Odnawialne źródła energii oraz - bioenergyfarm.eu · prosumenckie źródło energii w ... Odnawialne źródła energii Odnawialne źródła energii – źródła energii, których

Odnawialne źródła energii oraz Mikrobiogazownie – prosumenckie źródło energii w gospodarstwie rolnym Marek Amrozy, Narodowa Agencja Poszanowania Energii (NAPE)

Odnawialne źródła energii

Odnawialne źródła energii – źródła energii, których zasób odnawia się w krótkim czasie a zatem ich wykorzystanie nie wiąże się z długotrwałym ich deficytem. Do źródeł odnawialnych zaliczamy: • energię wiatru, • energię promieniowania słonecznego, • energię aerotermalną, • energię geotermalną, • energię hydrotermalną, • hydroenergię, • energię fal, prądów i pływów morskich, • energię otrzymywaną z biomasy, biogazu, biogazu rolniczego oraz z biopłynów

Energia wiatru

Energia wiatru – energia kinetyczna przemieszczających się mas powietrza. Technologie wykorzystania: • turbiny wiatrowe (przekształcanie energii wiatru w energię elektryczną), • wiatraki (przekształcanie energii wiatru w pracę mechaniczną do realizacji procesów technologicznych), • pompy wiatrowe (przekształcanie energii wiatru w pracę mechaniczną do napędu pomp).

źródło: pixabay.com

Energia promieniowania słonecznego

Technologie wykorzystania: • kolektory słoneczne cieczowe (konwersja fototermiczna – przekształcanie energii promieniowania słonecznego w energię cieplną), • kolektory słoneczne powietrzne (konwersja fototermiczna – przekształcanie energii promieniowania słonecznego w energię cieplną), • panele fotowoltaiczne (konwersja fotowoltaiczna – przekształcanie energii promieniowania słonecznego w energią enektryczną).


Energia aerotermalna

Energia aerotermalna - energia o charakterze nieantropogenicznym (tzn. nie wytworzona przez człowieka) magazynowana w postaci ciepła w powietrzu na danym terenie.

Technologie wykorzystania:

• pompy ciepła


Energia geotermalna

Energia geotermalna - energia o charakterze nieantropogenicznym (tzn. nie wytworzona przez człowieka) skumulowana w postaci ciepła pod powierzchnią ziemi (w gruncie, wodach gruntowych oraz wodach geotermalnych).


• pompy ciepła,

• gruntowe wymienniki ciepła,

• wody geotermalne.


Energia hydrotermalna

Energia hydrotermalna - energia o charakterze nieantropogenicznym (tzn. nie wytworzona przez człowieka) skumulowana w postaci ciepła w wodach powierzchniowych.


• pompy ciepła.


Hydroenergia

Hydroenergia - energia spadku śródlądowych wód powierzchniowych, z wyłączeniem energii uzyskiwanej z pracy pompowej w elektrowniach szczytowo-pompowych lub elektrowniach wodnych z członem pompowym. Technologie wykorzystania: • elektrownie wodne. Elektrownie szczytowo pompowe jako takie nie stanowią źródła energii a jedynie umożliwiają jej magazynowanie dzięki podnoszeniu poziomu wód w zbiorniku górnym w okresie obniżonego zapotrzebowania na energię elektryczną (nadprodukcji energii). W okresach zwiększonego zapotrzebowania energia jest oddawana do sieci dzięki odwróceniu przepływu wody.


Energia fal, pływów i prądów morskich

Energia fal, pływów i prądów morskich – energia kinetyczna lub potencjalna wód morskich.


• elektrownie wodne

Podobnie jak w przypadku energii wiatru wykorzystuje się ruch wody do napędzania turbin zasilających generatory energii elektrycznej.


Biomasa Energia otrzymywana z biomasy, biogazu, biogazu rolniczego oraz z biopłynów. biomasa – stałe lub ciekłe substancje pochodzenia roślinnego lub zwierzęcego, które ulegają biodegradacji, pochodzące z produktów, odpadów i pozostałości z produkcji rolnej i leśnej oraz przemysłu przetwarzającego ich produkty, oraz ziarna zbóż niespełniające wymagań jakościowych biogaz – gaz uzyskany z biomasy, w szczególności z instalacji przeróbki odpadów zwierzęcych lub roślinnych, oczyszczalni ścieków oraz składowisk odpadów biogaz rolniczy – gaz otrzymywany w procesie fermentacji metanowej surowców rolniczych, produktów ubocznych rolnictwa, płynnych lub stałych odchodów zwierzęcych, produktów ubocznych, odpadów lub pozostałości z przetwórstwa produktów pochodzenia rolniczego lub biomasy leśnej, lub biomasy roślinnej zebranej z terenów innych niż zaewidencjonowane jako rolne lub leśne, z wyłączeniem biogazu pozyskanego z surowców pochodzących z oczyszczalni ścieków oraz składowisk odpadów biopłyny – ciekłe paliwa dla celów energetycznych innych niż w transporcie, w tym do wytwarzania energii elektrycznej lub ciepła, wytworzone z biomasy lub ziaren zbóż pełnowartościowych


