1

Nowoczesna biogazownia rolnicza –
przykłady niemieckich rozwi

ą

za

ń

Olaf Kujawski

EnerCess GmbH

www.enercess.de
Email: [e-mail]

INEKO

www.ineko.pl

1

22 listopad 2006 Pozna

ń

Spis tre

ś

ci

Wst

ę

p – produkcja energii z biogazu

Nowoczesna biogazownia – korzy

ś

ci dla rolników i

lokalnej społeczno

ś

ci

Substraty do produkcji biogazu

Składowanie, przygotowanie i dozowanie substratów

Zamkni

ę

ta komora fermentacji

Sterowanie i kontrola procesu

Produkcja energii i jej inteligentne wykorzystanie

Podsumowanie

2

2

higienizacja

> 70 °C

> 60 min

zbiornik magazynowy
na gnojowic

ę

dozownik automatyczny

zamkni

ę

ta komora

fermentacji

zamkni

ę

ta komora

fermentacji

zbiornik ko

ń

cowy na

przefermentowane substraty

biogaz

energia elektryczna

SEE

SEE – sie

ć

elektroenergetyczna

budynek

mieszkalny

budynki

gospodarcze

sie

ć

ciepłownicza

nawóz po

fermentacji

kogenerator

kosubstraty

Wst

ę

p – produkcja energii z biogazu

3

energia cieplna

higienizacja

> 70 °C

> 60 min

zbiornik magazynowy
na gnojowic

ę

dozownik automatyczny

zamkni

ę

ta komora

fermentacji

zamkni

ę

ta komora

fermentacji

zbiornik ko

ń

cowy na

przefermentowane substraty

biogaz

energia elektryczna

SEE

SEE – sie

ć

elektroenergetyczna

budynek

mieszkalny

budynki

gospodarcze

sie

ć

ciepłownicza

nawóz po

fermentacji

kogenerator

kosubstraty

Wst

ę

p – produkcja energii z biogazu

4

energia cieplna

Sterowanie !

3

Nowoczesna biogazownia
dla rolników i lokalnej społeczno

ś

ci

•

Zyski ze sprzeda

ż

y energii elektrycznej i ciepła dla wła

ś

cicieli

biogazowni

•

Tani i warto

ś

ciowy nawóz dla rolników



Azot w łatwiej przyswajalnej formie NH

4

-N



Redukcja zjawiska wypalania ro

ś

lin (gnojowica)

•

Nowe miejsca pracy

•

Przychody z tytułu podatków dla lokalnej administracji

•

Redukcja emisji metanu (CH

4

) do atmosfery

•

Redukcja emisji dwutlenku w

ę

gla (CO

2

) do atmosfery

•

Redukcja emisji zapachów (np: bliskie zabudowania, obszary
chronione)

5

Korzy

ś

ci

Substraty do produkcji biogazu
- surowce odnawialne

6

Odpady z produkcji rolniczej np:

gnojowica bydl

ę

ca, gnojowica

ś

wi

ń

ska

obornik bydl

ę

cy, obornik ptasi

odpady zbo

ż

owe i inne odpady ro

ś

linne

Ro

ś

liny energetyczne np:

pszenica, pszen

ż

yto, kukurydza (kiszonka),

j

ę

czmie

ń

, rzepak

lucerna, trawa suda

ń

ska

ziemniak, burak pastewny

4

Odpady z przemysłu spo

ż

ywczego

7

Substraty do produkcji biogazu
- kosubstraty

odpady warzyw

odpady z produkcji

ż

elatyny, skrobi

odpadki chleba i ciast (np: piekarnie, cukiernie)

odpady tłuszczy i serów

wytłoki owoców i winogron

wywar gorzelniany, wysłodziny browarniane

odpady poubojowe

Inne odpady organiczne

odpady

ż

ywno

ś

ci (np: stołówki, restauracje)

odpady paszy

gliceryna

Substraty do produkcji biogazu
- potencjał



Niemcy

•

Potencjał produkcji:

> 10.000 MW

17 % produkcji energii

•

Moc zainstalowana (2005):

około 500 MW



Unia europejska (EU-25)

1

•

Potencjał produkcji:

469 bilion m

3

CH

4

/a

•

Całkowita rosyjska produkcja gazu: 636 bilion m

3

CH

4

/a

Potencjał produkcji energii z biogazu (FNR, 2005):

1

EU 25: Austria, Belgia, Czechy, Cypr, Dania, Estonia, Finlandia, Francja, Niemcy, Grecja, W

ę

gry,

Irlandia, Włochy, Litwa, Łotwa, Luxemburg, Malta, Niderlandy, Polska, Portugalia,
Słowacja, Słowenia, Hiszpania, Szwecja, Wielka Brytania

8

5

Składowanie, przygotowanie i
dozowanie substratów

•

Silos przejazdowy



dozownik substratów stałych

(np: ro

ś

liny energetyczne)

•

Zbiornik magazynowy



pompa dozuj

ą

ca (np: gnojowica)

•

Hala + zbiornik magazynowy



higienizacja



pompa

dozuj

ą

ca (np: odpady spo

ż

ywcze)

Automatyzacja procesu dozowania i przygotowania
substratów oznacza w praktyce:

+

mniejszy nakład pracy

+

lepsz

ą

kontrol

ę

dozowania substratów

+

ni

ż

sze ryzyko destabilizacji procesu

Przykłady:

9

Zamkni

ę

ta komora fermentacji

•

Wypróbowana konstrukcja
zbiorników i materiały budowlane



niskie koszty inwestycyjne,
bezawaryjno

ść

•

Efektywne mieszanie (dwa
mieszadła w zbiorniku)



optymalny rozkład substratów w
zbiorniku, niskie koszty
eksploatacyjne

Zalety nowoczesnej techniki:

10

6

Zamkni

ę

ta komora fermentacji

•

Reaktor przepływowy dwu-zbiornikowy (2 x ZKF)



dowolne dozowanie, optymalne wykorzystanie
pojemno

ś

ci, optymalne warunki dla produkcji biogazu,

lepsza stabilno

ść

procesu

Zalety nowoczesnej techniki:

11

•

Centralna pompownia



ułatwione i optymalne
sterowanie biogazowni

ą

•

Nowoczesna technika
pomiarowa



nadzór, kontrola procesu
fermentacji

Zamkni

ę

ta komora fermentacji -

technika pomiarowa



Pomiary online

•

Zawarto

ść

komory:

sucha

pozostało

ść

,

pH,

RedOx,

temperatura,

stopie

ń

napełnienia,

czujnik

napełnienia

maksymalnego, zu

ż

ycie energii (np. mieszanie)

•

Zintegrowany zbiornik biogazu: obj

ę

to

ść

gazu

•

Zasilanie kogeneratora: przepływ biogazu, monitorowanie
zagro

ż

enia wybuchem, skład biogazu (CH

4

, CO

2

, O

2

, H

2

S)



Pomiary offline (mini laboratorium)

•

Chemiczne zapotrzebowanie tlenu (ChZT), azot amonowy
(NH

4

-N), kwasy organiczne (ekwiwalent kwasu octowego),

kwasowo

ść

(k

s

)

12

7



Sterowanie komputerowe -
najnowszy stan techniki



Funkcje:

obsługa, kontrola,

meldowanie, raportowanie,
archiwizacja, zatwierdzanie



Centralna archiwizacja wszystkich
danych



Zdalne sterowanie i kontrola



Zapisywanie ka

ż

dego „Bitu“

informacji

Sterowanie i kontrola
procesu produkcji biogazu

13

Zalety zastosowania sterowania
oraz nadzoru biogazowni

14



Zautomatyzowanie wi

ę

kszo

ś

ci procesów

•

Maksymalne wykorzystanie istniej

ą

cych potencjałów

•

Lepsza kontrola i niezawodno

ść

dla obsługi



Analiza i wizualne przedstawienie wyników pomiarów

•

Wy

ż

szy stopie

ń

zrozumienia procesu produkcji biogazu

(przejrzysto

ść

)



Instrukcje oraz wsparcie przy podejmowaniu decyzji



Funkcje alarmowe i ostrzegawcze



Doradztwo (analizy naukowe)

8

Produkcja energii i jej inteligentne
wykorzystanie

15



Skojarzona produkcja energii cieplnej i elektrycznej



Maksymalne wykorzystanie energii pierwotnej



Zastosowanie wysokiej jako

ś

ci kogeneratorów



Nieprzerwana produkcja energii równie

ż

przy niskiej

zawarto

ś

ci metanu



Zastosowanie najnowszych i dopasowanych do potrzeb
koncepcji wykorzystania energii cieplnej

•

Suszenie (np: trociny,

drewno, zbo

ż

e)

•

Sie

ć

ciepłownicza

•

Przeno

ś

ne „akumulatory cieplne“

•

Zimno z ciepła (chłodziarka absorpcyjna)

Przykład:
Biogazownia rolnicza Lelbach

16

Substraty:
• 6 t gnojowicy
• 1,5 t

ż

yta

• 29 t kiszonki kukurydzy

Rok budowy:

2005/2006

Moc elektryczna: 500 kW

(



1 MW)

Moc cieplna:

623 kW

Koszty inwestycyjne:

≈

2 mln €

9

Przykład:
Biogazownia rolnicza Lelbach

Silos przejazdowy
(9.500 m

3

)

17

Waga

Zbiornik magazynowy
na gnojowic

ę

(250 m

3

)

Przykład:
Biogazownia rolnicza Lelbach

Zamkni

ę

te komory fermentacji

(38 °C, 1.700 m

3

)

18

Budynek gospodarczy,
sterownia.

10

Suszenie trocin

Przykład:
Biogazownia rolnicza Lelbach

Zbiornik magazynwy na
pozostało

ść

pofermen-

tacyjn

ą

– nawóz (5.000 m

3

)

19



Produkcja energii z biogazu zyskuje w Europie na znaczeniu.



W Europie jak i w Polsce istnieje ogromny dotychczas
niewykorzystany potencjał produkcji energii z biogazu.



„Od rolnika do producenta energii!“:

biogaz jest bardzo

interesuj

ą

cy przede wszystkim dla obszarów wiejskich.



Zastosowanie materiałów i oprzyrz

ą

dowania wysokiej jako

ś

ci

prowadzi do

efektywnego wykorzystania zdolno

ś

ci produkcyjnej

nawet powy

ż

ej

90%

(w Niemczech stopie

ń

ten wynosi

ś

rednio

około 70%).



Zastosowanie

nowoczesnej techniki pomiarowo-kontrolnej

oraz

automatyki powoduje zarówno

ułatwienia w obsłudze

jak i

zwi

ę

kszenie zysków

z produkcji energii z biogazu.

Podsumowanie

20