Energianews

Biogaz rolniczy – aspekty technologiczne

Rzeczpospolita
Katarzyna Sobótka, specjalista ds. Energii Odnawialnej Mazowieckiej Agencji Energetycznej
Produkcja energii z biogazowni rolniczych w Polsce, pomimo bardzo dużego zainteresowania i potrzeby ich rozwoju, jest obecnie jeszcze technologią mało rozpowszechnioną. W niedalekiej przyszłości rozważa się budowę kilkuset, a nawet kilku tysięcy instalacji, które będą przetwarzały materię organiczną pochodzenia rolniczego oraz odpady z przemysłu rolno-spożywczego w bogaty energetycznie biogaz. Prawidłowe poprowadzenie procesu fermentacji metanowej jest skomplikowane, zależne od wielu czynników lokalnych i wrażliwe na gwałtowne zmiany substratu w czasie, jednak odpowiednia wiedza na temat procesu fermentacji metanowej i prawidłowy dobór technologii i substratów pozwala na zoptymalizowanie przebiegu tego procesu, większą produkcję biogazu, a tym samym wzrost dochodu ze sprzedaży energii.
Podczas rozkładu mikrobiologicznego w warunkach beztlenowych z materii organicznej powstaje biogaz zawierający około 50 – 75 proc. metanu i 25 – 45 proc. dwutlenku węgla, a także śladowe ilości siarkowodoru, azotu, tlenu, wodoru. Zawartość metanu ściśle zależy od składu, czyli zawartości tłuszczów, białek i węglowodanów, przy czym charakterystyczne uzyski metanu zmniejszają się według wymienionej kolejności. Przyjmuje się, że biogaz o zawartości 65 proc. ma zazwyczaj wartość kaloryczną 23 MJ/m sześc. Z uwagi na to, że proces realizowany jest przez bakterie, należy stworzyć im właściwe warunki do przeprowadzenia fermentacji, takie jak odpowiednia temperatura, właściwe proporcje C:N, ilość, jakość i częstotliwość doprowadzania wsadu do komory oraz częstotliwość mieszania. Dlatego niezbędne jest prowadzenie monitoringu i kontroli przebiegu procesu fermentacji przy pomocy wskaźników poprawności przebiegu procesu, takich jak pH, stężenie lotnych kwasów organicznych, potencjał oksydoredukcyjny itp. Głównym i szeroko dostępnym substratem do produkcji biogazu w warunkach polskich jest gnojowica, czyli mieszanina odchodów zwierzęcych z wodą. W zależności od gatunku zwierząt, sposobu ich karmienia oraz ilości zużytej wody stężenie substancji organicznych, a tym samym możliwy uzysk biogazu z jednostki substratu jest różny i zmienny w czasie. Zasadniczo odpady zwierzęce charakteryzują się mniejszym potencjałem produkcyjnym biogazu niż odpady organiczne. Zastosowanie w produkcji biogazu znajdują także rośliny energetyczne, takie jak kukurydza, trawa, lucerna itp. Pomimo wysokiej produktywności metanu z jednej tony suchej masy organicznej upraw celowych, ze względu na generowane wysokie koszty eksploatacyjne związane z zakupem substratów (nawet do 70 proc. całkowitych kosztów), w pierwszej kolejności powinny być wykorzystywane odpady, a dopiero później rośliny energetyczne. Przed uruchomieniem biogazowni warto jest wykonać próby fermentacyjne wybranych próbek mieszaniny rożnych substratów, tak aby poznać rzeczywistą możliwość produkcji biogazu przez planowaną biogazownię.
