Bioplyn z alternatývnich energetických plodín

Bioplyn z alternatývnich energetických plodín

Úvod
Energetická náročnosť našich firiem vzhľadom na jednotku produkcie, je považovaná
za jednu z najvyšších v porovnaní s okolitými krajinami. Pritom množstvo spoločností ako sú
poľnohospodárske družstvá, lesy, drevárske spoločnosti, ale aj obce a iné firmy disponujú,
príp. si vedia za zaujímavých podmienok vyprodukovať surovinu vhodnú na fermentáciu a
následnú výrobu bioplynu. Energetický plyn sa dá využiť na výrobu el. energie, tepla, chladu
a pary.
Už veľa rokov ľudia používajú veterné vodné a solárne energie. Biomasa je ďaľším dobrým zdrojom energie, korý nám umožnuje dlhodobo pokryť dopyt po energetických zdrojoch. Rozsach v ktorom je biomasa pre výrobu elektriny pestovaná na domácej pôde neustále rastie. V roku 2006 farmári pstovali biomasu pre výrobu elektriny alebo výrobu biopalív na ploche z výmerov viac než 1,2 mil. hehtárov. V zásade môžme použiť výrobu bioplinu na pestovanie rôznych plodín. V súčastnosti je najbežnejšie pestovať kukuricu pretože táto plodina sa vyznačuje vysokým hektárovým výnosom siláže.

1 BIOPLYNOVÉ STANICE (BPS)
Výroba bioplynu z organických materiálov je možná viacerými spôsobmi. V západných
krajinách je najbežnejšie používaný spôsob anaeróbnej výroby bioplynu vo fermentačných
nádržiach (alebo nádobách) s tzv. mechanickým premiešavaním. Prvé bioplynové stanice
tohto typu sú vybudované už i na Slovensku.

1.1 POPIS TECHNOLÓGIE
Vo väčšine prípadov pozostáva technológia z dvoch nádrži, umiestnených vedľa seba,
alebo sústredne jedna v druhej, z ktorých jedna slúži ako primárny a druhá ako sekundárny
fermentor ( tzv. konečný sklad ).
Vstupná surovina sa do fermentačnej nádrže dopravuje cez plniacu násypku, ktorá je
konštrukčne riešená tak, aby zároveň tvorila uzáver proti prípadnému úniku bioplynu z
nádrže. Po obvode nádrže je umiestnené teplovodné vedenie, ktorého účelom je udržiavanie
Biomasa pre bioplyn: Väčšina výrobní bioplynu spracováva iba obnovitelné produkty. Vývoj v odvetvý bioplynu má rýchle tempo. Musia sa vypestovať plodiny, ktoré budú spĺňať určité požiadavky. Musia sa zvažovať nové spôsoby ich pestovania, taktiež aj striedanie plodín na parcelách.
Od biomasy k bioplynu: Hlavnými faktormy výroby bioplynu sú špecialne skupiny baktérií. Aby bolo isté že tieto baktérie sú stále udržiavané v dobrom stave, je nutné ich dodávať každý deň a starostlivo sledovať proces fermentácie. Výrobu je nutné zásobovať obrovským množstvom potrebných živýn a ochrániť ich pred zanesením inhibítorov biologických procesov , ako sú pesticídy ,antibiotík a dezinfekčné prostriedky. Vedľa bioplynufermertor produkuje tzv. digestát, čo je veľmidobré akostné hnojivo. Hlaným zámerom výroby bioplynu je produkcia metanu pre výrobu energie. Bioplyn však nieje čistý metán, obsahuje oxid uhličitý a ďalšie plyny.

Syntéza bipolynu: prvým krokom štiepenia substrátu je hydrolýza. Potom sa zaháji okysličovanie a dochádza k hromadeniu kyseliny octovej. Na konci tohto procesu výroby je biologické metánové kvasenie.Ľahko sa štiepia sacharidy a škrob. Na produkciu metanu vplývajú rôzne druhy baktérií. Každá baktéria potrebuje zvláštne podmienky, ako sú teplota a hodnota PH.
Produkty pre bioplyn: Silážna kukurica- Najdôležitejším kritériom je vysoký výnos sušiny a dozrievanie. Neskoršie hybridy potrebujú priaznivé klimatické podmienky.
Taktiež ďalšou významnou plodinou pre výrobu biomasi pre bioplynky je slnečnica. V súčastnosti prebiehajú rôzne pokusi a skúšky pestovania slnečnice s kukuricou na jednom poli. Na poli sa seje kukurica a slnečnica spolu a to pri 6 riadkovej sejačke 4 rady kukurica a 2 rady slnečnice. Kukurica dodáva vysoký výnos sušiny a slnečnica posiluje produkciu metanu. V kukurici sa nachádza nísky obsah tuku, ktorý je zmiešaný počas silážovania so slnečnicovým olejom.

