TECHNICAL BROCHURE. Tájékoztató a biogázból előállítható biometán lehetőségeiről - MAGYARORSZÁG. With the support of

HU

TECHNICAL BROCHURE

Tájékoztató a biogázból előállítható biometán lehetőségeiről MAGYARORSZÁG

With the support of

Biometán technológiák fejlesztése és a piaci elterjedés ösztönzése, helyi és regionális partnerséggel (Biometán Régiók) A projekt támogatója az Intelligent Energy – Europe

Szerződés szám: IEE/10/130 Feladat szám: 2.2 Időpont: 2012. április

Tájékoztató a biogázból előállítható biometán lehetőségeiről

VM Mezőgazdasági Gépesítési Intézet (MGI)

The sole responsibility for the content of this report lies with the authors. It does not necessarily reflect the opinion of the European Union. Neither the EACI nor the European Commission are responsible for any use that may be made of the information contained therein.

Biogázból biometán technológiai áttekintés

Tartalomjegyzék Tartalomjegyzék...................................................................................................................................... 2 1.

Bevezetés ........................................................................................................................................ 3

2.

Biogázhoz alkalmazható kéntelenítési technológiák ...................................................................... 4

3.

2.1.

Helyi kéntelenítés: Szulfid eltávolítás ..................................................................................... 5

2.2.

Biológiai kéntelenítés: Biológiai mosás................................................................................... 5

2.3.

Kémiai‐oxidatív mosás ............................................................................................................ 7

2.4.

Fémoxidos vagy aktív szenes adszorpció ................................................................................ 8

Biogáz tisztítási és biometán előállítási technológiák..................................................................... 8 3.1.

Abszorpció............................................................................................................................... 8

3.1.1.

Fizikai abszorpció: Nagynyomású vizes mosás................................................................ 9

3.1.2.

Szerves‐fizikai abszorpció.............................................................................................. 10

3.1.3.

Kémiai abszorpció: aminos mosás ................................................................................ 10

3.2.

Adszorpció: Nyomásváltásos adszorpció (PSA)..................................................................... 11

3.3.

Membrán technológia: Gázpermeáció (áteresztó képesség) ............................................... 13

3.4.

Biogáz tisztítási technológiák összehasonlítása .................................................................... 14

3.5.

Mellékösszetevők eltávolítása: víz, ammónia, sziloxánok, finom részecskék ...................... 16

4.

A gáz metántartalmának kinyerése a hulladékgázból .................................................................. 17

5.

Felhasznált források ...................................................................................................................... 18

Legjobb gyakorlati pédák ismertetése..................................................................................................19 Biogázüzemek létesítésével és üzemeltetésével kapcsolatos legfontosabb előírások Magyarországon ....................................................................................................................44 Feladat 3.1.1 TUV

2012 május 2. oldal


1. Bevezetés A biogáz tisztításával előállított biometán napjainkra már általánosan elfogadott eljárássá vált. Számos műszakilag és gazdaságilag hatékony technológia elérhető, amelyek segítségével előállítható a gépjármű üzemanyagként, vagy éppen a földgázhálózati betáplálára is alkalmas gázminőség. Mindezek mellett jelenleg is számos kutatás‐fejlesztési program irányul ezen technológiákra. Minden gáztisztítási eljárásnak megvannak a sajátos előnyei és hátrányai, ami miatt nem jelenthető ki egyikről sem, hogy az jelenti minden üzem számára az optimális választást. A technológiák közti, gazdaságilag optimális választást nagyban befolyásolhatja: a tisztítatlan biogáz mennyisége, ill. minősége, az előállított biometán elvárt minősége, ill. tervezett felhasználási módja, a biogázüzem típusa és a rendelkezésre álló alapanyag. Ezen dokumentum elkészítésének legfőbb célja, hogy segítő kezet nyújtson a technológiák közti eligazodásban. A biogáz tisztítás végeredményeképpen kapható a túlnyomórészt metánból (CH4) álló biometán és a szén‐dioxiddal telített hulladékgáz (lefúvatott). A szeparáció során – a nyers (tisztítatlan) biogáz összetevőitől függően – leválasztásra kerül a szén‐dioxid (CO2) (ezáltal nő a hőérték és a Wobbe‐ szám) és az egyéb mellékösszetevők: oxigén (O2), nitrogén (N2), kén‐hidrogén (H2S), ammónia (NH3), sziloxánok stb. Következő lépésben a gáz szárítása és a felhasználásnak megfelelő nyomásszintre komprimálása történik meg. Ezeken túl lényeges a gáz szagosítása (amennyiben a hasznosítás helyben, illetve a helyi kis‐ vagy középnyomású földgázvezetékbe való betáplálással történik) Szükség esetén a gáz minőségjavítása kereskedelmi propán hozzáadásával oldható meg. Az 1. ábra szemlélteti, a biogáz tisztítás folyamatát.

Biometán

Nyers biogáz

Gáztisztító egység

Hulladékgáz

1. ábra: A nyers biogáz tisztításának folyamata Feladat 3.1.1 TUV


Biogázból biometán technológiai áttekintés Tökéletes leválasztási technológia nem létezik, ugyanis a hulladékgáz is tartalmaz minden esetben kis mennyiségű metánt, az alkalmazott eljárás függvényében. A metántartalomtól függően két esetet lehet meglülönböztetni: a gáz a légkörbe további előkezelés nélkül kijuttatható, vagy további kezelés szükséges. A következőkben bemutatásra kerülnek az elérhető technológiák a biogáz tisztítás egyes lépéseihez (kéntelenítés, szén‐dioxid leválasztás, szárítás), a különböző mellékösszetevők eltávolításának módszerei, végezetül pedig bővebben kitérünk a leválasztott gáz kezelésének lehetőségeire is. A következő táblázat tartalmazza a gázösszetevőket biogáz (beleértve a mezőgazdasági‐, állattartási‐, és szennyvíztelepi biogázokat), és depóniagáz esetén, amely értékek összehasonlításra kerülnek a dán és egy orosz földgáz jellemzőivel. Az összehasonlításhoz felhasznált földgáz paraméterek, megfelelő módon reprezentálják az Európában jellemző adatokat. Paraméter

Biogáz

Depónia gáz

Földgáz (Dán)

Földgáz (orosz)

60‐70

35‐65

89

97,9

Egyéb szénhidrogének [vol%]

0

0

9,4

1,2

Hidrogén [vol%]

0

0‐3

0

0

30‐40

15‐50

0,67

0,1

1‐ig

5‐40

0,28

0,8

Oxigén [vol%]

0,5‐ig

0‐5

0

0

Kén‐hidrogén [ppmv]

0‐4000

0‐100

2,9

1,5

Ammónia [ppmv]

100‐ig

5‐ig

0

0

6,5 23,4

4,4 15,8

11,0 39,6

9,5 34,2

Metán [vol%]

Szén‐dioxid [vol%] Nitrogén [vol%]

Alsó hőérték [kWh/m³(STP)] [MJ/m3]

2. Biogázhoz alkalmazható kéntelenítési technológiák A biometán előállítás során, habár a szén‐dioxid jelentős szennyezőtartalomnak tekintendő, a kén‐ hidrogén eltávolítása még ennél is lényegesebb, figyelembe véve a technológiai és gazdasági tényezőket. Az eljárás erősen függ az alkalmazott szubsztrátum kéntartalmától és az adott fermentációs folyamat jellemzőitől. A kén‐hidrogén veszélyes, korróziót előidéző gáz, aminek a leválasztása minden esetben indokolt, legyen az gázhálózatba történő betáplálás vagy üzemanyagként való felhasználás. Figyelembe véve a biogázüzem és a biogáz tisztító egység jellemzőit egy, esetleg több technológiai együttes alkalmazására van szükség ahhoz, hogy megtaláljuk a technológiailag stabil és gazdaságos megoldást. Feladat 3.1.1 TUV



2.1. Helyi kéntelenítés: Szulfid eltávolítás A különböző fémsók (vas‐klorid és vas‐szulfát) beadagolása a fermentorba vagy a szubsztrát előkeverő tartályba előnyös lehet, ugyanis a kén‐hidrogénnel való reakciót követően oldhatatlan vas‐ szulfid sót eredményez. A vas‐szulfid eltávolítása a fermentációs folyamatból a kierjedt fermentlével együtt történik. Ezen technológia alkalmazásával a kén‐hidrogénen túl az esetleges ammónia is eltávolításra kerül. Megfigyelések bizonyítják, hogy a folyamatban szerepet játszó mikroorganizmusok számára szükséges nedves környezet biztosításával elérhető a toxikus anyagok csökkentése, ami magasabb metánhozamot eredményez. A kéntelenítésnek ez a módja, egy viszonylag olcsó eljárás, külön beruházási költséggel nem jár. A már működő üzemek is könnyen alkalmazhatják a napi üzemműködésben komolyabb fennakadás nélkül. Másrészről azonban, a kéntelenítés hatékonysága kevésbé kontrollálható. A hatékonyság és az elérhető biogáz minőség a kén‐hidrogén tartalom vonatkozásában egyértelműen korlátozott. A módszer hatékonyan alkalmazható magas kén‐hidrogén koncentrációjú fermentoroknál, ill. olyan esetekben, ahol a magas kén‐hidrogén szint megengedett a biogázban.

2.2. Biológiai kéntelenítés: Biológiai mosás Az eljárásban a kén‐hidrogén eltávolítása oxidációval történik Thiobacillus vagy Sulfolobus fajú chemoautotropic mikroorganizmusok révén. Az oxidációhoz oxigénre van szükség, amelyet kis mennyiségű levegővel tudunk biztosítani (tiszta oxigént szükséges alkalmazni, ha a nitrogén szint minimalizálása a cél). Alternatív megoldásként felmerülhet egy külső berendezés, amelyen a biogáz áteresztése megtörténik, miután elhagyta a fermentort. Ez az egyetlen alternatíva arra az esetre, ha a biogáz tisztítás célja a földgáz rendszerbe történő betáplálás. A külső berendezés egyfajta szűrőágyként viselkedik, ami tartalmazza a biológiai iszapban immobilizált mikroorganizmusokat. A biogáz összekeveredik a hozzáadagolt oxidálószerrel és ellenáramban halad át a szűrőágyon. Ezek a mikroorganizmusok oxidálják a kénhidrogént és átalakítják a felesleges gázkeveréket vízzé és elemi kénné (vagy kénessavvá), aminek eltávolítása együtt történik meg a tisztítótorony mosószennyvízével együtt. Az eljárás beruházási költsége mérsékeltnek mondható, üzemeltetési ráfordítása pedig alacsony.

Feladat 3.1.1 TUV



Kéntelenített biogáz

Mosótorony Nyers biogáz

Friss víz Levegő/ tiszta oxigén

Elfolyó víz

2. ábra: Biológiai tisztítási technológiája; Bruck/Leitha, Ausztria; 800 m³/óra nyers biogáz kapacitás (forrás: Bécsi Műszaki Egyetem; Biogas Bruck GmbH)

Jelentős számú biogázüzem alkalmazza ezt az egyszerű, stabil, vegyszermentes technológiát. Azonban az eddigi üzemi tapasztalatok megmutatták, hogy ez a technológia nem igazán alkamas olyan földgázhálózati betáplálások esetében, mikor állandó minőségű és mennyiségű biometán a követelmény. A rendszer alkalmas nagy mennyiségű kén‐hidrogén eltávolításra a biogázból, de alkalmazkodó képessége a nyers biogáz gyorsan változó kén‐hidrogén tartalmához nem megfelelő. Összefoglalásként kijelenthető, ezen technológia nem az optimális megoldást jelenti, amennyiben magas kén‐hidrogén tartalom vagy annak gyors ingadozása figyelhető meg az üzemben. A technológia alkalmazása előnyös lehet biometán előállításhoz, ha 

a kén‐hidrogén koncentráció aránya a nyers biogázban alacsony vagy közepes



a nyers biogáz kén‐hidrogén koncentrációjának időbeni változása nem jelentős



a felhasznált alapanyag a biogáz előállításához nem változik rendszeresen



a tiszta oxigén könnyen biztosítható a levegő helyett a folyamatokhoz



a biológiai tisztító már rendelkezésre áll az üzemben és csak a tiszta oxigén bejuttatását kell megoldani

Feladat 3.1.1 TUV



2.3. Kémiai‐oxidatív mosás A kén‐hidrogén abszorpciója maró hatású oldószerben az egyik legrégebbi megoldás a gáz kéntelenítésére. Napjainkban jellemzően a nátrium‐hidroxidot alkalmazzák oldószerként és a pH érték megfelelő beállításához. A cél a maximális kén‐hidrogén és a minimális szén‐dioxid abszorpció, ezáltal elérhető a minimális vegyszer felhasználás. A kén‐hidrogén szelektivitás szemben a szén‐ dioxidéval tovább növelhető oxidálószer alkalmazásával. A legtöbb esetben a hidrogén‐peroxidot alkalmazzák oxidálószerként a biogáz tisztításhoz. Az eljárás megfelelő kezelhetőséget és stabil üzemeltetést biztosít, még a nyers biogáz nagy mértékű mennyiségi és minőségi ingadozása esetén is.. Az eljárás során legfeljebb 5 ppm‐es kénhidrogén koncentráció is elérhető, köszönhetően a stabil üzemmenetnek. Általában a gazdaságos üzemeltetés a tisztított gáz 50ppm‐es koncentrációja esetén érhető el, a fennmaradó kén‐hidrogén pedig fémoxidokkal történő adszorpcióval távolítható el. A technológia összetett folyamatirányítási rendszert igényel, valamint a kémiai reagensek alkalmazásával is megfelelően tisztában kell lenni. Több gyakorlati példa bizonyítja, hogy ezen technológia fajlagos költségei nagyban versenyképesek az egyéb kéntelenítési eljárásokkal. Ezt az eljárást abban az esetben érdemes alkalmazni, ha a kén‐hidrogén mennyisége magas, vagy folyamatosan változó a biometán termelő egységben. Kéntelenített biogáz Maró hatású Oxidálóoldószer szer Mosótorony Nyers biogáz

