Biogaz gaz palny , powstający samoczynnie w wyniku fermentacji beztlenowej materii organicznej, np. biomasy, odchodów zwierzęcych, osadów ściekowych, biodegradowalnych stałych odpadów komunalnych

Skład biogazu Składniki % Metan 55 - 75 Dwutlenek węgla 25 - 45 Azot 55 - 75 Dwutlenek węgla 25 - 45 Azot 0 - 0,3 Wodór 1 - 5 Siarkowodór 0 - 3 Tlen 0,1 - 0,5

Produkcja biogazu może odbywać się samorzutnie w procesach rozkładu substancji organicznych lub może się odbywać celowo. Na torfowiska (gaz błotny, gaz gnilny) Na wysypiskach (gaz wysypiskowy) Z osadów ściekowych w oczyszczalniach ścieków Z odpadów zwierzęcych w gospodarstwach rolnych Biogazownie rolnicze Komory fermentacyjne osadów ściekowych w komunalnych oczyszczalniach ścieków Instalacje odgazowania składowisk odpadów komunalnych

Możliwości pozyskiwania i wykorzystywania biogazu w biogazowni

Wydajność produkcji biogazu Substraty [1 tona] Ilość biogazu [m3] Gnojowica bydlęca 25 Gnojowica świńska 36 Serwatka 55 Krajanka buraczana 75 Wywar gorzelniany 80 Odpady zielone 110 Odpady biologiczne 120 Kiszonka kukurydzy 200 Tłuszcz 800

Sposoby zagospodarowania biogazu Otrzymywanie energii cieplnej w wyniku - spalania bezpośredniego (dostarczanie gazu do sieci) - ogrzewania wody Otrzymywanie energii elektrycznej - z odzyskiem ciepła - bez odzysku ciepła Otrzymywanie energii mechanicznej - w silnikach spalinowych - do napędu pojazdów Wykorzystanie gazu w procesach technologicznych, np. w produkcji metanolu , chemikaliów.

Na instalacje biogazowni składa się zazwyczaj: układ podawania biomasy zbiornik surowca komora fermentacyjnej (z układem dozowania, podgrzewania i mieszania mechanicznego) zbiornik magazynowy przefermentowanego substratu (szlam) zbiornik biogazu agregat kogeneracyjny układu kontrolno – sterującego instalacji gazowej

Schemat ideowy systemu do produkcji biogazu w biogazowni rolniczej 1.Zbiornik surowca 2.Komora fermentacyjna 3.Zbiornik produktu przefermentowanego 4.Zbirnik biogazu 5.System do produkcji ciepła lub ciepła i energii elektrycznej w skojarzeniu

Komora fermentacyjna To kluczowy elementem instalacji w której zachodzi proces fermentacji beztlenowej. Jest to proces biologiczny rozkładu substancji organicznych przeprowadzany w warunkach bez dostępu powietrza przez bakterie anaerobowe (beztlenowe). Produktem tego rozkładu są związki proste – głównie metan i dwutlenek węgla oraz niewielkie ilości wodoru, siarkowodoru, amoniaku i innych gazów śladowych. Skład biogazu i tempo jego wytwarzania zależy od składu surowca i temperatury w komorze. Zbiornik jest ogrzewany – optymalna temperatura to 35-40 ºC (fermentacja mezofilowa). W celu przyspieszenia procesu, komory posiadają urządzenia mieszające. Pozostałość pofermentacyjna może być wykorzystywana jako nawóz.

Proces powstawania biogazu-fermentacja anaerobowa Temperatura i czas fermentacji podstawowych beztlenowych mikroorganizmów Mikroorganizmy Temperatura [oC] Czas fermentacji [dni] Psychrofilowe 12 - 16 90 - 120 Mezofilowe 32 - 37 25 - 30 Termofilowe 51 - 60 10

Biogaz jest najczęściej wykorzystywany na miejscu do skojarzonego wytwarzania energii elektrycznej i ciepła. Dokonuje się tego w systemie konegeracyjnym na który składa się silnik tłokowy spalający biogaz sprzęgnięty z prądnicą synchroniczną produkującą energię elektryczną. Na skutek spalania gazu w silniku powstaje ciepło, które jest odprowadzane i wykorzystywane jako ciepło użytkowe.

Kogeneracja - jednostki skojarzone Proces jednoczesnej produkcji energii elektrycznej i cieplnej , przy maxymalnynm ograniczeniu strat przesyłu i transformacji. Wykorzystywana z dużą wydajnością energia chemiczna paliwa wpływa na obniżenie kosztów energii przy jednoczesnym zredukowaniu emisji CO2 i in. zanieczyszczeń towarzyszących spalaniu. Układ kogeneracyjny składa się z: Wymienniki ciepła służą do wykorzystania energii cieplnej z: Silnika (lub turbiny), Zespołu generatora, Wymienników ciepła. -chłodnicy turbosprężarki, -wody z płaszcza chłodzącego, -olejów smarowniczych, -gazów wylotowych.

