26
VPP LATENERGI projekta 6.2 ,, Kompleksi pētījumi par atjaunojamo energoresursu ieguves un izmantošanas inovatīvajām tehnoloģijām un biogāzes ražošanas potenciālu atkritumu pārstrādes nozarē’’ 1. Posms (2014. gads) ATSKAITE Saturs 1. Pārskats Latvijas biogāzes ražotņu darba analīze 2. BIOGAS POTENTIAL FROM FRESHWATER ALGAE 3. ANAEROBIC DIGESTION OF VEGETABLES PROCESSING WASTES WITH CATALYST METAFERM 1.PĀRSKATS LATVIJAS BIOGĀZES RAŽOTŅU DARBA ANALĪZE DARBA IZPILDĪTĀJI: Vilis Dubrovskis Dr.sc.ing Imants Plūme Mg.sc. ing

ATSKAITE LATVIJAS BIOGĀZES RAŽOTŅU DARBA ANALĪZE

  • Upload
    lephuc

  • View
    240

  • Download
    8

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: ATSKAITE LATVIJAS BIOGĀZES RAŽOTŅU DARBA ANALĪZE

VPP LATENERGI projekta 6.2 ,, Kompleksi pētījumi par atjaunojamo

energoresursu ieguves un izmantošanas inovatīvajām tehnoloģijām

un biogāzes ražošanas potenciālu atkritumu pārstrādes nozarē’’

1. Posms (2014. gads)

ATSKAITE

Saturs

1. Pārskats Latvijas biogāzes ražotņu darba analīze2. BIOGAS POTENTIAL FROM FRESHWATER ALGAE3. ANAEROBIC DIGESTION OF VEGETABLES PROCESSING WASTES

WITH CATALYST METAFERM

1.PĀRSKATS

LATVIJAS BIOGĀZES RAŽOTŅU DARBA ANALĪZE

DARBA IZPILDĪTĀJI: Vilis Dubrovskis Dr.sc.ing

Imants Plūme Mg.sc. ing

Page 2: ATSKAITE LATVIJAS BIOGĀZES RAŽOTŅU DARBA ANALĪZE

Biogāzes ražošana Latvijā• Biogāze ir viens no visperspektīvākajiem atjaunojamās enerģijas resursiem, jo to

var izmantot gan elektroenerģijas gan siltuma ražošanai un arī kā degvielu transporta līdzekļiem. To var arī izmantot pēc attīrīšanas kā labas kvalitātes dabas gāzi. Tās saražošanai ir izmantojama jebkura biomasa un arī organiskie atkritumi, kas parasti netika izmantoti un to utilizēšanai tika ieguldīti ievērojami finansu līdzekļi. Biogāzes ražošana dod ievērojamu SEG ietaupījumu salīdzinot ar fosilo kurināmo.

• Latvijā pašlaik (2014) darbojas 54 biogāzes ražotnes.

• Pēc labvēlīgo valsts atbalsta MK noteikumu (262, 221) izsludināšanas daudzi vēlējās būvēt biogāzes ražotnes un saņēma kvotas. Tomēr dažādu apstākļu dēļ ražotnes netika uzbūvētas un kvotas izmantotas.

• 2009. gadā pēc atbalsta noteikumu MK 262 pieņemšanas sākās strauja biogāzes projektu attīstība un turpinājās līdz 2012.g., kad to ierobežoja jaunākie lēmumi. Kaut arī optimistiskie aprēķini liecināja, ka, ja izmantotu līdz tam neizmantotās lauksaimniecības zemes, kuru kopējā platība pēc 2010 g. datiem sasniedza 368500 ha, kopējo biogāzes ražotņu elektrisko jaudu būtu lietderīgi palielināt līdz 300MW, EM uzskatīja, ka tai nevajadzētu pārsniegt 92MW. Praksē vairāk kā 70% atbalsta nauda tika izmaksāta koģenerācijas stacijām, kas izmanto dabas gāzi. Šobrīd esošā atbalsta metodika dabas gāzes koģenerācijas stacijām ir pretrunā ar valsts un elektroenerģijas lietotāja interesēm, jo elektroenerģijas, kas ražota no dabas gāzes, cena Latvijā ir lielāka par elektroenerģijas cenu Nord Pool tīklā.

