Nejnavštěvovanější odborný portál pro stavebnictví a technická zařízení budov

Energetický potenciál bioplynu v SR

Datum: 8.7.2003  |  Autor: Peter Horbaj  |  Organizace: Strojnícka fakulta, TU Košice

ÚVOD
Technológie na báze bioplynu boli na Slovensku zavedené počas minulého storočia v rámci hygienických opatrení a tiež za účelom zníženia objemu a zápachu narastajúcich množstiev mestského odpadu. V súčasnosti sa zariadenia na výrobu bioplynu na Slovensku využívajú na výrobu energie a na recykláciu živín pri výrobe hnojív pre rastlinnú výrobu. Hlavným zdrojom surovín, ktoré sa spracovávajú v týchto zariadeniach na výrobu bioplynu, je hnoj z fariem, zvyšky rastlín a organický odpad z priemyslu, domácnosti a z oblasti služieb [1], [19].

Pri vzniku bioplynu (tzv. anaeróbnym rozkladom) dochádza ku štiepeniu organických materiálov na jednoduché neorganické látky a plyn. Tento proces sa deje bez prístupu kyslíka prostredníctvom mikroorganizmov (baktérií):

biomasa + baktérie = bioplyn (CH4, CO2, ...) + živiny (N, P, K, S, ...)

Tento proces rozkladu viac alebo menej zodpovedá procesu, ktorý prebieha vo voľnej prírode. Hlavný rozdiel medzi nimi je v tom, že v prírode sa daný rozklad uskutočňuje v prítomnosti kyslíka, tzv. aeróbne produkty a medziprodukty procesu sa preto odlišujú a líši sa aj chemické rozloženie konečných produktov.

V súčasnosti energetické využívanie biomasy na Slovensku výrazne zaostáva za potenciálnymi možnosťami SR. Využiteľný ročný potenciál biomasy je viac ako 35 PJ, obr. 1 a Tab.1. Podiel zhodnocovanej biomasy na celkovej spotrebe primárnych palivovo-energetických zdrojov v SR je v súčasnosti len asi 1 %, čo odpovedá cca 9 PJ [9].


Obr. 1 - Technický využiteľný potenciál biomasy v SR


Tab. 1 Celkový využiteľný potenciál biomasy na Slovensku
Druh biomasy Využiteľné množstvo,
t/rok
Energet. ekvivalent
TJ/rok
Lesná biomasa
Tenčina stromov do 7 cm
Odpadová hrubina stromov
Odpad po manipulácií s drevom
Palivové drevo
Biomasa z prerezávok
Pne a korene
Odpad po mech. spracovaní dreva

250 740
76 200
110 590
323 900
14 300
23 500
103 800

2 383,05
724,00
1 050,69
3 079,81
138,58
223,25
1 170,00
spolu 903 030 8 769,38
Poľnohospodárska biomasa
Obilná slama
Repková a slnečnicová slama
Odpad z ovocných sadov a viníc
Bioplyn
Bionafta

272 700
161 300
50 400
43 530*
5 500

3 861,00
2 223,30
528,6
972,5
214,5
spolu 489 900 7 799,90
Odpad z drevospracujúceho priemyslu
Kusový odpad
Jemnozrnný odpad
Kvapalný odpad

483 000
322 000
460 000

5 680,10
3 741,70
6 440,00
spolu 1 265 000 15 861,80
Kaly z ČOV 31 022 682,50
Komunálny odpad
Komunálny odpad
Drevný komunálny dopad

177 000
133 200

1 062,00
1 466,00
spolu 310 200 2 528,00
celkom 2 968 130 35 641,58
Poznámka: * tis. m3, v tab. 1 nie sú uvedené energetické porasty.


I. VÝROBA BIOPLYNU

Bioplyn sa získava ako produkt fermentácie biomasy, ktorú predstavuje poľnohospodársky alebo iný organický odpad, rastliny priamo pestované pre tento účel. Rozklad organických látok prebieha anaeróbnym spôsobom pomocou termofilných baktérií. Pri vlastnej metánovej fermentácií sa metán (i niektoré uhľovodíky) tvorí z organických kyselín a vodíka [13], [17].

Anaeróbny rozklad surovín je dvojfázový [2]:
- acidogénna fáza - produkcia nižších mastných kyselín,
- metanogénna fáza - tvorba metánu z organických kyselín, z CO2 a H2.