Jakość materiału wsadowego ma znaczący wpływ na ilość i jakość produkowanego biometanu, dlatego substrat ten należy odpowiednio przygotować, kondycjonować, a także magazynować, w szczególności dla upraw energetycznych. Dlaczego? Ponieważ rośliny energetyczne są dostępne tylko w określonym i ograniczonym okresie, natomiast aby zapewnić regularną produkcję biogazu, ciągła i zrównoważona dostawa substratów jest niezbędna. Najlepszą metodą przechowywania roślin energetycznych jest przechowywanie w warunkach wilgotnych bez obecności tlenu, czyli tzw. kiszenie. Zapewnia ono niższe nakłady finansowe w porównaniu z suszeniem, niższe straty materiału, a tym samym energii, oraz jest mniej zależnie od warunków pogodowych. Powstały biogaz można wykorzystać na wiele sposobów: do produkcji energii elektrycznej, energii cieplnej lub skojarzone ich wytwarzanie w agregatach kogeneracyjnych. Dodatkowo biogaz po odpowiednim uzdatnieniu można wtłaczać do sieci gazowej lub w postaci skompresowanego biometanu stosować jako paliwo transportowe. Bezpośrednie wykorzystanie uzyskanego biogazu nie jest możliwe ze względu na obecne w biogazie składniki, jak np. siarkowodór. Dlatego warunkiem koniecznym do wykorzystania biogazu jest jego oczyszczenie. Z tego powodu w rolniczych instalacjach biogazu przeprowadza się odsiarczanie i wysuszanie uzyskanego biogazu. Jeżeli natomiast technologia wykorzystania biogazu wymaga lepszej jakości gazu, wtedy konieczne jest dalsze uzdatnianie. Zachowanie odpowiednich parametrów technicznych gazu pozwala uniknąć wzmożonej częstotliwości konserwacji lub uszkodzenia urządzeń wykorzystujących gaz. Wprowadzanie biogazu do sieci gazowej stwarza kolejne możliwości jego wykorzystania. Zamiast wykorzystywać go w miejscu produkcji, biogaz uzdatniony do jakości gazu ziemnego i o wymaganym ciśnieniu byłby oddawany bezpośrednio do istniejącej sieci gazu ziemnego. W praktyce istnieją instalacje służące wprowadzaniu biogazu do sieci w Szwecji, Holandii, Niemczech oraz Szwajcarii. W Polsce nowelizacja prawa energetycznego z 8 stycznia 2010 roku umożliwi od 2011 roku wprowadzanie biometanu do sieci poprzez nałożenie obowiązku odbioru biogazu przez operatora systemu gazowego. Ustawa premiuje także wykorzystanie biogazu w sieci poprzez wydanie świadectwa pochodzenia dla biogazu łącznie z uzyskaniem praw majątkowych w postaci tzw. brązowego certyfikatu. Wykorzystanie biometanu jako paliwa transportowego odbywa się na szeroką skalę głównie w Szwecji i Szwajcarii. Jednak przy takim zastosowaniu biogaz należy uzdatnić do poziomu akceptowalnego przez silniki samochodowe. Wszyscy główni producenci samochodów mają w swojej ofercie pojazdy napędzane gazem lub posiadające dwie instalacje – na gaz i na benzynę. Samochody z dedykowaną instalacją na biometan zużywają o około 10 procent mniej paliwa ze względu na wyższą liczbę oktanową tego gazu. Budowa biogazowni rolniczej jest inwestycją wieloletnią, stąd potrzeba opracowania długoletnich planów obejmujących m.in. zapewnienie dostępności substratów, zagospodarowanie przefermentowanej masy, sprzedaży produkowanej energii oraz wymaga gruntownego rozpoznania tych rynków, ich ceny i gwarancji dostępności na przestrzeni dość długiego okresu funkcjonowania biogazowni. Jednak przy odpowiednim wsparciu prawnym, administracyjnym i finansowym biogaz ze względu na jego uniwersalność może być najbardziej atrakcyjnym rozwiązaniem służącym dywersyfikacji polskiej energetyki.
Źródło: Rzeczpospolita

REDAKCJA POLECA

NAJNOWSZE Z RP.PL