Bioplynová stanice

Bioplynová stanice je technologické zařízení využívající procesu anaerobní digesce ke zpracování bioodpadu, případně jiného biologicky rozložitelného materiálu. Hlavním produktem anaerobní digesce je bioplyn, který lze využít jako alternativní zdroj energie. V bioplynové stanici lze zpracovávat kejdu, hnůj a jiné odpady z živočišné výroby, fytomasu, odpady z rostlinné výroby, ze stravování, biologicky rozložitelný komunální odpad a čistírenské kaly. Vhodné jsou zvláště materiály s vyšší vlhkostí. Často se uplatňuje kofermentace, tzn. zpracování různých materiálů v jednom zařízení. Vhodnou kombinací substrátů lze docílit složení, které bude mít příznivý vliv na průběh procesu a tím i na výsledné množství a kvalitu bioplynu.

Dnes je přibližně 300 bioplynových stanic v ČR a na Slovensku. Optimální množství bioplynových stanic by bylo 700. První stanice byla postavená v roce 1990 v ČR u Klimkovic, byla zkonstruována na objem 250 m³ kejdy. Měla výkon 600 kW, 4 motory v kogenerační jednotce. Většinou se bioplynové stanice staví u podniků, ve kterých vzniká velké množství biomasy vhodné k anaerobní digesci, jsou to kravíny, prasečáky atp. Pořizovací cena bioplynové stanice je zhruba 50 000 000 Kč, návratnost této investice bývá do 10-ti let. Výkon takovéto stanice je asi 500 KWh elektrické energie.

Mapa bioplynových stanic:

Bioplynové stanice mají mnoho pozitivních přínosů. Jedná se o projekty multioborové záležitostí prolínající se napříč mnoha tématy (ochrana ovzduší, odpady, hnojiva, energetika). Proto je také proces jejich přípravy a realizace poměrně náročný z hlediska administrativy a naplnění požadavků různých zákonů. Zároveň je třeba včas zajistit všechny potřebné smluvní vztahy a komunikaci s veřejností. Je proto nezbytné, aby zájemci a potenciální investoři věnovali důslednou pozornost předrealizační přípravě, která je sice dlouhodobou záležitostí (minimálně 1 rok v ideálních případech, ve složitějších i delší), ale při samotném provozu se mnohokrát vrátí. Čas a úsilí věnované předrealizační přípravě je základním kamenem pro následnou efektivní životaschopnost významného projektu s životností cca 20 let, jakým je bioplynová stanice. Hlavním dokumentem pro rozhodování investora je kvalitní studie proveditelnosti, na jejímž základě se následně připravují další potřebné materiály.

Proces výroby bioplynu:

Bioplynová stanice Velké Albrechtice:

Výhody BPS

-výrazné snížení skládkování, čímž se také zvýší životnost skládek.
-bioplynové stanice jsou nízké stavby, které téměř vůbec nenarušují krajinný ráz a nevyžadují speciální podmínky jako je dostatek sluneční, větrné, či vodní energie.
-lze na tuto transformaci využít i zbytků jídel s obsahem masa, nebo potravin s prošlou spotřební lhůtou.

Nevýhody BPS

-biomasa se sváží z různých míst a tím se spotřebuje nafta, která by vyrobila možná stejné množství energie.
-bioplynová stanice může zapáchat a to nejen bioreaktor, ale i dovážené suroviny.
-auta vozící suroviny do bioplynové stanice mohou být i silně znečištěna, například při svozu surovin ze zemědělství.

Technologie bioplynové stanice

Návrh každé bioplynové stanice je svým způsobem unikátní. Volba konkrétní technologie závisí na předpokládané skladbě substrátů, místních podmínkách, teplotním režimu fermentace, na uplatnění zfermentovaných výstupů apod. Základním rozhodovacím dokumentem by měla být studie proveditelnosti, řešící otázky optimalizace technologie na předpokládanou skladbu biomasy.

Z hlediska obsahu sušiny ve zpracovávaném vstupním substrátu dvě základní technologie bioplynové stanice, které jsou nazývány mokrá fermentace a suchá fermentace.

Mokrá fermentace

Mokrá fermentace využívá obvykle fermentoru s vertikální osou a materiál ve fermentoru má sušinu do 12 %. V praxi to znamená, že materiály s vyšším obsahem sušiny (hnůj, podestýlka, různé druhy siláží a senáží) se před vstupem do fermentoru ředí na odpovídající podíl sušiny kejdou nebo procesní vodou, vyseparovanou z již zfermentovaného kalu. Nadměrný obsah slámy (byť rozdrcené) nebo dokonce podestýlka na bázi pilin může u mokrých technologií působit vážné provozní problémy (poruchy míchacího systému, tvorba krust, ucpávání čerpadel, apod.). Je tedy nutné pečlivě vážit použitou technologii, systémy míchání, přípravy suroviny tak, aby celý proces mohl bezproblémově fungovat. Většina aplikací je v současnosti založena na mokré technologii.

Suchá fermentace

Suchá fermentace je vývojově mladší než mokrá fermentace, nicméně některé její typy již nalezly perspektivní uplatnění v praxi. Suchou fermentaci lze navíc dle obsahu sušiny substrátu rozdělit na suchý proces (25 - 45 % sušiny) a vysokosušinový proces (nad 40 % sušiny).

Pod pojmem suchá technologie se lze setkat s fermentory tzv. garážového typu. Jedná se o konstrukčně jednoduchá zařízení na zpracování vysokosušinových substrátů se vsázkovým způsobem plnění fermentoru pomocí čelního nakladače. Tato technologie pracuje se sušinou až 60 %, což je velmi zajímavé z pohledu hospodaření s vyhnilými produkty, nicméně technologie ještě není dostatečně provozně odzkoušena a dosavadní signály budí spíše nejistotu a obezřetnost.

Hlavní výhodou suché fermentace je menší množství vyhnilého kalu (digestátu), respektive jeho větší koncentrovanost, a zároveň menší spotřeba procesní vody na ředění a na to navazující menší problémy s jejím uplatněním na výstupu.

Schéma bioplynové stanice

Schéma obvyklého uspořádání bioplynové stanice na zpracování tekutých materiálů s vyznačením jednotlivých částí i materiálových a energetických toků:

1-kejda ze stáje, 1a-kejda přivážená z okolních zemědělských podniků, 2-příjem jatečních odpadů, 3-příjem kuchyňských odpadů, 4-tepelná úprava rizikových substrátů 2 a 3, 5-příjmové místo zrnin, 6-mechanická úprava zrnin (mačkání, drcení, šrotování), 7-příjem a úprava zelené biomasy, 8-fermentor se střešním plynojemem 9-kogenerační jednotka, 10-hořák zbytkového plynu, 11-zásobní jímka na digestát, 12-odvoz digestátu jako hnojiva.