Bloková schéma je uvedená na obr. 2


Obr. 2 - Schéma anaeróbneho rozkladu exkrementov

Podstatou výrobného zariadenia sú jednotky:
  • na úpravu a uskladnenie suroviny,
  • anaeróbny fermentor s tepelnou izoláciou a miešaním,
  • plynojem (zariadenie na čistenie, kompresiu a uskladnenie plynu),
  • kontrolné a regulačné zariadenie.
Úspech fermentácie závisí od mnohých faktorov, ako je napr. množstvo a typ organických látok, pomer C/N, pH, teplota a iné. Optimálna teplota na dosiahnutie najvyššej rastovej rýchlosti metánových baktérií je relatívne vysoká 60 °C. Preto sa časť bioplynu použije na udržiavanie optimálnej teploty pri kultivácií termofilných baktérií. Použitie termofilnej digescie má nasledovné výhody:
  • vysoká teplota umožňuje dosiahnuť vyššie rýchlosti biochemických reakcií,
  • znižuje sa viskozita substrátu,
  • znižuje sa tvorba biomasy mikroorganizmov,
  • redukuje sa patogénne pôsobenie.
Bioplyn, ktorý obsahuje 50 - 70% metánu, 30 - 50% oxidu uhličitého, 1 - 3% vodíka a 0,5% - 1% kyslíka je dôležitým nízkokapacitným zdrojom energie. Výhrevnosť bioplynu je 21 - 23 MJ. m-3, čo zodpovedá približne množstvu tepla získaného spálením 0,7 l benzínu alebo 0,8 kg uhlia, [17].

Bioplyn je možné priamo spaľovať (náhrada zemného plynu, propán-butánu, svietiplynu) pre vykurovanie, ohrev technologickej a úžitkovej vody, sušenie produktov a v klimatizačných zariadeniach. Ďalšie využitie bioplynu je v domácnostiach, závodných kuchyniach, v poľnohospodárskej výrobe a v podmienkach rastlinnej a živočíšnej výroby a na výrobu elektrickej energie v spaľovacích motoroch spojených s generátorom elektrického prúdu (v kogeneračných jednotkách).

Pevný zvyšok po anaeróbnom rozklade má veľmi dobré vlastnosti ako organické hnojivo. Jeho použitím na kultiváciu poľnohospodárskej výroby sa zlepšuje ekonomika celého procesu a riešia sa ekologické problémy. Ďalej sa zistilo, že má vysoký obsah vitamínu B12. Termofilna teplota bezpečne inaktivuje vegetatívne bunky a vajíčka parazitov a táto skutočnosť je veľmi významná pre krmovinové využitie zvyšku [14], [15].

Uvedené skutočnosti zvýrazňujú ekonomický význam metánovej fermentácie pre využitie v energetickej a ďalších oblastiach. Takýmto spôsobom sa môžu spracovať na rozmanitejšie druhotné zdroje biomasy, napr. odpady z lesnej ťažby, znečistené piliny, brusný prach, poľnohospodárske odpady (v rôznom stupni rozkladu), zvyšky etanolovej fermentácie a z výroby kŕmnych bielkovín, exkrementy a iné. Vzhľadom na malú koncentráciu spomínaných zdrojov surovín sa budujú prevažne malokapacitné výrobné jednotky (30 m3 bioplynu za deň). V SRN produkuje 800 závodov bioplyn z exkrementov dobytka, ktorý zabezpečuje na farmách 50% teplej a 35% elektrickej energie. Predpokladá sa vybudovanie ďalších 4 000 podobných závodov [4]. Konverzia metánu na elektrickú energiu predstavuje najpraktickejší spôsob využitia bioplynu. Metán je 20 násobne účinnejší skleníkový plyn ako CO2, preto zníženie biologických metánových emisií predstavuje jeden z najdostupnejších spôsobov pre redukciu emisií skleníkových plynov.

Exkrementy sú produkty prerušeného procesu produkcie bioplynu z krmiva (seno, slama a pod.), ktoré vznikajú v dôsledku hydrolýzy v zažívacom trakte dobytka, čím sa zabezpečuje jej energetická zásoba s metánom a to vedľajším produktom (obr. 3). Hlavný produkt je hnojivo bohaté na dusík, fosfor, draslík, vápnik, horčík, pričom obsahuje málo uhlíka. Z fyziologického hľadiska je zažívací systém prežúvavcov dokonalý fermentor [2].


