ODNAWIALNE ŹRÓDŁA ENERGII W AGROTURYSTYCE Dr inż. Alina Kowalczyk-Juśko

MIKROINSTALACJE Projekt ustawy o OZE przewiduje następujące przedziały, określane wielkością mocy instalowanej w wymiarze elektrycznym: mikroinstalacja – instalacja odnawialnego źródła energii o łącznej mocy zainstalowanej elektrycznej nie większej niż 40 kW, przyłączona do sieci elektroenergetycznej o napięciu znamionowym niższym niż 110 kV lub o mocy osiągalnej cieplnej w skojarzeniu nie większej niż 120 kW; mała instalacja – instalacja odnawialnego źródła energii o łącznej mocy zainstalowanej elektrycznej większej niż 40 kW i nie większej niż 200 kW, przyłączona do sieci elektroenergetycznej o napięciu znamionowym niższym niż 110 kV lub o mocy osiągalnej cieplnej w skojarzeniu większej niż 120 kW i nie większej niż 600 kW; dalsze przedziały to instalacje o mocy: do 500 kW powyżej 500 kW

MIKROINSTALACJE Projekt ustawy o OZE: Wytwórca energii elektrycznej z odnawialnych źródeł energii w mikroinstalacji, będący osobą fizyczną nie prowadzącą działalności gospodarczej w rozumieniu ustawy z dnia 2 lipca 2004 r. o swobodzie działalności gospodarczej, który wytwarza energię elektryczną w celu jej zużycia na własne potrzeby, może sprzedać niewykorzystaną energię elektryczną wytworzoną przez niego w mikroinstalacji i wprowadzoną do sieci dystrybucyjnej. Wytwarzanie i sprzedaż energii elektrycznej z odnawialnych źródeł energii, o której mowa w ust. 1, nie stanowi działalności gospodarczej

MIKROBIOGAZOWNIE Analizując strukturę rolną w Polsce stwierdzamy, że nie różni się ona znacznie od struktur rolnych w krajach sąsiednich Powierzchnie krajowych gospodarstw rolnych można w dużym przybliżeniu porównać z obszarami gospodarstw rolnych w górnej Bawarii, Szwabii, Tyrolu czy Szwajcarii W gminie Schenchen (Bawaria) o całkowitej powierzchni gminy 3.154 ha i zamieszkałej przez 4.601 mieszkańców; średnia powierzchnia gospodarstw około 35 ha uruchomiono 14 biogazowni rolniczych od 20 do 90 kWe

Mikrobiogazownia W skład mikrobiogazowni wchodzą następujące elementy: punkt przyjęcia substratów, zespół pomp dozujących i mieszających substraty, komora/zespół komór fermentacyjnych, wyposażonych w system grzewczy, mieszający i odprowadzający poferment, zbiornik buforowy na biogaz, system odsiarczania biogazu, system sterowania biogazownią, instalacja rur i przewodów (na substraty, biogaz oraz przewodów elektrycznych), zespół kogeneracyjny, flara gazowa (pochodnia), budynek techniczny, zawierający zespół kogeneracyjny, system sterowania, przyrządy do oznaczania ilości suchej masy, suchej masy organicznej i pH. 5

Przykład – mikrobiogazownia w Studzionce (woj. śląskie) Gospodarstwo Państwa Pojdów w Studzionce zlokalizowane jest w średnio zwartej zabudowie wiejskiej, Na terenie otoczonym z dwóch stron działkami sąsiadów, po drugiej stronie ulicy zabudową mieszkaniową a w kierunku zachodnim ok. 100 m małe gospodarstwo i zabudowa mieszkaniowa, Na działce budowlanej zlokalizowane są: dom mieszkalny, garaże maszyn, kurnik, chlewnia, zbiornik gnojowicy i inne pomieszczenia gospodarcze oraz silosy zboża, Przy z zrzutach i wywozie gnojowicy nasilały się wyziewy odorów, a w okresie letnim ze zbiornika gnojowicy wydzielał się metan. Ten stan spowodował, że gospodarz zaczął się interesować możliwością znacznego obniżenia (wręcz likwidacją) odorów w obejściu.

