Primjeri proizvodnje i primjene biometanau EU · 6 11 Tržište bioplina/biometanau Austriji Oko 500 bioplinskihpostrojenja (300 poljoprivrednih) i 10 biometanskih postrojenja(iz

1

1

IEE UrbanBiogas projekt “Gradski otpad za proizvodnju biometana za predaju u plinsku mrežu i prijevoz”

Željko Jurić,Energetski institut Hrvoje Požar

Zagreb, 21.09.2012.

Primjeri proizvodnje i primjene biometana u EU

Seminar: „Proizvodnja bioplina i biometana iz organskog otpada“

2

Sadržaj

■ Uvod - tehnologije za pročišćavanje bioplina

■ Razvijena tržišta bioplina/biometana

– Njemačka

– Austrija

– Nizozemska

■ Primjeri proizvodnje i primjene biometana iz organskog otpada

– Henriksdal (Švedska) – prijevoz

– Inwil (Švicarska) – utiskivanje u mrežu

– Lille (Francuska) – utiskivanje u mrežu i prijevoz

2

3

Uvod

Organski otpad

Digestat

Proizvodnja

bioplina

Pročišćavanje

bioplina

Primjena

biometana

El. energija

Toplina

Gorivo

Plinska mreža

4

Tehnologije za pročišćavanje bioplina

■ Bioplin dobiven anaerobnom digestijom obično sadrži uz 50-65 vol. % metana i 35-50 vol. % ugljikovog dioksida, 0-12 vol. % vodene pare te male količine ugljikovodika, dušika, vodika, kisika, amonijaka i sumporvodika(moguće i Cl, F, Si…).

■ Pročišćeni bioplin = biometan (sadržaj metana > 95 vol. %)

■ Da bi se dobio biometan potrebno je instalirati tehnologije:– Odsumporavanja

– Sušenja

– Izdvajanja CO2■ Tretman otpadnih plinova u cilju izbjegavanja emisije metana:

– Oksidacija (termička, regenerativno-termička ili katalitička)

– FLOX-plamenik

3

5


■ Grubo odsumporavanje: biološki tretman (skruber + vanjska regeneracija, doziranje zraka (N2!)), taloženje sulfida (Fe(II)Cl2, FeOH), NaOH skruber

■ Fino odsumporavanje: aktivni ugljen

■ Odstranjivanje kondenzata pri hlađenju plina

■ Adsorpcija silikagelom

6


■ Adsorpcija pod promjenjivim tlakom (PSA)

■ Skrubiranje aminima

■ Skrubiranje vodom pod tlakom

■ Skrubiranje poliglikolnim otopinama

■ Membranska tehnologija

■ Kriogena tehnologijaBiometan u Njemačkoj

Tehnologije za izdvajanje CO2 (status: ožujak 2012.)

0

10

20

30

40

50

2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012

PSASkrubiranje aminimaSkrubiranje vodom pod tlakom

Skrubiranje poliglikolim otopinama Membranska tehnologija

4

7


■ Tehnologija je dostupna i dokazana na preko 170 postrojenja diljem Europe

■ Izbor tehnologiji ovisi o karakteristikama bioplina i uvjetima na lokaciji bioplinskog postrojenja

■ Emisiju metana je potrebno izbjeći tretmanom otpadnih plinova i odgovarajućim vođenjem bioplinskog postrojenja

8

Postrojenja za pročišćavanje bioplina u Njemačkoj, izvor: dena (sredina 2011.)

5

9

Postrojenja za pročišćavanje bioplina u odabranim zemljama EU; izvor: dena (sredina 2011.)

10

Tržište bioplina/biometana u Njemačkoj

■ Oko 8.800 bioplinskih postrojenja (oko 7.000 poljoprivrednih), prosječne snage 400 kWe - stanje: kraj 2011.

■ Investicijski troškovi bioplinskih postrojenja iznose 2.500-6.000 EUR/kWe■ 84 postrojenja za pročišćavanje bioplina do razine biometana (iz 82 postrojenja se biometan utiskuje u plinsku mrežu)

■ Zakon promovira razvoj OIE kroz sustav zajamčenih otkupnih cijena (feed-in tarife); otkupna cijena se smanjuje godišnje za 2% (20 godina)

■ Zakonom o pristupu plinskoj mreži iz 2008. je omogućeno utiskivanje biometana u mrežu

■ Utiskivanje biometana u plinsku mrežu je regulirano Uredbom iz 2010.– Uredba regulira i troškove priključka - ukoliko je udaljenost manja od 1 km, operator mreže plaća 75% troškova priključka, a 25% (do 250.000 EUR) operater bioplinskog postrojenja

■ Cijena utisnutog biometana nije garantirana kao što je slučaj s električnom energijom (zajamčena otkupna cijena), već ovisi o tržišnoj cijeni

6

11

Tržište bioplina/biometana u Austriji

■ Oko 500 bioplinskih postrojenja (300 poljoprivrednih) i 10 biometanskihpostrojenja (iz 7 postrojenja se biometan utiskuje u plinsku mrežu) - stanje: kraj 2011.

