dušan jug, univ.diplž.kem.teh., mba

Biotehniški center Naklo, 18. oktober 2007

Dušan Jug, univ.dipl.inž.kem.teh., MBA

Izraba bioplina iz kmetijskih surovin v energetske namene na primeru Biotehniškega centra Naklo


Substrati in proizvodnja bioplina

Anaerobni razkroj kot vir nastanka bioplina:

Gnojila: prašičja, goveja gnojevka in gnoj in perutninski gnoj,

Energetske rastline: koruzna, žitna in travna silaža, silirani pesni listi,

Rastlinski ostanki: ostanki krme, pridelkov in sveži odkos trave,

Živalski stranski proizvodi: klavnični odpadki, maščobe, ostanki hrane in biološki odpadki.



Izplen bioplina je odvisen od vrste substrata:

Substrat m³ bioplina /kg % CH4 % CO2

Maščobe 1,25 68 32

Ogljikovi hidrati 0,79 50 50

Proteini 0,70 71 29



Primer potenciala substratov iz kmetijstva (izražen v moči motorja generatorja soproizvodnje):

1 ha silažne koruze pomeni 2 do 2,5 kWel,

1 ha koruze v zrnju pomeni 1,5 do 1,8 kWel,

1 ha travne silaže pomeni 0,8 do 1,2 kWel,

gnojevka 1 krave molznice pomeni okoli 0,2 kW.

Primer izračuna proizvedene električne energije SPTE v enem letu delovanja (8200 obratovalnih ur):

2,5 kWel x 8.200 ur = 20.500 kWh x 39 % izk. el. = 7.995 kWel

7.995 kWel x 12 cent/kWh = 959 EUR el. energije /leto + okoli 50 EUR toplote/ leto



Osnovni mehanizem anaerobne fermentacije

C6H1206 (organska frakcija) = 2 C2H5OH + 2CO2 (etanol + ogljikov dioksid)

2 C2H5OH + CO2 = CH4 + 2CH3COOH (metan + ocetna kislina)

CH3COOH = CH4 + CO2

CO2 + 4H2 = CH4 + 2H20 (metan + voda)


Faze tehnološkega procesa izrabe bioplina v soproizvodnji


Kaj je sploh soproizvodnja?

Primerjava energetske učinkovitosti soproizvodnje električne energije in toplote (SPTE ali kogeneracija) z ločenim načinom proizvodnje:


Tehnične lastnosti SPTE naprav

Izkoristki naprav so višji pri večjih enotah:Električne energije od 33,4 do 40,8 %,

Toplotne energije od 39,3 do 54,2%,

Celotni izkoristek od 76,6 do 87,3%

Strošek obratovalne ure v EUR/obr. uro:Za 1 MWe……...6,6.

Za 625 kWe……5,0.

Za 329 kWe ….. 4,8.


Interes kmetijstva za URE?

Zmanjšanje emisij toplogrednih plinov in smradu;

Možnost izbire odprodaje rastlinske biomase:izraba opuščenih in mirujočih kmetijskih površin,

izraba rastlinske biomase- strniščni posevki.

Dodatni prihodek iz naslova proizvodnje zelene energije;

Izboljšanje kvalitete gnojil;ohranjanja večino hranilnih snovi,

zaradi povečanja deleža amonijevega dušika v fermentirani gnojevki se zmanjša potreba po mineralnih gnojilih,

prisotnosti dušika v obliki, ki je takoj dostopna rastlinam in ne povzroča ožigov na rastlinah (travinje),

uničenja patogenih klic,

uničenja kaljivosti plevelnih semen.



Izboljšanje kvalitete gnojil:Podatki iz BPN Flere iz Letuša

Parameter Enota Sestava pred

fermentacijo

Sestava po

fermentaciji

Organska snov % 11,5 3,9

pH vrednost - 4,3 7,8

Skupni dušik (N) Kg/m3 4,9 4,0

Amonijev dušik (NH4-N) Kg/m3 0,7 2,3

Fosfor kot P2O5 Kg/m3 1,6 1,4

Kalij kot K20 Kg/m3 2,7 2,6



Neodvisnost energetske oskrbe:lastna izraba proizvedene toplote.

Lažja zadostitev zakonodajnih zahtev glede skladiščenja živinskih gnojil:

investicija v skladišča za živinska gnojila običajno bremenijo BPN,

logistiko živinskih gnojil v breme BPN.


Specifika slovenskega kmetijstva

Slabo poznavanje področje URE in OVE;

Povprečna velikost kmetije znaša 6,2 ha.

Kmetijske površine (okoli 40 %) so razdeljene:na trajno travinje 59%,

njive in vrtove 35 %,

vinogradi 3 %,

sadovnjaki 3 %.

industrijske rastline predstavljajo 4 % posevkov na njivah in vrtovih.

Zaraščanje kmetijskih površin: sečnja dosega okoli 30 % prirasta.


