Bioplyn a jeho využití v zemědělství
Zatímco v Německu, Dánsku nebo Švédsku jsou bioplynové stanice poměrně běžným a žádaným zdrojem výroby energie, v České republice nastává větší rozmach bioplynové technologie teprve nyní. Ačkoli má ČR dlouholetou tradici ve výzkumu, vývoji a provozování bioplynových stanic a ještě před několika lety patřila ke světové špičce, ve větším měřítku se tato technologie u nás nerozšířila. V souvislosti se zákonem č. 180/2005 na podporu výroby elektrické energie a zvýšením výkupní ceny na 2,98 Kč za dodanou kWh však můžeme očekávat výraznou změnu. Zvýšený zájem o technologii je patrný zejména u zemědělců, neboť se jedná o ekonomicky perspektivní způsob likvidace nebo hygienizace biologicky rozložitelných odpadů ze zemědělské výroby.
Zemědělské bioplynové stanice
V České republice se vyrábí bioplyn v několika aplikacích pro stabilizaci kalů na ČOV, jímá se na skládkách a rozmach v současnosti zažívají zejména zemědělské bioplynové stanice. Důvody jsou zřejmé. Pro bezproblémový a ekonomický provoz stanice je důležitý celoroční přísun vstupního materiálu, který zemědělství dokáže zajistit, neboť nejvíce zbytkové biomasy vzniká právě v tomto sektoru.
Zemědělcům se následně otvírají tyto možnosti:
- hygienizace a zhodnocení vlastního organického odpadu z živočišné výroby a rostlinné výroby (v souladu s evropskou legislativou);
- realizace zisku z likvidace odpadu externích dodavatelů;
- výroba elektřiny a tepla;
- možnost prodeje elektřiny do veřejné sítě za 2,98 Kč/kWh (platí pro zařízení uvedená do provozu v roce 2006);
Z hlediska investice je pro zemědělce zajímavá především garantovaná výkupní cena, která sice není na úrovni např. našich německých sousedů, ale zaručuje po dobu nejméně 15 let stabilní příjem a možnost sestavit cash-flow projektu. Dotace z operačních programů už takovou výhodu neskýtají. Podmínky pro udělení dotace jsou dle vyjádření některých zemědělců příliš tvrdé a obávají se toho, že by peníze museli vrátit. Mnozí mají také potíže s dobrým finančním zdravím, které je pro udělení dotace podmínkou. Potěšitelná je naopak zvýšená aktivita bankovních institucí, které se po počáteční nedůvěře začínají k podobným projektům stavět velmi kladně.
Bioplyn a výroba elektrické energie
Bioplyn je směs plynů, z nichž hlavní jsou metan CH4 a oxid uhličitý CO2 (H2, N2, H2S,…), který vzniká při mikrobiálním rozkladu organické hmoty za nepřítomnosti kyslíku (anaerobní fermentace). Organickou hmotu pak tvoří obvykle exkrementy hospodářských zvířat (kejda, trus, hnůj, močůvka, podestýlka), fytomasa (siláže, senáže, rostlinné zbytky, energetické plodiny, neprodejná zemědělská produkce), domovní a komunální odpady, odpady zpracovatelského a potravinářského průmyslu (jatka, mlékárny) a další odpady (masokostní moučka apod.). V podstatě tedy jakákoli organická hmota zkvasitelná v průběhu procesu anaerobní fermentace. V případě zpracování několika druhů materiálu současně v jednom zařízení hovoříme o tzv. kofermentaci. To vše za předpokladu splnění hygienizačních podmínek, kdy kupříkladu odpad z jatek musí projít procesem pasterizace (teplota 70 °C po dobu 60 minut). Podle obsahu sušiny zpracovávaného materiálu pak rozeznáváme fermentaci mokrou < 12 % a fermentaci suchou s obsahem sušiny od 20 do 60 %.
Samotná výroba se uskutečňuje v bioplynových stanicích (BPS), jejichž výstavbu dnes nabízí celá řada firem. Většinou se jedná o odzkoušené technologie ze sousedních států, kde již mají s výrobou bioplynu dlouholeté zkušenosti. Na obrázku č. 3 můžeme vidět fermentační věž stanice v Bílovci – Velkých Albrechticích (MSK). Nedaleko od sebe jsou zde umístěny dvě bioplynové stanice, každá o výkonu 900 kWe. Zpracovávají zde až 250 m3 vstupního materiálu (kejda), který je doplňován kaly z celulózky, masokostní moučkou a dalšími zemědělskými odpady. V přípravě je výstavba hygienizátoru pro odpady živočišného původu.
Zhotovitelem projektů byla třebíčská firma TEDOM, s.r.o.
Vlastní metanizační proces probíhá v anaerobních reaktorech (uzavřené velkoobjemové nádoby) různých tvarů, velikostí a způsobu míchání. Z hlediska procesní teploty se v praxi setkáváme s procesy mezofilními (35 až 40°C, např. zpracování prasečí a hovězí kejdy) nebo termofilními (55 až 60°C). V případě bílovické stanice zahřívají kejdu na 36 až 42°C, cílem je ale dle vyjádření jednatele společnosti provozujícího stanici Ing. Bohdana Šindela dosáhnout termofilního procesu. Teplotu v reaktoru hlídají tři čidla v různých výškách věže.
Vzniklý plyn je jímán a lze jej efektivně využít k výrobě elektrické energie a tepla v kogeneračních jednotkách, kdy slouží k pohonu spalovacích motorů spojených s agregátem na výrobu elektrické energie. Odpadní teplo z chlazení motoru a spalin se využívá zpětně k ohřevu anaerobních reaktorů či k výrobě teplé vody, vytápění, sušení apod. Elektřina je pak opět využita buď pro vlastní spotřebu anebo je dodána do sítě za výkupní cenu.
Digestát (fermentát) nebo-li zpracovaný materiál po proběhnutí fermentace je dalším výstupem při výrobě. Jedná se o kvalitní organické hnojivo, jehož vlastnosti závisí na druhu zpracovávaného vstupu. Může být využito pro výrobu kompostu, pro výrobu organo-minerálních hnojiv nebo pro přímou aplikaci. Mezi výhody patří zvýšená využitelnost živin, snížení zápachu, snížení obsahů zvířecích patogenů a semen plevelů, pokles emisí skleníkových plynů při aplikaci atd.
Bioplynová stanice Bílovec – Velké Albrechtice
