Moc : 500 kW

Biogazownie rolnicze
w krajach Unii
– doświadczenia z ich budową
i eksploatacją.
Autor :
Ludwik Latocha
Krótki rys historyczny
MoŜliwością wytwarzania biogazu w gospodarstwach
wiejskich badawczo i praktycznie zainteresowano się
w latach 40 ubiegłego wieku.
W roku 1947 na Politechnice w Darmstadt opracowano pierwszą
komorę fermentacyjną dla małych gospodarstw wiejskich.
Okazało się (na co wcześniej zwrócił uwagę Imhoff),
Ŝe obornik z pod jednej krowy moŜe dać więcej biogazu
niŜ wiele m3 ścieków w miejskiej oczyszczalni.
W roku 1950 zostaje uruchomiona w Allerhoop pierwsza
biogazownia rolnicza.
Do roku 1955 powstaje około 50 rolniczych instalacji
biogazowych, między innymi biogazownia na terenie
gospodarstwa w Klasztorze Benedyktynów
w
Benediktbeuren, która jako jedna z dwóch przetrwała lata
1972 - 73
Pozostałe upadają z uwagi na ceny oleju opałowego, które
kształtowały się w roku:
- 1955 w wysokości ~ 0,20 DM [0.10 Euro] za litr
- 1972 w wysokości ~ 0,08 - 0,10 DM [0,04 – 0,05Euro] za litr
Kryzys paliwowy 1973 wymusza na róŜnych gremiach poszukanie
alternatywnych źródeł energii i tu ponownie „odkrywa” się
biogazownie rolnicze.
W marcu 1974 roku, Kuratorium Techniki i Budownictwa Rolniczego
organizuje szeroką specjalistyczną dyskusję pod tytułem „jak aktualny
jest biogaz”, powstaje wtedy wiele rozwiązań konstrukcyjnych; między
innymi instalacje typu „Reusch”, gdzie komora fermentacyjna
(betonowa, walcowa) umieszczona jest pod posadzką obory.
W 1980 roku było w Bawarii 15 (obecnie powyżej tysiąc), a BadeniiWuerttembergii 10 biogazowni. W tym czasie wybudowano wiele odmian
i wersji instalacji biogazowych; także nieudanych.
W latach 1985 do 1990 następuje spadek ilości wznoszonych biogazowni.
Przyczyna m.in. niskie ceny energii oraz zróżnicowane dotacje do budowy
instalacji w Landach (krajach związkowych).
Tak namacalny sygnał i większa świadomość społeczna doprowadza
do pierwszej nowelizacji prawa w zakresie odnawialnych energii.
Jednocześnie jednostki badawcze wspólnie z uŜytkownikami pracują
nad zmianą techniki budowy zbiorników, mieszadeł, magazynowania
gazu, urządzeń i układów kogeneracyjnych itp., dając impuls do
zauwaŜalnego wzrostu budowanych instalacji.
Równolegle następuje zmiana w sposobie udzielania środków
pomocowych z „dotacji” do budowy, na „dotacje” do produktu
finalnego, to jest energii elektrycznej a więc do kWhe.
Kamienie milowe w ustawodawstwie
1990 - Ustawa o obowiązkowym
zakupie energii
2000 - Ustawa o energiach
odnawialnych; w tym podniesienie
i zróŜnicowaniu taryf za energie
odnawialne
2004 - nowelizacja ustawy wprowadzenie
„Bonus`u” gratyfikacji do produktu
finalnego m.i. za dodawanie roślin
energetycznych
Ilo ś ć bio g azo w ni ro lnic zy c h w Nie m c ze c h
w latac h 1990 - 2007
4000
3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
2009 - nowelizacja paragrafu 27
dotyczącego cen nominalnych energii
odnawialnych i dodatków (dotacji) od
rodzaju przetwarzanych substancji
i sposobu wykorzystania ciepła.
