Biogazownie i spalarnie biomasy

biogazownia na poluEnergia słoneczna, która dociera do Ziemi może być zamieniana nie tylko na ciepło (panele) lub prąd elektryczny (fotowoltaika). Jest ona od wieków… akumulowana w biomasie poprzez fotosyntezę. Energię słoneczną zgromadzoną w biomasie można odzyskać w procesie spalania biomasy lub produktów jej rozkładu. Ciepło uzyskane w wyniku spalania może być przetworzone na inne rodzaje energii, np. energię elektryczną.

Co to jest biomasa?

Biomasa może mieć postać odpadów (drewno o niskiej jakości i odpadowe, słoma, makuchy, wysłodki buraczane, łodygi kukurydzy, odchody zwierząt, osady ściekowe itp.) lub roślin hodowanych w celach energetycznych (wierzba wiciowa, topinambur, róża wielokwiatowa, rdest sachaliński, miskant olbrzymi, jęczmień itp.). Więcej na ten temat dowiesz się z artykułu: Rodzaje biomasy.

Co to jest biogaz?

Biogaz jest produktem fermentacji biomasy. Biomasę, która nie nadaje się do brykietowania i jest właściwie odpadem (np. ścieki cukrownicze, odpady komunalne, odchody zwierzęce, gnojowica, odpady przemysłu rolno-spożywczego) poddaje się fermentacji metanowej. Proces ten i tak zachodzi w przyrodzie, a gaz mający nieprzyjemny zapach ulatnia się do atmosfery.

Fermentacja realizowana w sposób kontrolowany powoduje, że:

  • nie powstaje zapach uciążliwy dla sąsiadów gospodarstwa rolnego, zakładu przetwórczego, oczyszczalni ścieków czy wysypiska śmieci,
  • uzyskiwana jest energia, która wraz z przykrym zapachem ulatniała się do atmosfery.

Pecunia non olet!

Ta łacińska sentencja (pieniądze nie śmierdzą) nabiera nowego znaczenia. Pochodzi z czasów rzymskich. Wówczas dotyczyła podatku od latryn. Obecnie ten, kto ceni pieniądze nie ma cuchnącego otoczenia. Skąd przykry zapach? Biogaz składa się głównie z metanu i dwutlenku węgla. Może także zawierać niewielkie ilości siarkowodoru. To on jest odpowiedzialny za aromat fermentacji. Biogazowanie to skuteczne metody: utylizacji odpadów organicznych i produkcji energii.

Biogazownie – informacje

Biogazownie wytwarzają odnawialną energię bez względu na siłę wiatru, nasłonecznienie czy poziom wód. Zachodzące w nich procesy są ciągłe, zautomatyzowane, a czynności obsługowe sprowadzone są do minimum. Utylizacji mogą być poddawane zarówno odpady pochodzenia przemysłowego jaki i rolniczego. Biogazownie produkują metan i nawóz, który tworzy się z płynu pofermetacyjnego. Metan służy do produkcji energii cieplnej i elektrycznej.

Nawóz w postaci granulatu przeznaczany jest do użyźniania gleby. Ponieważ zarówno surowce do pracy biogazowni mogą pochodzić z gospodarstwa rolnego, a i efekty pracy biogazowni (energia i nawóz) znajdują zastosowanie w tym gospodarstwie – nic dziwnego, że coraz popularniejsze są biogazownie rolnicze.

Biogazownie rolnicze

Czy biogazownia rolnicza to niedawny wynalazek? Okazuje się, że nie. Działa się na niej akcja filmu nakręconego w 1985 roku („Mad Max pod Kopułą Gromu”) i wspomniana została w książce napisanej w roku 1986 („Forest Gump”). Sceny są tak realistyczne, że nie mogła to być fikcja literacka. Autorzy musieli je widzieć i czuć.

Biogazownie rolnicze. Co się w nich dzieje?

Zamiana biomasy na biogaz odbywa się w fermentorze. Fermentor to szczelny z biornik wykonany ze stali szlachetnej. Dzięki temu jest odporny na działanie siarkowodoru. Fermentor można wykorzystywać przez dziesięciolecia. W temperaturze od 38 do 40°C, bez dostępu światła i tlenu biomasa jest rozkładana przez mikroorganizmy. Produktem końcowym fermentacji jest biogaz. Głównym składnikiem biogazu jest z metan. Przefermentowany substrat jest przepompowywany do magazynu resztek pofermentacyjnych.

Resztki można wykorzystywać jako nawóz. Gnojowica biogazowa ma inną konsystencję niż pierwotna. Dzięki mniejszej lepkości szybciej wnika w podłoże. Ma również znacznie mniej drażniący zapach.

Gnojowica biogazowa może być wypompowana na pole. Możliwe jest również suszenie, granulowanie, pakowanie i sprzedaż w postaci nawozu suchego. Biogaz zbiera się w górnej części zbiornika. Może być spalany w silniku spalinowym elektrociepłowni w celu wytworzenia prądu i ciepła. Prąd może być przesyłany bezpośrednio do sieci elektrycznej. Energię cieplną można wykorzystać do ogrzewania budynków, suszenia drewna, plonów.

Biogazownie rolnicze. Czy to coś w rodzaju śmietnika?

Biogazownie rolnicze to urządzenia, w których liczy się efektywność. Niektóre substraty rozkładają się szybciej, a inne wolniej. Ze względu na długi proces fermentacji, do biogazowni rolniczej nie nadają się: zdrewniałe części roślin, kości, pióra itp. Biogazownie rolnicze można napełniać substratami, które szybko się rozkładają i dają dużo gazu. Do takich substratów należą: odchody zwierzęce i kiszonki.

Ile gazu można uzyskać z biogazowni rolniczej? Wydajność jest zależna od surowca:

  1. kiszonka z kukurydzy lub ziaren zbóż – prawie 700 m3 gazu na tonę surowca,
  2. kiszonka z rzepaku lub słonecznika – ponad 600 m3 gazu na tonę surowca,
  3. kiszonka trawy, koniczyny lub lucerny – ponad 500 m3 gazu na tonę surowca,
  4. obornik bydlęcy – ponad 400 m3 gazu na tonę surowca,
  5. obornik trzody chlewnej – ponad 350 m3 gazu na tonę surowca,
  6. gnojowica trzody chlewnej – ponad 300 m3 gazu na tonę surowca,
  7. obornik bydlęca – ponad 300 m3 gazu na tonę surowca.

Na opłacalność działania biogazowni rolniczej mają wpływ: odległość transportu biomasy i je dostępność przez cały rok lub możliwość przechowania.

Spalarnie biomasy

W spalarniach z tony odpadów produkuje się około 400 kWh energii elektrycznej oraz 1200 kWh energii termicznej. Zakłady produkujące wyłącznie energię cieplną wytwarzają około 1800-2000 kWh. Instalacje nastawione na produkcję energii elektrycznej dostarczają 500-600 kWh. Paliwem mogą być mączka mięsno-kostna, pocięte opony, suszone odpady ściekowe, wtórne paliwa ciekłe spalane tak, aby nie przekroczyć norm emisji zanieczyszczeń.