Obr. 3 - Fermentácia v zažívacom systéme prežúvavcov


II. POTENCIÁL BIOPLYNU

Hlavné suroviny použiteľné pre anaeróbny rozklad a ich zdroje v SR je možné rozdeliť nasledovne:
  1. na poľnohospodársky sektor:
    - živočíšne hnojivo - bioplyn,
  2. na sektor odpadov:
    - komunálny a priemyselný odpad - skládkový plyn,
    - čističky odpadových vôd - kalový plyn,
    - drevný odpad - drevný plyn,
    - gumárenský odpad - pyrolýzny plyn.

II.1 Bioplyn z poľnohospodárskej produkcie - bioplyn
Výroba bioplynu v poľnohospodárskom sektore využíva ako primárnu surovinu hnoj z fariem. Najvhodnejšou surovinou pre výrobu bioplynu sú tekuté a polotekuté výkaly a nie plne recyklovateľný tuhý hnoj, Tab. 2 [4]. Jedná sa o najvýznamnejší zdroj bioplynu na Slovensku.

Tab. 2 - Priemerné výťažky v l/kg bioplynu z 1 kg suchého materiálu
Surovina Výťažok
(l/kg org. mat.)
Surovina Výťažok
(l/kg org. mat.)
prasačí exkrement 445 Rastlinné osivo 620
hovädzí exkrement 200 Konope 360
vtáčí trus 465 tráva 415
konský trus 250 vysoké trávy 495
stajňový hnoj 225 rákosie 170
pšeničná slama 250 ďatelina 460
slama zo žita 250 zeleninové zbytky 345
jačmenná slama 275 zemiaková vňať 385
ovosná slama 300 listy cukrovej repy 450
kukuričný odpad 420 listy slnečnice 300
odpad repky olejnej 200 poľnohospodársky odpad 370
odpad z ryže 225 listy zo stromov 250
ryžová lúštenina 155 kal z odkaliska 525

Na obr. 4 je znázornená výnosnosť rôznych odpadových surovín, z ktorého jasne vyplýva ekonomická efektívnosť ich využitia [4].


Obr. 4 - Výnosnosť bioplynu z rôznych substrátov

Typické alternatívne využitie farmárskeho hnoja na Slovensku spočíva v jeho voľnom aplikovaní na otvorenom poli, kde dochádza k jeho aeróbnemu rozkladu. Tento proces prebieha pomaly a s rizikom odplavovania živín do spodných vôd a úniku metánu do atmosféry, čo prispieva ku globálnemu otepľovaniu Zeme (metán je skleníkový plyn).

Nová štruktúra poľnohospodárstva na Slovensku (po zamatovej revolúcií v roku 1989) je zobrazená v Tab. 3, pričom počty dobytka a hydiny sú zobrazené v Tab. 4 [1]. Tu je dôležité podotknúť skutočnosť neustáleho poklesu stavu dobytka a hydiny priemerne o 20 až 40 % za 5 rokov [6].

Tab. 3 - Počet a veľkosť fariem a iných podnikateľov v oblasti poľnohospodárstva na Slovensku za rok 1994
Farmy resp. podnikatelia Malé
podniky
Stredné
podniky
Veľké
podniky
Celkom
Samostatní roľníci, neuvádzaní v podnikovom registri 8 585 13   8 597
Samostatní roľníci, uvádzaní v podnikovom registri 11     11
Verejné obchodné spoločnosti 4 1   5
Spoločnosti s ručením obmedzeným 88 51   139
Akciové spoločnosti 13 55 2 70
Poľnohospodárske družstvá 83 909 4 996
Štátne podniky 75 158 6 239
Rozpočtové a príspevkové organizácie 19 29 1 49
Súkromný sektor 8 782 1 022 5 9 809
Verejný sektor 97 194 8 299
Celkom 17 756 2 432 26  

Tab. 4 - Počet dobytka a hydiny v SR v roku 1995
Počet v tis. Štátne
farmy
Poľnohos.
družstvá
Samostatní
roľníci
Ostatní Poľnohos.
celkom
Hovädzí dobytok:
z toho kravy
147
57
599
223
120
51
53
24
929
355
Ošípané:
z toho prasnice
249
21
1 129
97
428
27
270
15
2 076
160
Hydina:
z toho sliepky
1 468
738
2 277
1 022
5 241
928
4 396
1 937
13 382
7 625
Spolu 1 864 4 005 5 789 4 719  

Vo všeobecnosti je možné v oblasti bioplynu uvažovať s nasledujúcimi hodnotami potenciálu získaného z hnojiva poľnohospodárskych fariem [1], [3], [4], [5],... Tab.5.

