zpravodajství životního prostředí již od roku 1999

Elektřina vyráběná z bioplynu

19.02.2004
Obecné
Elektřina vyráběná z bioplynu
Z činnosti odborné agentury pro obnovitelné zdroje

Organizace s názvem Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. (FNR) z Gülzowa v Meklenbursku-Předních Pomořanech v SRN řeší celou řadu zajímavých projektů spojených s využíváním obnovitelných zdrojů. Podle odhadů totiž může využití biomasy pokrýt zhruba 5 až 10 % potřeby primární energie v Německu; dnes je to méně než 1 %. Mezi nové projekty patří užití bioplynu vznikajícího jako vedlejší produkt v zemědělství k pohonu dopravních prostředků, k výrobě elektrické energie a k vytápění.

V projektu podporovaném Spolkovým ministerstvem pro ochranu spotřebitele, výživu a zemědělství (BMVEL), energetickým koncernem E.ON a účastí společnosti MTU Friedrichshafen na projektu, se řeší užití palivových článků k CO2 neutrální výrobě energie z bioplynu vznikajícího fermentací biomasy ze zemědělského odpadu, za jejíž potenciál se uvádí hodnota až 150 kWh.t-1.

Energie z palivových článků PEM

První ze směrů jde známější cestou zpracování bioplynu přes palivové články typu PEM nebo též PEMFC (Polymer Elektrolyte Membrane Fuel Cell nebo Proton Exchange Membrane Fuel Cell) zpracováním na vodík s nutností reformování a čištění od CO2 a sulfanu (sirovodíku, H2S). Na řešení spolupracují i Spolkový výzkumný ústav pro zemědělství (FAL), Braunschweig, a firma Farmatic Biotech Energy, Nortorf.

Zatím jejich účinnějšímu nasazení brání vyšší cena instalovaného výkonu a omezení provozní teploty na cca 100 °C. Podle studie firmy Shell z roku 2001 by však měla cena 1 kW u PEMFC klesnout z 2000 USD v roce 2001 na 500 USD v roce 2006 a na 50 USD po roce 2010. V roce 2006 by měla být nižší než cena 1 kW u spalovacích turbin. Další snížení ceny a zvýšení provozní teploty na 200 °C lze očekávat použitím nové polymerní membrány z vysokoteplotního plastu polybenzimidazolu (PBI) z vývoje společnosti Celanese, která umožní lepší management tepla. Současné polymerní membrány s polymery Vectra (LCP) a Fortron (PPS) z plastů firmy Ticona, součásti skupiny Celanese, již umožňují provoz při 180 °C.

Palivové články MCFC

Jako alternativa ke konvenční výrobě energie přes spalování bioplynu a zpracování přes palivové články PEMFC se nabízí využití bioplynu bohatého na methan (35 - 85 % obj. s energetickou hustotou 34 MJ.Nm-3) a CO2 (30 - 45 % obj..) v palivových článcích s roztavenými alkalickými karbonáty MCFC (Molten Carbonate Fuel Cell), které nabízí řadu předností ale má i své problémy. Výhodou je výkonový rozsah 1 kW až 1 MW, elektrická účinnost procesu až 50 %, tepelná až 70 %, extrémně nízké emise, tichý provoz, možnost zpracování CO2 i využití vysoké teploty procesu 650 °C. Nevýhodou je nutnost čištění bioplynu od sulfanu, siloxanů a sloučenin s chlorem a fluorem.

Vůbec první světové nasazení elektrárny s MCFC na zemní plyn na světě se uskutečnilo na německé klinice Rhön-Klinikum v Bad Neustadt/Saale v květnu 2001, kde zařízení HotModule od MTU Friedrichshafen o výkonu 250 kW kryje 20 % spotřeby proudu kliniky a připravuje teplou užitkovou vodu a páru pro sterilizační zařízení. Efektivní roční nasazení dosahuje až 8300 hodin.

