żÿTARZYNA KYĆ *
Analiza metod energetycznego wykorzystania odpadów
SÅ‚owa kluczowe
termiczne przekształcanie odpadów  plazma  biogaz  incyneracja odpadów
Streszczenie
W artykule przedstawiono analizę różnych metod wykorzystania właściwości energetycznych odpadów, jako z
ródła  zielonej
energii. Opisano zarówno termiczne metody utylizacji odpadów, jak również dodatkowe z
ródło energii powstałej z utylizacji
biogazu wytwarzanego na składowiskach odpadów.
Wprowadzenie
Włączenie Polski do struktur Unii Europejskiej wiąże się z szeregiem zobowiązań, jakie musimy podjąć w celu
uporzÄ…dkowania gospodarki odpadami. Z dyrektywy 2006/12/WE o odpadach wynika obowiÄ…zek przygotowania
co najmniej jednego planu gospodarki odpadami, obejmującego terytorium całego kraju. W Polsce przygotowywane
są plany gospodarki odpadami na czterech poziomach  krajowym, wojewódzkim, powiatowym i gminnym.
Celem dalekosiężnym tworzenia krajowego planu gospodarki odpadami jest dojście do systemu gospodarki zgod-
nej z zasadą zrównoważonego rozwoju, w którym realizowane są zasady postępowania z odpadami zgodnie z hierarchią,
czyli po pierwsze zapobiegania i minimalizacji ilości wytwarzanych odpadów oraz ograniczenie ich właściwości nie-
bezpiecznych, a po drugie wykorzystanie właściwości materiałowych i energetycznych odpadów, a w przypadku, gdy
odpadów nie można poddać procesom odzysku ich unieszkodliwianie, uwzględniając przy tym składowanie jako
najmniej pożądany proces postępowania z odpadami. Realizacja tego celu umożliwi osiągniecie innych celów, takich
jak: ograniczenie zmian klimatu powodowanych przez gospodarkę odpadami poprzez minimalizację emisji gazów cie-
plarnianych z technologii zagospodarowania odpadów czy też zwiększenie udziału w bilansie energetycznym kraju
energii ze z
ródeł odnawialnych, poprzez zastępowanie spalania paliw kopalnych paliwami otrzymywanymi z odpadów
pochodzenia roślinnego i zwierzęcego [1].
* WydziaÅ‚ Wiertnictwa, Nażÿy i Gazu, Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków
e-mail: [e-mail]
113
Kyć K.: Analiza metod energetycznego wykorzystania odpadów
JednoczeÅ›nie przyjÄ™te zapisy w Traktacie Akcesyjnym oraz ratyżÿkacja ProtokoÅ‚u z Kioto obligujÄ… krajowy sek-
tor energetyczny do działań ograniczających emisję dwutlenku węgla powstającego przy spalaniu paliw kopalnych.
Opublikowany projekt Rozporządzenia Rady Ministrów w sprawie Krajowego Planu Rozdziału Uprawnień do emi-
sji dwutlenku wÄ™gla na lata 2008÷2012 jest zapowiedziÄ… drastycznych ograniczeÅ„ dotychczasowych limitów emisji
dwutlenku węgla dla zawodowego sektora energetycznego. Ograniczenia te przełożą się na zmniejszenie produkcji
energii cieplnej i elektrycznej z jednoczesnym wzrostem cen tych produktów.
Niezależnie od ostatecznych ustaleń co do tempa ograniczenia przyjętych w Rozporządzeniu kierunek ogra-
niczania emisji dwutlenku węgla z paliw kopalnych będzie przyjęty, zmuszając podmioty sektora energetycznego do
zmian w technologii wytwarzania energii.
Mając powyższe na uwadze należy położyć szczególny nacisk na poprawę efektywności wykorzystania energii
poprzez produkcjÄ™ energii ze z
ródeł odnawialnych, w tym wykorzystania właściwości energetycznych odpadów.
W artykule przedstawiono analizę różnych metod wykorzystania właściwości energetycznych odpadów jako
z
ródła  zielonej energii.