Friss víz Elfolyó víz

3. ábra: Kémiai‐oxidatív eljárás terchnológiája; Bruck/Leitha, Ausztria; 300 m³/óra nyers biogáz kapacitás (Forrás: Bécsi Műszaki Egyetem, Biogas Bruck GmbH) A technológia alkalmazása előnyös biometán előállításhoz, ha: 

a nyers biogáz kén‐hidrogén tartalma közepes vagy magas



a nyers biogáz kén‐hidrogén tartalmának változása közepes vagy magas



a biogáz előállításhoz felhasznált alapanyag gyakran változik



minden további oxigén, ill. nitrogén hozzáadása a nyers biogázhoz káros a későbbi tisztítási művelet szempontjából

Feladat 3.1.1 TUV


Biogázból biometán technológiai áttekintés 

magas fokú automatizálás és megbízható működés az elvárás, alacsony munkaráfordítás mellett



a kémiai reagensek alkalmazására, a kezelő személyzet megfelelően felkészült

2.4. Fémoxidos vagy aktív szenes adszorpció A kén‐hidrogén eltávolítása a nyers biogázból adszorpcióval történhet, amihez valamilyen fémoxidot (vasoxidot, cinkoxidot, rézoxidot) vagy aktív szenet használnak, mint adszorbenst. A fémoxidos adszorpció során, a kén kötött fémszulfid formába kerül és közben vízgőz is felszabadul. Amint az adszorpció végbemegy, az adszorbens telítődik, majd eltávolításra, ill. cserére kerül. A kén‐hidrogén aktív szénen történő adszorpciója mindig egy kis mennyiségű oxigén hozzáadásával valósul meg annak érdekében, hogy a kén‐hidrogén katalitikus úton elemi kénné alakulhasson, és erősebben kötődjön meg a felszínen. Amennyiben nem alkalmazható oxigén, különleges impregnált aktív szenet lehet alkalmazni. Ez a kéntelenítési eljárás rendkívül hatékony 1 ppm‐nél kisebb előírt koncentráció esetén. A folyamat beruházási költsége viszonylag alacsony, azonban az összesített fajlagos költség meglehetősen magas, mivel a módszert jellemzően befejező kéntelenítéshez alkalmazzák (jellemzően a nyers biogáz legfeljebb 150ppm kén‐hidrogén tartalomáig). A technológia alkalmazása előnyös biometán előállításhoz, ha: 

a kén‐hidrogén koncentráció a nyers biogázban alacsony



a technológia csak az utolsó kéntelenítési fázisban kerül alkalmazásra

3. Biogáz tisztítási és biometán előállítási technológiák Napjainkban már számos piacon elérhető technológia áll rendelkezésre a biogáz tiszítás egyes lépcsőihez: szárítás, szén‐dioxid eltávolítás (hőérték növelés) stb. A következő fejezetben ezek részletes ismertetésre kerülnek az egyéb mellékösszetevők eltávolítási eljárásaival együtt.

3.1. Abszorpció Az abszorció alapelve a különböző gázok folyadékban történő eltérő oldhatóságán alapszik. Abszorciós technológiát alkalmazó üzemekben a nyers biogáz intenzív kapcsolatban áll valamilyen folyékony közeggel a mosótornyon belül, amit előzőleg műanyag töltettel töltöttek fel. Ennek oka, hogy meg tudják növelni az érintkezési felületet, az egyes fázisok közt. Az összetevők, amik eltávolításra kerülnek a biogázból (legtöbbször a szén‐dioxid) jellemzően sokkal jobban oldódnak az alkalmazott mosófolyadékban mint a metán. Ennek köszönhetően a megmaradó gázáram metánnal dúsított és a mosótoronyból kikerülő szennyezett víz szén‐dioxiddal telített. Az abszorpciós teljesítmény megőrzése érdekében a folyadékfázist időről‐időre cserélni kell, vagy a regenerálását egy külön lépésben (deszorpció vagy regenerációs lépés) kell megoldani. Jelenleg 3 féle abszorpciós gáztiszítási technológia terjedt el szélesebb körben. Feladat 3.1.1 TUV


Biogázból biometán technológiai áttekintés 3.1.1. Fizikai abszorpció: Nagynyomású vizes mosás A komprimált biogázt egy ellenáramú vízoszlopon engedik át. Az abszorbeált gázkomponensek fizikailag megkötődnek a mosófolyadékban, ami itt a vizet jelenti. A szén‐dioxid nagyobb oldhatósági tulajdonsággal rendelkezik víz esetén mint a metán, így az nagyobb mértékben oldódik. Különösen igaz ez alacsony hőmérsékleten és magasabb nyomáson. A szén‐dioxidon túl a kén‐hidrogén és az ammónia szintje szintén csökkenthető vizes mosással. A mosótornyot a szennyezett mosóvíz, szén‐ dioxiddal telített formában hagyja el, mely ez után egy tároló tartályba kerül. A folyadék regenerálása gyors nyomáscsökkentéssel történik, mely következtében a feloldott gáz jelentős része eltávozik a vízből. A gáz legfőképpen szén‐dioxidból áll, de tartalmaz metánt is kis részben (a metán szintén oldható a vízben, de sokkal kisebb mértékben). Amennyiben a mosóvíz visszavezetésre kerül az adszorpciós oszlopba, szükséges előtte a regenerációt elvégezni egy deszorpciós toronyba való bevezetéssel. Itt a víz ellenáramban folyik a levegővel, mely kiűzi a szén‐dioxidot a vízből. Ezt követően a regenerált vizet visszatáplálják az abszorpciós oszlopba, és mint friss mosófolyadékot hasznosítják újra. Az eljárás egyik hátránya, hogy a levegő oxigén és nitrogén tartalma is oldódik a víz regenerációja során, így bekerülhet a biometánba. Mindezek okán, ezzel az eljárással előállított biometán mindig tartalmaz oxigént és nitrogént is. Az eljárás során a biometán telítődik vízzel, az utolsó fázis tehát jellemzően a gáz szárítása, ami történhet például glikolos mosó alkalmazásával.

Biometán Szárítás Hulladékgáz Deszorpciós oszlop

Abszorpciós oszlop Nyers biogáz

Levegővel történő sztrippelés

Kompresszor

4. ábra: Nagynyomású vizes mosás technológiája; Könnern Németország; 1250m³/h nyers biogáz kapacitás (Forrás: Malmberg) A technológia alkalmazása előnyös biometán előállításhoz, ha: 

az oxigén és nitrogén tartalom miatti alacsonyabb hőérték még megfelelő a biometánhoz



a tervezett üzemméret közepes vagy nagy



a keletkező biometán közvetlenül felhasználható a tisztítóból kilépő nyomáson, azaz további nyomásfokozás nem szükséges



a biogáz üzem hőigénye (részben) fedezhető a hulladékgáz eltüzelésével

Feladat 3.1.1 TUV


Biogázból biometán technológiai áttekintés 3.1.2. Szerves‐fizikai abszorpció Az eljárás hasonló a vizes mosás technológiájához, csak itt szerves oldószert (pl. polietilén‐glikol) alkalmaznak víz helyett. A szén‐dioxid (és a kén‐hidrogén) nagyobb fokú oldódást mutat ebben az anyagban, mint a vízben. A jobb oldhatóság eredményeként kevesebb a folyamat oldószer szükséglete, és kisebb az alkalmazandó berendezés méret igénye ugyanakkora nyers biogáz mennyiség mellett. Számos kereskedelmi forgalomban kapható szerves‐fizikai biogáz tisztítási technológia létezik, különböző (fizikai) mosókkal: Genosorb, Selexol, Sepasolv, Rektisol és a Purisol. 3.1.3. Kémiai abszorpció: aminos mosás A kémiai abszorpció a gázhalmazállapotú összetevők fizikai abszorpciójával jellemezhető, ami mosófolyadékban zajlik le. Ezt követi a mosófolyadék, ill. az abszorbeált gáz összetevői között lezajló kémiai reakció a folyékony fázison belül. Ennek eredményeként a felesleges gázkomponensek kötése a mosófolyadékhoz sokkal erősebbnek bizonyul, valamint a telítési kapacitása is többszöröse a mosófolyadéknak. A mosótorony tetején vezetik be az aminoldatot, ami ellenáramban találkozik a biogázzal. A kémiai reakció erősen szelektív és a metán mennyisége szintén abszorbeálódik a folyadékban. Köszönhetően a közeli kémiai rokonságnak, az alkalmazott oldószer és a szén‐dioxid között (főleg vizes oldatok: a monoetanol‐amin MEA, dietanol‐amin DEA és a metil‐dietanol‐amin MDEA), az aminos mosók üzemeltetési nyomása alacsonyabb szinten tartható, mint az ugyanolyan teljesítményű nagynyomású vizes mosóké. Az aminos mosót alkalmazó üzemek jellemzően egy kissé emelt nyomásszinten üzemelnek a nyers biogáz előállítás során, így további kompresszióra már nincs szükség Az aminos oldószer nagy felvevő képességgel és szelektivitással rendelkezik, ami előnyt jelent az abszorpció során, azonban ez hátránnyá válik a mosófolyadék regenerációjakor. A kémiai mosófolyadékok lényegesen több energiát igényelnek a regeneráció során, aminek biztosítása a folyamat során keletkező hővel megoldható. A felhasznált aminos oldatot 160OC‐ra melegítik, ahol a szén‐dioxid nagy része eltávozik a regenerációs toronyból. A mosófolyadék kis része kipárolog a folyamat alatt, amit alkalmanként pótolni szükséges. A kén‐hidrogén is abszorbeálható kémiai eljárással a nyers biogázból, de ehhez magasabb hőmérséklet szükséges a regeneráció alatt. Ebből adódóan javasolt ennek az összetevőnek az eltávolítását elvégezni, még az aminos mosás előtt.

Feladat 3.1.1 TUV oldal

2012 május 10.


Biometán Deszorpciós oszlop

Abszorpciós oszlop

Hulladékgáz

Nyers biogáz

5. ábra: Aminos mosás technológiája; Göteborg, Svédország; 1600m³/h nyers biogáz kapacitás (Forrás: Cirmac) A technológia előnyös lehet biometán előállításhoz, ha: 

magas metántartalmú gáz az elvárás



a tervezett üzemméret közepes vagy nagy



a biometán felhasználható vagy szállítható további nyomásfokozás nélkül

3.2. Adszorpció: Nyomásváltásos adszorpció (PSA) Az adszorpciós eljárásoknál különböző gázösszetevők szilárd felületen történő megkötődését használják ki magas nyomásszint mellett. Az eljárásnál leggyakrabban alkalmazott adszorbensek a különböző aktív szenek és molekuláris szűrők (zeolitok). Ezen anyagok szelektív adszorpcióval képesek a szén‐dioxidot kivonni a nyers biogázból, ami által fokozzák a metántartalmat. A magas nyomású adszorpciót követően a felhasznált abszorbens anyag fokozatos nyomáscsökkentéssel regenerálásra kerül, majd átöblítik nyers biogázon vagy biometánon. Ezalatt a hulladékgáz elhagyja az adszorbert, majd a nyomás ismét növelhető nyers biogázzal vagy biometánnal, és ezután az adszorber készen áll az újbóli hasznosításra. Nagyobb méretű ipari tisztítóüzemek esetén négy, hat, ill. kilenc adszorber tartályt alkalmaznak párhuzamosan, különböző fázisban (adszorpciós vagy regenerációs) egy műveletsorozaton belül, hogy biztosíthassák a folyamatos üzemmenetet. A regenerációs fázis dekompressziós része alatt a gáz összetétele megváltozik, ahogy az adszorbeálódott metán eltávozott korábban (magasabb nyomáson), és a szén‐dioxid nagyobb része Feladat 3.1.1 TUV oldal

2012 május 11.

Biogázból biometán technológiai áttekintés előnyösen deszorbeálódott (alacsonyabb nyomáson). A dekompresszió első lépéseiben keletkező gáz visszavezetésre kerül ‐ a nyers biogáz bemenethez ‐ hogy ezáltal is csökkenthető legyen a metán veszteség. A regeneráció későbbi lépéseiben a gáz továbbvezethető az adszorpció második lépcsőjébe, vagy kijuttatható a légkörbe. Mivel a gáz víz és kén‐hidrogén tartalma visszafordítatlan károsodást okoz az adszorbens anyagban, ezért ezen összetevők eltávolítását már az adszorpciós oszlopba való bekerülés előtt el kell végezni.

Biom etán

Nyers biogáz Kompresszor Hulladékgáz

6. ábra: Nyomásváltásos adszorpció folyamatábrája; Mühlacker, Németország; 1000m³/h nyers biogáz kapacitás (Forrás: Schmack CARBOTECH) A technológia alkalmazása előnyös lehet biometán előállításra, ha 

a biometán metántartalma 95‐99 vol % között kívánatos a további hasznosításhoz



a tervezett üzemkapacitás alacsony vagy közepes



a biometán közvetlenül felhasználható, további nyomásfokozásra nincs szükség



az üzem hőigénye részlegesen a hulladékgáz hasznosításából valósul meg


2012 május 12.


3.3. Membrán technológia: Gázpermeáció (áteresztó képesség) A biogáz tisztításához felhasznált membránok olyan anyagok lehetnek, melyek áteresztik a szén‐ dioxidot, a vizet és az ammóniát. Míg a kén‐hidrogén, az oxigén és a nitrogén csak meghatározott mértékben képes áthatolni a membránon, addig a metán csak egy igen kis mennyiségben. Jellemzően az alkalmazott membránok különböző polimer anyagokból: poliszulfonból, polimidből vagy polidimetilsziloxánból állnak. Ezek az anyagok kedvező metán/széndioxid szétválasztási tulajdonsággal rendelkeznek. A megfelelő membránfelület érdekében, a membránok üreges‐szálas formában kerülnek alkalmazásra, a párhuzamos kialakítású membrán modulokban. A nyomásfokozást követően a nyers biogáz lehűtésre kerül a szárításhoz és az ammónia eltávolításához. A kompresszor hulladék hőjével történő visszamelegítés után, a maradék kén‐ hidrogén eltávolítása vas‐, ill. cink‐oxiddal történő adszorpcióval valósul meg. A folyamat végén a gáz, egy vagy többlépcsős gázpermeációs egységbe kerül. Az alkalmazott membránok száma, ill. azok összekapcsolódásai nem meghatározóak a biometán minőség vonatkozásában, azonban mindenképpen figyelembe kell venni azokat az elvárt metán kinyerési arány és a fajlagos kompressziós energia igény tekintetében. Napjainkban már a korszerű biogázüzemek magas metán‐ kinyerési tulajdonsággal és viszonylag alacsony energiaigénnyel bírnak. Ezeken túlmutatóan már megjelentek a többfokozatú kompresszorok, melyek gazdaságosságukat számos esetben bizonyították. A megfelelő minőségű és mennyiségű biometán előállítása érdekében az üzemi nyomást és a kompresszor fordulatszámát is szabályozni szükséges. Kompresszor

Nyers biogáz

Nyomás visszatartó szelep

Záró kéntelenítés

Biometán

Egy-, vagy többfokozatú gázpermeációs egység Hulladékgáz

7. ábra: Gázpermeációs membrán technológia folyamatábrája; Kisslegg, Németország, 500m³/h nyers biogáz kapacitás (Forrás: AXIOM Angewandte Prozesstechnik) Feladat 3.1.1 TUV oldal

2012 május 13.

