Mendelova univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav zemědělské, potravinářské a enviromentální techniky
Perspektivy výroby a využití bioplynu ze skládek komunálního odpadu Bakalářská práce
Vedoucí práce:
Vypracoval:
Doc. Ing. Rudolf Rybář, CSc.
Vítězslav Večeřa Brno 2012
PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma Perspektivy výroby a využití bioplynu ze skládek komunálního odpadu vypracoval samostatně a použil jen pramenů, které cituji a uvádím v přiloženém seznamu literatury. Bakalářská práce je školním dílem a může být použita ke komerčním účelům jen se souhlasem vedoucího bakalářské práce a děkana AF MZLU v Brně. Dne…………………………………………………… podpis autora……………………………………………………..
Tímto bych chtěl poděkovat svému vedoucímu bakalářské práce doc. Ing. Rudolfovi Rybářovi, CSc. za náměty a připomínky a panu Pavlu Gregorovi, jednateli společnosti ESKO-T, za poskytnutí stěžejních materiálu k praktické části bakalářské práce. Dále bych chtěl poděkovat své sestře Evě za cenné rady a velkou podporu a pomoc při psaní.
ABSTRAKT Teoretická část práce ja zaměřena na objasnění principů vedoucí ke vzniku bioplynu, faktorů ovlivňující anaerobní proces, určení kvality bioplynu a jeho čištění a energetické zpracování. Dále je vypracováno téma technologie vzniku bioplynu na skládkách a využitelnost bioplynu. Cílem praktické části bylo zhodnocení kvality a množství produkce bioplynu na skládce komunálních odpadů Petrůvky patřící pod společnost ESKO-T. Dále bylo provedeno vyhodnocení množství vyrobené elektrické energie z bioplynu a jeho zhodnocení. KLÍČOVÁ SLOVA:bioplyn, methan, skládka komunálních odpadů, anaerobní fermentace, využitelnost bioplynu, kogenerační jednotka
ABSTRACT The theoretical part is focused on clarifying the principals which lead to the formation of biogas, factors influencing anaerobic processes, determining the quality of biogas and its purification and energy processing. The next topis dela with the technology of biogas and its formation from landfills and of course its usability. The aim ofthe practical part was to evaulate the quality and quantity of production of biogas at landflls of municipal waste Petruvky belonging to the company ESKO-T. In addition there was also evaulation of the produced electricity from the biogas and its rating. KEY WORDS: biogas, methane, municipal waste landfill, anaerobic digestion, biogas utilization, cogeneration unit
OBSAH 1 ÚVOD ........................................................................................................................8 2 CÍL PRÁCE ...............................................................................................................9 3 PRINCIP TVORBY BIOPLYNU ............................................................................. 10 3.1 Bioplyn .............................................................................................................. 10 3.2 Obecné procesy vedoucí ke vzniku bioplynu ...................................................... 11 3.2.1 První fáze - Hydrolýza .......................................................................................... 13 3.2.2 Druhá fáze - Acidogeneze ..................................................................................... 13 3.2.3 Třetí fáze – Acetogeneze ....................................................................................... 13 3.2.4 Čtvrtá fáze – Methanogeneze ................................................................................ 13 3.3 Faktory ovlivňující anaerobní proces ................................................................. 14 3.3.1 Vliv teploty a tlaku ............................................................................................... 14 3.3.2 Vliv pH ................................................................................................................. 15 3.3.3 Vliv toxických a inhibujících látek ........................................................................ 16 3.3.4 Vliv nutrientů a substrátu ...................................................................................... 16 3.3.5 Vliv technologických faktorů ................................................................................ 16 3.3.6 Zpracování bioplynového reaktoru ........................................................................ 16 3.3.7 Veličiny sloužící pro řízení procesu ...................................................................... 16 3.4 Hodnocení kvality bioplynu ............................................................................... 17 3.4.1 Chemické složení bioplynu ................................................................................... 18 3.4.1.1 Majoritní složky bioplynu .................................................................... 18 3.4.1.2 Minoritní složky v bioplynech .............................................................. 19 4 TECHNOLOGIE VZNIKU PLYNU NA SKLÁDKÁCH ......................................... 20 4.1 Specifické podmínky pro vznik bioplynu ve skládkách biologicky rozložitelných odpadů..................................................................................................................... 20 4.2 Voda .................................................................................................................. 21 4.2.1 Snižování BSK a CHSK........................................................................................ 21 4.2.2. Skládkový plyn, migrace, odtah plynu.................................................................. 22 4.3 Metody a technologie odplyňování skládek ........................................................ 24 4.3.1 Aktivní způsob odplyňování ................................................................................. 24 4.3.2 Pasivní způsob odplyňování .................................................................................. 24 4.4 Technologické systémy pro výrobu bioplynu a jejich části ................................. 25 4.4.1 Reaktory ............................................................................................................... 25 4.4.2 Plynojemy............................................................................................................. 25 5 VYUŽITELNOST BIOPLYNU ............................................................................... 26 5
5.1 Spalování bioplynu ............................................................................................ 26 5.1.1 Spalování bez využití energetického potenciálu .................................................... 26 5.1.2 Spalování v topných systémech ............................................................................. 26 5.1.3 Spalování v kogeneraci ......................................................................................... 26 5.1.4 Pohon pístových motorů, kogenerační technologií................................................. 27 5.1.4.1 Principy kogeneračních jednotek .......................................................... 27 5.1.5. Trigenerace .......................................................................................................... 28 5.1.6. Využití bioplynu mikroturbínou ........................................................................... 30 5.2 Bioplyn jako automobilové palivo .....................................................................31 5.2.1 Úprava a čištění bioplynu ...................................................................................... 31 5.2.1.1 Odstranění kapalin a prachu ................................................................. 31 5.2.1.2 Odstranění halogenových uhlovodíku ................................................... 31 5.2.1.3 Odstranění oxidu uhličitého ..................................................................32 5.2.1.4 Odstranění sirovodíku .......................................................................... 32 5.3 Napájení sítě zemního plynu biomethanem ........................................................ 32 5.4 Obecné využití bioplynových stanic ...................................................................33 5.5 Odpadové hospodářství ČR................................................................................ 34 5.5.1 Vyhodnocení sítě k nakládání s odpady – Skládkování odpadů ............................. 34 5.5.2 Biologicky rozložitelné komunální odpady ........................................................... 34 5.6 Plán OH pro nakládání s BRKO a BRO ............................................................. 35 6 MĚŘENÍ PRODUKCE A KVALITY BIOPLYNU NA KONKRÉTNÍ SKÁDCE .... 36 Skládka Petrůvky u Třebíče ......................................................................................... 36 6.1 Charakteristika skládky ...................................................................................... 36 6.1.1 Základní parametry skládky .................................................................................. 36 6.1.2 Kapacita skládky ................................................................................................... 37 6.1.3 Životnost skládky .................................................................................................. 37 6.1.3.1 Množství vody přitékající na skládku ................................................... 37 6.1.3.2 Těsnící systém ...................................................................................... 38 6.1.3.3 Drenážní systém ................................................................................... 38 6.1.3.4 Zneškodňování průsakových vod.......................................................... 38 6.1.4 Druh a množství přiváženého odpadu na skládku za rok 2010 ............................... 39 6.2 Technické řešení jímání bioplynu na skládce TKO Petrůvky .............................. 41 6.2.1 Čerpací stanice ...................................................................................................... 41 6.2.1.1 Technická data čerpací stanice.............................................................. 41 6.2.2 Kogenerační jednotka ........................................................................................... 41 6.2.2.1 Technická data kogenerační jednotky ................................................... 42 6
6.2.2.2 Popis jednotky...................................................................................... 42 6.2.2.3 Parametry sekundárního okruhu ........................................................... 43 6.2.2.4 Přehled vyrobené energie .....................................................................43 6.2.2.5 Přehled čerpaného skládkového plynu .................................................. 44 6.2.2.6 Průměrné hodnoty kvality skládkového plynu ...................................... 46 6.2.2.7 Schéma uspořádání odběrných míst na skládce Petrůvky ...................... 47 6.3 Klimatické podmínky na území Vysočiny .......................................................... 48 6.3.1 Průměrná teplota v roce 2010 na Vysočině ............................................................ 48 6.3.2 Průměrné srážky v roce 2010 na Vysočině ............................................................ 49 6.4 Ekonomické vyhodnocení .................................................................................. 50 7 ZÁVĚR .................................................................................................................... 51 8 ZDROJE .................................................................................................................. 53 Seznam obrázků ............................................................................................... 56 Seznam tabulek ................................................................................................ 56
7
1 ÚVOD V současné době se začíná čím dál více mluvit o využívání bioplynu jako o energeticky a ekonomicky výhodném projektu. Stavby na produkci a zpracování bioplynu se stále více rozšiřují. Bioplynové stanice nabízí perspektivní možnost pro zpracování biologicky rozložitelných odpadů. Odpady pocházející z čistíren odpadních vod, z potravinářského průmyslu, lesnictví, zemědělství či pocházející z komunálního odpadu, lze efektivně využívat v bioplynových stanicích za současné výroby tepelné a elektrické energie pomocí kogeneračních jednotek. Bioplyn není nutno vyrábět jen odpadních surovin, ale je možnost účelného pěstování biomasy pro jeho výrobu. Bioplyn má neomezené perspektivy pro budoucí využití ve srovnání s fosilními palivy, které tvoří dominantní postavení na trhu s energiemi. Důkazem může být i zvýšený zájem o technologii výroby bioplynu, rostoucím počtem projektovaných bioplynových staniv a také zájmem zemědělců, firem i soukromých osob o vývoj v této oblasti. Požadavky Evropské unie pro zvýšení podílu využívaní obnovitelných zdrojů energie jsou zpracovány v Plánu odpadového hospodářství ČR. Díky nepříliš vhodnému geografického umístění České republiky v souvislosti s ostatními alternativními zdroji energie, nabízí anaerobní technologie perspetivní možnost získání energie z biologicky rozložitelných materiálů. Naše země pro tuto technologii nabízí i velké množství dostatečně nevyužité zemědělské stavby, které by tak mohli být efektivně využity.
