ZVYŠOVANIE PRODUKCIE BIOPLYNU A VÝROBY ELEKTRICKEJ ENERGIE NA KOMUNÁLNYCH ČOV

5. konferencia s medzinárodnou účasťou ODPADOVÉ VODY 2008 Štrbské Pleso, 15.-17. október 2008

ZVYŠOVANIE PRODUKCIE BIOPLYNU A VÝROBY ELEKTRICKEJ ENERGIE NA KOMUNÁLNYCH ČOV Igor Bodík, Elena Bodíková, Miroslav Hutňan, Andrea Blšťáková, Stanislav Sedláček Ústav chemického a environmentálneho inžinierstva, FCHPT STU, Radlinského 9, 812 37 Bratislava [email protected]

Úvod V ostatných rokoch sa vo svete venuje veľká pozornosť rozvojovým programom, ktorých cieľom je podpora technológií využívajúcich obnoviteľné zdroje energie. Ako čiastočné úspechy možno hodnotiť využívanie veternej a slnečnej energie, výrobu biopalív, energetické využitie biomasy a pod. Z hľadiska ochrany životného prostredia sa veľmi perspektívne javia hlavne tie technológie, ktoré majú za cieľ energeticky využiť rôzne druhy organických substrátov, medziproduktov alebo odpadov. Ide predovšetkým o zložky, ktoré majú vyšší podiel organických látok, ako napr. nevyužité medziprodukty z rastlinnej a živočíšnej výroby v poľnohospodárstve, z potravinárstva, z priemyselných výrob a pod. Na obr.1 sú zjednodušene znázornené základné spôsoby a technológie pri využívaní rôznych foriem organických substrátov a biomasy. Biologická čistiareň odpadových vôd (ČOV) je vo svojej základnej podstate zariadenie na odstraňovanie predovšetkým organických foriem znečistenia prítomných v odpadovej vode. Organické znečistenie sa čiastočne transformuje do kalu, ktorý s využitím moderných technológií predstavuje významný zdroj energie. Energia prítomná v čistiarenskom kale sa „zušľachťuje“ v anaeróbnych procesoch vznikom bioplynu (metánu). Tento proces sa v súčasnosti stáva mimoriadne ekonomicky zaujímavým, predovšetkým energetickým využívaním bioplynu. Prezentovaný príspevok má za cieľ nielen poukázať na vysoký potenciál technologických kapacít na súčasných komunálnych COV na Slovensku, ale aj inšpirovať prevádzkovateľov k intenzívnejšiemu využívaniu čistiarenských kalov a iných organických materiálov na výrobu bioplynu a jeho následné energické zhodnotenie.

Obr. 1. Schematické znázornenie základných zdrojov biomasy a možnosti ich technologického využitia [1].

- 131 -


Čistiarne odpadových vôd a ich energetický potenciál Európska únia Produkcia bioplynu ako obnoviteľného zdroja energie sa v Európskej únii rozvíja predovšetkým v dôsledku jeho produkcie na skládkach odpadov, komunálnych ČOV a na bioplynových staniciach. Dominantnú produkciu bioplynu (63%) a jeho transformáciu na elektrickú energiu vykazujú predovšetkým skládky odpadov. V ostatných rokoch však stále väčšie uplatnenie získava produkcia bioplynu na ČOV a bioplynových staniciach. ČOV produkujú v rámci EÚ asi 20% z celkovej produkcie bioplynu, pričom v niektorých krajinách predstavujú významný podiel na celkovej produkcii bioplynu (Nemecko, Poľsko, Rakúsko). V Českej republike sa na celkovej produkcii bioplynu podieľalo 96 ČOV s celkovou ročnou produkciou 54,8 mil. m3 bioplynu (44,6% celkovej produkcie bioplynu v ČR). Okrem toho ešte 12 priemyselných ČOV vyprodukovalo asi 2,6 mil. m3 bioplynu, čo však na celkovej českej produkcii predstavovalo iba 2,1% [2,3].

Taliansko

Španielsko

Francúzsko

Holandsko

Dánsko

Belgicko

Česká rep.