Biogázból biometán technológiai áttekintés A technológia alkalmazása előnyős biometán előállításhoz, ha 

az elvárt metán arány mértéke 95‐99 vol % a további felhasználáshoz



a tervezett üzem kapacitás alacsony, ill. közepes



a biometán közvetlenül felhasználható üzemi nyomáson, további nyomásfokozásra nincs szükség



különböző vegyi anyagok alkalmazása kerülendő



a hideg készenléti üzemből, a gyors indítás és a start/stop üzemeltetés elvárás

3.4. Biogáz tisztítási technológiák összehasonlítása Nehéz egy egységes, minden esetben ugyanolyan hatékonysággal működő technológiát ajánlani, mivel lényeges eltérések mutatkozhatnak az egyes üzemek helyi / környezeti sajátosságaiban. Az eltérő technológiák alkalmazhatóságának lehetősége (pl. figyelembe véve az elérendő biometán minőséget), sok esetben nem felel meg a gazdaságossági kritériumoknak. Általánosságban elmondható, hogy folyamatos technológiai fejlesztések a legtöbb eljárásnál szükségesek annak érdekében, hogy valamennyi üzemeltetési igényt ki tudjanak elégíteni. A beruházások megkezdése előtt fontos felmérni részletesen a biometán előállítás különböző szakaszainak költségeit. A legjobb technológia megtalálásában kíván segítséget nyújtani a „Biometán Kalkulátor”, ami a Biometán Régiók Projekt keretein belül került elkészítésre, és az elkövetkező években az aktualizált piaci adatokkal folyamatosan frissítésre kerül. Az eszköz tartalmazza az összes releváns gáztisztítási technológiát, és reményeink szerint képes lesz egy megfelelő előrejelzést nyújtani a fajlagos biometán előállítási költségek vonatkozásában. A következő táblázat az egyes biogáz tisztítási technológiák jellemző legfontosabb paramétereit foglalja össze tipikus nyeres biogáz összetételre vonatkozóan. A kalkulátorhoz felhasznált adatok üzemeltetési tapasztalatokból, ill. nemzetközi szakirodalmi adatokból származnak. A kalkulátorban lévő adatok a 2012. márciusi állapotot tükrözik. A membrán technológia széles körű alkalmazhatóságot tesz lehetővé az üzemek helyi sajátosságaihoz igazodva, különböző membrán kialakításokat, többszörös membrán lépcsőket és kompresszor variációkat is lehetővé téve. Ez az oka annak, hogy sok esetben érték tartomány került megadásra, ahol az első érték mindig egyszerűbb (olcsóbb) üzem tervezést, alacsonyabb metán kinyerést, míg a második hatékonyabb (költségesebb) metánkinyerési technológiát jelöl.


2012 május 14.


Vizes mosás

Szerves fizikai mosás

Aminos mosás

Nyomás‐ váltásos adszorpció (PSA)

Membrán szeparáció

95,0‐99,0

95,0‐99,0

>99,0

95,0‐99,0

95,0‐99,0

metán kinyerés [%]

98,0

96,0

99,96

98

80‐99,5

metán veszteség [%]

2,0

4,0

0,04

2,0

20‐0,5

jellemző nyomás [bar(túl)]

4‐8

4‐8

0

4‐7

4‐7

villamos energia igény [kWhel/m³ biometán]

0,46

0,49‐0,67

0,27

0,46

0,25‐0,43

fűtési igény és hőmérséklet

‐

közepes 70‐80°C

magas 120‐160°C

‐

‐

kéntelenítés szükségessége

eljárástól függ

igen

igen

igen

igen

Lerakodás‐ gátló adalék, szárítóa‐ nyag

szerves oldószer (nem veszélyes)

aminos oldószer (veszélyes, korrozív)

aktív szén (nem veszélyes)

szabályozhatóság [%]

50‐100

50‐100

50‐100

85‐115

50‐105

referenciaüzemek száma

magas

alacsony

közepes

magas

alacsony

jellemző beruházási költség [€/(m³/óra) biometán]

100m³/óra biometánhoz

10.100

9.500

9.500

10.400

7.300‐7.600


5.500

5.000

5.000

5.400

4.700‐4.900


3.500

3.500

3.500

3.700

3.500‐3.700


14,0

13,8

14,4

12,8

10,8‐15,8


10,3

10,2

12,0

10,1

7,7‐11,6


9,1

9,0

11,2

9,2

6,5‐10,1

Paraméter

jellemző üzemméret tartomány [m³/óra biometán] jellemző metán tartalom a biometánban [vol%]

fogyóeszköz igény

jellemző üzemeltetési költségek [ct/m³ biometán]


2012 május 15.


3.5. Mellékösszetevők eltávolítása: víz, ammónia, sziloxánok, finom részecskék A biogáz vízgőzzel telítve hagyja el a fermentort. A víz a berendezésekben és a csővezetékekben kondenzálódhat, mely a kén‐oxidokkal együtt korróziót idézhet elő. A nyomás fokozásával és a hőmérséklet csökkenésével a víz kikondenzálódik a biogázból, és ezáltal eltávolítható. A hűtés egyaránt megvalósítható a környezeti hőmérséklettel (levegő, talaj) vagy elektromos hűtéssel (mélyhűtéssel). A víz eltávolítására alkalmazható még glikolos mosás, szilikátos adszorpció, aktív szén vagy molekuláris szűrő (zeolit). Az ammónia, a biogáz hűtéses szárítása során többnyire kiválik, mivel az oldhatósága a vízben magas. Ugyanakkor a legtöbb szén‐dioxid eltávolítási technológia az ammónia leválasztását is elvégzi egyidejűleg, ezért különálló tisztítási lépcsőre nincs szükség. A hulladéklerakó‐ és szennyvíztelepeken keletkező biogázokban előfordulhatnak sziloxánok, amelyek az egyes tisztálkodási szerekből (dezodorokból és samponokból) kerülhetnek bele az alapanyagba. A sziloxánok jelenléte komoly problémát okozhat, a gázmotorokban és a tüzelőberendezésekben. Eltávolításuk történhet gázhűtéssel, aktív szenes adszorpcióval, aktív alumínium‐ vagy szilikagéles abszorpció révén, vagy folyékony szénhidrogének keveréke segítségével. A biogázban és a depóniagázban is megtalálható részecskék, szemcsés anyagok számos mechanikai probléma okozói lehetnek a gázmotorokban, turbinákban és csővezetékekben. A makro részecskék szeparálására mechanikus finomszűrőket (0,01µm – 1µm) alkalmaznak. Feladat 3.1.1 TUV oldal

2012 május 16.


4. A gáz metántartalmának kinyerése a hulladékgázból Ahogy már korábban említésre került, a rendszerből kikerülő gáz az alkalmazott technológia teljesítményétől függően tartalmazhat még bizonyos mennyiségű metánt. Mivel a metán üvegházhatást okozó gáz, ezért fontos kérdés a levegőbe jutó mennyiség minél kisebb szintre való mérséklése. A legtöbb országban korlátozva van a biogáz erőművekből kijuttatható metán mennyisége. A távozó gáz nagyarányú metántartalma kedvezőtlen hatással lehet az üzem gazdaságosságára a növekvő fajlagos költségek okán. Kompromisszumot kell találni tehát a beruházásnál – az egyéni speciális sajátosságainak figyelembe vétele mellett – mivel a metán kinyerés fokozása mindig megnöveli a beruházási és üzemeltetési költségeket. Nagy általánosságban kijelenthető, hogy optimálisnak az tekinthető, ha csak kis mennyiségű metán marad a gázban és a légkörbe történő kiengedés előtt valamilyen előkezelésen megy át. A gáz metántartalmának eltávolítására a legszélesebb körben alkalmazott technológia az oxidáció és a hőfejlesztés. A termelődött hőmennyiség felhasználható a biogáz erőműben, betáplálható a távhő rendszerbe (ha ez lokálisan rendelkezésre áll) vagy hűtésre használható. A hasznosításra alternatívát jelenthet a hulladékgáz és a nyers biogáz összekeverése, és gázmotorban történő eltüzelése. Fontos figyelembe venni az üzemek tervezésekor, hogy a modern biogáz tisztító egységeknél a maradék gáz önmagában ritkán tartalmazza az elégséges metán mennyiséget a közvetlen felhasználhatósághoz, aminek okán szükséges további földgáz vagy nyers biogáz hozzáadását is elvégezni. Szintén megoldást jelenthet a gázban lévő maradék metán alacsony hőérték igényű‐, vagy katalitikus elvű tüzelőberendezésben történő hasznosítása. A piacon, már számos gyártó kínálatában elérhetők ezek a technológiák. A rendszer stabil elégetést tesz lehetővé, még a metán levegő keverék 3%‐os metán tartalma mellett is. Még lényegesebb kérdés a gáztisztító egységnek a biogáz előállító folyamatba történő integrálása és az egész üzem megfelelő felépítése. Nagyon kevés olyan gáztisztítási technológia létezik, amelynél olyan magas a metánkinyerési arány, hogy a keletkező maradék gáz bármilyen előkezelés nélkül a légkörbe kijuttatható lenne. Feladat 3.1.1 TUV oldal

2012 május 17.


5. Felhasznált források "Abschlussbericht Verbundprojekt Biogaseinspeisung, Band 4" Fraunhofer‐Institut fuer Umwelt‐, Sicherheits‐ und Energietechnik UMSICHT Urban, Lohmann, Girod; Germany, 2009 www.umsicht.fraunhofer.de "Biogas upgrading technologies ‐ developments and innovations" IEA Bioenergy Task 37 ‐ Energy from biogas and landfill gas Peterson, Wellinger; Sweden & Switzerland, 2009 www.iea‐biogas.net "Biogas upgrading to vehicle fuel standards and grid injection" IEA Bioenergy Task 37 ‐ Energy from biogas and landfill gas Persson, Jönsson, Wellinger; Sweden & Switzerland, 2006 www.iea‐biogas.net "Biogas upgrading and utilisation" IEA Bioenergy Task 24 ‐ Energy from biological conversion of organic waste Lindberg, Wellinger; Sweden & Switzerland, 2006 www.iea‐biogas.net "Techniques for transformation of biogas to biomethane" Biomass and Bioenergy 35 (2011) 1633‐1645 Ryckebosch, Drouillon, Vervaeren; 2011 www.journals.elsevier.com/biomass‐and‐bioenergy "Membrane biogas upgrading processes for the production of natural gas substitute" Separation and Purification Technology 74 (2010) 83–92 Makaruk, Miltner, Harasek; 2010 www.journals.elsevier.com/separation‐and‐purification‐technology "Chemical‐oxidative scrubbing for the removal of hydrogen sulphide from raw biogas: potentials and economics" Water Science and Technology (2012) to be published Miltner, Makaruk, Krischan, Harasek; 2012 www.iwaponline.com/wst/default.htm


2012 május 18.

Felhasználási feltételek /Nyilatkozat

E kiadványban lévő esettanulmányok közvetlenül vállalati forrásokból származó /akkreditált külső cég által meg nem erősített/ információkat tartalmaznak. Az itt szereplő információkkal kapcsolatos kereskedelmi forgalomban lévő termékek, azok forrásai, illetve felhasználási módja nem tekintendő a technológia vagy szolgáltatások tényleges vagy hallgatólagos átruházásának. Minden ábra, technológiai leírás az adott cég hozzájárulásával került felhasználásra. A dokumentumban szereplő információkat jóhiszeműen adták át a Biometán Régiók (Biomethane Regions) partnerei részére. A Biometán Régiók partnerei nem vállalnak felelősséget az okozott károkért (beleértve a véletlen eredményeképpen bekövetkező eseményekért), amely közvetlenül vagy közvetve a jelentés ill., a benne található adatok felhasználásának eredményeként következnek be. Az esettanulmányok 2011. és 2012. években, a helyszíni szemlék felmérései alapján készültek, így adataik csak az ekkor fennálló működési feltételek esetén helytállóak. Valószínű, hogy a szemlézett üzemek egy részében ma már, az esettanulmányban szerepeltektől eltérőek a működési feltételek.

A kiadvány szerzői Tim Patterson és Sandra Esteves

UoG

Egyesült Királyság

WFG

Németország

TUV‐ICE

Ausztria

Glamorgani Egyetem Annegret Wolf, Heinz Kastenholz és Andreas Lotz Wirtschaftsförderungsgesellschaft des Landkreises Schwäbisch Hall mbH Martin Miltner és Michael Harasek Bécsi Műszaki Egyetem

Emmertsbühl Biogáz‐/Biometánüzem, Németország BEVEZETÉS A biogáz‐ / biometánüzem Dél‐Németország Baden‐Württemberg régiójában, Stuttgart városától kb. 120 km távolságra lévő Emmertsbühl községben található. Egy helyi gazdálkodó és a biogázüzem üzemeltetője eredetileg 2005‐ben indította el az üzemet. A gazdálkodó földjén az elsődleges takarmány búza volt, a biogázt a gázmotorban kombinált hő‐ és villamos energiatermelésre (CHP) használták fel, bár az üzemben termelt többlethő teljes hasznosítását nem sikerült megoldani. 2008‐ ra a kezelő az üzem bővítésének lehetőségeit felmérve, a termelt biogáz előállítás mértékét növelni kívánta. Az EnBW Vertrieb GmbH energetikai céggel együttműködve kidolgoztak egy olyan tervet, amely alapján az üzem biogáztermelő kapacitása kibővíthető lenne a megfelelő mennyiségű biometán előállításához és a helyi földgázvezetékben történő hasznosításhoz. Ez magában foglalta a helyi kisnyomású gázhálózat új betáplálási pontként történő felhasználását, amely révén a gázt a kisnyomású hálózaton keresztül a közepes nyomású gázhálózatba exportálják. AZ ÜZEM LEÍRÁSA A biogázüzemben felhasznált nyersanyagot, az üzem tulajdonosának és üzemeltetőjének 500 hektár nagyságú földjén termesztik. A fő nyersanyag silózott egész kukorica és búza kis mennyiségű silózott fűvel. A földterület egy részén, kb. 70 hektáron őszi búza és kukorica vetésforgóban történő termesztése zajlik, amit szintén nyersanyagként hasznosítanak. A teljes alapanyag termelés mintegy 20.000 tonna silózott termény évente. ELŐKEZELÉS A tárolást megelőzően, a szilázs nyersanyagát mintegy 10 mm szemcseméretűre aprítják. A tárolás a helyszínen silóterekben történik. Körülbelül napi 50 tonna nyersanyag kerül automatikusan betáplálásra, az elsődleges fermentorokba. A silótakarmányról lefolyó felszíni vizet és az üzemből kikerülő szennyezett vizet egy földalatti betontartályban gyűjtik össze, amely biztosítja az üzem teljes technológiai vízszükségletét.

