Výroba bioplynu z obnovitelných zdrojů

Bioplyn je obnovitelný zdroj energie, který se využívá k výrobě elektřiny i tepla. Bioplyn má v současnosti největší potenciál ze všech biopaliv. Je to hořlavý plyn, který obsahuje zejména metan (CH4) a oxid uhličitý (CO2).

Bioplyn vzniká v procesu anaerobní fermentace, pomocí anaerobních mikroorganismů, které vznikly v době, kdy atmosféra neobsahovala žádný kyslík.

Bioplynové stanice

Bioplynová zařízení, resp. stanice, představují soubor technologických jednotek, ve kterých probíhá produkce a zpracování bioplynu. Bioplyn a jeho přeměna na využitelnou formu ušlechtilé energie (teplo, elektřina) jsou často využívány v oblasti zemědělské, potravinářské a biologické produkce.

K výrobě bioplynu dochází v bioplynových stanicích, jejichž hlavní částí je fermentor či reaktor. Jde o velikou nádrž, kde se zředěná a rozmělněná organická masa promíchává a zahřívá přičemž dochází k rozkladným procesům a současné produkci bioplynu. Uvolněný bioplyn je následně odváděn do plynojemu, kde se dále upravuje a čistí.

Z biologicko-chemického hlediska představuje produkce bioplynu anaerobní fermentaci. Na začátku procesu se nachází biologicky rozložitelný odpad. Odpad je homogenizován a dopravován do tzv. fermentorů. Fermentor (bioreaktor) je v podstatě obrovská nádrž, ve které probíhá proces fermentace. Jelikož produkce bioplynu je proces anaerobní (bez přístupu vzduchu), vnitřní prostor fermentoru musí být dokonale uzavřen. Ve fermentoru je následně vsázka zahřívána, vlhčena a promíchávána. Vlivem různých biologických procesů a za působení bakterií je biomasa fermentovaná. Produktem fermentace je bioplyn bohatý na metan (50-75 %).

Čtěte také: Složení ekologické zubní pasty

Bioplyn je z fermentačních nádrží odebírán a následně dopraven na místo využití. Hlavní způsoby zužitkování jsou v podobě přímého spalování za účelem produkce tepla nebo pohonu spalovacích motorů v kogeneračních jednotkách. Vyprodukované teplo a elektrická energie se využívají jednak na chod samotné bioplynové stanice (vyhřívání fermentorů, zpracování suroviny ...), ale i na prodej do veřejné sítě rozvodu tepla a elektřiny.

Odpad z procesu fermentace, tzv. fermentát nebo digestát, je kapalina, která dále slouží jako hnojivo.

Technologie bioplynových stanic

Bioplynová zařízení mohou využívat různé technologie. Pokud byste se vydali například na exkurzi do Allendorfu, mohli byste se seznámit se dvěma zařízeními. Jedno zařízení postavené v roce 2010, pracuje na principu suché fermentace a produkuje z 5 000 tun substrátu každý rok 1,3 milionu kWh elektřiny a 1,5 milionu kWh tepla. Druhé zahájilo provoz v roce 2013, využívá systém mokré fermentace a z 15 000 tun substrátu ročně vyprodukuje 1,5 milionu kubických metrů bioplynu. Bioplyn se dále upravuje na kvalitu zemního plynu a následně je tento plyn odváděn do veřejné plynovodní sítě.

Zpracování biomasy na bioplyn představuje jasnou volbu pro všechny větší producenty biologicky rozložitelného odpadu. Bioplynové stanice jsou již dlouhodobě běžnou součástí zemědělských podniků v Německu, Dánsku a postupně se zabydlují i v Česku.

Vyčištěný bioplyn obsahuje až 98 % metanu. Takto vyčištěný bioplyn je vhodný pro pohon plynových motorů nebo jako alternativní palivo. Zbylým produktem při výrobě bioplynu je ekologicky nezávadná kapalná látka, tzv. Očištěný bioplyn (biometan) se používá pro pohon motorových vozidel. Je zbaven nevhodných složek, a proto obsah metanu v celkovém objemu narůstá. Biometan je svým složením identický se zemním plynem distribuovaným jako CNG. Rozdíl je pouze ve způsobu vzniku.

Čtěte také: Výroba šetrných mycích prostředků

Domácí výroba bioplynu

Abyste mohli doma vyrábět bioplyn, musíte mít patřičnou technologii. Výhodou domácí výroby bioplynu je nezávislost na energiích a možnost využití rostlinného a živočišného odpadu. Bioplynové stanice jsou stále doménou firem, ale existují i malé stanice pro domácností, které si tak mohou zajistit vlastní výrobu plynu, například na vaření a vytápění.