1. Wykorzystanie energii z zakładów termicznego przekształcania odpadów
Dyrektywa Unii Europejskiej 2001/77/WE z dnia 27 września 2001 r. w sprawie wspierania produkcji na rynku
wewnętrznym energii elektrycznej wytwarzanej ze z
ródeł odnawialnych stworzyła możliwość uznawania pewnej
części energii elektrycznej wytworzonej w instalacji TPOK (Termiczne Przekształcanie Odpadów Komunalnych)
jako energii z odnawialnego z
ródła.
Odpady z gospodarstw domowych (bytowe) zawierają węgiel uwięziony w dłuższych lub krótszych łańcuchach
molekularnych. Dłuższe łańcuchy, np. celulozy, mogą być jedynie utylizowane poprzez proces spalania. Krótsze
natomiast, np. te zawarte w odpadach żywnościowych, rozpadają się gwałtownie uwalniając w warunkach beztle-
nowych metan i dwutlenek węgla. Morfologiczne badania odpadów bytowych dowodzą, że 1 tona odpadów za-
wiera przeciętnie 170 kg organicznego węgla. Wartość energetyczną 1 tony odpadów można przyjąć na poziomie
9000÷10 080 MJ. Gdyby tak, jak wspomniano wczeÅ›niej, wysegregować frakcjÄ™ organicznÄ… i wyprodukować z niej
metan w warunkach beztlenowej fermentacji, można by z tej ilości wygospodarować około 2880 MJ energii [2].
Ze spalania 1 tony odpadów komunalnych można osiÄ…gnąć tyle energii co z 200 litrów ropy nażÿowej, natomiast
ze spalania 1 tony odpadów po sortowaniu, tyle co z 220 litrów ropy nażÿowej.
Do współcześnie stosowanych instalacji termicznego przekształcania odpadów należą instalacje stosujące
następujące rozwiązania konstrukcyjne:
 instalacja z paleniskami rusztowymi (klasycznym nieruchomym, ruchomym posuwisto-zwrotnym lub wal-
cowym, pochyłym, obrotowym),
 instalacje z piecami obrotowymi (obrotowy piec lub ruszt),
 instalacje ze spalaniem w różnych odmianach warstwy żÿuidalnej,
 układy o metodzie spalania opartej na wykorzystaniu procesu pirolizy.
Instalacje z paleniskiem rusztowym są obecnie najczęściej stosowanymi instalacjami opartymi o spalanie na
ruszcie. Istniejące w świecie rozwiązania palenisk rusztowych doprowadzone zostały drogą wieloletniego dosko-
nalenia do rozwiązań prawie idealnych pod względem konstrukcji, doboru materiałów, możliwości automatycznego
sterowania. Rozwój techniki spalania na świecie charakteryzuje się dalszym postępem przy spełnieniu coraz ostrze-
jszych wymagań ochrony środowiska, co oznacza, że instalacje będą odpowiadać najwyższemu stopniowi rozwoju
techniki (zasada BAT  Best Available Technologies) [3].
W obrębie węzła spalania i utylizacji ciepła instalacje z paleniskiem rusztowym posiadają następujące główne
urządzenia i zespoły:
 system podawania odpadów z bunkra do leja zasypowego,
114
Krakowska Konferencja MÅ‚odych Uczonych 2008
 dozownik odpadów podający odpady na ruszt,
 palenisko z rusztem mechanicznym  najczęściej płaskim posuwisto-zwrotnym  wraz z napędem i układem
doprowadzenia powietrza pierwotnego,
 odżużlacz z zamknięciem wodnym,
 system doprowadzania i optymalnej dystrybucji powietrza wtórnego i recyrkulacji spalin,
 kocioł odzysknicowy  utylizujący ciepło spalin,
 instalacje parowe do produkcji energii cieplnej i/lub energii elektrycznej.
W obrÄ™b wÄ™zÅ‚a oczyszczania spalin o typowej konżÿguracji wchodzÄ…:
 urzÄ…dzenia odpylajÄ…ce (elektrożÿltr lub żÿltr tkaninowy),
 kilkustopniowe układy mokrego płukania spalin,
 układ odazotowania spalin,
 układ efektywnej redukcji dioksyn i furanów,
 układ oczyszczania i neutralizacji wód popłucznych oraz pozostałości poreakcyjnych,
 układ neutralizacji i unieszkodliwiania stałych produktów spalania.