Kukorica‐, őszi búza‐ és fű szilázs biogáz nyersanyagok, halom silótérben

Automatikus működésű, szilárd halmazállapotú nyersanyag beadagoló

ANAEROB FERMENTÁCIÓ A telep kialakítása az üzem 2005‐ös megépítése óta néhány dologban megváltozott, és ennek folytán számos különböző kialakítású és űrtartalmú fermentor tartály került beépítésre. A 2005‐ös eredeti tartályokat a Lipp GmbH készítette, amelyek dupla falú rozsdamentes acélszerkezetek. A későbbiekben egy újabb betontartály építménnyel egészítette ki a Novatech GmbH. A 2010‐es évben az üzem bővítését az üzemeltető fejezte be, amikor további beton fermentorokat és tárolótartályokat építettek be. A biogázüzem így két elsődleges fermentort tartalmaz, amelyek űrtartalma 1600 m3 és 1200 m3. Az elsődleges fermentorok közé tartozik még a 2010‐ben a kezelő által, valamint a bővítést megelőzően a Novatech GmbH által építtetett betontartály. Mindkét tartály alapja körülbelül 2, m‐rel a talajszint alatt helyezkedik el a tartály magasságának és hőveszteségének csökkentése érdekében. A tartályok közül az utolsónak épített, flexibilis kettősmembránú gáztároló tetőrendszerrel lett felszerelve. Mindkét elsődleges fermentor hozzávetőlegesen 40‐45 °C‐on működik, keverésük mechanikus úton biztosított. Az olyan nyomelemeket, mint a kobalt (Co), a mangán (Mn), és a szelén (Se) naponta adagolják a tartályokba. Különböző vassók is beadagolásra kerülnek a fermentációs folyamathoz, a biogáz kén‐hidrogén (H 2 S) tartalmának csökkentése érdekében. Minden elsődleges fermentor után egy másodlagos (1.100 m3 és 1.000 m3) következik, amelyeket szintén 37‐40°C hőmérsékletre fűtenek fel, mechanikus keverés mellett. A Lipp GmbH által épített eredeti tartályokat ma másodlagos fermentorokként alkalmazzák.

A képen látható tartályok közül a bal hátsót a Lipp GmbH, az elöl lévőt saját kivitelezésben az üzem, a hátul középen és jobbra lévőt a Novatech GmbH készítette

Fermentléből a szilárd halmazállapotú részeket elkülönítő szeparátor

FERMENTLÉ A másodlagos fermentorokból a kierjedt anyag két (2.000 m3 és 2.600 m3) betonszerkezetű fermentlé tárolóba kerül, amelyek 2010‐ben épültek. Ezek nem fűtöttek, de flexibilis duplamembrános tetővel vannak ellátva a gáz tárolása érdekében. Becslések alapján a teljes biogáztermelés 2‐3 %‐a magukban a fermentlé tárolókban történik. A teljes rendszerben (elsődleges fermentor – másodlagos fermentor – fermentlé tároló) a tartózkodás időtartama mintegy. 130 nap. A kevert fermentlé szilárd és híg részeit elkülönítik. A híg fázist a helyszínen egy fedett tartályban tárolják a szántóföldön történő hasznosítás (trágya anyag) előtt. A leválasztott szilárd fázist, a közeli szántóföldeken talajkondicionálóként értékesítik. BIOGÁZ TERMELÉS ÉS HASZNOSÍTÁS A biogázüzem óránként mintegy 500 m3 biogázt állít elő, megközelítőn 52‐54 %‐os metántartalommal. A telep eredeti (2005) kialakítása mellett a biogázt két gázmotorban (170 kW el és 250 kW el ) hasznosították, azonban a termelődött hőt csupán a helyszínen lévő fermentorok fűtésére tudták hasznosítani. A biogáz energiatartalmának maximális kihasználásának érdekében, az üzem mellett kialakítottak egy biogáztisztítót. A gázmotorok továbbra is a helyszínen maradtak, használatukat viszont csak abban az esetben tervezik, ha a gáztisztító valamilyen okból (pl. karbantartás vagy javítás miatt) nem üzemel. A biogáztisztító fejlesztője és üzemeltetője az EnBW Vertrieb GmbH vállalat. A vállalat, szerződést kötött a biogázüzem üzemeltetőjével, aki ellátja a gáztisztítót, meghatározott mennyiségű, és minőségű biogázzal, előre megállapodott áron. A gáztisztítási technológia szállítója a Schmack Carbotech GmbH. A tisztítatlan, nyers biogáz egy 3 m3‐es tartályába kerül, amelyben a nyomás a légköri nyomásnál néhány milli bárral alacsonyabb. Majd a biogáz nyomását 6 bar‐rá növelik, így a gáz hőmérséklete körülbelül 86 °C‐ra nő. A továbbiakban, a biogázt 86 °C‐ról 46 °C‐ra hűtik egy cső alakú, kettős héjszerkezetű gáz/gáz hőcserélő segítségével. Befejező lépésként, a biogázt egy vízhűtött hőcserélővel lehűtik 46 °C‐ról 23 °C‐ra, majd egy hűtőközeg által hűtött hőcserélőn engedik keresztül a biogázt, miközben a biogáz 23 °C‐ról 6 °C‐ra hűl, és víztelenítetté válik. Az így kapott biogázt ezután mintegy 46 °C‐ra melegítik, a gáz/gáz hőcserélő első szakaszának ellenáramaként.

Az egyik CHP egység a kettő közül, amely ma biztonsági tartalékként szolgál

A 2010.‐ben átadott biogáz tisztítóegység

Majd a víztelenített gáz áthalad egy aktívszenes szűrőn, a kén‐hidrogén eltávolítása érdekében, körülbelül 5 bar nyomáson. A kén‐hidrogén elemi kén formájában csapódik ki a szénszűrőn, aminek

következtében, az aktívszenes szűrőt várhatóan kétévente szükséges cserélni. Az aktív szenes szűrő hatásfokának maximalizálása érdekében kis mennyiségű (körülbelül 300 l/óra) levegőt adnak a gázkeverékhez. A kéntelenített biogáz hőmérsékletét 26 °C‐ra állítják be, mivel ezt találták optimális üzemi hőmérsékletnek az alkalmazott szén‐dioxid (CO 2 )/ metán (CH 4 ) szétválasztási technológiához, a nyomásváltásos adszorpcióhoz (PSA). Az üzemben 6 db, aktív szenes molekulaszűrővel ellátott PSA tartályt alkalmaznak (Carbotech AC GmbH). A biogáz a tartály alján jut be a PSA tartályba, és nyomását 5 bar fölé emelik. A metán molekulák átjutnak a molekulaszűrő anyagán, ennek következtében a PSA tartály tetején magas metán tartalmú gáz kerül ki. A szén‐dioxid molekulákat a molekulaszűrő visszatartja, azonban a molekulák fel is szabadulnak, amikor a nyomást csökkentik (a szén‐dioxiddal telített hulladékgáz képzése érdekében), majd a hulladékgáz a tartály alsó részén távozik. A szén‐dioxid metán szétválasztási folyamat 6 db tartályban valósul meg, melyek három párban működnek. Két tartályban történik a kéntelenített biogáz nyomás alá helyezése, két tartály teljes nyomás alatt van, valamint további két tartályban történik a nyomásmentesítés, ahol a szén‐ dioxiddal telített hulladékgáz keletkezik. A fenti módszerrel biztosítani tudják a biometán folyamatos előállítását. A tartálypárokban mintegy 230 másodperc alatt megy végbe a nyomás alá helyezés– termelés–nyomásmentesítés ciklusa. A tisztított biogáz metántartalmát ezen a ponton ellenőrzik, és ha a metántartalom, a tisztított gáz minősége az előírt határérték alá süllyed, a tisztított gáz tovább tisztítható visszakeringtetéssel (a PSA‐rendszeren keresztül). A gáztisztító maximális kapacitása óránként 320 m3 biometán (98%‐os metántartalom mellett), amely pillanatnyilag korlátozó hatású, mivel a biogázüzem termelőkapacitása 500 m3/óra nyers biogáz. A termelt biometánt 4,2 bar nyomású puffer tartályokban tárolják. Itt a tárolt biometánt szagosítják, és a minőségét egy beépített gázkromatográffal (amellyel a biometángáz metán, szén‐dioxid, kén‐ hidrogén, hidrogén és oxigén tartalmát) ellenőrzik. A kész biometánt a helyi kisnyomású (500 ‐ 800 millibar túlnyomású) földgázhálózatba táplálják. A földgázhálózat (amely körülbelül 300 végfelhasználót szolgál ki, beleértve a háztartási és az ipari fogyasztókat is) tulajdonosa és üzemeltetője az EnBW Gasnetz GmbH. A biogázüzem kisnyomású földgázhálózattól való távolsága mintegy 800 m. A földgázhálózathoz csatlakozott fogyasztók a gázt (földgázt, biometán gázt) térfogat és fűtőérték alapon vásárolják (a szolgáltató a fűtőértéket 3 percenként méri és ebből számolják ki a havi átlagértéket). Mivel a gázhálózatban a földgáz fűtőértéke körülbelül 11,3 kWh/m³, a betáplált biometáné pedig csupán maximum 10,85 kWh/m³, ezért a kisnyomású hálózatba jutó földgázt kis mennyiségű, légköri nyomáson lévő levegővel keverik a fűtőérték 10,85 kWh/m³ értékre csökkentése érdekében. Bevett gyakorlatnak számít Németországban és más országokban is, a biometán fűtőértékének földgáz minőségre történő növelése folyékony petróleum gázzal (LPG), például propán hozzáadásával. Emmertsbühlben ezzel ellentétben, a földgáz fűtőértékét csökkentik, ezáltal megtakarítva a folyékony petróleum gáz alkalmazásának költségét. A gáz egy jelentős részét a kisnyomású hálózat ipari fogyasztói használják fel. Amikor ezen fogyasztók igénye csökken (pl. hétvégéken), a hálózat nem rendelkezik elegendő kapacitással az Emmertsbühlben keletkező összes gáz hasznosítására. Ilyen esetekben a gázáramlást megfordítják a kisnyomású és a közepes nyomású (40 bar) hálózat közötti kapcsolódási ponton. Itt egy második berendezés a kisnyomású hálózatból 40 bar nyomásra sűríti a gázt és LPG‐t adnak hozzá a gáz standardizálása érdekében a közepes nyomású hálózatban áramló gáznak megfelelően. A kisnyomású hálózatban lévő gázt (biometánt) ezután betáplálják a közepes nyomású csővezetékbe.

Nyers biogáz tartály (bal, elöl), aktívszenes szűrők (2 db, középen, elöl), biometán tartály (jobb, hátul)

Hat tartályos PSA metán/szén‐dioxid szétválasztó egység

A helyszínen található egy gázfáklya is, arra az esetre, ha a biometánt nem lehet a hálózatba táplálni. Előzőekben említve volt, abban az esetben, ha a tisztító nem üzemel (pl. karbantartás idején), a biogázt a gázmotorban lehet felhasználni. Szokásos eljárás esetén a biometánt közvetlenül a közepes nyomású hálózatba kellene betáplálni 40 bar nyomáson annak érdekében, hogy a kisnyomású hálózat kapacitását ne lépjék túl. 1. Az új csővezeték távolsága 800 m‐re csökkent, míg a közepes nyomású hálózathoz való új csatlakozáshoz körülbelül 5 km új csővezetékre lett volna szükség. 2. A kompressziós költségek nagymértékben lecsökkentek. A gáz nagyobb részét 500 ‐ 800 millibar nyomáson táplálják a hálózatba, csupán a hétvégén szükséges a többletgázt 40 bar nyomásra sűríteni 3. A propán hozzáadagolása szintén csökkent, mivel a gáz nagyobb részét a kisnyomású hálózatban használják fel, amely kisebb fűtőértékű gázt továbbít. Csak a közepes nyomású hálózatba betáplált gázhoz szükséges propánt adagolni a csővezetékben lévő gáz fűtőértékének elérése érdekében. Ez annyit jelent, hogy a biogáztisztító olyan helyen is üzemeltethető, ahol korábban alkalmatlannak találtak a helyi gázhálózat korlátozott kapacitása miatt. AZ ÜZEMBŐL KIKERÜLŐ ANYAGOK KEZELÉSE (VÍZ, SZENNYVÍZ, TÁVOZÓ LEVEGŐ) A nyomásváltásos adszorpciós üzemből kilépő, szén‐dioxidban gazdag hulladékgáz (távozó gáz) továbbra is körülbelül 2‐4% metánt tartalmaz, ezért nem lehet kibocsátani közvetlenül a környezetbe. Az emmertsbühli üzemben vákuumszivattyú továbbítja a hulladékgázt egy kis tárolótartályba, amit aztán sűrítenek, mielőtt egy speciálisan kis fűtőértékű üzemanyagoknál alkalmazható (eflox GmbH által) égető berendezésben elégetik. Az egyenletes láng biztosítása érdekében sűrített levegőre és kis mennyiségű nyers biogázra is szükség van. A hulladékgáz égető berendezése kb. 115 kW hőenergiát termel. Ebből hozzávetőlegesen 100 kW‐ot a biogázüzem fermentorainak fűtésére fordítanak, míg a fennmaradó 15 kW‐ot üzemen belül hasznosítják. Az égető berendezésből távozó gázt katalitikus úton oxidálják.