8
2 CÍL PRÁCE Cílem této bakalářské práce je teoretické zpracování výroby a využití bioplynu ze skládek komunálního odpadu. Teoretická část se zabývá všeobecnými informacemi o bioplynu, jeho vzniku, vnějšími faktory, které tento proces mohou ovlivnut a chemickým složením bioplynu s rozepsáním podílu jeho majoritních a minoritních složek. Vzhledem k zadanému tématu je v teoretické části zahrnuta i samotná technologie vzniku plynu přímo na skládkách, se specifickými podmínkami jeho vzniku, a metodymi a technologií odplyňování skládek. V teoretické části je také popsáno téma využitelnosti bioplynu. Praktická část je zaměřena na popisskládky komunálního odpadu Petrůvky patřící pod společnost ESKO-T s provozem zařízení využívající skládkový bioplyn od roku 2005.
9
3 PRINCIP TVORBY BIOPLYNU 3.1 Bioplyn Bioplyn je vysoce hořlavý plyn, lehčí než vzduch, který je produktem anaerobní fermentace organických materiálů. Hlavním cílem procesu výroby bioplynu je likvidace organického znečištění a stabilizace organické hmoty z hlediska ochrany životního prostředí. Přitom se odstraněné organické znečištění přeměňuje na využitelnou surovinu – bioplyn. Ten v největším množství přirozeně vzniká v sedimentech, mokřadech a gastrointestinálním traktu přežvýkavců. V prostředí vytvořeném lidmi vzniká bioplyn na rýžových polích, uskladnění hnojů a kejd. Rovněž je produkován na skládkách odpadů a v čistírnách odpadních vod (ČOV). Hlavně díky vysokému obsahu metanu je bioplyn cennou energetickou surovinou. Bioplyn je směs plynů skládající se převážně z metanu (CH4) a oxidu uhličitého (CO2) a menšího množství vodíku (H2), dusíku (N2), a sulfanu (H2S). Výhřevnost bioplynu je 13,7-27,4 MJ.m-3, je tedy téměř dvojnásobná ve srovnání s výhřevností svítiplynu (13,0 MJ.m-3), naopak menší ve srovnání se zemním plynem (33 MJ.m-3). Samotná výhřevnost bioplynu závisí na obsahu metanu, čím větší je obsah metanu, tím má bioplyn větší výhřevnost. Obsah metanu je úzce spojen s druhem substrátu, ze kterého je bioplyn získán. (12, 3) Zvláštní kapitolu tvoří tzv. skládkový bioplyn tvořící se samovolně ve skládkách odpadů. V principu jde o zcela stejné procesy, při kterých vzniká i reaktorový bioplyn, avšak složení skládkového bioplynu je proměnlivější a obsahuje navíc biologicky rozložitelné komponenty.(1)
10
Obr. 1 Závislost koncentrace metanu na výhřevnosti bioplynu (2)
3.2 Obecné procesy vedoucí ke vzniku bioplynu Bioplyn je produkovaný na sebe navazujícími procesy anaerobní methanové fermentace organických materiálů, jejímž výsledkem je směs plynů a fermentovaný zbytek organické látky. Celý proces je možno rozdělit na čtyři fáze. Tvorba bioplynu je znázorněna na obr.1. (1)
11
Obr.2 Schéma vzniku bioplynu z biologicky rozložitelných odpadů (1)
12
3.2.1 První fáze - Hydrolýza Přítomné
anaerobní
bakterie přeměňují
makromolekulární organické
látky
(bílkoviny, uhlovodíky, tuk a celulózu) na nízkomolekulární látky rozpustné ve vodě (monosacharidy,
aminokyseliny,
mastné
kyseliny)
pomocí
extracelulárních
hydrolytických enzymů. Produkuje se přitom CO2 a H2.(1) 3.2.2 Druhá fáze - Acidogeneze Při této fázi dochází k odstranění zbytků vzdušného kyslíku a vytvoření anaerobního prostředí. Acidofilní bakterie provádějí rozklad na jednoduché organické látky (nižší mastné kyseliny, alkoholy a plyny zastoupené převážně CO 2 a H2. Fermentací těchto látek se tvoří řada konečných redukovaných produktů, které jsou závislé na charakteru počátečního substrátu a na podmínkách prostředí. (1,2,21) 3.2.3 Třetí fáze – Acetogeneze V této fázi dochází k oxidaci produktů acidogeneze na oxid uhličitý, vodík a kyselinu octovou. Nezbytná je účast acetogenních mikroorganismů produkujících vodík, neboť rozkládají kyselinu propionovou a ostatní organické kyseliny vyšší než kyselina ocotvá, alkoholy a některé aromatické sloučeniny. V minoritním podílu je zde zastoupen i sulfan a dusík.(2,21) 3.2.4 Čtvrtá fáze – Methanogeneze Čtvrtou fází je methanogeneze, která je finálním článkem rozkladného řetězce. Hlavní roli zde hrají fakultativně anaerobní mikroorganismy methanogeny. Acetotrofní bakterie rozkládají hlavně kyselinu octovou na metan a oxid uhličitý, hydrogenotrofní bakterie produkují methan z vodíku a oxidu uhličitého. Vyskytují se zde i kmeny bakterií provádějící obě úlohy. Díky acetotrofním bakteriím vznikají asi 2/3 metanu v bioplynu, ale ve srovnání s hydrogenotrofními metanogeny pomaleji rostou. Hydrogenotrofní bakterie působí jako samoregulátor, který odstraňuje ze systému téměř všechen vodík. Tato fáze je nejpomalejší ze všech. V rámci těchto 4 fází je možno rozlišit minimálně devět různých metabolických fází procesu s odpovídajícími skupinami bakterií, které jsou vzájemně propojené svými specifickými substráty a produkty (2,21,22)
13
Obr.3 Vznik methanu
3.3 Faktory ovlivňující anaerobní proces Anaerobní proces je ovlivňován množstvím různých faktorů, které mají vliv na prostředí mikroorganismů a je na třeba dbát již při konstrukci bioplynového reaktoru. (12) 3.3.1 Vliv teploty a tlaku Mikroorganismy, dle jejich vztahu k teplotě lze dělit na psychrofilní, mezofilní a termofilní. Při podrobnějším dělení můžeme přidat skupiny tolerantní mezofily, tolerantní termofily a extrémní termofily. Teplotní rozmezí pro růst psychrofilních mikroorganismů je 0-15°C, pro mezofilní 15-45°C, pro termofilní 55°C a více. (1) V technické praxi se nejčastěji pro anaerobní technologie používají teploty od 35°C do 70°C. Toto rozmezí se dá rozložit na mezofilní a termofilní. (12) Mezofilní proces – probíhá za teplot 35 – 40°C, využívá mezofilních mikroorganismů a používá se tam, kde se zpracovává hygienicky nezávadný substrát. Neprovází ho příliš vysoké náklady na ohřev substrátu. Jeho využití je napřiklad při zpracování prasečí kejdy v zemědělství. (12,1)
14
Termofilní proces – probíhá okolo teploty 55°C. Provoz je spojen s vyššími náklady na ohřev. Velkou výhodou vysoké teploty je minimalizace choroboplodných zárodků, čímž dochází k hygienizaci daného substrátu. Uplatnění je například při zpracování kalu na ČOV a jiných zdrojích znečištění jako třeba odpad z jatek. (12,1,25) V technické praxi se psychrofilní mikroorganismy využívají právě na skládkách, kdy se venkovní teploty blíží k bodu mrazu. Proto lze pozorovat vývin bioplynu i v zimních měsících, kdy není omezen, ale naopak je ho více než v horkých letních měsících, kdy je jeho tvorba mírnější. S nárůstem teploty roste rychlost všech chemických a biologických reakcí. Většina mikroorganismů potřebuje ke svému růstu vodní prostředí. Extrémně nízké nebo vysoké teploty nejsou pro běžnou technickou praxi důležité. Termofilní mikroorganismy mají výhodu rychlejšího růstu a zničení choroboplodných zárodků. Termofilní proces také dosahuje vyšší účinnosti zpracovávaného substrátu a tím i vyšší produkci bioplynu. (12,13) Tento pozitivní efekt je vyvažován pro praxi významnými negativy a to: -
vyššími náklady na ohřev reaktorů, event. na jejich izolaci
-
vyšší koncentrace těkavých alifatických karbonových kyselin ve fugátu
-
vyšší transfer volného amoniaku a sulfanu do fugátů (1,25)
3.3.2 Vliv pH Pro procesy biomethanizace je důležitá rovnováha mezi CO 2, H2S, NH3 a kyselinou octovou a propionovou. Vliv pH je nejvyšší během poslední fáze na metanogenní bakterie, které vyžadují neutrální pH, tj. 6,2 – 7,8. Zvýšením pH na 8 či snížením pod 6 je činnost mikroorganismů silně utlumena. U některého substrátu jako je kejda nebo hnůj se pH upraví samovolně během druhé fáze, kdy se ve směsi začíná tvořit amoniak. Technickým nejčastějším důvodem poklesu pH je přetížení reaktoru, kdy dochází ke kumulaci kyselin, termofilnější rychlejší mikroorganismy vytváří kyseliny a systém je nestačí spotřebovávat. Lze tomu předejít řízením zatížení dle množství a složení mastných kyselin v médiu. Zhroucení celého procesu lze také zabránit udržováním dostatečné neutralizační kapacity přidáním alkalizačních činidel. (1,12,25)
15