Tab. 5 - Množstvo exkrementov a množstvo bioplynu resp. elektrickej energie, ktorú možno získať z exkrementov poľnohospodárskych zvierat
Kategória Sušina
exkrementov
kg/deň
Exkrementy
celkom, priemer
kg/deň
Množstvo
bioplynu
m3/deň
Elektrická
energia
kW/rok
Hovädzí dobytok (priemerné hodnoty)
Dojnica (550 kg)
Hovädzí odpad
chov jalovíc (330 kg)
teľatá (100 kg)
6
3
3,5
1,25
60,0
30,0
35,0
12 - 15
1,7
1,2
0,9
0,3
3 666
-
2 444
-
Ošípané (priemerné hodnoty)
výkrm (70 kg)
prasnice (170 kg)
prasnice s prasiatkami (90 kg)
prasiatka (23 kg)
kanci (250 kg)
0,5
1,0
0,55
0,25
1,3
8,5
14,0
9,0
4,0
18,5
0,2
0,3
0,2
0,15
0,3
428
467
-
-
-
Hydina (priemerné hodnoty)
nosnice (2,2 kg)
broiler (0,8 kg)
kurčatá (1,1 kg)
0,036
0,020
0,020
0,16 - 0,30
0,009
0,009
0,016
-
-
35,5
18,3
-

K tab. 5 je nutné podotknúť skutočnosť, že je treba počítať s výťažkom o 10 - 30% nižším v prípade prenorového ustajnenia, resp. s produkciou bioplynu o 0,15 - 0,35 m3 na 1 kg slamy vyššou v prípade ustajnenia na slame alebo na pilinách, s ich následnou hydrolýzou vo fermentore. Schéma kontinuálnej výroby bioplynu je zobrazená na obr. 5 [7].


Obr.5 - Schéma získavania bioplynu a jeho následného spracovávania

Hrubý odhad potenciálu bioplynu na Slovensku sa dá vypočítať napríklad tak, že uvažujeme exkrementy z 1 milióna kráv, ktoré vyprodukujú 10 miliónov ton močovky, z ktorej je možné vyrobiť 0,23 miliárd m3 bioplynu ročne, čo je 1,5 miliárd kWh elektrickej energie (alebo v prípade využitia parogeneračných cyklov 0,5 miliárd kWh elektriny a 1 miliarda (3,6 PJ)) tepla [1, čo odpovedá energetickému ekvivalentu cca 7 800 TJ/ ročne [9].


II.2 Plyn z komunálneho a priemyselného odpadu - skládkový plyn
V zmysle nariadenia vlády č. 606/1992 Zb. o nakladaní s odpadmi bolo prevádzkovaných v roku 2001 na Slovensku 165 skládok odpadov a to v zložení [1],[10],[21]:

  • 21 skládok I. stavebnej triedy,
  • 5 skládok II. stavebnej triedy,
  • 133 skládok III. stavebnej triedy,
  • 6 skládok osobitného určenia.
Po prehodnotení skládok podľa kritérií vyhlášky MŽP SR č.283/2001 Z.z. o vykonaní niektorých ustanovení Zákona o odpadoch je od 1.1.2002 v prevádzke 156 skládok odpadov v zložení [13]:
  • 20 skládok na inertný odpad,
  • 120 skládok na odpad, ktorý nie je nebezpečný,
  • 16 skládok na nebezpečný odpad.
Odpadom je v zmysle zákona č.238/1991 Zb. o odpadoch vec, ktorej sa chce majiteľ zbaviť alebo tiež hnuteľná vec, ktorej odstránenie je potrebné z hľadiska ochrany životného prostredia. Podľa Regionálneho Informačného Systému o Odpadoch (RISO) bolo v roku 2001 v SR vyprodukovaných celkom 16,4 mil. ton odpadov, z toho 6,28 mil. ton ostatných odpadov a 8,46 mil. ton. zvláštnych odpadov (z toho 1,66 mil. ton nebezpečných odpadov), na ktoré sa vzťahuje zákon č. 223/2001 Z.z. o odpadoch. Vznik odpadov v SR podľa jednotlivých hospodárskych odvetví udáva tabuľka 6 [13].