źródło: bioenergy farm 2 – Guide for Policymakers

Najczęściej wykorzystywane technologie

Możliwości wykorzystania wielu technologii pozwalających na pozyskiwanie energii ze źródeł odnawialnych na potrzeby gospodarstw domowych lub rolnych są często ograniczone. Przykładem może być tutaj wykorzystanie energetyki wodnej opartej na wykorzystaniu pływów morskich. Z tego względu w większości przypadków do dyspozycji projektanta pozostają technologie obejmujące:

- turbiny wiatrowe

- kolektory słoneczne (cieczowe i powietrzne)

- panele fotowoltaiczne

- sprężarkowe pompy ciepła (powietrzne, gruntowe i wodne)

- kotły opalane biomasą

- kotły i układy skojarzonego wytwarzania ciepła i energii elektrycznej zasilane biogazem rolniczym

Elektrownia wiatrowa

Elektrownia wiatrowa – to zespół urządzeń produkujących energię elektryczną za pośrednictwem turbin wiatrowych.

W zależności od zastosowanego układu w skład elektrowni wiatrowej wchodzą najczęściej:

• turbina wiatrowa,

• sterownik z prostownikiem,

• akumulator,

• inwerter (falownik)

• układ pomiarowo rozliczeniowy


Potencjał energii wiatru

Ilość energii, jaką może wyprodukować elektrownia wiatrowa zależy od typu i mocy zastosowanej turbiny oraz od warunków wiatrowych panujących na terenie lokalizacji.

Średnio można przyjąć, że elektrownie wiatrowe w warunkach polskich na 1kW mocy zainstalowanej wytwarzają ok. 2 MWh/rok energii elektrycznej.

Sprzyjające lokalizacje:

- Obszary na wybrzeżach

- Grzbiety podłużnych wzniesień terenu

- Przełęcze

- Otwarta przestrzeń

- Doliny z prądami powietrznymi

źródło: IMGW

Zmienność warunków

źródło: http://www.automaeko.pl/

0

2

4

6

8

10

12

14

16

01-sty 06-sty 11-sty 16-sty 21-sty 26-sty 31-sty

czas [h]

prę

dkość w

iatr

u

149

126133

9381

6877 73

90107

126 126

0

20

40

60

80

100

120

140

160

styc

zeń

luty

mar

zec

kwiecień m

aj

czer

wiec

lipiec

sier

pień

wrz

esień

paźd

zier

nik

listo

pad

grud

zień

Okresy wietrzności w Polsce

Cieczowe kolektory słoneczne

Kolektory cieczowe

Kolektory

płaskie

Kolektory

skupiające

Kolektory

odkryte

Kolektory

zakryte

Kolektory

próżniowe

Kolektory

CPC

Kolektory cieczowe

Kolektory

płaskie

Kolektory

skupiające

Kolektory

odkryte

Kolektory

zakryte

Kolektory

próżniowe

Kolektory

CPC

Potencjał energii słonecznej w Polsce

Możliwy do osiągnięcia za pośrednictwem kolektorów słonecznych uzysk energii zależy w głównej mierze od dostępności promieniowania słonecznego.

Dostępność promieniowania można scharakteryzować za pośrednictwem rocznej sumy napromieniowania na powierzchnię poziomą.

W Polsce średnia wartość napromieniowania wynosi około 1000 kWh/m2.

źródło: http://solargis.info

Panele fotowoltaiczne

Panele fotowoltaiczne – wykorzystują zjawisko fotowoltaiczne (efekt fotowoltaiczny) jest to zjawisko polegające na powstaniu siły elektromotorycznej w ciele stałym pod wpływem promieniowania świetlnego.


Pompy ciepła

Pompy ciepła – zasada działania sprężarkowej pompy ciepła polega na pobieraniu ciepła za pomocą parownika z tzw. dolnego źródła ciepła (powietrza zewnętrznego, gruntu, wody gruntowej lub powierzchniowej) o danej temperaturze, przekazywaniu pobranego ciepła do czynnika roboczego krążącego w pompie ciepła, podnoszeniu temperatury czynnika roboczego w pompie ciepła poprzez sprężanie i oddawaniu uzyskanego ciepła do instalacji w obiekcie (tzw. źródła górnego) za pomocą skraplacza.


Dolne źródło ciepła

Źródło dostarczające ciepło niskotemperaturowe potrzebne do odparowania czynnika roboczego w parowaczu pompy ciepła powinno charakteryzować się następującymi cechami:

- dużą pojemnością cieplną,

- możliwie wysoką i stałą temperaturą,

- brakiem zanieczyszczeń powodujących korozję elementów instalacji lub powstawanie osadów,

- łatwą dostępnością i niskimi kosztami instalacji służącej do pozyskiwania i transportu ciepła

Możliwe do wykorzystania źródła ciepła:

- powietrze zewnętrzne

- grunt i wody gruntowe

- wody powierzchniowe

źródło: Hewalex

a) pionowy b) poziomy c) studnia głębinowa

źródło: M. Rubik

Temperatura źródła dolnego

Wydajność grzewcza pompy ciepła charakteryzowana jest za pośrednictwem tzw. współczynnika wydajności grzewczej (COP). Współczynnik tym mówi o tym jak dużo ciepła dostarczy pompa ciepła w stosunku do zapotrzebowania na energię elektryczną do jej zasilania.