3.3.3 Vliv toxických a inhibujících látek Tyto látky nepříznivě působí na biologický proces. Nejčastěji se lze setkat s utlumujícími účinky amoniaku a nižších mastných kyselin. Jejich tvorba je závislá na pH procesu. (1,12,25) 3.3.4 Vliv nutrientů a substrátu Methanogenní bakterie jsou přísnými anaeroby, dokáží se přizpůsobit teplotě prostředí a do značné míry i pH. Vyžadují dostatečný přísun H2 a CO2. Dalším důležitým substrátem u některých druhů bakterií je kyselina octová, mravenčany a také methanol, ethanol či trimethylamin (což bylo zjištěno pouze u čistých kolonií). Pro růst potřebují bakterie dusík, který získávají ve formě amonného iontu. Síra a fosfor a četné stopové prvky jsou rovněž nezbytné pro život bakterií. (1,25) 3.3.5 Vliv technologických faktorů Z technologických faktorů jsou nejdůležitější míchání a doba zdržení. Obsah reaktoru musí být homogenní, tj. dobře promícháván tak, aby byl umožněn co nejrychlejší a nejdokonalejší kontakt mikroorganismů se substrátem. Zároveň musí být doba zdržení dostatečně dlouhá, aby nedocházelo k vyplavování potřebných mikroorganismů a aby bylo dosaženo potřebné účinnosti rozkladu. Platí, že čím hůře je rozložitelný daný substrát, tím je generační doba příslušných bakterií delší. (5,25) 3.3.6 Zpracování bioplynového reaktoru Zapracování je prakticky nejdůležitější fází provozu anaerobního reaktoru (záleží na něm doba, za kterou je dosaženo ustáleného stavu provozu i stabilita a účinnost provozu). Zahrnuje tyto důležité fáze:
adaptaci biomasy na daný substrát a dané podmínky
nahromadění (akumulaci) takového množství aktivní biomasy, aby reaktor byl schopný zpracovávat požadované zatížení (5)
3.3.7 Veličiny sloužící pro řízení procesu Změnou těchto veličin můžeme ovlivňovat průběh procesu. Mezi tyto veličiny patří kontrola a regulace teploty, zatížení reaktoru (dávkování substrátu do reaktoru a jeho 16
regulace) a dávkování chemikálií (např.doplňování nutrientů, či úpravě pH reakční směsi). (5)
3.4 Hodnocení kvality bioplynu Z různých substrátů vzniká bioplyn o různém složení. Není tedy možné udat přesné hodnoty složení. Zvláště kolísají hodnoty metanu, oxidu uhličitého a sulfanu. Tab.1: Obsah metanu v závislosti na druhu substrátu (13) BIOPLYN
OBSAH CH4 (obj.%)
Čištění odpadních vod
55-85
Ze stabilizace kalů
60-70
Agroindustriální odpady
55-75
Skládky
35-55
17
3.4.1 Chemické složení bioplynu Chemický složením se liší skládkový a reaktorový plyn. Nejtypičtějšími rozdíly jsou v zastoupení majoritních složek, především obsahu dusíku a kyslíku. V menšinovém zastoupení je to pak obsah sulfanu a halogenuhlovodíků.(1) Tab.2: Příklad složení bioplynu (13) SLOŽKA
MNOŽSTVÍ (obj.%)
Metan (CH4)
58 – 80
Oxid uhličitý (CO2)
20 – 42
Vodní pára
0 – 10
Sulfan (H2S)
0–1
Dusík (N2)
0–5
Kyslík (O2)
0–2
Vodík (H2)
0–1
Čpavek (NH3)
0–1
3.4.1.1 Majoritní složky bioplynu Jako majoritní složky považujeme metan a oxid uhličitý. Ostatní ostatních plynů jsou řádově nižší koncentrace (desetiny procent). Jejich hodnoty se mění v závislosti na surovině, ze které byl bioplyn získán a na použité technologii. Velikost hodnot majoritních složek se rovněž liší mezi reaktorových a skládkovým plynem. Kdy skládkový plyn na rozdíl od reaktorového má ve svém složení navíc podíly vzdušného dusíku, argonu a nezreagovaný kyslík. Skládka odpadu není vzduchotěsná, a proto bioplyn na ní vytvořený může být naředěn přisátým vzduchem. (1,14)
18
3.4.1.2 Minoritní složky v bioplynech Obsah minoritních složek je velmi pestrý ve velmi malé koncentraci (stovky miligramů na metr krychlový). Mezi minoritní složky patří zejména: Alifatické uhlovodíky (akeny, alkany i alkiny), alicyklické uhlovodíky, aromatické uhlovodíky, alkoholy, trioly, aldehydy a ketony, kabronové kyseliny, estery, ethery i sulfidy a disulfidy, halogenderiváty chlorované, fluorované, bromové i jodové, aminy, furany a jeho deriváty. (1) Skutečně analyzovaných stopových individuí v bioplynech lze odhadnout na 400500. Tyto látky velmi málo přispívají k celkovému energetickému obsahu bioplynu, proto je výhřevnost plynu zcela výlučně dána obsahem metanu. Některý z minoritních složek však mohou způsobovat korozi nebo jsou nositeli toxických vlastností. Nežádoucími složkami v bioplynu je především síra, halogeny a křemík. (14) Síra Síra se v bioplynu vyskytuje nejčastěji ve formě sulfanu. Velikost koncentrace pak záleží na substrátu, ze kterého je bioplyn získán. Někdy se může stát, že koncentrace sulfanu vzroste tak, že se stává majoritní složkou. Velké množství sulfanu není žádoucí, plyn silně zapáchá a je smrtelně jedovatý. Síru lze z bioplynu odstranit pomocí aktivního uhlí. (1) Halogeny Nachází se v bioplynu produkovaném na skládkách odpadů. Mezi sledované složky patří sloučeniny chlóru (již nejsou problémy s freony, jejichž používání bylo silně omezeno). Jejich koncentrace je v desítkách miligramů na metr krychlový. Některé z nich způsobují korozi, či mohou být karcinogenní. Křemík V bioplynu převažuje ve formě siloxanů. S tímto znečištěním se setkáváme hlavně u kalů z ČOV. Jeho zdrojem je pravděpodobně rostoucí množství používané kosmetiky, maziv, aviváží a čistících prostředků. Negativní působení siloxanů je snížení životnosti motorů spalujících bioplyn, kdy snižují mazací účinnost, což může vést k zadření motoru. V současnosti je technologie na odstranění křemíku z bioplynu vysoce finančně náročná. (1)
19
4 TECHNOLOGIE VZNIKU PLYNU NA SKLÁDKÁCH 4.1 Specifické podmínky pro vznik bioplynu ve skládkách biologicky rozložitelných odpadů Rozvoj methanogeních procesů není samozřejmý, ale zcela samovolný. Proto, aby na skládce začal vývin bioplynu je nutno dodržet několik podmínek, které jsou důležité a bez nichž by proces nemohl dobře fungovat: 1. Kyslík nesmí vnikat do tělesa skládky Skládka musí být dostatečně hluboká a hutněná. Vzduch nesmí vnikat žádnými drenážemi. 2. Skládka a odpad v ní musí být dostatečně vlhký Dostatek vlhkosti je skoro tak důležitý jako nepřítomnost kyslíku. Při nedostatku vlhkosti se anaerobní pochody vůbec nerozvijí a už rozjeté methanizační pochody se zastavují. 3. Odpad nesmí obsahovat baktericidní a jiné, pro bakterie toxické, inhibující látky Příkladem je dřevní odpad, který je ošetřen látkami proti plísním a hnilobě. Tento materiál je jen velmi obtížně rozložitelný. Další podmínky, které urychlují methanizační proces, nejsou tak významné a v zásadě jejich nesplnění nepovede k úplnému zastavení biologických procesů
20
4.2 Voda Voda má jasně prokazatelný pozitivní vliv na tvorbu a rozklad biologicky rozložitelného odpadu. Výsledky dlouhodobého měření prokázaly, že nejvyšší aktivita byla tam, kde byl výluh trvale recyklován a že okamžité nasycení odpadu proces výrazně urychlí naproti sycení postupnému. Při recirkulaci výluhů se zvýšila i odbouratelnost organických látek ve výluhu. (1) 4.2.1 Snižování BSK a CHSK Úplné nasycení bylo stanoveno přibližně na 55% hm. vody. V takto vlhkých skládkách se předpokládá stabilizace okolo 5-10 let. Zde se rozumí pod pojmem stabilizace intenzivní rozklad, který doprovází silný vývoj plynu a maximální zesedání skládky. Vlhkost skládky je, spolu s shutněním odpadů, primárně důležitá podmínka. Nízké hutnění přibližně 200 -500kg/ m3 je pro tvorbu methanu nedostačující. Optimální hutnění je mezi 500-1000 kg/m3, vyšší hustoty mohou proces opět zpomalovat. Přídavek vody k aktivaci je velmi účelné, ale je třeba dbát na jisté zásady: 1. přidávaná voda měla co největší možnost plošně se vsáknout, aby dosáhla co největší distribuce uvnitř tělesa skládky 2. jednorázová a lokální silná zátěž by mohla vést k přílišnému zchlazení a velký lokální průtok vody by mohl způsobit výluh živin, mikroorganizmů a enzymů do oblastí mimo reagující odpad. Při nedostatku vody ve skládce vede k zpomalení až úplné zastavení anaerobních rozkladů. Materiál v tomhle prostředí prakticky nedotčen následky rozkladu a je až neuvěřitelně dobře konzervován. Proto je nutné vodu v taktových případech dodávat a výluhy recirkulovat.