Najrozšírenejším spôsobom zneškodňovania odpadov je stále ich skládkovanie 23,3% (3,7 mil. ton) na čom sa podieľa hlavne kategória komunálny odpad a to 63,47 % (1,08 mil.ton). Podľa údajov z RISO sa v roku 2001 zneškodnilo spaľovaním 550 798,97 ton odpadu všetkých kategórií, čo predstavuje 3,5 % odpadov.

Z celkového množstva odpadov vzniknutých v roku 2001 sa v SR zhodnocuje 8 180 954,88 ton, čo predstavuje 51,17 %. V Slovenskej republike vzniklo podľa údajov RISO a po ich prepočítaní na sušinu 2 095 577,5 mil. ton komunálneho odpadu, čo je 389,6 kg/obyvateľa na rok [14], [19].

Komunálny odpad je odpad z domácnosti vznikajúci na území obce pri činnosti fyzických osôb a odpad podobného charakteru vznikajúci pri činnosti právnických osôb alebo fyzických osôb oprávnených na podnikanie, ako aj odpad vznikajúci pri činnosti obce pri čistení verejných komunikácií a priestranstiev, ktoré sú v správe obce, ako aj pri údržbe verejnej zelene vrátane parkov a cintorínov, pričom podľa [16] je zastúpenie biodegradovateľného odpadu v komunálnom odpade cca 28 %. Spôsob získavania skládkového plynu je zrejmý z obr.6.

Tabuľka 6 Vznik odpadov podľa jednotlivých hospodárskych odvetví za rok 2001 (kt/rok)
Odvetvie hospodárstva Spolu Množstvo odpadov
ostatné zvláštne * nebezpečné
Poľnohospodárstvo 4 654,6 287,6 4 329,0 37,9
Rybolov 0,087 0 0,084 0,003
Priemysel spolu 6 645,0 3882,0 1 814,6 948,4
Stavebníctvo 338,7 169,2 144,5 25,0
Obchodné služby 183,4 14,8 81,8 86,8
Hotely a reštaurácie 8,2 0,3 7,7 0,3
Doprava a spoje 174,1 84,7 55,7 33,7
Peňažníctvo a poisťovníctvo 1,1 0,08 0,9 0,06
Verejná správa a obrana 1 603,0 98,0 1 502,1 2,9
Školstvo 10,3 1,1 8,8 0,4
Zdravotníctvo a soc.starostlivosť 92,3 4,0 75,0 13,4
Ostatné verejné služby 231,6 82,7 102,2 46,7
Predaj,udržba a oprava mot.voz. 243,1 144,1 79,5 19,5
Nezistené 2 224,8 1 514,5 262,6 447,7
Spolu 16 410,2 6 283,0 8 464,4 1 662,8
* zvláštne bez nebezpečných


Obr.6 - Postup pri získavaní skládkového plynu zo skládky TKO


II. 3 Plyn z čističiek odpadových vôd - kalový plyn
Druhy najvýznamnejší zdroj plynu na Slovensku je sektor čističiek odpadových vôd (ďalej len ČOV).

Celkový počet ČOV v obciach na Slovensku bol v roku 1997 - 363 a ich súhrnná čistiaca kapacity dosahovala 2 mil. m3 odpadových vôd denne. Okrem toho mnohé veľké priemyselné podniky majú vlastné ČOV (v súčasnosti existuje na Slovensku cca 35 takýchto podnikov [1]).

Pri odhade potenciálu výroby kalového plynu na Slovensku, je potrebné vedieť i údaje uvedené v Tab. 7, (pričom celkový uvažovaný počet slovenských obcí je 2 871), v Tab. 8 a Tab. 9.