Zespoły urządzeń oczyszczania spalin są obecnie wielostopniowymi układami, w których każdy stopień reali-
zuje inną część procesu oczyszczania spalin. Sterując optymalnie pracą poszczególnych stopni, można utrzymać
gwarantowany poziom emisji na wylocie z komina. W zakresie poprawy efektywności technicznej i ekonomicznej
węzłów oczyszczania spalin obserwuje się tendencje powrotu do pierwszych metod oczyszczania spalin, jakimi
były suche lub ewentualnie półsuche technologie ich oczyszczania. Układy takie mają jedną podstawową zaletę
 są układami bezściekowymi, a więc odpadają wysokie koszty neutralizacji wód biorących udział w dotychczas
najczęściej stosowanych mokrych technologiach oczyszczania spalin  rys. 1.
Rysunek 1. Schemat Zakładu Termicznego Przekształcania Odpadów [3]
Figure 1. żÿe scheme of waste incineration plant [3]
Spalanie odpadów w nieodpowiednich instalacjach i przy niewłaściwych procesach niesie ze sobą ogromne
zagrożenia. Podczas spalania odpadów z PCW i innych tworzyw, zawierających chlor i brom, wytwarzają się diok-
syny i furany, które są bardzo niebezpieczne dla człowieka i zwierząt.
115
Kyć K.: Analiza metod energetycznego wykorzystania odpadów
W celu przeciwdziałania syntezie dioksyn oraz usunięcia ich ze strumienia gazu spalinowego, w spalarniach
stosuje siÄ™ wysokÄ… temperaturÄ™ (900÷1200°C), przynajmniej dwusekundowy czas reakcji spalania oraz dopalanie
spalin z zastosowaniem dodatkowego zasilania powietrzem. Po wychłodzeniu spalin w wymiennikach ciepła do
400°C wprowadza siÄ™ do nich odpowiednie kompozycje proszkowe, zawierajÄ…ce wÄ™glan wapniowy z glinokrze-
mianami, tlenkami glinu itp. Dzięki temu wiąże się chemicznie gazowy chlorowodór, a tym samym zabezpiecza
przed katalitycznym generowaniem dioksyn. Te kompozycje proszkowe dodatkowo wychwytujÄ… dioksyny obecne
w fazie gazowej. Cząstki lotnego popiołu, również zawierające dioksyny, wyłapuje się różnymi metodami suchymi
przy zastosowaniu cyklonów, elektrożÿltrów, żÿltrów workowych oraz metodami mokrymi przy użyciu skruberów
alkalicznych, przechwytujących chlorowodór i inne kwaśne gazy.
2. Plazmowe unieszkodliwianie odpadów
Plazma to silnie zjonizowany gaz, w którym występują neutralne cząsteczki, zjonizowane atomy oraz elektrony,
jednak cała objętość zajmowana przez plazmę z  globalnego punktu widzenia jest elektrycznie obojętna. Uważa się ją za
czwarty stan skupienia materii. Plazma przewodzi prąd elektryczny, a jej opór elektryczny, inaczej niż w przypadku me-
tali, maleje ze wzrostem jej temperatury. Plazma ma strukturę komórkową, w której każda komórka jest otoczona przez
warstwę podwójną. Warstwa podwójna powstaje, gdy w plazmie występuje różnica temperatur. W warstwie podwójnej
od strony cieplejszej występuje warstwa o zwiększonej ilości (gęstości) jonów dodatnich, a od strony chłodniejszej
warstwa o zwiększonej gęstości elektronów, między tymi warstwami występuje obszar o zmniejszonej gęstości jonów
i elektronów. Komórki te mogą mieć formę ziarnistą, ale częściej obserwuje się formy włókniste, występujące często
przy przepływie plazmy. Ze względu na temperaturę plazmę dzieli się na:
 plazmÄ™ zimnÄ… (4000÷30 000 K) wytwarzanÄ… w plazmotronach,
 plazmę gorącą (30 000 K i wyżej) występującą we wnętrzu gwiazd lub podczas wybuchów jądrowych.
