Jdi na obsah Jdi na menu
 


Bioplyn

14. 4. 2015

1 Charakteristika

Bioplyn je směs plynů, které vznikají rozkladem biomasy. Hlavní složkou je metan (CH4), kterého bioplyn obsahuje 55 – 75%, a oxid uhličitý (CO2 ), kterého je 25 – 40%. Výhřevnost bioplynu je tím vyšší, čím vyšší je obsah metanu, a proto je metan nejdůležitější složkou bioplynu.

V přírodě vzniká bioplyn bez přístupu vzduchu metanogenním kvašením (anaerobní fermentací).

1.2 Proces výroby bioplynu

Nejčastěji se bioplyn vyrábí z kejdy (tekuté výkaly hospodářských zvířat), s možností příměsí dalších organických odpadů – zeleninové a kuchyňské odpady, travní hmoty a další.

Tvorba bioplynu je složitý biochemický proces, který lze zjednodušeně znázornit těmito fázemi:

a) Hydrolýza

Jedná se o hydrolytické štěpení makromolekulárních látek – tuků, bílkovin, uhlohydrátů – za přítomnosti bakterií na jednodušší sloučeniny – mastné kyseliny, jednoduché cukry a aminokyseliny. Při tomto procesu se rovněž vyvíjejí další produkty, mimo jiné acetát a vodík, které jsou přímo využity metanogenními bakteriemi. Rovněž se uvolňuje vodík a CO2.

b) Acidogeneze

Jedná se o další štěpení v předchozím kroku hydrolyzovaných látek za přítomnosti acidogenních bakterií na jednoduché organické kyseliny a alkoholy. Při tomto procesu se rovněž vyvíjí acetát a vodík, které jsou přímo využity metanogenními bakteriemi. Dalšími produkty jsou amoniak, sulfan, CO2 a další vedlejší produkty.

 

c) Acetogeneze

Dochází k dalšímu rozkladu kyselin a alkoholů za přítomnosti acetogenních bakterií za produkce kyseliny octové, oxidu uhličitého a vodíku.

d) Methanogeneze

Závěrečný krok anaerobního rozkladu, kdy z kyseliny octové, vodíku a oxidu uhličitého vzniká metan – CH4. Tento krok zajišťují metanogenní bakterie, což jsou striktně anaerobní organismy. Jsou citlivé především na náhlé změny teplot a pH.

 

Obrázek č. 1: Vznik bioplynu anaerobní fermentací.

schema-vyroby-bioplynu.jpg













 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Zdroj: http://biom.cz/upload/6e01d6d4c4835ec93cda508772f3bf6e/pruvodce_vyrobou_vyuzitim_bioplynu.pdf

1.3 Použití bioplynu

Nejstarší způsob využití bioplynu je ke svícení a dále jeho spalování v kotlích za účelem vytápění budov a ohřevu užitkové vody. Část tepla se spotřebuje pro ohřev anaerobních fermentorů, případně pro další zařízení (hygenizační zařízení, hydrolyzér, vakuová sušárna).

Za efektivnější způsob se považuje využití bioplynu v kogenerační jednotce s výrobou elektrické energie a tepla. Lze používat spalovací motory nebo plynové turbíny spojené s agregátem na výrobu elektrické energie. Teplo z chlazení motoru a spalin se používá k ohřevu fermentorů a k vytápění. V letním období bývá teplo z BPS využíváno k sušení dřeva a dalších produktů.

Vyšší energetické využití bioplynu představuje trigenerační jednotka, což je spojení kogenerační jednotky s absorpční chladicí jednotkou umožňující využití tepla i v letním období tam, kde je zapotřebí klimatizace. Kogenerační využití bioplynu je možné též pomocí palivového článku nebo kombinací palivového článku a mikroturbíny, ale toto řešení vyžaduje dokonale odsířený bioplyn.

Upravený bioplyn je dále možné dodávat do potrubní sítě se zemním plynem nebo komprimovat pro pohon motorových vozidel. Pro požití v dopravě je produkován bioplyn vyčištěný na biometan. Jedná se o bioplyn bez CO2 obsahující asi 98 % metanu.

V dnešní době je na trhu nabízeno již několik desítek typů automobilů různých značek sériově vyráběných s pohonem na stlačený zemní plyn (CNG – compressed natural gas). Jako palivo do těchto automobilů může sloužit jak zemní plyn, tak biometan. Obě paliva jsou identická (v obou případech se jedná o plyn metan), liší se pouze ve způsobu vzniku.

Náklady na pořízení modelu s motorem na CNG jsou asi o 10 % vyšší než na pořízení stejného modelu na konvenční palivo. Sériově vyráběné automobily s pohonem na CNG však stále mají i menší nádrž na benzín, aby byla vždy zajištěna dojezdnost i v oblastech bez plničky na CNG.

Spotřeba biometanu v m3 je stejná jako spotřeba benzínu v litrech. Automobil spalující metan má o poznání tišší chod než na konvenční paliva, díky fyzikálním vlastnostem biometanu jsou vozidla na CNG bezpečnější než vozidla na benzín, naftu nebo LPG. Emise ze spalování biometanu jsou stejné jako ze spalování zemního plynu s tím rozdílem, že CO2 vzniklý při spalování biometanu pochází z rostlin a nezvyšují tak celkové množství CO2 v atmosféře.