Tab. 7 - Počet obcí napojených na verejnú kanalizáciu bez a s ČOV resp. počet obcí napojených a nenapojených na kanalizáciu vybavenú ČOV
Počet obcí
napojených na:
Verejnú kanalizáciu
bez ČOV
Percento Verejnú kanalizáciu
s ČOV
Percento
113 4 259 9
Celkový počet obcí
napojených na:
Oba systémy Percento Nenapojených na
oba systémy
Percento
372 13 2 499 87

Tab. 8 - Počet obyvateľov napojených na systém kanalizácie bez a s ČOV resp. napojených a nenapojených na oba systémy
Počet obyvateľov
napojených na:
Verejnú kanalizáciu
bez ČOV
Percento Verejnú kanalizáciu
s ČOV
Percento
178 424 4 2 671 532 49
Celkový počet obyvateľov
napojených na:
Oba systémy Percento Nenapojených na
oba systémy
Percento
2 849 956 53 2 523 854 47

Tab. 9 - Percento obyvateľov veľkých miest SR napojených na kanalizačný systém s ČOV
Mesto Bratislava Košice Martin Banská Bystrica Žiar nad Hronom Trebišov
Percento 96,3 91 74 73,9 44 27

Z hľadiska produkcie kalového plynu je dôležité uviesť skutočnosť, že na ČOV je v SR napojených cez kanalizačný systém len cca 49% obyvateľov, a aj to hlavne v mestách, keďže obyvatelia vidieka viac využívajú žumpy.

Ročná využiteľná kapacita kalového plynu z ČOV bola odhadnutá na 31 mil. m3 [13], čo odpovedá 59,58 GWh elektrickej energie a 386,2 TJ tepla ročne.


II. 4 Plyn z drevného odpadu - drevný plyn
Drevný plyn je generátorový plyn, vznikajúci pri spaľovaní dreva, bez prístupu vzduchu. Obsahuje ako hlavnú zložku CO (čo značne zvyšuje riziko jeho využívania [10]), v menšej koncentrácií je v ňom zastúpený metán a vodík. Prevážnu časť drevného plynu tvorí dusík zo vzduchu používaného ku spaľovaniu resp. splyňovaniu.

V súčasnosti dochádza k určitej renesancii drevného plynu, ktorý sa využíval bežne v dobách vojen (napr. II. svetová vojna), kvôli nedostatku benzínu na pohon civilných i vojenských vozidiel. Ďalej drevný plyn vznikal pri výrobe drevného uhlia, napr. v milieroch, či v rôznych typoch generátorov za rôznym účelom [7],[11],[12],[18].

Zariadenie pre výrobu drevného plynu najčastejšie zahŕňa:
  • generátor,
  • hrubý čistič, väčšinou cyklón na zachytávanie popola, paliva a vody,
  • vzduchový chladič,
  • jemný čistič, väčšinou porézne či látkové filtre,
  • ventilátor,
  • regulačné armatúry
Pre splyňovanie bolo vhodné hlavne tvrdé drevo (buk, dub) s vlhkosťou cca 15% a veľkosťou kúskov 2 až 7 cm, dĺžkou 10 cm. Dôvodom bola znížená tvorba nepríjemného dechtu, ktorý znášal zariadenia. Tie bolo potrebné aj napriek tejto skutočnosti denne čistiť [3].

Jeho výhrevnosť sa pohybuje v rozmedzí od 4,6 - 5,85 MJ/m3. A keďže ani do budúcnosti sa väčším využívaním drevného plynu veľmi neuvažuje, nebude v ďalšom podrobnejšie analyzovaný (niektoré odhady sú uvedené v Tab.10). Avšak tu je potrebné podotknúť skutočnosť, že tento typ plynu po odstránení dechtu môže byť mimoriadne zaujímavým pre jeho následné využitie v kogeneračných jednotkách. Experimenty s týmto typom plynu sa v súčasnosti prevádzajú napr. vo firmách HOCHREITER, SRN, JENBACHER, A , ...[4],[20].


