Výroba. energie z bioplynu. Ing. Miroslav Kajan,, Ing. Jan Štambaský, Ph.D. duration 01/05/ /10/2012. Contract No. N

Transkript

1 Výroba energie z bioplynu Ing. Miroslav Kajan,, Ing. Jan Štambaský, Ph.D. (Česká bioplynová asociace) Contract No. N IEE/09/848 SI Project duration 01/05/ /10/2012 Podporováno Praha, Září 2011

2 CzBA Národní technologická platforma Profesionální organizace pro nový průmysl Národní technologická platforma pro bioplyn koordinace výzkumné agendy pro bioplyn příprava metodologie a regulace poskytování expertních služeb národní informační centrum pro bioplyn účast v mezinárodních strategických projektech (IEE-GasHighWay, IEE-BiogasIN)

3 Project Summary BiogasIN promotes biogas benefits to the society as a whole by involvement of stakeholders for streamlining the permitting and financing procedures of biogas investments.

4 Outline Výroba energie z bioplynu Suroviny k výrobě bioplynu, srovnání bioplynu s dalšími biopalivy Technologie výroby bioplynu Využití energie bioplynu Kogenerace Výroba a využití biometanu

5 Energetická efektivita biopaliv

6 Suroviny pro výrobu bioplynu 1 Wastes of fruit/vegetable origin Fruit processing waste Canning industry waste Fruit press residues Refused grain Wastes of animal origin Manure & Slurry Slaughterhouse waste Food with expired warranty Milk industry wastes Wastes of human origin Sewage sludge Communal waste Kitchen waste

7 Suroviny pro výrobu bioplynu 2 Industrial by-products Sugar beet press cake Rapeseed press cake Raw glycerine from biodiesel production Stillage from alcohol production Energy plants Maize silage Sweet Sorghum Topinambur Cup plant

8 Jak vzniká bioplyn?

9 Kdy vzniká metan v BPS? Fermentace Metanogeneze O C O H 2 C O H H H 3 C SH H H H H O C O H 3 C NH 2 H 3 C OH H 3 C OH O S H H H N H H

10 Technologie na výrobu bioplynu dry fermentation (sušina > 20%) semi-dry fermentation (sušina 10-15%) wet fermentation (sušina do 10%) Volit technologii podle vstupních surovin!!!

11 Dry Fermentation suchá = nepřidává se záměsová voda ani tekuté substráty vysoká sušina surovin (>20%) často absence míchání robustní (v přítomnosti cizích předmětů cihla, květináč) garážové uspořádání znamená nižší výtěžek bioplynu (energie) jedinečná technologie pro bioodpady Garážové: BioFerm Klasické: OWS, Eisenmann

12 Dry Fermentation

13 Semi-dry Fermentation střední sušina surovin (10-15%), limitem je čerpatelnost substrátu vysoce účinné míchání vysoký výtěžek bioplynu (energie) moderní technologie, nízká vlastní spotřeba energie nejmladší typ fermentace, speciálně pro čisté zem. substráty a bioodpad (Niersberger, Thoeni, Kompogas)

14 Wet Fermentation nízká sušina surovin (do 10%), limitem je míchatelnost substrátu nejznámější technologie, vyšší vlastní spotřeba energie pro tekuté substráty (kejda, tekuté bioodpady, pevné substráty až do limitu celkové sušiny) (Cowatec, EnviTec, MT-Energie, Biogas Nord, Weltec, apd.)

15 Která cesta je nejlepší ší? Především: konzultujte experty (poradci, asociace) 1. Integrate your biogas plant into the local agricultural environment source and consumption in one place = decentralised energy supply 2. If source and consumption can not be locally united: GO TO GRID! 3. One more (probably the best) option: produce motor fuel for local/regional consumption Výzva: možnosti 2. a 3. nejsou stále rozpoznány, resp. podporovány politiky ve většině zemí EU (viz. chybějící podpora v NREAP)

16 Reáln lné příklady spotřeby surovin (BPS 700 kw) hnůj: 30 tun/den šrot: 1 tuna/den senáž: 12 tun/den kuk. siláž: 7 tun/den kejda: 20 tun/den hnůj: 2 tuny/den senáž: 2 tun/den kuk. siláž: 28 tun/den

17 Nároky na obsluhu provozu BPS je energetické zařízení, NE zemědělský provoz bezpečnost práce pravidelné revize energetických zařízení pracovní kázeň v ochranných zónách kvalitní a zodpovědná obsluha je základem úspěšného provozu