Roczny przebieg temperatury powietrza w Warszawie

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

sty lut mar kw i maj cze lip sie w rz paź lis gru

tem

pera

tura

[oC

]

0 m

1 m

2 m

3 m4 m

5 m

6 m

7 m

8 m

9 m 10 m

-5

0

5

10

15

20

0 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 275 300 325 350

Kolejny dzień roku

Tem

pera

tura

[oC

]

Małe elektrownie wodne

Małe elektrownie wodne – są to elektrownie wodne o mocy zainstalowanej poniżej 5 MW.

Można wyróżnić dwa podstawowe typy elektrowni wodnych:

- elektrownia przepływowa - bez magazynowania wody, moc uzależniona od aktualnego przepływu wody w rzece: mniej stabilna wydajność

- elektrownia zbiornikowa - większa stabilność pracy w ciągu roku, zwykle wymagana budowa zapory

Zdjęcie: Frontier Technology/ Low Impact Hydropower Institute

Zdjęcie: PG&E National Energy Group/ Low Impact Hydropower Institute

Przepływ (m3/s)

Spad (m)

Moc w kW ≈7 x Spad x Przepływ

Tamai

przelew

Zbiornik górny

Krata Linie przesyłowe

Turbina

Generator

Rurociąg

Budynek elektrowni

Kanał odpływowy

Rura ssąca

Transformator

Stacja rozdzielcza

Zasada działania Elektrownia wodna wykorzystuje energię potencjalną wynikającą z różnicy poziomów zbiorników wodnych (spad) i zamienia ją na pracę mechaniczną za pomocą turbin a następnie w energię elektryczną za pomocą generatorów.

Biomasa


Grunty orne

(żywność,

pasze)

Zbiory

żywność/

paszy

Produkcja

żywności

Konsumpcja

żywności

Pastwiska

Gospodarka

leśna/produkcja

włókien

Dodatkowe

grunty pod

biomateriały

Grunty pod

rośliny

energetyczne

Inne grunty

Wycinka

lasów

Zbiory roślin

energetycznych

Produkcja

zwierzęca

Produkcja

energii

Konsumpcja

materiałów

Konsumpcja

energii

Produkcja

materiałów

Przeznaczenie

gruntów /

produkcja

pierwotna Zbiory PrzeznaczenieKońcowe

wykorzystanie

4

3

2

1

3

5

7

4

6

6

Odpady wtórneOdpady pierwotne Odpady końcowe

Straty

Grunty orne

(żywność,

pasze)

Zbiory

żywność/

paszy

Produkcja

żywności

Konsumpcja

żywności

Pastwiska

Gospodarka

leśna/produkcja

włókien

Dodatkowe

grunty pod

biomateriały

Grunty pod

rośliny

energetyczne

Inne grunty

Wycinka

lasów

Zbiory roślin

energetycznych

Produkcja

zwierzęca

Produkcja

energii

Konsumpcja

materiałów

Konsumpcja

energii

Produkcja

materiałów

Przeznaczenie

gruntów /

produkcja

pierwotna Zbiory PrzeznaczenieKońcowe

wykorzystanie

4

3

2

1

3

5

7

4

6

6

Odpady wtórneOdpady pierwotne Odpady końcowe

Straty

Sposoby wykorzystania biomasy

1. Kominki grzewcze

2. Kotły grzewcze

źródło: http://www.tapis.pl

źródło: Viessmann

O potencjale rynku krajowego

26

• Duży potencjał,

również innowacyjny

• Nowe zasady wsparcia

• Perspektywa wzrostu cen energii 2

5

70 550

70

60

15

5

Maksymalna moc elektryczna przyjęta

jako skala mikro-biogazowni w

poszczególnych krajach

Francja 100 kWe

Belgia 30 kWe

Holandia 50 kWe

Dania 100 kWe

Niemcy 75 kWe

Polska 40 kWe

Włochy 100 kWe

O małych biogazowniach

27

Vergister

Sanitatie

Mest

Natuurgras

Etc.

Digestaat opslag

Voeding

Biogas opslag

Vergister

Sanitatie

Mest

Natuurgras

Etc.

Digestaat opslag

Voeding

Biogas opslag

Vergister

Sanitatie

Mest

Natuurgras

Etc.

Digestaat opslag

Voeding

Biogas opslag

Vergister

Sanitatie

Mest

Natuurgras

Etc.