21
Podmínky, které působí na změnu vlhkosti jsou -
množství přiváženého odpadu a obsah vody obsažené v něm
-
plocha a hloubka skládky
-
příslušný přítok nebo odtok vody
-
odtok a recirkulace výluhu
-
srážky na daném území
-
odpar z povrchu skládky
-
zhutnění
Optimální podmínky pro tvorbu plynu jsou nalézány při dosažení tzv. perkolační úrovně vlhkosti. To je úroveň, kdy nově přitékající voda již není zachycovaná, ale protéká tělesem. Tato voda je vhodná pro biomethanizaci i pro roznášení mikroorganizmy, živiny a enzymy po tělese skládky. Běžný tuhý komunální odpad má většinou vlhkost nepřevyšující 30%hm. vody. Obvykle 22-26% hm. Perkolační stupeň dosahuje vlhkosti v rozmezí 40-55% hm. (1) 4.2.2. Skládkový plyn, migrace, odtah plynu Pro samovolnénebo nucené odchody plynů z tělesa skládky je nutné respektovat tyto skutečnosti. a) Skládka je porézní prostředí a pohyb plynů určují odpory, plochy a hnací síly. Princip je podobný jako Fickův zákon difůze nebo Darcyho zákon toku tekutin porézním prostředím. Základní skupiny póru lze rozdělit do tří skupin. První jsou mikro, mezo a makro póry uloženého odpadu. Druhou skupinou jsou vnitřní volné prostory, mediodpadové nepřístupné nebo omezeně přístupné pro volnou výměnu plynů a kapalin. Třetí skupinou jsou pak volné meziodpadové prostory, které nabízejí volnou výměnu plynů a kapalin.
22
b) Plyn se vytváří v celém objemu tělesa skládky což je podstatné nezvratné. Odpady dříve uložené se nacházejí na spodních vrstvách. Jsou pokročilé ve stupni rozkladu než vrstvy mladší. Proto by měly produkovat plyn s odlišnou intenzitou. Avšak zde hrají roli jisté faktory. Prvním by mohl být nedostatek vlhkosti, který by mohl vést ke zpomalení rozkladu staršího materiálu. Dalším pak acidogenní proces, který předchází methanogenním procesům, a může být tak ovlivněn vlhkostí. Třetím faktorem je nárůst biologické aktivity, kdy s tvorbou plynu může dojít k nerovnoměrné distribuci vody spojené s retencí ve výše položených vrstvách p. Posledním faktorem byl mohla být nehomogenita tělesa, která způsobí značné lokální rozdíly v rozvoji biologické aktivity c) Pohyb plynu je ovlivněn barometrickým tlakem, kdy rostoucí barometrický tlak omezuje únik plynu a může způsobit i protisměrné proudění. Pokles tlaku naopak může zesílit únik plynu až do vyrovnání tlaků. Produkční rychlost při této změně tlaku není ovlivněna. (1)
23
4.3 Metody a technologie odplyňování skládek Odplyňování uzavřených i provozně aktivních skládek je zcela nezbytné pro bezpečnost dalšího využívání skládky. Potřebné pro vyloučení negativních vlivů na životní prostředí. V praxi se návrh systému na odplynění skládky se liší podle kategorie skládky. Pod pojmem odplyňovací systémy si lze představit hlavně stavebně-technická a technologická umístěná na i v tělese skládky. Dále jsou to čerpací systémy a zařízení pro zpracování bioplynu. Podle způsobu odvodu plynu se dělí na aktivní a pasivní 4.3.1 Aktivní způsob odplyňování Pro tento způsob odplyňování tělesa skládky se používají různé typy plynových dmýchadel. Systém je řešen buď jako spodní nebo horní obvod plynů. Základ sítě pro sběr jsou vrty nebo budované věže. Takto bodované vertikální věže jsou 0,8 – 1,0 m široké výplně z hrubého štěrku a s centrální perforovanou sběrnou pažnicí propojující obvykle celou hloubku vertikálního vrtu. Tyto sběrné věže jsou propojeny jako individuální uzávěry a obvody a nebo jako smyčky či sítě. Drenáže jsou buď horizontální nebo šikmé, které jsou vybaveny propojovacími svody z perforovaných potrubí. V jiných případech jsou instalovány jímky na vyloučenou vodu. Pokud se tak neučiní hrozí zde riziko zaplavení kondenzátem a ohrožení funkce odplyňovacího systému. Aktivní systém je vždy napojen na stanici čerpání bioplynu, který zajišťuje tok plynu ze skládky do zařízení pro zpracování bioplynu. (1,3) 4.3.2 Pasivní způsob odplyňování Odplyňovaní v pasivním stavu vypuzují plyn pouze řízeným směrem ven ze skládky vlastním přetlakem. Původní navrhování toho to systému bylo jen jako otevřené věže a vzniklý bioplyn odchází do atmosféry zcela bez užitku. Při změně barometrického tlaku skládka nasává těmito věžemi vzduch, což je nežádoucí pro další vývin bioplynu. Tato problematika se řeší zpětnými klapky či membránami. (1,3)
24
4.4 Technologické systémy pro výrobu bioplynu a jejich části Systém pro výrobu bioplynu se mohou lišit podle vlastnosti reagujícího materiálu, který je v nich odbouráván a také podle velikosti tuhých částic a obsahu sušiny ve zpracovávaném materiálu. 4.4.1 Reaktory Reaktorový systém sestává z vlastního reaktoru a ze separační části. Reaktory mohou být různých typů i uspořádání a rovněž bez separace. Reaktory můžeme rozdělit na reaktory kapalinové a reaktory na tuhou fázi. (1)
4.4.2 Plynojemy Jsou zásobní nádrže pro akumulaci vyrobeného bioplynu zajišťující většinou i stabilizaci přetlaku plynu uvnitř výrobního systému. Plynojemy lze dělit na středo a vysokotlaké, které vydrží přetlak nad 5kPa a nízkotlaké, které jsou konstruovány do přetlaku 5kPa. (1)
Obr.4 Plynojem v obci Kladruby (3)
25
5 VYUŽITELNOST BIOPLYNU Nejběžnějším způsobem využití bioplynu je jeho spalování za pomoci kogeneračních jednotek za současného vzniku tepla a elektřiny. V zahraničí se bioplyn po úpravě začíná využívat jako alternativní palivo do dopravních prostředků nebo se dodává do plynárenské sítě. (16)
5.1 Spalování bioplynu 5.1.1 Spalování bez využití energetického potenciálu Bioplyn je veden přímo do hořáku. Je uspořádán jako hořáky pro zbytkový plyn. K dokonalému spalování je nutné, aby spalovací komora byla navrhnuta tak, že se spaliny v ní zdrží víc jak 0,3s a specifická teplota 1200°C. Tento způsob využívání je použit pouze pro případy kdy není jiného způsobu odstranění plynu a slouží jen jako bezpečnostní prvek, bezpečnou likvidaci. 5.1.2 Spalování v topných systémech Jednou z nejstarších metod je využití bioplynu je jeho přímé spalování v kotlích pro ohřev anaerobních reaktorů. Tento systém využívá pouze část produkovaného tepla a zbylá část je využívána pro vytápění nebo ohřevu vody. 5.1.3 Spalování v kogeneraci Je to nejefektivnější způsob využívání bioplynu. Pohon spalovacích motorů které jsou napojeny na agregát na výrobu el. energie tj. kogenerační výroba el. energie a tepla. Zde se používají upravené zážehové motory nebo plynové turbíny. Při používání motorů lze využít bud energetickou a nebo mechanickou energii. Odpadní teplo se využívá pro ohřev nebo vytápění. V moderních systémech i k chlazení v trigeneraci. (11)
26
5.1.4 Pohon pístových motorů, kogenerační technologií. K výrobě elektrické energii a společně tepla se využívají kogenerační jednotky, které pomocí spalovacích motorů, vyrábějí jak el. energii a využívají odpadní teplo k dalšímu užití. Např. k ohřevu vody, vytápění atd. Výhody kogenerace jsou z obr. 2 výstižné. Je zde vyobrazeno využití el. energie z elektráren a zvlášť výrobou tepla v teplárnách. Je zde znázorněna úspora 40% primárního paliva při použití kombinovaného procesu - kogenerace. Při snižování množství paliva se také snižují emise, které jsou nežádoucí a škodlivé. 5.1.4.1 Principy kogeneračních jednotek 1. parní nebo spalovací turbína 2. spalovací pístový motor 3. nové technologie např. mikroturbíny, Stirlingův motor, palivové články (8)
Obr. 5 Srovnání efektivity výroby elektřiny a tepla odděleně a v kogenerační jednotce(4)
27
Obr. 6 Princip kogenerační jednotky s pístovým spalovacím motorem (4)
5.1.5. Trigenerace Je kombinované využití tepla, el. energie a chladu. Je to technologické spojení kogenerační jednotky a absorpční chladící jednotkou. Tento způsob provozování je výhodný především pro využití tepla i mimo topné období, kdy je naopak třeba chladit než dodávat teplo. A tímto lze dosáhnout prodloužení chodu jednotky v roce. (9)
28
Obr. 7 Schéma zapojení absopčního chlazení (5) Absorpce Princip absorpčního chlazení je na fyzikálních vlastnostech dvou látek, které jsou schopné mezi sebou absorpce. Absorpční chlazení je od kompresorového chlazení rozdílné v hnací síle chlazení. U absorpčního je to tepelná energie a u kompresorového je to pístový kompresor, který dodává mechanickou energii.
