Bioplynové stanice v ČR

Bioplynové stanice v ČR technické, ekonomické a politické aspekty

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, Červen 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) 15/06/2011 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.

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

Outline – technické aspekty – Energetická bilance bioplaliv •

proč je bioplyn „dobré palivo“

– Jak vzniká bioplyn – Technologie výroby bioplynu – Časté provozní problémy – Vstupní substráty – Nároky na obsluhu 15/06/2011 09/06/2010 | Contract No. IEE/09/848 SI2.558364 | Project duration 01/05/2010 – 31/10/2012

Energetická efektivita biopaliv


Jak vzniká bioplyn?


Kdy vzniká metan v BPS?

Fermentace

Metanogeneze

O C O H2C

H3C

O

H3C H C

H

NH2 OH

H

H H

SH

H3C

O OH

09/06/2010 | Contract No. IEE/09/848 SI2.558364 | 3 Project duration 01/05/2010 – 31/10/2012

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!!! 15/06/2011 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


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) 15/06/2011 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.)


Jaká BPS je nejlepší? • 10 z 10 prodejců BPS odpoví že je to „… ta prodaná!“ • konzultovat s nezávislou poradenskou firmou, nebo profesní organizací (CzBA) • špatně vybraný typ fermentace (suchá × mokrá) vede k nadměrně vysokým investičním nebo provozním nákladům • vyvarovat se přístupu „…to si zvládnu postavit sám.“ • zeptat se předchozích investorů na zkušenosti (kvalita, spolehlivost, rychlý servis, záruky na výkon, chování dodavatele…) 15/06/2011 09/06/2010 | Contract No. IEE/09/848 SI2.558364 | Project duration 01/05/2010 – 31/10/2012

Nejčastější problémy • problémy spojené s nevhodnou technologií – nutnost využití substrátů než investor zamýšlel (kukuřice) – nutnost záměsových tekutin – následně nedostatečné sklady

• tvorba plovoucích vrstev • nestabilní pH, vysoký obsah org. kyselin • dávkování – klíčový element bioplynové stanice (jinudy to nejde)

• servis CHP • pojištění

celkové snížení ekonomické efektivity výroby a využití bioplynu 15/06/2011 09/06/2010 | Contract No. IEE/09/848 SI2.558364 | Project duration 01/05/2010 – 31/10/2012

Nároky na vstupní suroviny • obecně velmi vysoké • vysoký stupeň zatížení jen s nejlepšími substráty • odchylky mají velký dosah na tvorbu plynu • využití všech zemědělských substrátů – zavedené osevní postupy = volba technologie BPS – již postavená BPS = požadavek na vstupy

výživa „vysokoprodukční“ bioplynové stanice je náročná jako výživa skotu 15/06/2011 09/06/2010 | Contract No. IEE/09/848 SI2.558364 | Project duration 01/05/2010 – 31/10/2012

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

Lokální sítě bioplynu: Třeboň

EUSEW, Brussels, 25 March 2010


Bioplynová stanice: Energetická bilance 1 tone of biomass =

There is a lot of heat available!!!

4 tones of water 1.44 GJ

20 °C to 100 °C

biomass

biogas

1t

200 m3


Electricity: 460 kWh

Lokální sítě bioplynu CHP

Local Biogas Grids • no heat losses • large distances • no limits on locations • quite cheap (20 Euro per 1 m)

CHP

CHP

CHP


Lokalizace projektu Třeboň

BGP

4,3 km

SPA Aurora 13


Lokální síť Třeboň: Dodávka tepla Aurora spa saves 500 000 m3/a of natural gas Bioplyn T řeboň Lá zně Aurora - Dia gra m trvá ní te pe lné ho výkonu (2005)

180

Budoucí stav

990

285

Spotřeba bioplynu

3

tis. m

0

2 500

Užiteč ná dodávka

GJ/rok

26 000

26 000

1 144

5 300

2 x 150

703

160

tis. m3

140 120 GJ/den

Současný stav Spotřeba ZP kog. a kot.

V ýroba elektřiny

Ze m ní plyn 8 124 GJ

100 80

32%

MWh

Instalov aný el. výkon

kW

Instalov aný tep. výkon

kW

60

744

Ne využité te plo Bioplyn 17 286 GJ

40 20

(Re ze rv a pro k lima tiza c i)

2 931 GJ

66%

Ze m ní plyn 642 GJ

0 0

50

100

150

200

2%

250

den


300

350

Lokální síť Třeboň: ekonomika • Economical details – total investments • • •

biogas plant 3.4 M€ biogas pipeline 0.5 M€ heating plant incl. CHP 1.3 M€

– operational costs • • •

biomass 583 k€ O&M 300 k€ financing 392 k€

• Specific heat supply – 3.5 GJ.a-1.M€-1 15/06/2011 09/06/2010 | Contract No. IEE/09/848 SI2.558364 | Project duration 01/05/2010 – 31/10/2012

Outline – ekonomické a politické aspekty – Politická rozhodnutí = klíčový prvek rozvoje oboru bioplynu •

příklady rozvoje oboru v Německu

– Potenciál výroby bioplynu – Trendy rozvoje oboru bioplynu v ČR – Zkušenosti v rámci EU – Podmínky trvale udržitelného rozvoje oboru výroby a využití bioplynu 15/06/2011 09/06/2010 | Contract No. IEE/09/848 SI2.558364 | Project duration 01/05/2010 – 31/10/2012

Biogas Primary Energy Production (2007) (ktoe)

Landfill Gas Sewage Gas Biogas (agro)

24

EUSEW, Brussels, 25 March 2010

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

World Leader: Germany 5.000

1.800

4.500

4.334 1.597 1.600

4.000

Number of biogas plants (summary) Installed power

3.891 3.711 1.377 3.500 1.271

Anzahl Biogasanlagen installierte elektrische Leistung [MW]

