Wysoki uzysk biogazu – optymalizacja procesu mieszania

Optymalizacja techniki mieszania to środek do celu, jakim jest wysoki uzysk biogazu, a w konsekwencji rentowność instalacji biogazowej. Jak to osiągnąć?

Mieszadła nie stanowią najistotniejszej pozycji kosztowej w budżecie inwestycji. Stąd inwestorzy stawiający pierwsze kroki w branży biogazowej raczej rzadko poświęcają im wiele uwagi. Taki tok myślenia jest zrozumiały, choć krótkowzroczny.

Z jednej strony pozornie prosta technika: najczęściej śmigło napędzane silnikiem elektrycznym, którego zadaniem jest obracać się i mieszać. Z drugiej – odpowiadająca tej prostej technice stosunkowo niska wartość mieszadeł w kosztorysie biogazowni. Niestety w trakcie eksploatacji instalacji ta optyka szybko się zmienia. Wynikające z różnych przyczyn problemy z techniką mieszania sprawiają, że znaczenie mieszadeł rośnie i stają się one punktem krytycznym instalacji.

Na tym etapie zaczyna się najczęściej poszukiwanie tożsamego rozwiązania o wyższej jakości, oczywiście najniższym kosztem. Przy mniejszych problemach eksploatacyjnych takie działanie może dać satysfakcjonujący efekt: np. zmiana kształtu, ilości łopatek czy materiału wirnika śmigłowego może usprawnić proces mieszania. Rozwiązania konstrukcyjne jak pierścienie ochronne czy noże tnące – mogą wydłużyć żywotność urządzeń. Niestety przy dużych rozbieżnościach pomiędzy rzeczywistym procesem a zainstalowaną techniką mieszania często będzie to działanie chybione, oparte na myśleniu życzeniowym i naiwnej wierze w lepszą jakość jako panaceum na wszystkie bolączki.

Przy analizie kosztów eksploatacji mieszadeł konieczne jest przeanalizowanie parametrów technicznych urządzeń, które przekładają się na koszty użytkowania

Poszukiwanie lepszego rozwiązania na etapie eksploatacji obiektu jest w dużym stopniu ograniczone istniejącą infrastrukturą techniczną. A więc wymiarami otworów w stropie zbiornika, zainstalowanymi masztami, falownikami, zabezpieczeniami czy istniejącymi boksami serwisowymi. Pewne decyzje trudno już wtedy odwrócić z przyczyn technicznych i ekonomicznych. Dlatego najlepszym momentem na analizę i weryfikację przyjętych założeń technicznych jest etap projektowania instalacji.

Jakie elementy kosztowe należy uwzględnić przy całościowej analizie ekonomiki przedsięwzięcia?

Koszty zakupu

Teoretycznie jest to najprostsza pozycja do weryfikacji w budżecie kosztów całkowitych związanych z nabyciem i eksploatacją mieszadeł. Na tym pozornie prostym etapie również mogą pojawić koszty, nieujęte w cenie oferty, jak np. wydłużona gwarancja nakładająca na kupującego obowiązek zakupu dodatkowych przeglądów w serwisie producenta. Wskazana jest zatem dokładna analiza wszystkich dokumentów ofertowych.

W przetargach publicznych zalecane jest odejście od kryterium najniższej ceny jako głównego parametru wyboru najlepszego rozwiązania. Warto skorzystać z tych dobrych praktyk. W przypadku mieszadeł wskazane jest rozszerzyć obraz ekonomiczny przedsięwzięcia o koszty użytkowania, w tym szczególnie koszty energii.

Koszty eksploatacji mieszadeł, w szczególności konsumpcji energii

Przy analizie kosztów eksploatacji mieszadeł konieczne jest przeanalizowanie wybranych parametrów technicznych urządzeń, które przekładają się bezpośrednio na koszty użytkowania. Są to:

• Siła osiowa, zwana także siłą ciągu. Zadaniem mieszadeł jest wprawienie substratu w ruch z prędkością niezbędną dla prawidłowego procesu mieszania, stąd też kluczowym zagadnieniem jest określenie, jakiemu strumieniowi objętości dane mieszadło może nadać odpowiednią prędkość. Według obliczeń inżynierskich, siła osiowa obciążająca wirnik mieszadła odpowiada składowej osiowej strumienia pędu przekazanego cieczy przez mieszadło. Ta wielkość jest tym samym najistotniejszym parametrem użytkowym. Analizując specyfikacje techniczne mieszadeł należy zatem koncentrować się nie na samej mocy silnika urządzeń, lecz na wyrażonej w [kN] sile osiowej, która najlepiej obrazuje skuteczność urządzenia w procesie mieszania. Podczas takich analiz może okazać się, że urządzenia o mniejszej mocy silnika mają wyższą siłę osiową, czyli wyższą wydajność mieszania, lub odwrotnie. Dla porównań cenowych istotne jest sprowadzenie urządzeń do tego samego mianownika i zestawianie ze sobą maszyn o porównywalnej wydajności niezależnie od mocy silnika.
• Wydajność cyrkulacji. Znając siłę osiową można obliczyć wartość efektywnego strumienia objętości cieczy, któremu nadano odpowiednią prędkość V, czyli wydajność cyrkulacji.
• Prąd znamionowy tj. ustalony prąd pracy mieszadła, przy poziomie którego mieszadło zachowuje się zgodnie z jego przeznaczeniem.
• Współczynnik mocy cos fi – tj. miara wykorzystania energii elektrycznej (moc czynna) przez urządzenie wobec energii mu dostarczonej (moc pozorna). Współczynnik mocy służy do określania sprawności energetycznej – niska wartość oznacza mniej efektywne wykorzystanie energii, z kolei wysoka – bardziej efektywne.

To tylko fragment artykułu. Cały przeczytasz w Magazynie Biomasa:

Tekst: Mirosława Dyjak-Wojciechowska, SUMA Polska Sp. z o.o.

Zdjęcie: Agnieszka Wiktorowicz, BMG