Bioplyn v Německu

Michael Köttner, Minghuan Shan, Václav Sladký 1. Perspektivy V oblasti výroby bioplynu v zemědělství došlo ve SRN k výraznému zlomu nedávným přijetím nového zákona o obnovitelných zdrojích energie (EEG), který podstatně zvyšuje výkupní ceny elektřiny z těchto zdrojů. K novému příznivějšímu prostředí na trhu s energií přispívá i stanovisko vlády a podpůrné investiční programy jednotlivých spolkových zemí, které zaručují stabilní rámcové podmínky pro výstavbu a provoz bioplynových stanic (BPS) v zemědělství. Výroba bioplynu se tak stává skutečným a významným přídavným odvětvím vedle rostlinné a živočišné výroby, vedle pevných biopaliv a bionafty. Kofermentace různých bioplyn poskytujících substrátů vytváří možnost dalších příjmů z rostlin, ze zpracování organických odpadů a příjmů za elektrickou energii dodanou do sítě, případně za teplo. Energií bohaté rostliny jako jsou kukuřice, tráva, řepa a řepka mohou být ve velkém rozsahu pěstovány na orné půdě (vyčleněné z výroby potravin) a prostřednictvím bioplynové stanice přímo převedeny na čistou energii a hodnotné hnojivo. Z hlediska ochrany životního prostředí je pozitivní, že se zvyšuje kvalita hnoje a kejdy, dosud obtížných odpadů živočišné výroby. Fermentačním procesem se podstatně snižuje pachová zátěž z těchto organických odpadů. Ekologii prospívá úspora fosilních paliv a snížení jejich produkce CO2, významného skleníkového plynu, protože zpracování organické hmoty na energii přes bioplyn je \"CO2 - neutrální\". Technika tvorby bioplynu se v posledních létech dostala na vysokou technologickou úroveň v oblasti samotného zařízení, což je charakterizováno systémem levných modulových komponentů jak na vlastní fermentory, tak pomocná zařízení, nádrže, čerpadla, homogenizátory, odlučovače kapaliny, míchadla a kogenerační jednotky pro využití bioplynu. K tomu přispívají příznivá nařízení v oblasti ochrany životního prostředí a konečně i zmiňovaný energetický zákon o výhodných cenách vykupované elektřiny. Od roku 1990, kdy bylo v Německu v provozu jen asi 100 \"selských\" bioplynových stanic, se jejich počet do roku 2001 zvýšil asi na 1000 s celkovým energetickým výkonem 75 MW. V roce 2003 je ve SRN již kolem 1700 BPS a odhaduje se, že do 10 let se jejich počet ještě zdvojnásobí. 2. Potenciál Podle odhadů německé vlády by mohl bioplyn krýt asi 5,5 % německé potřeby zemního plynu, respektive dodávat až 17 miliard kWh elektrické energie ročně. Tak by se elektřinou mohlo zásobovat až 4,4 milionů domácností a teplem až 1,1 milionů domácností. Z bioplynu vyrobené elektrické energie by bylo třikrát více, než německé zemědělství pro svou činnost potřebuje. Představuje to energetický výkon cca 2000 MW, což je výkon dvou jaderných elektráren. Podle opatrných odhadů Ing. Nitsche (1994) a Ing. Kaltschmitta (1993) by investice na bioplynové stanice pro potřeby asi 200 000 německých zemědělských podniků činily 50 až 80 miliard marek. Jedna BPS však může \"sloužit\" až 35 menším podnikům. Případné dotace a subvence by mohlo zemědělství dobře ekonomicky zužitkovat. To by kromě jiného vedlo i ke stabilizaci venkova, zřízení nových pracovních příležitostí nejen v zemědělství, ale i v průmyslu, vyrábějícího potřebná zařízení. Pro uvedené záměry je možno údajně teoreticky využít až 86 % organické hmoty ze zemědělství, což představuje značný energetický potenciál. Vedle výroby potravin se otevírá zemědělství nový výrobní obor, pružnost v podnikání a možnost dalších příjmů. Zemědělec se do určité míry stává \"energetikem\". Při spolufermentaci travin získaných z nezbytné péče o krajinu, účelově pěstovaných energetických rostlin na plochách ponechávaných v klidu (vyčleněných z výroby potravin) a zbytků z výroby potravinářského průmyslu a stravování se pro zemědělce otevírá možnost získávat v bioplynových stanicích až trojnásobné množství energie než jaké se získává při prostém zpracování chlévské mrvy a kejdy na bioplyn. To dokazují BPS firmy LIPP. 3. Bioplynové stanice - systém LIPP Firma LIPP patří mezi přední světové podniky ve výrobě a výstavbě bioplynových stanic, zejména pro zemědělské závody, i když buduje zásobníkové a skladovací systémy i pro ostatní