VIZUÁLIS HATÁSOK Az üzemmel kapcsolatos káros vizuális hatásokat nem írtak le. Megjegyzendő, hogy a segédberendezések nagyobb része ISO szabványnak megfelelő acéltartályokban található. ENERGIAFELHASZNÁLÁS, KÖLTSÉGEK, ÉS GAZDASÁGOSSÁG Energiamérleg Fermentorok villamos energia igénye nem ismert Biogáztisztító villamos energia igénye kb. 105 ‐ 115 kW Gázmotor által termelt villamos energia (tartalék) 420 kW 110 kW Fermentorok hőenergia igénye Tisztító egység hőenergia igénye nincs Hulladékgáz égető berendezés által termelt hőenergia 150 kW Költségek és gazdaságosság A tisztító és a hálózatba táplálás kialakításának modellje nagyban annak köszönhetően vált lehetségessé hogy az energetikai vállalatok számára a törvény előírja, hogy fogyasztóik számára megújuló forrásból származó energiát biztosítsanak. Befolyásoló hatása van természetesen, a németországi energiaipar szerkezetének és szabályozásának is. Mindenekelőtt, a biogáztisztító gyártójának (EnBW Vertrieb GmbH) kellett egyezségre jutnia a biogáz előállítójával az üzem évente garantált mennyiségű és minőségű nyers biogázzal történő ellátásáról. Jelenleg érvényben van egy 20 évre szóló szerződés 20‐24 millió kWh (kb. 3.600.000 m3 nyers biogáz) biztosításáról. Az üzemeltetőjének gondoskodnia kellett, hogy megfelelő árat kapjon a termelt gázért, mivel figyelembe kell vennie a nyersanyag (silózott kukorica, fű és őszi búza) termelésének költségeit, valamint az üzem bővítésének kiegészítő tőkeköltségét is. A tisztító gyártójának ezután tárgyalásokat kellett folytatnia a gázhálózat tulajdonosával és üzemeltetőjével (EnBW Gasnetz GmbH) a hálózatba történő betápláláshoz. Ebben az esetben a további sűrítés és a fűtőérték módosítás költségeinek a kis‐ és középnyomású csatlakozásnál szintén meg kell felelnie a gázhálózat üzemeltetőjének elvárásainak. Ennek becsült tőkeköltsége 1,8 millió euró volt. Meg kell találni az egyensúlyt a két alternatíva között, amely szerint inkább egy 5 km hosszúságú csővezetéket kellene kiépíteni közvetlenül a közepes nyomású hálózatig, mint egy 800 m‐ es csővezetéket a kisnyomású hálózatig.

A hálózatra való csatlakozás rajza A fenti megállapodás létrejötte után került a tisztító gyártója, olyan helyzetbe, hogy megszerezze a tisztító egységet. Ennek befektetési költsége körülbelül 3 millió eurót tett ki (beleértve az épületeket és alapozásokat is). A biogáztisztító gyártójának meg kellett bizonyosodnia arról is, hogy a piac megfelelő árat fog fizetni a megtermelt biometánért. Németországban nincs közvetlen támogatás a biometán gázhálózatba történő betáplálására, ezért minden költséget végül a fogyasztóknak kell állniuk. Az országban, csak a megújuló forrásokból termelt villamos energiára van támogatás (pl. napenergia, vízenergia, szélenergia, biomassza beleértve a biogázt is). Ebben az esetben a megtermelt biometán nagy részét kis számú ipari végfelhasználó veszi igénybe, akik a biometánt gázmotorokban hasznosítják. Ezzel a közüzemi hálózatba betáplált villamos energiából nyereséget realizálnak, míg a hőenergiát saját üzemi folyamataikhoz használják fel. Németországban a biometán előállítás költségeit, a tisztító üzemeltetője az alábbiak szerint becsülte (2012 áprilisában): Nyers biogáz önköltségi ára 5,0 – 6,5 €c / kWh Tisztítás önköltségi ára 1,0 – 1,8 €c / kWh Biometán teljes önköltségi ára 6,0 – 8,3 €c / kWh Ez hasonló a Németországba importált földgáz 2,73 €c / kWh (adók, profit stb. nélkül) árával. A tisztító üzemeltetője úgy becsüli, hogy az önköltségi ár a 100 %‐ban biometánt vásárló fogyasztó számára körülbelül kétszerese a földgázhoz képest.. A fogyasztók fizikailag nem az emmertsbühli üzemben megtermelt gázt vásárolják meg, hanem az un. „zöld gázt”. Annak biztosítása érdekében, hogy a betáplált és értékesített biometán közötti mérleg egyenlő legyen, a biometán mennyiségét a Német Energiaügynökség igazolja. Ennek következtében, a fogyasztók számára választható, hogy gázfogyasztásuk egy bizonyos mennyiségét, vagy százalékát biometánként vásárolják meg. Amennyiben egy végfelhasználó teljes gázfelhasználásának 30 %‐át biometánnal kívánja helyettesíteni, akkor olyan gázt vásárolhat az energiaszolgáltatótól (EnBW Vertrieb GmbH), amely 30 százalékban biometánt és 70 százalékban hagyományos földgázt tartalmaz.

ELEMZÉS ÉS KONKLÚZIÓ Jelen dokumentum számos fontos tényezőt ismertet. Bemutatja, hogy a biogáz előállításához és annak biometánra történő tisztításához a technológiák már rendelkezésre állnak. Az emmertsbühli biogázüzemben nyomásváltásos adszorpciós technológiát alkalmaznak a biogáztisztításhoz. Egyedül Németországban több mint 70 biogáztisztító üzemel (2012. áprilisi adat), ami így már nem számít újdonságnak, habár nagy részük máig olyan nagyobb biogázüzemekhez kapcsolódik, amelyek jó hálózati csatlakozással rendelkeznek. Ennél fontosabb, hogy az esettanulmány megvilágítja a különböző érdekelt felek közötti tárgyalások módját, amit támogat a törvényhozás és szabályozás, lehetővé téve a rugalmasságot, és egy olyan innovatív terv kifejlesztését, amely szerint a helyi kisnyomású hálózatban áramló gáz iránya megfordítható annak érdekében, hogy a gáz a kisebb felhasználói igényű időszakokban visszaáramoljon a közepes nyomású hálózatba. Bemutatja azt is, hogy ez gazdaságosan elérhető, a végfelhasználók költségeit és a befektetők számára a megtérülés idejét elfogadható határokon belül tartva. Új távlatokat nyit a biogáztisztítók létrehozására olyan helyeken is, melyeket korábban nem tartottak megfelelőnek ezen célra. KÖSZÖNETNYILVÁNÍTÁS A szerzők köszönetüket nyilvánítják az üzem tulajdonosai és üzemeltetői számára, beleértve az EnBW Vertrieb GmbH vállalatot, hogy lehetővé tették az üzembe való bejutást, valamint a tanulmányban megtalálható összes információ nyilvános közzétételét.

Zalaegerszegi Szennyvíztisztító Telep BEVEZETÉS A biogáz/biometán előállító üzem Dél‐nyugat Magyarországon Zalaegerszegen, a helyi szennyvíztisztító telepen került kialakításra. Az 1 hektáron elterülő üzem, egy eleveniszapos A2O technológiájú szennyvíztisztító telep. A rothasztás a keletkezett iszap kezelése érdekében került telepítésre a Kohéziós Alap terhére, 2009. év végén. A fő tervező az UTB Envitotech Zrt. volt, a technológiai beszállító az Ökoprotech Kft., a berendezéseket pedig a holland DMT Enviromental Technology (tisztító), és az olasz Fornovogas (töltő) cégek forgalmazzák. A tisztítóüzem 50.000‐ 60.000 m3 szennyvíziszapot kezel éves szinten. A vizes mosás technológiájú biogáz tisztító egységet 2010.‐ben helyezték üzembe. A keletkező napi 1000‐1200 m3 biogáz három módon használható fel: -

villamos energia előállítására hőenergia előállítása tisztítás után gépjárművek tankolása.

A kezdeti fejlesztések legfőbb indoka a keletkezett biogáz szennyezetőktől való megtisztítása a gázmotorok élettartalmának növelése érdekében, és a biometán felhasználása az üzemanyag költség csökkentése érdekében. A tisztító egység és a töltőállomás mintegy 500 m2 területen helyezkedik el. AZ ÜZEM A biogázüzem kialakításának legfőbb indoka volt, hogy a helyben keletkező és 30 km‐es körzetből beszállított 50.000‐60.000 m3 éves szennyvíziszap mennyiséget (5%‐os szárazanyag tartalom mellett) megfelelően hasznosítani lehessen. Minden héten két helyről megtörténik a mintavétel majd a laboratóriumi elemzés (szárazanyag, szerves‐szárazanyag, összes szénhidrát, összes zsír, nehézfémek, fémionok az alapanyagban). A vizsgálatok elvégzése az MSZ 318‐3 :1979 szabvány szerint történik minden esetben. ELŐKEZELÉS Az üzemben nem áll rendelkezésre tároló tér a beérkező alapanyag raktározására. Az iszap közvetlenül betáplálásra kerül a folyamatba, minden féle előkezelési mód nélkül ANAEROB FERMENTÁCIÓ A mezofil vasbeton rothasztók felső keverésűek, és 2920 m3 iszap térfogatúak. (1460 m3/db). A tisztító telep nem rendelkezik előülepítővel, csak a fölös iszap kerül rothasztásra. A fermentorokba csak folyékony anyag adható fel, amelyekben az átlagos tartózkodási idő kb. 20 nap. A fűtési rendszer un. „cső a csőben” víz‐iszap hőcserélők, melyek folyamatos keringetéssel üzemelnek. A hőigényt a gázmotorok hulladék hője, vagy a kazánok biztosítják. Az anyag kevertetése függőleges tengelyű Scaba keverőkkel történik, ill. a fűtést szolgáló recirkuláció is keveri a toronyban lévő iszapot. A folyamatos beadagolás csigaszivattús rendszerrel történik. A betáplált szervesanyag‐tartalom 70%, a szárazanyag pedig 5%. A fermentorok mezofil hőmérséklet tartományban (36‐38 oC‐on ) üzemelnek.

A fermentáció során, a következő jellemzők nyomon követése történik meg. Paraméter Hőmérséklet pH Szárazanyag‐tartalom Naponta betáplált szerves anyag tartalom (kg VS / m3.d) Illékony zsírsavak

Gyakoriság

Mintavétel

Módszer

Helyszín

Változtatásokra való reagálás

Folyamatos Folyamatos Heti Heti

Online Online Kézi Kézi

‐ ‐ MSZ 318‐3:1979 MSZ 318‐3 :1979

Üzemen belül Üzemen belül Laboratórium Laboratórium

Azonnal Azonnal Következő hónap Következő hónap

Heti

Kézi

MX‐7:2008

Laboratórium

Következő hónap

FERMENTLÉ A kierjedt fermentlé tárolása 500 m3 tárolóban történik. A rothasztott iszap szárazanyag tartalma 3,8% körüli, és a kiülepedés megakadályozása érdekében folyamatosan kevertetve van. A tárolás során keletkező biogáz felfogása jelenleg nem megoldott. Iszapcentrifugával történik a szilárd és a híg fázisnak a szétválasztása, amit Alfa‐Laval típusú iszap víztelenítő berendezéssel kezelnek. Az elősűrítéshez dobsűrítőt, a víztelenítéshez pedig centrifugát használnak. A híg fázis hozzávetőleges mennyisége 35 – 40 ezer m3 évente, a szilárd részé (20% szárazanyag tartalom mellett) pedig 8 – 10 ezer tonna. A híg fázis a szennyvíztisztító telepen kerül kezelésre, nem tárolják. A szilárd fázis a teleptől 5 km‐re lévő iszap tárolóba kerül végső felhasználásig, aminek elszállítása konténeres kocsival (9 m3 –es konténer) történik napi 2‐3 alkalommal. A fermentlevet a mezőgazdaságban talajjavítóként hasznosítják (50/2001 (IV.3) kormányrendelet szerint), azonban csak takarmánynövények trágyázásakor alkalmazható a szennyvíziszap alapanyag miatt. A szántóföldi területeken a gazdálkodók, akik ezt az anyagot alkalmazzák műtrágya helyett, jelentős terménytöbbletről (30‐40 %) számoltak be. A tisztítótelepek többsége nem tudja kezelni a csurgalékvizet, a magas ammóniakoncentráció végett. Zalaegerszegen ennek kezelése érdekében DEMON (Deammonification), nitrogén eltávolító rendszer került kiépítésre. A rothasztott iszap csurgalék vízének ammónia tartalma magas 800 és 1000 mg/l között mozog. A telepi technológiát közel 150 m3/nap csurgalékvíz terheli. Összesen kb. 150 kg ammónia jut vissza a rendszer elejére. A nagyobb probléma az, hogy az ammónia mellé rendkívül kevés szerves anyag társul, így a szén‐nitrogén arány jelentősen torzul a telepre beérkező vízben. A Demon‐nak köszönhetően az 1000 mg/l ammónia koncentráció 100 mg/l értékre csökken. A 150 kg ammóniából 15 kg lesz. A rendszer azon tisztító telepeken jelent rendkívül jó megoldást ahol már egyébként is szerves anyag hiánnyal küszködnek, és a denitrifikáció már csak részlegesen tud megvalósulni. A telep kibocsátási paramétere ammóniára 2 mg/l. A problémát azonban nem az ammónia hanem az összes nitrogén paraméter okozza, melyre a határérték 10 mg/l. A beérkező magas ammónia nitrifikálása nem jelent problémát a legtöbb szennyvíztisztítón. A problémát a részleges denitrifikácó, vagy annak teljes hiánya okozza. Mivel a Demon rendszer a toronyból érkező iszap csurgalék vizének jelentős részét eltávolítja szerves anyag nélkül, így az tovább nem terheli a rendszert.

