Zajímavá provedení bioplynových stanic v zahraničí

Komorová (garážová) bioplynová stanice jako doplněk kompostárny

Do velkých kompostáren přichází stále více komunálního odpadu s velkým podílem biologicky velmi aktivních a cenných látek. Při jejich kompostování dochází k energetickým ztrátám únikem plynů a tepla. Náročná doprava a manipulace jsou příčinou časté záporné energetické a nákladové bilance. Řešení přinášejí doplňující bioplynové fermentory ve formě vzduchotěsných, velkoprostorových, vyhřívaných „garáží“ zajišťující přeměnu až 40 až 50 % organické sušiny na bioplyn využitelný v kogeneračních jednotkách. „Surovinu“ není zapotřebí zvodňovat. Kompostárny se tak stávají i dodavatelem „zelené“ elektrické energie a tepla.

Jednou z prvních, takto vybavených, je kompostárna ve Waldhausen Moosdorf (v SRN blízko Domažlic), která se stala inspirací pro alternativní zpracování komunálních odpadů místo kompostování, skládkování nebo spalování.

Zastřešená kompostárna v Moosdorfu má roční kapacitu cca 10 tis. tun. Zpracovává převážně domovní odpad z okolí a další materiály, jako je zeleň z trávníků, sadů apod. V technologii se v průběhu čtyř až šesti měsíců mění separovaný bioodpad na velice kvalitní, stabilizovaný kompost, upravovaný na různé pěstební substráty. V posledních létech byla kompostárna doplněna o malou, experimentální bioplynovou stanici zpracovávající jen asi desetinu odpadů vhodných pro bioplynovou fermentaci.

Účelem a cílem je urychlení technologického procesu a zlepšení ekonomických parametrů kompostárny získáním příjmů za elektrickou energii vyrobenou z bioplynu. Zařízení zpracovává suchý a polosuchý bioodpad. Bioplynová stanice pozůstává ze dvou plynotěsných betonových boxů, každý o rozměrech 8x6x3 m. Samostatně jsou plastové nádrže na biologicky aktivní kapalinu.

Funkce garážové bioplynové stanice

Střídavě po cca 20 až 25 dnech se separovaný domovní bioodpad bez dalšího dotřídění a zeleň promíchává s částí vyskladněného produktu po fermentaci v poměru 2:1 – 3:1. Aerobním termofilním procesem se směs během 3 až 4 dnů zahřeje na cca 65 °C. Zahřátá směs se naskladní až do výšky cca 3 m do plynotěsného boxu, který se uzavře vzduchotěsnými dveřmi. Boxy jsou dále vyhřívané odpadním teplem z kogenerační jednotky na teplotu cca 38 °C (mezofilní proces). V této době se již tvoří bioplyn, který obsahuje běžně 60 až 80 obj. % metanu. Obsah síry v bioplynu nedosahuje ani 10 ppm. Na bioplyn se přemění až 50 % fermentovatelné sušiny. Výstupní materiál je vlhčí než vložený a obsahuje asi 60 % kapaliny.

Perkolát je z boxů sváděn žlábky v podlaze fermentoru, skladován dle potřeby nastříkáván na fermentovanou hmotu pomocí stropních trysek. Vznikající bioplyn je po dobu 20 – 25 dnů jímán do plastového plynojemu umístěného pod střechou a spalován v kogenerační jednotce o výkonu 37 kW_el. Teplo z chlazení motoru a výfukových plynů se používá k dohřívání fermentorů a perkolátu, k sušení zemědělských plodin nebo surové dřevní štěpky, k vytápění provozní budovy a ohřevu užitkové vody.

