Biogas production from agricultural crops - PowerPoint by HC120613074129

VIEWS: 15 PAGES: 47

									Skúsenosti z prevádzky bioplynovej
stanice

              Miroslav Hutňan, Igor Bodík
     Ústav chemického a environmentálneho inžinierstva,
Fakulta chemickej a potravinárskej technológie, STU, Bratislava

                       Štefan Stifner

                      STIFI, Hurbanovo
      Úvod

   V rámci prístupového procesu do EU sa
    Slovenská republika prihlásila k plneniu
    direktívy EU č. 2001/77/EC týkajúcej sa
    podpory produkcie elektrickej energie z
    obnoviteľných zdrojov.
   Indikatívne ciele využívania obnoviteľných
    zdrojov sa rôznia a diskutujú.
Nový návrh direktívy EU o využívaní energie z
obnoviteľných zdrojov hovorí o náhrade 20 % v
spotrebe energie obnoviteľnými zdrojmi a náhrade
10 % palív v doprave biopalivami do r. 2020.

Národný indikatívny cieľ pre SR je náhrada 14 %
spotreby energie obnoviteľnými zdrojmi.
      Z Analýzy vplyvu platnej legislatívy na podporu
      využívania biomasy na energetické účely a návrhu na
      ďalšie riešenie (materiál vlády SR, február 2006)
      vyplýva:


Slovenské poľnohospodárstvo môže vyčleniť 300 000 ha
na účelové pestovanie zelenej biomasy:
 na výrobu bioplynu a následnú produkciu elektriny a
  tepla (kukurica, obilniny, strukoviny...)
 na priame spaľovanie a následnú produkciu tepla
  (energetický štiav, ozdobnica čínska, cirok,
  krídlatka, technické konope...)
Energetický potenciál tejto produkcie je 32 000 TJ.
Pri takomto riešení by bolo možné postaviť okolo 1000
bioplynových    staníc     s   inštalovaným     výkonom
kogeneračnej jednotky 500 kW a 1000 zariadení na
výrobu tepla spaľovaním o výkone 350 kW.
         Súčasný stav bioplynových staníc v SR

Bioplynová stanica         Hlavná surovina          Inštalovaný el.   Prevádzka
                                                      výkon kWe        od roku
AGROS s.r.o. Bátka     hnojovica ošípaných, do r.       6x128           1995
                         2000 aj hydinový trus
PPD Brezov           hnojovica hovädzieho dobytka         50            1998
VPP SPU, s.r.o.         rôzne substráty, najmä            22            2001
Kolíňany               hnojovica hospodárskych
                                zvierat
PD Kapušany            hnojovica hospodárskych           120            2005
                        zvierat, kukuričná siláž
STIFI Hurbanovo             kukuričná siláž              300            2005
       Bariéry rozvoja bioplynových staníc v SR



 malé skúsenosti s prípravou, výstavbou
  a prevádzkovaním bioplynových staníc,
 nerozvinutý trh tuzemských dodávateľov
  technologických a stavebných častí,
 nedocenenie environmentálneho a regionálneho
  prínosu bioplynových technológií.

(Ministerstvo hospodárstva SR, 2007)
      Bariéry rozvoja bioplynových staníc v SR


 Okrem týchto bariér je v SR významným
  problémom nedostatočná legislatíva v oblasti
  využívania     obnoviteľných    zdrojov    energie
  a cenová politika vo výkupe energie z OZE.
 V ČR je od r. 2005 v platnosti zákon 180/2005 o

  podpore výroby elektriny z obnoviteľných zdrojov
  energie (zákon o podpore využívania obnoviteľných
  zdrojov), v SR takáto legislatíva stále chýba
  (pripravuje sa).
       Desatoro bioplynových staníc (Biom CZ)

Zásada č. 1. –    Precízna príprava projektov
Zásada č. 2. –    Dostatok kvalitných vstupných surovín
Zásada č. 3. –    Výťažnosť bioplynu z jednotlivých materiálov
Zásada č. 4. –    Včasná a priebežná spolupráca s miestnou
                  samosprávou a občanmi
Zásada č. 5. –    Spoľahlivá a overená technológia
Zásada č. 6. –    Optimalizácia investičných a prevádzkových nákladov
Zásada č. 7. –    Voľba vhodnej kogeneračnej jednotky
Zásada č. 8. –    Využitie odpadového tepla
Zásada č. 9. –    Nakladanie s digestátom, možnosť využitia ako
                  kvalitného hnojiva
Zásada č. 10. –   Ďalšie možnosti využitia bioplynu
           Bioplynová stanica v Hurbanove bola navrhnutá na
           základe výsledkov laboratórneho výskumu.


