Biogazownie, czyli energia z natury

Biogaz: definicja
Co to jest biogaz? Biogaz to paliwo, które jest produkowane z biomasy. Ten surowiec organiczny, czyli na przykład odpady rolnicze typu słoma, liście buraków oraz ziemniaków, kiszonka kukurydzy czy odchody zwierząt hodowlanych oraz pozostałe odpady organiczne, które zostają poddane procesowi fermentacji metanowej bez udziału tlenu. W taki właśnie sposób powstaje biogaz, który jest gazem palnym. Produkcja biogazu odbywa się w biogazowniach. W przypadku biogazowni rolniczych, zakończenie procesu produkcji biogazu wiąże się z uzyskaniem tzw. pofermentu. 

Na czym polega produkcja biogazu?
Planowane otrzymywanie biogazu odbywa się w profesjonalnych biogazowniach. Sam proces rozpoczyna się w momencie dostarczenia wspomnianego już wcześniej substratu – np. odpadu rolnego który w specjalnym zbiorniku ulega rozdrobnieniu, W dalszym procesie odpady trafiają do serca biogazowni, którym jest komora fermentacyjna. W tej komorze dochodzi do fermentacji beztlenowej, która składa się z czterech faz: hydrolizy, acidogenezy, octanogenezy oraz metanogenezy. Bardzo istotnym etapem w całym procesie otrzymywania biogazu jest usunięcie nadmiaru ilości zawartego siarkowodoru. Jest to proces niezbędny, w przypadku gdy chcemy wykorzystać biogaz jako paliwo zasilające np. silniki gazowe.
W komorze fermentacyjnej oprócz produkcji biogazu otrzymujemy pozostałości po procesie fermentacji, które trafiają do specjalnych zbiorników magazynowych, a następnie są wykorzystywane jako nawóz.

Rodzaje biogazu
Z czego właściwie można zrobić biogaz? Jak już wspomniano, celowe powstawanie biogazu to proces realizowany w specjalnych biogazowniach. Poza instalacjami rolniczymi, które w swojej działalności często wykorzystują, m.in. odpadki pochodzenia roślinnego czy odchody zwierząt, biogaz może być produkowany także w biogazowniach funkcjonujących przy oczyszczalniach ścieków. Biogaz z oczyszczalni ścieków jest produkowany dzięki fermentacji osadów ściekowych. Warto również zaznaczyć, że na terenie składowisk odpadów może dojść do samoistnego powstawania takiej substancji, która określana jest mianem biogazu wysypiskowego. Reasumując, tworzenie biogazu i materia, która jest w tym procesie wykorzystana decyduje o podziale tego biopaliwa. To właśnie substraty do produkcji biogazu wpływają na to, jaki jego rodzaj docelowo zostanie wytworzony.

Właściwości biogazu, które warto znać
Skład biogazu to w dużej mierze metan i dwutlenek węgla. Na podstawie informacji, jak duża jest procentowa zawartość metanu w biogazie, można określić jego kaloryczność. W tym przypadku zależność jest prosta – wraz z rosnącą zawartością metanu w biogazie, rośnie jego kaloryczność czyli wydajność energetyczna. Na kaloryczność biogazu przekłada się to, jakie substraty zostały wykorzystane w procesie jego produkcji. Co więcej, warto zaznaczyć, że biogaz nie ma zapachu, ani barwy.

Wykorzystanie biogazu w praktyce – kogeneracja
Biogaz to odnawialne źródło energii, a jego produkcja odbywa się z wykorzystaniem relatywnie tanich substratów. W związku z tym, wykorzystanie biogazu może odbywać się na różnych płaszczyznach. Do czego służy biogaz? Przede wszystkim, może być on zastosowany do zasilania zespołów kogeneracyjnych. W procesie spalania biogazu – w wyniku dostarczenia do silnika energii chemicznej zawartej w paliwie otrzymujemy energię elektryczną oraz cieplną. Takie agregaty sprawdzają się zwłaszcza w przypadku gospodarstw rolnych, które mają bezproblemowy dostęp do substratów niezbędnych w produkcji biogazu. Proces kogeneracji z wykorzystaniem paliwa jakim jest biogaz został przedstawiony na poniższym schemacie:

Przykład realizacji kogeneracji na biogazie – Eneria

Zakład Gospodarowania Odpadami GAĆ.
Lokalizacja: Oława
Zainstalowano dwie jednostki kogeneracyjne CAT CG132-12 w zabudowach kontenerowych zasilane biogazem wysypiskowym wraz z instalacją przygotowania biogazu
Instalacja wytwarza : energię elektryczną 2 x 600 kWe

Jaka jest wydajność produkcji biogazu?
Wydajność produkcji biogazu ma kluczowe znaczenie dla całego procesu. Podstawowym wymogiem jest umiejętne przeprowadzenie procesu oraz zagwarantowanie odpowiedniego środowiska dla procesu fermentacji.. Dla wydajności tego procesu istotny jest też rodzaj zastosowanych substancji. Planując wykorzystać biogaz, jako odnawialne źródło energii, warto sprawdzić korelację pomiędzy rodzajem wykorzystanych substratów a wydajnością produkcji.

Niekorzystny wpływ na proces fermentacji mogą mieć m.in. różnego rodzaju problemy i usterki techniczne czy nieumiejętne wykorzystanie substratów. Nie bez znaczenia jest też adekwatna ilość substratu w przypadku konkretnej komory fermentacyjnej, jak również wykorzystanie niezbędnych rodzajów mikroorganizmów i ich prawidłowy stosunek ilościowy.

Biogaz w Polsce
Zagospodarowanie biogazu jako paliwa odnawialnego, jest możliwe w wielu kierunkach. Rynek biogazu w Polsce jest wciąż na etapie rozwoju i ma przed sobą obiecujące perspektywy, zwłaszcza w przypadku biogazowni rolniczych.

Jednakże dotychczas Polska wykorzystuje zaledwie ułamek swojego biogazowego potencjału. Nad Wisłą działa nieco ponad 100 biogazowni rolniczych oraz dwa razy tyle jednostek produkujących biogaz środowiskowy i z oczyszczalni ścieków. Moc zainstalowana w biogazie wynosi ok. 350 MW. Tymczasem, jak twierdzą eksperci, polskie możliwości starczają na budowę kilku tysięcy biogazowni i produkcję ok. 8 mld metrów sześciennych biometanu rocznie. Dla porównania, krajowe zapotrzebowanie na gaz w ciągu roku wynosi obecnie 18 mld metrów sześciennych.

O szansach, jakie stoją przed tym sektorem mówił już wielokrotnie m.in. prezes Polskiego Górnictwa Naftowego i Gazownictwa Jerzy Kwieciński. Potencjał biogazu produkowanego w biogazowniach rolniczych jest ściśle związany z udziałem użytków rolnych na terenie Polski. Biogazownie rolnicze bazują bowiem w praktyce na wykorzystaniu odpowiednich resztek pozostających po działalności rolnej.

Korzyści, jakie daje biogaz, już dawno dostrzegły inne kraje Unii Europejskiej. W Niemczech istnieje dziś ponad 10 tysięcy biogazowni, biomasa odpowiada tam za prawie 10% miksu energetycznego. We Francji działa zaś ponad 600 takich jednostek, we Włoszech – 1300. Większość krajów UE, w których funkcjonują odpowiednio rozwinięte rynki biogazowe, rozwija intensywnie segment biometanu.

Polska stara się nadrobić te braki. Jak wynika z informacji Ministerstwa Rozwoju, w ciągu następnych 2 lat nad Wisłą powstać ma ok. 200 biogazowni, już teraz w realizacji jest kilkadziesiąt projektów. Wiele w tym zakresie zależy od systemów wsparcia – ogłoszone ostatnio ceny referencyjne dla aukcji OZE dają jednak duże możliwości producentom biogazu rolniczego – mogą oni liczyć na najwyższą cenę za każdy wyprodukowany 1 MW w biogazie, sięgającą aż 760 złotych.

Co warto zapamiętać? Biogaz to gaz produkowany z wykorzystaniem biomasy. Skład biogazu to, między innymi, metan i dwutlenek węgla. W przypadku biogazowni rolniczych, do produkcji biogazu często wykorzystywane są, na przykład: odpady pochodzenia rolniczego czy odchody zwierząt hodowlanych.

  msoja@eneria.pl

Autor: Michał Soja

Inżynier Sprzedaży w Dziale Kogeneracji