B ISTRA U PORABA E NERGIJE SONČNA ENERGIJA ENERGIJA IZ ODPADKOV - Bioplin

BISTRA UPORABA ENERGIJE

SONČNA ENERGIJA

ENERGIJA IZ ODPADKOV - BioplinUČINKOVITA RABA ENERGIJE DOMA

dr. Klavdija RižnarZRS Bistra Ptuj

Ptuj, 25. oktober 2012


ENERGIJA IZ ODPADKOV

BIOPLIN

NAMEN SEMINARSKIH DNI

“BISTRA UPORABA ENERGIJE”

Ljudje SPREJMEJO samo to, kar RAZUMEJO.

RAZUMEJO pa samo tisto, o čemer KAJ VEDO.

O nečem pa lahko VEDO le, če so o tem INFORMIRANI ali imajo DOSTOP do INFORMACIJ.



BIOPLIN

Obnovljivi Viri Energije

ENERGIJA – temeljnega pomena v vsakdanjem življenju

ODNOS DO ENERGIJE:- ogrožena varnost oskrbe z energijo,- vse višje cene,- podnebne spremembe.

Negativne POSLEDICE dolgotrajne uporabe fosilnih goriv:

povečana koncentracija toplogrednih plinov

povečan učinek tople grede

segrevanje zemeljskega ozračjataljenje ledu in snegaspremembe kroženja vode v atmosferivplivi na vegetacijske dobe rastlin



BIOPLIN

Obnovljivi Viri Energije

ZMANJŠANJE negativnih POSLEDIC

POVEČANA uporaba obnovljivih virov energije (OVE)

povečamo varnost oskrbe z energijo ohranimo čistejše okolje

OVE vključujejo vire iz stalnih naravnih procesov

VODNA energijaSONČNA energijaEnergija VETRAGEOTERMALNA energijaBIOMASA(les, rastlinska olja, bio-plin, deponijski plin idr)



BIOPLIN

Biogoriva

Obstajajo tekoča in plinska biogoriva:- Tekoča biogoriva:

- alkoholna (kot dodatek k bencinu v bencinskih motorjih – bioetanol),

- esterificirana olja (dodatek mineralnemu gorivu v dizelskih motorjih – biodizel).

- Plinska biogoriva:- Bioplin (kot gorivo v kogeneracijskih postrojenjih ali

prečiščeno kot nadomestilo zameljskemu plinu – metan).

predstavljajo najpomembnejšo obliko OVE, pridobljenih iz biomase.



BIOPLIN

Plinsko gorivo, ki se proizvaja iz biomase in/ali iz bio-razgradljivih odpadkov in se ga lahko prečisti do kakovosti naravnega plina.

Definicija bioplina (Direktiva 2003/30EC)

Bioplin v svetu

- Že v 18. stoletju je poznano, da se z AF lahko dobi plin z visoko vsebnostjo metana in podobnimi lastnostmi zemeljakega plina.

- V 9. stoletju se v Indiji zgradi prvo postrojenje za proizvodnjo bioplina (danes 4300); Kitajska ima danes 9000 bioplinskih postrojenj.

- Med 1950 – 1960 leta, se je v srednji Evropi inštaliralo več deset postrojenje in nekatere so še danes v obratovanju.



BIOPLIN

BIOPLIN se proizvaja samo ob odsotnosti kisika:

ANAEROBNA FERMENTACIJA (AF) je biokemijski proces,

pri katerem se organska snov razgradi s pomočjo različnih mikroorganizmov, ki lahko preživijo le v anaerobnih in temnih pogojih. Zaradi tega AF običajno poteka v fermentorjih, ki so izdelani posebej za ta namen. Bioplinski fermentorji so hermetično zaprti pred kisikom in svetlobo.

Primer AD v naravi:

pri sedimentih v morski vodi,

v želodcu prežvekovalcev.



BIOPLIN

PREDNOSTI BIOPLINA z energetskega vidika

Tipična (značilna) bioplinska naprava z instalirano el. močjo 500 kW proizvede do 4 milijone kWh električne energije ter 3,5 milijone toplotne energije iz 2 milijonov m3 bioplina.

Teoretično nadomesti 2 milijona litrov kurilnega olja. To omogoča kmetiji, da proizvede elektriko v svoji lastni energijski napravi v količini, ki jo porabi 900 druzinskih gospodinjstev na leto.

Sočasno kogeneracijski sistem proizvede toploto, ki zadostuje za oskrbo 150 druzinskih gospodinjstev. Del toplote se porabi za ogrevanje fermentorja, do 50 % pa se je lahko dobavi gospodinjstvom ali podjetjem.



