2012. Contract No. N

Výroba energie z bioplynu

Ing. Miroslav Kajan, Ing. Jan Štambaský, Ph.D. (Česká bioplynová asociace)

Contract No. IEE/09/848 SI2.558364 | Project duration 01/05/2010 – 31/10/2012 Podporováno

Praha, Září 2011

CzBA – Národní technologická platforma • Profesionální organizace pro nový průmysl • Národní technologická platforma pro bioplyn – koordinace výzkumné agendy pro bioplyn – příprava metodologie a regulace – poskytování expertních služeb – národní informační centrum pro bioplyn – účast v mezinárodních strategických projektech (IEE-GasHighWay, IEE-BiogasIN) 15/09/2011 09/06/2010 | Contract No. IEE/09/848 SI2.558364 | Project duration 01/05/2010 – 31/10/2012

Project Summary BiogasIN promotes biogas benefits to the society as a whole by involvement of stakeholders for streamlining the permitting and financing procedures of biogas investments.

15/09/2011 09/06/2010 | Contract No. IEE/09/848 SI2.558364 | Project duration 01/05/2010 – 31/10/2012

Outline – Výroba energie z bioplynu – Suroviny k výrobě bioplynu, srovnání bioplynu s dalšími biopalivy – Technologie výroby bioplynu – Využití energie bioplynu – Kogenerace – Výroba a využití biometanu


Energetická efektivita biopaliv


Suroviny pro výrobu bioplynu 1 • Wastes of fruit/vegetable origin • • • •

Fruit processing waste Canning industry waste Fruit press residues Refused grain

• Wastes of animal origin • Manure & Slurry • Slaughterhouse waste

• Food with expired warranty • Milk industry wastes

• Wastes of human origin • Sewage sludge • Communal waste • Kitchen waste 15/09/2011 09/06/2010 | Contract No. IEE/09/848 SI2.558364 | Project duration 01/05/2010 – 31/10/2012

Suroviny pro výrobu bioplynu 2 • Industrial by-products • Sugar beet press cake • Rapeseed press cake

• Raw glycerine from biodiesel production • Stillage from alcohol production

• Energy plants • • • •

Maize silage Sweet Sorghum Topinambur Cup plant


Jak vzniká bioplyn?


Kdy vzniká metan v BPS? Fermentace

Metanogeneze

O C O H2C

H3C

O

H3C H3C

H

NH2 OH

H

H H

SH

H3C

O OH


S H

H

H

O

H

H

C

N H

O

H

Technologie na výrobu bioplynu • „dry fermentation“ (sušina > 20%) • „semi-dry fermentation“ (sušina 10-15%) • „wet fermentation“ (sušina do 10%)

Volit technologii podle vstupních surovin!!! 15/09/2011 09/06/2010 | Contract No. IEE/09/848 SI2.558364 | Project duration 01/05/2010 – 31/10/2012

Dry Fermentation • • • • •

suchá = nepřidává se záměsová voda ani tekuté substráty vysoká sušina surovin (>20%) často absence míchání robustní (v přítomnosti cizích předmětů – cihla, květináč) garážové uspořádání znamená nižší výtěžek bioplynu (energie) • jedinečná technologie pro bioodpady • Garážové: BioFerm • Klasické: OWS, Eisenmann


Dry Fermentation


Semi-dry Fermentation • střední sušina surovin (10-15%), limitem je čerpatelnost substrátu • vysoce účinné míchání • vysoký výtěžek bioplynu (energie) • moderní technologie, nízká vlastní spotřeba energie • nejmladší typ fermentace, speciálně pro čisté zem. substráty a bioodpad • (Niersberger, Thoeni, Kompogas) 15/09/2011 09/06/2010 | Contract No. IEE/09/848 SI2.558364 | Project duration 01/05/2010 – 31/10/2012

Wet Fermentation • nízká sušina surovin (do 10%), limitem je míchatelnost substrátu • nejznámější technologie, vyšší vlastní spotřeba energie • pro tekuté substráty (kejda, tekuté bioodpady, pevné substráty až do limitu celkové sušiny) • (Cowatec, EnviTec, MT-Energie, Biogas Nord, Weltec, apd.)


