Gorzelnictwo jest to gałaz przemysłu fermentacyjnego obejmujaca

Projekt pn. Odnawialne Źródła Energii Opolszczyzny – promocja, technologie wsparcie, wdrożenia
nr POKL.08.02.01-16-028/09
*Projekt jest współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego
Gminna elektrociepłownia
biogazownia + kotłownia na biomasę w miejscowości Knežice (Czechy)
W miejscowości Knezice, wsi liczącej 510 mieszkańców, stworzono gminny system wytwarzania energii
cieplnej i elektrycznej z lokalnie dostępnej biomasy. Lokalny system grzewczy składa się z biogazowni,
kotłowni na biomasę, linii do produkcji pelletów oraz sieci ciepłowniczej.
Biogazownia
W instalacji tej w procesie beztlenowej fermentacji, powodujących rozkład substancji organicznej
wytwarzany jest biogaz. Głównym składnikiem biogazu jest metan CH4 i dwutlenek węgla CO2. Pozostałe
składniki biogazu to: azot N2, oraz śladowe ilości siarkowodoru H2S oraz amoniaku NH3.
Zasadniczymi elementami tworzącymi biogazownie są: układ wstępnego przygotowania i wprowadzania
substratu (w tym układ higienizacji), komora fermentacyjna, zbiornik magazynowy substancji
przefermentowanej, zbiornik biogazu, agregat kogeneracyjnym,
Układ wstępnego przygotowania oraz wprowadzania umożliwia mieszanie oraz rozdrabnianie substratów
w celu uzyskania właściwej konsystencji mieszaniny, która następnie jest pompowana do komory
fermentacyjnej. W celu spełnienia określonych przepisami ustawowymi kryteriów epidemiologicznych
dla niektórych grup materiałów powstaje konieczność przeprowadzenia tzw. higienizacji materiału
wsadowego polegającej na jego wstępnej termicznej obróbce. Proces higienizacji prowadzony jest w
warunkach fermentacji mokrej, w temperaturze 70 0C w zbiorniku o objętości 180 m3. Proces higienizacji
jest nadzorowany i dokumentowany za pomocą urządzeń mierzących stan napełnienia, temperaturę i
ciśnienie.
Komorę fermentacyjną stanowi zbiornik żelbetowy, w którym zachodzi proces fermentacji metanowej.
Musi ona zapewniać optymalne warunki dla rozwoju bakterii, czyli stałą, właściwą temperaturę (40 0C),
jednakową w całej objętości; równomierne stężenie substancji odżywczych, właściwy odczyn,
odpowiedni stosunek pierwiastków biogennych i szereg innych warunków, które mają wpływ na proces
produkcji biogazu. W biogazowni wykorzystywana jest fermentacja jednostopniowa, która polega na
prowadzeniu całego procesu fermentacyjnego w jednej komorze.
Zbiornik biogazu zamontowany jest bezpośrednio na komorze fermentacyjnej w postaci tzw kopuł
foliowych, hermetycznie montowanych do górnej krawędzi zbiornika. Folia kopuły rozszerza się w
zależności od stanu napełnienia magazynu gazem. Biogaz ze zbiornika jest tłoczony do agregatu
kogeneracyjnego – urządzenia produkującego energię elektryczną i ciepło.
Zbiornik magazynowy substancji przefermentowanej to zbiornik, w którym
poferment jest
przetrzymywany przez okres 4 miesięcy. Masa pofermentacyjna, wykorzystywana jest do nawożenia pól.
W zbiorniku magazynowym w niewielkim stopniu może zachodzić proces fermentacji. Ulegają wówczas
Projekt pn. Odnawialne Źródła Energii Opolszczyzny – promocja, technologie wsparcie, wdrożenia
nr POKL.08.02.01-16-028/09
rozkładowi związki wymagające długiego okresu przetrzymania w komorze fermentacyjnej. Substancja
przefermentowana jest okresowo wypompowywana i rozwożona na pola.
Tabela 1 Podstawowe dane techniczne biogazowni
Agregat kogeneracyjnym
GE Jenbacher JMS 208 GS-B.LC
moc elektryczna [kWel]
330
moc cieplna [kWth]
405
sprawność elektryczna [%]
38,1
sprawność cieplna [%]
50,25
sprawność całkowita [%]
88,35
Rok uruchomienia
2006
Zarządzanie ciepłem
Dystrybucja ciepła siecią ciepłowniczą.
Ogrzewanie 90% domów w Knezicach. W
planach sprzedaż ciepła dogrzewania
basenu.
Substrat i jego dawkowanie
Gliceryna 2 tony/dzień
Odpady biodegradowalne 3 tony/dzień
Gnojowica świńska 300 ton/dzień
Odpady ziemniaczane 10 t/dzien
0
Temperatura procesu [ C]
40
Objętość zbiornika biogazu [m3]
700
3
Objętość komór fermentacyjnych [m ]
2500
Objętość zbiorników pofermentacyjnych [m3]
2 x 6300
Zdjęcie 1 Biogazownia
Kotłownia na biomasę
Podstawowym źródłem ciepła dla gminy Knezice jest biogazownia. W okresie grzewczym do produkcji
ciepła wykorzystywana jest również kotłownia na biomasę. W skład której wchodzi: kocioł na słomę o
mocy 800 kWth oraz kocioł na zrębki o mocy 400 kWth. Paliwo posiada następujące parametry: zrębki –
wilgotność 40-50%, wartość opałowa 8-11 MJ/kg; słoma - wilgotność 20%, wartość opałowa 11-12
MJ/kg. Paliwo do kotłów podawane jest automatycznie. Zadaszony magazyn na biomasę pozwala na
Projekt pn. Odnawialne Źródła Energii Opolszczyzny – promocja, technologie wsparcie, wdrożenia
nr POKL.08.02.01-16-028/09
przechowania 2-tygodniowego zapasu paliwa. Powstały popiół wykorzystuje się jako nawóz do celów
rolniczych.
Zdjęcie 2 Kotłownia na biomasę
Sieć ciepłownicza
Całkowita długość sieci ciepłowniczej zbudowanej z izolowanych rur wynosi 12 km. Temperatury wody
sieciowej zasilającej to 90/700C. Do lokalnej sicie ciepłowniczej podłączone jest 90% mieszkańców wsi tj
148 gospodarstw domowych. Szczytowe zapotrzebowanie na ciepło wynosi 1,6 MWth.
Koszt inwestycyjny budowy lokalnego systemu ciepłowniczego w gminie Knezice wynosił 111 622 000
CZK w tym 75%kwoty pochodziło z funduszy strukturalnych i 10% z Państwowego Funduszu
Ekologicznego. Koszt budowy sieci ciepłowniczej to około 32 mln CZK Zakłada się, iż okres zwrotu
inwestycji wyniesie 15 lat.
W wyniku realizacji tego projektu, oprócz oszczędności paliw kopalnych, redukcji niskiej emisji,
stworzono klika miejsc pracy w gminny centrum energetycznym. Przyniósł również korzyści
ekonomiczne miejscowym rolnikom – tak dostawcom paliwa jak i tym, którzy wykorzystują odpad
pofermentacyjny z biogazowni jako nawóz. Mieszkańcy wioski również zyskali, gdyż opłata za
dostarczone ciepło wynosi 270 CZK/GJ zimą oraz 135 CZK/GJ latem i jest niższa niż w przypadku gazu
(320 CZK/GJ).