Štúdia výroby bioplynu a elektrickej energie z biomasy - Liptovský Mikuláš Pavol Kubáň 14.3.2008
1.1. Oblas ť : Liptovský Mikuláš, Slovenská Republika 1.2. Popis projektu: Projekt uvažuje so spracovaním biomasy: čističky odpadových vôd v Liptovskom Mikuláši vznikajúcej pri úprave mestskej zelene vznikajúcej v záhradách rodinných domov a záhradkárskych osadách produkovanej priemyslom a okolitými poľnohospodárskymi družstvami vypestovanej na energetické účely V súčasnosti má čistička odpadových vôd podľa koncepcie rozvoja mesta Liptovský Mikuláš v oblasti tepelnej energetiky potenciál výroby 4200 m3 bio plynu za deň. Pri minimálnej energetickej hodnote bio plynu 21,6 MJ/m3. Je možné denne vyrobiť cca. 8322 kwh elektrickej energie a 15132 kwh tepelnej energie. Na ohrev fermentora je uvažované použiť 1/2 tepelnej energie t.j. 7566 kwh/deň. Z týchto údajov je možné uvažovať s predpokladaným inštalovaným elektrickým výkonom 315 kwe a tepelným výkonom 630 kw. Pre jednu novo postavenú bytovú jednotku môžme uvažovať potrebu 5 kw tepelného výkonu, čo v tomto prípade predstavuje možnosť vykurovania 63 bytových jednotie (ďalej b.j.) Pre pokrytie energetických potrieb napr. plánovanej HBV Glejona, t.j. 242 b.j. je potrebné zabezpečiť dodávky biomasy aj z iných zdrojov. Možné je využiť biomasu produkovanú v záhradách rodinných domov, mestských parkoch, poľnohospodárskych družstvách a špeciálne druhy energetických rastlín. Pre zabezpečenie zostávajúceho výkonu splyňovaním kukurice je potrebná ročná produkcia v objeme cca. 22 000 ton čo predstavuje zber biomasy z plochy 650 ha. 1.3. Informácie o investorovi: Investor v súčasnosti ešte nie je jasný. Návrh inštitúcií a investorov zapojených do projektu: - Liptovská vodárenská spoločnosť - mesto Liptovský Mikuláš - fondy Európskej únie - súkromný investori 1.4. Súčasná situácia (pred realizáciou projektu): V súčasnosti má HBV Glejona už vydané územné rozhodnutie. V projektovej dokumentácii je uvažované s elektrickým kúrením. V prípade že nedôjde k súčasnej výstavbe elektrárne a HBV Glejona je nutné uvažovať s iným odberateľom tepla. Do úvahy prichádza zásobovanie rodinných domov navrhnutých severne od plánovanej elektrárne, existujúce bytové jednotky východne a južne od elektrárne. Bytové jednotky navrhované južne od elektrárne. Ďalším odberateľom tepla môžu byť: bazény a kúpaliská firmy využívajúce teplo napr. pri sušení dreva, sušení poľnohospodárskych produktov alebo pestovaní poľnohospodárskych produktov. Vyššiu efektivitu a odber tepla aj v letných mesiacoch je možné zabezpečiť trigeneráciou, t.j. vyžitím tepla na klimatizovanie objektov. V prípade že sa nenájdu spotrebitelia tepla je možné vyrobený bioplyn čistiť a dodávať do plynovej siete. 1.5. Ciele projektu Cieľom projektu je využitie biomasy na produkciu elektrickej energie a tepla a tým znížiť produkciu emisií v Žilinskom kraji. Odpadom z biomasy je vysoko kvalitné hnojivo neohrozujúce spodné vody a neprodukujúce skleníkové plyny ako bežné hnojivá. 1.6. Prínos pre životné prostredie V súčasnosti vznikajúci a voľne unikajúci bioplyn z ČOV sa bude spaľovať v kogeneračnej jednotke. V navrhovanej elektrárni je možné spracovať akýkoľvek bioodpad vznikajúci v blízkom okolí. Využitím tepla a elektrickej energie biomasy je možné ročne usporiť niekoľko tisíc ton CO2. Využitie bioplynu vyprodukovaného z kukuričnej siláže predpokladá predaj 41,419 GJ (11.51
GWh) tepla a 6.45 GWh elektrickej energie, čo predstavuje celkový objem 17.96 GWh (64,656 GJ) energie. Príprava takého množstva energie spaľovaním uhlia by bola sprevádzaná s emisiami približne 5,943.18 ton CO2 (emisný faktor 0.09192 t CO2/GJ). Príprava takého množstva energie spaľovaním zemného plynu by bola sprevádzaná s emisiami približne 3,549.9 ton CO2 (emisný faktor 0.0549041 t CO2/GJ). Množstvo zemného plynu ktoré je potrebné na výrobu rovnakého objemu energie (tepelná kapacita zemného plynu 34.3 MJ/m3; účinnosť spaľovania 80%) je 2,262,017 m3. Množstvo hnedého uhlia potrebného pre výrobu rovnakého objemu tepla (tepelná kapacita 15 GJ/t; prevodná účinnosť 60%) predstavuje 6,034.56 ton. Príprava takého množstva elektrickej energie spaľovaním hnedého uhlia by bola sprevádzaná s vyprodukovaním 39.34 ton popolčeka, 73.02 ton SO2 a 13.56 ton NOx. Príprava takého množstva elektrickej energie spaľovaním čierneho uhlia by bola sprevádzaná s vyprodukovaním emisií 19.99 ton popolčeka, 25.79 ton SO2 a 3.7 ton NOx. Tieto čísla predstavujú úspory emisií skleníkových plynov. 