Poľsko

Rakúsko

Slovensko

EU Spolu

ktoe ktoe ktoe

1421 179

573 369 651

334 0,4 42

236 57 24

129 77 3

60 51 30

14 20 57

56 10 8

22 31 3

25 25 0,3

12 19 15

0 5,7 0,2

2960 900 855

GWh

4700

5560

1311

880

460

290

275

240

160

175

58

2,0

14593

V. Británia

Nemecko

Skládky ČOV BPS Produkcia energie

jednotka

Produkcia bioplynu

Tab.1: Základné údaje o produkcii bioplynu vo vybraných krajinách EÚ pre rok 2005 [2].

Slovenská republika Ako je zrejmé z tab.1, produkcia bioplynu je na Slovensku dominantná predovšetkým na ČOV. V ostatných rokoch sa postavilo niekoľko bioplynových staníc (BPS) a uvažuje sa s výstavbou niekoľkých ďalších, ale vzhľadom na nejasnú energetickú politiku štátu v oblasti obnoviteľných zdrojov energie globálne ide o veľmi malé produkcie bioplynu. Ďalším závažným nedostatkom našej energetickej ekonomiky je, výrazné zaostávanie výroby elektrickej energie z bioplynu na Slovensku za vyspelými krajinami EÚ. Podľa oficiálnych štatistík v porovnaní s vyspelými krajinami vyrábame mimoriadne nízky podiel energie z bioplynu. Na druhej starne je však potrebné konštatovať, že oficiálne údaje, ktoré za SR odchádzajú do štatistík EÚ, sú často nesprávne a nezodpovedajú realite. Napr. podľa Správy MH SR [4] sa v 18 komunálnych ČOV na území SR vyprodukovalo cca 17 490 000 m3 bioplynu za rok (400 TJ). Už samotný počet komunálnych ČOV, na ktorých sa produkuje a spracováva bioplyn, nezodpovedá skutočnosti, podobne aj množstvo produkovaného bioplynu a vyrobenej elektrickej energie. S cieľom zmapovať aktuálnu situáciu v produkcii a využívaní bioplynu na komunálnych ČOV bol vypracovaný na OEI FCHPT STU dotazník, ktorý bol zaslaný všetkým prevádzkovateľom ČOV, kde bol predpoklad produkciu bioplynu. Vďaka ochote technológov vo vodárenských spoločnostiach sme získali komplexný a reálny prehľad o základných parametroch ČOV, vyhnívacích nádrží, produkcii bioplynu a produkcii elektrickej energie na týchto ČOV. Prieskum produkcie bioplynu vznikol na základe výskumného projektu SK0023 zo zdrojov Nórskeho finančného mechanizmu (NFM) a Štátneho rozpočtu pod názvom „Vytvorenie centra excelentnosti pre využitie obnoviteľných zdrojov energie na Slovensku“, ktorý má pomôcť rozvoju výskumu a aplikácii procesov v oblasti termických a biologických procesov pri využívaní obnoviteľných zdrojov energie na Slovensku. Ďalším a pre prax dôležitejším cieľom tohto príspevku je definovať „voľné“ kapacity v kalovom a plynovom hospodárstve na jednotlivých ČOV a navrhnúť možnosti ich lepšieho vyťaženia, napr. prídavkom rôznych zdrojov organického uhlíka, ktoré zintenzifikujú proces produkcie bioplynu a následne aj zefektívnia proces transformácie bioplynu na tepelnú alebo elektrickú energiu. Oblasť intenzívnejšej produkcie a využívania bioplynu na Slovensku sa javí ako veľmi perspektívna oblasť, ktorá by mohla mať aj významný ekonomický príspevok na prevádzku slovenských čistiarní.