Page 3: ATSKAITE LATVIJAS BIOGĀZES RAŽOTŅU DARBA ANALĪZE

Biogas production in Latvia• One of the most promising energy resources is biogas, which can be obtained from

cogeneration plants in anaerobic fermentation process. Latvia is already running 54

biogas cogeneration plants, and maize silage is the most common biomass used as

feedstock, as it gives large quantity of biomass and good yield of biogas.

• After the favorable state aid Cabinet of Ministers Regulation (262, 221) announcing

many wanted to build a biogas plant and received allowances. However, for various

reasons the plants were not built and used quotas.

In 2009, following aid rules MK 262 began making rapid development of biogas

projects and continued until 2012, when it was limited last decisions. Although

optimistic calculations showed that if until then to use unused agricultural land with

the total area by 2010. data amounted to 368 500 ha, the total electric capacity of

biogas plants would be useful to increase to 300MW, EM considered that it should

not exceed 92MW. In practice, more than 70% of the aid money was paid for CHP

plants that use natural gas. At present, the existing aid methodology for natural gas

cogeneration stations is incompatible with the state and the power user's interests in

electricity produced from natural gas, the price of Latvian is greater than the price of

electricity in Nord Pool network.

Page 4: ATSKAITE LATVIJAS BIOGĀZES RAŽOTŅU DARBA ANALĪZE
Page 5: ATSKAITE LATVIJAS BIOGĀZES RAŽOTŅU DARBA ANALĪZE

Biogāzes ražotņu atrašanās vietas

Page 6: ATSKAITE LATVIJAS BIOGĀZES RAŽOTŅU DARBA ANALĪZE

Biogāzes ražotņu darbības analīze• Biogāzes ražotņu darbība salīdzināta vērtējot uzstādītās elektriskās jaudas

izmantošanu 2014.gada pirmajā pusgadā.

• Jaudas izmantošanas koeficients aprēķināts pēc sekojošas formulas:

• Jik= Ep/0,5 Kg %, kur

• Jik- jaudas izmantošanas koeficients %

• Ep- pusgadā saražotā elektriskā enerģija MWh

• Kg-elektrības realizācijas kvota gadā MWh

• Latvijas biogāzes ražotnes analizētajā periodā vidēji ir ražojušas elektroenerģiju 73,15% no paredzētā apjoma. Tas izskaidrojams ar daudzajām tehniskajām problēmām iekārtu darbībā un izejvielu trūkumu kā arī ar kļūdām bioloģisko procesu vadībā. Dažas ražotnes šajā periodā tika apturētas uz laiku lai iztīrītu sakrājušos bioreaktoros neorganiskos nosēdumus. Tās dīkstāves šajā periodā nav ievērtētas.

• Tehnoloģijas un iekārtas piegādāja vairākas Vācijas firmas un viena Nīderlandes (Host Energy), kura arī iekārtas faktiski iepirka no Vācijas ražotājiem. Projektus piesaistīja vietējie projektētāji un arī praktiskos būvdarbus veica daudzas Latvijas būvfirmas.

Page 7: ATSKAITE LATVIJAS BIOGĀZES RAŽOTŅU DARBA ANALĪZE

Biogas plant performance analysis• Biogas plants in operation compared to the assessment of the installed capacity

utilization in the first half of 2014.Capacity utilization rate calculated by the following formula:

JIK = Ep / Kg 0.5% JIK- capacity utilization rate %Ep-half of the produced electric energy MWhKg-electricity sales quota in MWhLatvian biogas plants over the period average electricity produced 73.15% of the target amount. This is explained by the many technical issues in the operation of facilities and shortage of raw materials as well as process management, biological errors. Some factories during this period was suspended for a period of time to clear away the accumulated inorganic sludge digesters. They downtime not evaluate during this period.Technology and equipment supplied by a number of German companies and one of the Netherlands (Host Energy) that the equipment actually purchased from German manufacturers. The projects attracted local designers and the practical works carried out many Latvian construction companies.

Page 8: ATSKAITE LATVIJAS BIOGĀZES RAŽOTŅU DARBA ANALĪZE

Ražotnes, kuras izmantoja dažādu firmu tehnoloģijas un iekārtas

1. MT-Energy Uzstād.

jauda

MW el.

Kvota

gadā

elektr. MWh

Jaudas

izmantošanas

koeficients%

1.1. AD biogāzes stacija Skrudalienas

pag.