29
Obr. 8 Princip absorpce (6) 5.1.6. Využití bioplynu mikroturbínou Plynové mikroturbíny jsou sestaveny z jednoho pohyblivého dílu, proto jejich provoz je nepřetržitý a vyrovnaný, který nemá skokové momenty. Mají vysoké kmitočty, nižší hmotnost, hlučnost a jsou méně náročné na opotřebení než klasické spalovací motory upravené pro spalování bioplynu. (7)
Obr. 9 Mikroturbína (7)
30
5.2 Bioplyn jako automobilové palivo V roce 2010 byl biometan využíván jako palivo pro motorová vozidla převážně ve Skandinávských zemích, především ve Švédsku. Biometan vzniklý z bioplynu úpravou a čištěním obsahuje kolem 95% metanu. Po této úpravě lze biometan využít a nahradit tak zemní plyn. Motorová vozidla ho mohou využít buď ve formě CNG, což je stlačený plyn, nebo LNG, zkapalněný plyn. (16, 17) Převodový poměr mezi plynem a benzínem je následující: (6) 1 m3 CNG = 1 l benzínu 1 kg CNG = 1,4 m3 CNG V České republice zajišťuje norma ČSN 65 6514 o motorových palivech, která vzešla v platnosti k 1. 1. 2008 a velmi se podobá švédskému standartu SS 15 54 38. (18) Jsou zde pevně vymezeny minimální a maximální hodnoty základních složek upraveného bioplynu a právě ve Švédsku je v provozu nejvíce úpraven bioplynu. Ze surového bioplynu se odstraňuje oxid uhličitý (CO2), kterého je v bioplynu 25-40%. Skládkový plyn je zbaven dusíku (N2) v množství až 15%. Z bioplynu vyrobeného z exkrementů zvířat nebo jatečních odpadů se odstraňuje sirovodík (H 2S), voda a pevné částice, které ho jako pohonnou hmotu znehodnocují. Vedle výběru vhodné technologie úpravy je důležitých faktorem kvalita surového bioplynu. (16) 5.2.1 Úprava a čištění bioplynu 5.2.1.1 Odstranění kapalin a prachu Nejčastější metoda je použití filtrů nebo cyklonů. Lze použít i vymrazování, adsorpce nebo tlakové sušení, ale této metody jsou drahé a používají se v zásadě pro dosažení vysokého stupně čištění. (11) 5.2.1.2 Odstranění halogenových uhlovodíku Nejúčinnější metodou je adsorpce na aktivním uhlí nebo jiné adsorpční metody. (11)
31
5.2.1.3 Odstranění oxidu uhličitého Zbavování bioplynu oxidu uhličitého je nejnákladnější a zároveň nejdůležitější operací v celém procesu čištění bioplynu na kvalitu zemního plynu. Na výběr jsou různé dělící metody, které mají různou účinnost a nákladovost. Postupy oddělování methanu a oxidu uhličitého lze rozdělit do čtyř hlavních skupin, které se liší nejen principem činnosti i technologickým řešením.
Adsorpce – technologie PSA – Pressure Swing Adsorption
Absorpce – fyzikální (tlaková) vypírka – PWA – Pressure Water Absorption - chemická vypírka – ChemA – Chemical Absorption
Membránová separace
Nízkoteplotní rektifikace – kryotechnologie (17,19)
Nejjednodušším způsobem je vypírka tlakovou vodou. Další metody nabízejí vypirku alkalických roztocích a separaci na selektivních membránách. Při použití membránové separace jde transport oxidu uhličitého, sulfanu a vody z oblasti vysokého tlaku (6MPa) do tlaku atmosférického. Poté je odváděn prakticky čistý methan. (11) 5.2.1.4 Odstranění sirovodíku Recirkulace bioplynu se odstraňuje sulfan externě např. filtrací přes železnou vlnu, křemičitou vlnu, sprchování železitými solemi a následná regenerace (11)
5.3 Napájení sítě zemního plynu biomethanem Tento způsob využívání by do budoucna mohl být efektivní. Je třeba, aby plyn byl v zásadě upraven a vyčištěn na kvalitu zemního plynu. Po té může být vpuštěn do plynárenských sítí. Této možnosti zatím v Evropě využily pouze tři státy a to Švédsko, Švýcarsko a Holandsko. (6)
32
5.4 Obecné využití bioplynových stanic Stanice je možné využít pro: Likvidace zemědělských odpadů a přebytků Zužitkování zbytků rostlinné výroby Odpad ze zeleniny, lihové výpalky, bramborové slupky, zbytky z čištění obilí Odstranění biologické složky komunálního odpadu obcí a měst Likvidace tříděného komunálního odpadu Likvidace kuchyňského odpadu Likvidace prošlých potravin a zeleniny Likvidace travních pokosů parků a zahrad (u některých odpadů je nutná hygienizace) Soběstačnost v dodávce tepla a možnost prodeje jeho přebytku Zužitkování odpadního tepla z bioplynové stanice Ohřev teplé užitkové vody Vytápění hal a budov Sušení komodit Přidružená výroba se spotřebou tepla Vytápění obecných bytů a dalších prostor Eliminace kolísání výkupní ceny zemědělské výroby Nízké výkupní ceny komodit Téměř žádná garance ceny produkce Zvýšené náklady na likvidaci přebytků (20)
33
5.5 Odpadové hospodářství ČR 5.5.1 Vyhodnocení sítě k nakládání s odpady – Skládkování odpadů V České republice je skládkování odpadů dosud nejrozšířenějším způsobem odstraňování odpadů. Celková kapacita skládek, jak pro komunální odpady, tak i pro ostatní druhy odpadů včetně nebezpečných, je dostatečná s výhledem na nejbližší období. Skládky nebezpečných odpadů v ČR vznikaly v blízkosti velkých podniků, proto jsou relativně nerovnoměrně rozmístněny na území ČR. Skládky ostatních odpadů vznikaly převážně v blízkosti sídel, proto je jejich rozmístění vyhovující. Zatím nejsou vyřešeny požadavky na podloží/těsnění dle Směrnice 99/31/ES pro skládkování odpadů a požadavky novelizované normy ČSN 83 8034 Skládkování odpadů tj. odplynění skládek do roku 2005 na všech provozovaných skládkách S-OO a v závislosti na výsledcích průzkumu vývinu plynu i na všech uzavřených skládkách provozovaných od roku 1980, na kterých byly ukládány odpady zařazené do skupin 02, 03, 04, 19 a 20. Počet zařízení určených ke skládkování odpadů má od roku 1991 klesající tendenci. K prudkému poklesu počtu těchto zařízení došlo v roce 1996, kdy ukončilo svou činnost přibližně 1000 skládek provozovaných podle zvláštních předpisů. V roce 2002 bylo v ČR provozováno 290 skládek (v přepočtu na nové skupiny podle vyhlášky č. 383/2001 Sb. o podrobnostech nakládání s odpady). Tyto skládky (nebo provozované kazety) vznikly převážně po roce 1996 a převážně vyhovují současné právní úpravě platné v ČR (6) 5.5.2 Biologicky rozložitelné komunální odpady V roce 1995 produkoval v průměru každý obyvatel ČR 148 kg biologicky rozložitelných komunálních odpadů (dále jen „BRKO“) a celková produkce BRKO byla v roce 1995 v ČR 1 530 000 tun. Jedním ze způsobů jak docílit požadované snížení množství odpadů ukládaných na skládky je zavedení systému separace a následného využívání BRKO. Produkce BRKO je stanovena s využitím údajů a druhů odpadů uvedených na obr. 9. (6)
34
Obr. 10 Druhy odpadu podla Katalogu odpadů tvořící BRKO (8)
5.6 Plán OH pro nakládání s BRKO a BRO Směrnice
Rady
o
skládkách ukládá
biodegradabilního odpadu ukládaného
na
členským
státům
skládky
a
pro
omezit
množství
biodegradabilní
komunální odpad (BRKO) stanovuje pro dané časové intervaly procentuelní snížení množství odpadu ukládaného na skládky. BRKO tvoří, jak bylo stanoveno analýzami, kolem 30 – 40 % komunálního odpadu v celé Evropě. Jeho sběr, zpracování a odstraňování je velkým problémem. Tento materiál je fermentabilní, a proto není vhodné jej skládkovat, vyšší obsah vody navíc zhoršuje energetické využití. Z těchto důvodů se nakládání s BRKO i BRO stalo významnou otázkou politiky EU, zejména, pro splnění cíle snížení množství tohoto odpadu ukládaného na skládky. Skládková Směrnice považuje omezení množství BRKO ukládaného na skládky za klíčovou strategii pro omezování emisí metanu a omezení produkce škodlivých průsaků. EU nemá dosud jednotnou strategii, jak s těmito odpady nakládat. (12)
35
6 MĚŘENÍ PRODUKCE A KVALITY BIOPLYNU NA KONKRÉTNÍ SKÁDCE Skládka Petrůvky u Třebíče 6.1 Charakteristika skládky Skládka Petrůvky ležící u stejně jmenované obce, byla založena v roce 1994 na rozloze 7 ha s projektovanou kapacitou 600 000 t. V červenci v roce 1997 byla založena svozová firma ESKO-T s.r.o. (ekologické skládkování komunálního odpadu Třebíč). Následovalo vybudování sítě 12 sběrných dvorů a centrálního překladiště na území svazku, jehož provoz byl zahájen v lednu 2003. V roce 2005 byla zahájena činnost zařízení na využívání skládkového plynu. Rekultivace skládky TKO Petrůvky probíhá průběžně od roku 2004 na těch částech skládky, kde bylo ukončeno skládkování. Rakultivační práce se skládají z úpravy figury, položení drenážní vrstvy, geotextilie, těsnící folie, drenážní vrstvy, geotextilie, vrstvy podorniční zeminy a ornice. Celá plocha je zatravněna. V období 2006-2007 probíhala projektová příprava na vybudování zařízení pro zpracování a využití biologicky rozložitelných odpadů (BRO). V roce 2008 byla podána žádost o podporu z fondů EU, v 2009 byla zahájena stavba a v roce 2010 byl zahájen zkušební provoz. 6.1.1 Základní parametry skládky V současné době pod skládku spadá 118 000 obyvatel ve svozové oblasti na celkové ploše 106 682 m2 zájmového území. Nynější plocha, na které se skládka rozkládá, je 72 130m2 s celkovým objemem 795 750m3. Z tohoto objemu je cca 195 750m3 materiálu použitého na těsnění a rekultivaci skládky. Objem skládkového prostoru je 600 000m3. Rekultivace skládky TKO Petrůvky probíhá od roku 2004 vždy na místech, kde skládkování bylo ukončeno. Rekultivace se skládá z úpravy figury, podložní drenážní vrstvy, geotextilie, těsnící folie, drenážní vrstvy, geotextilie, vrstvy podorniční zeminy a ornice. Poté je poslední vrstva celá zatravněna. Maximální kóta zaplnění tělesa je 550 m n.m.