1.7. Ekonomické údaje: Ekonomické výpočty sú spracované na výstavbu bio plynovej stanice o výkone 1MW a prevzaté z existujúceho projektu zverejneného na internetovej stránke www.ecb.sk. Použité sú podklady z cenovej ponuky spoločnosti QEL. Qel už má referencie s bioplynovými stanicami, ktoré sú v prevádzke. Najrozhodujúcejšími premenlivými parametrami v analýze cash-flow sú: Cena tepla, za ktorú je odberateľ ochotný odkúpiť teplo ; Náklady na kukuričnú siláž, ktorá závisí od ceny kukuričnej siláže za tonu za ktorú je farmár ochotný predať svoju úrodu (750 Sk/t v tomto prípade); Náklady na servis a opravy technológií (0.6 SK/kWhe v tomto prípade, podľa cenovej ponuky dodávateľa technológií); Investičné náklady (115 mil. SK v tomto prípade, podľa cenovej ponuky dodávateľa technológií)). Tieto čísla je možné považovať za reálne na začiatku roku 2007 na základe výsledkov prieskumu trhu ktoré urobilo ECB. Východie údaje pre analýzu cash-flow: Prevádzka kogeneračnej jednotky 7 500 hodín ročne (312.5 dní za rok); 1 kwh = 3.6 MJ; SK = Slovenská koruna; Predpokladaná cena tepla 300 Sk/GJ predaj pre CZT; Náklady na opravy a servis kogeneračnej jednotky sú 0,6 SKK/kWh; Priemerná nominálna mesačná mzda zamestnanca na Slovensku v roku 2006 18,761 SK a v poľnohospodárskom sektore bola 15,880 SK posledný štvrťrok 2006. Použité vstupné technické údaje: Variant BPS 1000 kw - kukuričná siláž, výstavba na,,zelenej lúke", pestovanie na ploche cca. 600 ha Plocha [ha] 650.0 Výnos kukuričnej siláže za rok [t/ha.rok] 35.0 Množstvo kukuričnej siláže za rok [t/r] 22,750.0 Množstvo kukuričnej siláže za deň [t/d] 62.3 Množstvo kukuričnej siláže za deň [kg/d] 62,328.8 Výnos bioplynu [m3/d] 11,219.2 Denná výroba elektriny [kwh/d] 22,438.4 Elektrický výkon KGJ [kw] 934.9 Energia obsiahnutá v bioplyne [kwh/d] 67,315.1 Využiteľná energia [kwh/d] 55,198.4 Ročná výroba elektriny [kwh/r] 7,011,986.3 Vlastná spotreba tepla (1/3 energie na ohrev fermentora) [kwh/d] 18,381.1 Teplo na predaj [GJ/r] 41,419.5 Vlastná spotreba elektriny (8%) [kwh/r] 560,958.9 Elektrina na predaj [kwh/r] 6,451,027.4 Elektrina na predaj [SK/r] 27,094,315.1 Predaj tepla [SK/r] 8,283,893.3 Výnosy celkom [SK/r] 35,378,208.4 Životnosť investície Rok 20
BPS 1 MW Investičné náklady (cenová ponuka QEL) [SK] 115,000,000.0 Prevádzkové náklady technologické (opravy a servis) [SK/r] 4,207,191.8 Prevádzkové náklady prepravné [SK/r] 500,000.0 Osobné náklady (2 zamestnanci) [SK/r] 500,000.0 Náklady na výrobu siláže [Sk/t] 17,063,000.0 1.8. Financovanie: Na základe analýzy cash-flow investície, ktorú vypracovalo ECB za technickej podpory projektu CF-SEP, by sa mal investor rozhodnúť ktorý model investovania uprednostní. Boli zohľadnené niektoré možnosti: Vstúpiť do poľnohospodárskej spoločnosti priamym vložením kapitálu (nákupom akcií získať podiel spoločnosti); Spolupráca s poľnohospodárskou spoločnosťou na základe dlhotrvajúcej zmluvy na dodávku kukuričnej siláže; Založenie nového spoločného podniku kde by poľnohospodárska spoločnosť mala svoj podiel. Zvažuje sa aj možnosť využitia podpory zo štrukturálnych fondov EU. Ďalšou možnosťou financovania je aj bankový úver, ktorý si vyžaduje finančné alebo majetkové záruky. Investor by mohol riešiť tento problém investovaním vlastných zdrojov a podieľať sa tak na projekte priamo ako podielový vlastník spoločnosti. Spôsob financovania závisí od dohody s miestnymi aktérmi (farmármi, dodávateľmi tepla, miestnymi úradmi atď.). 1.9. Záver: Výroba bioplynu z biomasy je výhodná pri zabezpečení odberateľa tepla a dostatočného množstva vhodnej biomasy. Po získaní odberateľov tepla je potrebné osloviť všetkých producentov biologického odpadu v okrese Liptovský Mikuláš a zazmluvniť s nimi dodávku biologického odpadu. Z ročnej dodávky biologického odpadu je možné zistiť predpokladanú potrebu kukuričnej siláže či inej vhodnej biomasy. 1.10. Prílohy: 1. Schéma získavania bioplynu a jeho následného spracovania 2. Schéma bioplynovej stanice (systém kruh v kruhu) 3. Energetická bilancia bioplynovej stanice 4. Integrovaný kolobeh recyklácia bioodpadu 5. Prehľadová situácia riešeného územia
Schéma bioplynovej stanice (systém kruh v kruhu)
Energetická bilancia bioplynovej stanice
Integrovaný kolobeh recyklácie bioodpadu Prehľadová situácia riešeného územia