Odborné články

Zkušenosti s výstavbou zemědělských bioplynových stanic

Úvod

Země s nejdelší tradicí a nejbohatšími zkušenostmi s výstavbou bioplynových stanic v zemědělství je Dánsko. Po řadě malých zařízení postavených koncem 70. a začátkem 80. let byl vypracován vládní program pro podporu výstavby velkých (centralizovaných) bioplynových stanic. První byla uvedena do provozu v roce 1984 v Hjermitstev a zpracovávala původně asi 80 t biomasy. Po třech letech neuspokojivého provozu byla přestavěna a fungují spolehlivě. Výsledkem vládního programu je vybudování 20 velkých bioplynových stanic zpracovávajících organické odpady ze zemědělství a průmyslu.

1. Výstavba bioplynových stanic u nás

Zpracování zemědělských tekutých odpadů anaerobním způsobem navázalo na zkušenosti Hydroprojektu s vyhníváním kalů z komunálních ČOV. První zařízení bylo postaveno v roce 1974 v Třeboni a zpracovává směs čistírenských kalů s kejdou prasat.

Jedno z největších zařízení na zpracování kejdy od 20 000 prasat (170 m3/den) bylo budováno v Šebetově v letech 1989-1992 v rámci státního úkolu "Likvidace odpadů ze zemědělských velkochovů s výrobou bioplynu a dočištěním fermentované kejdy". Díky financování tohoto úkolu bylo možné provést kompletní poloprovozní zkoušky přímo na farmě, jejich vyhodnocení, licenční nákup dokumentace pro ocelové reaktory a suchý plynojem a důsledné sledování a vyhodnocování zkušebního provozu. Toto unikátní zařízení se podařilo uvést do provozu v roce 1992 a kromě bioplynu produkovalo po odvodnění kalu tuhou část jako hnojivo a fugát, ze kterého byl stripováním odstraňován amoniak. Jímáním amoniaku v kyselině dusičné vzniklo tekuté hnojivo a zbylý fugát byl dočištěn v biologické čistírně tak, že splňoval parametry pro vypouštění do potoka. Linka sice dosáhla projektovaných parametrů, ale o nějaké rentabilitě nemohla být vůbec řeč.

Na základě získaných zkušeností bylo vybudováno v roce 1993 v Trhovém Štěpánově zařízení, které již lze nazvat bioplynovou stanicí, zpracovávající denně asi 30 m3 kejdy se sušinou cca 7%. Rentabilita této stanice je dosahována prodejem vyrobené elektřiny přilehlé farmě, zejména v odběrných špičkách a využitím tepla pro vytápění chovu brojlerů, pro sušení králičích kůží a k sušení dříví v sušárně.

Po útlumu státní podpory v ČR jsme se v letech 1996 až 2002 podíleli na výstavbě několika velkých bioplynových stanic v Německu s dánským firmami BIOPLAN a BIOSCAN, s rakouskou firmou ENTEC a německou firmou LINDE KCA.

2. Hlavní podmínky pro rentabilitu bioplynových stanic

Rentabilita bioplynové stanice závisí na vstupní surovině, technologickém procesu, využití energie z bioplynu, využití fermentovaného substrátu a investičních nákladech.