Projekt biogazowni

Zalety wynikające ze stosowania rolniczych instalacji biogazowych: produkowanie „zielonej energii” ograniczanie emisji gazów cieplarnianych poprzez wykorzystanie metanu obniżanie kosztów składowania odpadów zapobieganie zanieczyszczeniu gleb oraz wód gruntowych, zbiorników powierzchniowych i rzek uzyskiwanie wydajnego i łatwo przyswajalnego przez rośliny nawozu naturalnego eliminacja odoru eliminacja patogenów w procesie higienizacji (bakterie Salmonelli , Escherichia Coli , wirusy pryszczycy)

Zagrożenia i oddziaływanie biogazu na środowisko eksplozje pożary niebezpieczeństwo uduszenia ludzi i zwierząt w zagłębieniach terenu, studzienkach lub innych miejscach gromadzenia się gazu grozi zatruciem ludzi i zwierząt poprzez działanie zawartego w nim siarkowodoru i innych trujących związków chemicznych migrując przez warstwy gleby blokuje dostęp tlenu do korzeni roślin, powodując ich obumieranie emisja metanu i dwutlenku węgla pogłębia efekt cieplarniany

Obecnie funkcjonuje około 20 biogazowni o mocy ok Obecnie funkcjonuje około 20 biogazowni o mocy ok. 40 MW (większa część obejmuje gazowe kotły służące do spalania biogazu) pierwsza biogazownia rolnicza w Polsce wybudowana została między innymi w mieście zwanym Duchownem, gdzie wykonywała pracę cięgiem od 1993 roku do 1995 roku lecz uległa ona zamknięciu z materialnych powodów

Znaczna ilość biogazowni działa w Danii, gdzie jest ich około dwadzieścia. Są one scentralizowane i duże oraz odbierają nieczystości z wielu zwierzęcych farm oraz dwadzieścia instalacji na indywidualnych farmach W sąsiednich Niemczech znajduje się ponad 600 rolniczych biogazowni

Biogazownie rolnicze

POWSTAWANIE GAZU WYSYPISKOWEGO I - FAZĘ TLENOWĄ (hydroliza) II - FAZĘ ACIDOGENEZY III - FAZĘ OCTANOGENEZY IV - FAZĘ METANOGENEZY (niestabilną , stabilną , zanikającą)

Teoretyczny skład gazu wysypiskowego w funkcji czasu.

- Odgazowanie aktywne (zasysanie). - Systemy mieszane. METODY PRZECIWDZIAŁANIA NIEKONTROLOWANEJ MIGRACJI, WYDOBYWANIA, I WYKORZYSTANIA GAZU WYSYPISKOWEGO - Odgazowanie bierne. - Odgazowanie aktywne (zasysanie). - Systemy mieszane.

Studnia odgazowująca

Schemat wykorzystania gazu wysypiskowego

Zalety odgazowania składowisk Zapogieganie niekontrolowanej ucieczce gazu ze składowiska Zmniejszenie groźby wybuchów Zmniejszenie rozprzestrzeniania się odorów Ograniczenie niekontrolowanej emisji gazów cieplarnianych

ZAGROŻENIA POWODOWANE PRZEZ GAZ WYSYPISKOWY Gaz wysypiskowy może powodować liczne zagrożenia należące do 5 kategorii: 1. Zagrożenie dla roślin - degradacja strefy ukorzeniania. 2. Zagrożenia dla budowli - osiadanie, wybuchy, pożary. 3. Zagrożenia dla ludzi - nieprzyjemny zapach, niedotlenienie, działanie toksyczne, wybuchy, pożary. 4. Zagrożenie wód - degradacja wód gruntowych. 5. Zagrożenie dla atmosfery - zanieczyszczenie powietrza " gazami cieplarnianymi"

Jedna z pierwszych w Polsce instalacja energetycznego wykorzystania gazu ściekowego w oczyszczalni ścieków powstała w 1998 r. w Inowrocławiu W Polsce działa prawie 40 instalacji bazujących na gazie wysypiskowym Szacuje się, że w chwili obecnej na świecie działa co najmniej 800 instalacji do energetycznego wykorzystania gazu wysypiskowego. W Europie najbardziej zaawansowana jest pod tym względem Wielka Brytania

Instalacje odgazowania składowisk odpadów komunalnych

Skutki środowiskowe ujmowania biogazu produkcja energii odnawialnej zmniejszenie zużycia kopalnych surowców energetycznych zmniejszenie emisji związków powstających podczas spalania kopalnych surowców energetycznych wytwarzanie biogazu zachodzi w sposób ciągły i nie jest uzależnione od warunków pogodowych (wiatr , słońce)

Schemat instalacji biogazu w oczyszczalni ścieków w Tychach

Produkcja energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych w Polsce w 2004 r.

Narodowa strategia rozwoju EO 2001 przewiduje 7,5% udział OZE w bilansie energii pierwotnej w 2010 roku i 14% w 2020 roku.