Digestaat opslag

Voeding

Biogas opslag

Fermentator

Zbiornik na biogaz

Zbiornik na masę pofermentacyjną

Wsad substratów

Gnojowica, Odpady organiczne, Rośliny, Etc.



Fermentacja w biogazowni

Przefermentowana biomasa

Biogaz

Spalanie

Uzdatnianie

Odpad

Nawóz naturalny

Biometan w sieci, Paliwa transportowe

Energia elektryczna

Ciepło

Typy fermentorów

Reaktor z mieszaniem całkowitym (stojący):

zbiornik wykonany zazwyczaj z betonu lub stali, z mieszaniem oraz ogrzewaniem, różnorodne wysokości i szerokości

Reaktor z przepływem tłokowym (poziomy): Stalowy lub betonowy z mieszadłem łopatkowym,

mieszany i ogrzewany

Różne konfiguracje biogazowni

Podstawowe komponenty mikrobiogazowni

Vorgrubemieszanie

FeststoffeintragSubstraty stałe Rührkessel-reaktor

fermentacja Endlagerpoferment

Kondensat-abscheider

Zbiornik kondensatu

HeizöltanksBHKW

Zbiornik na olej opałowy

CHP

ÜberschusswärmeNadwyżka ciepła

Proces

Warunki procesu:

• bez powietrza (beztlenowa)

• wilgotność (max. 20% DM w technologii mokrej)

• ogrzewanie: 35°C - 45°C (często), 50°C - 55°C (rzadko)

• neutralne lub lekko zasadowe pH

Proces mikrobiologiczny (biologiczny)

Biomasa (mokra)

obornik, gnojowica, org. pozostałości roślin energetycznych, etc.

poferment

Składniki odżywcze

Biogaz (CH4, CO2)

34/30

Kosubstraty

Stary chleb Wytłoki z jabłek Młóta Bioodpady (gospodarstwa domowe) Tłuszcze z separatorów Tłuszcz flotacji Tłuszcz do smażenia Pozostałości roślinne Zmiotki ziaren Zacier zbożowy Gliceryna Liście ziemniaczane Skórki ziemniaków Ziemniaki - pulpa Liście Melasa Serwatka Wytłoki owocowe Ekstrakt mączki rzepakowej Ciasto rzepakowe Pokos trawy Odpady ze stołówki Łupiny cebuli ......

Odpady organiczne

Corn Cob Mix Kiszonka groch pastewny Kiszonka buraki pastewne Słoma zbożowa Kiszonka z traw Owies kiszonka ziemniaki kiszonka z lucerny nasiona kukurydzy kiszonka z kukurydzy nasiona rzepaku ziarna żyta Czerwona koniczyna na kiszonkę Kiszonka z buraków Słoneczniki Pszenżyto – kiszonka Pszenżyto – ziarna Pszenica - kiszonka Ziarna pszenicy Buraki cukrowe – kiszonka ... ..

Uprawy energetyczne

Udział różnych źródeł biogazu w całkowitym potencjale

Gaz wysypiskowy 5%

Osady ściekowe 11%

Resztki organiczne 7%

Gnojowica i obornik 27%

Produkty uboczne prod. rolnicz.

25%

Odpady z pielęgnacji terenu

3%

Uprawy energetyczne 22%

Źródło: „Wytyczne do produkcji i wykorzystania biogazu”, Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V.

Biogaz

CvHwOxNySz

Materia organiczna

Bakteria

Ciepło

Biogaz: (skład)

CH4: 45 – 70 Vol-%

CO2: 25 – 50 Vol-%

O2: 0 – 3 Vol-%

N2: 0 – 5 Vol-%

H2O: 0 – 10 Vol-%

H2, NH3, H2S w ppm

1 m³ Biogazu

= 0,6 Litra ON (przy 60 Vol-% CH4)

Węglowodany, tłuszcze,

białka

Kwasy tłuszczowe, Cukry,

Aminokwasy

Kwas propionowy

Kwas octowy

Kwas masłowy

metan

CO2

Proces powstawania biogazu

biomasa

biogaz

Proces powstawania biogazu

zakwaszanie

1. hydroliza

Formowanie biogazu

2. Powstawanie kwasów

3. Powstawanie Kwasu octowego

4. metanogeneza

Węglowodany, tłuszcze,

białka

Kwasy tłuszczowe,

Cukry, Aminokwasy Kwasy

tłuszczowe (kwas

propionowy)

Kwas octowy

Zakresy temperatur dla rożnych bakterii

Termofilne (50 – 60 C) -Wysokie uzyski gazu i krótki czas retencji

-Wrażliwość biocenozy

-Trudności z szybko degradowalnymi substratami (za szybka hydroliza)

Mezofilne (32 - 45 C) -Stabilna biocenoza

-Satysfakcjonujące uzyski gazu przy akceptowalnym czasie retencji

-Powszechność zastosowań, szczególnie przy mokrej fermentacji

Psychrofilowe (32 - 45 C) -Powolny wzrost

-Długi czas retencji, nieefektywne uzyski gazu

-Obecnie się nie stosuje takiego rozwiązania

Poszczególne procesy rozkładu...