Widok z góry na gospodarstwo i sąsiednie zabudowania 1 2 5 4 3 6 2 1 - biogazownia 2 - kurniki 3 - chlewnia 4 - zbiornik reszty pofermentacyjnej 5 - garaże 6 - dom mieszkalny

Rozporządzenie ministra rolnictwa i rozwoju wsi w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budowle rolnicze i ich usytuowanie z dnia 25 marca 2013 r. (t.j. z dnia 16 stycznia 2014) § 7. Odległości komór fermentacyjnych i zbiorników biogazu rolniczego powinny wynosić co najmniej: 1) 20 m od pomieszczeń przeznaczonych na pobyt ludzi oraz od budynków inwentarskich, 2) 20 m od budynków innych niż określone w pkt 1 niepowiązanych technologicznie z instalacją służącą do otrzymywania biogazu rolniczego, 3) 5 m od granicy działki sąsiedniej, 4) 15 m od składu węgla i koksu, 5) 15 m od komór fermentacyjnych i zbiorników biogazu rolniczego, będących elementem odrębnych instalacji służących do otrzymywania biogazu rolniczego, 6) 15 m od silosów na zboże i pasze, 7) 5 m od innych obiektów budowlanych nie będących budynkami. § 6. – odległości otwartych i zamkniętych zbiorników na produkty pofermentacyjne

Mikrobiogazownia rolnicza w Studzionce Moc kogeneratora: 30 kW (w czasie budowy)

Kanały zrzutowe odchodów Kurnik Kanały zrzutowe odchodów Chlewnia Zrzut gnojowicy Zbiornik wstępny

Otwór wrzutowy do zbiornika wstępnego nakrywany klapą

Maszynownia w wydzielona z garażu maszyn rolniczych 1 3 2 1 1 4 1. maszynownia, 2. kogenerator 3. chłodnica awaryjna 4. tłumik

1 - silnik spalinowy, 2 - prądnica, 3, 4 - wymienniki ciepła Kogenerator 30 kW 1 2 3 4 1 - silnik spalinowy, 2 - prądnica, 3, 4 - wymienniki ciepła

Mikrobiogazownia w Szewni Przydomowa biogazownia wytwarza gaz na potrzeby gospodarstwa domowego. Do komory fermentacyjnej raz na dobę wrzuca się ok. 50 kg ulegających fermentacji płodów rolnych bądź ich odpadów (buraki, zboże, słoma, liście). Z takiej ilości powstaje na godzinę około 1 m3 biogazu. - moc 20 kWt - hydrolizer o objętości = 1,7 m3 - fermentor o objętości = 8 m3 - zbiornik biogazu o objętości = 10 m3 14

15

Inne (transportowalne) rozwiązania Modułowe, mobilne (bez fundamentu) instalacje mikrobiogazowni, produkowane w różnych opcjach mocy, wykorzystujące odchody zwierzęce, kiszonki i odpady produkcji rolnej do wytwarzania biogazu Przeznaczone dla małych gospodarstw rolno-hodowlanych oraz przedsiębiorstw przetwórstwa rolnego, spożywczego Otrzymany biogaz może być spalany bezpośrednio w piecu lub jako paliwo gazowe zasilać silnik spalinowy kogeneratora Moc generatora dla jednej komory 10-40 kW

Mikrobiogazownia kontenerowa (Instytut Maszyn Przepływowych + Politechnika Śląska) 3 2 1 4 1 - komora fermentacyjna, 2 - zasyp, 3 - przelew syfonowy, 4 - właz rewizyjny

Transport mikrobiogazowni 3 1 2 1 - komora fermentacyjna, 2 - miejsce na kogenerator i podest obsługi, 3 - zasyp do załadunku substratów

Kontenerowa mikrobiogazownia rolnicza KMR 7 Wnętrze komory: układ przelewowy, pompa wirnikowa, instalacja ogrzewania

Główne parametry techniczne prostopadłościenny, spawany, szczelny zbiornik ze stali węglowej, o wewnętrznych wymiarach: 2,5 x 2,5 x 12,0 m (wymiary kontenera morskiego) kubatura zbiornika: 75 m3, pojemność czynna ok. 60 m3 zewnętrzne ocieplenie z blachy trapezowej, z warstwą wełny mineralnej zintegrowany z komorą fermentacyjną zbiornik biogazu (na dachu komory) wewnętrzna instalacja ogrzewania przelewowy system usuwania masy pofermentacyjnej nowatorskie rozwiązanie systemu przemieszania masy fermentującej (bez mieszadła) możliwość zintegrowania komory z układem kogeneracyjnym (na podeście obsługi) produkcja biogazu od 3,5 do 5 m3 na godzinę (zawartości metanu ok. 55%)