Která cesta je nejlepší? Především: konzultujte experty (poradci, asociace) 1.

2. 3.

Integrate your biogas plant into the local agricultural environment – source and consumption in one place = decentralised energy supply If source and consumption can not be locally united: GO TO GRID! One more (probably the best) option: produce motor fuel for local/regional consumption

Výzva: možnosti 2. a 3. nejsou stále rozpoznány, resp.

podporovány politiky ve většině zemí EU (viz. chybějící podpora v NREAP)


Reálné příklady spotřeby surovin (BPS 700 kW) hnůj: 30 tun/den

kejda: 20 tun/den

šrot: 1 tuna/den

hnůj: 2 tuny/den

senáž: 12 tun/den

senáž: 2 tun/den

kuk. siláž: 7 tun/den

kuk. siláž: 28 tun/den


Nároky na obsluhu provozu • BPS je energetické zařízení, NE zemědělský provoz – bezpečnost práce – pravidelné revize energetických zařízení – pracovní kázeň v ochranných zónách

kvalitní a zodpovědná obsluha je základem úspěšného provozu 15/09/2011 09/06/2010 | Contract No. IEE/09/848 SI2.558364 | Project duration 01/05/2010 – 31/10/2012

Možnosti využití bioplynu

Quelle: KTBL 15/09/2011 09/06/2010 | Contract No. IEE/09/848 SI2.558364 | Project duration 01/05/2010 – 31/10/2012

Využití energie bioplynu Aplikace

H2 O

H2 S

CO2

Siloxanes

Topení

no

<1000 ppm

no

no

Vaření

no

yes

no

no

CHP

no condensation

<500 ppm

yes

no

Vysokotlaká komprese

yes

yes

no

recommended

Palivo a yes vtláčení do sítě

yes

yes

yes

Palivové články no condensation

yes

yes

no


Konkurenceschopnost bioplynu Study by Grazer ENERGIEAgentur (cost basis 2008): •

Passenger car transport:

•

Truck transport:

•

Heating:

• • •

Mikro-KWK electricity: Biogas CHP (60% eff.) Biogas CHP (full eff.)

Note:

5 - 15 % above natural gas 0 - 10 % above Diesel/gasoline 15 - 30 % above natural gas 0 - 15 % above Diesel 25 - 65 % above natural gas 10 - 50 % above heating oil/pelletts 25–205 % above natural gas 60–175 % above electricity 15–140 % above electricity

the impact of biogas raw material composition and unit size cause the broad range Quelle: Grazer ENERGIEAgentur, Austria


Quelle: Grazer Energieagentur, Austria 15/09/2011 09/06/2010 | Contract No. IEE/09/848 SI2.558364 | Project duration 01/05/2010 – 31/10/2012

Kogenerační jednotky


Výroba biometanu Biogas cleaning (čištění bioplynu) • Removal of trace impurities from the biogas like sulphane, ammonia, siloxanes etc. • Removal of water droplets and moisture

Biogas upgrading (upgrading/ zušlechtění bioplynu) • Removal of carbon dioxide • Removal of nitrogen in some special cases (landfill gas)

Biomethane • Fully upgraded biogas up to the identical chemical and physical parameters of natural gas • Suitable for grid injection, or vehicle fuel applications


Biogas upgrading – principal technologies

Quelle: www.biogasmax.eu 15/09/2011 09/06/2010 | Contract No. IEE/09/848 SI2.558364 | Project duration 01/05/2010 – 31/10/2012

Počet stanic na úpravu bioplynu


DE – počet instalací připojených k síti

Quelle: Fachverband Biogas, Biogas Journal 15/09/2011 09/06/2010 | Contract No. IEE/09/848 SI2.558364 | Project duration 01/05/2010 – 31/10/2012

