Mikrobiogazownia w każdej wsi? Instalacje biogazowe wykorzystujące technologię suchej fermentacji perkolacyjnej są znane, sprawdzone i z sukcesami stosowane od wielu lat. Dotąd rzadko stosowane w Polsce (częściej za zachodnią granicą), do tej pory nie stanowiły istotnego udziału w rynku. By zmienić ten stan, konieczne było przełamanie istniejących barier i obniżenie tzw. progu wejścia inwestora. To już się udało także w Polsce.
Dotychczasowe uwarunkowania
Podstawową barierą, przed którą staje inwestor jest skala inwestycji, będąca warunkiem osiągnięcia korzystnych parametrów zwrotu z inwestycji. Występuje tu prosta zależność: czym większa instalacja i większy przerób substratów, tym większa moc instalacji i odpowiednio duża produkcja energii powiązana z okresem zwrotu zainwestowanego kapitału. Z tego powodu realizowane do tej pory inwestycje z reguły dotyczą instalacji o mocach od kilkuset do tysiąca kWe oraz nakładów od dziesięciu do kilkudziesięciu milionów PLN. Przykładowa, pracująca w Polsce instalacja suchej fermentacji perkolacyjnej o mocy 716 kW wymaga przepustowości 24 000 ton substratu/rok. Tylko zawodowy podmiot komercyjny lub duży zakład komunalny może wybudować i utrzymać taką instalację.
Rejestr biogazowni w Polsce
Po drugiej stronie mamy mikroinstalacje wymagające mniejszego „karmienia” suchym substratem, bo od 1 do 4 tys. ton/rok. Jest to skala instalacji, którą może już zbudować i utrzymać średnie gospodarstwo hodowlane lub rolne oraz zakład komunalny małej lub średniej gminy. Praktyka pokazała jednak, że „zminiaturyzowane” rozwiązania były bardzo drogie w przeliczeniu na 1 kWe i na ilość wytworzonej energii. A to wydłużyło okresy zwrotu i zmniejszyło inwestorowi szanse na zyski. Przykład sprzed kilku lat w województwie śląskim wyraził to w liczbach: cena samego urządzenia suchej fermentacji perkolacyjnej o mocy 20 kWe, a więc bez pozostałej, niezbędnej infrastruktury, wyniosła 330 tys. EUR, czyli 76 tys. zł na 1 kWe. Sytuacja ta kompletnie nie przystaje do parametrów trwającego właśnie programu wsparcia Agroenergia 2, gdzie cena referencyjna mikrobiogazowni rolniczej wynosi 30 tys. zł na 1 kWe.
Zniesiona bariera
Średnie i duże biogazownie suchej fermentacji perkolacyjnej rozwijają się swoim tempem i wraz ze wzrostem dostępności kapitału, w Polsce będą nadal budowane przez wyspecjalizowane firmy. Radykalnych kroków wymagał natomiast segment mikroinstalacji.
Cel brzmiał: obniżyć koszty wytwarzania poprzez seryjną produkcję powtarzalnych urządzeń w skali do 50 kWe i wprowadzić je na rynek polski, by zapewnić zwrot z inwestycji w okresie od 7 do 10 lat. Podobny cel udało się już osiągnąć producentowi BIOLECTRIC w zakresie fermentacji mokrej, działającemu w Polsce poprzez partnera NATURALNA ENERGIA.plus.
Wspólnie zbudowano w kraju sieć ponad 40 instalacji mikrobiogazowych, zagospodarowujących gnojowicę i osady ściekowe. Teraz kolej na materiał suchy, czyli: obornik, kurzeniec, odpady zielone i spożywcze. A to jest druga połowa dostępnego w Polsce materiału, mogącego zasilić rozproszone po gospodarstwach mikrobiogazownie. Kluczem do przełamania barier okazało się wykorzystanie nowych rozwiązań technicznych i organizacyjnych, ale bazujących na sprawdzonych już w praktyce technologiach.