• … zachodzą jednocześnie W biogazowniach rolniczych rozdzielenie etapów rozkładu odgrywa mniejszą rolę

• … silnie zależą wzajemnie od siebie Produkty pośrednie są potrzebne dla następnych procesów

• … mogą podlegać wzajemnej inhibicji Produkty pośrednie nie mogą się akumulować

• … rozwijają się wolno na końcowych etapach Hydroliza jest najszybsza, metanogeneza najwolniejsza

one-stage

process

biogas digestate

Podstawowe określenia - Zawartość suchej masy M

okra

/ ś

wie

ża m

asa (

FM

)

Masa organiczna (oDM) [% FM or % DM ]

Masa nieorganiczna

(minerały)

Woda

Su

ch

a m

asa (

DM

)

Podstawowe określenia – Czas retencji

Czas retencji (aktywności) HTR

HTR [dni] = objętość robocza VR / dzienny wkład substratów V

VR - [m3]

V - [m3/dobę]

VR = Objętość zbiornika –

- Objętość zbiornika gazu

Podstawowe określenia – Obciążenie objętościowe

Przykład obliczenia obciążenia objętościowego BR oDM (smo)

– sucha

masa

organiczna

ilość oDM (smo) oDM oDM

substrat [ton/rok] %FM (swiezej

masy) [t/rok] [kg/d]

gnojowica bydlęca 2200 9% 198 542

odpady zwykłe 700 17% 119 326

gnojówka kurza sucha 500 34% 170 466

odpady tłuszczowe 800 27% 216 592

SUMA 4200 703 1926

Czyli: dzienny wkład substancji organicznych = 1926 kg/dobę

Przy objętości zbiornika 800 m3

BR = 1926 / 800 = 2,41

[kg oDM (smo) / (m3 * dzień)]

Podstawowe zależności – BR i HTR

Krytyczne wartości BR i HTR

Czas retencji hydraulicznej HTR [dni]

Obciążenie objętościowe BR [kg oDM/(m3*d)]

pro

du

ktyw

no

ść in

stal

acji

[m3

gazu

/(m

3zb

iorn

ika*

dzi

eń)]

spra

wn

ość

wyk

orz

ysta

nia

bio

mas

y

[m3

gazu

/kg

oD

M]

Wartość krytyczna HTR i BR

Podstawowe zależności – odory i HTR

Redukcja odoru w funkcji czasu retencji HTR

czas retencji HTR [dni]

stę

żen

ie w

zglę

dne

[%]

O energii w gospodarstwie rolnym

źródło:ozerise.pl/ Zużycie energii elektrycznej w wybranym okresie pomiarowym (sierpień – listopad) – ok.2800godz.

3 kW

7 kW


źródło:ozerise.pl/ Zużycie energii elektrycznej w wybranym okresie pomiarowym (jedna doba, gosp. mleczarskie)

Dobowa zmienność zużycia energii w gospodarstwie a samowystarczalność


Dobowa zmienność zużycia energii w gospodarstwie a samowystarczalność

źródło:ozerise.pl/ Zużycie energii elektrycznej w wybranym okresie pomiarowym (jedna doba)


źródło:ozerise.pl/


• Cena, koszt, ekonomia… z punktu widzenia prosumenta (inwestora)

– Całkowity koszt energii elektrycznej zakupionej z sieci ~0,50 zł/kWh + VAT

– Koszt samej energii czynnej ~0,30 zł/kWh + VAT

– Cena sprzedaży energii <10kW ~0,70 zł/kWh - CIT

– Cena sprzedaży energii >10kW ~0,17 zł/kWh - CIT

– Zasady rozliczania energii wytworzonej są chwilowo niepewne, ale czekamy na nowelizację Ustawy OZE


