Bioplyn
Bioplyn je plyn produkovaný během anaerobní digesce organických materiálů a skládající se zejména z metanu (CH4) a oxidu uhličitého (CO2).[1]
Zdroje bioplynu
Bioplyn je produkovaný zejména v:
- přirozených prostředích, jako jsou mokřady, sedimenty, trávicí ústrojí (zejména u přežvýkavců),
- zemědělských prostředích, jako jsou rýžová pole, uskladnění hnoje a kejdy,
- odpadovém hospodářství na skládkách odpadů (zde je označovaný jako skládkový plyn), na anaerobních čistírnách odpadních vod (ČOV), v bioplynových stanicích.
Použití bioplynu
Bioplyn z bioplynových stanic, ČOV a některých skládek je používán :
- k výrobě tepla,
- k výrobě tepla a elektřiny (kogenerace) - toto je nejčastější případ,
- k výrobě tepla, elektřiny a chladu (trigenerace) - trigenerace je využívána jen výjimečně.
- k pohonu dopravních prostředků (automobily, autobusy, zemědělská technika, vlaky)
Pro pohon motorových vozidel se používá bioplyn očištěný, někdy nazývaný také biometan. Je zbaven nevhodných složek; složení metanu tím v celkovém objemu naopak narůstá. Biometan je svým složením identický se zemním plynem distribuovaným jako CNG. Rozdíl je pouze ve způsobu vzniku. Vozidla vybavená k provozu na CNG díky tomu mohou automaticky tankovat i bioplyn.[2]
Složení bioplynu
Methan | 40-75 % |
Oxid uhličitý | 25-55 % |
Vodní pára | 0-10 % |
Dusík | 0-5 % |
Kyslík | 0-2 % |
Vodík | 0-1 % |
Čpavek | 0-1 % |
Sulfan | 0-1 % |
Energeticky hodnotný je v bioplynu metan a vodík. Problematickými jsou sirovodík a čpavek, které je často nutné před energetickým využitím bioplynu odstranit, aby nepůsobily agresivně na strojní zařízení.
Příklad
Jako příklad využití bioplynu může sloužit Ústřední čistírna odpadních vod v Praze (ÚČOV Praha), která využívá bioplyn z vyhnívacích nádrží k pohonu speciálních dieselelektrických agregátů. Vyrobenou elektřinou pokrývá čistička zhruba 50 % své spotřeby elektrické energie.
Kogenerační využití bioplynu
Stejně jako u jiných zdrojů lze při zpracování bioplynu využít kogenerace. U některých bioplynových stanic je využívána i mechanická energie, čímž se dosahuje až 95% účinnosti přeměny energie. Asi 1/3 vyprodukované energie bývá ale spotřebována na vlastní provoz bioplynové stanice.
U většiny bioplynových stanic se používají pro kogeneraci naftové motory. Bioplyn se nečistí, a proto se k němu musí přidávat asi 8 % nafty (5 - 10 %) kvůli mazání a chlazení. Právě díky kogeneraci je možné dosáhnout u bioplynové stanice ekonomické rentability, jelikož výnos za odběr odpadů a prodej kompostů je doplněn výnosem z prodeje energie. Pro kogeneraci je možné využít i starší motor, který však vyžaduje repasi a úpravu. Je samozřejmě rovněž nutné počítat s častějšími poruchami, a tudíž je vhodné mít zálohu.
Největší kogenerační stanice v Evropě využívající bioplyn je v provozu ve Velkém Karlově poblíž Znojma.
Sušení bioplynu
Sušení bioplynu znamená odstranění vlhkosti z bioplynu. Provádí se kvůli prevenci koroze zařízení pro využívání bioplynu (např. kogeneračních jednotek).
Nepříliš hluboké sušení bioplynu je možné zabezpečit prostřednictvím tepelného čerpadla. Bioplyn je ve výměníku tepla ochlazen chladicím agregátem a odloučená voda (kondenzát) je z plynu odstraněna. Poté je plyn opět zahřát teplou (kompresní) částí chladicího agregátu. Tato technologie zabezpečí vzdálení vlhkosti bioplynu od rosného bodu, je relativně jednoduchá, má nízkou spotřebu energie a ve většině případů je dostačující. (Při ochlazení bioplynu na 20 °C dojde ke snížení obsahu vody při 100% nasycení na 17,3 g/m3, což odpovídá 2,3 % objemovým.)
