Technologie „zelené energie“ způsobuje mnohem menší škody na životním prostředí než tradiční metody extrakce plynu. Jako surovina pro bioreaktor lze použít jakýkoli organický materiál: hnůj, jatečný odpad, vlákninu, tuk, natě, siláž, trávu a dokonce i technický glycerin. Při pečlivém hospodaření se samotná bioplynová stanice mění v univerzální čistič životního prostředí od organického odpadu.
Rozsah aplikace
Bioplynová stanice je schopna samostatně vyrábět plyn a teplo. Přídavné zařízení (kogenerační stanice) transformuje bioplynovou stanici na zdroj elektřiny. A organický odpad je vynikajícím hnojivem pro pole. Na základě těchto užitečných vlastností mají bioplynové stanice následující oblasti použití:
- Dodávka tepla pro okolní budovy. Bioplyn je vhodný pro vytápění obytných budov, průmyslových objektů a skleníků.
- Výroba elektřiny pro průmyslové a domácí potřeby. Pro odlehlé farmy je vlastní zdroj elektřiny zárukou energetické autonomie farmy.
- Zásobování budov plynem pro domácnosti i pro kompaktní průmyslovou výrobu.
- Produkce digestátu pro pole. Dezinfikovaná a zpracovaná hmota je vynikajícím hnojivem.
- Recyklace odpadu. Recyklace bioodpadu snižuje náklady na nakládku a odvoz objemného organického odpadu.
Neustále rostoucí ceny plynu a elektřiny jsou bolestivou ranou pro rozpočet farem. Bioplynová stanice tyto náklady eliminuje. Každý podnik může získávat zdarma teplo a plyn z vlastního organického odpadu.
Stanice v Luchkách
Největší bioplynová stanice v Rusku, Luchki (Prochorovský okres, Belgorodská oblast), uvedla do sítě první elektřinu 25. června 2012 a 20. července 2012 dosáhla svého projektovaného výkonu 2,4 MW. V únoru 2015 byla kapacita stanice rozšířena na 3,6 MW. Elektřina vyrobená stanicí je například dostatečná k pokrytí denních potřeb 45 tisíc obyvatel.
Popis technologie
Srdcem každé bioplynové stanice je anaerobní bioreaktor. Konstrukce reaktoru je jednoduchá a nemá technicky složité komponenty. Surovina se umístí do velké komory a zahřeje se na 37–40 stupňů. To je optimální teplota pro množení bakterií v fermentující organické hmotě. Spuštění bioreaktoru v létě nevyžaduje velké úsilí k jeho zahřátí. V mírném klimatu a s dobrou tepelnou izolací spotřebuje zařízení 10–30 % vyrobeného plynu na udržení vlastní teploty. Denní přikládání biomasy zajišťuje nepřetržitý provoz bioplynové stanice. Biomasa v reaktoru musí být pravidelně mísena.
Objem organické biomasy
Základní charakteristikou pro určení velikosti bioreaktoru je objem zkapalněné organické hmoty vložené do jeho prostoru. Primární výpočty parametrů budoucího reaktoru se provádějí následovně:
- Je vybrán nejvhodnější teplotní režim (37-40 stupňů), ve kterém bude reaktor pracovat.
- Je vypočítána doba fermentace typických zemědělských biosurovin. Doba akumulace plynu pro stabilní dodávku se nazývá „doba obratu reaktoru“. Pro mezofilní teplotní podmínky (25-40 stupňů) je obrat reaktoru 10 až 20 dní.
- Vypočítá se denní dávka čerstvého materiálu přidávaného do sušící biomasy. V mezofilním režimu se objem přidávaného materiálu pohybuje od 1/10 do 1/20 objemu původní biomasy.
- Na základě získaných digitálních ukazatelů se určí rozměry bioplynové stanice. Celková hmotnost vkládané suroviny musí zabírat prostor rovný 2/3 objemu reaktoru.
Při výpočtech je lepší dodržovat hlavní pravidlo pro bioplynovou stanici: denní rychlost plnění do bioreaktoru musí odpovídat minimálnímu objemu zkapalněné biosuroviny, kterou farma během téhož dne vyprodukuje..
Pro lepší produkci plynu musí mít biomasa vlhkost 86 % – 92 %. Voda se nepodílí na tvorbě plynu, ale podporuje fermentaci. Hnůj a podestýlka se obvykle ředí v poměru 1:3 (1 díl vody na 3 díly bioodpadu). Suchá organická hmota musí být silně ředěna vodou, až do poměru 2:1. To významně ovlivňuje určení velikosti reaktoru. Je nepřijatelné vypočítávat objem vložené biomasy bez zohlednění přidaných dílů vody.
Dopad míry spotřeby bioplynu
Velké ruské farmy mají často velké množství bioodpadu. Jejich denní produkce v jednom velkém bioreaktoru může výrazně překročit tepelné a energetické potřeby farmy. Nadměrný objem biomasy a znečištění plynem v jednotce vede k nadměrné oxidaci organického materiálu. Ani doporučené poměry naplnění prostoru ze 2/3 nepomáhají. V důsledku toho se zpomaluje uvolňování bioplynu z materiálu. Produktivita bioreaktoru prudce klesá. Jednotka je nucena spalovat přebytečný bioplyn pomocí svíčkových trubic. Pokus o naplnění prostorného prostoru bioreaktoru malým objemem materiálu vede ke slabé tvorbě plynu. Ten nemusí stačit ani na jeho vlastní ohřev.
Požadavky na rovnováhu mezi spotřebou bioplynu a jeho produkcí proto mohou významně ovlivnit velikost reaktoru. Někdy je místo jedné velké bioplynové stanice lepší instalovat dvě kompaktnější. A při neustálém používání materiálu s vysokým výkonem plynu bude nutné prostor zvětšit.