Przepust gazowy do zamontowania zbiornika (worka) na gaz Montaż zadaszenia mikrobiogazowni Zamontowany zbiornik biogazu, widoczne zadaszenie komory

Przykładowy zestaw substratów, możliwe uzyski biogazu i energii

Mikrobiogazownia kontenerowa ITP/o. Poznań (producent Mega Bełżyce)

Parametry techniczne Pojemność komory fermentacyjnej 30 m3   Pojemność komory fermentacyjnej 30 m3 Pojemność zbiornika biogazu 13 m3 Moc układu na substratach rolniczych 4-6 kW Moc układu na substratach poprodukcyjnych 6-9 kW Inne opcje tego rozwiązania dają możliwość uzyskania mocy 25-36 kW

Przykładowy zestaw substratów, możliwe uzyski biogazu i energii Substraty rolnicze Parametr   Substraty rolnicze i poprodukcyjne wariant 1 wariant 2 wariant 3 wariant 4 30 m3 Objętość mieszaniny fermentacyjnej 970 t/r 400 t/r Substrat - gnojowica (sm 8%) 200 t/r 150 t/r — 95 t/r Substrat - kiszonka (sm 32%) 80 t/r 70 t/r Substrat poprodukcyjny (sm 46%) 212 t/r 275 t/r 12 21 HRT (hydrauliczny czas retencji – w dniach) 22 29 100 m3/r 31 000 m3/r Uzysk biogazu 39 200 m3/r 47 000 m3/r 61 110 kWh 65 100 kWh Uzysk energii 84 520 kWh 100 550 kWh 4 kW 6 kW Moc układu (przy 30% sprawności) 7,5 kW 9 kW 300 m3 200 m3 Minimalna pojemność zbiornika pofermentu 170 m3

Fermentacja sucha odchodów, odpadów i produktów ubocznych z rolnictwa oraz biodegradowalnych odpadów stałych Fermentacja w pomieszczeniach typu garażowego, hermetycznie zamkniętych, odgrzewanych i zraszanych tak zwanym „perkolatem” najczęściej w temperaturze mezofilnej Etapy przebiegu procesu: • 1 faza: aerobowa – tlenowa napowietrzanie substratu - samoczynne nagrzewanie •2 faza: anaerobowa – beztlenowa z perkolacją - wytwarzanie biogazu •3 faza: aerobowa – tlenowa higienizacja, osuszanie

Etapy przebiegu procesu

Mobigas – mobilne biogazownie kontenerowe Ekoinnowacje (Koszęcin na Śląsku)

KOSUBSTRATY ODPADY CELOWE ROŚLINY odchody zwierząt młóto z browarów wywar z gorzelni wytłoki owocowe wytłoki warzywne makuchy rzepakowe frakcja glicerynowa odpady z rzeźni kukurydza trawy burak słonecznik żyto i pszenżyto koniczyna i lucerna sorgo inne

Logistyka zbioru i dostaw substratów Dostępność substratów Odległość (transport) Przechowywanie, składowanie Wstępna obróbka (higienizacja, homogenizacja) Gwarancja ilości i składu chemicznego Odpady z wybranych działów specjalnych rolnictwa W gospodarstwach agroturystycznych – resztki ze stołówki/kuchni Photo: DeKalb, Ill wastewater treatment plant

Wydajność odchodów zwierzęcych w produkcji biogazu Substrat Zawartość suchej masy [%] Zawartość suchej masy organicznej (s.m.o.) [% s.m.] Teoretyczna wydajność biogazu z 1 kg s.m.o. [dm3] z 1 t świeżej masy [m3] zawartość metanu [%] Gnojowica bydlęca 10,0 68,5 801 55 Gnojowica świńska 7,5 82,0 815 50 58 Pomiot kurzy 27,0 67,0 773 140