Bioplyn vzniká působením bakterií při rozkladu organické hmoty bez přístupu kyslíku. Jde o metan s příměsí dusíku, oxidu uhličitého a vodíku. Abyste mohli vytvořit domácí bioplynovou stanici, je nutné si zajistit kvalitní projekt založený na bezpečných a moderních technologiích. I z toho důvodu není domácí výroba bioplynu levnou a jednoduchou záležitostí. To ale neznamená, že je to nemožné. Hlavní částí stanice je reaktor v podobě velké nádrže. Tam se organická látka zahřívá na 42 stupňů, začne se rozkládat a tím vzniká bioplyn, který se upravuje a čistí v plynojemu. Bioplynové stanice dále obsahují kogenerační jednotku pro společnou výrobu tepla a elektřiny. K dodávce energie je nutné splnit legislativní podmínky podle zákona č.

S řešením pro domácnosti přišel izraelský startup HomeBiogas. Jde o jednoduše sestavitelné zařízení, které si objednáte v e-shopu a dovezou vám ho v složené v krabici, podobně jako nábytek z IKEA. Domácí bioplynka je nenáročná na obsluhu. Denně zpracuje až šest litrů jakéhokoliv potravinového odpadu. Do HomeBiogas lze dávat kuchyňský odpad včetně masa a mléčných výrobků, které nejsou vhodné pro přímé domácí kompostování. V případě, že má domácnost chov zvířat, může domácí bioplynku „krmit“ také až 15 litry hnoje za den. Podle HomeBiogas navíc využití této mikrobioplynky sníží ročně množství emisí o šest tun oxidu uhličitého.

Majitelé bioplynky se nemusí bát zápachu, podle autorů projektu je vše čisté a nic nesmrdí. V HomeBiogas pracuje armáda bakterií, která přemění biologicky rozložitelné odpady na bioplyn. Mělo by ho být dost na uvaření několik jídel za den. Současně bioplynka produkuje bohaté organické hnojivo, které lze využít na zahradě za domem, a získat tak ještě lepší domácí rajčata nebo kedlubny.

Omezeními pro fungování domácí bioplynky je potřeba teplého prostředí. Systém funguje velmi dobře při teplotách nad 17 °C a jde o systém, který je třeba umístit venku. V chladnějších oblastech lze zvážit umístění do skleníku. V městských nebo průmyslových oblastech lze pak využít také střechu. Ideálně zelenou.

Čtěte také: Recyklujte a vyrobte si vlastní mýdlo snadno a rychle

HomeBiogas je řešení, které se může obejít bez elektrické sítě. „K naší bioplynce nepotřebujete externí zdroj napájení, všechno funguje mechanicky a biologicky,“ uvedl ředitel společnost Oshik Efrati. Mikrobioplynku tak lze využít i na chalupě nebo chatě, kde může během léta nahradit známé propanbutanové bomby na vaření.

Historie výroby bioplynu

Využití organických zbytků pro výrobu bioplynu má dlouhou tradici. První bioplynky můžeme najít například v 16. století v Persii nebo pokročilejší systémy v 19. století v Indii. Moderní etapa využití bioplynu se začala psát s důrazem na rozvoj obnovitelných zdrojů.

Bioplyn byl poprvé používán k ohřevu lázní v Asýrii již v 10. století před n. l. První anaerobní fermentor v novodobé historii byl postaven v Indii roku 1859 v leprosáriu v Bombai. V Anglii byla roku 1895 postavena bioplynová stanice na odpadní vodu.

Výroba bioplynu v Česku se datuje od 70. let minulého století. Ještě za socialismu byl rozvíjen první bioplynový program. První využití bioplynu však bylo součástí čistíren odpadních vod, kde sloužily především ke zpracování kalů a organického odpadu. Vůbec první bioplynka v České republice byla spuštěna v Třeboni v roce 1974. Šlo o kombinaci bioplynové stanice a čistírny odpadních vod (ČOV). Využívala kejdu z velkochovu prasat a kal z ČOV. Další historicky významné stanice byly v Mimoni, Šebetově či Kladrubech.