Hluboké sušení bioplynů je možné realizovat za pomoci tuhých sorbentů, jako je silikagel či molekulová síta, a nebo prostřednictvím kapalných sorbentů, kterými jsou zejména glykoly.
Výroba elektřiny z bioplynu
Bioplynové stanice jsou moderní a ekologická zařízení, která se běžně provozují v ČR i ve světě. Zpracovávají širokou škálu materiálů nebo odpadů organického původu prostřednictvím procesu anaerobní digesce bez přístupu vzduchu v uzavřených reaktorech. Výsledkem procesu je bioplyn, který je zatím nejčastěji využíván k výrobě elektřiny a tepla, a dále digestát, který lze použít jako kvalitní hnojivo (obdoba kompostu).
Statistika výroby bioplynu v EU dokládá rostoucí význam tohoto oboru např. z hlediska výroby obnovitelné energie. V roce 2006 bylo v rámci zemí EU z bioplynu, kalového plynu a skládkového plynu vyrobeno celkem 17,3 TWh elektrické energie (tedy 17,3 miliard kWh). Porovnání s rokem 2005 přitom ukazuje meziroční nárůst výroby elektřiny o takřka 29 % (celkem 13,4 TWh v roce 2005). Pro představu: množství elektrické energie, vyrobené z bioplynu v celé Evropě, převyšuje o 44 % výrobu elektrické energie české jaderné elektrárny Temelín (12,02 TWh v roce 2006).
Bioplynové stanice zpracovávají mimo vedlejších zemědělských produktů i průmyslové a komunální bioodpady. Bioplynové stanice mohou být zemědělské, kde bývá nejčastěji provozovatelem větší zemědělský podnik, nebo stanice komunální a průmyslové související s čistírnami odpadních vod, kde bývá provozovatelem např. město či průmyslový podnik. Do kategorie bioplynových stanic se ještě řadí skládkový plyn, který je řízeně produkován a jímán ze skládek odpadů.[3]
Odkazy
Reference
- DOSKOČILOVÁ, Alena; DOSTÁLOVÁ, Hana; CHLÁDEK, Marek; SVITAVSKÝ, Michal; ŠIMÍČEK, Vladimír. Biomasa pro energii [online]. Tábor: Střední průmyslová škola strojní a stavební, Tábor, Komenského 1670, 2013 [cit. 2019-05-14]. Kapitola Bioplyn, s. 61. Dostupné online.
- Pohon motorového vozidla na bioplyn (biometan)
Literatura
Související články
Externí odkazy
- Slovníkové heslo bioplyn ve Wikislovníku
- Obrázky, zvuky či videa k tématu Bioplyn na Wikimedia Commons
- Bioplynová stanice na Enviwiki
- http://www.bioplynove-stanice.eu/ Archivováno 15. 8. 2013 na Wayback Machine
- https://web.archive.org/web/20131020203347/http://www.kogenerace-kotel.cz/index.php/bioplynova-stanice
- https://web.archive.org/web/20130325144125/http://www.agroplanet.cz/bioplynka.html
- http://www.agroland.cz/bioplynove_stanice.html
- ŠlápniNaPlyn.cz – portál o vozidlech s pohonem na LPG, CNG a bioplyn
- https://web.archive.org/web/20050331053129/http://www.biogasworks.com/
- (česky) stránky České sdružení pro biomasu - Biom.cz
- https://web.archive.org/web/20030724180353/http://roseworthy.adelaide.edu.au/~pharris/biogas/beginners.html
- http://www.seilnacht.tuttlingen.com/referate/biogas01.htm
- http://www.Schurwald-SOLAR.de
- https://web.archive.org/web/20060427065210/http://www.ias.unu.edu/proceedings/icibs/piccinini/paper.htm Piccinini
- OGIN Biogas BV
- Bioplynové stanice v ČR
- Přehled zpracovatelů biologicky rozložitelného odpadu = Bioplynových stanic