Odborné články

Tuning pro bioplynové stanice

Hydrolýzní předstupeň před hlavním fermentorem zvýší produkci bioplynu o 30 %

Bioplynová stanice jsou zařízení k využití energetického potenciálu organických odpadů např. kejda, drůbeží hnůj, senáž, siláž, vedlejší živočišné produkty atd.

Z ekonomických důvodů se hlavně stavěly jednofázové fermentory, kde se všechno odehrává v jednom fermentoru.To je sice možné, ale celkové využití vstupů není dostačující a doba pobytu je moc dlouhá. Jako ideální model se začíná stále častěji prosazovat dvoufázový proces, který zahrnuje acidogenní fázi, během které jsou produkovány mastné kyseliny a metanogenní fázi, v jejímž průběhu metanogeny přeměňují tyto kyseliny na CO2 a CH4 (methan) ve dvou rozdílných fermentorech.

Při interpretaci vícefázových modelů anaerobní konverze organických substrátů do reálných technologií je nutné si uvědomit, že acidogenní a metanogenní bakterie mají nejen rozdílné nutriční požadavky a odlišné požadavky na optimální pH a teplotu. Metanogenní mikroorganismy ve srovnání s acidogenními vyžadují striktně anaerobní prostředí, jejich růst a množení je pomalejší a požadované optimum pH 7-7,5 je vyšší než pro acidogeny (6-6,5). Rovněž odolnost vůči různým stresovým faktorům je u těchto skupin mikroorganismů odlišná. Proto byly vyvinuty technologie s dvoustupňovou anaerobní digescí, umožňující lepší regulaci, rychlejší nastartování procesu, větší efektivitu a stabilitu fermentace. Jako příkladem je trávící ústroj krávy, která má také více žaludků, aby mohla kukuřičnou siláž rychle zpracovat.

Vícestupňová technologie anaerobní fermentace vyžaduje vyšší investiční náklady a je náročnější na regulaci, ale zabezpečuje mnohem stabilnější proces. Na přetížení zařízení je možno reagovat již v acidogenní fázi, takže nemusí dojít k poklesu produkce bioplynu. Hydrolýzní stupeň spočívá ze dvou menších fermentorů s obsahem kolem 300 m3. Střídavě se naplní substrátem, které v něm zůstane dva až tři dny. Po této době, kdy dojde k rozštěpení celulózy se postupně substrát přepumpuje do hlavního fermentoru. V jedné pokusné BPS bylo dosaženo navýšení bioplynu o 10 až 50%, v průměru se kalkuluje s 30% !!! Vyšší investice se tak amortizují během tří let u stanice s 250 kW a během 18 měsíců při 500 kW. Obsah metanu se přitom zvýšil z běžných 52% na 60%. To zajistí klidnější chod motoru a zvýší kroutivý moment.

Obrovskou výhodou této technologie je možnost využití levných vstupů, jako je tráva nebo sláma, které se v klasické stanici těžce rozkládají a tvoří plovoucí vrstvy.

S výkonovou optimalizací rovněž souvisí energetické zhodnocení bioplynu. Současné nastavení nárokové veřejné podpory bioplynovým stanicím, jež bylo zavedeno zákonem č. 185/2005 Sb., o podpoře výroby elektřiny z obnovitelných zdrojů (formou povinného výkupu či bonifikace za každou kilowatthodinu elektřiny vyrobenou spalováním bioplynu), motivuje využít bioplyn pro co nejvyšší výrobu elektřiny. Děje se tak prakticky jednotně v kogeneračních jednotkách se spalovacím motorem, u nichž je doprovodným produktem teplo.

Návratnost dodatečných investic do vyvedení přebytečného tepla z místa BPS do místa jeho účelného využití (ať už přesunutím kogenerační výrobny a její zásobení bioplynem pomocí plynovodu, či jeho dopravou teplovodem) je několik let. Investoři by se proto měli snažit bioplynové stanice situovat tam, kde lze perspektivně teplo efektivně využít. Protože výroba bioetanolu je tepelně dost náročná, BPS zato disponují teplem a často, hlavně v letních měsících, ho nemají jak uplatnit. Nabízí se tyto výrobny sloučit a produkovat decentrálně bioplyn a bioetanol na jednom stanovišti. Na jedné výzkumné stanici v Německu používají energetickou plodinu (topinambur biogas), jak nadzemní hmotu do BPS, tak podzemní (hlízy) k destilaci alkoholu, protože obsahuje 14 až 18 % cukru (inulín).