Potrebnej teploty nutnej pre proces fermentácie. Aby celá spracovávaná surovina mala
rovnakú teplotu a aby sa na povrchu zmesi nevytvárala škrupina, sú vo fermentačnej nádrži
umiestnené miešadlá, ktorých počet závisí od veľkosti nádrže.
V procese fermentácie sa na dne nádrží usádza sušina a piesok. Tie sú zhrňovačom
premiestnené z dna nádrže do šachty, odkiaľ sú vynášacím dopravníkom dávkované do
kontajnéra mimo fermentačnej nádrže.
V najvyššom mieste fermentačnej nádrže je umiestnené výstupné potrubie pre odvod
bioplynu s príslušnými poistnými ventilmi a prípadným odsírovacím zariadením. Bioplyn je
uskladnený v „sakovom“ zásobníku plynu.

Vyfermentovaný substrát má podobu tekutej zložky a je automaticky prečerpávaný
z primárneho do sekundárneho fermentora.
Podľa typu vstupnej suroviny je nutné do fermentora pridávať časť vody. Na tieto účely sa
v blízkosti stanice buduje zásobník vody.
Súčasťou technológie je aj prečerpávacia stanica, ktorej úlohou okrem vyčerpania nádrže
konečného skladu je aj vzájomne prečerpávanie obsahov nádrži, pre účely prípadného
servisného zásahu.
Bioplyn je najčastejšie spracovávaný v kogeneračných jednotkách, za účelom výroby tepelnej
a elektrickej energie. Časť týchto energií sa vracia späť do procesu (ohrev nádrží, pohon
miešadiel, atď), zvyšnú časť je možné využívať pre vlastnú potrebu, alebo predávať do
verejnej siete.
V blízkej budúcnosti sa predpokladá, že sa na trhu objavia mikroturbíny pracujúce na
bioplyn, prípadne budú bioplynom nabíjané palivové články. Takže samotná výstavba
bioplynovej stanice ako investičného diela, nestratí na svojej hodnote.

1.2 VHODNOSŤ VSTUPNÝCH SUROVÍN
V nasledujúcom grafe sú uvedené najčastejšie používané suroviny a ich výťažnosť v
metroch kubických bioplynu, pripadajúcich na 1 tonu danej suroviny.
Samozrejmosťou je, že jednotlivé suroviny je možné (za určitých podmienok) vzájomne
kombinovať, a tým dosahovať rôzne hodnoty výkonov. Moderné bioplynové stanice
najčastejšie pracujú na princípe kofermentácie (miešanie rastlinných a živočíšnych zložiek v
pomere cca 2:1).

DODATOK
Na BPS s výkonom 1MW je potrebné zabezpečiť množstvo 19 800 ton kukuričnej
siláže ročne. Bioplynovú stanicu tvoria 3 fermentačné nádrže (primárny fermentor,
kofermentor a konečný sklad vyhnitého substrátu). Surovina je dávkovaná automatickým
dávkovacím zariadením priamo do prvého fermentora. Vyrovnávacie zásobníky na bioplyn
tvoria strechy fermentačných nádrží.
Pri návrhu sa uvažovalo so vstupnou cenou kukuričnej siláže 30 euro za tonu. Pri takejto
cene a pri úvere na 50 % ceny diela by bola očakávaná návratnosť na úrovní 8,9 roka. Ceny
v tejto ukážkovej štúdii sú len orientačné a očakávaná doba splatnosti diela môže kolísať
podľa konkrétnych podmienok staveniska príp. už vybudovaných častí ktoré by bolo možné
do diela zakomponovať (silážne žľaby, cesty, hydrant ... )
https://www.qel.sk/data/MW%20BPS_1.pdf