Důležitou předností produkce biometanu oproti produkci bionafty a bioetanolu je široká škála plodin vhodných pro jeho výrobu, možnost jeho výroby z bioodpadů, vysoká energetická výtěžnost a neexistence vedlejších produktů. Velikost bioreaktoru k produkci bioplynu není ničím omezena, proto může být výroba bioplynu značně decentralizovaná.

V některých zemích je už možné dodávat biometan do plynové rozvodné sítě. Tím se řeší problém s vyrovnáním aktuální produkce s aktuální spotřebou. Biometan vyrobený na okraji města v bioplynové stanici zpracovávající komunální bioodpady je možné za pomoci plynové rozvodné sítě prodat na čerpací stanici v centru města. Jistota stálého odběru produkce bioplynové stanice výrazně zlepšuje atraktivitu takovýchto investic v očích investorů a bankéřů.

 

2 Bioplynová stanice Rybníček

Areál Rybníček se nachází nedaleko obce Habry a spadá pod zemědělské družstvo ZOD Habry. Provoz zde byl zahájen v roce 2013 a stanice je postavena na základě nejmodernějších poznatků s výrobou bioplynu v Německu.

2.1 Důvod realizace

Důvodem realizace železobetonová stavby (vedené firmou Prefa Brno) byl požadavek Evropské Unie, že každé družstvo musí mít hnojiště, jehož cena se pohybuje okolo pěti milionů Kč. Pro ZOD Habry by to znamenalo vybudovat 5 hnojišť s tím, že do budoucna by musela budovat další a bylo by to cenově velmi náročné. Družstvo dále kupovalo dusíkaté hnojivo od bioplynových stanic v okolí (Kámen), aby byla pole úrodnější.

Proto se rozhodlo investovat 90 milionů do bioplynové stanice vedle obce Rybníček, která je od Habrů vzdálena asi 3km. V areálu Rybníček se ještě v současné době přestavuje budova bývalé bramborárny na sušárnu, v níž je plánováno dosoušení peletek. Tím se nabízí další možnost pro využití tepla vznikajícího při provozu bioplynové stanice.

2.2 Provoz stanice

Stanice má instalovaný elektrický výkon 550 kW, instalovaný tepelný výkon 637 kW. Provoz stanice zabezpečují dva motory (370 kW a 180 kW). Je řízena elektronicky (speciálně vytvořeným programem právě pro tuto stanici), v případě potřeby je však možné přepnout i na manuální chod.

Hlavním produktem je elektrická energie, která se přednostně využívá k potřebám ve středisku bioplynové stanice Rybníček (spadající pod ZOD Habry) a přebytky jsou dodávány do rozvodné sítě. Produkuje se zde i odpadní teplo, které se z části využívá k ohřevu fermentoru a zbytek je odváděn do budovy bramborárny v Rybníčku, kde se dále teplo využije k dosoušení surovin k výrobě pelet. Třetím produktem je digestát, který se následně využívá jako cenné dusíkaté hnojivo.

Základním materiálem pro výrobu bioplynu je hnůj, kukuřičná siláž, žitná senáž a senáž. Kukuřičné siláže se vyrábí na celý rok, ne jen přes zimu. Na provoz stanice je spočítáno cca 8 000 tun a v roce 2014 se podařilo sklidit 12 000 tun kukuřice. V létě se sem sváží posečená tráva a listí. Větve nikoli, neboť dělají potíže v dopravnících a fermentoru. Pouze hnůj je dovážen z větší dálky, jinak je vše v bezprostřední blízkosti stanice.

Po dobu dvou měsíců odebírali zbytky z pekárny (těsto, chleba, housky apod.). Díky odpadům z pekárny se ušetřilo na denní dávce kukuřice až 4 tuny. Pro odpady z domácností nebo supermarketů musí být stanice speciálně upravené.

Vliv počasí na výkon stanice je zcela zanedbatelný především díky skladovacím jímkám, kde jsou suroviny pro výrobu (kukuřice, listí, …) uskladněny až 6 měsíců a tím pádem není problém s výrobou v zimním období.

2.3 Postup výroby energie a tepla 

Biologický materiál se v případě potřeby prořeže řezačkou, sveze do silážních žlabů nebo vaků a udusá. Následné se přesune směs do dávkovače a dále prostřednictvím dopravníku do fermentoru. Zde probíhá anaerobní digesce.

Vzniklý bioplyn je odváděn přes budovu strojovny, kde se upravuje kvalita plynu pomocí přístroje, který se nazývá Awite. Již upravený plyn je odveden do budovy kogenerace, kde je spalován v zážehovém motoru, který dále přes generátor vyrábí elektrickou energii. Vyrobená elektřina je rozdělena speciálním programem buď do sítě, nebo k provozu stanice. Z kogenerační jednotky je odváděno i vzniklé teplo.

Třetí produkt, kterým je dusíkaté hnojivo, putuje z fermentoru přes budovu strojovny do skladovací jímky, kde se následně ukládá. Po naplnění do výšky 7 - 9 metrů se jímka vyváží na pole. Po přeměnění předem určené dávky se z fermentoru odvádí přebytkový plyn do Fléry, kde je následně spálen. 

 
 

 


Poslední fotografie



Archiv

Kalendář
<< říjen / 2018 >>


Statistiky

Online: 1
Celkem: 8872
Měsíc: 441
Den: 13