Parameter                         Rozmer             Kukurica                 Siláž
                                            acidifikácia   metanogenéza   metanogenéza

Hydraulická zdržná doba             d            4               33           100
Vek kalu                            d            4               33           100
Bv (SŽ)                           kg/m3.d       58               6.3          4.46
Teplota                             oC          35               35            35
Nerozpustené látky v reaktore       g/l          -               30            80
Špecifická produkcia bioplynu     m3/kg          -              0.659        0.391
Špecifická produkcia metánu       Nm3/kg         -              0.324        0.189
Metán v bioplyne                    %            -              55.5          54.5
Špecif. prod. prebytočného kalu     g/g          -              0.13          0.17
Odstránený materiál sušiny          %            -              87.8          83.0
    Návrhové parametre:


 objem reaktora – 2450 m3
 produkcia bioplynu – 4200 m /d
                              3

 obsah metánu v bioplyne – 54.5 %

 kogeneračná jednotka

    elektrický výkon – 276 kW

    tepelný výkon – 479 kW
      Nábeh a skúšobná prevádzka

Anaeróbny reaktor bioplynovej stanice bol inokulovaný
aeróbne stabilizovaným kalom z pivovaru v Hurbanove.
Celkové množstvo kalu na inokuláciu – cca 1700 m3 s
koncentráciou NL 30 g/l.
Po inokulácii bol reaktor vyhriaty na 37 oC a začalo sa s
dávkovaním siláže.

Sledované veličiny:
 produkcia bioplynu
 pH

 koncentrácia NMK

 koncentrácia NL
       Produkované množstvo tepelnej a elektrickej
       energie je možné vypočítať zo vzťahov:


Pe = 2 . (V - 30)                           [kW]

V – produkcia bioplynu [m3/h] a 30 – spotreba bioplynu
na chod samotného plynového motora [m3]

Pt = 2 . (V - 30) . 1,5                     [kW]
 Kvalita bioplynu:

Zložka    Bioplynová stanica   Laboratórne výsleky

CH4            53-57 %               54.5 %

CO2            43-47 %               45.4 %

H2           15-20 ppm              215 ppm

H2 S        140-170 ppm              5 ppm
          Záver

   Výsledky dosiahnuté pri nábehu a skúšobnej
    prevádzke bioplynovej stanice potvrdili vhodnosť
    použitého    aeróbne   stabilizovaného kalu   na
    inokuláciu anaeróbneho reaktora.

   Denná produkcia elektrickej energie je približne 7200
     kWh a produkcia tepelnej energie vyše 10800
     kWh.

   Špecifická produkcia bioplynu je približne 0,7
    m3/kg suchej siláže.
   Časť vyrobeného tepla sa používa na udržiavanie
    teploty v reaktore. Ďalšia časť sa využíva na
    vyhrievanie     skleníkov   poľnophospodárskeho
    podniku a v lete bude využitá na sušenie zrnovín,
    najmä kukurice.

   Vyrobená elektrická energia je vedená do verejnej
    elektrickej siete.

   Prebytočný kal z anaeróbneho reaktora je vyvážaný
    priamo na pole ako hnojivo.
V Čom je výhodnejšia výroba biometánu oproti
spaľovaniu bioplynu v kogeneračnej jednotke?

1.   Lepšie využitie energie obsiahnutej v bioplyne
2.   Jednoduchšia technológia spracovania
3.   Je to porovnateľné s použitím bioplynu
    Produkcia bioplynu (m3/d)
                                 5000

                                 4000

                                 3000

                                 2000

                                 1000

                                    0
                                        0   200   400   600         800              1000    1200   1400
                                                          Čas (dni)
                                40000
                                                                           Kukuričná siláž

                                30000
Dávka (kg/d)




                                20000


                                10000


                                    0
                                        0   200   400   600          800             1000    1200   1400
                                                              Čas (d)
    Produkcia bioplynu (m3/d)
                                 5000

                                 4000

                                 3000

                                 2000

                                 1000

                                    0
                                        0   200   400   600                800   1000       1200         1400
                                                          Čas (dni)
                                40000
                                                         Kukuričná siláž                Kal z pivovaru

                                30000
Dávka (kg/d)




                                20000


                                10000


                                    0
                                        0   200   400   600          800         1000       1200         1400
                                                              Čas (d)
    Produkcia bioplynu (m3/d)
                                 5000

                                 4000

                                 3000

                                 2000

                                 1000

                                    0
                                        0   200   400        600          800              1000       1200                  1400
                                                                  Čas (dni)
                                40000
                                                        Kukuričná siláž       Kal z pivovaru      Kal z pivovaru lisovaný

                                30000
Dávka (kg/d)




                                20000


                                10000


                                    0
                                        0   200   400        600          800              1000       1200                  1400
                                                                   Čas (d)
    Produkcia bioplynu (m3/d)
                                 5000

                                 4000

                                 3000

                                 2000

                                 1000

                                    0
                                        0   200   400    600               800    1000            1200        1400
                                                             Čas (dni)
                                40000
                                                        Kukuričná siláž                  Kal z pivovaru

                                                        Kal z pivovaru lisovaný          Kal z mestskej ČOV
                                30000
Dávka (kg/d)