K významnému rozmachu bioplynových stanic došlo po roce 2005 díky prvnímu zákonu o podpoře obnovitelných zdrojů, který vznikl v podstatě kvůli vstupu Česka do EU, kde již byl rozvoj obnovitelných zdrojů v plném proudu. Tento rozvoj pokračoval až do roku 2013, kdy stát výrazně omezil, vlastně ukončil, podporu pro nové bioplynové stanice. Tím se výstavba bioplynek úplně zastavila na několik let. V roce 2016 byla zavedena podpora tepla z bioplynu, což vedlo k výstavbě dvou nových bioplynových stanic na zpracování odpadu. Podpora však na místo výroby elektřiny mířila na využití užitečného tepla pocházející z kombinované výroby elektřiny a tepla.

K dnešnímu dni je v Česku v provozu 578 bioplynových stanic (BPS), které ročně vyprodukují kolem 7,95 TWh bioplynu.

Současnost a budoucnost bioplynu v ČR

V současné době je v ČR provozováno více než 280 bioplynových stanic a stále přibývají nové. Aktuální podíl bioplynu na celkovém množství elektrické energie pocházející z OZE činí necelých 10 %.

Výroba biometanu se v zemi poprvé rozjela v roce 2019 na BPS Rapotín. Intenzivnější vývoj produkce biometanu v Česku začal až v posledních letech díky pokroku v technologiích na jeho čištění a širším možnostem jeho uplatnění, zejména v dopravě. K roku 2024 se počet biometanových stanic v ČR rozrostl na deset zařízení. Celkový roční výkon těchto zařízení by mohl tvořit okolo 17,7 mil. Nm3 biometanu, není však odbyt pro biometan v ceně, jakou by provozovatelé pro provoz potřebovali, a proto není výkon plně využit.

Bioplynová stanice je cennou součástí energetického systému. V současnosti většina výkonu pracuje v trvalém zatížení. Elektřina však může být produkována s proměnným výkonem dle potřeby a technických možností. Flexibilita může sloužit k poskytování služeb výkonové rovnováhy během dne, ale i k mnohem důležitější sezónní regulaci. Bioplyn v letním období může být ve větší míře upraven na biometan. Distribuční síť zemního plynu včetně zásobníků umožňuje velkou akumulaci plynu. Pro zvýšení flexibilního výkonu je možné využít technologií Power to Gas (P2G), které z přebytečné elektřiny v síti vyrábí vodík. Produkovaný vodík může sloužit k “dotování” biologie a zvyšování produkce metanu anebo dle poptávky být přímo využíván.

Výroba biometanu je tak jedním z možných nástrojů pro sezónní regulaci a akumulaci energie z obnovitelných zdrojů. V současnosti se trvale jedoucí bioplynové stanice stále více zapojují do agregovaných služeb výkonové rovnováhy, a to převážně zápornou službou v podobě snížení výkonu.

Využití bioplynu jakožto obnovitelného zdroje významně přispívá k úspoře emisí CO2. V České republice, při spotřebě 1,3 mld. m3 bioplynu za rok se uspoří 1 996 tis. tun CO2eq/rok výrobou elektřiny a využitím tepla se uspoří zhruba 530,1 tis. tun CO2eq/rok. V roce 2030 lze počítat s 20% navýšením úspory emisí na 2 395 tis. tun CO2eq/rok pro elektřinu a 636 tis.

Biometan z bioplynových stanic nabízí atraktivní příležitost ke snižování emisí skleníkových plynů v dopravě. V Česku je již připravena infrastruktura díky necelé dvoustovce plnících stanic na stlačený zemní plyn (CNG). Biometan je v současné době zatím jediným opravdu masově dostupným pokročilým biopalivem, které může zvyšovat podíl pokročilých biopaliv, a to i režimu e-paliv. V jazyce evropské směrnice o podpoře využívání energie z obnovitelných zdrojů jde o paliva vyráběná například z kuchyňských odpadů, hnoje, melasy apod. To nabízí vyšší úsporu emisí CO2 při plnění cílů pro dodavatele paliv v dopravě.

Bioplyn je velmi variabilní nosič energie, ze kterého můžeme mít elektřinu, teplo, palivo pro dopravu nebo náhradu zemního plynu. Jeho možnosti a potenciál přitom nejsou dosud vyčerpány.

tags: #výroba #bioplynu #z #obnovitelných #zdrojů

Oblíbené příspěvky:

• Přírodní zdroje vitamínu C
• Využití buku
• Zkušenosti s měřením emisí v Doubravici
• Srovnání Energetických Zdrojů
• Množství odpadu při řezání kulatiny