Możliwość uzyskiwania wysokich temperatur w strumieniu plazmowym stwarza nową jakość procesu destrukcji
odpadów w porównaniu do tradycyjnego spalania, ponieważ plazma wytworzona przez pole elektryczne podnosi
temperaturÄ™ do znacznie wyższej wartoÅ›ci (rzÄ™du 8000°C) niż pÅ‚omieÅ„ w paleniskach kotÅ‚owych, a jej energia może
powodować rozkład zanieczyszczeń na prostsze, bezpieczniejsze składniki.
Dzięki wysokiej temperaturze i dużej gęstości energii w plazmie, szybkość procesu destrukcji jest wysoka, co decy-
duje o dużej wydajności incyneracji odpadów. Istotą termochemicznej neutralizacji i likwidacji aktywnych substancji
chemicznych jest wykorzystanie strefy plazmy do atomizacji, utleniania i przekształcenia produktów procesu w związki
maÅ‚o aktywne. Doprowadzenie do reaktora czynnika utleniajÄ…cego zapewnia efektywne utlenianie odpadów w streżÿe
plazmy. Na rysunku 2 przedstawiono schemat reaktora do plazmowej likwidacji niebezpiecznych odpadów [4].
Istnieje możliwość uzyskania końcowych produktów przetwarzania odpadów w mało ługowalnej postaci (w for-
mie spieku, żużla lub szkła). W tym celu do reaktora łukowego dodatkowo wprowadza się stabilizujące dodatki, które
ulegają przetopieniu i wiążą pozostałości po incyneracji. Odpady wtórne powstają w minimalnych ilościach, zwykle
poniżej 1% masy wsadu.
Plazmowa utylizacja odpadów organicznych może być prowadzona w następujących warunkach [5]:
a) pirolizy termicznej (prowadzona w obecności wody, co korzystnie wpływa na redukcję sadzy i sprzyja
powstawaniu procesów rodnikowych i łańcuchowych; głównymi produktami pirolizy plazmowej są: CO,
H2, CO2, HCl, niższe węglowodory gazowe, odpady nieorganiczne w postaci stopionego żużlu),
b) plazmy powietrznej lub tlenowej (następuje głębsza destrukcja odpadów, ale istnieje możliwość powsta-
wania dioksyn),
c) plazmy wodnej (obecność pary wodnej powoduje wysoką reaktywność tworzących się rodników hydroksy-
lowych, bardzo szybką reakcję rozkładu i powstawanie gazu palnego),
d) plazmy wodorowej (duża efektywność tworzenia się niższych węglowodorów nasyconych, ale proces jest
bardzo kosztowny).
116
Krakowska Konferencja MÅ‚odych Uczonych 2008
Rysunek 2. Schemat reaktora plazmowego [5]
Figure 2. żÿe scheme of plasma reactor [5]
W wyniku wprowadzenia substratów do reaktora plazmowego (rys. 2) i prowadzenia procesu bez udziału
powietrza (zapobiega to tworzeniu się dioksyn, furanów i NO ) wytworzono gaz palny o wartości opałowej około
x
12 MJ/m3 i następującym składzie chemicznym: H2 (52%), CO (35%), CO2 (6%), CH4 (2%), inne gazy (5%).
Podstawową zaletą procesów zachodzących w plaz
mie jest więc bezemisyjność podstawowego czynnika ener-
getycznego. Stosowanie plazmy w procesach utylizacji odpadów niebezpiecznych stwarza możliwość wprowadzenia
zintegrowanego systemu kontroli ochrony wszystkich komponentów biosfery. Technologia ta z racji wysokich tem-
peratur procesu, gwarantuje całkowitą destrukcję pochodnych dioksyn i furanów, polichlorowanych bifenyli i podo-
bnych związków występujących w znacznych ilościach, np. w odpadach sprzętu elektronicznego. Za pomocą plazmy
uzyskuje się pozytywne rezultaty w destrukcji tych związków poprzez jednostopniowe unieszkodliwienie odpadów
szczególnie niebezpiecznych, przy minimalizacji emisji lotnych związków.