BIOPLIN

PREDNOSTI BIOPLINA s socialno ekonomskega vidika

- Razvoj sektorja bioplina stimulira ustanovitev podjetij, ki povečujejo dohodke in omogočajo več novih delovnih mest ter povečujejo ekonomski razvoj območja oz. Podeželja.

- Ker se iz bioplina lahko proizvaja električna energija in toplota ter je lahko substitut pri gorivih za vozila, njegova proizvodnja prispeva k zmanjševanju odvisnosti od fosilnih goriv, obenem pa prispeva k konkurenčnosti in trajnostni oskrbi.



BIOPLIN

PREDNOSTI BIOPLINSKI NAPRAV

• proizvajajo elektricno in toplotno energijo,

• zagotavljajo in povecujejo dohodke iz kmetijskih aktivnosti,

• izkorišcajo potencialno energijo in predstavljajo okoljsko ustrezen nacin

odstranjevanja organskih odpadkov,

• izboljšujejo možnost crpanja, pretocnosti, sprejem rastlin in konsistenco

gnojevke,

• predelani substrat,ki služi kot gnojilo, vsebuje vec amoniakovega dušika,

• zmanjšujejo neprijeten vonj pri nanašanju gnojila na polje,

• zmanjšujejo onesnaževanje okolja (z nadomešcanjem fosilnih goriv, zaprt

tokovni krog ogljikovega dioksida).



BIOPLIN

BIOPLIN v EVROPI

- V EU od 25 članic – 21 jih proizvaja bioplin (Nemčija, Austrija, Švedska, Italija, Francija, Belgija, Nizozemska idr.)

- 59,5% vseh obnovljivih goriv v svetu je proizvedenih iz biomase v državah EU.

Proizvodnja bioplina v EVROPI

V Evropi se trenutno razvijajo tri vrste bioplinskih postrojenj:- mala in srednja zasebna postrojenja,- velika zasebna postrojenja z visoko tehnološko in industrijsko

gradnjo,- združena postrojenja, katera zbirajo hlevski gnoj od posameznih

kmetij, prav tako visoko tehnološko in industrijsko grajena.



BIOPLIN

Država Toe/1.000 prebivalcev

Država Toe/1.000 prebivalcev

Nemcija 29,0 Slovenija 5,9

Velika Britanija 26,7 Francija 4,9

Luxemburg 21,0 Grcija 4,3

Danska 18,0 Estonija 3,1

Avstrija 16,8 Švedska 3,0

Nizozemska 10,6 Madžarska 2,0

Irska 7,8 Poljska 1,6

Češka 7,6 Slovaška 1,6

Belgija 7,4 Portugalska 1,5

Španija 7,4 Litva 0,7

Finska 6,9 Ciper 0,2

Italija 6,9 EU 11,9



BIOPLIN

BIOPLIN v Sloveniji

- Proizvodnja bioplina se je začela proti koncu 80. let 20. stoletja.

- Prvi bioplinski napravi sta bili na komunalnih napravah – čiščenje odpadnih vod in velika prašićja farma v Ihanu.

- Po sprejetju Uredbe o odkupu električne energije leta 2002, ki je omogočila proizvajalcem el. energije višjo odkupno ceno, se je zanimanje za postavitev bioplinskih naprav izrazito povečalo.

Stanje bioplinarn v Sloveniji:BN ANTARES, Šalovci 0,5 MWBN GJERKEŠ, Dobrovnik 1 MW+ 1MWBN MOTVARJEVCI (Panvita EKOTEH) 0,775 MWBN JEZERA, Murska Sobota 0,929 MWBN KNAUS1, Puconci 0,25MWBN GINJEVEC-Kolar 2, Ginjevec 1MWBN ORGANICA NOVA 1 do 4, Bučečovci 1 + 1+ 1+1 MWBN LOGAROVCI, Kolar 1MWBN ARNUŠ 1, Dolič 1MWBN DRAŽENCI, Draženci 0,97 MWBN ŠIJANEC 1, Ormož 1MWBN LENDAVA, Ecos 7,093 MWBN VARGAZON, Sobetinci 1+1 MWBN JURŠA 1, sREDIŠČE OB dRAVI 1 MWBN NEMŠČAK, Nemščak (Panvita) 1,459 MWBN FLERE, Letuš 0,11 MWBN PETAČ, Zg. Pirniče 1 MWBN IHAN (Petrol) 0,962 MWBN LjublJana, Koto 0,381 MWBN BIO FUTURA, Ilisrka Bistrica 0,814 MWBN LOKVE, Črnomelj 1,44 MW