II. 5 Plyn z gumárenského odpadu - pyrolýzny plyn
Vyžitie gumárenského odpadu je v súčasnej dobe v štádiu experimentálneho výskumu. Technológia využívania gumárenského odpadu (použitých pneumatík, pásov zo strojárskej a hutníckej výroby, hadíc z eletropriemyslu a pod.) spočíva v nasledovných krokoch:
  1. rozdrtení gumárenského odpadu na požadovanú veľkostnú frakciu,
  2. zavezení tejto frakcie do pyrolýzneho reaktora,
  3. odvedení pyrolýzneho plynu z reaktora do kogeneračnej jednotky,
  4. odvedení a využití kvapalných a pevných produktov z reaktora.
Zloženie takto získaného pyrolýzneho plynu v hmnot. % je nasledovné [77]:
vodík - 11,4; metán - 37,28; etán - 11,33; propán - 3,4; bután - 0,5; etylén - 18,0; propylén - 11,66; butadién - 2,0; a niektoré ďalšie plynné zlúčeniny.

Keďže využitie takto získaného plynu je v počiatkoch, nebude mu v ďalšom venovaná väčšia pozornosť.



Obr.8 - Kogeneračná jednotka fy Hochreiter SRN
na bioplyn resp. iné odpadové plyny
III. ENERGETICKÉ ZHODNOTENIE BIOPLYNU, SKLÁDKOVÉHO, KALOVÉHO A DREVNÉHO PLYNU.

Potenciálna produkcia vymenovaných plynov na Slovensku je relatívne vysoká a niektoré snahy o potvrdenie reálnosti jej využitia už začali. Maximálna (teoretická) resp. potenciálna produkcia plynu sa odhaduje na 15 PJ, z čoho 10 PJ pochádza z využitia poľnohospodárskych exkrementov a 5 PJ z ostatných zdrojov organických odpadov. Reálna potenciálna výroba bioplynu resp. vymenovaných plynov na Slovensku predstavuje cca 6,5 PJ v poľnohospodárskom sektore a 3 PJ v oblasti odpadov [1],[22],[23]. V náväznosti na horeuvedené údaje, bola vytvorená na Tab.10, ktorá sumarizuje všetky prezentované údaje. Tu je potrebné zároveň uviesť skutočnosť, že všetky prezentované typy plynov je možné využívať v kogeneračných jednotkách, obr.7 a obr.8, za účelom získavania elektrickej energie a tepla resp. prostredníctvom trigenerácie za účelom získavania elektrickej energie, tepla a chladu zároveň.




Obr.7 - Bloková schéma modelu kogeneračnej jednotky


Tab.10 - Odhad potenciálu bioplynu, skládkového, kalového a drevného plynu a energie na Slovensku
Bioplyn - odhadovaný počet zvierat,
v miliónoch
Produkcia exkrementov,
mil. t/rok
Produkcia bioplynu,
mil. m3/rok
Potenciál energie z bioplynu,
PJ/rok
Produkcia elektriny,
mld. kWh/rok
Produkcia tepla,
mld. kWh/rok
1 10 230 5,4 0,5 1
Skládkový plyn Produkcia komunálneho odpadu,
mil. t/rok
Podiel organic. zvyškov v kom. odpade,
t
Produkcia skládkového plynu,
t
Produkcia elektriny,
mld. kWh/rok
Produkcia tepla,
mld. kWh/rok
  1,6 400 000 53 000 0,3 0,6
Kalový plyn Celkový počet ČOV (SR - 1997) Využiteľný objem kalového plynu,
mil. m3/rok
Produkcia kalového plynu,
PJ/rok
Produkcia elektriny,
mld. kWh/rok
Produkcia tepla,
mld. kWh/rok
  363 31 0,682 0,59 0,11
Drevný plyn Odhadnuté množstvo odpadového dreva,
mil. t/rok
Odhadnuté množstvá odpadov z poľnohospod.,
mil. t/rok
Produkcia drevného plynu,
PJ/rok
Produkcia elektriny,
mld. kWh/rok
Produkcia tepla,
mld. kWh/rok
  0,5 0,4 0,8 0,03 0,05

ZÁVER
Cieľom tohto príspevku je poskytnúť určité všeobecné informácie týkajúce sa využitia energie z bioplynu resp. skládkového, kalového a drevného plynu v Slovenskej republike. Ako krajina so značným podielom poľnohospodárskej činnosti má Slovensko bohatý potenciál v oblasti využitia technológií na báze bioplynu. Značný potenciál má Slovensko rovnako v oblasti využitia skládkového plynu a kalového plynu vznikajúceho, bez využitia, v čističkách odpadových vôd. A nakoniec v neposlednom rade, by bolo možné uvažovať aj s využívaním drevného plynu, napr. v kogeneračných jednotkách.

