Výzkum „suché“ anaerobní fermentace různých druhů biomasy za účelem výroby bioplynu

1. Výzkum „suché“ anaerobní fermentace různých druhů biomasy za účelem výroby bioplynu č. projektu: 2A-3TP1/010 Dotační program: Národní program výzkumu II Trvalá prosperita Období realizace: 2008 – 2009 Tento projekt byl realizován za finanční podpory z prostředků státního rozpočtu prostřednictvímMinisterstva průmyslu a obchodu

2. Základní princip bioplynových stanic • Základním principem bioplynových stanic obecně je anaerobní rozklad biologicky rozložitelných materiálů na bioplyn a jeho přeměna na elektrickou energii a teplo. Na konci procesu zůstává fermentační zbytek (digestát).

3. „suchá“ x „mokrá“ fermentace • liší se především zpracovávanou biomasou: • „suché“ BPS – sypká biomasa – manipulace kolovým nakladačem • „mokré“ BPS – tekutá biomasa – manipulace čerpadly

4. Mokrá Sušina 6-10% Plnění čerpadly Kontinuální proces Válcovité fermentory Míchání biomasy v průběhu procesu Tisíce „mokrých“ BPS po celém světě Desítky „mokrých“ BPS v ČR Suchá Sušina 20-50% Plnění nakladačem Diskontinuální proces Garážovité fermentory s vraty Bez míchání biomasy v průběhu procesu Několik desítek „suchých“ BPS převážně v Německu Pouze dvě „suché“ BPS v ČR Další rozdíly „suché“ a „mokré“ fermentace

5. Vhodné druhy biomas pro „suchou“ fermentaci • hnůj z živočišné výroby • travní senáž • kukuřičná siláž • tráva z veřejných prostranství • různé druhy biologicky rozložitelných odpadů – prošlé ovoce, zelenina, odpady ze supermarketů • vytříděné biologicky rozložitelné komunální odpady

6. Přednosti „suché“ fementace • vhodné pro biomasu s vyšším obsahem sušiny • vhodné pro získávání energie z bioodpadů • nižší spotřeba el. energie • jednoduché rozšíření stanice, • biomasu není nutné před vstupem do fermentoru rozmělňovat, separovat nebo jinak upravovat, • několik fermentorů – nehrozí kolaps celé stanice • nižší poruchovost stanice

7. Výzkum „suché“ fermentace … • Cílem projektu byla optimalizace procesu „suché“ fermentace (fermentace netekutých substrátů). Prostředkem k naplnění tohoto cíle bylo vybudování a provoz laboratorního pracoviště v Šumperku Temenici, kde byly jednotlivé substráty a jejich kombinace podrobně zkoumány. Výsledky byly poté ověřovány na provozní bioplynové stanici v Šumperku Temenici. Projekt se týkal především biologicky rozložitelných materiálů ze zemědělské výroby, doplňkově rovněž biologicky rozložitelných odpadů.

8. Laboratorní pracoviště • Investor Fortex-AGS, a.s. • Provozovatel Fortex-AGS, a.s. • Dodavatel TRENDEX NOVA a.s. • Na projektu dále spolupracují Mendelova zemědělská a lesnická univerzita Zahájení výstavby pracoviště srpen 2008 • Ukončení výstavby pracoviště říjen 2008 • Uvedení pracoviště do provozu listopad 2008 • Umístění pracoviště Šumperk – Temenice • Počet výzkumných fermentorů 6 • Objem jednoho fermentoru 0,4*0,6*2 = 0,48 m3 • Testované substráty kukuřičná siláž, travní senáž, hovězí hnůj a jiné biologicky rozložitelné materiály

10. Provozní bioplynová stanice • Investor První bioplynová Šumperk, s.r.o. • Provozovatel První bioplynová Šumperk, s.r.o. • Dodavatel Fortex-AGS, a.s (generální dodavatel, stavební) • BIOFerm GmbH (technologie) • GE Jenbacher (kogenerační jednotka) • Zahájení výstavby červen 2008 • Ukončení výstavby květen 2009 • Uvedení do zkušebního provozu květen 2009 • Uvedení do plného provozu prosinec 2009 • Umístění Šumperk – Temenice • Počet fermentorů 6 • Objem jednoho fermentoru 5,7*35*4,7 (938 m3) • Instalovaný el. výkon 526 kW • Instalovaný tepelný výkon 558 kW • Roční potřeba biomasy 13.280 tun • Roční produkce el. energie 3.700 MWh • Roční produkce tepla 14.600 GJ • Složení biomasy kukuřičná siláž, travní senáž, hovězí hnůj

12. Travní senáž • pH relativně stabilní – 7,3 – 8 • nutno dolévat perkolátní tekutinu • složení CH4 v bioplynu po ustálení 50 – 55% • Pozvolnější náběh procesu • Velmi zajímavé hodnoty po přepočtení na 1 t čerstvé vsázky

13. Kukuřičná siláž • problémy s poklesem pH a stabilitou celého procesu • naměřena velká množství masných kyselin • složení CH4 v bioplynu po ustálení 50 – 55% • rychlí náběh procesu • nejvíce vyprodukované bioplynu z fermentoru ze všech sledovaných substrátů • zajímavé objemy bioplynu také ke konci cyklů

14. Hovězí hnůj • velmi malé objemy bioplynu • kvalitní bioplyn 55 – 60% CH4 • nejstabilnější proces, prakticky bez výkyvů pH • velké přebytky perkolátu • vhodný ke stabilizaci procesu • vhodný při uvádění stanice do provozu

15. Vepřový hnůj • nejzajímavější substrát z hlediska poměru cena za pořízení jedné t/ množství vyprodukovaného bioplynu • po třech týdnech je materiál prakticky vyčerpán • kvalitní bioplyn 55 – 60% CH4 • velmi stabilní proces s minimálními výkyvy pH • velké přebytky perkolátu

16. Vedlejší produkt ze zpracování jablek • největší objemy bioplynu v počáteční fázi • nejkvalitnější bioplyn – přes 60% CH4 • do 10 dnů je materiál vyčerpán • stabilnější než kukuřičná siláž, méně stabilní než ostatní substráty – pH 6,5 – 8,5 • velké přebytky perkolátu • vhodný doplněk k materiálům s pomalejším náběhem nebo s vyšší sušinou (např. travní senáž)

17. Srovnání jednotlivých substrátů

18. Ověřování na provozní bioplynové stanici • Výsledky byly ověřeny na provozní bioplynové stanici v Šumperku Temenici • Absolutní hodnoty byly mírně vyšší na provozní BPS než v laboratoři • Relativní zákonitosti nastíněné výše se potvrdily také v provozu • Výzkum přispěl k efektivnějšímu provozování bioplynové stanice

19. Konec prezentace děkuji za pozornost Ing. Lukáš Pospíšil FORTEX – AGS, a.s., Jílová 1550/1, 787 92 Šumperk Tel.: 583 310 221 E-mail: pospisil@fortex-ags.cz http://www.fortexbioplyn.cz/