Bude bioplyn pro plynaře tím, čím je fotovoltaika pro elektroenergtiky? Otto Severýn NTI FM TU Liberec
Liberec 23.10.2013
Jak se mi to může jevit... • Díky direktivám EU o povinném výkupu OZE se sluneční a větrné staly noční můrou provozovatelů elektrické sítě. • Což je velmi nespravedlivé vůči provozovatelům plynárenské soustavy. Náprava? • Připravovaná direktiva EU o povinném vtláčení biometanu do plynárenské sítě nejspíš připraví i plynařům mnoho bezesných nocí.
Obsah 1.
Bioplyn a jeho použití.
2.
Biometan a jeho použití.
3.
Problémy v přepravě.
4.
Problémy ve skladování.
5.
Možné scénáře.
6.
Závěr.
Bioplyn • Plyn vzniklý anaerobní digescí (fermentací) organického materiálu. • Skládky, ČOV, zemědělské a průmyslové provozy. • Většinou má charakter “přidružené výroby”.
Složení bioplynu vs. zemního plynu Bioplyn
Zemní plyn (ruský)
Metan
40-75%
97.6%
Oxid uhličitý
25-55%
0.047%
Vodní pára
0-10%
dle stupně sušení
Dusík
0-5%
0.95%
Kyslík
0-2%
stopové množství
Vodík
0-1%
stopové množství
Čpavek
0-1%
nepřítomen
Sulfan
0-1%
nepřítomen
Výhřevnost
16-25 MJ/sm3
33 MJ/sm3
• Složení a vlastnosti bioplynu silně závisí na surovinách, technologii a vnějších vlivech.
Použití bioplynu • Jako plyn pro domácnost či malý provoz v místě výroby (topení, ohřev vody, vaření, technologie). • Výroba tepla. • Výroba elektřiny. • Výroba chladu. • Nejčastější: kombinace teplo + elektřina – tzv. kogenerace – část tepla použita zpět pro reaktory. • Vyčištění na tzv. biometan.
Elektřina z bioplynu? • • • • •
Ano, dobrý nápad. Proces sice závisí na přírodních vlivech, ale: Je v principu lépe regulovatelný než FVE a VE. Každá stanice má jistou schopnost akumulace. Mnoho malých zdrojů, krytí vlastní spotřeby provozu. • Vykrývání výkyvů FVE a VE, snížení nutnosti regulace klasických zdrojů. • Kogenerace: v létě elektřina kompenzuje OZE, v zimě vytápění.
Proč nelze vtláčet bioplyn do sítě?
Bioplyn v ČR • Dle CZBA ke 30.6.2013: – 481 stanic – instalovaný výkon 363 MW – Podíl na OZE 20.7% – Podíl na výrobě elektřiny 2.5%
Biometan • Plyn vzniklý úpravou bioplynu na složení blízké zemnímu plynu. • Technologie úpravy založené na adsorpci CO2 ve vodě, chemické adsorpci, kryogenní systémy a jiné... • Cena za úpravu: 0.11-0.25 EUR/sm3 2007, Švédsko, E.ON
Biometan není zemní plyn • Stopová množství sulfanů, O2, čpavku a jiných budou v biometanu vždy přítomna. • V očích ZZP nějaká stopová množství čehosi nehrají roli. • V očích ZREK jsou takovéto „detaily“ významné a problematické.
Použití biometanu • Přímá výroba elektřiny, tepla. • Jako palivo pro dopravní prostředky – obdoba CNG. • Vtláčení do plynárenské soustavy.
Biometan v dopravě
• CNG se rozšiřuje, byť pomalu. • Rozvoj brzdí: – Vyšší cena vozidel. – Nárůst hmotnosti, snížení užitečného objemu. – Menší dojezd vozidel. – Málo plnicích stanic.
• Biometanové stanice by mohly rozšíření CNG významně pomoci. • Vliv příměsí v BM na životnost motoru je řešitelný snadněji než pro plynárenská zařízení.
Vtláčení biometanu do plynárenské soustavy • Primárně do NT a ST plynovodů distribučních společností. • Do VT v menší míře (poloha, kompresní práce). • Může přitéct odjinud. • Nelze vyloučit cílenou výstavbu v blízkosti PZP.
Co může způsobit BM v přepravě? • Zvýšení míry koroze, snížení spolehlivosti, vyšší nároky na údržbu, v důsledku nakonec zdražení plynu. • Kritické složky: H2S, COS, merkaptany, O2. • Kritické hodnoty v ppm, příp. mg/m3. • Např.: 0.4 ppm O2 stačí na kompletní vysrážení síry při koncentraci 1.2 mg/m3 H2S. • Používané chromové oceli nejsou odolné proti korozi kombinací čisté síry a vody.
Jeden obrázek za tisíc slov… Viník: Síra
Co může způsobit BM ve skladování – mimo ložisko? • Totéž co v přepravě, jenom opravy na sondách podstatně náročnější než na potrubích: vs.