BIOPLIN



BIOPLIN - daje energetsko vrednost bioplinu - variira glede na vrsto surovine

OSNOVNE KARAKTERITIKE BIOPLINA

Energetska vrednost proizvedenega bioplina:1m3 bioplina …6,5 kWh energije … 2 kWh elektricne energije … 3kWh toplotne energije



BIOPLIN

Primerjava bioplina in zemeljskega plina

Komponenta Bioplin Zemeljski plin

metan 55-75% 93-98%

ogljikov dioksid 25-44% 1%

dušik manj kot 3% 1%

kisik manj kot 2% -

vodik v sledeh -

amonijak v sledeh -

etan - manj kot 3%

propan - manj kot 2%

VHODNE SUROVINE za proizvodnjo bioplina

- Živalski gnoj in gnojevka.

- Kmetijski ostanki in stranski proizvodi.

- Organski odpadki iz prehrambene in kmetijske industrije.

- Organske frakcije komunalnih odpadkov in odpadki iz gospodinjstva.

- Blato čistilnih naprav.

- Namenske energetske poljščine (koruza, sirek, detelja).

PROIZVODNJA BIOPLINA z anaerobno fermentacijo (AF)

VHODNE SUROVINE

Proces nastajanja bioplina je posledica povezanih procesnih korakov, pri katerih se prvotna snov stalno deli na manjše enote.

V vsak korak so vključene specifične skupine mikroorganimov, ki zaporedno razkrajajo proizvode prejšnjih korakov.

TEHNOLOŠKI PROCES PROIZVODNJE BIOPLINAZ ANAEROBNO FERMENTACIJO glede na temperaturo v procesu:

- +10 st. C do +20 st. C do 90 dni psihrofilni

- +20 st. C do +40 st. C do 30 dni mezofilni

- +50 st. C do +60 st. C do 10 dni termofilni

VHODNE SUROVINE

PROCES AF spremljajo 4 glavni koraki:

HIDROLIZA: odvija se s pomocjo hidroliticnih in fermentacijskih bakterij, ki ogljikove hidrate, beljakovine in mašcobe razgradijo do sladkorjev, aminokislin in mašcobnih kislin. ACIDOGENEZA: sladkorji, aminokisline in mašcobne kisline se razgradijo s pomocjo acidogenih bakterij do hlapnih mašcobnih kislin, alkohola, vodika, amonijaka in ogljikovega dioksida.ACETOGENEZA: produkti acidogeneze se razgradijo v ocetno kislino, vodik, ogljikov dioksid s pomocjo acetogenih bakterij.METANOGENEZA: na koncu metanogene bakterije razgradijo nastale produkte v metan in ogljikov dioksid, tj. bioplin.

OGLJIKOVI HIDRATI

MASTI

PROTEINI

SLADKORJI

MAŠČOBNE KISLINE

AMINOKISLINE

ALKOHOLIORG.

KISLINE

VODIKOGLJIKOV DIOKSID

AMONIJAK

OCETNA KISLINA

OGLJIKOV DIOKSID

METANOGLJIKOV DIOKSID

HIDROLIZA ACIDOGENEZA

ACETOGENEZA

METANOGENEZA

PROIZVODNJABIOPLINA

Bioplin

električna energija

toplotna energija

VHODNE SUROVINEGLAVNA PROIZVODA

Pregnito blato

PROIZVODNJABIOPLINA

Bioplin

VHODNE SUROVINE

Uporaba:

- Kombinirano pridobivanje toplote in električne energije (soproizvodnja).

- Za zagon plinskih Ottovih motorjev.

- Proizvodnja biometana za dovajanje v plinovod z zemeljskim plinom ali kot pogonsko gorivo za vozila.


toplotna energija

SOPROIZVODNJA TOPLOTE IN ELEKTRIČNE ENERGIJE iz BIOPLINA


toplotna energija

Pred pretvorbo za kombinirano pridobivanje toplote in električne energije, bioplin osušimo.

Za večino plinskih motorjev veljajo omejitve najvelje dovoljene količine H2S v bioplinu.

Naprava za sporpoizvodnjo toplote in električne energije ima izkoristek do 90% in proizvede približno 35% električne energije in 65% toplote.

Električno energijo lahko uporabimo kot pogonsko energijo za električne naprave kot so črpalke, nadzorni sistemi in mešalniki.

Običajno se del toplote porabi ponovno v procesu za ogrevanje fermentorjev, približno 2/3 vse proizvedene energije pa se lahko uporabi za zunajnje potrebe.