0
1990
1992
1994
1996
1998
2000
2002
2004
2006
Ceny energii odnawialnej stan 2009
Niemcy
150 kW
500 kW
5,0 MW
70 kWe
350 kWe
1,0 MWe
Moc całkowita źródła do
Moc elektryczna źródła do
Euro cent/kwhe
Cena podstawowa
11,67
11,25
9,50
Dopłata NAWARO
7,00
7,00
4,13
Dopłata za gnojowicę
4,00
1,60
0,10
0,02
0,10
Dopłata technologiczna
Dopłata za wykorzystanie
ciepła
0,42
1,20
1,35
Razem
23,09
21,07
15,18
250 kWe
500 kWe
powyŜej 500 kWe
Austria
Moc elektryczna źródła do
Euro cent/kwhe
Cena podstawowa
16,50
14,50
12,50
KRAJ
Cena
Euro / kWh
Cena PLN / 1 kWh
(przy załoŜeniu
4,5 PLN / 1 Euro)
NIEMCY
0,15 – 0,23 Euro
0,67 – 1,04 PLN
AUSTRIA
0,125 – 0,165 Euro
0,56 – 0,74 PLN
SŁOWACJA
0,08 do 0,14 Euro
0,36 – 0,63 PLN
Uwagi
zaleŜne od
pochodzenia biogazu
CZECHY
0,16 Euro
0,72 PLN
bez ograniczenia
mocy
WĘGRY
0,11 do 0,13 Euro
0,49 – 0,585 PLN
zaleŜne od godzin
zasilania
WŁOCHY
0,18 do 0,30 Euro
0,81 – 1,35 PLN
zaleŜne od
pochodzenia biogazu
POLSKA
0,087 Euro
0,39 PLN
Najczęściej stosowane substraty
w biogazowniach w Niemczech
Lp
Nazwa substratu
Ton
na 100 kW
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
Kiszonka kukurydzy
Gnojowica bydlęca
Gnojowica świńska
Kiszonka traw
Kiszonka roślin trawiastych
Obornik bydlęcy
Pomiot kurzy
Odcieki z kiszonek
Ziarno Ŝyta
Ziarno pszenicy
Kiszonka z kolb kukurydzy bez liści
Sorgo
Buraki i liście
Ziemniaki i odpady ziemniaczane
śyto zielone
Koniczyna
Kiszonka prosa
Obornik świński
Słonecznik
Ziarno z kukurydzy
3,194
2,210
0,699
0,492
0,266
0,144
0,095
0,091
0,063
0,038
0,037
0,027
0,021
0,018
0,010
0,010
0,009
0,008
0,008
0,002
Średnie wielkości fizyczno - chemiczne zebrane
i przebadane na 905-ciu instalacjach biogazowych
1. Komora fermentacyjna
1.572 m3
2. Zbiornik dofermentujący
1.207 m3
3. Zbiornik masy pofermentacyjnej
1.577 m3
4. ObciąŜenie biologiczne objętości komory
4,28 kG smo/m3/d
5. Czas rozpadu
62 dni
6. Całkowity czas rozpadu
114 dni
7. Moc elektryczna generatora
381 kW
8. Średnie obciąŜenie generatora
87 %
9. Ilość godzin pracy przy nom.obciąŜeniu
7.654 w roku
10. Sprawność elektryczna układu
37,7 %
Analityka
średnio gram na litr
1. Sucha masa
81,27
2. Sucha masa organiczna
63,33
3. Kwas octowy
1,53
4. Kwas propionowy
0,71
5. Kwas masłowy
0,08
6. Kwas izomasłowy
0,09
7. Kwas walerianowy
0,03
8. Kwas izowalerianowy
0,12
9. Kwas kaprynowy
0,01
Średnia temperatura fermentacji
41,68 0C
Średnie PH
7,71
SCHEMAT KOMPLETNEJ INSTALACJI BIOGAZOWNI ROLNICZEJ
GNOJOWICA,
GLICERYNA, TŁUSZCZE
MAGAZYN
BIOGAZU
KISZONKI,
ZIELONKI, TRAWY
ODPADY
HODOWLANE,
OBORNIK
ROZDROBNIONA
BIOMASA
UKŁAD
ZAŁADOWCZY
ENERGIA ELEKTRYCZNA
SPRZEDAś DO SIECI
/ NA UZYTEK WŁASNY
BIOGAZ
AGREGAT
KOGENERACYJNY
ENERGIA CIEPLNA DO
PODGRZEWANIA
BIOMASY
KOMORA
FERMENTACYJNA
PRZEFERMENTOWAN
A BIOMASA
ODPADY
GOSPODARSTWA
DOMOWEGO
ENERGIA CIEPLNA
DO WYKORZYSTANIA
ZEWNĘTRZNEGO
ZBIORNIK
POFERMENTACYJNY
POFERMENTACYJNA
BIOMASA DO UśYTKU
ROLNICZEGO
Autorzy :
mgr inŜ. Ludwik Latocha
mgr inŜ. Konrad Zwierzchowski
“PGEE” Sp. z o.o. w Katowicach
Przekrój przez budowle instalacji biogazowni rolniczej
z widokiem na elementy wewnętrzne.