Motorem tych zmian stała się ponownie firma NATURALNA ENERGIA.plus, która na bazie kilkuletnich doświadczeń była w stanie zweryfikować skuteczność poszczególnych rozwiązań i je wdrożyć. Efekt: rozpoczęcie w grudniu 2021 produkcji pierwszych mikroinstalacji suchej fermentacji perkolacyjnej o mocy 40 kWe, gdzie nakład inwestora na 1 kWe mocy urządzenia nie przekroczył 35 tys. zł. Najskuteczniejszym rozwiązaniem okazała się francuska myśl technologiczna, wytwórczo zlokalizowana w Tunezji, gdzie zachowano najwyższe standardy produkcji kontroli jakości (ISO 9001:2015). W ten sposób pojawił się w Polsce produkt firmy METHANIA o nazwie Jalla-Gaz i zakresach mocy 8, 12, 18, 20, 36 i 40 kWe.
Sucha fermentacja perkolacyjna w skali mikro
Realizowane instalacje o mocy 40 kWe bazują na monosubstracie w postaci obornika bydła mlecznego w ilości ok. 2,5 tys. ton/rok, podanego do fermentacji w takiej postaci, w jakiej pryzmowany jest on po wywiezieniu z obory. Czyli bez specjalnego wstępnego przygotowania, często z zanieczyszczeniami: kamienie, piach i inne, nieorganiczne materiały, które co prawda nie uczestniczą w procesie fermentacji, ale go nie blokują i nie niszczą infrastruktury.
Aktualnie trwają prace przygotowawcze do wykonania instalacji wykorzystujących odpady z produkcji ogrodniczej, z przechowalni i obróbki owoców i warzyw oraz składowania i kiszenia traw. Kolejne instalacje będą wykorzystywały mieszanki substratów, w tym kurzeniec w ilości ok. 50% wsadu i odwodniony osad z komunalnych oczyszczalni ścieków.
Proces suchej fermentacji perkolacyjnej przebiega w temperaturze ok. 40oC. Materiał poddany fermentacji cechuje się dużym udziałem suchej masy. W praktyce mieści się on w przedziale od 15% do 30% i pod względem potencjału biogazowego zdecydowanie przewyższa gnojowicę. Sam proces fermentacji przebiega w środowisku beztlenowym, w szczelnych, kontenerowych komorach fermentacyjnych, wyposażonych dodatkowo w układ podgrzania i przepływu perkolatu przez masę fermentującą oraz w układ odbioru i oczyszczania biogazu. Całość instalacji posiada dodatkowe warstwy izolacyjne, zapewniające bezpieczeństwo eksploatacji w polskich warunkach klimatycznych. Perkolat jest płynną mieszaniną gnojowicy, wody i innych biologicznych elementów stanowiących stale odradzający się zaszczep bakterii metanowych.
W zależności od ilości dostępnych substratów, fermentacja przebiega równolegle w 2, 3 lub 4 komorach, przy czym czas fermentacji oscyluje od 15 do 30 dni, w zależności od rodzaju substratu. Wytwarzany biogaz, o zawartości metanu ok. 60%, stanowi zasilanie napędu układu kogeneracyjnego. W przypadku produktu JallaGaz są to układy produkcji Toyoty, a całością zarządza system Siemensa i ComAp. Instalacja o mocy 40 kWe wytworzy do 320 MWhe rocznie i zapewni wymagane ciepło do przeprowadzenia fermentacji i ogrzania dodatkowych obiektów. Po zakończeniu fermentacji materiał opuszczający fermentatory ma konsystencje i właściwości nawozowe kompostu.
Sucha fermentacja perkolacyjna jest łatwiejsza w utrzymaniu parametrów procesu niż fermentacja mokra. Nie wymaga szczególnej obróbki materiału przed podaniem do fermentatora i może być łatwo przeniesiona w inne miejsce. Przykładowa instalacja suchej fermentacji JallaGaz może się zwrócić w czasie od 6 do 10 lat. O tym, czy sucha fermentacja perkolacyjna może być nowym bodźcem rozwoju mikrobiogazowni świadczy rosnące lawinowo zainteresowanie inwestorów. Hodowcy bydła, drobiu, zakłady przetwórstwa warzywnego, oczyszczalnie ścieków to tylko niektórzy z inwestorów, u których proces inwestycyjny jest już mocno zaawansowany.
Chcesz wiedzieć więcej? Dlatego czytaj Magazyn Biomasa. W internecie za darmo:
Inne wydania Magazynu Biomasa znajdziesz tutaj. Dlatego kliknij i czytaj!
Tekst: Adam Orzech
Zdjęcia: NATURALNA ENERGIA.plus
Newsletter
Bądź na bieżąco z branżą OZE