Toplota se lahko uporabi tudi za industrijske procese, kmetijske dejavnosti ali ogrevanje zgradb.

PROIZVODNJABIOPLINA

Bioplin

VHODNE SUROVINE

PREDNOSTI BIOPLINA kot ENERGENTA:

- Manjša energetska odvisnost od drugih držav.

- Zmanjšanje emisij toplogrednih plinov, predvsem metana v zrak in je 21x bolj škodljiv kot ogljikov dioksid.

- Zmanjšanje koncentracije ogljikovega dioksida v atmosferi, ker se zmanjšuje poraba fosilnih goriv.


toplotna energija

PROIZVODNJABIOPLINA

VHODNE SUROVINE

Pregnito blato

Prednosti in uporaba:

- V primerjavi z gnojem zmanjšane vonjave in izboljšane veterninarska varnost, ker se PB lahko

uporabi za kontrolirano sanacijo, preden se uporabi kot sredstvo za zemljo.

- PB se lahko uporabi kot substitut za umetna gnojila..



BIOPLIN

DONOS bioplina in metana iz različnih surovin

Surovina Donos metana (%) Donos bioplina (m3/t svežega substrata)

Goveja gnojevka 60 25

Prašicja gnojevka 65 28

Žitni ostanki iz destilacije

61 40

Goveji gnoj 60 45

Prašicji gnoj 60 60

Perutninski gnoj 60 80

Pesa 53 88

Organski odpadki 61 100

Sladkorni trs 54 108

Krmna pesa 51 111

Travna silaža 54 172

Pšenicna silaža 52 202



BIOPLIN

NAČRTOVANJE IN GRADNJA BIOPLINSKE NAPRAVE

Običajni pobudniki bioplinskih naprav:- lokalni kmetovalci in kmetijske organizacije, - proizvajalci organskih odpadkov, - občine, - proizvajalci energije idr.

Od začetne ideje o BN do konca njene življenjske dobe gre proces skozi naslednje korake:- Ideja o projektu,- Predštudija izvedljivosti,- Študija izvedljivosti,- Podrobno načrtovanje BN,- Pridobivanje dovoljenj,- Izgradnja BN,- Delovanje in vzdrževanje,- Dodatne investicije, prenova in menjava komponent.



BIOPLIN

VARNOST BIOPLINSKIH NAPRAV

Gradnja in delovanje BN sta povezani s :- številnimi pomembnimi varnostnimi vprašanji,- potencialnimi tveganji,- nevarnostmi za ljudi, živali in okolje.

Za pridobitev vseh dovoljenj za obratovanje BN je potrebno izpolniti pomembna varnostna vprašanja:- Preprečitev eksplozije,- Preprečitev požara,- Mehanske nevarnosti,- Statično trda gradnja,- Električna varnost,- Toplotna varnost (izolacija),- Zaščita pred hrupom,- Preprečitev zadušitev in zastrupitev,- Higienska in veterinarska varnost,- Izogibanje onesneževanju zraka,- Preprečitev odtekanja v površinske in podtalne vode,- Izogibanje onesnaževanju med ostranjevanjem odpadkov.



BIOPLIN

Financiranje bioplinskih projektov

BN zahtevajo visoke investicije. Načini financiranja se razlikujejo, vendar se v splošnem uporabljajo dolgoročni krediti z nizkon obrestno mero. Redko se uporabljajo krediti na hipoteko. Doba vračanja kredita je več kot 20 let. Pomanjlkjivosti kreditov je, da se zvišujejo z ibičajno prodajo obveznic po tržni ceni na borzi.

Primer Danske: BN financirajo preko kreditov z indeksiranimi obrestnimi merami, za katere jamčijo lokalne skupnosti. Večina projektov pa je prejela tudi vladne subvencije v višini 30% stroškov investicije.



BIOPLIN

ZAKLJUČEK

BIOPLIN je prisoten na številnih trgih, vključujoč:- elektriko,- toploto in- goriva za vozila.

Ker je bioplin energetski nosilec z visoko vrednostjo, se lahko zlahka preoblikuje v ostale energetske oblike:

slikaa

SUROVI BIOPLIN



BIOPLIN

http://www.youtube.com/watch?v=RGTVrMTAcTU&playnext=1&list=PLDBA316D287C930C2&feature=results_main

http://www.youtube.com/watch?v=POSmvOPHkys






BIOPLIN



BIOPLIN



BIOPLIN



BIOPLIN


http://www.youtube.com/watch?v=POSmvOPHkys




Documents

B ISTRA U PORABA E NERGIJE SONČNA ENERGIJA ENERGIJA IZ ODPADKOV - Bioplin