Nujnost po partnerstvu

Majhna velikost kmetij, kajti

nižji specifični strošek investicije pri večjih napravah.


Izvedba partnerstva pri BPN

BPN d.o.o.

IMETNIKI SUBSTRATOV

ZBIRALCI BIOO

ODPADKOV

PROIZVAJALCI

ENERGIE

ŠOLSKI CENTER

PORABNIK

TOPLOTEZADRUGA

ZASEBNI

INVESTITORJI


Stanje na področju BPN

V obratovanju 5 naprav instalirane moči 4 MWel,

V gradnji 4 naprave instalirane moči 4 MWel:

V fazi razvojne študije, priprave projektov, pridobivanja soglasij ali gradbenih dovoljenj je 20 naprav instalirane moči 23 MWel:

Pomurska regija: 5 naprav skupne moči 8,5 MW,

Podravska regija: 4 naprave skupne moči 5,3 MW,

Savinjska regija: 5 naprav skupne moči 4 MW,

Jugovzhodna Slovenija: 1 naprava skupne moči 1MW,

Notranjsko Kraška: 1 naprava skupne moči 1,5 MW,

Osrednjeslovenska regija: 2 napravi skupne moči 2 MW,

Gorenjska regija: 2 napravi skupne moči 0,7 MW.


Napovedi URE in OVE

Vir: Ocena IJS, 2006, Operativni program zmanjševanja toplogrednih plinov

Nove enote OVE Zmogljivost [MWe] Proizvodnja [GWhel]

2008 2010 2012 2008 2010 2012

Biomasa – SPTE 2 7 10 12 39 58

Odlagališčni plin - SPTE 3,3 5,5 6,0 23 39 42

Čistilne naprave - SPTE 1,5 2,6 3,1 8 13 16

Bio plin - SPTE 2,8 3,8 4,4 14 19 22

Vetrne elektr. distrib. om. 3 10 15 5 18 27

Vetrne elektr. prenos 0 28 35 0 56 70

Sončne elektrarne 0,4 1,0 1,5 0,4 1,0 1,5

Male HE 8 14 18 33 55 70

Velike HE 18 81 128 8 204 402

SKUPAJ 39 153 221 103 443 708


Potencial Biotehniškega centra Naklo?

Gorenjske elektrarne so naročnik analize (izvajalec C&G d.o.o.) tehničnega potenciala za izrabo bioplina v SPTE na področju Biotehničnega centra Naklo:

potencial živinskih gnojil in rastlinske biomase iz kmetijstva,

potencial kmetijskih površin za odlaganje fermentirane gnojevke,

potencial kosubstratov,

porabnikov proizvedene energije.

Cilj je: Ugotoviti ekonomsko upravičenost postavitve bioplinske naprave na izbrani lokaciji upoštevajoč okoljske, prostorske in ekonomske vidike.



Delni rezultati analize potenciala živinskih gnojil:zajet Biotehniški center Naklo,

anketiranih 5 kmetovalcev.

Količina v tonah

Donos bioplina

Količina proizvedene kWhel

Moč motorja v kW

ŠOLA Goveja gnojevka

1.070 27.713 56.857 7,1

KMETJE Goveji gnoj 270 6.993 14.337 1,8 Goveja gnojevka

1.550 40.145 82.385 10,3

Gnoj nesnic/jarkic

300 23.400 48.906 6,1

SKUPAJ 3.190 98.251 202.485 25,3



Delni rezultati analize potenciala rastlinske biomase:zajet Biotehniški center Naklo,

anketiranih 5 kmetovalcev.

Količina v tonah s.s.

Donos bioplina

Količina proizvedene kWhel

Moč motorja v kW

ŠOLA Njive-sil. koruza

49,4 19.600 41.298 5,2

Travniki 75 30.000 62.700 7,8 Detelja 61,6 24.640 40.656 5,1 KMETJE Njive 135 54.000 112.860 14 Travniki 67,5 27.000 56.430 7,1 SKUPAJ 388,5 155.240 313.944 32,2


Zaključek- potencial Biotehniškega centra Naklo?

Kje je še potencial (ko)substratov? Ocena potenciala iz živinskih gnojil Gorenjske v višini 2 MWel,

Ocena potenciala iz rastlinske biomase Gorenjske v višini 1 MWel,

Potencial Biotehničnega centra Naklo:Sami lahko tudi porabnik velikega dela proizvedene toplote,

V ekonomsko sprejemljivi bližini:Farme podjetja Sloga,

Kmetije v okolici,

Usmeritev v ustanovitev izobraževalnega in promocijskega centra za OVE in URE.


Avtor

Dušan Jug DUŠAN JUG S.P.

PODJETNIŠKO SVETOVANJE IN PROJEKTIRANJE

na področju bioplinskih naprav

PREVAJANJE

angleškega in nemškega jezika

tel. 03 7490 750

mob. 051 393 307

E-mail: [email protected]

dušan jug, univ.diplž.kem.teh., mba

Documents