- 132 -


Tab.2. Prehľad základných technologických parametrov komunálnych ČOV s produkciou bioplynu ČOV Dimenz. Reálne Objem Šp.obj produkcia produkcia El. produkcia Produkcia kapacita vyťaženie vyhnívacích VN na bioplynu bioplynu výkon energie na elektrickej ČOV ČOV nádrží EO - meranie na 1EO KGJ 1EO energie pripoj. pripoj. EO % m3 l/EO m3/deň l/EO.deň kW W/EO.deň kWh/deň BA -ÚČOV 1092000 35,5 34500 89 9 636 25 680 36 14000 Žilina 746204 19,1 12206 86 3200 22 300 23 3228 Lipt.Mikuláš 619096 34,6 8460 40 4109 19 N BA-Petržalka 486600 31,9 9000 58 3 037 20 340 25 3900 Košice 391700 48,3 18600 98 4 680 25 308 17 3290 Nitra 270000 40,0 9200 85 nábeh 800 nábeh Levice 217300 45,1 8000 82 1400 14 310 27 2600 Trnava 217000 59,9 11450 88 2 600 20 N Prešov 200370 29,7 5830 98 2260 38 180 25 1502 B. Bystrica 190000 36,8 10000 143 2100 30 257 14 950 Trenčín 150000 34,3 2000 39 497 10 N Poprad 143200 54,2 6628 85 1560 20 142 17 1290 Prievidza 139000 48,6 3940 58 980 15 N Spišská N.V. 125150 27,4 3370 98 530 15 N Michalovce 86400 58,9 1624 32 1036 20 N Dun. Streda 85000 56,9 2600 54 500 10 N Nové Zámky 82500 70,0 2800 48 850 15 N Zvolen 80500 69,7 2700 48 1100 20 142 24 1335 Senica 80204 23,8 2600 136 610 32 64 52 1000 Partizánske 80000 44,3 2600 73 400 11 N Humenné 78600 59,6 2000 43 520 11 N Púchov 75052 16,2 2100 172 610 50 N Piešťany 70300 49,8 2516 72 300 9 N Martin-Vrútky 68900 42,8 3930 133 1765 60 142 nábeh nábeh Sabinov 64800 39,7 2050 80 335 13 N Lučenec 64700 25,7 1000 60 500 30 163 17 290 Čadca 63150 52,9 2520 75 509 15 N Nové M n/V. 63000 54,9 1000 29 391 11 N Kežmarok 56000 74,6 2050 49 800 19 N Rožňava 55563 42,7 1050 44 240 10 N P. Bystrica 51700 22,8 1770 150 490 42 70 85 1000 Brezno 50000 29,0 2000 138 100 7 40 2 24 Bytča 43205 23,6 1200 118 339 33 N Topoľčany 37000 94,6 1000 29 N Tr. Teplá 36651 41,3 800 53 261 17 N Sereď 35000 85,4 800 27 550 18 45 12 360 Pezinok 34366 106,9 1000 27 175 5 N Komárno 31950 114,2 700 19 520 14 40 18 640 Šaľa 30000 36,5 1500 137 nábeh 35 Bánovce n/B. 27800 86,2 600 25 500 21 N BA - DNV 26150 100,6 1300 49 430 16 N Handlová 24500 68,2 600 36 225 13 N Veľký Krtíš 23271 48,6 1000 88 200 18 N St. Ľubovňa 20500 82,0 610 36 190 11 N Levoča 16000 62,5 1000 100 230 23 N Myjava 15000 72,0 600 56 213 20 N Spolu/priemer 5553382 41,1 162074 73 51520 20 4058 25 21409

- 246 -


Zhodnotenie stavu prevádzky kalového a plynového hospodárstva na ČOV SR Kalové hospodárstvo Ako je zrejmé z údajov uvedených v tab.2, celková kapacita sledovaných ČOV je vyše 5,5 mil. EO, čo je viac ako počet obyvateľov SR (v počte EO je aj podiel priemyslu). Reálny údaj o vyťaženosti slovenských ČOV však poukazuje na to, že až na pár výnimiek (Komárno, Bratislava - DNV a Pezinok) všetky čistiarne sú zaťažované výrazne pod ich projektovanú kapacitu. Bežne sa tu stretávame aj s hodnotami pod 20-30% vyťaženosti ČOV (Žilina, Prešov a mnoho iných). V niektorých aspektoch je takto voľná kapacita výhodou, obvykle však z prevádzkového hľadiska s tým môžu byť spojené mnohé technologické problémy (odstavovanie prevádzkových objektov a i.). Priemerná vyťaženosť komunálnych ČOV na Slovensku je asi 41%, čo je mimoriadne nízka hodnota, treba si však uvedomiť, že mnohé dimenzované kapacity sú z historického hľadiska uvádzané podľa starších projektových dokumentácií, kde neboli zohľadňované požiadavky na odstraňovanie dusíka a fosforu. Pri štúdii vyťaženia kalového hospodárstva, konkrétne objemu vyhnívacej nádrže, na ktorú je napojený jeden EO, zistíme, že špecifické objemy vyhnívacej nádrže (ŠOVN - liter/EO) sú pomerne vysoké. Priemerná hodnota špecifického objemu VN je 72 l/EO, pričom čistiarne s najvyššou hodnotou ŠOVN sú znázornené na obr.2. Najmenšiu hodnotu ŠOVN vykazuje ČOV Komárno (19 l/EO, a pritom má vysokú produkciu bioplynu!), najvyššiu hodnotu vykazuje ČOV Púchov (172 l/EO). 200

