Bioplyn sa radí medzi obnoviteľné zdroje energie. Dnes sa využíva predovšetkým v čističkách odpadových vôd a v poľnohospodárskych podnikoch.
Bioplyn je produktom látkovej výmeny metánových baktérií, ku ktorému dochádza, keď baktérie rozkladajú organickú hmotu.
- Hydrolýza – tu premieňajú prítomné anaeróbne baktérie organické látky (bielkoviny, uhľovodíky, tuk, celulóza) pomocou enzýmov na jednoduché cukry, aminokyseliny, mastné kyseliny,
- okyslenie – kyselinotvorné baktérie prevádzajú rozklad na organické kyseliny, oxid uhličitý, sírovodík, čpavok,
- tvorba kyseliny octovej – vytvára acetáty, oxid uhličitý a vodík,
- tvorba metánu – metánové baktérie vytvoria metán, oxid uhličitý a vodu.
V bioplynových staniciach prebiehajú všetky procesy vedľa seba. Pri pravidelnom prísune vstupnej suroviny je tak zabezpečená kontinuálna tvorba bioplynu. Aby však bol celý proces úspešný a efektívny, musí bioplynová stanica vytvárať pre činnosť metánových baktérii priaznivé podmienky. Baktérie pracujú len vo vlhkom prostredí, ak sú dostatočne zaliate vodou pri stálej teplote v rozmedzí 20 – 50°C. Musí byť vylúčený prístup vzduchu a rovnako prístup svetla, ktoré celý proces spomaľuje. Hodnota pH suroviny by malo dosahovať hodnotu cca 7,5. Baktérie nedokážu rozložiť tuky, bielkoviny, uhľovodíky a celulózu v čistej podobe, preto je potrebné zabezpečiť dostatočný prísun dusíkatých zlúčením, minerálnych látok a stopových prvkov. Tieto látky sú v optimálnej štruktúre obsiahnuté najmä v hnoji a hnojovici, preto sa často využívajú ako základná surovina pre bioplynové stanice. Naopak pozornosť treba venovať obmedzeniu prísuny organických kyselín, dezinfekčných prostriedkov, antibiotík a chemoterapeutických látok, ktoré proces vyhnívania brzdia.
Dôležitý je aj samotný prísun vstupnej suroviny. Dávkuje sa spravidla 1-2 denne, aby proces prebiehal kontinuálne. V závislosti na veľkosti fermentora a jeho teplote je potrebné pri dávkovaní sledovať obsah sušiny vo vstupnej surovine, aby nedošlo k zahlteniu procesu a utlmeniu činnosti baktérii. K optimálnemu procesu prispieva aj pravidelné premiešanie obsahu fermentora, čím dochádza k uvolneniu tvoriaceho sa bioplynu. Pre plynulý proces fermentácie je dôležité posekanie, resp. rozdrobenie organických látok nerozpustných vo vode. Vytvárajú sa vďaka tomu veľké kontaktné plochy pre pôsobenie baktérií.
Pri zhodnocovaní možnosti inštalácie kogeneračnej jednotky na bioplyn, je potrebné poznať niektoré informácie, ktoré majú rozhodujúci vplyv na realizáciu uvažovaného zámeru. Ide predovšetkým o:
1.Vlastnosti bioplynu – sú základnou informáciou o vlastnostiach paliva, predovšetkým o jeho použiteľnosti z pohľadu škodlivých prímesí a tiež informácie o energetických vlastnostiach, teda o výhrevnosti. Dôležitými informáciami sú predovšetkým:
- obsah metánu (najlepšie celé zloženie plynu)
- stálosť kvality plynu
- obsah škodlivých prímesí
2.Produkcia bioplynu, možnosť uskladňovania do plynojemu – informácie o možnostiach a množstvách plynu
3.Dostupnosť rozvodu zemného plynu. Zvážiť, ktorý z nasledujúcich spôsobov prevádzky sa aplikuje:
- prevádzka KJ len na bioplyn
- kombinovaná prevádzka zemný plyn + bioplyn (prepínanie palív)
- zmiešavanie bioplynu a zemného plynu
- paralelná prevádzka so sieťou (P)
- paralelná s možnosťou ostrovnej prevádzky (P, I)
- paralelná prevádzka s funkciou záložného zdroje (P, E)
5.Spotreba elektrickej energie v areáli ČOV, sadzba odberu elektrickej energie
Vlastnosti bioplynu
Vlastnosti bioplynu sú jedným zo základných parametrov, ktoré majú vplyv na využitie bioplynu pre pohon motora kogeneračnej jednotky. Niektoré vlastnosti bioplynu môžu uvažovaný zámer významne predražiť, alebo úplne znemožniť. Je preto nutné ku zhodnocovaniu vlastností bioplynu pristupovať veľmi zodpovedne. Pri hodnotení je potrebné poznať nasledujúce vlastnosti bioplynu:
1.Obsah metánu – obsah metánu v bioplyne sa pohybuje v rozsahu 55 až 65%. Za minimálnu hranicu obsahu metánu sa všeobecne považuje koncentrácia 50%.
2.Tlak plynu – pre spaľovaniu bioplynu v plynovom motore zodpovedá hodnota tlaku v rozsahu 1,5 až 10kPa.
3. Stálosť kvality plynu – ovplyvňuje predovšetkým stabilitu chodu jednotky a úroveň emisií škodlivých látok. Stálosťou kvality plynu sa rozumie stabilita zloženia (koncentrácia metánu) a stabilita tlaku plynu.
4.Obsah škodlivých prímesí (zlúčeniny síry, fluóru a chlóru). Tie môžu spôsobiť koróziu dielov sacieho traktu motora, ale tiež vnútorných dielov motora, prichádzajúcich do styku s mazacím olejom. V čističkových bioplynoch je obvyklý obsah sírovodíka. Limit pre jeho koncentráciu stanovuje výrobca motora a zvyčajne sa pohybuje okolo 1,5 g/m3 plynu. Okrem sírovodíka je potrebné zohľadňovať všetky zlúčeniny síry, ktoré môžu byť v bioplyne obsiahnuté (sírouhlík).
Schéma tvorby bioplynu na ČOV:
Schéma tvorby bioplynu v bioplynovej stanici poľnohospodárskeho podniku:
Rozdiely v prevádzke medzi kogeneračnými jednotkami na zemný plyn a bioplyn sú vyvolané predovšetkým obsahom škodlivých prímesí a vlastnosťami plynu. Predovšetkým sírne zlúčeniny môžu spôsobovať v sacích potrubiach motora vznik slabých kyselín, ktoré potom môžu spôsobovať koróziu niektorých dielov. Tak isto aj v spalinových častiach jednotky vznikajú slabé kyseliny, ktoré môžu vyvolávať koróziu.
Sírne zlúčeniny spôsobujú rýchlejšiu degradáciu mazacieho oleja motora a tým ovplyvňujú životnosť predovšetkým klzných častí motora. Týmto javom sa predchádza niektorými úpravami:
- použitie odolnejších materiálov v sacích a spalinových potrubiach
- použitie vhodných materiálov na klzné ložiská motora (materiály s minimom obsahu medi)
- použitie mazacích olejov s vyššou alkalickou rezervou
- úprava intervalu výmeny oleja (podľa vzorkovania)
Poznatky z tvorby bioplynu
Prinášame nové skúsenosti z tvorby bioplynu viac Info tu