36
6.1.2 Kapacita skládky Množství odpadů dodávané na skládku je složeno ze dvou skupin. První skupinu tvoří obce, které dodají cca 23 500 tun ročně. Druhou skupinou jsou podnikatelské subjekty s množství odpadu cca 16500 tun ročně. Celkově za rok je dodáno na skládku cca 40000 tun. Toto dělá v celkovém součtu 40 000 t/rok. Předpokládaná hustota po zhutnění odpadu kompaktorem je 1150 kg/m3 a celkové množství činí 39 130 m3/rok. Množství odpadů na TZS (technické zabezpečení skládky) je cca 7 000 m3, což musí činit max. 25% objemu z celkového množství zhutněných odpadů na skládce za každý kalendářní rok. 6.1.3 Životnost skládky Na životnosti skládky se podílí několik složek skládky, jedná se zejména o počet vozidel přijíždějících na skládku, množství spadané dešťové vody, těsnící systém skládky, drenážní systém skládky, zneškodňování průsakové vody, pravidelné uzavření a rekultivaci skládky, další využití plochy, vážení odpadů a hutnění odpadů. Životnost skládky je při současných bilancích 18 let (rok 2012). Počet přijíždějících vozidel na skládku kolísá v rozmezí 25 – 35 vozidel denně. 6.1.3.1 Množství vody přitékající na skládku Voda na skládku přitéká za prvé z povodí, které obklopuje těleso skládky a za druhé přítok vody ze sekcí, které nejsou prozatím využívány k navážení odpadů. Hodnoty
1. jednoletý déšť
0,207m3/s
pětiletý déšť 0,324m3/s 2. jednoletý déšť
0,869m3/s
pětiletý déšť 1,361m3/s
37
6.1.3.2 Těsnící systém Těsnící systém skládky je složen ze 4 složek. První složkou je samotná zhutněná pláň, jejíž hodnota je min k f = 10-7 m/s. Druhou složkou je pak minerální těsnění 3 x 200 mm, kdy kf = 10-9 m/s. Třetí složkou je PEHD folie tloušťky 3 mm a čtvrtou Geotextílie o hustotě 800g/m2. 6.1.3.3 Drenážní systém Drenážní systém skládky je tvořen vrstvou 300 mm těženého štěrku frakce 16/32 mm, pomocnou sběrnou drenáží DA 110 mm, perfor. 2/3 a hlavní sběrnou drenáží DA 166 mm a perfor 2/3. Dále je tvořen také svodné drénem DA 300 mm, revizními šachtami Š1 – Š4, 1000 mm a kontrolními šachtami ŠP1 – ŠP10, 900 mm. 6.1.3.4 Zneškodňování průsakových vod Zneškodňování průsakových vod se řeší: - jímáním v zádržné jímce, s užitým objemem 2 x 160m3 - v případě většího množství průsakových vod recirkulace na skládku - odvozem na ČOV Třebíč Průsakové vody znečištěné jsou odděleny od vnitřních vod neznečištěných. Dešťové vody a vnitřní vody skládkové neznečištěné (tj. vody z neskládkových sekcí) jsou svedeny do záchytných příkopů kolem skládky. Vody jsou následně odvedeny do blízkých vodotečí (př. potok Zátoky, č. povodí 4-16-03-023, správce Zemědělská VH správa, ÚP Třebíč) Uzavírání a rekultivace skládky je a bude řešena po etapách. V současné době je před dokončením a kolaudací I. Etapa „Rekultivace I. a II. Sekce skládky TKO Petrůvky“. Je rozhodnuto povolení změny stavby před jejím dokončením č.j. Výst. 2743 / 199 – Ko. Probíhá stavební řízení pro II. Etapu rekultivace II., IV., a V. sekce skládky. Konečná úprava plochy bude provedena ozeleněním travním (lučním) porostem a mělce kořenícími dřevinami. Vážení odpadu se provádí na mostové váze s výstupem na PC. Hutnění odpadů pomocí kompaktoru zn. BOMAG BC 571 RB. 38
6.1.4 Druh a množství přiváženého odpadu na skládku za rok 2010 Tab. 3 Druhy a množství přiváženého odpadu na skládku Skupina N - odpady
Hmotnost (t)
170601 izolační materiál s obsahem azbestu
17,61
170605 stavebnímateriál s obsahem azbestu
144,46
celkem za skupinu
162,07
Skupina O- ostatní 020104 odpadní plasty(kromě obalů)
152,02
040209 odpady z kompozitních tkanin
170,56
100103 popílek ze spalování rašeliny a neošetřeného
326,64
dřeva 101114 kaly z leštění a broušení skla neuvedené pod
3,75
číslem10 101201 odpadní keramické hmoty před tepelným
18,9
zpracováním 120105 plastové hobliny a třísky
1,09
120121 upotřebené brusné nástroje a brusné materiály
10,153
150102 plastové obaly
7,4
150106 směsné obaly
84,365
150109 textilní obaly
0,64
150203 absorpční činidla, filtrační materiály, čistící
33,00
tkaniny 160119 plasty
62,415
160120 sklo
14,94
160122 součástky jinak blíže neuvedené
228,00
170202 sklo
29,14
170203 plasty
21,02
170302 asfaltové směsi neuvedené pod číslem 170301
3,22
39
170604 izolační materiál neuvedený pod čísly 170601 a
248,81
170603 190801 shrabky z česlí
85,41
190802 odpady z lapáku písku
222,78
190905 nasycené nebo upotřebené pryskyřice iontoměničů 0,067 191204 plasty a kaučuky
1,41 textil
191208
191212 jiný odpad (včetně směsí materiálu) z mechanické
50,98 22,59
úpravy celkem za skupinu
1 767,66
Skupina O-komunál 200110 oděvy
0,65
200111 textilní materiál
0,4
200139 plasty
44,65
200203 jiný biologicky nerozložitelný odpad
276,81
200301 směsný komunální odpad
27 073,29
200302 odpad z tržišť
25,75
200306 odpad z čištění kanalizace
168,91
200307 objemný odpad
4 570,56
celkem za skupinu
32 161,02
Skupina OTZ 100101 škvára, struska a kotelní prach
8,22
170504 a kamení neuvedené pod číslem 170503
2 156,7
170904 směsné stavební a demoliční odpady
4 486,32
celkem za skupinu
6 651,24
skupina O-OTZ komunál 200303 uliční smetky
481,25
Celkem bylo za období od 1.1. 2010 do 31.12. 2010 na skládku navezeno 41 223,24 tun odpadu. Z toho 162,07 tun nebezpečného odpadu obsahující azbest, 1 767,66 tun ostatního odpadu a 32 161,027 tun odpadu komunálního patřící do skupiny 20. Odpad technického zabezpečení chodu skládky činí 6651,24 tun, tj. 16,13% 40
z možných 25%. Poslední skupinou jsou uliční smetky, jejichž množství činí 481,25 tun. Následující tabulka ukazuje rozpis biologicky rozložitelného odpadu a jeho množství doveženého na skládku Tab. 4 Biologicky rozložitelný odpad Druh odpadu
Množství (t)
Oděvy
0,65
Textilní materiály
0,4
Odpad z tržišť
25,75
Směsný komunální odpad
27 073,3
6.2 Technické řešení jímání bioplynu na skládce TKO Petrůvky 6.2.1 Čerpací stanice Čerpací stanice bioplynu je technologické zařízení v kontejnerovém provedení. Kontejner pro vnější instalaci má rozměry 4,5 x 2,5 x 2,5 m a je umístěn na zpevněné ploše. Kontejner je rozdělen na dvě části. Část strojovny a část měření a regulace. V prostoru měření a regulace je umístěn rozvaděč měření a regulace a v části strojovny je umístěno soustrojí pro čerpání a analýzu bioplynu. 6.2.1.1 Technická data čerpací stanice Jmenovitý čerpací výkon:
300m3/hod
Maximální podtlak na výstupu ČS
-15 kPa
Maximální přetlak na výstupu z ČS
+10 kPa
Počet těchto čerpacích ustrojí
2
Instalovaný el. Výkon
do 11 kWh
Rozbor plynu
CH4, O2
6.2.2 Kogenerační jednotka Kogenerační jednotky se řadí mezi stroje středních výkonů (cca od 190kW), v nichž jsou použity průmyslové plynové motory renomovaných výrobců. Parametry jsou platné pro kogenerační jednotku provozovanou na bioplyn, v provedení se synchronním generátorem, určenou pro paralelní provoz se síti o napětí 400 V, pro topná hydraulické okruhy 90/70°C. Jednotka je zabudovaná do kontejnerové skříně pro venkovní použití. 41
6.2.2.1 Technická data kogenerační jednotky Jmenovitý elektrický výkon
290 kw
Maximální tepelný výkon
435 kw
Příkon v palivu
838 kw
Účinnost elektrická
34,6%
Účinnost tepelná
52,0%
Účinnost celková (využití paliva)
86,6%
Spotřeba plynu při 100% výkonu
169 Nm3/h
Tyto základní technické údaje jsou platné pro bioplyn o objemovém obsahu methanu 50%. Doporučený minimální trvalý elektrický výkon je 50% při normálních podmínek (0°C, 101, 325 kPa) 6.2.2.2 Popis jednotky Kogenerační jednotka (KJ) je tvořena modulem KJ. Modul KJ obsahující soustrojí motoru a generátoru je pružně uložené v základovém rámu, technologii výroby tepla a další příslušenství. Modul KJ je vybaven systémem ventilace vnitřního prostoru kontejnerové skříně. Volně stojící rozvaděč je součástí jednotky obsahující ovládací a silovou část. Ovládací část rozvaděče obsahuje řídící systém zabezpečující provoz KJ včetně hlídání zaznamenávání provozních stavů motorů. Silová část zajišťuje připojení , jištění a vedení elektrického výkonu. K pohonu KJ se využívají dva plynové spalovací motory. Při výrobě elektrické energie je použit synchronní generátor pracující s napětím 400V, 50 Hz. Palivem KJ je právě bioplyn s obsahem metanu 50% (výhřevnost 17,9 MJ/m3). Tepelný systém KJ je z hlediska odběru hlavního tepelného výkonu tvořen sekundárním okruhem.
