Organické odpady z domácností a živočíšnej výroby (časť 3)

VYUŽÍVANIE BIOPLYNU

VŠEOBECNÉ ZÁSADY

 Nedeliteľnou súčasťou efektívneho využívania bioplynu je vypracovanie harmonogramu spotreby bioplynu vo vzťahu k produkcii v priebehu 24 hodín. Pritom sa predpokladá, že produkcia bioplynu je rovnomerná, i keď v jednotlivých hodinách môže dochádzať ku značným výkyvom hodinovej produkcie bioplynu. Vývin bioplynu počas 24 hodín kolísa od priemernej hodnoty o ± 50 %.

 Toto kolísanie nevyžaduje veľký vyrovnávací objem plynojemu, ale je vždy treba počítať s tým, že odber plynu pre vykurovanie budov, sušenie a pod. nebude rovnomerný. Rozdiely medzi odberom a výrobou bioplynu sa do určitej miery rieši úpravou prevádzkového režimu bioplynovej stanice, predovšetkým riadením dodávky tepla pre vlastný proces a v prietočnej miešacej nádrži.  

Využitie bioplynu

 Úprava a využitie bioplynu je dôležitou fázou činnosti bioplynovej stanice a spolu s využitím vyhnitého kalu je základným ekonomickým činiteľom, ovplyvňujúcim efektívnosť investícií.

 Medzi najobvyklejšie spôsoby využitia bioplynu patria:

1. priame spaľovanie a ohrev teplonosného média

2. výroba elektrickej energie a ohrev teplonosného média.,

3. pohon spaľovacích motorov na získanie mechanickej energie

4. na úpravu atmosféry v zakrytých pestovných priestoroch,

5. chemická výroba sekundárnych produktov z bioplynu.  

Najefektívnejšie využitie bioplynu je práve simultanná výroba elektrickej energie a tepla.

POUŽITIE BIOPLYNU NA VÝROBU TEPLA

 Tento spôsob zhodnotenia bioplynu je overený dlhoročnou prevádzkou plynových teplovodných alebo parných kotlov v stovkách mestských čistiarní na celom svete.

 Bioplyn je možné využiť v každom kotli, ktorý je konštruovaný pre vykurovanie plynným palivom. Vzhľadom k odlišnej výhrevnosti zemného plynu, svietiplynu a bioplynu je ale nutné upraviť horák. Pri náhrade zemného plynu, ktorého výhrevnosť v býv. ČSSR bola 33 MJ.m^-3, je nutné pri spaľovaní bioplynu privádzať väčšie množstvo vzduchu. Pri náhrade svietiplynu (normovaná výhrevnosť v býv. ČSSR bola 14 MJ.m^-3) sa naopak množstvo privádzaného vzduchu musí zmenšiť. Bezpečnostné predpisy a spôsob zabezpečenia prívodu plynu v spotrebiči sú v podstate rovnaké.  

Prevádzkové systémy

 Zariadenie na výrobu bioplynu by malo byť vybavené týmito stavebnými prvkami:

1. Zberna nádoba, pokiaľ možno s miešacím a drviacim zariadením.

2. Vyhnívacia nádrž, podľa potreby izolovaná, s ohrievacím a miešacím zariadením.

3. Plynojem, podľa potreby s pračkou a čistením plynu.

4. Kontrolné a monitorovacie prístroje.

Technologia

 Z analýzy súčasného stavu rozvoja technológie anaerobnej fermentácie tekutých substrátov sa dá stanoviť, že bioplynové stanice majú tieto základné časti:

1. prípravná časť

2. fermentor (vyhnívacia nádrž, reaktor)

3. skladovanie bioplynu

4. úprava a využitie vyhnitého kalu

5. využitie bioplynu

6. zabezpečovací a riadiaci systém.   Energetický obsah poľnohospodárskych odpadov a palív z nich získaných v porovnaní s obvyklými zdrojmi energie  

  CIELE   A EKONOMICKÉ   ZHODNOTENIE   BIOPLYNU   Hľadiská účinného využitia anaerobného vyhnívania živočíšnych odpadov  

1. hľadisko tvorby energie:
výroba spaliteľného plynu – metánu (bioplynu)

2. hľadisko zachovania živín:
zachovanie hnojivých zložiek vo vyhnitom kale

3. hľadisko ochrany životného prostredia:

4. -stabilizácia a zníženie objemu organických látok

5. -účinné odstránenie zápachu exkrementov

6. -jednoduchšia manipulácia s vyhnitým kalom

7. - deštrukcia patogenných organizmov.  

V praxi sa do určitej miery prihliada ku všetkým aspektom. Pri ekonomických úvahách sa s nimi teda musí počítať a nimi sa riadi i technické vybavenie, ktoré pri sledovaní cieľa 2 asi bude menej nákladné ako u cieľa 1 a najnákladnejšie pri cieli 3.  

 Pre vypočítanie ceny biplynu podľa BAADERA platí:  

 Cena bioplynu =   A – B + C + D

  Q  

A = ročné náklady

B = náklady opatrení na ochranu životného prostredia

C = úspory hnojív

D = príspevky, štátna podpora, dotácie a pod.

Q = potrebné množstvo plynu       Potreba energie a bioplynu pre prípravu teplej vody  

     Potreba energie a bioplynu na varenie v západonemeckej dedinskej domácnosti v štyroch veľkostných skupinách  

  ZÁVER   A VYHODNOTENIE   VÝROBY   BIOPLYNU    

 Ak zhrnieme názory všetkých podstatných štúdií dôjdeme k záveru, že využívanie anaerobného vyhnívania k tvorbe bioplynu nemôžeme hodnotiť len ako nový zdroj energie. Je to i ekonomicky účinný spôsob hospodárenia s živočíšnym odpadom a účinný prostriedok ochrany životného prostredia.

 Na záver si zhrneme základné aspekty zavádzania biotechnologie výroby energie. V prvom rade si treba uvedomiť, že výstavbou plynovej stanice získavame zdroj energie. Uvedenú energiu môžeme skladovať a využívať v čase zaťaženia elektrickej siete pri vysokých cenách elektrickej energie. Tepelnú energiu získanú v procese spaľovania využívame na prípravu teplej úžitkovej vody, pomocou výmenníkov a tepelných čerpadiel ju môžeme využiť pri pestovaní poľnohospodárskych plodín v sklenníkoch. V letnom období využívame získanú elektrickú energiu na predaj do elektrickej sústavy, ale i v iných technologiach, ktorých konkrétna analýza sa prevádza priamo v mieste výroby bioplynu. Z hľadiska životného prostredia využívaním plynovej stanice sa odstraňuje zápach výkalov, ničia sa bakterie a semená burín. Produkuje sa prírodné, vysokohodnotné hnojivo, za ktoré navyše netreba platiť, netreba ho dovážať.

 Z uvedeného vyplýva, že výstavba plynovej stanice je nielen ekonomicky, ale i ekologicky výhodnou investíciou. Zároveň je možné vytvárať nové pracovné miesta a vyrábať nielen energiu, ale i iné produkty.

 Výroba a využitie bioplynu je výhodná nielen pre poľnohospodárske účely, ale aj na účely vykurovania bytov, domov, sklenníkov. U nás sa bioplyn využíva len v malej miere. Avšak široké využitie bioplynu je v zahraničí, kde ceny energie sú podstatne vyššie ako u nás. S rastom cien vzniká aj na Slovensku záujem o netradičné zdroje energie, o ich aktívne využívanie.