                                20000


                                10000


                                    0
                                        0   200   400   600           800         1000            1200        1400
                                                               Čas (d)
    Produkcia bioplynu (m3/d)
                                 5000

                                 4000

                                 3000

                                 2000

                                 1000

                                    0
                                        0   200   400           600          800                 1000    1200               1400
                                                                    Čas (dni)
                                40000
                                                        Kukuričná siláž         Kal z pivovaru          Kal z pivovaru lisovaný

                                                        Kal z mestskej ČOV      Kukuričné zlomky
                                30000
Dávka (kg/d)




                                20000


                                10000


                                    0
                                        0   200   400           600          800                 1000    1200               1400
                                                                      Čas (d)
    Produkcia bioplynu (m3/d)
                                 5000

                                 4000

                                 3000

                                 2000

                                 1000

                                    0
                                        0   200   400           600          800                 1000    1200               1400
                                                                    Čas (dni)
                                40000
                                                        Kukuričná siláž         Kal z pivovaru          Kal z pivovaru lisovaný

                                                        Kal z mestskej ČOV      Kukuričné zlomky        Mäsokostná múčka
                                30000
Dávka (kg/d)




                                20000


                                10000


                                    0
                                        0   200   400           600          800                 1000    1200               1400
                                                                      Čas (d)
    Produkcia bioplynu (m3/d)
                                 5000

                                 4000

                                 3000

                                 2000

                                 1000

                                    0
                                        0   200   400           600          800                 1000    1200               1400
                                                                    Čas (dni)
                                40000
                                                        Kukuričná siláž         Kal z pivovaru          Kal z pivovaru lisovaný
                                                        Kal z mestskej ČOV      Kukuričné zlomky        Mäsokostná múčka
                                                        Ražná siláž
                                30000
Dávka (kg/d)




                                20000


                                10000


                                    0
                                        0   200   400           600          800                 1000    1200               1400
                                                                      Čas (d)
    Produkcia bioplynu (m3/d)
                                 5000

                                 4000

                                 3000

                                 2000

                                 1000

                                    0
                                        0   200   400           600          800                 1000    1200               1400
                                                                    Čas (dni)
                                40000
                                                        Kukuričná siláž         Kal z pivovaru          Kal z pivovaru lisovaný
                                                        Kal z mestskej ČOV      Kukuričné zlomky        Mäsokostná múčka
                                                        Ražná siláž             Vinase
                                30000
Dávka (kg/d)




                                20000


                                10000


                                    0
                                        0   200   400           600          800                 1000    1200               1400
                                                                      Čas (d)
    Produkcia bioplynu (m3/d)
                                 5000

                                 4000

                                 3000

                                 2000

                                 1000

                                    0
                                        0   200   400           600          800                  1000     1200               1400
                                                                     Čas (dni)
                                40000
                                                        Kukuričná siláž          Kal z pivovaru          Kal z pivovaru lisovaný
                                                        Kal z mestskej ČOV       Kukuričné zlomky        Mäsokostná múčka
                                                        Ražná siláž              Vinase                  Miešanka ovos + hrach
                                30000
Dávka (kg/d)




                                20000


                                10000


                                    0
                                        0   200   400           600          800                  1000     1200               1400
                                                                      Čas (d)
    Produkcia bioplynu (m3/d)
                                 5000

                                 4000

                                 3000

                                 2000

                                 1000

                                    0
                                        0   200   400          600           800           1000     1200              1400
                                                                   Čas (dni)
                                40000
                                                        Kukuričná siláž        Kal z pivovaru     Kal z pivovaru lisovaný
                                                        Kal z mestskej ČOV     Kukuričné zlomky   Mäsokostná múčka
                                                        Ražná siláž            Vinase             Miešanka ovos + hrach
                                                        G-fáza
                                30000
Dávka (kg/d)




                                20000


                                10000


                                    0
                                        0   200   400          600          800            1000     1200              1400
                                                                     Čas (d)
                                           Priebeh koncentrácie NMK v kalovej vode

                  25000



                  20000
Koncentrácia NMK (mg/l)




                  15000



                  10000



                          5000



                            0
                                 0   200      400        600             800   1000   1200   1400

                                                               Čas (d)
                            Priebeh hodnôt pH


     8,50



     8,00



     7,50
pH




     7,00



     6,50



     6,00
            0   200   400       600         800   1000   1200   1400
                                      Čas (d)
                                          Priebeh koncentrácie sušiny kalu

                          180

                          160
Koncentrácia kalu (g/l)




                          140

                          120

                          100

                          80

                          60

                          40

                          20

                           0
                                0   200   400        600          800        1000   1200   1400
                                                        Čas (d)
     Pripojenie na                               Teplo využívané vo
        el. sieť                                    fóliovníkoch




                                           BPS
Silážne jamy




                     Teplo využívané pri
                       sušení kukurice

								
To top