42
6.2.2.3 Parametry sekundárního okruhu Tepelný výkon
435 kW
Provozní teploty (vstup/výstup)
70/90°C
Minimální teplota topné kapaliny
65 °C
Průtok
5,2 kg/s
Maximální tlak v okruhu
600 kPa
6.2.2.4 Přehled vyrobené energie Tab. 5 Přehled vyrobené energie ze skládkového plynu skládky TKO Petrůvky v kogenerační jednotce za rok 2010 Období Množství (kWh) Období
Množství (kWh)
Leden
132 962
Červenec 82 907
Únor
108 743
Srpen
95 014
Březen
126 315
Září
94 665
Duben
127 055
Říjen
94 658
Květen
126 498
Listopad
82 504
Červen
115 761
Prosinec
95 146
Celkem
1 282 228
Graf. 1 Přehled vyrobené energie ze skládkového plynu skládky TKO Petrůvky v kogenerační jednotce za rok 2010
43
150 000 100 000 50 000
zá ří řij en li s to pa d pr os in ec
sr pe n
0
le de n ún or bř ez en du be n kv ět en če rv en če rv en ec
množství kWh
Množství vyrobené el. energie
m ěsíce
Graf. 2 Přehled vyrobené energie ze skládkového plynu skládky TKO Petrůvky v kogenerační jednotce za rok 2010 Nejvíce energie bylo vyrobeno v měsíci lednu, tj 132 962 kWh, nejméně pak v měsíci listopadu, tj 82 504 kWh. Průměrné množství vyrobené energie bylo 106 852 kWh. Medián byl 101 945 kWh. Celkové množství energie za rok 2010 bylo 1 282 228 kWh. 6.2.2.5 Přehled čerpaného skládkového plynu Tab. 6 Množství čerpaného skládkového plynu ze ksládky TKO Petrůvky za rok 2010 Období Množství (m3) Období
Množství (m3)
Leden
97 839
Červenec 83 641
Únor
83 017
Srpen
90 249
Březen
88 580
Září
71 354
Duben
96 802
Říjen
71 168
Květen
103 251
Listopad
63 317
Červen
100 259
Prosinec
65 969
Celkem
1 015 446
44
Graf. 3 Množství čerpaného skládkového plynu ze sládky TKO Petrůvky za rok 2010
li s to pa d pr os in ec
říj en
zá ří
sr pe n
le
ún or bř ez en du be n kv ět en če rv en če rv en ec
120 000 100 000 80 000 60 000 40 000 20 000 0 de n
množství(m3)
Množství čerpaného skládkového plynu
měsíce
Graf. 4 Množství čerpaného skládkového plynu ze sládky TKO Petrůvky za rok 2010 Nejvíce čerpaného skládkového plynu bylo v měsíci květen 103 251 m3, nejméně pak v měsíci listopadu 63 317 m3. Průměrné množství vyrobené energie bylo 86 200 m3, medián pak byl 86 111 m3. Celkové množství vyrobené energie za rok 2010 bylo 1 015 446 m3.
45
6.2.2.6 Průměrné hodnoty kvality skládkového plynu Tab. 7 Průměrné hodnoty kvality skládkového plynu Odběrné
CH4 (%)
CO2 (%)
02 (%)
místo S7 – S15
H2 S
N2 (%)
(ppm) 48,4
29,1
0,1
12,7
Teplota (°C)
2
13,1
Graf. 5 Průměrné hodnoty kvality skládkového plynu Hodnoty jsou zprůměrňované z míst odběrů. Obsah methanu odebraného z těchto studní je nízký. Průměrné zastoupení methanu na skládkách většinou je 50 – 62%. Na skládce Petrůvky je obsah methanu na hranici zpracovatelnosti.
46
6.2.2.7 Schéma uspořádání odběrných míst na skládce Petrůvky
Obr. 11 Schéma umístění jímacích studní na skládce Místa, která byla využita k odběru a zhodnocení kvantity a kvality bioplynu byla S7 – S15. Průměrné vzdálenosti studní od sebe je 41 metrů, největší vzdálenost je 64 metrů mezi studněmi č.2 a 3
47
6.3 Klimatické podmínky na území Vysočiny 6.3.1 Průměrná teplota v roce 2010 na Vysočině Tab. 8 Průměrná teplota na Vysočině v roce 2010(27) Období Teplota Období
Teplota
(°C)
(°C)
Leden
-5,1 Červenec
19,6
Únor
-2,4 Srpen
16,8
Březen
2 Září
11
Duben
7,7 Říjen
5,7
Květen
11,3 Listopad
4,7
Červen
16,3 Prosinec
-5,1 6,9
Celkem
zá ří říj en li s to pa d pr os in ec
sr pe n
ún or bř ez en du be n kv ět en če rv en če rv en ec
25 20 15 10 5 0 -5 -10
le de n
°C
Průměrná teplota za rok 2010
Měsíce
Graf. 6 Průměrná teplota na Vysočině v roce 2010(27)
48
6.3.2 Průměrné srážky v roce 2010 na Vysočině Tab. 9 Průměrné srážky v roce 2010 na Vysočině (26) Měsíc
Srážky (mm)
leden
66
únor
18
březen
32
duben
59
květen
104
červen
76
červenec
117
srpen
153
září
87
říjen
10
listopad
43
prosinec
56
průměr
821
200 150 100 50
n lis to pa d pr os in ec
říj e
zá ří
sr pe n
če rv en če rv en ec
kv ět en
du be n
bř ez en
ún or
0
le de n
sloupec v mm
Průměrné srážky v roce 2010
Měsíce
Graf 7 Průměrné srážky v roce 2010 (26)
49
6.4 Ekonomické vyhodnocení Pro projekt odplynění a energetické využití bioplynu bylo v roce 2005 vyčleněno 17mil. korun. Spočítaná návratnost 6,3 let při výrobě elektrické energie z roku 2010. Výpočet výnosu z výroby elektrické energie ze spalování bioplynu v kogeneračních jednotkách za rok 2010: Vyrobené množství el. energie
1,282 MWh
Výkupní cena
2,79 Kč/kWh
Zelené bonusy
1,82Kč/kWh
Roční výnos pro rok 2010
5 910 020 Kč
Zisk po odečtení nákladů a poplatků
2 698 000 Kč
Návratnost
6,3 let
K lednu 2011 bylo vyrobeno přes 5 800MWh. (30)
50
7 ZÁVĚR Bioplyn je vysoce perspektivní pro budoucí řešení energetiky. Nemůže sice plně nahradit fosilní paliva, ale má obrovskou výhodu a to jako plně obnovitelný zdroj energie vznikající z organických a rozložitelných zdrojů. Methan je zodpovědný z 15 % za skleníkový efekt. Emise methanu jsou závislé na produkci methanu, jeho spotřebě a transportu. Teplota má také velký, i když variabilní, vliv na emisi methanu z půdy. Proto se v průběhu roku produkce methanu mění v závislosti na teplotě. (23) Vliv teploty na produkci methanu se určuje v hodnotách Q10, které znázorňují relativní nárůst aktivity anaerobní fermentace po zvýšení teploty o 10°C. Při měření vlivu teploty na produkci methanu byl zkoumán i vliv vlhkosti. Zvýšená vlhkost obvykle vede k většímu osídlení mikroorganismů v bioreaktoru skládky a tudíž vyšší aktivitě anaerobní fermentace. (24) Optimální vlhkost skládky pro činnost anaerobních mikroorganimů je kolem 55 %. Při srovnání grafu průměrné teploty jednotlivých měsíců s grafem množství čerpaného plynu ze skládky za rok 2010 lze najít podobnost, a lze předpokládat, že se zde vliv teploty na produkci methanu potvrdil. Podobné tvrzení můžeme vyřknout při srovnání grafů průměrných srážek za rok 2010 a množství čerpaného plynu za tentýž rok. Výhřevnost bioplynu ze skládky v Petrůvkách je 17,9 MJ/m3. Ve srovnávní se zemním plynem, který má průměrnou výhřevnost 33 MJ/m3 je to asi dvakrát méně. Ve srovnání nynější výkupní ceny bioplynu bez zeleného bonusu, která činí 2,79 kč/kWh a průměrné ceny zemního plynu, která je cca 1,5 kč/kWh, je v dnešní době stále výhodnější zemní plyn. Prokázané zásoby zemního plynu dle některých předpovědí vydrží při současné těžbě jen do roku 2060, bioplyn by proto mohl být vhodnou alternativou do budoucnosti. (28,29,30) Na druhou stranu, dle plánu Odpadového hospodářství nařízeného EU je do roku 2020 navrženo snížit podíl biologicky rozložitelných odpadů na 35% z celkové hmotnosti, než bylo v roce 1995. Vzhledem k tomuto plánu by samotná výroba bioplynu tímto způsobem nemusela být perspektivní záležitostí a mohla by postupně zaniknout. (12) Naopak je pravděpodobné, že by biologicky rozložitelné odpady byly využívány v bioplynových stanicích, jejichž výstavba je na vzestupu a svou řízenou a hlídanou fermentací mohou dosáhnout vysoké využitelnosti. V současné době se podmínky k provozování bioplynových stanic neustále zlepšují, zejména s ohledem na možnosti 51
dotace a na garantované ceny energií získané z alternativních zdrojů. Zároveň povědomí společnosti ohledně třídění odpadů má pozitivní vliv na využití biologicky rozložitelného odpadu. (31) Problém bioplynových stanic v současnosti tvoří nedostatek kvalitních materiálů pro jejich běh, a proto má využití bioplynu ze skládek komunálního odpadu stále své místo na trhu.