■ Prosječna snaga bioplinskih postrojenja je oko 250 kWe■ Investicijski troškovi bioplinskih postrojenja iznose 4.500-7.000 EUR/kWe■ Feed-in tarifa se korigira na godišnjoj razini, ali kad se sklopi ugovor farifaje fiksna 15 godina – Dodatni bonus za pročišćavanje bioplina od 2 EURc/kWh, kad se utiskuje u plinsku mrežu

■ Po principu “one-stop-shop”, za ishođenje dozvola potrebno se obratiti na jednu adresu

■ Postrojenja za pročišćavanja bioplina:– 3 lokacije - stanice za punjenje vozila biometanom i utiskivanje u plinsku mrežu: Pucking / Gornja Austrija (2005.), Eugendorf / Salzburg, Bruck an derLeitha / Donja Austrija (2008.)

– 3 lokacije - utiskivanje u plinsku mrežu: Asten / Gornja Austrija, Leoben / Styria (2010.) Engerwitzdorf / Gornja Austrija (2010.)

– 1 lokacija - stanica za punjenje vozila biometanom: St. Margarethen am Moos (2007.)

– 3 nove lokacije - nemamo podatke

12

Tržište bioplina/biometana u Nizozemskoj

■ 130 bioplinskih postrojenja i 13 biometanskih postrojenja (biometan se utiskuje u plinsku mrežu) je bilo krajem 2011.

■ Program poticanja proizvodnje električne energije (SDE – program)– Poticanje proizvodnje električne energije je kroz sustav premija dodatno na tržišnu cijenu električne energije; isplata premija je garantirana 12 godina (premije se određuju za svaku godinu)

– Za dobivanje poticaja (sustav premija) je potrebno da je udio stajskog gnojiva u ko-digestiji veći od 50% (digestat se može koristiti kao gnojivo), a premija se dobiva za max. 8.000 rada pod punim opterećenjem

– Sredstva za isplatu premija su ograničena (princip “first come – first served”) samo 30% prijavljenih dobiva financijsku podršku od SDE-programa; problem nisu komplicirane procedure već fiksni iznosi premija (nisu uvijek poticajni)

■ Poticanje proizvodnje biometana– Zakon o prirodnom plinu - Regulira pristup biometana plinskoj mreži– 2008. - Feed-in tarife za pročišćavanje bioplina do biometana i utiskivanje u plinsku mrežu

– 2009. - Virtualni sustav trgovanja certifikatima “zelenog” plina– 2010. - Akcijski plan za biometan (8-12% biometana u plinskoj mreži do 2020., a 50% do 2050.)

7

13

Primjeri proizvodnje i primjene biometana

■ Västerås (Švedska) – prijevoz

■ Henriksdal (Švedska) – prijevoz■ Linköping (Švedska) – prijevoz

■ Inwil (Švicarska) – utiskivanje u mrežu■ Bern (Švicarska) – prijevoz

■ Rostock (Njemačka) – utiskivanje u mrežu

■ Altenstadt (Njemačka) – utiskivanje u mrežu i prijevoz

■ Werlte (Njemačka) – utiskivanje u mrežu

■ Bruck/Leitha (Austrija) – utiskivanje u mrežu

■ Madrid (Španjolska) – utiskivanje u mrežu i prijevoz

■ Lille (Francuska) – utiskivanje u mrežu i prijevoz

14

1. Henriksdal (Švedska)

■ Bioplin se proizvodi u Henriksdalu od 1969. godine, dok se od 2003. proizvodi biometan za vozila.

■ Postrojenje za obradu otpadnih voda pročišćava količine koje odgovaraju populaciji od cca 800.000 ljudi (najveće u Švedskoj).

■ Na lokaciji su, uz postrojenje za obradu otpadnih voda, i postrojenja za proizvodnju bioplina i biometana.

■ Stockholm Vatten AB, kao tvrtka koja se brine za vode, je operator postrojenja za obradu otpadnih voda i bioplinskog postrojenja, a operator postrojenja za pročišćavanje bioplina je tvrtka Scandinavian biogas.