0

2

4

6

8

10

12

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

10 kW


0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

10 - 40 kW


0

10

20

30

40

50

60

70

80

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

40 kW


Instalacja 40 kW

zużycie własne 100 000 kWh/rok

produkcja z biogazowni 280 000 kWh/rok

stopień wykorzystania na miejscu 50% cena

uniknięty pobór 50 000 kWh/rok 0,50+VAT zł/kWh

wolumen sprzedany w net-meteringu 50 000 kWh/rok 0,30+VAT zł/kWh

wolumen pobrany w net-meteringu 50 000 kWh/rok -0,20+VAT zł/kWh

wolumen sprzedany do sieci 180 000 kWh/rok 0,17-CIT zł/kWh

wolumen zakupiony z sieci 50 000 kWh/rok

zakład energetyczny

2 razy 0,20 zł/kWh

0,30-0,17=0,13 zł/kWh

• wg interpretacji MG 2015

• Czekamy na nowelizację Ustawy OZE

O dodatkowych zyskach

Suszenie siana, zbóż, etc. Dodatkowy zysk


Suszenie pofermentu - nawóz Dodatkowy zysk


Zalety i cele technologii biogazu

1. Energia – Produkcja gazu, elektryczności i

ciepła

2. Wartości nawozowe – Zmniejszenie efektu „wypalania”

roślin

– Większa płynność, łatwiejsze pompowanie

– Poprawia się kompatybilność zastosowania w zależności od gatunku roślin

– Obniżenie zdolności kiełkowania nasion chwastów

– Łatwo przyswajalny nawóz

1. Wartości środowiskowe

– Zmniejszenie odorów

– Redukcja emisji metanu i amoniaku

– Redukcja wypłukiwania azotanów

– Redukcja patogenów

– Recykling pozostałości organicznych

– Unikanie podłączenia kanalizacji na

obszarach oddalonych

O rynku krajowym

• Mikrobiogazownia rolnicza w Studzionce, Moc kogeneratora: 30 kWe

Źródło: dr inż. Alina Kowalczyk-Juśko

O rynku krajowym

• Mikrobiogazownia kontenerowa (Instytut Maszyn Przepływowych + Politechnika Śląska)


O rynku krajowym

• Mikrobiogazownia kontenerowa ITP/o. Poznań (producent Mega Bełżyce), Moc 4-9 kWe


O rynku krajowym

• Belgijski Biolectric i SOLAR Naturalna Energia, Moc 40 kWe

Praktyczne aspekty inwestycji

Praktyczne aspekty Przygotowanie inwestycji

Strona techniczna biznesowa formalna

Czas potrzebny na przygotowanie inwestycji

Praktyczne aspekty Realizacja inwestycji

Najważniejsze zadania z ich podziałem

Czas potrzebny na realizację inwestycji

Praktyczne aspekty Eksploatacja

Klucz to stały monitoring i sterowanie

Dobra praktyka w zakresie eksploatacji

Najważniejsze zadania z ich podziałem

Źródło:

Praktyczne aspekty inwestycji – na przykładzie technologii monosubstratowej

Zgarniacze : ≥ 60 krów Ruszt : ≥ 100 krów Zbiornik ≥ 1.000 m³

kanał

Vergster

Pełna podłoga: 4 - 16 m³/dzień Ruszta: 8 - 32 m³/dzień

nawóz out : 4-32m³/dzień

Monitoring przez internet

gnojowica:

m

{

Prąd Ciepła woda

Źródło:

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/c1/Computer-aj_aj_ashton_01.svg

Praktyczne aspekty inwestycji – na przykładzie technologii monosubstratowej

Źródło:

Ograniczony asortyment stosowanych mono-substratów np. substrat od 9 do 12% zawartości suchej

masy w tym ok. 70% masy organicznej

Niższa wydajność biogazowa monosubstratu w porównaniu do ich wielosubstratowych kompozycji np.

technologia NAWARO: gnojowica z kiszonkami

Zalety technologii monosubstratowej dla mikroskali!

Możliwość zastosowania jednostopniowej fermentacji (cztery w jednym)

Możliwość skalowania w niskich progach mocy z zachowaniem atrakcyjności cenowej

Możliwość zautomatyzowania procesów eksploatacji, zwłaszcza zasilania i opróżniania fermentatora

Prosta obsługa po stronie Rolnika i zdalne sterowanie złożonymi procesami po stronie Dostawcy

Z reguły niższy koszt substratu (często odpad) na ogół dostępnego w jednym gospodarstwie

Wady technologii monosubstratowej!

Praktyczne aspekty – przygotowanie inwestycji

Źródło:

A. Strona techniczna - dobór wielkości mikrobiogazowni:

• Dopasowana do ilości dostępnego substratu (np. ilości krów mlecznych i sposobu hodowli)

• Dopasowana do jakości posiadanego substratu (związek ze sposobem żywienia, mlecznością krów, strukturą stada, skalą użycia chemii )

• Dopasowana do wielkości zużycia energii w gospodarstwie (optymalizacja zużycia na potrzeby własne)

UWAGA- ZAWSZE PRZED DECYZJĄ O SKALI INSTALACJI NALEŻY ZBADAĆ W LABORATORIUM JAKOŚĆ MONOSUBSTRATU

zawartość suchej masy i suchej masy organicznej oraz zdolność biogazową,

zawartość metanu w biogazie i pH


Źródło:

A. Strona techniczna - dobór wielkości mikrobiogazowni:


Źródło:

A. Strona techniczna - wybór usytuowania mikrobiogazowni:

Lokalizacja zawsze na terenie gospodarstwa, ale z optymalnym dystansem do:

• ujęcia gnojowicy

• miejsca odprowadzenia pofermentu

• punktu przyłączeniowego ee

• miejsc odbioru ciepła

• przyłącza internetowego

• ujęcia wody użytkowej

• zabudowań gospodarczych


Źródło:

B. Strona biznesowa - ocena opłacalności inwestycji i montaż finansowy:

Okres zwrotu i sposób finansowania zawsze jest powiązany:

• ze skalą i strukturą zużycia energii elektrycznej oraz ciepła

• z taryfami zakupu energii elektrycznej i kosztami opału

• z dostępnością substratu i jego jakością

• z wyborem konkretnego źródła finansowania i współfinansowania

• z doborem Produktu i Dostawcy, czyli ceną urządzenia i kosztami bieżącej

eksploatacji

+ wiel innych czynników jak np. polityka Państwa w zakresie OZE


Źródło:


Na tym etapie należy jednoznacznie odpowiedzieć sobie na podstawowe pytania:

1. Jaką ilością i jakością substratu dysponuję? Czy muszę go wzbogacać np.

serwatkami lub dowozem gnojowicy z innego gospodarstwa?