Špecifický objem na pripojeného EO (liter/EO)

180 160 140 120 100 80 60 40 20

NZ

KK

DNV

DS

TrT

MY

BA V

LC

PD

PE

PN

CA

LV

SB

PP

NR

TT

ZA

VK

UČOV

SN

PO

LE

KE

BY

SE

MT

SA

BR

PB

BB

PU

0

Obr.2. Špecifické objemy vyhnívacej nádrže vo vybraných komunálnych ČOV. Ako je zrejmé z obr.2, pomerne vysoký počet ČOV má hodnoty ŠOVN mimoriadne vysoké (viac ako 80-100 l/EO), čo vo väčšine prípadov môže predstavovať neefektívnu prevádzku kalového hospodárstva (niekde je časť objemov odstavená, ale do štatistiky bol zahrnutý celkový objem). Ďalším dôležitým faktorom efektívnej prevádzky VN je aj zdržná doba kalu vo VN. Priemerná hodnota zdržnej doby kalu vo vyhnívacích nádržiach SR (spolu s uskladňovacou nádržou) je asi 33 dní, pričom kolíše v rozsahu od 12 do 92 dní. Všetky uvedené hodnoty svedčia o tom, že väčšina čistiarní má kalové hospodárstvo predimenzované, resp. nedostatočne vyťažené. Je zrejmé, že niektoré ČOV ešte v súčasnosti prechádzajú rekonštrukciou, resp. budú rekonštruované a množstvo pripojených obyvateľov sa zvýši, napriek tomu možno konštatovať, že na veľkej väčšine čistiarní sú voľné kapacity na spracovanie externých organických substrátov.

- 247 -


Plynové hospodárstvo Vo všetkých 45 sledovaných ČOV bolo funkčné plynové hospodárstvo, napriek tomu z niektorých ČOV nie sú k dispozícii údaje o produkcii bioplynu (nabiehala prevádzka produkcie bioplynu, rekonštrukcia kalového hospodárstva a pod.). V roku 2007 bolo na slovenských ČOV vyprodukovaných asi 51 500 m3 bioplynu denne, čo predstavuje ročnú produkciu takmer 18 mil. m3 bioplynu. Najmenšiu produkciu bioplynu vykazuje ČOV Brezno (100 m3/denne), najvyššiu má ÚČOV Bratislava (9600 m3/denne). Hodnoty špecifickej produkcie bioplynu (liter bioplynu/EO pripojeného) sa na slovenských ČOV pohybujú v rozsahu od 5 l/EO (ČOV Pezinok) až po 60 l/EO (ČOV Martin - Vrútky) s priemernou hodnotou na všetkých sledovaných ČOV asi 20 l/EO. Na obr.3 je znázornená špecifická produkcia bioplynu na EO na 25 ČOV s najvyššou produkciou bioplynu. Vzhľadom na to, že špecifický objem vyhnívacích nádrží a špecifická produkcia bioplynu spolu technologicky súvisia, na popredných miestach sa v oboch grafoch objavujú rovnaké čistiarne.

Produkcia bioplynu na EOprip (liter/EO)

70

60

50

40

30

20

10

TrT

DNV

SN

KE

PD

VK

ZA

HE

KK

Sereď

PB

LM

ZV

BA V

PU

BY

MY

SL

NZ

UČOV

TT

TrT

MI

PP

BB

LE

ZA

KE

UČOV

LC

BB

SE

BY

PO

PB

PU

MT

0

Obr.3. Špecifická produkcia bioplynu na vybraných ČOV. 0,9

špecifická objemová produkcia (l/l.deň)

0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1

DNV

BA V

MY

HA

PO

KK

NM

ZV

MT

LM

MI

LC

Sereď

KN

BB

0,0

Obr.4. Špecifická objemová produkcia bioplynu na vybraných ČOV.