A fermentlé következő jellemzői kerülnek ellenőrzésre: Paraméter

Gyakoriság

Mintavétel

Módszer

Helyszín

Változtatásokr a való reagálás

Tápanyagok és nyomelemek (N, 3 alkalom / év P, S, Fe, Co, Ni, Mo, Se, Cr, Pb, Mg, Mn) [g / kg TS] N / kg FM fermentlé Heti

Kézi

MSZ

Laboratórium

Következő hét

Kézi

MSZ 318

Laboratórium

Következő hét

Illékony zsírsavak

Kézi

MX‐7:2008*

Laboratórium

Következő hét

Két heti

*

megjegyzés: MX‐7:2008 speciális módszer, melyet az üzem saját laboratóriuma akkreditáltatott. BIOGÁZ TERMELÉS ÉS HASZNOSÍTÁS A keletkezett napi 1000‐1200 m3 biogáz három módon hasznosítható: - villamos energia előállítás - hőenergia előállítás ‐ tisztítás után gépjárművek tankolásra Az előre eltervezett helyett, csak 11 ‐12.000 m3/nap szennyvíz érkezik a tisztító telepre, így értelemszerűen a keletkező iszap mennyisége is csökken. A teljesebb lebomlás miatt sajnos már közel stabil iszap kerül a rothasztó tornyokba, melynek gázkihozatala sem a legkedvezőbb. A nyers biogáz, hozzávetőlegesen 68,94 %‐ban metánt, 31,02%‐ban szén‐dioxidot és 0,4 %‐ban nitrogént tartalmaz. A tárolás 1000 m3 térfogatú Satler gáztartályban történik. A további alkalmazást megelőzően, a gázt szárítják majd 60 mbar‐rá komprimálják. Az üzem napi szinten 1200‐1700 kWh villamos energiát termel. A biogáztisztítás folyamata az üzemben két szakaszban történik. Első lépésben aktív szenes abszorpcióval a kén‐hidrogén szint csökkentése történik 75 mg/m3 –ről kevesebb mint 1.5 mg/m3 szintre. Az aktív szén cseréjére, az üzemindulás óta nem volt szükség.

Biogáztisztító egység az ISO acélkonténerekben

200 bar‐os tárolótartályok

Második ütemben történik a nagynyomású vizes mosással a széndioxid leválasztása. A vizes mosás technológiai gyártója a DMT Enviromental Technology, a legfőbb beszállító pedig az Ökoprotec Kft volt. A biometán mennyisége kb. 50 Nm3 óránként. Az üzem rendelkezik recirkulációs egységgel a vízfelhasználás minimalizálásának érdekében. A főmérnök által becsült éves vizfelhasználás 60 m3 volt 2011. A gáztisztítást követően, a gáz 99,15%‐ban metánt és 0,85%‐ban szén‐dioxidot tartalmaz. A biometán előállítás hozzávetőlegesen 15‐20 kg/nap, ami 1,5 ‐ 2%‐a a teljes előállítható biogáz mennyiségnek. A tisztított biogáz 200 bar‐os nyomáson 25 db. 80 literes puffer palackba kerül. A pufferre a tankolás gyorsítása érdekében van szükség (gyors töltés) A töltőállomás technológiai beszállítója a Fournovogas cég volt. Az üzemirányítás a Webscada szoftverrel történik. A biogáztisztító megtérülése az előállított üzemanyag mennyiségétől függ. Az üzemben jelenleg meglévő 10db. CNG‐s (sűrített földgáz üzemű) autó használatával a rendszer „önfenntartóvá” válik (kb.30 m3/nap). A metánveszteség a biogáz tisztítás során mintegy 0,1%.

Biometán tankoló kút

Webscada irányító szoftver

A tisztító és a töltő állomás területe robbanás biztos környezet, amit még megnehezít a magas nyomáson tárolt gáz (200 bar) is. A tervezés során a Bányakapitányság, és a Magyar Kereskedelmi és Engedélyezési Hivatal előírásainak betartása elengedhetetlenül szükséges volt. KIBOCSÁTOTT ANYAGOK KEZELÉSE (VÍZ, SZENNYVÍZ, TÁVOZÓ LEVEGŐ ) A szennyvíztisztítóból kikerülő szeparált rothasztott anyagok kezelése, a korábbiakban ismertetett módon történik meg. Egyéb berendezésre az üzemen belül nincs szükség. VÍZUÁLIS HATÁSOK Kedvezőtlen, káros vizuális hatást, az üzem környezetéből nem jeleztek eddig. Az üzem kiegészítő berendezései ISO szabványnak megfelelő fém konténerekben kerültek elhelyezésre.

ENERGIAFELHSZNÁLÁS, KÖLTSÉGEK ÉS GAZDASÁGOSSÁG Energiamérleg Fermentorok villamos energia igénye 20kWh / nap A biogáztisztító és a töltőállomás 55 kWh / nap (folyamatos üzem esetén) villamos energia igénye CHP egység által termelt villamos energia 1,200 – 1,700 kWh /nap Fermentorok hőenergia igénye 3,600 – 6,000 kWh / nap (150 – 200 kW) Biogáz tisztító és a töltőállomás hőenergia igénye 0 kWh /nap Termelt hőenergia (kazán, gázmotor) kb. 3,120 kWh / nap Költségek és a gazdaságosság A biogáztisztító beruházási és üzemeltetési költségei, az üzemeltető kalkulációja alapján Beruházási költség 600,000 – 700,000 Euro Működési költségek Villamos energia 1,000 Euro 13,700 Euro Robbanás biztos tesztek elvégzése, tanúsítás Kalibrációs és vám kifizetések 1,700 Euro Aktív szén cseréje 6,700 Euro Egyéb 1,700 Euro A biogáztiszító helyszíni karbantartási feladataiért, az üzem egy saját dolgozója felel. Kisebb működési problémák felmerültek az első üzemkezdet óta, a fellépő hideg időjárás miatt. Szerencsére ezen problémákat sikerült megfelelően kezelni. ELEMZÉS ÉS KONKLÚZIÓ A zalaegerszegi szennyvíztisztító telepen található Közép és Kelet Európa első biometán üzemanyag tankolására alkalmas töltőkútját. Már a tervezés során előkészítették a tisztító kommunikációs stratégiáját, ennek köszönhetően szinte az összes médiában megjelent a létesítmény átadása, illetve a gépjárműpark üzembe állításának híre. A CNG hajtású gépjármű forgalmazókkal, és a Zalaegerszegi Önkormányzattal összefogva a környezet tudatos technológia előnyeire hívták fel a figyelmet a beruházás által. A tisztítóegység fejlesztésének eredeti oka, a biogázban lévő szennyezőanyagok eltávolítása volt, ami által meghosszabbítható a gázmotor élettartama. Az üzem járműflottájának a termelt biometánnal való üzemeltetése, további környezeti és gazdasági előnyöket jelent. A lehetőségek felmérése után, az üzemeltető úgy döntött, hogy egy pasztőröző egység installálást valósítja meg az üzemben. Ennek segítségével képessé válik magas szervesanyag‐tartalmú anyagok köztük állati hulladékok fogadására is (pl. vágóhídi hulladék)

BRUCK/LEITHA BIOGÁZÜZEM, AUSZTRIA BEVEZETÉS / ÁTTEKINTÉS A biogáz‐ / biometán üzem Alsó‐Ausztria szövetségi tartományban, Bécstől körülbelül 40 km‐re keletre található. Bruck/Leitha biogázüzeme nagy mennyiségű szerves hulladékot használ fel biogáz előállítására. Az üzemet 2004‐ben adták át és kezdetben villamos energiát és hőenergiát állított elő a gázmotorok segítségével. A 2007‐es évben a biogázüzembe beépítésre került, egy biogáztisztító egység, amely biometánt állít elő a földgázhálózatba történő betáplálásra. A biometán egy részét a helyi kisnyomású hálózaton keresztül hasznosítják, a fennmaradó hányadot (különösen nyáron és éjszaka) pedig 60 bar‐os nyomásértékre növelik és betáplálják a regionális nagynyomású gázhálózatba. A tisztítórendszert az Axiom Angewandte Prozesstechnik GmbH gyártotta, a teljes létesítményt pedig a Biogas Bruck/Leitha GmbH üzemelteti. AZ ÜZEM LEÍRÁSA A biogázüzemben felhasznált nyersanyag alapvetően különböző eredetű szerves anyagok. Ez magában foglal mezőgazdasági folyamatokból és élelmiszergyártásból származó maradékot, csomagolt és csomagolatlan, ill. lejárt szavatosságú élelmiszert, biodízelgyártásból származó lecitint, háztartási és helyi kereskedelmi tevékenység szelektíven gyűjtött szerves hulladékát , zsírleválasztási maradékot, étolajat és zsírt, tejipari szennyvizet valamint vágóhídi hulladékot. A teljes éves nyersanyag felhasználás nagyjából évi 28.000 tonna. ELŐKEZELÉS A nyersanyagtól függően különböző előkezelési és tárolási módszereket alkalmaznak. A híg anyagot két közepes méretű puffer tartályban, a szilárd szerves anyagot pedig silóban tárolják az üzem területén belül. A csomagolt anyagokat (lejárt szavatosságú és visszaküldött élelmiszer) mechanikus úton kicsomagolják és a híg puffer tartályba mossák. A fermentorból kikerülő vizet egy tartályban gyűjtik össze, amely így biztosítja az üzem teljes technológiai vízszükségletét. Az alapanyagot ezzel a vízzel együtt összekeverik az egyik tartályban, majd „beállítják” a kívánt szárazanyagtartalmat. A két elsődleges fermentorba történő automatizált alapanyag betáplálás közben a szárazanyagokat kb. 10 mm szemcseméretűre aprítják. Hozzávetőlegesen 100 tonna nyersanyag kerül naponta a fermentorokba.

A lejárt szavatosságú és visszaküldött élelmiszerek kicsomagolási feladatira szolgáló üzem

A híg anyagok tárolására szolgáló puffer tartályok (balra) és a felszíni vizek tárolója (jobbra)

Falközi silóban tárolt szerves szilárd anyagok

Keverő tartályok (előtér)

ANAEROB FERMENTÁCIÓ ÉS A FERMENTLÉ A nyersanyagot a keverőtartályok közvetlenül az elsődleges fermentorokba szivattyúzzák. Pillanatnyilag három db., egyenként 3.000 m3 űrtartalmú fermentor üzemel a telepen. Ezekből a tartályokból dupla falú rozsdamentes acélszerkezetű, míg a harmadik, később épített, pedig vasbetonból készült. Valamennyi fermentor állandó 38 °C hőmérsékleten üzemel, amihez a folyamatos fűtés biztosítása szükséges (körülbelül 200 kW éves átlagban). A mechanikus keverést a középső keverőfej lassú kevertetésével, valamint a tartály külső falán található három ponton történő nagysebességű keverővel végzik el. Naponta adagolnak be nyomelemeket és vas sókat a kén‐hidrogén szint csökkentése érdekében.

A két rozsdamentes acélból készült előfermentor (jobbra) és a gáztároló tetővel szerelt másodlagos fermentorok (balra)

Az előfermentorok hő térképe

Az elsődleges fermentor központi keverőegysége

A kierjedt fermentlé elszállítása, a helyi gazdálkodók földjeire

Az összes elsődleges fermentort egy másodlagos (egyenként 5.000 m3) követi, amelyeket szintén 38 °C hőmérsékletre fűtenek fel, majd mechanikusan kevertetik. Mindkét tartály flexibilis kettős membrános gáztároló rendszerrel van ellátva, amellett , hogy fermentlé tárolóként is funkcionálnak. A helyi gazdálkodók használják fel trágyaanyagként a fermentlevet (áprilistól novemberig), amit nem szeparálnak az üzemben. Üzemeltetési tapasztalatok szerint, a teljes gáztermelés 2‐3 %‐a a másodlagos fermentorkban történik.

Másodlagagos fermentor és gáztároló

Másodlagagos fermentor és gáztároló felülnézetből

Az anyag teljes rendszerben (elsődleges fermentor – másodlagos fermentor – fermentlé tároló) való tartózkodási ideje kb. 50‐60 nap.

A Bruck / Leitha biogázüzemének biogáz/biometán termelésének áttekintése

Biogáz termelése és felhasználása A biogázüzem óránként 800 m3 biogázt állít elő, aminek jellemző metántartalma 60‐64%. A biogázt két db. gázmotorban használják fel (GE Jenbacher, 836 kW el egyenként) 12 GWh villamos energia és 15 GWh hőenergiát termelve éves szinten. A villamos energiát hozzávetőlegesen 8,5 ct/kWh (zöldenergia) áron táplálják a hálózatba (éves átlag). A termelt hőt (kb. 1,2 MW) Bruck/Leitha városának helyi távfűtési rendszerébe (körülbelül 11 km hosszúságú) használják, kiegészítve a helyi biomassza‐égető mű által termelt hőt (6 MW). Így mintegy 800 háztartást látnak el hőenergiával, ami Bruck/Leitha város hőenergia igényének kb. egyharmadát fedezi. A gázmotorok által termelt hő kis részét közvetlenül a biogázüzemben használják a fermentorok üzemi hőmérsékletre történő felfűtésére (hozzávetőleg 200 kW éves átlag). A biogáz‐/biometán üzem teljes villamos energia igénye kb. 1 GWh éves szinten. A 2007‐es évben egy biogáztisztító egységet helyeztek üzembe, aminek kapacitása 100 m3/óra biometán, amit a földgázhálózatba táplálnak be. E célból óránként 170 m3 biogázt „vesznek el” párhuzamosan a gázmotoroktól. 2008. óta Ausztria első ipari méretű tisztító egységgel rendelkező üzemének számít, amely a földgázhálózatba történő betáplálással hasznosítja a biometánt. A tisztítóegység egy kutatási projekt („Virtuális biogáz”: www.virtuellesbiogas.at) keretében került megtervezésre és beüzemelésre vezető gázipari vállalatok, egyetemek (Bécsi Műszaki Egyetem, a bécsi Természeti Erőforrások és Élettudományok Egyeteme), a biogázüzemet működtető szervezet és a beruházó együttműködésével. Az üzemben membrán szeparációs elválasztás (gázpermeáció ‐ gázáteresztés) innovatív technológiáját alkalmazzák a szén‐dioxid eltávolítás és a gáz

vízmentesítésének feladataihoz. Az üzemet az AXIOM Angewandte Prozesstechnik GmbH vállalat tervezte és építette, és 2008. óta a Biogas Bruck/Leitha GmbH üzemelteti. A teljes tisztítóegységet egy szabványos 30 láb nagyságú konténerben állították fel. Az üzem beruházója számos egyéb biogáztisztítót helyezett már üzembe Ausztriában és Németországban, amelyek ugyanezen technológiát alkalmazzák. A membrános gázpermeációs technológia alkalmazása számos előnnyel jár a stabil és folyamatos működés során, ezáltal irányítása egyszerű, továbbá nincs szükség vegyi anyagok drága regenerációjára. A teljes folyamat felépítése igen egyszerűnek és kompaktnak tekinthető. A gázszeparációs technológia alapja egy sűrű poliimid membrán, ami a nyers biogáz összetevőivel szemben eltérő oldhatósági és diffúziós tulajdonságokkal rendelkezik. Ennek eredményeképpen a szeparáció mozgatóereje a különböző gázösszetevők parciális nyomásai közötti különbség a betáplálási és az átszűrődési fázis között. A membránon nagy átáramlás tapasztalható a membrán betáplálási oldalán nagy nyomás, ill. a szűrési oldalon tapasztalható kis nyomás (közel légköri nyomás) mellett. Ilyen membránanyag használatával a leginkább nemkívánatos gázfajták mennyiségileg eltávolításra kerülnek a gázfolyamból és a membránon keresztül a szűrletáramba kerülnek. Kizárólag a nitrogén viselkedik a metánhoz hasonló módon, ezért ezzel a technikával nem távolítható el, gázáramban pedig megmarad, az úgynevezett retentátum. Az elérni kívánat gázminőség és – mennyiség csak elegendő membránfelület és megfelelő működési körülmények biztosítása esetén érhető el. A folyamat nagy előnye összehasonlítva a többi eljárással, a folyamatosság, a kompakt jelleg, a párhuzamos víztelenítés valamint hidrogénszulfidok, ill. ammónia fennmaradó részeinek eltávolítása. Mivel az ammónia, a kén‐hidrogén és a nedves gáz keveréke veszélyt jelenthet a membrán anyagára, szükséges a gázáteresztés előtt valamilyen előkezelési módot alkalmazni.