1,96 15480 95,74

1.2. Agro Iecava Iecavas nov. 1,95 14040 79,86

1.3. Bioenerģija 08 Sarkaņu p.

Madonas nov.

1,96 15680 29,34

1.4. Conatus Bioenergy Ērgļu nov. 1,96 15680 82,19

1.5. Grow Energy Limbažu nov.

Gravas

1,96 15679 82,89

1.6. RZS Energo SIA Sesavas p. 0,998 7850 99,56

1.7. Ekorima Lēdurgas pag.Krimuldas

nov.

0,95 7500 99,13

1.8. Vecsiljāņi Bebru p. Kokneses nov. 0,98 7840 53,67

Vidēji 77,8

Page 9: ATSKAITE LATVIJAS BIOGĀZES RAŽOTŅU DARBA ANALĪZE

2. Binowa BIOLAK Baltic

2.1. Agrofirma Tērvete SIA 0,5 4000 103,1

2.2. Alusdarītava Tērvete 1,5 12000 32,8

2.3. Baltijas dārzeņi Salaspils 1,0 8000 94,99

2.4. BP Energy Krastmalas Allažu

p.

0,245 2500 48,07

2.5. Līgo Vintera ZS Jelgavas n. 0,5 4000 100,0

2.6. Nopa LTD Ilūkste 0,25 2000 20,3

2.7. Zaļā Mārupe Jaunmārupe 1,0 8000 100,27

2.8 LB Energy 0,21 1680 79,71

Vidēji 72,40

Page 10: ATSKAITE LATVIJAS BIOGĀZES RAŽOTŅU DARBA ANALĪZE

3. Biogas Nord

3.1. Agro Lestene Lestene 1,5 12000 77,0

3.2. Agro 3 Litene 1,5;

1,0

12000

8000

30,41

45,63

3.3. Bērzi Bio Mālpils 0,526 4000 87,59

3.4. Bio Auri Kroņauce 0,6 4560 100,5

3.5. Daile Agro Nākotne 1,0 8000 94,45

3.6. International Investments

Līvāni

1,5 12000 28,07

3.7. Zaļās Zemes Enerģija

Skrīveri

1,0 8000 46,9

3.8.* Druvas Unguri Saldus nov. 0,5 4116 92,37

Vidēji 69,66; 71,56

Page 11: ATSKAITE LATVIJAS BIOGĀZES RAŽOTŅU DARBA ANALĪZE

4. Envitec Uzstādītā

Jauda

MWel

Kvota

gadā

elektr. MWh

Jaudas

izmantošanas

Koeficients %

4.1. BIO Future Vaiņodes

nov.

1,0 8000 80,31

4.2. BIO PAB 0,6 4400 58,67

4.3. Lielmežotne Mežotnes

p. Bauskas nov.

0,98 8000 99,53

4.4. Pampāļi Pampāļu p.

Saldus nov.

1,0 8000 94,91

4.5. Sprūževa Rēzeknes

nov.

0,5 3884 96,83

4.6. Viļānu SIS Viļānu

nov.

0,95 7600 82,41

Vidēji 85,44

Page 12: ATSKAITE LATVIJAS BIOGĀZES RAŽOTŅU DARBA ANALĪZE

5. Ecogen Uzstādītā

Jauda

MWel

Kvota

gadā

elektr. MWh

Jaudas

izmantošanas

Koeficients %

5.1. ECO Zeta Cesvaine 0,98 7840 38,08

5.2. Piejūra Energy Nīca 1,611 12888 86,51

5.3. Zemgales enerģijas

parks Bēne

0,99 8000 64,68

5.4. Zemgaļi JR Vircava 0,5 4000 100,36

Vidēji 72,41

Page 13: ATSKAITE LATVIJAS BIOGĀZES RAŽOTŅU DARBA ANALĪZE

7. Weltec Biopower - UPB Uzstādītā

Jauda

MWel

Kvota

gadā

elektr. MWh

Jaudas

izmantošanas

Koeficients %

7.1. Jaundzelves Katvaru pag. 0,526 4043 58,31

7.2. Sidgunda BIO Sidgundas p.

Mālpils nov.