8

15


■ Supstrati za proizvodnju bioplina (ukupno: 790.000 t/god.): kanalizacijskog mulja (96%) i otpaci hrane prikupljeni iz lokalnih restorana i tržnica (4%).

■ Bioplin se pročišćava iz dva bioplinska postrojenja i to iz postrojenja koje koristi otpad kao sirovinu i postrojenja za obradu otpadnih voda.

TEHNIČKI POKAZATELJI POSTROJENJA ZA PROIZVODNJU BIOPLINA

Početak rada 1969. Proizvodnja bioplina 1 400 Nm³/h

Vrijeme izgradnje nema podataka Vrijeme hidraulične retencije 19 d

Broj fermentora 7 Organsko opterećenje 1,6 kg oST/m3·d

Volumen fermentora 38 400 m³ Kvaliteta bioplina 60 - 65 vol. % CH4

Volumen skladišta bioplina nema podataka Potrošnja energije 2,4 kWh/Nm³ CH4 eq

TEHNIČKI POKAZATELJI POSTROJENJA ZA PROČIŠĆAVANJE BIOPLINA

Početak rada 2003. i 2006. Raspoloživost > 95 %

Sustav pročišćavanja vodeni pročistač (scrubber) Primjena biometana gorivo za vozila

Graditelj postrojenja Malmberg Tretman otpadnog zraka nema podataka

Kapacitet pročišćavanja

(na ulazu) 600 i 800 Nm³/h Gubitak metana nema podataka

Sadržaj metana 96 - 98 %

16


■ Prihodi od zbrinjavanja organskog otpada: 50-80 €/t

■ Troškovi proizvodnje bioplina: 2-4 €cent/kWh

■ Biometan se, kao gorivo u vozilima, koristi u Stockholmu još od 1996. godine, a njegova prodaja se od tada stalno povećava.

■ Grad Stockholm ima ekstenzivan program uvođenja biometana u vozila s ciljem da do 2050. bude grad bez fosilnih goriva.

■ Odjel za gospodarenje otpadom u Stockholmu neprestano radi na povećanju količine biološke obrade otpadne hrane.

■ Proces anaerobne digestije u bioplinskom postrojenju se kontinuirano optimizira.

9

17

2. Inwil (Švicarska)

■ Bioplinsko postrojenje u Inwilu nalazi se u regiji Luzern, koju karakterizira velika gustoća stočarskih farmi.

■ Od 2008. godine operator bioplinskog postrojenja je SwissFarmerPowerAG, koji se sastoji od tvrtke EWL (Erdgas Zentralschweiz AG), 72 poljoprivrednika i FENACO-a (Švicarska poljoprivredno-ekonomska grupacija).

18


■ Supstrati za proizvodnju bioplina (ukupno: 60.000 t/god.): stajski gnoj (50%), otpaci hrane i zeleni otpad (50%)

■ Dobiveni bioplin se pročišćava do kvalitete biometana, koji se utiskuje u plinsku mrežu.


Početak rada 2008. Proizvodnja bioplina 500 m³/h

Vrijeme izgradnje 1 godina Vrijeme hidraulične retencije nema podataka

Broj fermentora 3 Organsko opterećenje nema podataka

Volumen fermentora 4 550 m³ Kvaliteta bioplina 55 - 58 vol. % CH4

Volumen skladišta bioplina nema podataka Potrošnja energije nema podataka


Početak rada 2008. Raspoloživost nema podataka

Sustav pročišćavanja PSA Primjena biometana utiskivanje u plinsku mrežu

Graditelj postrojenja nema podataka Tretman otpadnog zraka nema podataka


(na ulazu) 225 Nm³/h Gubitak metana nema podataka

Sadržaj metana 98 %

10

19


■ Proizvedeni kompost od krute komponente digestata može se koristiti u privatnim vrtovima za kondicioniranje tla. Kompost je besplatno dostupan privatnim korisnicima na lokaciji bioplinskog postrojenja.

■ Kruto-tekuća separacija digestata koristi se kao organsko gnojivo na poljoprivrednim površinama tog područja.

■ Prije nego što je izgrađeno bioplinsko postrojenje u Inwilu, količina stajskog gnojiva na farmama bila je veća od lokalnih potreba. Poljoprivrednici su imali dodatne troškove za transport prekomjernih količina gnojiva na udaljena odlagališta. To je riješeno izgradnjom bioplinskog postrojenja i proizvodnjom bioplina iz stajskog gnojiva te naknadnim tretmanom digestata.