A gázszeparáció elve, az alkalmazott gázpermeációs membrán technológiánál A folyamat felépítése

A membránok üreges szálból épülnek fel, a cső belső felére jellemző nagy nyomású betáplálási / retentátum áramlással és kis nyomású (majdnem légköri nyomású) permeátummal a cső külső felén. Sok ilyen szál alkotja a membránmodult, amit nyomás alatt lévő biogázzal táplálnak. A bruck/leithai üzemben, a fermentációs tartályból származó nyers biogázt összekeverik a második membránfázis permeátumával, ezután sűrítik és a víz kicsapódik +7 °C‐nál alacsonyabb gázhőmérséklet mellett. Ezután, a biogázt ismét felhevítik a kompresszorból származó hulladék hővel annak érdekében, hogy a következő leválasztási lépésekhez az optimális hőmérsékletet elérje, majd a kén‐hidrogént adszorpció segítségével eltávolítják, és az előkezelt gázt betáplálják a kétfázisú membrános leválasztó folyamatba. Az un. metánveszteség minimálisra értékére való csökkentése érdekében a membránmodulok két fázisának alkalmazása javasolt. A második fázisból a szűrletáram, amely jelentősen nagyobb mennyiségű metánt tartalmaz az első fázis permeátumához viszonyítva, visszakerült ismételt

sűrítésre. A permeátum újrahasznosítása révén a folyamat nem lineáris dinamikus jellegére kell számítani. A második fázis retentátumából termelt gáz metánminőségét egy szelep szabályozza, ami a második fázis retentátum‐kimeneténél található. A szelep állását egy PID szabályozó irányítja, ami befolyásolja a nyomást a betáplálási csatornákban, és egyúttal, a gáz metántartalmát is. Ezzel a szabályozási stratégiával különböző metántartalmú gázok előállítása lehetséges. Azonkívül, a biometán átfolyó mennyisége könnyen beállítható egy PID szabályozó segítségével a kompresszor forgási sebességét befolyásolva egy frekvencia‐átalakító alkalmazásával.

A folyamat beillesztése Bruck/Leitha biogáztisztítási műveletébe

Mint bármely egyéb gáztisztítási technológia esetén, a gázpermeációnál is számolnunk kell a metánveszteséggel. Ennek folytán a szén‐dioxidban gazdag hulladékgáz kis mennyiségű metánt (általában az előállított biometán 2‐3 %‐át) és egyéb leválasztott összetevőket is tartalmaz. Metán tekintetében a zéró kibocsátási szint elérésének érdekében a tisztító egységet tökéletesen integrálták a biogázüzembe, és a távozó hulladékgázt így visszajuttatják a gázmotorokhoz. Ilyenformán, a fennmaradó metán nem jut ki a légkörbe, hanem elég, és kémiai energiáját felhasználják hő és villamos energia előállításához. A kapcsolódó biogáz összetevők (metán, szén‐dioxid, oxigén, kén‐hidrogén, vízgőz) rövid online elemzését követően a termelt gázt átszállítják a gázelosztó állomásra egy 2,8 km hosszúságú csővezetéken keresztül. Amennyiben a gáz bármely olyan paramétere, amelyet az osztrák törvények előírnak nem felel meg a betáplálási műveletre vonatkozó törvényi előírásoknak, a folyamatot azonnal megszakítják és a gázt visszajuttatják a gázmotorokhoz. Ekkor a szabályozó rendszer ismét megpróbálja feljavítani a termelt gáz minőségét, majd kísérletet tesznek a betáplálási folyamat folytatására. A betáplált gáz fűtőértéke körülbelül 10,86 kWh/m3, ami megfelel az osztrák földgázhálózatra vonatkozó szabványnak. Emiatt nincs szükség a fűtőérték növelésére további LPG‐ adagolás révén. A „zöld földgázt” virtuális alapon értékesítik a hálózat üzemeltetője számára.

Külső, ill. belső nézet a biogáztisztító egységről, amelyen látható a kompresszor, a hőcserélők (jobbra) és a membrán modul (balra)

A biometánt eljuttatják a közeli Bruck/Leitha városába (népesség: 7,600 fő) a földgáz közműhálózaton keresztül, amelynek nyomása akár 3 bar is lehet. A körülbelül 800 háztartás éves igényét a betáplált biometán fedezi. A téli hónapok során a teljes előállított biometán mennyiséget felhasználják a település gázigényének kielégítésére, azonban további földgáz mennyiségre is szükség van. A nyári hónapokban a gázigény csupán egy része a termelt gázmennyiségnek, így a fennmaradó biometán nyomását 60 bar értékre növelve betáplálják a regionális földgázhálózatba. Ez lehetővé teszi a biogáztisztító egység folyamatos működését egész évben, ami biztosítja az optimális üzemi terhelést és költséghatékonyságot is. A tisztítás folyamata során nagyon fontos lépés a kén‐hidrogén eltávolítása, amit speciális úton kezelnek. A biogázüzemben termelt nyers biogáz jellemzően akár 1.000 ppmv kén‐hidrogént is tartalmazhat, sőt gyakran megfigyelhető akár a 2.000 ppmv csúcskoncentrációs érték is (a nyersanyag típustól függően). Számítani lehet üzemi tapasztalatok alapján, a kén‐hidrogén szint nagymértékű változására is. Mérgező mivolta és korrozív hatása miatt csak kis mennyiségű kén‐ hidrogén engedélyezett a gázban. A jelenlegi eljárás magában foglal négy technológiát a különböző célokra történő kéntelenítéshez. A kéntelenítés első lépcsője, a helyi kéntelenítés speciális kémiai anyagok hozzáadásával (fémsók folyékony keverékei) közvetlenül a fermentorba. Ennek eredményeképpen a biogáz 100‐500 ppmv értékű kén‐hidrogént tartalmaz a gáztároló tartályokból való kilépéskor. A második lépcső a gáz mikrobiológiai kezelése kemoautotróf baktériummal (Thiobacilli). Ennek eredményeképpen a kén‐hidrogén koncentráció lecsökken körülbelül 50 ppmv értékre. A mikroorganizmusok kén‐hidrogént használnak metabolikus folyamataikhoz, és a gázt vízzé, ill. elemi kénné vagy kénessavvá alakítják, ami a szennyezett vízzel együtt ürül ki, ill. kerül kezelésre. A mikroorganizmusoknak oxigénre van szükségük a kén‐hidrogén ilyetén oxidációjához. A biogáztisztító beüzemelése előtt ezt a biológiai kéntelenítést alkalmazták levegővel, mint oxidálószerrel. Annak a ténynek köszönhetően, hogy a levegő 80% nitrogént tartalmaz, a nitrogén nem távolítható el a gáztisztítással a biogázáramból. Ennek okán, ehhez a kéntelenítési lépéshez szükséges utólagosan tiszta oxigént beinjektálni.

A nyers biogáz kéntelenítési folyamatának elvégzése biológiai mosással

Vas‐oxid abszorberek, lépésének elvégzéséhez

a

kéntelenítés

záró

Látható, hogy a biológiai rendszer nem tudja garantálni a stabil kéntelenítést a nagymértékben ingadozó nyers biogáz mennyiség és –minőség jellemzők mellett, mivel a mikroorganizmusoknak időre van szükségük, hogy a megváltozott viszonyokhoz alkalmazkodjanak. Ezért, további kéntelenítési technológiát szükséges alkalmazni, különösen azon gázáram esetén, amit tisztítani kívánnak. Ebben az új technológiában található egy vegyszeres oxidáló mosási lépés, amelyben a savanyú (sav) gázt maró hatású oldattal (NaOH) mossák a kén‐hidrogén abszorbeálása végett. Ezt követően a abszorbeált kén‐hidrogént hidrogén‐peroxiddal oxidálják a szén‐dioxid szelektív eltávolításának és a mosófolyadék kapacitásának fokozása érdekében. A módszer megfelelő alkalmazásához, kétéves kutató munka során tervezték meg és állították üzembe az új típusú 300 m3/óra kapacitású mintaüzemet és jelenleg egy másik osztrák biogáztisztító üzemnél is alkalmazzák már hálózatba történő betáplálásra.

Kémiai‐oxidatív mosó a nyers biogáz kéntelenítési feladathoz

Mosó torony

Nátrium‐hidroxid adagolószivattyú

A kén‐hidrogén befejező eltávolítását a harmadik fázisban végzik el, ahol vasoxid vagy cinkoxid segítségével történő adszorpciót hajtanak végre. Ezt ilyen esetben alkalmazzák kizárólag (70 ppm értéktől 3,3 ppmv értéknél alacsonyabb szükséges a hálózati betáplálásnál).

Az üzem felépítésének sematikus áttekintése, a gázvezetékkel és a gáz becsatlakozási ponttal együtt (Google Earth 2012))

A helyszínen egy gázfáklya is található, arra az esetre, ha a biogázt nem tudják a gázmotorokban felhasználni (pl. karbantartás idején), és a biometán előállítás sem lehetséges. AZ ÜZEMBŐL KIKERÜLŐ ANYAGOK KEZELÉSE (VÍZ, SZENNYVÍZ, TÁVOZÓ LEVEGŐ) A biometánüzemből kilépő, szén‐dioxidban gazdag hulladékgáz továbbra is körülbelül 2‐4% metánt tartalmaz, ezért nem lehet kibocsátani közvetlenül a környezetbe. Említésre került már, a távozó gázt nyers biogázzal keverik, majd csővezetékeken a gázmotorokhoz továbbítják. Mivel a biogáz tisztítását a termelt biogáz áramának egy részére alkalmazzák csupán, ez a megoldás könnyedén kivitelezhető és költséghatékony megoldásnak is számít. Amennyiben az üzemben nem állnak rendelkezésre gázmotorok, és a biogáztisztítás során felhasználásra kerül a teljes nyers biogáz mennyiség, akkor egy speciális hulladékgáz kezelőegységet szükséges telepíteni. A megtermelt hőt a fermentorok hőenergia szükségletének kielégítésére használják részben. VIZUÁLIS HATÁSOK Az üzem működésével kapcsolatosan, a környezetre káros, ill. zavaró vizuális hatásokról ez idáig nem számoltak be. Megjegyzendő, hogy a segédberendezések nagyobb része ISO szabványnak megfelelő acéltartályokban került elhelyezésre, amellett a biogázüzem a lakott területektől viszonylag távol helyezkedik el.

ENERGIAFELHASZNÁLÁS, KÖLTSÉGEK ÉS GAZDASÁGOSSÁG Anyag‐ és energiamérleg Alapanyagigény 28.000 t/év (kb. 3,3 t/óra) Termelt biogáz 6.800.000 m³/év (kb. 800 m³/óra) Biometán hálózatba történő betáplálás 800.000 m³/év (100 m³/óra) Biogázüzem villamos energia igénye 1.000.000 kWh/év (kb. 120 kW) Biogáztisztító villamos energia igénye 296.000 kWh/év (kb. 37kW) Gázmotorok által termelt villamos energia 12.000.000 kWh/év (kb. 1.400kW) Biogázüzem hőenergia igénye 1.700.000 kWh/év (kb. 200 kW) Biogáztisztító hőenergia igénye nincs nincs Gázmotorok által termelt hőenergia 15.000.000 kWh/év (kb. 1750 kW) Távfűtési rendszer szolgáltatott hőenergia 10.200.000 kWh/év (kb. 1.200 kW) Költségek és gazdaságosság Mindenekelőtt, megemlítendő, hogy jelenleg Ausztriában nem létezik még a „zöld” villamos energia átvételi rendszerhez hasonló, a biometánra vonatkozóan szabályozott földgázhálózati betáplálási tarifa (2012). A földgázhálózatba biometánt betápláló üzemeknek egyedi szerződést szükséges kötniük, egyedi tarifákkal és szerződési időtartammal az adott hálózat üzemeltetőjével. Az üzem egy kutatási pályázat keretében épült fel, nemzeti és szövetségi ügynökségek 50%‐os finanszírozásával, míg a fennmaradó 50%‐ot három nagy gáz‐ és energiaszolgáltató vállalat biztosította Ausztria keleti részéből. A betáplált „ zöld gázt” a biogázüzem díjmentesen juttatta el ezen vállalatokhoz a kutatási projekt időtartama alatt. Ennek lejárta után, pedig a biogáztisztítót a vállalat további költsége nélkül a biogázüzem üzemeltetőjére ruházta át. A biogázüzem beruházási költsége hozzávetőlegesen 6,5 millió euró volt, az üzemeltetési költségekről azonban pontos adatok nem állnak rendelkezésre. A teljes termelési költség becslés alapján 0,30 €/m3 nyers biogázra vetítve. A tisztítóüzem beruházási költsége 800.000 euró körül volt. Egyedül a biogáztisztító beruházását figyelembe véve, a fajlagos üzemeltetési költségek, a tisztítás teljes üzemeltetési, karbantartási és személyzeti költségei számítások szerint 0,25 €/m3‐re tehető biometánra vetítve. Mivel 1 m3 biometán előállításához 1,7 m3 nyers biogáz szükséges, a teljes termelési költség, beleértve a nyers biogáz előállítását és a tisztítást 0,76 €/m3‐t tesz ki (67 % nyers biogáz termelés, 33 % biogáztisztítás). Ha a termelt biometán fűtőértékét vesszük számításba, a teljes termelési költség körülbelül 7 €ct/kWh. Minden költség 2012‐ben stabil üzemi működést figyelembe vett számításokon alapul. A fogyasztók fizikailag nem a Bruck/Leithában termelt gázt vásárolják meg, hanem az un. „zöld gázt” a korábban ismertetettek szerint. A betáplálásra kerülő és az értékesített biometán egyenlő mennyiségének biztosítása érdekében a biometán mennyiségét a TÜV Austria Services GmbH vállalat szavatolja. A fogyasztóknak így megvan a lehetőségük arra, hogy gázfogyasztásuk egy bizonyos mennyiségét (százalékát) biometánnal váltsák ki. A biogázüzem és tisztító helyi karbantartását egy alkalmazott végzi. A biogáztisztító rendszerek kezdeti beüzemelési fázisát követően nem jelentettek jelentősebb problémát.