Jednak przykÅ‚ad miasta Ożÿawa, gdzie tradycyjne spalanie odpadów komunalnych zastÄ…piono konwersjÄ…
termiczną z użyciem plazmy w zakładzie przetwórstwa odpadów, pokazuje, iż zastosowanie plazmy nie ogranicza
się tylko do odpadów niebezpiecznych.
Odpady komunalne dowolnego pochodzenia i o dowolnych parametrach żÿzyko-chemicznych sÄ… dostarczane do
zakładu transportem samochodowym, a następnie, po rozładunku, są podawane do górnej części budynku magazynowe-
go. Po separacji materiałów nieprzydatnych do spalania lub przeznaczonych do recyklingu: jak plastiki, metale, szkła
czy papiery, następnie posortowane odpady wędrują do urządzeń konwersji termicznej. W dolnej komorze pierwszego
stopnia konwertera pod wpływem wysokiej temperatury zachodzi wydzielanie gazów, które wpływają do komory dru-
giego stopnia wyposażonego w elektryczne generatory plazmy. Ciepło uzyskiwane w tej komorze jest przekazywane
do pierwszej komory, co umożliwia zgazowanie materiałów bez ich spalania. Użycie generatorów plazmy jedynie do
rozkładu gazów na prostsze składniki m.in. H2, N2, CO, CO2, zapewnia wysoką efektywność jej wykorzystania.
Procesy zgazowania odpadów i oczyszczania gazów przebiegają w warunkach wysokiej temperatury i niskiej
zawartości tlenu, dzięki czemu unika się powstawania szkodliwych związków, takich jak furany i dioksyny. Powstały
gaz syntezowy (syngaz) przepływa z komory drugiego stopnia do rekuperatora, gdzie oddaje ciepło do ponownego
wykorzystania w dowolnej z dwóch komór konwertera bądz
do podgrzewania czynnika w obiegu wodno-parowym
117
Kyć K.: Analiza metod energetycznego wykorzystania odpadów
turbiny. Strumień syngazu jest oczyszczany z cząstek stałych, przy czym metale ciężkie są usuwane za pomocą akty-
wnego węgla. Z kolei w skruberze z syngazu zachodzi wymywanie zanieczyszczeń gazowych, takich jak HCl i H2S.
Woda popłuczkowa zawiera sole i siarkę, którą odzyskuje się w postaci stałej w ilości około 5 kg/Mg odpadów. Syngaz
jest gromadzony pod ciśnieniem w zbiorniku magazynowym, skąd może być pobierany bezpośrednio do silników.
Oczyszczone gazy nadają się do wykorzystania w silnikach wewnętrznego spalania.
W zakÅ‚adzie w Ożÿawie zastosowano silniki gazowe, przy czym okoÅ‚o 20% wytwarzanej przez nie energii elektry-
cznej jest zużywane na potrzeby własne procesu, w tym do zasilania generatorów plazmy.
Z każdej tony odpadów utylizowanych w zakładzie produkuje się średnio 1400 kWh energii elektrycznej.
Parametry te są osiągane dla odpadów o przeciętnej wartości kalorycznej 16 500 MJ/Mg. Proces plazmowego
przetwarzania odpadów komunalnych umożliwia redukcję emisji gazów cieplarnianych przeliczoną na dwutlenek
węgla rzędu 3 ton/tonę śmieci w porównaniu z tradycyjnym składowaniem na wysypisku bez utylizacji wydzie-
lanych gazów. Drugą korzyścią, oprócz wyeliminowania emisji metanu, jest produkcja energii, której wytwarzanie
wymagałoby spalania paliw organicznych.
ZakÅ‚ad w Ożÿawie przerabia 85 Mg odpadów na dobÄ™  moc elektryczna zainstalowana  4 MW [6].