Po skončení fermentace má substrát vzhled tmavého polokompostu. Jeho část se mísí s novými bioodpady, větší část je ještě určitou dobu aerobně fermentována s běžným materiálem. Z jedné tuny bioodpadů je touto technologií možno získat 96 m3 bioplynu. Více by bylo možno získat jen prodloužením doby fermentace, ale doba 28 dni je ekonomickou hranicí. Ne zcela „bioplynově“ vyčerpaný materiál slouží jako očkovací látka pro kompostárnu. Nižší měrná produkce bioplynu v důsledku nemožností míchání a zkrácení účinné doby fermentace je dostatečně vyvážena jednoduchostí technologie, nízkými investičními náklady a vysokou kvalitou bioplynu i kompostu. Technologie polosuché fermentace biodpadů je již ve SRN zavedena ve čtyřech kompostárnách, jedna realizace je ve Švýcarsku u Ženevy s kogeneračními jednotkami o výkonu 150 kW_el a nové zařízení začalo pracovat v Japonsku. Jedna taková BPS funguje i v ČR v blízkosti Soběslavi.

Bioplyn, elektřina, teplo, hnojiva a suroviny z netříděných domovních, zemědělských a jiných bioodpadů

Nový, velkovýrobní způsob zpracování zemědělských a netříděných komunálních odpadů s velkým podílem biologicky aktivních látek „BioTech“ spočívá v automatickém oddělování organických a neorganických podílů ze směsného odpadu na sítech a v kapalném prostředí až ve zpracovatelském závodě.

Technologie „BioTech“ přijímá a zpracovává veškerý komunální netříděný odpad, v domácnostech není zapotřebí třídit bioodpad. Technologie přijímá a zpracovává i velmi vlhký nestrukturální odpad, který je nevhodný pro spalování a dělá potíže i při kompostování. Vytříděný podíl nebiologických materiálů, jako jsou plasty, kovy a inertní hmoty se předávají k dalšímu zpracování nebo na skládky, nefermentovatelné biomateriály, jako je dřevo, se spalují.

Doba anaerobní fermentace bioodpadů je necelý měsíc. Získává se relativně „čistý“ materiál odpovídající kompostu obsahující více než 99 % organické hmoty a bioplyn s velkým podílem metanu. Proces probíhá v uzavřených halách a tak i případné úniky zápachu (např. z dovezených surovin) se snadno zachytí vhodnými filtry při podtlakovém odvětrávání haly. Malé plochy potřebné k technologii a nepatrné emise dovolují umístnit zpracovnu i v blízkosti sídlišť při snížení dopravních nákladů.

Anaerobní fermentační zařízení je velmi flexibilní, přijímá a zpracovává jakýkoliv organický odpad, nejen komunální z domácností, ale i:

• zemědělské pevné (zelené) odpady, vadnou siláž, kejdu a chlévskou mrvu
• potravinářský odpad z restaurací, hotelů, rekreačních zařízení, odpady z jatek, bioodpady z tržišť, zelenou hmotu z parků
• odpady z potravinářského průmyslu (z pivovarů, lihovarů, pekáren, cukrovarů, konzerváren, vinařských závodů, moštáren a palíren, zelinářských, bramborářských a ovocnářských skladů a zpracoven, mlékáren a sýráren)
• „prošlé“ potraviny a krmiva (i konzervy) ze supermarketů.

Netříděný komunální a další odpad přichází nejprve na sítovou předtřídičku (velikost ok 80 x 80 mm), kde se oddělí zpravidla větší kusy anorganického odpadu. Propad, tvořící asi 85 % přijatého množství, je podrcen a vkládán do velké nádrže s procesní, stále v systému cirkulující teplou kapalinou.

Intenzivním mícháním se organické látky obsažené v tomto odpadu postupně rozmělňují a mění v suspenzi, která odchází následně do sterilizátorů (jedna hodina při 70 °C) a posléze do fermentorů (25 dní při 38 – 55 °C). Nerozmělněná část tvořená plasty, kostmi, kameny, kousky stavebnin buď plave na jejím povrchu, nebo klesá ke dnu nádrže, odkud se periodicky odstraňuje. Fermentací se mění asi 50 – 60 % organické sušiny na bioplyn s obsahem 50 až 60 % CH4. Zbytek po skončení fermentace a odvodnění se nechává určitou dobu dozrávat a mění se na dobré přírodní hnojivo. K hnojení se může použít i biologicky velmi aktivní a živinami bohatá procesní kapalina.