0,6 4400 98.36

7.3. Ulbroka Stopiņu nov. 0,252 2016 62,34

7.4. Vecauce Auces nov. 0,26 2200 69,38

Vidēji 72,10

Page 14: ATSKAITE LATVIJAS BIOGĀZES RAŽOTŅU DARBA ANALĪZE

8 Agraferm Uzstādītā

Jauda MWel

Kvota

gadā

elektr. MWh

Jaudas

izmantošanas

Koeficients %

Biodegviela Jaunkalsnava 1,9 15200 75,47

9 Clean Gas

Mc-bio Zaļenieku pag. 0,996 7968 73,09

BioPlus Kastuļina Aglonas

nov.

0,6 4488 61,76

CleanGas vidēji 67,43

Page 15: ATSKAITE LATVIJAS BIOGĀZES RAŽOTŅU DARBA ANALĪZE

Tehnoloģiju un iekārtu piegādes firmu rezultātu salīdzinājums

Nosaukums Ražotņu skaits

Latvijā

Kopējā

uzstādītā jauda

MWel

Jaudas izmantošanas

koeficients vid. %

Vieta

Envitec 6 5,03 85,44 1

MT-Energy 8 12,72 77,8 2

Agraferm 1 1,9 75,47 3

Ecogen 4 4,08 72,41 4

Binowa 8 5,205 72,4 5

Weltec

Biopower UPB

4 2,038 72,10 6

Biogas Nord 8 7,626 71,56 7

Host Energy 3 3,698 68,88 8

Clean Energy 2 1,596 67,43 9

Page 16: ATSKAITE LATVIJAS BIOGĀZES RAŽOTŅU DARBA ANALĪZE

Biogas producing from wastes onlyNosaukums Uzstādītā

jauda

MWel

Saražota

elektroenerģija

kwh

Jaudas

izmantošanas

koeficients %

BO Getliņi EKO 5,24 15929631 88,50

SIA Rekonstrukcija un

investīcijas

0,56 2906670 73,03

Liepājas Ras Ķīvītes 0,45 1390030 92,67

Liepājas Ras Šķēde Sadedzina lāpā

SIA ZAAO Enerģija 0,35 489643 75,33

SIA Brakšķi enerģija 0,18 426053 28,90

Rigens 1,998 5544891 70,14

Vidēji 71,42

Page 17: ATSKAITE LATVIJAS BIOGĀZES RAŽOTŅU DARBA ANALĪZE

BIOGAS POTENTIAL FROM FRESHWATER ALGAE• Freshwater algae (Chlorella Vulgaris) is one of the plants, that also gives great yield

of biomass yield and hence could be used for biogas production. Competition on arable land areas increases and particularly frustrated are those farmers who based biogas production efficiency on cheap land rent. On other hand, although Latvia has lot of unused or underused lands (around 360,000 ha in 2010), farmers, who do not own a biogas plant, put the pressure on the Ministry of Agriculture and the Ministry of Economy aimed to limit the use of arable land for biogas production. Therefore, the production of raw materials from unused lands would be most supported and encouraged.

• The objective of this study was to find out how much methane and biogas can be obtained from algae Chlorella Vulgaris cultivated in open ponds and whether this input can compete with other biomass, especially with maize silage.

Page 18: ATSKAITE LATVIJAS BIOGĀZES RAŽOTŅU DARBA ANALĪZE

Specific biogas and methane production from algae

Page 19: ATSKAITE LATVIJAS BIOGĀZES RAŽOTŅU DARBA ANALĪZE

Comparison of biogas and methane production from various raw biomasses

Page 20: ATSKAITE LATVIJAS BIOGĀZES RAŽOTŅU DARBA ANALĪZE

Conclusions and proposals

• Biogas and methane yield obtainable from algae biomass cultivated at Ltd. Delta Riga experimental plant is relatively higher compare to other agricultural biomass for biogas and methane production.

• Comparing of Biogas and methane yield from algae cultivated in the wastewater of sewage treatment facilities (Study 2) is by 21 % and 34 % higher compared to biogas and methane yield from algae cultivated with complex fertilizer Varicon(Study 1).

• Algae Chlorella Vulgaris from 1 ha ponds area give higher biogas yield, compare to that obtainable from maize or grass 1 ha area. In addition, land used under ponds may be not appropriate for agricultural use.

• The results of the investigation shows, that Chlorella Vulgaris is a very good alternative biomass to replace or to complement other raw materials for biogas production.