  1. Vstupní surovina
    (většinou tekuté odpady hospodářských zvířat) by měla být čerstvá s obsahem organické, dobře rozložitelné sušiny klem 8%.
  2. Technologie procesu
    • Teplota anaerobní fermentace po dobrých zkušenostech může být v rozsahu 40-42°C, tzn. v mezofilní oblasti.
      S termofilní teplotou 55°C není u nás dostatek praktických zkušeností. Využití produkce bioplynu je zde za cenu většího vnosu tepla do substrátu a celkový efekt musí být podepřen maximálním zpětným využitím tohoto tepla soustavou výměníků.
    • Míchání reaktorů
      Ve světě se používá celá řada způsobů míchání, které jsou odvislé v podstatě na dvou faktorech: velikosti a tvarech reaktorů, a vlastnostech míchaného substrátu
      • Míchání tlačeným bioplynem
      • Míchání čerpadlem
      • Horizontální nebo šikmá vrtulová míchadla
        Použití též u menších reaktorů, kombinace dvou míchadel s nasměrováním
      • Vertikální míchadla rychloběžná s usměrňovací rourou
        Tato míchadla byla použita v Šebetově a později v trhovém Štěpánově. V Šebetově po konstrukční úpravě lopatek funkční dodnes. V Trhovém Štěpánově vlivem delšího hřídele míchadla a vyšší sušiny jsou potíže dodnes. Zde bylo míchadlo dočasně nahrazeno čerpadlem GFHU 150 s uspokojivým výsledkem i u reaktoru 700 m3.
      • Systém míchání LINDE pro větší reaktory
        Svislá středová roura Ø 2,5-3m do níž je zavedena shora svislá tryska pro vstup bioplynu. Odlehčený substrát v rouře stoupá nahoru a způsobuje cirkulaci náplně celého reaktoru. Čerstvý substrát je přiváděn dvěma nasměrovanými tryskami u dna, což zvyšuje účinek míchání.
      • Vertikální míchadla pomaloběžná
        Tento způsob míchání je používán zejména na dánských bioplynových stanicích. Po dvouletém provozu takto míchaného reaktoru 2300 m3 s rovným dnem na BS Rujána se objevily pouze minimální úsady v rozích dna a vypouštěcí hrdla DN 200 byla funkční. Obsah sušiny v reaktoru byl kolem 9%.
      • Systém míchání BIMA reaktorů bude určitě zmíněn v přednášce p. Bilgeriho.
  3. Využití energie z bioplynu
    Je to jeden z rozhodujících faktorů hospodárnosti bioplynové stanice. Způsob využití bioplynu včetně ekonomického propočtu musí být obsažen ve studii proveditelnosti stavby i v energetickém auditu.
    S ohledem na podmínky poskytované státní podpory se dnes jeví nejvýhodnější způsob spalováním v kogeneračních jednotkách s prodejem el. energie do veřejné sítě. Vyprodukované teplo ve formě teplé vody 80-90°C se zčásti spotřebuje k odběru substrátu (20-25%), zbytek lze využít k vytápění, k přípravě teplé užitkové vody, v sušárnách apod. V případě větší vzdálenosti místa s odběrem tepla (občanská zástavba) lze snadněji vybudovat plynovod a energetické centrum instalovat v místě odběru.
    Další způsoby využití bioplynu:
    • spalování v kotlích
    • pohon automobilů (po vyčištění od CO2 a stlačení)
    • dodávka do veřejného plynovodu (po vyčištění od CO2)
  4. Využití fermentovaného substrátu
    • skladování v nádržích, rozvoz na pole
    • separace kejdy
    • vícestupňová filtrace kejdy
      • filtrát se využije jako tekuté hnojivo
      • fugát se filtruje do úrovně vody z ČOV, nebo užitkové vody nebo dokonce pitné vody
  5. Investiční náklady
    Snížení IN samozřejmě zlepší rentabilitu BS. Jedna z cest ke snížení IN je využití stávajících zařízení. Zejména u velkých farem bývá vybudováno tzv. kejdové hospodářství pro skladování kejdy. Tyto nádrže lze využít a přestavět na reaktory, popř. plynojem s možností úspory 20-30% nákladů.

3. Zkušenosti s přípravou nových bioplynových stanic v ČR

Dnes již není pochyb o tom, že bioplynové stanice produkující energie z obnovitelných zdrojů mají budoucnost i v našich podmínkách. V posledních dvou letech se obnovil zájem producentů zemědělských odpadů o možnosti výstavby bioplynových stanic. Je připraveno několik slibných studií včetně energetických auditů, jejichž realizace je závislá na poskytnutí státní podpory.

Státní program na podporu úspor energie a využívání obnovitelných zdrojů energie stanovil v programu 7.A. podmínky podpory pro výstavbu BS. Podle směrnice MŽP pro rok 2002 může být výše veřejné podpory 30% celkových nákladů formou dotace a 23,25% nákladů jako bezúročná půjčka s dobou splatnosti 12 let a odkladem splácení 2 roky. Spolu s garantovanou výkupní cenou elektřiny 2,50 Kč/kW se jeví tyto podmínky jako přijatelné a téměř srovnatelné se státy, kde budování BS značně pokročilo.