ELEMZÉS ÉS KONKLÚZIÓ Látható, hogy a biogáz termeléséhez és annak biometánra történő tisztítására a technológiák már rendelkezésre állnak, ami Bruck/Leithában a membrános gázpermeáció. A biogáz tisztítására alkalmazott technológia lehetővé teszi a földgázhálózatba történő betáplálás gazdaságos megvalósítását akár kisebb méretben is. Napjainkban a földgázhálózatba betápláló üzemek a bruck/leithai üzem termelőkapacitásának többszörösével rendelkeznek. A membrán technológia kiválóan képes hasznosítani a méret gazdaságosságából származó előnyöket. Külön elemzést kíván, hogy melyik technológia a legjobb választás eltérő üzemjellemzők mellett. Mindazonáltal, tudatában kell lenni annak, hogy a biometán nem versenyképes közvetlenül az importált földgázzal, és ennek a megújuló terméknek az ára magasabb. Az üzemeltetők Bruck/Leithában nagyon elégedettek az üzemmel és annak működési jellemzőivel. Pillanatnyilag a biogáztisztító kapacitásának bővítési lehetőségét mérik fel 800 m3/óra nyers biogáz mennyiség esetén. Ebben az esetben ennyi lenne a felhasználható biogáz mennyiség, ami a gázmotoros hasznosítást korszerűtlenné tenné és a gépek leszerelését valószínűsítené. A legfőbb ok a végső felhasználási mód változtatására, a szerződésen alapuló „zöld” villamos energia átvételi tarifák idejének lejárata. KÖSZÖNETNYILVÁNÍTÁS A szerzők köszönetüket kívánják kifejezni az üzem tulajdonosai és üzemeltetői részére, hogy lehetővé tették az üzembe való bejutást, valamint a dokumentumban szereplő információk közzétételét.

Biogázüzemek létesítésével és üzemeltetésével kapcsolatos legfontosabb előírások Magyarországon Biogázüzemek helyzete Magyarországon (2012 első félév) 2012. első félévében Magyarországon 56 biogázüzem termelt elektromos áramot, 8 db. hulladéklerakókban, 14 db. szennyvíztelepen valamint 36 db. mezőgazdasági üzemben előállított gázból. A hazai mezőgazdasági biogázüzemek jellemzően: állati trágyát, növényi fő/mellékterméket: silókukoricát, cukorcirkot stb. használnak fel. A biogáztermelés másik szegmense a kommunális szennyvíztisztító telephez kapcsolt biogáz erőmű. Jelenleg kb. húsz üzem áll tervezés vagy kivitelezés alatt. Ezek nagytöbbsége az Új Magyarország Vidékfejlesztési Program Állattartó telepek korszerűsítése 27/2007. (IV. 17.) FVM rendelet az Európai Mezőgazdasági Vidékfejlesztési Alapból az állattartó telepek korszerűsítéséhez nyújtandó támogatások című intézkedés révén nyertek támogatást. A biogázüzemek megvalósítását több tényező hátráltatja. A kötelező átvételi rendszer zöldáram átvételi ára, sok esetben nem biztosít belátható időn belüli megtérülést, ha biogáz termelés során keletkező „hulladékhő” nem kerül felhasználásra.

Az engedélyezési eljárása A biogázerőművek létesítésének és működésének engedélyezési folyamata négy önálló, de egymástól nem független eljárásban történik. 1. Környezetvédelmi engedély 2. Építésügyi hatósági engedélyek 3. Hálózati csatlakozás 4. Magyar Energia Hivatal (MEH) engedélye A beruházó mind a négy eljárást külön-külön köteles megindítani, négy különböző fórumon, melyből három hatóság (közigazgatási szerv), egy pedig magánjogi alany (cég). Mindazonáltal az egyes eljárások több ponton kapcsolódnak, egyes eljárások a másik eljárás szükséges előzményei.

Vonatkozó fontosabb jogszabályok:110/2010. (IV. 9.) Kormányrendelet a környezeti hatásvizsgálati és az egységes környezethasználati engedélyezési eljárásról szóló 314/2005 (XII. 25.) Korm. rendelet módosításáról 151/2009. (VII. 23.) Kormányrendelet a környezeti hatásvizsgálati és az egységes környezethasználati engedélyezési eljárásról szóló 314/2005. (XII. 25.) Korm. rendelet módosításáról 1997. évi LXXVIII. törvény az épített környezet alakításáról és védelméről 260/2006. (XII. 20.) Kormányrendelet a Magyar Kereskedelmi Engedélyezési Hivatalról 273/2007. (X. 19.) Kormányrendelet a villamos energiáról szóló 2007. évi LXXXVI. törvény egyes rendelkezéseinek végrehajtásáról 314/2005. (XII. 25.) Kormányrendelet a környezeti hatásvizsgálati és az egységes környezethasználati engedélyezési eljárásról 3/2009. (II. 4.) ÖM rendelet a megújuló energiaforrásokat - biogázt, bioetanolt, biodízelt hasznosító létesítmények tűzvédelmének műszaki követelményeiről 382/2007. (XII. 23.) Kormányrendelet a villamos-energia építésügyi hatósági engedélyezési eljárásokról 71/2003. (VI.27.) FVM rendelet az állati hulladékok kezelésének és a hasznosításukkal készült termékek forgalomba hozatalának állat-egészségügyi szabályairól 8/2001. (III. 30.) GM rendelet a Villamosmű Műszaki- Biztonsági Követelményei Szabályzat hatályba léptetéséről 91/2007. (XI. 20.) GKM rendelet a Magyar Energia Hivatal igazgatási szolgáltatási díjainak mértékéről, valamint az igazgatási szolgáltatási és felügyeleti díj fizetésének szabályairól

Villamos energia kötelező átvétele 109/2007. (XII. 23.) GKM rendelet az átvételi kötelezettség alá eső villamos energiának az átvételi rendszerirányító által történő szétosztásáról, és a szétosztás során alkalmazható árak meghatározásának módjáról 2007. évi LXXXVI. törvény a villamos energiáról (VET) 287/2008. (XI. 28.) Korm. rendelet a megújuló energiaforrásból vagy hulladékból nyert energiával termelt villamos energia, valamint a kapcsoltan termelt villamos energia kötelező átvételéről és átvételi áráról szóló 389/2007. (XII. 23.) Korm. rendelet módosításáról

389/2007. (XII. 23.) Korm. rendelet a megújuló energiaforrásból vagy hulladékból nyert energiával termelt villamos energia, valamint a kapcsoltan termelt villamos energia kötelező átvételéről és átvételi áráról

Biogáz betáplálása földgázrendszerbe 19/2009. (I. 30.) Kormányrendelet a földgázellátásról szóló 2008. évi XL. törvény rendelkezéseinek végrehajtásáról 2008. évi XL. törvény a földgázellátásról Energiadó 2003. évi LXXXVIII. törvény az energiaadóról Környezetvédelem 1995. évi LIII. törvény a környezet védelmének általános szabályairól 2000. évi XLIII. törvény a hulladékgazdálkodásról 23/2003. (XII.29.) KvVM rendelet a biohulladék kezeléséről és a komposztálás műszaki követelményeiről 33/2005. (XII. 27.) KvVM rendelet a környezetvédelmi, természetvédelmi, valamint a vízügyi hatósági eljárások igazgatási szolgáltatási díjairól 4/2010. (II. 25.) KvVM rendelet a környezetvédelmi, természetvédelmi, valamint a vízügyi hatósági eljárások igazgatási szolgáltatási díjairól szóló 33/2005. (XII. 27.) KvVM rendelet módosításáról 9/2010. (IV. 9.) KvVM rendelet a 33/2005. (XII. 27.) KvVM rendelet módosításáról szóló 4/2010 (II. 25.) KvVM rendelet módosításáról

Feldolgozható alapanyagok köre

A biogáz előállítására legáltalánosabban használt nyersanyagok         

trágya és hígtrágya tejsavó vágóhídi hulladék (3.oszt. és bendő-,béltartalom, vér) konzervipari hulladékok növénytermesztési zöldhulladékok éttermi hulladékok (ételmaradék használt zsiradékok) élelmiszeripari hulladékok szennyvíziszap biogázüzemi felhasználásra termelt növények, ill. azok melléktermékei

A 71/2003 (VI.27) az állati hulladékok kezelésének és a hasznosításukkal készült termékek forgalomba hozatalának állat-egészségügyi szabályairól FVM rendelet, az állati eredetű hulladékokat három csoportba sorolja, amelyek felhasználhatóságára, kezelésének módjára eltérő előírások vonatkoznak. Gázosításra a 2. és a 3. osztályba besorolt anyagok engedélyezettek. A gázelőállításhoz alkalmazni kívánt anyagokat hőkezelés mellett mentesíteni kell a különböző csontmaradványoktól és egyéb szervetlen anyagoktól is. Az 1. osztályba sorolt állati hulladék kezelése 5. § (1) Az 1. osztályba sorolt állati hulladékot külön jogszabály szerint égetőműben történő égetéssel, vagy - az állategészségügyi és élelmiszer-ellenőrző állomás (a továbbiakban: állomás) által engedélyezett kezelő és feldolgozó üzemben történt - hőkezelést követően, külön jogszabály szerint égetéssel vagy együttégetéssel kell ártalmatlanítani. (2) Az elhullott, 50 kg-nál nem nagyobb össztömegű, kedvtelésből tartott állatokat, valamint a három hetesnél fiatalabb szopósbárány, kecskegida és borjú hulláját az állati hulladék birtokosa saját telkén a szomszéd telek határvonalától 1,5 m-re elföldelheti. Ennek feltétele, hogy a felszín alatti víz mindenkori maximális nyugalmi vízszintje és az elföldelés mélységi szintje között legalább 1,0 méter távolság legyen. A kedvtelésből tartott, elhullott állatot a kedvtelésből tartott állatok kegyeleti temetőjében is eltemetheti a tulajdonos. A 2. osztályba sorolt állati hulladék kezelése 6. § (1) A 2. osztályba sorolt, a 3. § c)-l) pontjaiban felsorolt állati hulladékokat - az állomás által engedélyezett - kezelő és feldolgozó üzemben kell kezelni, a 4. számú melléklet III. fejezetében foglalt 1. módszert követve, és a keletkező fehérjetartamú hulladékot szerves

trágyaként vagy talajjavítóként a külön jogszabályokban foglaltak szerint lehet felhasználni, illetve a keletkező hulladékot biogáz vagy komposztáló telepen lehet felhasználni. (2) A trágyát, hígtrágyát külön jogszabály szerint kell kezelni. (3) Bármely állatból származó bendő, gyomor és béltartalom nyersanyagként felhasználható komposztáló vagy biogáztelepen, vagy külön jogszabály szerint kell kezelni. (4) Amennyiben a 2. osztályba sorolt állati hulladékoknak az (1)-(3) bekezdés szerinti kezelése nem oldható meg, azokat ártalmatlanítani kell közvetlen, vagy a feldolgozást követő (közvetett) égetéssel, vagy 2005. december 31-ig ártalmatlaníthatóak állati hulladéktemetőben is; 7. § (1) Az elhullott baromfit, továbbá 3 hetesnél fiatalabb malac hulláját, az állattartó saját telkén - évente legfeljebb 50 kg össztömegig - elföldelheti, ha fennállnak az 5. § (2) bekezdésében foglalt feltételek. A felsoroltnál nagyobb mennyiségű, illetve a nagyobb egyedi testtömegű állatok hulláját engedélyezett állati hulladékgyűjtő, gyűjtő-átrakó telepre vagy kezelő üzembe kell szállítani. (2) Azon állati hulladékokat, melynek szállítása jelentős köz- vagy állat-egészségügyi kockázattal jár el kell földelni, erről az állomás, a körülmények, illetve a külön jogszabályban foglaltak figyelembevételével dönt. A 3. osztályba sorolt állati hulladék kezelése 8. § A 3. osztályba sorolt állati hulladékok ártalmatlaníthatóak égetőműben, továbbá hasznosíthatóak kezelő és feldolgozó üzemben a 4. számú melléklet III. fejezetében foglalt 15 feldolgozási módszerek valamelyikének alkalmazásával, vagy állateledelt és műszaki terméket gyártó üzemben, illetve átalakíthatóak biogáz vagy komposztáló üzemben.

The sole responsibility for the content of this publication lies with the authors. It does not necessarily reflect the opinion of the European Union.

TECHNICAL BROCHURE. Tájékoztató a biogázból előállítható biometán lehetőségeiről - MAGYARORSZÁG. With the support of

Recommend Documents