3. Wykorzystanie gazu pozyskanego ze składowisk odpadów komunalnych jako nośnika energii
Biogaz, gaz wysypiskowy, jest to gaz palny, produkt fermentacji anaerobowej związków pochodzenia organi-
cznego (np. ścieki, m.in. ścieki cukrownicze, odpady komunalne, odchody zwierzęce, gnojowica, odpady przemysłu
rolno-spożywczego, biomasa), a częściowo także ich gnicia, powstający w biogazowni. W wyniku spalania biogazu
powstaje mniej szkodliwych tlenków azotu niż w przypadku spalania paliw kopalnych. Nieoczyszczony biogaz składa
siÄ™ w ok. 65% (w granicach 50÷75%) z metanu i w 35% z dwutlenku wÄ™gla oraz domieszki innych gazów (np. siarko-
wodoru, tlenku wÄ™gla), jego wartość opaÅ‚owa waha siÄ™ w granicach 17÷27 MJ/m3 i zależy głównie od zawartoÅ›ci
metanu. Na składowiskach odpadów biogaz wytwarza się samoczynnie, stąd nazwa gaz wysypiskowy. Obecnie na
wysypiskach instaluje się systemy odgazowujące. Nowoczesne składowiska posiadają specjalne komory fermenta-
cyjne lub bioreaktory, w których fermentacja metanowa odpadów odbywa siÄ™ w staÅ‚ych temperaturach 33÷37°C dla
bakterii metanogennych mezożÿlnych, rzadziej 50÷70°C dla bakterii termożÿlnych oraz przy pH 6,5÷8,5 i odpowie-
dniej wilgotności. Ze składowiska o powierzchni około 15 ha można uzyskać 20 do 60 GW"h energii w ciągu roku,
jeżeli roczna masa składowanych odpadów to około 180 tys. Mg.
Generalnie stosuje się dwa systemy odgazowania składowisk odpadów komunalnych: bierny i aktywny. Bierne
odgazowanie polega na wykonaniu studni gazowych, przez które gaz jest wentylowany do atmosfery, a w niektórych
przypadkach spalany w palnikach zainstalowanych na głowicach tych studni. Najczęściej jednak stosuje się aktywny
system odgazowania składowisk, polegający na odsysaniu gazu ze składowiska i zebraniu w stacji gazowej, a następnie
spalaniu lub wykorzystaniu do produkcji energii elektrycznej i cieplnej.
Podstawowym kryterium oceny poprawności pracy instalacji jest osiąganie założonych celów środowiskowych,
a więc minimalizacja emisji gazu do atmosfery oraz migracji gazu poza obszar składowania odpadów.
Do ilościowego opisu efektów uzyskiwanych w wyniku odgazowania wysypiska
mogą służyć następujące wielkości [7]:
 stopień odzysku gazu z wysypiska obliczany jako stosunek ilości gazu odbieranego przez instalację odgazo-
wania do ilości gazu powstającego w wysypisku,
 zasięg migracji gazu poza składowisko mierzony odległością od granic składowiska do punktów terenu, w których
pojawiają się składniki gazu (głównie metan i dwutlenek węgla),
 wielkość emisji gazu z wysypiska,
 stopień odzysku energii zawartej w gazie.
Na ogół przyjmuje się, że instalacja odgazowania pracuje poprawnie, jeżeli stopień odzysku gazu z wysypiska
wynosi 60÷70%. Instalacja odgazowania wysypiska skÅ‚ada siÄ™ ze studni odgazowujÄ…cych, rurociÄ…gów zbiorczych
118
Krakowska Konferencja MÅ‚odych Uczonych 2008
i stacji gazowej. Studnie odgazowujÄ…ce wyposażone sÄ… w rury wydobywcze, tzw. żÿltry o Å›rednicy okoÅ‚o100 mm
i powierzchni czynnej około 50%, w większości przypadków wykonane z polietylenu o wysokiej gęstości (HDPE).
Niezależnie od gÅ‚Ä™bokoÅ›ci otworu perforowana część żÿltra koÅ„czy siÄ™ na gÅ‚Ä™bokoÅ›ci 2,0÷2,5 m pod powierzchniÄ…
terenu. Od tego miejsca do okoÅ‚o 0,8 m ponad powierzchniÄ™ terenu wystaje nieperforowana część nadżÿltrowa.