Při reformování bioplynu se v reformerové části MCFC mění methan katalytickou reakcí s vodní parou při procesní teplotě na vodík a CO2. Ty se zpracovávají katodicko-anodickou reakcí článku se vzdušným kyslíkem v karbonátovém elektrolytu za vzniku energie. Jako experimentálního zařízení je použito 300 W laboratorního článku od MTU CFC Solutions. Po ověření v zemědělském závodě bude výroba bioplynu připojena na HotModule MTU s výkonem 220 kW. Řešitel projektu Schmack Biogas z Burglengenfeldu již má za sebou řešení MCFC technologie pro zemní plyn a bioplyn z čištění odpadních vod. Projekt pro využití zemědělského bioplynu má zatím úspěšný průběh a jeho ukončení se předpokládalo na konec roku 2003.

Na bioplyn jezdí i autobusy

K dalším projektům FNR na využití bioplynů patří užití k pohonu autobusů, na němž spolupracuje s firmami Farmatic Biotech Energy a BioKraft Schleswig v Sankt-Jürgenu ve Šlesvicku-Holštýnsku. Předpokladem je vyčištění bioplynu na jakost zemního plynu. S podporou BMVEL se připravuje zařízení na zpracování 120 tisíc tun bioplynu ročně, využívající k čištění od sulfanu a CO2 technologii adsorpce za proměnného tlaku (PSA) s uhlíkovými molekulárními síty a aktivním uhlím. V ideálním případě toto zařízení vyrábí téměř čistý methan a aktivní uhlí se po takřka 100 % regeneraci vrací zpět do procesu.

Cílem je vybudování sítě čerpacích stanic pro pohon městských a regionálních autobusů na zemní plyn ve Šlesvicku a v okrese Schleswig-Flensburg, které by měly postupně přejít na bioplyn. Jako první by měly zahájit provoz na vyčištěný zemědělský bioplyn školní autobusy ve Schleswigu během roku 2004.

Příručka pro uživatele, kteří topí biomasou

Agentura FNR se též zabývá informační činností v oboru využití obnovitelných zdrojů energie, zaměřenou mj. i na souvislost se vstupem v platnost nařízení EnergieEinsparVerordnung (EnEV), jímž se v SRN od roku 2006 zpřísní přípustné hodnoty energetické a ekologické náročnosti kotlů pro vytápění. Očekává se, že nová opatření se dotknou asi 1,6 mil. kotlů, jejichž provoz nebude nadále přípustný mj. z hlediska produkce emisí CO2. Proto se očekává značný zájem o přechod na vytápění biomasou.

Pro usnadnění rozhodování vydala agentura FNR příručku Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen pro plánování, investice, výběr a provoz kotlů malých výkonů do 100 kW na bioenergie. Příručka o 184 stranách, jejímž editorem je Hans Hartmann, je určena pro domácnosti, živnostníky, projektanty, architekty, obchodníky s palivy a úřady. Obsahuje též informace o legislativě SRN k vytápění biomasou. Agentura ji nabízí zdarma a informace lze získat na adrese: bioenergie-kleinanlagen@fnr.de a na www.fnr.de. V souvislosti s uplatňováním pravidel EU v ekologizaci vytápění v ČR může být příručka zajímavá i pro českého čtenáře.

Zdroj: Technik

Komentáře k článku. Co si myslí ostatní?

Další články
Chystané akce
INISOFT s.r.o.
27
7. 2017
27.7.2017 - Seminář, školení
Olomouc, ibis Olomouc Centre
ASIO, spol.s r.o.
28
7. 2017
28.7.2017 - Ostatní akce
od 09:30 do cca 11:00, na YouTube
7
8. 2017
7-11.8.2017 - Tábor, výlet, pobytová akce
Zahrada lesní MŠ Šárynka, Praha 6
Podněty ZmapujTo
Mohlo by vás také zajímat
Naši partneři
Složky životního prostředí