Komunální bioplynová stanice u Passau v Bavorsku

Když se řekne obnovitelný zdroj energie, většina lidí si představí větrné elektrárny, popřípadě zařízení využívající sluneční energii nebo dřevní hmotu. Přitom vydatným zdrojem obnovitelné energie jsou také biologicky rozložitelné odpady vytříděné z komunálních odpadů zpracované v bioplynové stanici. Právě tyto technologie umožňují vyrábět energii vysoce efektivně a stabilně, jak se můžeme přesvědčit i na následujícím příkladu.

Obce a města v České republice musí jakožto původci komunálního odpadu zajistit snížení množství biologických odpadů ukládaných na skládku a zároveň výrazně zvýšit materiálové využití komunálních odpadů. Cesta k řešení obou cílů je zejména v biologické části komunálních odpadů, neboť bioodpady tvoří reálně cca 50 % hmotnostních z celkového množství komunálních odpadů. Řešení obou cílů tedy spočívá v aktivním třídění papíru, který rovněž patří mezi bioodpady, a zejména v zavedení třídění a materiálového využití dalších druhů bioodpadů, které na území měst vznikají - bioodpadů z domácností, jídelen a restaurací, z údržby městské zeleně apod.

Zajímavá technologie v Passau

Protože podobné cíle a problémy českých měst v oblasti odpadů řeší také města v sousedním Německu s patnáctiletým předstihem, nabízí bližší pohled do tamních systémů inspiraci, jak se s těmito cíli vyrovnat v praxi a vytvořit systém pro obce ekonomicky přijatelný, případně dokonce ekonomicky příznivý. Třídění bioodpadů je samozřejmou součástí systémů nakládání s odpady v drtivé většině německých měst a obcí a na jejich zpracování byly v uplynulých letech vybudovány desítky komunálních bioplynových stanic, které přinášejí hned několikerý ekonomický a ekologický užitek.

Sousední Bavorsko je příkladnou zemí, jak řešit nakládání s komunálními odpady. Třídění odpadů zde není pouze doplňkovou součástí odpadového hospodářství, ale skutečnou prioritou, která přináší své pozitivní výsledky. Např. v roce 2002 zde bylo na 1 obyvatele vytříděno 161 kg papíru, plastů a skla a dále 138 kg bioodpadů, zatímco množství zbytkového komunálního odpadu činilo jen 190 kg/osobu. Materiálové využití komunálních odpadů tak dosáhlo 58 % !

Příkladem, jak ekologicky a ekonomicky efektivně řešit nakládání s bioodpady, je zařízení komunální bioplynové stanice u města Passau. Aby zajistilo efektivní nakládání s velkým množstvím vytříděných bioodpadů od občanů a z města, rozhodlo se město impozantně vyřešit tuto záležitost. V areálu bývalé skládky, který nyní slouží jako komplexní centrum nakládání s odpady, vybudovalo město vedle kompostárny také komunální bioplynovou stanici s významnou zpracovatelskou kapacitou. Zařízení, největší svého druhu v SRN, zpracovává pouze vytříděné komunální bioodpady metodou tzv. suché fermentace.

Zpracování bioodpadů

Jedná se o nové zařízení, které má za sebou první rok „ostrého“ provozu s velice úspěšnými výsledky. Výstavba zařízení začala v červenci 2003 a v listopadu 2004 bylo uvedeno do zkušebního provozu zařízení, který probíhal do března 2005. Zařízení zpracovává vytříděné bioodpady ze svozové oblasti s asi 400 000 obyvateli a jeho projektovaná zpracovatelská kapacita činí 39.000 tun/rok. Kromě bioplynové stanice je v této svozové oblasti umístěno ještě 11 kompostáren na odpady ze zeleně s celkovou kapacitou 40.000 tun.

Zařízení zpracovává bioodpady vznikající na území města, zejména vytříděné bioodpady z domácností, dále bioodpady z větších hotelů a restaurací a bioodpady z údržby veřejné zeleně, především posečenou trávu a listí. Domácnosti třídí bioodpady do speciálních nádob a výtěžnost tříděného sběru bioodpadů z domácností zde dosahuje průměrně 130 kg/os/rok. Jedná se tedy o vysoce účinný systém sběru bioodpadů.

Areál bioplynové stanice tvoří administrativní budova, příjmová hala odpadů, úprava odpadů, fermentory, kogenerační jednotky a hala na dozrání digestátu a jeho zpracování na hnojivo. Poté, co jsou bioodpady navezeny do příjmové haly, procházejí drcením na velikost menší než 80 mm a následně jsou z nich odstraněny nežádoucí příměsi prostřednictvím bubnového síta (zejména plasty), magnetického separátoru (kovy) a manuální separace. Vyčištěné odpady pak podstupují další drcení na velikost menší než 50 mm.

Vlastní zpracování bioodpadů probíhá procesem tzv. suché fermentace v systému Kompogas, který byl původně vyvinut ve Švýcarsku. Technologie umožňuje fermentaci odpadů s velkým podílem sušiny. Zde přijímané odpady mají vysoký obsah sušiny pohybující se v rozmezí 33–37 % a při jejich zpracování v systému Kompogas dochází k částečnému naředění na výsledný obsah sušiny cca 30 %. V tomto systému tedy obíhá podstatně méně vody než v procesu tzv. mokré fermentace, kde se obsah sušiny pohybuje okolo 10 %.