• The study of frozen and unfrozen confirmed that algae can be stored in frozen conditions without loss the ability to produce biogas and methane, however, the best method is the fresh algae utilisation during its normal growing period (170 days period in a year at climatic conditions of Latvia).

Page 21: ATSKAITE LATVIJAS BIOGĀZES RAŽOTŅU DARBA ANALĪZE

ANAEROBIC DIGESTION OF VEGETABLES PROCESSING WASTES

WITH CATALYST METAFERM

Vilis Dubrovskis, Imants Plūme,

Latvia University of Agriculture, Institute of Agricultural Energetics

[email protected]; [email protected]

Page 22: ATSKAITE LATVIJAS BIOGĀZES RAŽOTŅU DARBA ANALĪZE

Biogas and methane calculation• The biogas volume produced from the added biomass calculates as

follows:VBA = VBS-VBIN

MdomA

• where VBA – biogas produced from dry organic matter (dom) of added biomass, l·kgdom

-1;• VBS – biogas produced from dom of substrate in anaerobic

fermentation process, l;• VBIN – biogas volume produced from dom of inoculum in anaerobic

fermentation process, l;• MdomA – mass of volatile solids in added biomass, kgdom.• That same way calculated produced methane

• In the first study raw onion and carrot processing residues were investigated. In the second study cabbage leaves and potato processing waste were used as raw material in bioreactors. Methods of experiments were the same for both investigations.

Page 23: ATSKAITE LATVIJAS BIOGĀZES RAŽOTŅU DARBA ANALĪZE

Biogas and methane l gDOM-1 from onion and

carrot processing wastes

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

ON+IN ON+IN +1ml MF ON+IN+2ml MF CR+IN CR+IN+1ml MF CR+IN+2ml MF ON+CR+IN+2ml MF

Biogas, l gDOM-1 Methane, l gDOM-1

Addition of biocatalyst Metaferm resulted in considerably higher methane production compared to control reactors (with onion or carrot substrates only) in all bioreactors except from reactors with onions. This indicates that the onions have the substances that can maintain active anaerobic fermentation process itself, or it may act as stimulant substrates without and with addition of biocatalyst MF.

Page 24: ATSKAITE LATVIJAS BIOGĀZES RAŽOTŅU DARBA ANALĪZE

Biogas and methane l gDOM-1 from potato and

cabbage

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

CL+IN CL+IN+1ml MF CL+IN+2ml MF PO+IN PO+IN+1ml MF PO+IN+2ml MF CL+PO+IN+2ml MF

Biogas, l gDOM-1 Methane, l gDOM-1

Page 25: ATSKAITE LATVIJAS BIOGĀZES RAŽOTŅU DARBA ANALĪZE

Conclusions• Addition of biocatalyst Metaferm have an impact on fermentation process in all

substrates compare to control without MF addition.

• Addition of biocatalyst Metaferm in doses of 1 ml and 2 ml in substrates with onions lowered methane production by by 8.5% and 9% compare to control substrate respectively. Interactions between inoculum, onion and biocatalyst should be investigated more detail in further reseach.

• Addition of biocatalyst Metaferm in doses of 1 ml rised methane production by 5,5%, 13.6% and 53.2% in substrates with potato, cabbage and carrot wastes compare to control substrates respectively.

• Addition of biocatalyst Metaferm in 2 ml rised methane production by 17%, 25.2% and 31.1% in substrates with potato, cabbage, and carrot wastes compare to control substrates respectively.

• Addition of biocatalyst MF in dose 2 ml in substrates with cabbage : potato cuttings (50 : 50) results in increase of methane production by 7,63% compare to average methane production from cabbage and carrots substrates with 2 ml MF addition.

• Addition of 2 ml biocatalyst Metaferm into carrots : onions mixture (50 : 50) resulted in methane yield increase by 17.5% more than from control bioreactors containing carrots, but by 11.8% less than from control bioreactors with onions.

Page 26: ATSKAITE LATVIJAS BIOGĀZES RAŽOTŅU DARBA ANALĪZE

Thank you for attention!

Addition of 2 ml biocatalyst Metaferm into cabbage : potato mixture (50 : 50) resulted in methane yield increase by 33% more than average value from control bioreactors containing cabbage and potato mixtures without MF. This result also confirms positive effect of biocatalyst Metaferm on cabbage or potatoes substrates in anaerobic digestion process.