Vznikající bioplyn z fermentoru se po filtraci a odvodnění používá jako zemní plyn; vzhledem k určitému obsahu CO₂ má však poněkud nižší výhřevnost cca 22 MJ/m³. Upraveným stacionárním plynovým motorům to nevadí, při dodávce bioplynu do veřejné sítě se však CO₂ i sirovodík z bioplynu různými metodami odstraňují. První „BioTech“ zařízení byla uvedena do provozu po roce 1991. Od té doby bylo uvedeno jen v Německu, ve Španělsku a Slovinsku asi 100 průmyslových provozů „mokré“ separace netříděných odpadů (většinou s menší kapacitou). Jen v samotné SRN se připravuje výstavba dalších 120 zpracoven.

Nám nejbližší a největší vzorová zpracovna neseparovaného komunálního odpadu systému „BioTech“ zpracovávající 86 tis. tun odpadů ročně a elektrickým výkonem 626 kW se nachází ve SRN na sever od Drážďan v obci Alteno u města Duben.

Podzemní bioplynová stanice systému Mettmach

Bioplynová stanice v Horních Rakousku v obci Mettmach je výjimečná tím, že je celá zapuštěná pod úrovní terénu.

Do provozu byla uvedena v roce 2000. V současné době zpracovává z více než z 90 % kukuřici, ponejvíce silážovanou, což umožňuje celoroční provoz. Primární betonový fermentor vyhřívaný na teplotu 45 °C dvěma topnými tělesy u stěn má objem 560 m³. Je umístěn pod úrovní terénu, což provozovatel považuje za velkou výhodu z hlediska nižších stavebních nákladů, tepelných ztrát, zejména v zimě, statiky stavby i jejího vzhledu. Podzemní je i nevyhřívaný sekundární fermentor s objemem 900 m³. Doba zdržení substrátu v prvním fermentoru je 40 dní, ve druhém 60 dní. Tekutá fáze po oddělení zfermentovaného substrátu recirkuluje. Denně se do fermentoru přes nadzemní homogenizátor s míchacím zařízením přidává jen 4 – 5 m3 čerstvé nebo silážované kukuřice. Vedle kukuřice se podle potřeby přidává čerstvá tráva, kterou je nutno zpracovat neprodleně, jelikož velmi rychle ztrácí kvalitu. Dalším substrátem je syrovátka zmlékárny a kejda od prasat vlastního chovu. Přidávají se i odpady z okolních čističek semen. Technologie je schopna zpracovat téměř jakoukoliv organickou hmotu, kromě dřevních substrátů, pokud nejsou speciálně ošetřeny.

Vyprodukovaný bioplyn obsahuje mezi 44 – 55 % methanu. S ohledem na složení substrátu je obsah sulfanu (H₂S) ve vznikajícím bioplynu kolem 1600 ppm. Využitím řízené částečné oxidace přídavkem asi 2 % vzduchu do teplého bioplynu vystupujícího z reaktoru klesá obsah H₂S na 2 – 16 ppm, což je pro ložiska motorů a armatury přijatelné. Bioplyn je využíván ve dvou kogeneračních zařízeních s celkovým instalovaným výkonem 137 kW. Na plný elektrický výkon pracuje kogenerační soustava zejména ve špičkách energetické potřeby, jinak se bioplyn skladuje v zásobníku a výroba elektřiny se řídí podle pokynů odběratele – rozvodných závodů.

Organický zbytek je po zbavení větší části kapalné frakce po ošetření využíván jako stabilizované hnojivo na cca 40 ha pozemků farmy. Tímto hnojivem je možné hnojit i během vegetace, zejména před deštěm, aniž by došlo k popálení, jako např. při použití kejdy. Ke hnojení je používána i část kapalné frakce. Bioplynová stanice se nachází v obci Mettmach, osadě Duttenberg, okres Ried na západ od Lince.

Tweet

Odpadové hospodářství: Pozitivní trendy a výzvy do budoucna

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

Regulace teploty plynových motorů

Bioplynová stanice s kogeneračními jednotkami TEDOM

Olej pro plynové motory – klíčová volba pro kogenerační jednotky