52
8 ZDROJE 1. STRAKA, F a kol.: Bioplyn 1. vyd. GAS s.r.o., Říčany 2003. ISBN 80-7328-029-9 2. Článek ze stránky zabívající se ekologií a biopalivy, dostupné na http://biom.cz/clanky.stm?x=109428 3. STRAKA, F.: Bioplyny a životní prostředí. Sborník semináře Remediace malých skládek a starých ekologických zátěží a jejich odplyňování (991005), Praha, 1999 4. Česká bioplynová asociace [online]. 2012 [cit. 2012-04-21]. Dostupné z: http://www.czba.cz/ 5. Teoretické základy anaerobní fermentace [online]. [cit. 2012-04-07]. Dostupný z WWW:
. 6. Vyhodnocení stavu odpadového hospodářství ČR. Inisoft [online]. 2010 [cit. 201204-22]. Dostupné z: http://www.inisoft.cz/strana/poh-vyhodnoceni#2.1 7. Článek ze stránky zabívající se ekologií a biopalivy, dostupné na http://biom.cz/cz/odborne-clanky/mikroturbina-a-bioplyn 8. Článek ze stránky zabívající se kogenerací a trigenerací, dostupné na http://www.keajc.cz/files/kogenerace.pdf 9. Trigenerace. Tedom [online]. 2010 [cit. 2012-04-25]. Dostupné z: http://kogenerace.tedom.cz/trigenerace.html10. http://212.71.135.254/vuzt/poraden/prirucky/2007-7.pdf?menuid=608 10. KÁRA, J., PASTOREK, Z., PŘIBYL, E.: Výroba a využití bioplynu v zemědělství. Dokument [online]. 2007 [cit. 2012-04-24]. Dostupné z: 11.ŽÍDEK, M., Alternativní využití bioplynu, Energie z biomasy-seminář, 2003, s. 4 12. LAVICKÝ, J. Výtěžnost bioplynu z různých druhů substrátů. Brno: Vysoké učení technické v Brně, Fakulta strojního inženýrství, 2008. 31s. Vedoucí bakalářské práce Ing. Zdeněk Beňo. 13. DOHÁNYOS, M a kol.: Anaerobní čistírenské technologie 1.vyd. NOEL 2000 s.r.o. Brno 1998, ISBN 80-86020-19-3 14 ČEKANOVÁ, A. Chemické složení bioplynu. Brno: Vysoké učení technické v Brně, Fakulta strojního inženýrství, 2008. 33 s. Vedoucí bakalářské práce Ing. Zdeněk Beňo. 15. Bioprofit [online]. 2007 [cit. 2012-04-21]. Dostupné z: http://www.bioplyn.cz/ 53
16. SLADKÝ, V.: Metody úpravy bioplynu na kvalitu zemního plynu. Biom.cz [online]. Zveřejněno dne: 2009-03-30 [cit. 2010-04-03]. Dostupné z < http://biom.cz/cz/odborne-clanky/metody-upravy-bioplynu-na-kvalitu-zemnihoplynu >. ISSN: 1801-2655. 17. FRÜHBAUER, Z. Výroba bioplynu jako automobilového paliva z obnovitelných zdrojů energie. Brno: Vysoké učení technické v Brně, Fakulta strojního inženýrství, 2010. 45 s. Vedoucí bakalářské práce Ing. Tomáš Dlabaja. 18. Využití bioplynu v dopravě [online]. Citováno dne: 2012-04-03. Dostupné z 19. KÁRA, J. MOUDRÝ, I. KOUĎA, J.: Nové technologické systémy pro hospodárné využití bioplynu, výzkumná zpráva č.: Z 2510, VÚZT, v.v.i. Praha, 2008, 53 s. vč. Příloh 20. MARTANOVÁ, I. Bioplynové technologie. Brno: Vysoké učení technické v Brně, Fakulta strojního inženýrství, 2010. 51s. Vedoucí bakalářské práce Ing. Zdeněk Beňo. 21. DOHÁNYOS, M., ŠMEJKALOVÁ, P.: Biotechnologie v ochraně životního prostředí, dostupné na http://www.vscht.cz/tvp/ 22. SCHULZ, H., Eder, B.: Bioplyn v praxi. 1. české vydání. HEL, Ostrava 2004. 168 s. ISBN 80-86167-21-6. 23. HULZEN, J.B., et al. Temperature effects on soil methane production: an explanation for observed variability, Soil Biology and Biochemistry, 1999, vol. 31, s. 1919-1929 24. HETTIARACHCHI, H., MEEGODA, J., HETTIARATCHI, P., Effects of gas and moisture on modeling of aioreactor landfill settlement, Waste Management, 2009, vol. 29, s. 1018-1025 25. KAJAN, M., LHOTSKÝ, R., Možnosti zvýšení výroby bioplynu na stávajících zažízeních, 2006, dostupné na http://www.mpo-efekt.cz/dokument/30.pdf 26. Průměrné srážky v roce 2010,ČHMÚ, [online]. 2011 [cit. 2012-04-21]. Dostupné z: http://old.chmi.cz/meteo/ok/okdat109od.html 27. Průměrná teplota vzduchu v roce 2010, ČHMÚ, [online]. 2011 [cit. 2012-04-20]. Dostupné z: http://old.chmi.cz/meteo/ok/okdat1010od.html 28. Přehled cen zemního plynu. TZBinfo [online]. 2001, 2012 [cit. 2012-04-22]. Dostupné z: http://www.tzb-info.cz/prehled-cen-zemniho-plynu 54
29. Zásoby zemního plynu. RWE [online]. 2008, 2012 [cit. 2012-04-20]. Dostupné z: http://www.rwe.cz/cs/ozemnimplynu/zasoby-a-tezba-zp/ 30. Výše výkupních cen a zelených bonusů pro rok 2012. TZBinfo[online]. 2009, 2012 [cit. 2012-04-25]. Dostupné z: http://www.tzb-info.cz/6986-vyse-vykupnich-cen-azelenych-bonusu-pro-rok-2010 31. KARÁSKOVÁ, J., Perspektivy výroby a využití bioplynu ze skládek komunálních odpadů. Brno: Mendelova univerzita, Agronomická fakulta, Vedoucí bakalářské práce Ing.Rudolf Rybář, CSc., 2007, s. 55.
Zdroje obrázků 1. STRAKA, F a kol.: Bioplyn 1. vyd. GAS s.r.o., Říčany 2003. ISBN 80-7328-029-9 2. KÁRA, J., PASTOREK, Z., PŘIBYL, E.: Výroba a využití bioplynu v zemědělství. Dokument [online]. 2007 [cit. 2012-04-24]. Dostupné z: 3.http://www.aa.ecn.cz/img_upload/c7b858a933eb8b04267cfb6c891ce453/Kladruby_pl ynojem.jpg 4. http://www.keajc.cz/files/kogenerace.pdf 5. http://kogenerace.tedom.cz/trigenerace.html 6. http://www.vutbr.cz/www_base/zav_prace_soubor_verejne.php?file_id=14892 7. http://212.71.135.254/vuzt/poraden/prirucky/2007-7.pdf?menuid=608 8. Vyhodnocení stavu odpadového hospodářství ČR. Inisoft [online]. 2010 [cit. 201204-22]. Dostupné z: http://www.inisoft.cz/strana/poh-vyhodnoceni#2.1
55
Seznam obrázků Obr.1 Závislost koncentrace methanu na výhřevnosti
9
Obr. 2 Schéma vzniku bioplynu z biologicky rozložitelných odpadů
11
Obr. 3 Vznik methanu
13
Obr 4 plynojem v obci Kladruby
25
Obr. 5 Srovnání efektivity výroby elektřiny a tepla odděleně a v kogenerační jednotce 27 Obr. 6 Princip kogenerační jednotky s pístovým spalovacím motorem
28
Obr. 7 Schéma zapojení absorpčního chlazení
29
Obr. 8 Princip absorpce
30
Obr. 9 Mikroturbína
30
Obr. 10 Druhy odpadu podle Katalogu odpadů tvořící BRKO
35
Obr. 11 Schéma umístění jímacích studní na skládce
47
Seznam tabulek Tab. 1 Obsah methanu v závistlosti na druhu substrátu
17
Tab. 2 Příklad složení bioplynu
17
Tab. 3 Přehled vyrobené energie ze skládkového plynu skládky TKO Petrůvky v kogenerační jednotce za rok 2010
43
Tab. 4 Množství čerpaného skládkového plynu ze skládky TKO Petrůvky za rok 2010 44 Tab. 5 Průměrné hodnoty kvality skládkového plynu
46
Tab. 6 Průměrná teplota na Vysočině v roce 2010
48
Tab. 7 Průměrné srážky na Vysočině v roce 2010
49
56