Technologie podle zastoupení

Quelle: IWET 2009 15/09/2011 09/06/2010 | Contract No. IEE/09/848 SI2.558364 | Project duration 01/05/2010 – 31/10/2012

Biogas upgrading units


Technologie podle kapacity

Quelle: IWET 2009 15/09/2011 09/06/2010 | Contract No. IEE/09/848 SI2.558364 | Project duration 01/05/2010 – 31/10/2012

Quelle: www.biogasmax.eu 15/09/2011 09/06/2010 | Contract No. IEE/09/848 SI2.558364 | Project duration 01/05/2010 – 31/10/2012

Carbotech PSA technology

Quelle: Carbotech 15/09/2011 09/06/2010 | Contract No. IEE/09/848 SI2.558364 | Project duration 01/05/2010 – 31/10/2012

Biometan v Evropě • • • • •

> 118 biomethane producing units Injection into natural gas grid in > 9 countries (AT, FR, DE, LX, NL, NR, SE, CH, UK) Biomethane used as vehicle fuel in > 5 countries (SE, FR, CH, DE, AT) Limitation on grid injection for bimethane produced from landfill and sewage gas in several countries (e.g. AT, FR, DE, CH) Rapid development on its way » Technologies becoming more efficient, » Small-scale solutions evolving, » Number of grid connection points increasing, » Number of CNG vehicles resp. gas fuelling stations is growing


„Waste to Wheel“ is REALITY (in certain countries)


Biogas Highway Göteborg - Stockholm • 500 km • 12 biomethane fuelling stations


Nejrychlejší automobil na bioplyn

Audi A4 226 mph 2009 15/09/2011 09/06/2010 | Contract No. IEE/09/848 SI2.558364 | Project duration 01/05/2010 – 31/10/2012

Náklady na upgrading – určeny velikostí!

Quelle: Frauenhofer UMSICHT 2008 15/09/2011 09/06/2010 | Contract No. IEE/09/848 SI2.558364 | Project duration 01/05/2010 – 31/10/2012

Výroba biometanu v Göteborgu • Göteborg Energi • PURAC Chemical absorbtion • 2007 • Sewage sludge • 900 Nm3/hour raw gas capacity


Upgrading bioplynu – indikativní čísla • Capacity range: 60 – 5.500 Nm3/hour raw biogas • Methane loss:

< 0,1 – 3,0 %

• Investment:

1,2 – 1,5 M EUR (1.000 Nm3/hour raw gas) 0,5 – 0,8 M EUR ( 250 Nm3/hour raw gas)

• Upgrading costs: 7 – 13 EUR/MWh (1.000 Nm3/hour) 13 – 17 EUR/MWh ( 250 Nm3/hour) • Electricity consumption:

0,12 – 0,3 kWh/Nm3 raw gas

Quelle: Biogas Journal; www.biogasmax.eu 15/09/2011 09/06/2010 | Contract No. IEE/09/848 SI2.558364 | Project duration 01/05/2010 – 31/10/2012

Biomethane production facility Falköping • 2008 • Municipality (30.000 citizens) • City buses, municipality vehicles, company cars • Water scrubbing


Biogas from sewage sludge upgraded to grid quality – Didcot/Oxfordshire


Výzvy do budoucnosti • 1) Zvýšení efektivity technologie výroby bioplynu • 2)

Důsledné využití hodnoty fermentačního zbytku

• 3)

Kombinovaná výroba energie a potravin na orné půdě

• 4)

Efektivní využití kogenerovaného tepla

• 5)

Produkce a distribuce plynného biopaliva

(compressed biomethane, CBG, LBG) • 6)

Efektivní schéma podpory pro vtláčení biometanu do

distribuční sítě ZP 15/09/2011 09/06/2010 | Contract No. IEE/09/848 SI2.558364 | Project duration 01/05/2010 – 31/10/2012

Výzvy do budoucnosti


2012. Contract No. N

Recommend Documents