Z řady jednání s provozovateli farem při přípravách stavby BS lze uvést několik problémů, které zatím brání většímu rozvoji výstavby BS.

  • Obavy o budoucnost provozovaných farem v souvislosti se zemědělskou politikou a vstupem ČR do EU.
  • Dotační podmínky a výkupní cena elektřiny byly konkrétně stanoveny pro rok 2002. Jakým směrem se budou měnit po roce 2002?
  • Dofinancování zbývajících prostředků z komerčních úvěrů.
  • Malá informovanost mezi producenty organických odpadů o možnostech výstavby BS.

Jako možnost snížení rizika investice do BS se jeví budování tzv. "Kofermentačních stanic", kde se zpracovávají různé organické odpady, např. zemědělské, průmyslové, komunální a v neposlední řadě i travní hmota, s finančním výnosem za jejich likvidaci.

Závěr

Závěrem lze konstatovat, že zkušenosti s výstavbou i provozováním bioplynových stanic v ČR jsou na úrovni srovnatelné se zahraničím. Pokud ze státního programu na podporu výstavby BS vyplynou i přijatelné záruky pro budoucí investory stane se u nás výstavba bioplynových stanic vítaným podnikatelsko-ekologickým vylepšením zemědělské výroby.

Příspěvek pro seminář "BIOODPAD 2002 - biologické metody využívání zemědělských odpadů"

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

Související články:

Využití univerzální šnekové sesypné sušárny BCS – 1
Legislativní úskalí výstavby centralizovaných bioplynových stanic v ČR
Dánské regionální bioplynové stanice
Bioplyn v České republice
Bioplyn v Dánsku
Anaerobní digesce komunálních bioodpadů
Anaerobní biomethanizace komunálních odpadů
Farmářské bioplynové stanice v Rakousku
Zpráva o podpoře využití bioplynu ze Státního fondu životního prostředí
Zjednodušený výpočet množstva bioplynu vznikajúceho z exkrementov v poľnohospodárstve, grafické určenie návratnosti investície a vhodného typu kogeneračnej jednotky
Demonštračné zariadenie využitia bioplynu v Nitre
Bioplyn v Německu
Suchá fermentace zemědělských a komunálních organických materiálů
Bioplynová stanice Třeboň

Předchozí / následující díl(y):

Od spalování k většímu třídění a kompostování bioodpadu, ekonomický pohled
Možnosti intenzifikace zrání kompostu
Význam organické hmoty v půdě
Potenciál využívání biomasy v kotlích vyšších výkonů
Čistírenské kaly - prokleté nebo životodárné?
Výroba a využití bioplynu v zemědělství
Omezení emisí amoniaku a metanu procesem rychlokompostování
Kompostovacia kampaň na Slovensku
Několik poznámek k problematice ekonomie odděleného sběru a třídění bioodpadů (z komunálních odpadů)
Strategie a nástroje pro nakládání s biodegradabilními komunálními odpady v Evropě
Program Composter a možnosti jeho využití při optimalizaci surovinové skladby kompostu
Optimalizace surovinové skladby při kompostování zbytkové biomasy
Současné trendy v mechanizaci pro kompostování v západní Evropě
Malá mechanizace pro kompostování

Zobrazit ostatní články v kategorii Bioplyn

Datum uveřejnění: 16.12.2002
Poslední změna: 9.12.2002
Počet shlédnutí: 11169

Citace tohoto článku:
KOZÁK, Jan: Zkušenosti s výstavbou zemědělských bioplynových stanic. Biom.cz [online]. 2002-12-16 [cit. 2019-11-13]. Dostupné z WWW: <https://biom.cz/czp/odborne-clanky/zkusenosti-s-vystavbou-zemedelskych-bioplynovych-stanic>. ISSN: 1801-2655.

Komentáře:
02 Nov 2010 19:07 Katrina PEDERSEN
- přijdou žádat o úvěr ještě dnes
ilustrační foto ilustrační foto ilustrační foto ilustrační foto ilustrační foto