Biogazownia rolnicza
typu „PowerRing”
Moc : 500 kWe
1.Komora fermentacyjna
2.Zbiornik pofermentacyjny
3.Urządzenia załadowcze
4.Stacja pomp
Biogazownia typu dwu
zbiornikowego w Heek
Moc: 355 kWe
Budowa realizowana w dwóch etapach,
komory fermentacyjne: 1.206 m3
Budowa 1-szej komory w 2005 r.
Rozbudowa w 2008 r.
Zbiornik pofermentacyjny 1.885 m3
Biogazownia z duŜą przewagą kiszonki z trawy.
k/Oldenburg`a
Dwie komory fermentacyjne po 1.000 m3 + komora dofermentowania 1.000 m3
Zbiornik końcowy 3.000 m3, separacja masy pofermentacyjnej na część „stałą” i płynną
Temperatura pracy komór 48 0C
Zawartośćmetanu w biogazie 53 %
Dwa generatory 1 - 190 kWe 2 - 347 kWr = 537 kWe średnie obciąŜenie 95 %
Dziennie: 31,0 t - kiszonka trawy; 2,8 t – kiszonka kukurydzy; 4 m3 gnojowica bydlęca;
1,6 t – uszkodzone (połamane, pogniecione) kolby.
Prato / Prad (Włochy)
- gmina turystyczna we Włoszech
- 8880 mieszkańców
- 15 km2 powierzchni
Biogazownia gminna
Dostawcy substratów:
44 – małe gospodarstwa
5 – restauracji
Biogaz przesyłany rurociągiem
do centrum energetycznego
Odległego ok. 2,5 km.
Dzienna produkcja biogazu
ca. 2.400 m3
Biogazownia Wielka Brytania – West Dorset
Moc 330kWe
Substraty: gnojowica bydlęca , pomiot kurzy i odpady z ubojni drobiu
Biogazownia Holandia – van de Groep
Moc : 2 X 625 kWe
Wsad: odpady rzeźnicze, przeterminowane tusze ryb, wyroby
cukiernicze, woda i tłuszcze z ubojni itp.
Dzienna dawka wsadu 55 ton.
Biogazownia – w mleczarni w Wels /Austria
Fermentacja serwatki i popłuczyn. Czas zatrzymania ~72h.
Moc : 500 kWe
Instalacja membranowa
do wstępnego usuwania
protein
Biogazownia budowana jako dwie wydzielone jednostki
(Przykład „wykorzystania” przepisów prawnych)
Nowa nowelizacja prawa będzie „sumować” moc łączną
wszystkich kogeneratorów jako produkcji jednostkowej.
PENKUN – NIEMCY (ok. 10 km od Polskiej granicy)
Największa biogazownia rolnicza w Europie
Moc : 20 MW (kompleks 40 jednostek po 0,5 MW)
Mała biogazownia rolnicza
Miejscowość : Studzionka (gmina Pszczyna) / Polska
Moc kogeneratora : 30 kW
Przykład BIOGAZOWNI u sąsiadów poza unijnych:
Biogazownia w Danii.
Przykład Biogazowni kompaktowej (zespolonej) w Szwajcarii.
Przykład biogazowni przy gorzelni
BIOGAZOWNIA PRZY
GORZELNI
Kogenerator
PRĄD
CIEPŁO
BIOGAZ
WYWAR
Gorzelnia
Biogazownia
MASA
POFERMENTACYJNA
ETANOL
Kukurydza, żyto, ziemniaki
Dziękuję
za
uwagę!!
Zapraszam do dyskusji!