Produkcja biogazu z surowców odpadowych Miejsce produkcji Odpad organiczny Zawartość suchej masy [%] Zawartość subst. org. [% s.m.] Zawartość azotu [% s.m.] Iloraz C:N Produkcja biogazu [m3/kg s.m.o.] Odpady pochodzenia roślinnego Zakłady przetwórstwa owocowo-warzywnego wytłoki jabłek 12-40 - 1,1-1,2 13-48 0,32 resztki ziemniaków 13-18 90-96,5 28 0,34-0,38 mączka fasoli, sojowa 7,2-7,6 4-6 wytłoki owocowe 20-30 90-95 0,9-2,6 20-49 0,38 Browary młóto 21-23,7 88-95,3 0,34-0,45 drożdże piwne 10 91,8 0,45 Gorzelnie, winiarnie wywar gorzelniany (żytni) 8 83 wywar gorzelniany (ziemniaczany) 6 85 0,23 wytłoki winogronowe 40 80 0,42 Cukrownie wysłodki 22 95 0,18 melasa 0,25

Produkcja biogazu z surowców odpadowych Miejsce produkcji Odpad organiczny Zawartość suchej masy [%] Zawartość subst. org. [% s.m.] Iloraz C:N Produkcja biogazu [m3/kg s.m.o.] Odpady pochodzenia zwierzęcego Rzeźnie odpady poubojowe 20 80 11-21 0,43 mierzwa 15-20 80-90 20-30 0,52 krew odpadowa 22-90 95 3-3,5 0,40 Zakłady z produkcji pasz resztki karmy zwierzęcej 34 92,5 15-150 0,31 łuski z młyna 84 - 0,30 Przeterminowana karma dla psów

Wydajność biogazu z różnych roślin Gatunek Plony [t/ha] Wydajność biogazu [m3/t św.m.] Wydajność biogazu [m3/ha] Kiszonka z kukurydzy 50 200 10 000 35 215 7 525 Burak pastewny 80 100 8 000 Trawa łąkowa – 3 pokosy 70 95 6 650 CCM – kukurydza 15 450 6 750 GPS – pszenica 12 500 6 000 Ziemniak 40 110 4 400 Ziarno pszenicy 7 600 4 200

ENERGIA SŁONECZNA Średnioroczne sumy promieniowania słonecznego całkowitego padającego na obszarze Polski na jednostkę powierzchni poziomej (MJ/m2) na podstawie pomiarów IMGW

BUDYNKI PASYWNE wylot powietrza wlot świeżego powietrza z filtrem Promieniowanie słoneczne ogrzewa pomieszczenia Centrala wentylacyjna Rekuperator Gruntowy wymiennik ciepła Bardzo dobre parametry izolacyjne przegród zewnętrznych umożliwiają ograniczenie strat energii Przykład budynku mieszkalnego z pasywnymi systemami ogrzewania słonecznego – Dom pasywny

KOLEKTORY SŁONECZNE

PRZYKŁAD – GOSPODARSTWO AGROTURYSTYCZNE Budynek mieszkalny o powierzchni użytkowej 150 m2 posiadający dwie kondygnacje – parter i poddasze. Instalacja słoneczna zaopatruje w ciepłą wodę gospodarstwo agroturystyczne, zamieszkałe na stałe przez 6 osób oraz dysponujące 4-6 miejscami noclegowymi, a także basen znajdujący się na terenie posesji

Instalacja wykonana w 2004 roku 8 płaskich kolektorów słonecznych Powierzchnia czynna jednego kolektora - 1,82 m2 Izolacja - wełna mineralna o grubości 55 mm Zbiornik na wodę (wymiennik ciepła) o pojemności 400 l Wymiennik basenowy (przeznaczony do podgrzewania wody basenowej) Nośnik energii - glikol Dogrzewanie grzałką elektryczną Fragment instalacji (od lewej zbiornik, zespół pompowo-sterownikowy, zestaw przyłączeniowy podgrzewacza, zespół naczynia przeponowego)

Schemat instalacji solarnej dla ogrzewania c.w.u. i wody w basenie Grzałka elektryczna Czujnik temp. Zawór trójdrogowy Zespół pompowo-sterowniczy Kolektor KS 2000 Zasobnik CW Zawór spustowy Ø 1” Ø 2” Wymiennik ciepła Czujnik temp. Czujnik temperatury Odpowietrzenie Zawór mieszający Zasilanie zimną wodą Pompa basenowa Filtr basenowy Schemat instalacji solarnej dla ogrzewania c.w.u. i wody w basenie