- 248 -


Z hľadiska efektivity prevádzky kalového a plynového hospodárstva je zaujímavý parameter špecifickej objemovej produkcie bioplynu (v litroch za deň) na liter objemu vyhnívacej nádrže (liter). Čistiarne s dobrou a efektívnou prevádzkou kalového hospodárstva majú vyššie hodnoty tohto parametra ako prevádzky s nízkymi produkciami bioplynu, vysokými objemami nádrží a pod. Priemerná špecifická objemová produkcia bioplynu na všetkých sledovaných ČOV je 0,33 l/l.deň, pričom hodnoty kolíšu od 0,05 l/l.deň (ČOV Brezno) až po 0,83 l/l.deň (ČOV Bánovce n/Bebravou). Efektivitu produkcie bioplynu vyjadrenú ako špecifickú objemovú produkciu bioplynu na vybraných ČOV znázorňuje obr.4. Výroba elektrickej energie Na všetkých sledovaných ČOV bolo v roku 2007 vyprodukovaných asi 18 mil. m3 bioplynu, čo teoreticky predstavuje asi 113 GWh energie. Zo 45 sledovaných čistiarní malo 18 ČOV nainštalované zariadenie na výrobu elektrickej energie (kogeneračnú jednotku – KGJ) s celkovým sumárnym inštalovaným výkonom asi 3,3 MW (jednotlivé ČOV výkon v rozsahu 35-800 kW). V roku 2007 bolo na uvedených čistiarňach spolu vyrobených denne asi 35 000 kWh elektrickej energie, čo predstavuje asi 12,7 GWh za rok (na rozdiel od 2,0 GWh uvádzaných v štatistikách EÚ [2-4]). Priemerná produkcia elektrickej energie na ČOV s KGJ bola asi 10 kWh/EO.rok, resp. asi 400 kWh/1000 m3 VN.deň. Podľa informácií od pracovníkov jednotlivých vodárenských spoločnosti je na mnohých ČOV vážny záujem o inštalovanie, príp. o rozšírenie výroby elektrickej energie. Možnosti zvyšovania produkcie bioplynu a jeho efektívne zhodnocovanie Zvyšovanie produkcie bioplynu Ako už bolo konštatované v predchádzajúcom texte, väčšina slovenských komunálnych ČOV má v súčasnosti voľné technické aj technologické kapacity na zvyšovanie produkcie bioplynu. Je zrejmé, že zvyšovanie produkcie bioplynu z kalu vznikajúceho na ČOV je obmedzené (iba rôzne formy rozkladu kalu), preto prichádzajú do úvahy externé zdroje organických látok. Škála vo svete používaných externých zdrojov organických látok je mimoriadne široká, avšak najširšie použitie dosiahli napr.: - poľnohospodárske plodiny (pozberové zvyšky, účelovo pestované plodiny, a i.); - potravinárske medziprodukty (zvyšné a nevyhovujúce suroviny, nekvalitné potraviny a i.); - priemyselné medziprodukty a odpady (chemický priemysel, spracovanie organických látok a i.); - reštauračné zvyšky jedál, potraviny po záruke; - zelený mestský odpad, odpad z trhovísk a pod.; - separovaný organický odpad od obyvateľstva; - odpady zo živočíšnej výroby, bitúnkov, uhynuté zvieratá, a pod.; - ďalšie zdroje. Použitie externých organických energetických zdrojov by asi vo väčšine prípadov skomplikovalo technologický proces, bolo potrebné dostavať niektoré technologické jednotky (hygienizačný, pasterizačný reaktor), ale výsledný efekt bol vždy jednoznačne pozitívny – významné zvýšenie produkcie bioplynu a z dlhodobého hľadiska zlepšenie ekonomických ukazovateľov prevádzky.

Obr.5. Prijímacia stanica na tekuté odpady z lapačov tukov a olejov – BPS Västeras (Švedsko)

