Energetické zpracování odpadu v bioplynové stanici: Princip a využití

Bioplynové stanice jsou rychle se rozvíjející zařízení, jež zpracovávají biomasu. Zpracovávají velké množství materiálů nebo odpadů organického původu pomocí procesu anaerobní digestace za nepřístupu vzduchu v uzavřených reaktorech. Zjednodušeně řečeno - v bioplynové stanici zpracujete plodiny živočišné zbytky a ona Vám z bioplynu vyrobí elektrickou energii a teplo. Stabilně, po celý rok.

Zavádění obnovitelných energetických zdrojů, mezi něž anaerobní fermentace vlhkých organických materiálů s jímáním bioplynu patří, může významně přispět k výrobě elektrické energie a zároveň k omezení plynných emisí z organických odpadů všeho druhu.

Princip fungování bioplynové stanice

Bioplynová stanice je technologické zařízení využívající procesu anaerobní digesce ke zpracování bioodpadu, případně jiného biologicky rozložitelného materiálu. Hlavním produktem anaerobní digesce je bioplyn, který lze využít jako alternativní zdroj energie. Jedná se o zařízení, jejichž hlavním procesem a účelem je přeměna substrátů ze zemědělství, čistírenských kalů či biologicky rozložitelných odpadů na výstup, tzv. bioplyn. Jeho energetický potenciál je možné využít buď přímo v lokalitě bioplynové stanice, nebo skrze distribuční kanál přesunout na místo spotřeby.

V obecné rovině se vstupům do procesu přeměny na bioplyn říká biomasa. Biomasa jako významný obnovitelný zdroj dostala své významné místo díky evropské politice zaměřené na hospodářský růst, který je podpořen formou inovací do alternativních zdrojů a udržitelné a konkurenceschopné energeticky.

Anaerobní digesce (anaerobní fermentace) je proces, při kterém mikroorganismy rozkládají organický materiál bez přístupu vzduchu. Může probíhat samovolně v přírodě nebo řízenou metodou v bioplynových stanicích. V bioplynové stanici lze zpracovávat kejdu, hnůj a jiné odpady z živočišné výroby, fytomasu, odpady z rostlinné výroby, ze stravování, biologicky rozložitelný komunální odpad a čistírenské kaly. Vhodné jsou zvláště materiály s vyšší vlhkostí.

Čtěte také: OPŽP a odpady

Často se uplatňuje kofermentace, tzn. zpracování různých materiálů v jednom zařízení. Vhodnou kombinací substrátů lze docílit složení, které bude mít příznivý vliv na průběh procesu a tím i na výsledné množství a kvalitu bioplynu.

Zařízení pro anaerobní digesci organických odpadů může mít mnoho variant. Na začátku bioplynové linky je zpravidla přípravná nádrž, kde se skladuje surový materiál. Ten je podle potřeby přečerpáván do fermentoru, kde se odehrává vlastní proces anaerobní digesce a tvorby bioplynu. Bioplyn vznikající ve fermentoru je jímán do zásobníku a upravován pro další využití. Aby proces anaerobní digesce probíhal správně, je třeba zajistit vhodné životní podmínky pro činnost mikroorganismů.

Bioplyn je tvořen převážně methanem a oxidem uhličitým. Obsah methanu se pohybuje mezi 50 a 75 %. Bioplyn se nejčastěji spaluje v kotlích a vyprodukované teplo se používá na vytápění budov nebo na ohřev vody. Tuhý zbytek po vyhnití se sníženým obsahem biologicky rozložitelných látek se nazývá digestát. Fugát, nebo-li procesní voda, je tekutý produkt vyhnívacího procesu a má charakter vody odpadní. Je silně zakalený a obsahuje produkty anaerobního rozkladu organických látek.

Využití bioplynu

Bioplyn je možno využívat všude, kde se používají i jiná plynná paliva. Prakticky všichni výrobci hořáků nabízejí modifikace určené na spalování bioplynu.

Kogenerací nazýváme současnou výrobu elektrické energie a ohřev teplosměnného média. Tato metoda využití bioplynu dosahuje vysoké účinnosti konverze energie z bioplynu (80 až 90 %) na elektrickou a tepelnou energii. Na výrobu 1 kWhe je třeba přivést do kogenerační jednotky 0,4 až 0,7 m3 bioplynu s průměrným obsahem metanu (CH4) 50 až 65 procent při průměrné elektrické účinnosti kogeneračních jednotek 32 až 41 procent.