20

3. Lille (Francuska)

■ Centar za oporabu organskog otpada, u okviru kojeg je i bioplinskopostrojenje, lociran je u Lilleu i u pogonu je od 2007.

■ Organski otpad dolazi iz odabranih sabirnih centara, iz reciklažnih centara lociranih u blizini gradskog područja te iz javnih ugostiteljskih objekata.

■ Bioplin iz Centra za oporabu organskog otpada i iz postrojenja za obradu otpadnih voda pročišćava se do razine kvalitete biometana.

■ Biometan se zatim transportira do autobusnog terminala lociranog blizu Centra za oporabu organskog otpada ili se utiskuje u plinsku mrežu. Autobusi se pune mješavinom prirodnog plina i biometana.

11

21


■ Ukupna količina supstrata za proizvodnju bioplina (108.000 t/god.): organski otpad iz kućanstva i zeleni otpad

■ Miješanjem sušenog digestata s drvnim iverjem proizvodi se kompost, koji se koristi kao organsko gnojivo na poljoprivrednim površinama.

■ Bioplin se pročišćava do razine kvalitete biometana te se koristi kao gorivo u prometu i utiskuje se u mrežu.


Početak rada 2006. Raspoloživost 98 %

Sustav pročišćavanja vodeni pročistač

(scrubber) Primjena biometana

gorivo za vozila i

utiskivanje u mrežu

Graditelj postrojenja Greenlane Biogas Tretman otpadnog zraka nema podataka


(na ulazu) 1 200 Nm³/h Gubitak metana 1 %

Sadržaj metana 98 %


Početak rada - Proizvodnja bioplina 1 200 Nm3/h

Vrijeme izgradnje 1 godina Vrijeme hidraulične retencije nema podataka

Broj fermentora 3 Organsko opterećenje nema podataka

Volumen fermentora nema podataka Kvaliteta bioplina 60 vol. % CH4

Volumen skladišta bioplina nema podataka Potrošnja energije nema podataka

22


■ Investicijski troškovi postrojenja za pročišćavanje bioplina: cca. 1,48 milijuna €

■ Lille Métropole Communauté Urbaine (LMCU) je začetnik razvoja utiskivanja biometana u plinsku mrežu u Francuskoj.

■ Uporaba biometana kao goriva za vozila u gradu Lilleu doprinosi boljoj kvaliteti zraka u gradu i ublažava utjecaj na okoliš, u odnosu na fosilna goriva.

■ Postrojenje za pročišćavanje bioplina u pogonu od 2006. godine, ali je isporuka biometana stanici za punjenje autobusa započela 2010. Glavni razlog za kašnjenje u isporuci biometana je neusklađenost inovativnosti projekta i nacionalnog zakonodavnog okvira u vezi utiskivanja u plinsku mrežu i transporta plinskom mrežom do krajnjih korisnika.

12

23

Proizvodnja bioplina i biometana

Proizvodnja bioplina (12.615 m3/h)

Madrid(Španjolska); 4000; 31%

Västerås (Švedska); 280; 2%

Henriksdal (Švedska); 1400; 11%

Linköping (Švedska); 400; 3%

Rostock (Njemačka); 1000; 8%

Bern (Švicarska); 835; 7%

Inwil (Švicarska); 500; 4%

Altenstadt (Njemačka); 1200; 10%

Werlte (Njemaćka); 1000; 8%

Bruck/Leitha (Austrija); 800; 6%

Lille (Francuska); 1200; 10%

Kapacitet pročišćavanje (11.665 m3/h)

Madrid (Španjolska); 4000; 34%

Lille (Francuska); 1200; 10%

Västerås (Švedska); 700; 6%

Henriksdal (Švedska); 1400; 12%

Linköping (Švedska); 2120; 18%

Inwil (Švicarska); 225; 2%

Bern (Švicarska); 300; 3%

Bruck/Leitha (Austrija); 180; 2% Werlte

(Njemaćka); 500; 4%

Altenstadt (Njemačka); 690; 6%

Rostock (Njemačka); 350; 3%

24

Energy Institute Hrvoje Požar

Savska cesta 163, Zagreb, Croatia

Tel: 00385 1 6326 121

fax: 00385 1 6040 599

[email protected]

Hvala na pozornosti!

Documents

Primjeri proizvodnje i primjene biometanau EU · 6 11 Tržište bioplina/biometanau Austriji Oko 500 bioplinskihpostrojenja (300 poljoprivrednih) i 10 biometanskih postrojenja(iz