odvětví a komunální potřeby. Vyvinula výrobně jednoduchý a provozně hospodárný modulární systém založený na navinovací technologii stavby. Tzv. KOMBI - reaktor (fermentor) je jádrem celé stanice. Základem je nádrž vyrobená z ocelového plechu s nerezovou vystýlkou s integrovaným plynojemem, který se nachází v horní části pod střechou. Do systému patří řada komponentů zajišťujících funkci, jako je příhřev, tepelná izolace, čerpadla a bezpečnostní zařízení. Vysoká funkční bezpečnost a spolehlivost výtěžnost bioplynu je zajištěna účinným, patentovaným systémem mícháním substrátu a jeho náhřevu. Bioplynové stanice LIPP mají výjimečně dlouhou životnost zásluhou vysokého standartu kvality (firma LIPP je \"Specializovaným\" podnikem podle § 19 WHG ve svazku Qualitätverband Biogas e.V.) a jsou cenově výhodné s ohledem na jejich modulární systém. Nabídky firmy LIPP na výstavbu bioplynové stanice jsou vždy optimální s ohledem na podmínky požadovaného výkonu, suroviny a vycházejí z dlouholetých zkušeností v tomto oboru a obsahují etapy prvotního poradenství, přes projekci a samotnou výstavbu. 4. Souhrn dosažitelných výkonů a předností bioplynových stanic. Výroba energie Výroba elektrické energie pro vlastní spotřebu v podniku a dodávky do sítě Výroba tepla pro vytápění budov a ohřev užitkové vody, případně chlazení Zlepšení základních vlastností substrátu Zlepšení tekutosti a homogenity substrátu Zamezení přirozeného úniku plynů ze skladovaných organických hnojiv Mobilizace živin v substrátu pro jejich lepší přijatelnost rostlinami Podstatné omezení klíčivosti semen plevelů a činnosti nežádoucích mikroorganismů Ekologický efekt Klimaticky neutrální výroba energie (CO2) Odstranění přirozených úniků metanu a dusíkatých látek Odstranění zápachů z chlévské mrvy a kejdy Odstranění a využití problematických organických odpadů Využití místní zdrojů pro výrobu ekologické energie Ekonomický efekt pro venkov Celkově přináší rozvoj bioplynové techniky nové perspektivy pro sektor zemědělství s možností vyšší zaměstnanosti, vyšších příjmů a zlepšení životního prostředí. 5. Bioplynová stanice pana H. Seklera, Phalheim, okres Ellwangen BPS se nachází se asi 10 km západně od města Tannhausen, kde sídlí základní závod firmy LIPP. Je vybudována \"na zelené louce\" nákladem asi 400 000 EURO v blízkosti zcela nové drůbežárny - odchovny broilerů o kapacitě 110 000 kusů za rok. Zpracovává veškerou podestýlku ze 6 turnusů během roku, která se částečně meziskladuje podle potřeby v horizontálním sile. Podestýlka tvoří však jen asi jednu třetinu substrátu, který přichází do fermentoru. Dvě třetiny představuje zelená hmota, zejména kukuřice, která se přidává k podestýlce buď v zeleném stavu nebo ve formě siláže, skladované ve velkém horizontálním sil v blízkosti stanice. Přijímacím místem substrátu je předjímka vybavená homogenizátorem, ke kterému se přivádí část (asi l/3) fugátu získaného ve šnekovém separátoru za fermentorem. Dvě třetiny fugátu se skladují ve zvláštní jímce, vyrobené stejným způsobem jako hlavní fermentor, tj. vinutím a pertlování pásového plechu. Jímka na fugát není, na rozdíl od fermentoru, tepelně izolována a má jen jednoduchý plášť. Základní technické údaje bioplynové stanice LIPP 1000. Objem reaktoru 1 000 m3 Z toho plynojem 250 m3 Nádržka na fugát 2 000 m3 Nádržka na melasu, (fortifikační přídavek) 20 m3 Nádržka odsíření 5 m3 Nádržka u separátoru fugátu 3 m3 Nádržka - předjímka 15 m3 Obsah silážního žlabu na kukuřici 4 000 m3 Obsah žlabu pro vyžilý pevný substrát 1 000 m3 Elektrický výkon kogenerace 150 kW Výkupní cena elektřiny 0,1 EURO (3.2 Kč/kWh) Příjem za elektřinu za den 360 EURO (11 520 Kč/d) Příjem za elektřinu za rok 131 400 EURO (4,2 mil. Kč) Náklady na výstavbu bioplynové stanice 400 000 EURO (12,8 mil. Kč) Využití tepla celkem: 280 kW 30% pro vytápění fermentoru, zbytek pro vytápění drůbežárny, ohřev vody a vytápění správní budovy Způsob míchání a přečerpávání vrtulové míchadlo, dvojitá odstředivá čerpadla Homogenizátor rotační, s pevnými kladívky a protikladívky Obsluha v průměru l hodina denně, jinak automaty a PC Vznik tohoto článku umožnil grant Nadace Sluníčko číslo 5/03. Zdroj: CZ BIOM - www.biom.cz