|
1. Wstęp
Biogaz powstaje w procesie beztlenowej
fermentacji odpadów organicznych, podczas której substancje organiczne
rozkładane są przez bakterie na związki proste. W procesie fermentacji
beztlenowej do 60% substancji organicznej zamienianej jest w biogaz. Zgodnie
z przepisami obowiązującymi w Unii Europejskiej składowanie odpadów
organicznych może odbywać się jedynie w sposób zabezpieczający przed
niekontrolowanymi emisjami metanu. Gaz wysypiskowy musi być spalany w
pochodni lub w instalacjach energetycznych, a odchody zwierzęce fermentowane.
W Polsce istnieje ok. 800 ewidencjowanych wysypisk odpadów komunalnych i
nieokreślona liczba dzikich wysypisk śmieci. Składowiska te głównie ze
względu na wydzielający się z nich gaz wysypiskowy, są źródłem zagrożenia dla
środowiska i mieszkańców pobliskich okolic. Pożar na wysypisku, podobnie jak
na torfowisku, jest trudny do opanowania i może trwać miesiącami.
Biogaz wykorzystywany do celów energetycznych
powstaje w wyniku fermentacji:
- osadu czynnego w komorach fermentacyjnych oczyszczalni ścieków,
- organicznych odpadów przemysłowych i konsumpcyjnych na wysypisku,
- obornika w indywidualnych gospodarstwach rolnych.
Biogaz powstający w wyniku fermentacji
beztlenowej składa się w głównej mierze z metanu (od 40% do 70%) i dwutlenku
węgla (około 40-50%), ale zawiera także inne gazy, m. in. azot, siarkowodór,
tlenek węgla, amoniak i tlen. Do produkcji energii cieplnej lub elektrycznej
może być wykorzystywany biogaz zawierający powyżej 40% metanu.
2. Zasoby w Polsce
Ze względu na olbrzymi areał użytków rolnych oraz
powierzchnię odłogów i ugorów Polska posiada ogromne możliwości przeznaczenia
części tych obszarów na celowe uprawy roślin energetycznych wykorzystywanych
do produkcji biogazu.
Obecnie najbardziej popularną rośliną pod względem wydajności energetycznej
(ilości wytwarzanego biogazu do kosztu wytworzenia biomasy) wydaje się być
kukurydza powszechnie uprawiana na paszę (kiszonkę).
Przeprowadzono symulację produkcji biogazu w oparciu o kiszonkę z kukurydzy,
w której założono, że średni plon takiej kiszonki z hektara wynosi 50 t,
zawartość suchej masy – 0,3, a zawartość suchej masy organicznej w suchej
masie 0,95. Z tony suchej masy organicznej kukurydzy można uzyskać ok. 700 m3 biogazu
o zawartości metanu (CH4) 53%.
Produkcja metanu z 1 ha
= 50 t x 0,3 x 0,95 x 700 = ~ 5,3 tys. m3 CH4 biometanu
(10 tys. m3 biogazu).
Przy założeniu, że ¼ obszaru rolniczego
kraju przeznaczymy pod uprawy energetyczne na biogaz (tj. 17 mln ha/4 = 4,25
mln ha), a średnia produkcja biometanu z hektara wyniesie 5,3 tys. m3
CH4, to możliwości produkcji biometanu w Polsce mogą osiągnąć 5,3
tys. m3/ha x 4,25 mln ha = ~ 22,5 mld m3 (biometanu)
rocznie.
3. Budowa biogazowi
Instalacja biogazowni
Cały projekt
instalacji oparty jest na zupełnie prostych zasadach. Gaz z komory przechodzi
do zbiornika gazu, pod wpływem ciśnienia. Sygnały ze zbiornika gazu
przekazywane są za pomocą przetwornika i używane są do sterowania pomiędzy rurą
centralną a kotłami; przełącznik włącz - wyłącz pozwala na zmianę poziomów w
zbiorniku gazu pomiędzy membranami.
Schemat biogazowni
Sygnalizator kontrolny i kontrola wykrywania gazu są umieszczone w kanale
kontrolnym przylegającym do zbiornika gazu. Sprężarki biogazu nie
potrzebują systemu kontrolnego, ponieważ nie ma możliwości wydostania się
substancji z systemu. Są one zlokalizowane pomiędzy zbiornikami gazu a
urządzeniami do pozyskiwania biogazu.
Przepływomierze są umieszczone na linii gazowej
pomiędzy zbiornikiem gazu a komorami i na linii ze zbiornika gazu do
boilerów. Gaz transportowany rurą centralną jest mierzony na zasadzie
odejmowania wyników.
Urządzenie do pozyskiwania biogazu w miejscach gdzie poziom H2S jest
szkodliwy dla urządzenia CHP posiada warstwę antykorozyjną.
Instalacja do uzdatniania biogazu:
- Sprężanie gazu surowego w sprężarce do ok. 10
bar (dmuchawa + sprężarka śrubowa)
- Licznik gazu.
- Odsiarczanie na tlenkach żelaza (ruda darniowa)
- Usuwanie dwutlenku węgla np. metoda wymywania wpłuczce wodnej
- Osuszanie gazu przy pomocy glikolu trójetylowego
- Usuwanie przez adsorpcje na węglu aktywnym pozostałych
chlorowcowęglowodorów
- Zbiornik wyrównawczy
- Wodomier
- Regulator ciśnienia gazu
4.Zastosowanie
Biogaz do celów energetycznych pozyskuje się
zazwyczaj w trzech typach instalacji:
- biogazowniach rolniczych, gdzie substratami do produkcji biogazu są
odchody, zwierzęce: gnojowica, obornik oraz pozostałości zbiorów roślin:
zbóż, warzyw, itd.
- komorach fermentacyjnych osadów ściekowych w komunalnych oczyszczalniach
ścieków,
- instalacjach odgazowania składowisk odpadów komunalnych.
Wytworzony biogaz można wykorzystywać wielorako:
- do produkcji energii elektrycznej w silnikach iskrowych lub turbinach,
- do produkcji energii cieplnej w przystosowanych kotłach gazowych,
- do produkcji energii elektrycznej i cieplnej w jednostkach skojarzonych,
- dostarczać do sieci gazowej,
- jako paliwo do silników trakcyjnych lub pojazdów,
- w procesach technologicznych, np. w produkcji metanolu.
Źródła:
- www.biogazownie.pl
- www.sknos.agh.edu.pl
- Bacza T.: Energetyczne wykorzystanie biogazu. Regionalne Centrum Gospodarki
Wodno-Ściekowej.
- Buraczewski G., Bartoszek B.: Biogaz – wytwarzanie i wykorzystanie. PWN.
Warszawa 1990.
- „Biogaz zyskuje na znaczeniu” -Czysta energia nr 10 (60) 2006r.
|