2. Ile godzin rocznie może wydajnie pracować instalacja biogazowa – czyli ile

wyprodukuje energii i przy jakich kosztach eksploatacyjnych?

3. Jak wygląda taryfa i struktura zużycia energii w gospodarstwie: ile

wyprodukowanej energii zużyjemy na potrzeby własne, ile skompensujemy z

poborem, a ile odsprzedamy?


Źródło:

B. Strona biznesowa - ocena opłacalności inwestycji i montaż

finansowy:

4. Ile ciepła jesteśmy w stanie wykorzystać, a ile musimy „wydmuchać w

powietrze”?

5. Czy produkt mieści się w programach dotacyjnych (np. generuje w

sposób pewny określoną ilość skojarzonej energii i daje oczekiwany

efekt ekologiczny)?

6. Czy cena pełnego rozwiązania i związany z tym nakład własny mieści się

w możliwościach finansowych?

7. Czy dostawca przewiduje harmonogram finansowania dopasowany do

źródeł finansowania?


Źródło:


8. Czy dostawca zapewnia kompleksowość obsługi procesu: od

zaprojektowania, przez pozyskanie współfinansowania, dostawę, montaż

i uruchomienie oraz formalne przyłączenie i bieżące sterowanie

mikroinstalacją?

Czyli czy nie ma ukrytych nakładów i kosztów?


Źródło:

Zakres procedury uzależniony jest od odpowiedzi na zasadnicze pytanie:

Czy jest to budowla? Czy jest to urządzenie? - poywolenie na budowę, czy

zgłoszenie? Decyzja zawsze należy do urzędnika – a tu co powiat i co

gmina to inna praktyka

C. Strona formalna - w zakresie prawa budowlanego:

C. Strona formalna - w zakresie prawa środowiskowego:

Brak konieczności wykonywania analizy oddziaływania na środowisko. W

praktyce, należy jednak zwrócić się do wójta o wydanie właśnie takiej

decyzji tj. o „braku konieczności wykonywania analizy …”. Decyzja jest

automatyczna, gdyż mikroinstalacja biogazowa wpięta jest w istniejący cykl

produkcyjny i działamy w ramach aktualnych pozwoleń i decyzji

środowiskowych.


Źródło:

W pełni korzystamy z praw i przywilejów prosumenta – użytkownika

instalacji o mocy do 40 kW

C. Strona formalna - w zakresie prawa energetycznego:

C. Strona formalna - w zakresie procedury finansowania:

99% potencjalnych inwestorów chce skorzystać ze wsparcia finansowego.

W zależności od programów (RPO, WFOŚiGW, inne) konieczne jest

opracowanie wniosku dotacyjnego zawierającego szereg analiz, w tym:

określenie poziomu efektu energetycznego i ekologicynego, biznesplanu lub

tylko analizy finansowej, a w szczególnych przypadkach studium

wykonalności projektu


Źródło:

• Proces decyzyjny Rolnika o rozpoczęciu inwestycji– zależy od osobowości

- X tygodni

• Pozyskanie decyzji budowlanych, środowiskowych – od 5 do 15 tygodni

• Badanie jakości biogazowej substratu – do 5 tygodni

• Opracowanie dokumentacji technicznej, finansowej i dotacyjnej – do 8

tygodni

• Procedura dotacyjna – do 20 tygodni

• Ustalenie warunków dostawy – do 2 tygodni

Czas przygotowania inwestycji:

Praktyczne aspekty – realizacja inwestycji

Źródło:

Podstawą sprawnej realizacji jest mądry,

realny podział zadań pomiędzy

Rolnika a Dostawcę


Źródło:

• Optymalne ustalenie lokalizacji mikrobiogazowni i wytyczenie przebiegu

tras przyłączeń - wspólnie Rolnik i Dostawca

• Wykonanie utwardzonej podstawy (ławy fundamentowej) pod

posadowienie mikrobiogazowni – Rolnik w oparciu o dostarczone przez

Dostawcę projekty (plany, rysunki)

Najważniejsze zadania z ich podziałem:


Źródło:


• Zapewnienie drogi dojazdowej na miejsce instalacji i placu dla jednoczesnej

pracy dźwigu i dużego samochodu ciężarowego - Rolnik

• Wykonanie wykopów pod położenie przyłączy – Rolnik na podstawie map i

rysunków dostarczonych przez Dostawcę

• Dostawa wszystkich komponentów na miejsce instalacji – Dostawca


Źródło:


• Ustawienie jednostki CHP (kontenera) i montaż reaktora - Dostawca

• Ułożenie i montaż kabli i rurociągów w wykopach oraz pomp w kanale

gnojowym - Dostawca

• Wykonanie podłączeń: gnojowica, poferment, energia ee, ciepłociąg, internet,

woda - Dostawca


Źródło:


• Ustawienie parametrów i uruchomienie procesów - Dostawca

• Przeszkolenie użytkownika w zakresie eksploatacji – Dostawca

• Zasypanie wykopów, niwelacja gruntu, ewentualne wykonanie ogrodzenia -

Rolnik

• Dowóz pierwszego wsadu pofermentu z innej biogazowni (zaszczepienie

bakterii) - Rolnik

• Uroczyste otwarcie - RAZEM


Źródło:

Czas realizacji inwestycji:

Pierwsze uruchomienie: 10 -14 tygodni od podpisania umowy, w tym

• Czas produkcji urządzeń: do 12 tygodni • Czas wykonania podłoża do posadowienia i wykopy pod

infrastrukturę: do 1 tygodnia • Czas montażu i pierwszego uruchomienia – do 1 tygodnia

• Ilości i jakości substratu. • Pierwszego wsadu fermentacyjnego • Przestrzegania reżimów technologicznych

Osiągnięcie pełnej wydajności produkcji – okres rozruchu: od 10 do 30 tygodni, a zależy to od :

Praktyczne aspekty – eksploatacja biogazowni

Źródło:

Kluczowy jest stały monitoring i bieżące sterowanie, bowiem poprawna fermentacja

metanowa monosubstratu wymaga stałego kontrolowania wielu parametrów:


Źródło:

• Regulowanie cykli zasilania i opróżniania reaktora

• Regulowanie cykli mieszania substratu w reaktorze

• Kontrola i regulacja temperatury fermentacji

• Kontrola i regulacja napowietrzania reaktora

• Kontrola poziomu i ciśnienia gazu

• Kontrola poziomu H2S

• Kontrola pracy silników i generatorów

• Kontrola okresów konserwacji

• itd.


Źródło:

Dobra praktyka w zakresie eksploatacji:

• Wyposażyć instalację w elektroniczne układy zdalnego sterowania – zależy

od wyboru produktu i Dostawcy

• Zapewnić stały, zdalny monitoring i sterowanie przez wyspecjalizowany

podmiot – Wyodrębniony Operator - najlepiej zespół Dostawcy, jeżeli taka usługa

jest oferowana

• Przeszkolić przynajmniej 2 osoby w zakresie bieżącej eksploatacji na miejscu

w gospodarstwie

• Przekazać Rolnikowi do użytkowania panel monitorujący parametry pracy

mikrobiogazowni, zwłaszcza chwilową wielkość produkcji ee oraz

powiadomienia o błędach


Źródło:


• Zapewnić pierwszą i drugą linię serwisową

• Dokonywać bieżących, regularnych czynności konserwacyjnych – najlepiej

Rolnik

• Utrzymywać względnie stałe parametry żywieniowe bydła

• Ograniczyć stosowanie inhibitorów i odseparować wodę – bezwzględnie

Rolnik

• Przynajmniej raz dziennie poświęcić ok. 10 minut na „zajrzenie do

instalacji” – bezwzględnie Rolnik


Źródło:


Rolnik: • Regularna wymiana: oleju, filtra oleju, świec

• Okresowa wymiana: pasków napędowych, filtra węglowego H2S

• W zależności od potrzeb: przepłukanie zaworów, przeczyszczenie rur gazowych,

utrzymanie porządku

Operator: • Stale: monitorowanie i sterowanie parametrami pracy mikroinstalacji +

wsparcie pierwszej linii serwisowej

• Okresowe: przeglądy konserwacyjne

• Planowane: wymiany komponentów np. silnik, pompa itp.

• Incydentalne: naprawy uszkodzonych lub wyeksploatowanych elementów


Źródło:


Producent/dostawca: • Kilkuletnia: obsługa gwarancyjna

• Stałe: zapewnienie drugiej linii serwisowej

• Okresowe: dostawy materiałów eksploatacyjnych

Optymalne rozwiązanie: • Stała, odnawiana corocznie umowa kompleksowego „maintenance”, zawierająca

monitoring, sterowanie, dostawy materiałów eksploatacyjnych, bieżące naprawy i

konserwacje

Dziękuję za uwagę!

Dziękuję za uwagę!

Opracował: Marek Amrozy

e-mail: [email protected]

Adres: ul. Świętokrzyska 20

00-002 Warszawa

Tel: (22) 50 54 661

Documents

Odnawialne źródła energii oraz - bioenergyfarm.eu · prosumenckie źródło energii w ... Odnawialne źródła energii Odnawialne źródła energii – źródła energii, których