WypeÅ‚nienie pomiÄ™dzy Å›cianami otworu a żÿltrem stanowi obsypka żwirowa o granulacji 30÷50 mm. PrzestrzeÅ„
pomiÄ™dzy częściÄ… nadżÿltrowÄ… a Å›cianÄ… otworu uszczelniona jest glinÄ… i dodatkowo zalana zaprawÄ… cementowÄ…. Aby
zabezpieczyć się przed zasysaniem powietrza z atmosfery wokół studni, układa się geomembranę. Studnie połączone
są z rurociągami zbiorczymi, przez które gaz płynie do zbiorczej stacji gazowej. Stosuje się dwa systemy odgazowania
polegające na indywidualnym łączeniu studni ze zbiorczą stacją gazu rurociągami o średnicy 63 mm lub łączeniu
kilku studni z rurociągiem zbiorczym o średnicy od 100 do 160 mm, który transportuje gaz do stacji. Każdy z tych
systemów ma wady i zalety, dlatego przed wybraniem systemu należy przeanalizować dokładnie wszystkie czynniki,
które będą miały wpływ na póz
niejsze jego funkcjonowanie.
W Polsce prowadzi się prace zmierzające do wykorzystania gazu do produkcji energii elektrycznej i ciepłej wody od-
dawanej do miejskiej sieci ciepłowniczej. Dobrym przykładem wykorzystania energii zawartej w biogazie jest instalacja
odgazowania składowiska odpadów komunalnych Barycz w Krakowie. Średni strumień objętości biogazu z I (zrekulty-
wowany) i II (eksploatacja zakończona w grudniu 2004) etapu składowiska wynosi około 350 m3/h biogazu, z którego
produkuje się energię elektryczną oddawaną do sieci oraz ciepło wykorzystywane na potrzeby zaplecza wysypiska.
Na składowisku w Baryczy wydobywanie się biogazu jest niemal całkowicie kontrolowane. Na części zrekultywo-
wanej wysypiska (I etap) znajduje się 47 studni odgazowujących wykonanych z rur perforowanych o średnicy 110 mm
uzbrojonych w gÅ‚owice D 100 mm sÅ‚użące do odbioru biogazu z odwiertów na gÅ‚Ä™bokoÅ›ci 5÷21 m. Ujmowany w stud-
n
niach biogaz kierowany jest do stacji dmuchaw biogazu zlokalizowanej na granicy I i II etapu składowiska.
W części II etapu składowiska zlokalizowanych jest 21 studni odgazowujących wierconych na głębokość 17 m wy-
konanych z rur perforowanych o średnicy 100 mm zakończonych głowicą. Każda studnia odgazowująca oddzielnie
podłączona jest do kolektora znajdującego się w stacji zbiorczej biogazu, którym biogaz kierowany jest do stacji dmuchaw.
Z części eksploatowanej składowiska biogaz odbierany jest również poprzez system horyzontalnych rurociągów per-
forowanych o średnicy D 100 mm i łącznej długości 2050 m. Biogaz jest wykorzystywany jako paliwo w silnikach
n
wysokoprężnych 3 agregatów o mocy 2 × 250 kW i 1 × 375 kW, wytwarzajÄ…cych w skojarzeniu energiÄ™ elektrycznÄ…
i cieplnÄ…. Obecnie wykorzystywana moc do produkcji energii elektrycznej wynosi 550÷650 kW.
Zapotrzebowanie mocy na potrzeby własne składowiska kształtuje się na poziomie około 60 kW. Nadmiar
energii elektrycznej sprzedawany jest do sieci Zakładu Energetycznego. Powstające przy produkcji energii elektry-
cznej ciepło wykorzystywane jest do celów grzewczych i do przygotowania ciepłej wody użytkowej dla zaplecza
technicznego i socjalnego składowiska. Maksymalna moc cieplna agregatów wynosi 1279 kW. Obecne zapotrze-
bowanie na moc cieplnÄ… wynosi 60÷100 kW [8].