18 Možnosti využit ití bioplynu Quelle: KTBL

19 Využit ití energie bioplynu Aplikace H 2 O H 2 S Siloxanes CO 2 Topení no <1000 ppm no no Vaření no yes no no CHP no condensation <500 ppm yes no Vysokotlaká komprese yes yes no recommended Palivo a vtláčení do sítě yes yes yes yes Palivové články no condensation yes yes no

20 Konkurenceschopnost bioplynu Study by Grazer ENERGIEAgentur (cost basis 2008): Passenger car transport: 5-15 % above natural gas 0-10 % above Diesel/gasoline Truck transport: % above natural gas 0-15 % above Diesel Heating: % above natural gas % above heating oil/pelletts Mikro-KWK electricity: % above natural gas Biogas CHP (60% eff.) % above electricity Biogas CHP (full eff.) % above electricity Note: the impact of biogas raw material composition and unit size cause the broad range Quelle: Grazer ENERGIEAgentur, Austria

21 Quelle: Grazer Energieagentur, Austria

22 Kogenerační jednotky

23 Výroba biometanu Biogas cleaning (čištění bioplynu) Removal of trace impurities from the biogas like sulphane, ammonia, siloxanes etc. Removal of water droplets and moisture Biogas upgrading (upgrading/ zušlechtění bioplynu) Removal of carbon dioxide Removal of nitrogen in some special cases (landfill gas) Biomethane Fully upgraded biogas up to the identical chemical and physical parameters of natural gas Suitable for grid injection, or vehicle fuel applications

24 Biogas upgrading principal technologies Quelle:

25 Počet stanic na úpravu bioplynu

26 DE počet instalací připojených k sítis Quelle: Fachverband Biogas, Biogas Journal

27 Technologie podle zastoupení Quelle: IWET 2009

28 Biogas upgrading units

29 Technologie podle kapacity Quelle: IWET 2009

30 Quelle:

31 Carbotech PSA technology Quelle: Carbotech

32 Biometan v Evropě > 118 biomethane producing units Injection into natural gas grid in > 9 countries (AT, FR, DE, LX, NL, NR, SE, CH, UK) Biomethane used as vehicle fuel in > 5 countries (SE, FR, CH, DE, AT) Limitation on grid injection for bimethane produced from landfill and sewage gas in several countries (e.g. AT, FR, DE, CH) Rapid development on its way» Technologies becoming more efficient,» Small-scale solutions evolving,» Number of grid connection points increasing,» Number of CNG vehicles resp. gas fuelling stations is growing

33 Waste to Wheel is REALITY (in certain countries)

34 Biogas Highway Göteborg G - Stockholm 500 km 12 biomethane fuelling stations

35 Nejrychlejší automobil na bioplyn Audi A4 226 mph 2009

36 Náklady na upgrading určeny velikostí! Quelle: Frauenhofer UMSICHT 2008

37 Výroba biometanu v Göteborgu Göteborg Energi PURAC Chemical absorbtion 2007 Sewage sludge 900 Nm 3 /hour raw gas capacity

38 Upgrading bioplynu indikativní čísla Capacity range: Nm 3 /hour raw biogas Methane loss: < 0,1 3,0 % Investment: 1,2 1,5 M EUR (1.000 Nm 3 /hour raw gas) 0,5 0,8 M EUR ( 250 Nm 3 /hour raw gas) Upgrading costs: 7 13 EUR/MWh (1.000 Nm 3 /hour) Electricity consumption: EUR/MWh ( 250 Nm 3 /hour) 0,12 0,3 kwh/nm 3 raw gas Quelle: Biogas Journal;

39 Biomethane production facility Falköping 2008 Municipality ( citizens) City buses, municipality vehicles, company cars Water scrubbing

40 Biogas from sewage sludge upgraded to grid quality Didcot/Oxfordshire

41 Výzvy do budoucnosti 1) Zvýšení efektivity technologie výroby bioplynu 2) Důsledné využití hodnoty fermentačního zbytku 3) Kombinovaná výroba energie a potravin na orné půdě 4) Efektivní využití kogenerovaného tepla 5) Produkce a distribuce plynného biopaliva (compressed biomethane, CBG, LBG) 6) Efektivní schéma podpory pro vtláčení biometanu do distribuční sítě ZP

42 Výzvy do budoucnosti