Obr.6. Zásobníky trávy na BPS Västeras

- 249 -


Legislatívne aspekty využívania odpadov na zvyšovanie produkcie bioplynu V prípade, že sa na zvýšenie produkcie bioplynu v kalovom hospodárstve ČOV využijú akékoľvek odpady, je potrebné postupovať v zmysle legislatívy v oblasti odpadov. Základným zákonom je zákon NR SR č. 223/2001 Z. z. o odpadoch a o zmene a doplnení niektorých zákonoch v znení neskorších predpisov (zákon 409/2006, ktorý je v súčasnosti platným úplným znením zákona o odpadoch). Na základe požiadaviek §7 ods. 1 písm. c) tohto zákona musí prevádzkovateľ ČOV, ktorá má v úmysle spracovávať odpady na bioplyn, požiadať územne príslušný obvodný úrad životného prostredia o súhlas pre nakladanie s odpadmi. V žiadosti o súhlas musí byť uvedené (podľa §7 ods.2 a 3): - druh a kategória odpadov (určí sa na základe vyhlášky MŽP SR č. 284/2001 Z. z., ktorou sa ustanovuje katalóg odpadov v platnom znení) a množstvo spracovávaných odpadov, - miesto nakladania s odpadmi, - spôsob nakladania s odpadmi, - čas, na ktorý prevádzkovateľ žiada vystaviť súhlas, - technické požiadavky prevádzky zariadenia, - bezpečnostné opatrenia pri prevádzke zariadenia, - ďalšie podmienky výkonu činnosti, na ktorú sa súhlas udeľuje. Keď ČOV získa súhlas obvodného úradu životného prostredia, bude povinná viesť prevádzkovú dokumentáciu podľa §30 vyhlášky MŽP SR č. 283/2001 o vykonaní niektorých ustanovení zákona o odpadoch (v znení neskorších predpisov). K prevádzkovej dokumentácii patrí: - technologický reglement, - prevádzkový poriadok, - prevádzkový denník, - obchodné a dodávateľské zmluvy týkajúce sa nakladania s odpadmi (predovšetkým zmluvy o dodávke odpadu, doklady o množstve a druhu dodaného odpadu, zmluvy o preberaní vyhnitého kalu – zvyšku po anaeróbnom rozklade právnickými osobami – farmármi, kompostárňami, skládkami a pod., UPOZORNENIE - v prípade, že sa vyhnitý kal používa priamo na hnojenie poľnohospodárskej alebo lesnej pôdy, je potrebné postupovať podľa požiadaviek zákona NR SR č. 188/203 o aplikácii čistiarenských kalov a dnových sedimentov do pôdy), - vydané súhlasy, vyjadrenia a stanoviská orgánov štátnej správy a samosprávy. Vyhláška č. 283/2001 v §30 ods.4 definuje povinný obsah technologického reglementu, prevádzkového poriadku a prevádzkového denníka. Prevádzkovateľ ČOV je povinný viesť evidenciu a podávať hlásenia o vzniku odpadu a nakladaní s ním. Podrobné požiadavky o vedení evidencie odpadov sú uvedené v §9 vyhlášky MŽP SR č. 283/2001 Z. z. v znení neskorších predpisov a podrobnosti o požiadavkách na hlásenia o vzniku odpadu a nakladaní s ním sú uvedené v §10 tejto vyhlášky. Vyhláška MŽP SR č. 283/2001 (v platnom znení) v §29 ods. 1 – 4 ďalej stanuje požiadavky na preberanie odpadov do zariadenia na nakladanie s odpadmi. Keďže na výrobu bioplynu sa nemôžu využívať nebezpečné odpady, ďalšie legislatívne požiadavky na prevádzkovateľa ČOV sa nebudú uplatňovať. Iná je situácia v prípade, že ČOV nemá kalové hospodárstvo a hodlá investovať do výstavby novej fermentačnej jednotky, v ktorej plánuje okrem kalov splyňovať aj niektoré vhodné odpady. V tomto prípade je prevádzkovateľ ČOV povinný požiadať MŽP SR o konanie v zmysle požiadaviek zákona NR SR č. 24/2006 Z. z. o posudzovaní vplyvov na životné prostredie (tzv. EIA). Podľa prílohy 8 k tomuto zákonu je potrebné fermentačnú jednotku zaradiť do kategórie 9 položky 5 Zariadenia na zneškodňovanie ostatných odpadov spaľovaním alebo zariadenia na úpravu, spracovanie a zhodnocovanie ostatných odpadov, pre ktorú je povinné hodnotenie bez limitu. Teda prevádzkovateľ je povinný vypracovať a predložiť zámer a správu o hodnotení činnosti. Prevádzkovateľ nemusí prejsť týmto procesom, ak v období po dostavbe fermentačnej jednotky neplánuje využívať odpady, ale až neskôr sa rozhodne pre ich využívanie. V takomto prípade stačí žiadať obvodný úrad životného prostredia iba o súhlas na nakladanie s odpadmi, ako je opísané vyššie. Efektívne zhodnocovanie bioplynu Vzhľadom na súčasný nedostatok energetických zdrojov a dlhodobo očakávané zvyšovanie cien všetkých foriem energie môže byť energia viazaná v bioplyne (metáne) významným príspevkom k vylepšeniu energetickej a ekonomickej situácie na čistiarni. V 1 Nm3 bioplynu (so 60% obsahom metánu) je teoreticky viazaných asi 6 kWh energie, čo zodpovedá asi 0,55 Nm3 zemného plynu, asi 0,67 l benzínu alebo 0,6 l nafty. V súčasnosti sa vo svete využívajú viaceré možnosti energetického zhodnotenia bioplynu:

- 250 -


-

spaľovanie bioplynu v kotloch za účelom získania tepelnej energie; jedná sa o najjednoduchší, najstarší a najčastejšie využívaný spôsob zhodnocovania bioplynu, ekonomicky je však často najmenej efektívny; spaľovanie v kogeneračnej (v poslednej dobe aj trigeneračnej) jednotke, pričom asi jedna tretina energie obsiahnutej v bioplyne sa transformuje do elektrickej energie; vyrobená tepelná a elektrická energia sa využíva pre vlastné zdroje, alebo sa predáva do verejnej siete; použitie bioplynu ako paliva pre motorové vozidlá, pričom pred použitím je potrebné bioplyn technicky upraviť – vyčistiť. Je potrebné odstrániť predovšetkým sírovodík, oxid uhličitý a vodu. Najčastejšie používané technológie na úpravu bioplynu sú vodné skrápanie, chemická absorpcia a PSA (Pressure Swing Adsorption) technológia. Takto upravený plyn má podiel metánu >97-98% a pred použitím ako palivo sa stláča na asi 20 MPa. Vo Švédsku bolo v roku 2006 použitých ako palivo pre automobily asi 24 mil. m3 upraveného bioplynu, čo predstavuje ekvivalent asi 26 000 m3 benzínu [5]. V porovnaní s výrobou elektrickej energie z bioplynu je jeho použitie ako motorového paliva výrazne ekonomicky výhodnejšie. Nevýhodou tohto systému je potrebný počiatočný investičný kapitál na výstavbu technologických zariadení na čistenie, transport, skladovanie a tankovanie bioplynu ako paliva pre motorové vozidlá.

Obr.7. Vodná práčka bioplynu na BPS Västeras

Obr.8. Čerpacia stanica bioplynu (97% metán) mestskú dopravu vo švédskom meste Uppsala.

Záver Kapacita kalového a plynového hospodárstva na slovenských ČOV je pomerne slabo využitá. Z technologického hľadiska je vo vyhnívacích nádržiach čistiarní dosť voľného priestoru na výrazné zvýšenie produkcie bioplynu. Toto zvýšenie možno dosiahnuť vhodným výberom a dávkovaním externých organických zdrojov, ktoré bez úpravy technologického procesu (tuky, rastlinné oleje, organické látky apod.), resp. s miernou úpravou technológie (zvyšky jedál, potravinárske a živočíšne produkty a odpady) môžu priniesť významný energeticko – ekonomický príspevok pre prevádzku ČOV. V prípade spolupráce s magistrátmi miest môže byť zaujímavá aj úprava bioplynu na palivo pre mestskú dopravu. Poďakovanie Predložený príspevok vznikol ako súčasť riešenia projektu SK00023, ktorý je financovaný z prostriedkov Nórskeho finančného mechanizmu (NFM), EHP a Štátneho rozpočtu SR (www.eeagrants.com). Poďakovanie patrí aj všetkým technológom zo slovenských vodárenských spoločností, ktorí poskytli podklady potrebné pre tento príspevok. Použitá literatúra 1. www.ozeport.sk (dostupné 17.8.2008) 2. http://ec.europa.eu/ (dostupné 17.8.2008) 3. http://www.euractiv.sk (dostupné 17.8.2008) 4. Ministerstvo hospodárstva SR: Stratégia vyššieho využitia obnoviteľných zdrojov energie SR. Bratislava, 2006. 5. www.iea-biogas.net (dostupné 17.8.2008)

- 251 -

ZVYŠOVANIE PRODUKCIE BIOPLYNU A VÝROBY ELEKTRICKEJ ENERGIE NA KOMUNÁLNYCH ČOV

Recommend Documents