W ramach końcowej fazy odgazowania II Etapu składowiska wykonano 32 studnie odgazowujące około 10 000 mb
rurociągów transportujących biogaz oddzielnie z każdej studni odgazowującej do stacji zbiorczej oraz kolektor zbiorczy
w stacji zbiorczej wraz z armaturÄ….
Energia cieplna i elektryczna uzyskana z sieci studni do odzyskiwania biogazu ze składowanych odpadów, zloka-
lizowanych na terenie składowiska Barycz, wykorzystywana jest do eksploatacji kompostowni, sortowni, budynków
zaplecza technicznego składowiska Barycz, zaś nadwyżki energii elektrycznej oddawane są do sieci energetycznej.
Ilość energii uzyskana z biogazu na składowisku Barycz za 2005 r. pokryła zużycie energii elektrycznej dla około
7000 mieszkańców Miasta Krakowa w ciągu roku.
Podsumowanie
Biorąc pod uwagę kierunek ograniczania emisji dwutlenku węgla z paliw kopalnych, zmuszający podmioty sek-
tora energetycznego do zmian w technologii wytwarzania energii, co będzie miało w nieodległym czasie wpływ na
119
Kyć K.: Analiza metod energetycznego wykorzystania odpadów
zaopatrzenie w ciepÅ‚o i energiÄ™ elektrycznÄ… na terenie wielu polskich miast, konieczne jest zintensyżÿkowanie dziaÅ‚aÅ„
zmierzających do oszczędnego gospodarowania energią i wykorzystania dostępnych odnawialnych z
ródeł energii.
Wykorzystanie właściwości energetycznych odpadów przy pomocy opisanych w artykule metod stanowi
w niektórych krajach poważne z
ródło energii.
W przypadku technologii termicznej utylizacji odpadów na uwagę zasługuje stosowanie plazmy, gdzie
podstawową zaletą procesów w niej zachodzących jest bezemisyjność podstawowego czynnika energetycznego.
Poza tym stwarza możliwość wprowadzenia zintegrowanego systemu kontroli ochrony wszystkich komponentów
biosfery. Reaktory plazmowe są jednak bardzo drogie eksploatacyjnie, a to jest powód, dla którego są stosowane
zazwyczaj do likwidacji najbardziej niebezpiecznych toksycznych odpadów.
Literatura
[1] Krajowy plan gospodarki odpadami 2010  Uchwała Rady Ministrów Nr 233 z dnia 29 grudnia 2006 r. w sprawie
Krajowego planu gospodarki odpadami 2010.
[2] Neterowicz J.: Wykorzystanie energii z Zakładów Termicznego Przekształcania Odpadów w Systemach Ciepłowniczych
i Energetycznych, Materiały konferencyjne EKOVIS, Kraków 2008.
[3] Materiały z Krakowskiego Zarządu Komunalnego w Krakowie.
[4] Dyjakon A.: Oddziaływanie wyładowań elektrycznych na procesy spalania, Gospodarka Paliwami i Energią nr 12, 2000,
s. 12÷17.
[5] Piecuch T.: Termiczna utylizacja odpadów i ochrona powietrza przed szkodliwymi składnikami spalin, Politechnika
Koszalińska, Koszalin 1998.
[6] www.Plascoenergygroup.com.
[7] Dudek J. i in.: Energetyczne wykorzystanie gazu wysypiskowego  kryteria efektywności technicznej i ekonomicznej, Opra-
cowanie IGNiG, Kraków 1997.
[8] Założenia do planu zaopatrzenia Gminy Miejskiej Kraków w ciepło, energię elektryczną i paliwa gazowe. Uchwała
nr XLVII/444/04 z dnia 12 maja 2004 Rady Miasta Krakowa.
żÿTARZYNA KYĆ
Analysis of Methods of Energy Production from Waste
Keywords
thermal treatment of waste  plasma  biogas  waste incineration
Abstract
żÿis paper presents the analysis of different methods of energy production from waste as a source of renewable energy. żÿe
thermal treatment of waste, but also added source of energy from utilization of biogas from landżÿll was discussed.
120