% sušiny, velice dobrá viskozita).

Skladovací kapacita jímek na fermentační zbytek (digestát) činí cca 4 měsíce.

Tráva je řezána ještě před začátkem květu, ke sběru je požíván Claas Jaguar, který ji dokáže nařezat na velmi krátkou délku. Hnojení se provádí před každou ze tří sečí a po poslední seči, přičemž obsah aplikovaného dusíku se postupně snižuje. Aplikace hnojiva probíhá prostředky pro vyvážení tekutých statkových hnojiv se zapravením ke kořínkům.

Bioplynová stanice Ihausen

Výstavba bioplynové stanice proběhla na místě bývalé skládky inertního materiálu, v blízkosti obce (cca 200 m od obytné zástavby). Technologické řešení podobně jako v předchozím případě umožňuje zpracování velmi vysokého podílu travní senáže. Jedná se o starší projekt uvedený do provozu v roce 2005. V letošním roce byla tato bioplynová stanice rozšířena o další fermentor a kogenerační jednotku.

Základní údaje:

• Majitel: soukromý zemědělec
• V provozu: od listopadu 2005, rozšíření včetně instalace nové KJ v roce 2008.
• Instalovaný výkon: 190kW + 347kW (menší kogenerace byla instalována v roce 2005)
• Vstupní biomasa: cca 11.000 t za rok, kukuřičná + travní siláž v poměru cca 20/80 % Cca 50 % vstupní surovin je nakupováno. Průměrný výkon instalovaných KJ přesahuje 95 %

Proces:

Původně byla tato bioplynová stanice vybudována jako jednostupňová. V letošním roce bylo zařízení rozšířeno o další fermentor, který je sériově řazen. Dnes se tedy jedná o dvoustupňový proces doplněný zastřešenou nádrží na fermentační zbytek vybavenou integrovaným plynojemem.

Dávkování vstupní biomasy je prováděno ze dvou samostatných sil do dvou samostatných reaktorů šnekovým dopravníkem pravidelně po 2 hodinách.

Doba zdržení v procesu je 90 dní, což poskytuje dostatečnou dobu k vysoké konverzi travní hmoty na bioplyn. Fermentory jsou vybaveny pomaloběžnými pádlovými míchadly schopnými zabránit vzniku krusty na hladině kalu.

Sklep mezi reaktory tvoří technologické jádro celé BPS – centrální čerpadlo, rozvody atd.

Separace fermentačního zbytku (FZ) je prováděna šnekovým separátorem na pevný digestát (cca 30% sušiny) – konzistence hnoje a tekutý fugát (cca 7% sušiny), velice dobré viskozity, vhodný pro hnojení trvalých travních porostů prostředky pro aplikaci tekutých statkových hnojiv se zapravením přímo do půdy. Separace zbytku byla na stanici instalována zejména kvůli možné tvorbě krusty ze stébel trávy na hladině uskladňovací nádrže (při řezání trávy některá stébla zůstávají delší).

Skladovací kapacita tekutého fugátu je cca 4 měsíce, zajímavostí je použití prefabrikátů pro stavbu uskladňovací nádrže.

Odpadní teplo je využito k vytápění prvních 4 rodinných domků, připravuje se připojení dalších 30ti rodinných domů, v další etapě dalších cca 30 rodinných domů.

Článek připravili zástupci CZ Biom – Českého sdružení pro biomasu. Toto organizace sdružuje investory a provozovatele zařízení na využívání biomasy s cílem zajistit využití biomasy a bioplynu vhodné podmínky pro další rozvoj. Pro bližší info viz www.czbiom.cz

• Ing. Jan Habart: předseda
• Ing. Tomáš Dvořáček – vedoucí bioplynové sekce
• Ing. Petr Tluka – vedoucí zahraniční sekce

Článek byl publikován v rámci projektu „Vývoj technologie zpracování obtížně využitelných organických odpadů při výrobě bioplynu a vývoj expertního systému na přípravu, kontrolu provozu a ověřování efektivnosti bioplynových stanic se zaměřením na výrobu bioplynu z trávy z trvalých travních ploch a kalů ČOV“ podpořeného v rámci programu "Výzkum a vývoj" Ministerstva životního prostředí.

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