EFEKTY GOSPODARSTWA AGROTURYSTYCZNEGO W wyniku zmiany sposobu ogrzewania ciepłej wody użytkowej i wody w basenie, z ogrzewania elektrycznego na zasilane kolektorami słonecznymi w okresie od wiosny do jesieni włącznie (siedmiu miesięcy), nastąpiło zmniejszenie zużycia energii elektrycznej na ogrzewanie wody sięgające 99% (z bojlera elektrycznego 2 kW do 15 W pompy) W skali całego roku oszczędność ta wynosi ok. 58%

OGNIWA FOTOWOLTAICZNE

KOTŁOWNIA NA SŁOMĘ

URZĄDZENIE DO PRODUKCJI GRANULATU

Spalanie ziarna owsa lub innej drobnej biomasy

OŚRODEK WYPOCZYNKOWY HUBAL W KRASNOBRODZIE Ośrodek szkoleniowo-wypoczynkowy „Hubal” wybudowany w latach 90-tych. Część hotelowa - ok. 1200 m2 z dwudziestoma miejscami hotelowymi, stołówką i pomieszczeniami niezbędnymi do obsługi obiektu, domki drewniane i murowane. Ośrodek zapewnia wypoczynek całoroczny, indywidualny i grupowy. W ofercie znajduje się też organizacja konferencji, bankietów, wesel itp.

KOLEKTORY SŁONECZNE Sześć kolektorów cieczowych o łącznej powierzchni 12 m2 (2x1 m każdy) zostało zainstalowanych na dachu hotelu w maju 2006 roku W skład instalacji wchodzą dwa zbiorniki (wymienniki ciepła) o pojemności 300 l każdy, sieć rur instalacyjnych oraz zespół sterowniczo-pompowy W jednym ze zbiorników zainstalowano nagrzewnicę z kolektorów, zaś w drugim – z ekologicznego kotła

KOTŁOWNIA OPALANA PELETEM Kocioł firmy D’Alessandro Termomeccanica Surowcem energetycznym jest owies i pelety drzewne Piec ma moc nominalną 115 kW i moc ta w pełni wystarcza do ogrzania budynku oraz produkcji ciepłej wody użytkowej, nawet przy pełnym obłożeniu obiektu Obsługa urządzenia polega na zasypywaniu biomasy do zbiornika (w zależności od potrzeb – 2 lub 3 razy na dobę, w zbiorniku mieści się ok. 80 kg peletów) i okresowym usuwaniu popiołu Poza tym funkcjonowanie kotła sterowane jest automatycznie

BIOPALIWO RZEPAKOWE Przemysłowe zastosowanie znajdują następujące technologie: zimna, w której proces otrzymywania „biopaliwa” prowadzony jest w temperaturze 2070OC z użyciem katalizatorów gorąca, w której reakcje przebiegają w temperaturze 240OC i pod ciśnieniem ok. 10 MPa

TECHNOLOGIA WYTWARZANIA PALIWA RZEPAKOWEGO W MAŁEJ SKALI Proces technologiczny wytwarzania biopaliwa na bazie roślin oleistych składa się z następujących grup czynności: wytłaczania oleju wytwarzania biopaliwa z oleju dystrybucji biopaliwa

BUDOWA „GOSPODARSKIEJ” WYTWÓRNI PALIWA RZEPAKOWEGO Wytwórnia paliwa z oleju rzepakowego W-400, o wydajności 400 litrów paliwa dziennie, produkcji PROMAR - Poznań

UPROSZCZONA TECHNOLOGIA PRZERÓBKI OLEJU RZEPAKOWEGO NA PALIWO OPRACOWANA W PIMR POZNAŃ

POMPY CIEPŁA Schemat sprężarkowej pompy ciepła 1 – skraplacz, 2 – zawór, 3 – sprężarka, 4 – parownik, L – praca, Qd – energia niskotemperaturowa, Qg – energia wysokotemperaturowa

Źródło: prof. dr hab. Andrzej Myczko

Dziękuję za uwagę