Výzkum „suché“ anaerobní fermentace různých druhů biomasy za účelem výroby

bioplynu

č. projektu: 2A-3TP1/010

Dotační program: Národní program výzkumu II

Trvalá prosperitaObdobí realizace: 2008 – 2009

Tento projekt byl realizován za finanční podpory z prostředků státního rozpočtu

prostřednictvím Ministerstva průmyslu a obchodu

Základní princip bioplynových stanic

Základním principem bioplynových stanic obecně je anaerobní rozklad biologicky rozložitelných materiálů na bioplyn a jeho přeměna na elektrickou energii a teplo. Na konci procesu zůstává fermentační zbytek (digestát).

„suchá“ x „mokrá“ fermentace

liší se především zpracovávanou biomasou:

„suché“ BPS – sypká biomasa – manipulace kolovým nakladačem„mokré“ BPS – tekutá biomasa – manipulace čerpadly

Další rozdíly „suché“ a „mokré“ fermentace

Mokrá

Sušina 6-10%Plnění čerpadlyKontinuální procesVálcovité fermentory

Míchání biomasy v průběhu procesuTisíce „mokrých“ BPS po celém světěDesítky „mokrých“ BPS v ČR

Suchá

Sušina 20-50%Plnění nakladačemDiskontinuální procesGarážovité fermentory s vratyBez míchání biomasy v průběhu procesuNěkolik desítek „suchých“ BPS převážně v NěmeckuPouze dvě „suché“ BPS v ČR

Vhodné druhy biomas pro „suchou“ fermentaci

hnůj z živočišné výrobytravní senážkukuřičná silážtráva z veřejných prostranství různé druhy biologicky rozložitelných odpadů – prošlé ovoce, zelenina, odpady ze supermarketůvytříděné biologicky rozložitelné komunální odpady

Přednosti „suché“ fementace

vhodné pro biomasu s vyšším obsahem sušiny vhodné pro získávání energie z bioodpadůnižší spotřeba el. energiejednoduché rozšíření stanice, biomasu není nutné před vstupem do fermentoru rozmělňovat, separovat nebo jinak upravovat, několik fermentorů – nehrozí kolaps celé stanicenižší poruchovost stanice

Výzkum „suché“ fermentace …

Cílem projektu byla optimalizace procesu „suché“ fermentace (fermentace netekutých substrátů). Prostředkem k naplnění tohoto cíle bylo vybudování a provoz laboratorního pracoviště v Šumperku Temenici, kde byly jednotlivé substráty a jejich kombinace podrobně zkoumány. Výsledky byly poté ověřovány na provozní bioplynové stanici v Šumperku Temenici. Projekt se týkal především biologicky rozložitelných materiálů ze zemědělské výroby, doplňkově rovněž biologicky rozložitelných odpadů.

Laboratorní pracoviště

Investor Fortex-AGS, a.s.Provozovatel Fortex-AGS, a.s.Dodavatel TRENDEX NOVA a.s.Na projektu dále spolupracují Mendelova zemědělská a lesnická univerzitaZahájení výstavby pracoviště srpen 2008Ukončení výstavby pracoviště říjen 2008Uvedení pracoviště do provozu listopad 2008Umístění pracoviště Šumperk – TemenicePočet výzkumných fermentorů 6Objem jednoho fermentoru 0,4*0,6*2 = 0,48 m3

Testované substráty kukuřičná siláž, travní senáž, hovězí hnůj a jiné biologicky

rozložitelné materiály

Provozní bioplynová stanice

Investor První bioplynová Šumperk, s.r.o.Provozovatel První bioplynová Šumperk, s.r.o.Dodavatel Fortex-AGS, a.s (generální dodavatel, stavební)

BIOFerm GmbH (technologie)GE Jenbacher (kogenerační jednotka)

Zahájení výstavby červen 2008Ukončení výstavby květen 2009Uvedení do zkušebního provozu květen 2009Uvedení do plného provozu prosinec 2009Umístění Šumperk – TemenicePočet fermentorů 6Objem jednoho fermentoru 5,7*35*4,7 (938 m3)Instalovaný el. výkon 526 kWInstalovaný tepelný výkon 558 kWRoční potřeba biomasy 13.280 tunRoční produkce el. energie 3.700 MWhRoční produkce tepla 14.600 GJSložení biomasy kukuřičná siláž, travní senáž, hovězí hnůj

Travní senáž

pH relativně stabilní – 7,3 – 8nutno dolévat perkolátní tekutinusložení CH4 v bioplynu po ustálení 50 – 55%Pozvolnější náběh procesuVelmi zajímavé hodnoty po přepočtení na 1 t čerstvé vsázky

množství plynu Cyklus 10 / F4 senáž

0

50

100

150

200

250

300

350

400

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27

dny

litrů

Kukuřičná siláž

problémy s poklesem pH a stabilitou celého procesunaměřena velká množství masných kyselinsložení CH4 v bioplynu po ustálení 50 – 55%rychlí náběh procesunejvíce vyprodukované bioplynu z fermentoru ze všech sledovaných substrátůzajímavé objemy bioplynu také ke konci cyklů

množství plynu cyklus 8 / F5 kukuřičná siláž

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28

dny

mn

ožštv

í p

lyn

u l

Hovězí hnůj

velmi malé objemy bioplynukvalitní bioplyn 55 – 60% CH4

nejstabilnější proces, prakticky bez výkyvů pHvelké přebytky perkolátuvhodný ke stabilizaci procesuvhodný při uvádění stanice do provozu

množství plynu cyklus 5 / F2 hovězí hnůj

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 25 26

dny

mn

ožstv

í p

ly

nu

l

Vepřový hnůj

nejzajímavější substrát z hlediska poměru cena za pořízení jedné t/ množství vyprodukovaného bioplynupo třech týdnech je materiál prakticky vyčerpánkvalitní bioplyn 55 – 60% CH4

velmi stabilní proces s minimálními výkyvy pHvelké přebytky perkolátu

množství plynu Cyklus 9 / F1 vepřový hnůj

0

50

100

150

200

250

300

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27

dny

mn

ožstv

í p

ly

nu

l

Vedlejší produkt ze zpracování jablek

největší objemy bioplynu v počáteční fázinejkvalitnější bioplyn – přes 60% CH4

do 10 dnů je materiál vyčerpánstabilnější než kukuřičná siláž, méně stabilní než ostatní substráty – pH 6,5 – 8,5velké přebytky perkolátuvhodný doplněk k materiálům s pomalejším náběhem nebo s vyšší sušinou (např. travní senáž)

množství plynu cyklus 12 / F1 jablka

0

100

200

300

400

500

600

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

dny

mn

ožstv

í p

ly

nu

l

Množství plynu

0

100

200

300

400

500

600

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28

dny

litry

senáž

jablka

vepřový hnůj

hovězí hnůj

siláž

Srovnání jednotlivých substrátů

Ověřování na provozní bioplynové stanici

Výsledky byly ověřeny na provozní bioplynové stanici v Šumperku TemeniciAbsolutní hodnoty byly mírně vyšší na provozní BPS než v laboratořiRelativní zákonitosti nastíněné výše se potvrdily také v provozuVýzkum přispěl k efektivnějšímu provozování bioplynové stanice

Konec prezentace

děkuji za pozornost

Ing. Lukáš Pospíšil

FORTEX – AGS, a.s., Jílová 1550/1, 787 92 ŠumperkTel.: 583 310 221

E-mail: pospisil@fortex-ags.cz

http://www.fortexbioplyn.cz/