Anaerobní proces

Takto upravený materiál je kontinuálně plněn do tří Kompogas fermentorů, které mají úctyhodnou velikost. Jsou horizontálně položené a každý z nich je 32 metrů dlouhý, 7 metrů vysoký a průměr fermentoru činí 6,5 metrů. Za železobetonovou stěnou každého fermentoru se skrývá kapacita s obsahem 1.000 m³, ve které se ročně zpracuje 13.000 tun hmoty při teplotě okolo 55 ºC (jedná se tedy o termofilní proces). Každý fermentor má svůj vlastní dávkovač, proces fermentace probíhá nepřetržitě a doba zdržení vsázky ve fermentoru činí přibližně 14 dní.V těchto podmínkách dochází během fermentace materiálu k významné tvorbě bioplynu.

V průběhu fermentačního procesu, v hermeticky uzavřeném anaerobním fermentoru (bez přístupu vzduchu) a za dané teploty, jsou veškeré nežádoucí bakterie, mikroorganismy a plevelná semena bezpečně odstraněny. V důsledku toho není zapotřebí v zařízení instalovat speciální jednotku na hygienizaci odpadů. Hygienizace je dostatečně zajištěna uvedeným procesem a navíc doplněna i následným kompostování digestátu. V případě, že by bioplynová stanice zpracovávala rizikovější odpady, například odpady z jatek, pak by hygienizační stupeň musel být instalován.

Zfermentovaný materiál je na výstupu ze zařízení odvodněn. Část procesní odpadní vody se vrací zpět do fermentačního procesu a nadbytečná procesní voda nalézá uplatnění jako hnojivo u zemědělců v oblasti. Tuhá část materiálu, tzv. digestát, je dále zpracovávána v kompostovací hale, kde dozrává po dobu asi 6 týdnů. Poté je digestát upraven na velikost zrna menší než 14 mm a jako kvalitní a certifikované hnojivo se dále využívá. Z větší části je hnojivo dodáváno místním zemědělcům a zbývající podíl je balen do pytlů o objemu 25 l a prodáván jako substrát do zahradnictví apod. Celkem je ročně zpracováno cca 15. 000 tun digestátu.

Atraktivní ekonomika provozu

Výstavba komunální bioplynové stanice si vyžádala investici ve výši 10,1 mil. euro. Provoz celého zařízení je nejen ekonomicky návratný, ale i ziskový. Financování této investice je rozpočteno na 13 let, přičemž hlavními finančními příjmy jsou poplatky za zpracování odpadů a příjmy z prodeje ekologické elektřiny. Za zpracování tuny přijatého odpadu je účtován poplatek ve výši 46 euro, což je i pro původce odpadů cena příznivá, protože poplatek za odstranění odpadů ve spalovnách je běžně třikrát vyšší.

Zásadním zdrojem příjmu je prodej ekologicky čisté elektřiny. Celý systém Kompogas fermentace a navazující kogenerace je tedy směřován k maximální efektivitě a výtěžnosti. Bioplyn je zpracováván ve dvou velkých kogeneračních jednotkách od společnosti GE Jenbacher, které mají vysoký podíl elektrické účinnosti na celkové energetické účinnosti.

Ta dosahuje celkové hodnoty 85 %, z čehož podíl elektrické účinnosti činí 40 % a zbývajících 45 % připadá na tepelnou účinnost. Každá jednotka má instalovaný elektrický výkon 836 kW a tepelný výkon 923 kW. Minimální doba provozu každého motoru je přitom 8000 hodin/rok. Vyrobená ekologická elektřina je za výhodnou cenu 11,5 eurocentu prodávána do sítě.

Reálné výsledky za první rok provozu zařízení vysoce překonaly očekávání a předpoklady projekce. Zpracovatelská kapacita zařízení byla překročena a zpracováno bylo 46.000 tun bioodpadů a překročen byl i plán výroby ekologické elektřiny. Její celková roční produkce přesáhla 10 GWh (!), tedy více než 10.000.000 kWh elektřiny, což stačí pro pokrytí potřeby 4.000 domácností. Pouze za první rok provozu činil výnos z prodeje ekologické elektřiny 1,2 mil. euro, v letošním roce se díky optimalizaci procesu očekává výnos ve výši 1,3 mil. euro. Tepelná energie je využita pro potřeby samotného procesu bioplynové stanice a pro vytápění celého areálu, přebytek se maří. Prodej hnojiva vyrobeného z digestátu má pouze doplňkovou roli na ekonomice provozu (jedno balení se prodává za 3,6 euro).

A co Česká republika?

Zpracování bioodpadů z měst a obcí v bioplynových stanicích tedy může být ekologicky a ekonomicky efektivním procesem a realizace těchto technologií je možná rovněž v podmínkách České republiky. Díky vstupu do EU byly také u nás lépe nastaveny podmínky pro praktický rozvoj těchto zařízení, nicméně komunální bioplynová stanice v ČR doposud není v provozu. Tato zařízení jsou přitom pro města a obce ve vhodných lokalitách zajímavou příležitostí, jak řešit problémy odpadového hospodářství, zvyšovat materiálové využití a navíc i produkci ekologické energie. Věřme, že první vlaštovky těchto zařízení realizované zejména v oblasti východních Čech (Vysoké Mýto, Úpice apod.) jsou symbolem pozitivní změny v dalším vývoji.

Tento článek byl publikován v rámci spolupráce redakce časopisu Alternativní energie a CZ Biom.

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