3.500 3.000

2.680

1.100

1.400 1.200 1.000

2.500 2.050 2.000

1.750 1.600

1.500 850

1.000 500

274 139 159 186

370 450

650

1.300 1.050

65

182

600 400

617 50

800

256

333

390 200 0

0 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009


World Leader: Germany 1.Law for injection into the power grid 07.12.1990 2.Law for priority of renewable energies 29.03.2000 820 production potential 3.Law for renewable energies in the power section 630 21.07.2004 4.EEG 2009 01.01.2009 233 167

1992

20

27

1993

1994

88

96

80

1995

1996

1997

1

1998

1999

200

2000

300

250

300 211 150

2001

2

2002

780

2003

2004


2005

2006

3

2007

180

2008

2009

4

Biogas Production Potential Big potential for the EU – Biogas = versatile renewable energy source Energy utilization • • • •

space heating, cooking local power production automotive fuel natural gas substitute

Rural area development • sustainable agriculture • nutrient recovery and soil improvement • securing current jobs, new ‘green’ jobs creation …this is the potential of biogas 15/06/2011 09/06/2010 | Contract No. IEE/09/848 SI2.558364 | Project duration 01/05/2010 – 31/10/2012

Počet stanic a instalovaný výkon

Instalovaný výkon [MWel]

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

Instalovaný výkon [MWel]

Počet instalací

Počet instalací (agro, ČOV)

Výroba a využití bioplynu v ČR: 2020


Výroba a využití bioplynu v ČR: 2020


Výroba a využití bioplynu 2010 Instalovaný výkon (28/02/2011) • Zemědělské BPS: 99.92 MW (132 BPS) • ČOV: 17.20 MW • Skládkový plyn: 23.25 MW Výroba elektrické energie • 2009: 405 GWh (7.8% celkových OZE) • 2010: 439 GWh (9.8% OZE) Projekty zemědělských BPS • Celkový počet projektů: 266 – o výkonu: 178 MW 15/06/2011 09/06/2010 | Contract No. IEE/09/848 SI2.558364 | Project duration 01/05/2010 – 31/10/2012

Trendy rozvoje bioplynu v ČR Technologie • semi-ideálně míchané reaktory, min. 2 stupně • pouze CHP aplikace (dáno legislativní podporou) Surovinová skladba • zemědělské vstupy kejda, hnůj, cukrovarské řízky, bramborové zdrtky • cíleně pěstované zemědělské plodiny (kukuřice, obilí, pícniny); zakonzervované ve formě siláží Příprava projektů • materiálové a energetické bilance projektů optimistické • podhodnocena vlastní spotřeba elektřiny • podhodnoceny skladovací kapacity (input/output) 15/06/2011 09/06/2010 | Contract No. IEE/09/848 SI2.558364 | Project duration 01/05/2010 – 31/10/2012

Ekonomika výroby bioplynu v ČR Ekonomika projektů • Investiční náklady („turn-key“): – ERU 110 000 Kč/kWh – 500-600 kW: 100 000-110 000 Kč/kWh – 800-1200 kW: 90 000-100 000 Kč/kWh

Provozní ekonomika • provozní náklady reálně vyšší než „slibovány“ dodavateli technologie – 60% PN vstupní substráty (MS: 24-28 tis. Kč/ha) – 20% PN odpisy, úroky – 20% PN ostatní (opravy, elektřina, pojištění, výplaty,

manipulace se substráty a digestátem, provozní chemie a analýzy…)


Problémy rozvoje výroby bioplynu v ČR Kapacita DSO • 2009, 2010 rozvoj PV, kapacita DSO není garantována Systém podpory • legislativní podpora pouze CHP • absence podpory biometanu • absence podpory bio-CNG/LNG Investiční dotace • Programy OPPI a PRV – až 30% celkové investice – není automatická = není v kalkulaci ERU – přiznání dotace ruší tlak na efektivní provoz, tj. především

využití tepelné energie


Zkušenosti v rámci EU: doporučení Rámce veřejné podpory • dlouhodobé využívání veřejné podpory je možné pouze pro

efektivní technologie a výroby energie • cílem musí být vytvoření stabilních podpůrných rámců

Příležitosti v ČR • veřejné finance využít k veřejnému zájmu • DSO v ČR čelí problémům kapacity a stability (PV) • automatizované řízení CHP v BPS v rámci smart grids může být využito ke stabilizaci reálného výkonu PV – využita rezervovaná kapacita v síti – stabilizace sítě

• celospolečensky výhodnější ve srovnání s podporou tepla,

kdy dochází k „inovativním“ řešením „účelné“ spotřeby


Zkušenosti v rámci EU: doporučení 1) Potenciál BPS a možnosti trhu nebudou v ČR plně realizovány při současném NREAP 2) Investiční dotace a provozní podpora musí být harmonizovány 3) Schémata podpory • podporovat regulovatelné BPS, schopné stabilizace sítě • zavést podporu výroby a využití biometanu a bioCNG/LNG • podporovat lokální distribuční sítě bioplynu formou investičních dotací


Success in Biogas: Key Factors Taking advantage of biogas versatility • CHP and vehicle fuel applications • using existing NG infrastructure for biomethane • highlighting biogas advantages over the other bioenergies and biofuels (environmental and socio-economic advantages) Sustainable agriculture • “combined food-and-energy production” from one land • digestate – valuable fertiliser and soil conditioner Socio-economic issues • bringing money and new developments to rural areas • saving current jobs together with creating new jobs 15/06/2011 09/06/2010 | Contract No. IEE/09/848 SI2.558364 | Project duration 01/05/2010 – 31/10/2012

Bioplynové stanice v ČR

Recommend Documents