Čtěte také: Česká konference o obnovitelných zdrojích

Pro malé bioplynové stanice je v Rakousku a Německu často upravován na plynovou verzi čtyřválcový motor osobního automobilu Opel Kadet. Z profesionálních nabídek uvádíme jako příklad výrobní sortiment německé Deutz Energy, Mann, Dreyer & Bosse Kraftwerke GmbH atd. Na trhu v ČR se vyskytuje více dodavatelů kogeneračních jednotek včetně zahraničních. V realizovaných bioplynových stanicích na území ČR jsou nejvíce zastoupeny české firmy Tedom, Motorgas, rakouská firma GE Jenbacher a německý Deutz Energy.

Úprava a čištění bioplynu

Řešením úpravy bioplynu, zvýšením jeho energetického potenciálu, vyčištěním a oddělením CO2 od metanu se zabývá několik evropských firem. Úprava a čištění se provádí propíráním bioplynu ve vodě nebo v různých kapalinách. Další možností je oddělení složek bioplynu na molekulárních sítech.

Efektivnost jímavých kapalin i aktivního uhlí je násobena zvyšováním a snižováním teplot a tlaku během procesu absorpce i adsorpce. Tato technologie pracuje s vysokou účinností a efektivností. V návaznosti na tuto čisticí stanici je zapotřebí instalovat plnicí stanici CNG. Tento systém je investičně velmi náročný a provozně se hodí od kapacit nad 150 m3/h surového bioplynu (kolem 1300 až 1500 tis. m3/rok).

Bioplynové stanice v České republice

Ke konci minulého roku 2016 bylo evidováno v ČR 567 BP stanic s instalovaným výkonem 360 MW (Zdroj: Czba.cz). V současnosti jich u nás funguje cca. 550. Agrární komora odhaduje, že plodiny, které neslouží k výrobě potravin ani krmiv pro zvířata, v současné době zabírají 680 tisíc hektarů půdy.

Na začátku roku 2008 bylo na našem území v provozu asi 23 bioplynových stanic, z nichž převážná většina zpracovává bioodpady ze zemědělství. Nejdéle fungujícím zařízením na zpracování zemědělských odpadů v ČR je bioplynová stanice v Třeboni. V provozu je nepřetržitě od roku 1974 a zpracovává kejdu z velkovýkrmny prasat spolu s čistírenskými kaly. Další stanice jsou například v Kroměříži, Velkých Albrechticích, Mimoni, Kladrubech nebo Trhovém Štěpánově.

Čtěte také: Využití odpadu pro energetiku

Výhody a nevýhody bioplynových stanic

Provoz bioplynových stanic s sebou může přinést i některá negativa. K nejčastěji zmiňovaným problémům patří obtěžování obydlených lokalit zápachem, čemuž je možné předejít vhodným umístěním bioplynové stanice v dostatečném odstupu od zastavěných ploch. Dalším možným negativem je zvýšená hustota dopravy, která je daná nutností dopravování biomasy do stanice.

Přínosy bioplynových stanic ve většině případů převáží jejich případná negativa. Energie získávaná spalováním bioplynu pochází z obnovitelného zdroje, čímž se snižuje naše závislost na omezeně dostupných fosilních palivech. Díky zpracování biomasy v bioplynových stanicích může být účelně zužitkováno velké množství odpadu, který by jinak neznamenal žádný přínos. Provozování bioplynových stanic také přispívá k podpoře zemědělství a efektivního hospodaření ve venkovských oblastech. Bioplynová stanice přináší nové pracovní příležitosti, vede ke snižování objemu skleníkových plynů a může výhodně zásobovat teplem domy či podniky v okolí. Spalováním bioplynu se navíc do ovzduší uvolňují jen nízké emise škodlivých látek.

tags: #energetické #zpracování #odpadu #bioplynové #stanice #princip

Oblíbené příspěvky:

• Skládka Struska ve Frýdku-Místku
• Ekologie pro střední školy - plán
• Změny klimatu a oceánská proudění
• Správná recyklace halogenek
• Udržitelné hospodaření s půdou