• Vyšší náklady na sušení (degenerace glykolu vlivem síry). • Zápach při sušení (merkaptany).
Co může způsobit BM v ložisku? • Téměř cokoliv… • Prostředí PZP je vlhké. • Každé ložisko jiné, stopové látky v BM mohou vyvolat reakce s přítomnými minerály. • Vypadávání látek z horniny, usazování látek na horninu, rozrušení horniny, změny porozity, změny propustnosti, změny fázových poměrů. • Noční můra: Porušení těsnosti nadloží. • Téma na dlouhý výzkum.
Biometan v ložisku – konec existujícího monitoringu hermetičnosti • Monitoring založen na sledování δ13C v ložisku, v mezikružích sond, v půdním vzduchu. • Dle hodnoty δ13C jsme schopni rozlišit původní plyn / vtláčený plyn / mikrobiální plyn. • Najednou mikrobiální plyn v ložisku?
Návrh parametrů BM – bude to stačit?
Kde je jádro problému? • • • • •
Uvedené technické problémy jsou řešitelné. Otázka zní s jakými náklady. Druhá otázka zní jak rychle. Určitě ne ze dne na den a ani z roku na rok. Plynárenská soustava nebyla projektována na možnost vtláčení biometanu. • Věc není tak úplně v našich rukách.
Kde je jádro problému pro zásobníky? • Zničené strojní zařízení a potrubí lze opravit či vyměnit za nové, lepší, odolnější. • Zničené ložisko je zničené nenávratně. • V ČR nemáme příliš mnoho „náhradních lokalit“. • Výstavba nového PZP – min. 7 let, spíš 10 let, obrovské náklady, výsledek nejistý.
Černý scénář • Bude přijata legislativa ustanovující povinnost výkupu biometanu a to ihned, štědré dotace. • Nemusí být nutně jen v ČR! • Boom obdobný FVE, pěstování kukuřice jen pro BM, pokud možno v blízkosti PZP. • Biometan se dostane do dálkových plynovodů a PZP ve vysokých koncentracích. • Dojde k dramatickému růstu ceny plynu v důsledků vyšších nákladů na provoz, uzavírání PZP.
Co brání černému scénáři • ERÚ se zatím chová velmi racionálně:
• Na rozdíl od FVE nestačí jen postavit a vydělávat, provoz něco stojí.
Co nahrává černému scénáři • Vedení ERÚ může být vyměněno z politické vůle. • EU konečně „odpíská“ nesmysl s biosložkami v palivech, pěstitelé řepky se přeorientují na kukuřici pro výrobu biometanu.
Realistický scénář • • • •
Rozvoj vtláčení BM bude pozvolný. CNG bude hlavním odběratelem BM. Plynárny budou řešit problémy „za pochodu“. Budou vyvinuta nová technická řešení, ale postupně, ne okamžitě. • Dojde ke zvýšení nákladů na provoz plynárenské soustavy a tím pádem i ceny plynu, ale nikoliv dramatickému.
Závěr – speciální pro zásobníky • Porézní prostředí PZP je jistým druhem přírodního bohatství. • Značnou část tohoto bohatství tvoří informace. • Proč toto bohatství ohrožovat neuváženými zásahy?
Závěr – obecný • Zásadní koncepční rozhodnutí v energetice jsou na desítky let dopředu. • Chybná rozhodnutí se projevují v době, kdy ti, co je učinili mají dávno po svém volebním období a jsou za ně nepostižitelní. • Nové technologie si své místo najdou, až přijde správný čas. A nebo budou zapomenuty.
Děkuji za pozornost
Ondřej Neff: Napadá mě, jak by to asi vypadalo, kdyby před sto a něco lety se kolem dopravy diskutovalo tak, jak se dnes hádáme o energetickou budoucnost. Kdyby, dejme tomu, císař František Josef I. nařídil dotaci na rozvoj automobilové dopravy. Pánové Laurin a Klement by dostávali z císařské státní pokladny osmdesátiprocentní dotaci na každý vyrobený automobil a motocykl. Dotace by byla zaručena na dvacet let dopředu a když pak Henry Ford začal s pásovou výrobou automobilů a císařskokrálovská pokladnice by se začala ošívat, oba Václavové, Laurin i Klement, by zahájili proti ošívající se pokladnici arbitráž. Tu by zcela jistě vyhráli, protože Rakousko-Uhersko bylo solidní stát s vymahatelným právem. Dotace by byla realizována jen za cenu tuhého zvýšení daní, což by vyvolalo velkou nelibost obyvatelstva vůči automobilům. Aby to nebylo moc jednoduché, zemědělská lobby by prosadila motory na lihový pohon a prostřednictvím svých politických nastrčenců by zápolila s lobbisty prosazujícími pohon benzinový. Patrně bychom ještě dnes jezdili dostavníkem. Lidové Noviny, 14.10.2013, Neviditelný Pes 17.10.2013