Zdrojem dodatečných příjmů se může stát digestát, pokud se dodržuje požadovaná kvalita vsázky, lze jej zhodnotit jako cenné hnojivo. Na rozdíl od jednofázové digesce se při dvoufázové rozštěpí celulóza a minerální látky přejdou do tekuté fáze, kde se dají od zbytkového digestátu separovat. Z pevné části je možno lisováním vyrobit kvalitně dobré brikety které se nespékají protože už neobsahují minerály. Prodejem tohoto paliva lze zvýšit ekonomii celé BPS.

Za pár let se může navíc objevit trend nevyužívat bioplyn jen k výrobě elektřiny a tepla, ale jako motorové palivo v dopravě (místo stlačeného zemního plynu - CNG) či k dodávce do plynovodní distribuční sítě. Brzy se také u nás mohou začít podobně jako v Německu či Rakousku objevovat první BPS vybavené zařízením pro úpravu bioplynu na kvalitu blízkou zemnímu plynu, tedy CNG.

www.holub-consulting.de

Obr. 1: Dva malé hydrolýzní, jeden hlavní fermentor a velká skladovací nádrž

Slunečnice topinambur (Helianthus tuberosus L.)

Optimální substrát pro bioplynové stanice

Popis: Patří ke stejnému rodu jako slunečnice, avšak žloutkově růžové úbory mají pouze 8-10 cm v průměru a celkem se ztrácejí v záplavě listoví.Vytrvalé, nové odrůdy dorůstají až 3,5 m. Nejsnadněji se pozná podle oddenkových hlíz podobných bramborům.Vejčité listy (10-20 cm dlouhé a 5-10 cm široké) jsou velmi drsné, alespoň v dolní části lodyhy vstřícné.

Velmi nenáročná na kvalitu půdy. Vydrží mrazy do -30º C pod nulou. Vytrvalá až 20 let.

Rozšíření: Rostlina pochází ze Severní Ameriky. V Evropě se již dlouho pěstuje jako krmná okopanina i zelenina (divoké odrůdy).

Poznámka: Dosud pěstována nejčastěji jako krmivo pro zvěř, zejména černou, ale také pro okrasu. Uvádí se, že v období třicetileté války zachránila svými stálými výnosy obyvatelstvo před smrtí hladem.V poslední době jsou hlízy oblíbenou potravinou zejména pro diabetiky, neboť jsou bohaté na inulin a chutné.

Topinambury mohou dále sloužit jako alternativní zdroj pro výrobu bioetanolu (obsah cukru 12-15 t. z ha, znamená 4-6000 l ethanolu), ideální substrát bioplynu, nebo jako energetický zdroj ze sušiny (palivo).

 

Obr. 2: Slunečnice topinambur (Helianthus tuberosus L.)
Obr. 3: Slunečnice topinambur (Helianthus tuberosus L.)
Obr. 4: Slunečnice topinambur (Helianthus tuberosus L.)
Obr. 5: Slunečnice topinambur (Helianthus tuberosus L.)

Mapa bioplynových stanic

Článek: Tisknout s obrázky | Tisknout bez obrázků | Poslat e-mailem

Související články:

Metody úpravy bioplynu na kvalitu zemního plynu
První bioplynová stanice EnviTec Biogas v ČR byla slavnostně spuštěna
Máme dostatek dřeva, dřevěných briket a pelet pro český venkov?
Anaerobní reaktor není černou skřínkou - teoretické základy anaerobní fermentace
Bioplyn z konského hnoja s kukuričnou silážou v procese anaeróbnej kofermentácie
Bioplynové stanice: technologie celonárodního významu
Problémy se zápachem nepatří k provozu kvalitní bioplynové stanice

Zobrazit ostatní články v kategorii Bioplyn

Datum uveřejnění: 7.1.2008
Poslední změna: 29.6.2009
Počet shlédnutí: 6612

Citace tohoto článku:
HOLUB, Peter: Tuning pro bioplynové stanice. Biom.cz [online]. 2008-01-07 [cit. 2018-11-19]. Dostupné z WWW: <https://biom.cz/cz/odborne-clanky/tuning-pro-bioplynove-stanice>. ISSN: 1801-2655.

Komentáře:
13 Feb 2008 14:05 lubo
- topinambur
ilustrační foto ilustrační foto ilustrační foto ilustrační foto ilustrační foto