Predložený príspevok si v žiadnom prípade nenárokuje pozornosť z hľadiska úplnosti predkladaných informácií, snaží sa len vyprovokovať širšiu odbornú verejnosť, laickú verejnosť a legislatívnu verejnosť k väčšej aktivite v oblasti využívania často podceňovaných energetických zdrojov.


LITERATÚRA
[1] Energetické centrum Bratislava: Energia z bioplynu - príručka. Európska komisia pre energiu (DG XVII), Bratislava, 1998.
[2] Košíková, B., Bučko, J.: Biotechnológie a využitie biomasy. ES TU Zvolen, 1999, s. 162.
[3] Roubíček, V.: Technológie ropy - Alternatívni palivá. ES VŠB Ostrava, 200, s. 267.
[4] Firemné materiály: Hochreiter, SRN, Jenbacher, A, Tedom, ČR.
[5] Sklenka, P.: Bioplyn pre Slovensko. ES SPU Nitra, 1998, s. 17.
[6] Gál, M., Sklenka, P.: Laboratórne bioplynové zariadenie. In: Agrotech - študent Nitra 2000, ES SPU Nitra, 2000 s. 67 - 72.
[7] Buchtele, J., Roubíček, V.: Technológie plynných paliv. ES VŠB TU Ostrava, 1998, s. 118.
[8] Správa o stave životného prostredia SR v roku 1998. MŽP SR Bratislava, 2000, s. 170.
[9] Horbaj, P.: Ekologické aspekty spaľovania. Neografia, a.s. Martin, 1999, s. 71.
[10] Správa o stave životného prostredia SR v roku 1998. MŽP SR Bratislava, 2001, s. 165.
[11] Marcinčin, J., Karník, L.: Problematika zariadenia biorobotiky do štruktúry bioinžinierských vedeckých disciplín. In: ROBTEP`97 - Automatizácia/ Robotika v teórií o praxi, prešov, 1997, 74 - 76.
[12] Kačík, F., Kačíková, D.: Všeobecná analytická chémia. ES TU Zvolen, 1997, s. 231.
[13] www.mpsr.sk
[14] www.economy.gov.sk
[15] Dubinský,P. et al.: Environmental protection against the spread of pathogenic agents of diseases through the wastes of animal production in the Slovak Republic. Parasitological Institute,SAS, Harlequin Košice,2000,170.
[16] Tchobanoglous, G.H. et.al.: Solid Wastes: Engineering Principles and Management Issues, Mc Graw - Hill, New York, 1977.
[17] Kačík, F. - Kačíková, D.: Fyzikálna chémia a fyzikálno-chemické analytické metódy. Učebné texty, TU Zvolen, 1998.
[18] Dzurenda, L. - Ladomerský, J.: Analýza procesu spaľovania dreva v roštovom kúrenisku KD 1160 v závislosti na tepelnom výkone. In: Energetické premeny v priemysle 98, Herľany, október 1998, 18.
[19] Rovnjaneková,E.: Charakteristika prioritných oblastí. Materiál VÚC Košice, 2002.
[20] Firemné materiály fy. Gazotech, s.r.o., Bardejov ; Spaľovňa odpadov, a.s., Košice.
[21] Wagnerová,E.: The energy utilization of the municipal wastes heaps. Acta Mechanica Slovaca, 2, 1998, 3, 268-272.
[22] Novák-Marcinčin,J. - Pavlenko,S.: Automation of pipeline energetics systems components manufactoring. In: Automation 2001, Warszawa, marec 2001, 75-82.
[23] Andrejčák,I. - Ragan,E.: Difúzne procesy a zariadenia. ES FVT Prešov, 2000.

 

Hodnotit:  

Datum: 8.7.2003
Autor: Peter Horbaj   všechny články autora
Organizace: Strojnícka fakulta, TU Košice



Sdílet:  ikona Facebook  ikona Twitter  ikona Google+  ikona Linkuj.cz  ikona Vybrali.sme.skTisk Poslat e-mailem Hledat v článcíchDiskuse (1 příspěvek, poslední 16.02.2010 13:38)


Témata 2019

Tabulky a výpočty