BiogazBiogaz gaz palny , powstający samoczynnie w gaz palny , powstający samoczynnie w wyniku fermentacji beztlenowej materii wyniku fermentacji beztlenowej materii

organicznej, np. biomasy, odchodów organicznej, np. biomasy, odchodów zwierzęcych, osadów ściekowych, zwierzęcych, osadów ściekowych,

biodegradowalnych stałych odpadów biodegradowalnych stałych odpadów komunalnychkomunalnych

Skład biogazuSkład biogazu

SkładnikiSkładniki %%

MetanMetan 55 - 7555 - 75

Dwutlenek węglaDwutlenek węgla 25 - 4525 - 45

Azot Azot 0 - 0,30 - 0,3

WodórWodór 1 - 51 - 5

SiarkowodórSiarkowodór 0 - 30 - 3

TlenTlen 0,1 - 0,50,1 - 0,5

Produkcja biogazu może odbywać się Produkcja biogazu może odbywać się samorzutnie w procesach rozkładu samorzutnie w procesach rozkładu

substancji organicznych lub może się substancji organicznych lub może się

odbywać celowo.odbywać celowo. • Na torfowiska (gaz Na torfowiska (gaz

błotny, gaz gnilny)błotny, gaz gnilny)

• Na wysypiskach (gaz Na wysypiskach (gaz wysypiskowy)wysypiskowy)

• Z osadów ściekowych Z osadów ściekowych w oczyszczalniach w oczyszczalniach ściekówścieków

• Z odpadów Z odpadów zwierzęcych w zwierzęcych w gospodarstwach gospodarstwach rolnychrolnych

• Biogazownie rolniczeBiogazownie rolnicze

• Komory fermentacyjne Komory fermentacyjne osadów ściekowych w osadów ściekowych w komunalnych komunalnych oczyszczalniach oczyszczalniach ściekówścieków

• Instalacje Instalacje odgazowania odgazowania składowisk odpadów składowisk odpadów komunalnychkomunalnych

Źródła biogazu w biogazowniach rolniczychŹródła biogazu w biogazowniach rolniczych

Zwierzęce (z produkcji rolniczej) Zwierzęce (z produkcji rolniczej) Z produkcji roślinnejZ produkcji roślinnej KomunalneKomunalne

Odchody zwierzątOdchody zwierząt Uprawy energetyczne ,rośliny zielone Uprawy energetyczne ,rośliny zielone Odpady organiczne ,osad ściekowyOdpady organiczne ,osad ściekowy

Obornik , gnojowicaObornik , gnojowica Trawy , żytoTrawy , żyto

KukurydzaKukurydza

SłonecznikSłonecznik

Buraki , rzepakBuraki , rzepak

Osad ściekowyOsad ściekowy

Odpady z terenów zielonychOdpady z terenów zielonych

Odpady organiczne , kuchenneOdpady organiczne , kuchenne

SerwatkaSerwatka

Bydło , trzoda hodowlanaBydło , trzoda hodowlana

Drób , kozy , owceDrób , kozy , owce

Możliwości pozyskiwania i Możliwości pozyskiwania i wykorzystywania biogazu w wykorzystywania biogazu w

biogazownibiogazowni

Wydajność produkcji biogazuWydajność produkcji biogazu

Substraty [1 tona]Substraty [1 tona] Ilość biogazu [m3]Ilość biogazu [m3]

Gnojowica bydlęcaGnojowica bydlęca 2525

Gnojowica świńskaGnojowica świńska 3636

SerwatkaSerwatka 5555

Krajanka buraczanaKrajanka buraczana 7575

Wywar gorzelnianyWywar gorzelniany 8080

Odpady zieloneOdpady zielone 110110

Odpady biologiczneOdpady biologiczne 120120

Kiszonka kukurydzyKiszonka kukurydzy 200200

TłuszczTłuszcz 800800

Sposoby zagospodarowania Sposoby zagospodarowania biogazubiogazu

• Otrzymywanie energii cieplnej w wyniku Otrzymywanie energii cieplnej w wyniku

- spalania bezpośredniego (dostarczanie gazu do sieci)- spalania bezpośredniego (dostarczanie gazu do sieci)

- ogrzewania wody- ogrzewania wody

• Otrzymywanie energii elektrycznejOtrzymywanie energii elektrycznej

- z odzyskiem ciepła- z odzyskiem ciepła

- bez odzysku ciepła- bez odzysku ciepła

• Otrzymywanie energii mechanicznejOtrzymywanie energii mechanicznej

- w silnikach spalinowych- w silnikach spalinowych

- do napędu pojazdów- do napędu pojazdów

• Wykorzystanie gazu w procesach technologicznych, np. w Wykorzystanie gazu w procesach technologicznych, np. w produkcji metanolu , chemikaliów.produkcji metanolu , chemikaliów.

Na instalacje biogazowni składa się Na instalacje biogazowni składa się zazwyczaj:zazwyczaj:

• układ podawania biomasyukład podawania biomasy• zbiornik surowcazbiornik surowca• komora fermentacyjnej (z układem komora fermentacyjnej (z układem

dozowania, podgrzewania i mieszania dozowania, podgrzewania i mieszania mechanicznego)mechanicznego)

• zbiornik magazynowy przefermentowanego zbiornik magazynowy przefermentowanego substratu (szlam)substratu (szlam)

• zbiornik biogazu zbiornik biogazu • agregat kogeneracyjnyagregat kogeneracyjny• układu kontrolno – sterującegoukładu kontrolno – sterującego• instalacji gazowejinstalacji gazowej

Schemat ideowy systemu do produkcji Schemat ideowy systemu do produkcji biogazu w biogazowni rolniczej biogazu w biogazowni rolniczej

1.Zbiornik surowca1.Zbiornik surowca2.Komora fermentacyjna2.Komora fermentacyjna3.Zbiornik produktu przefermentowanego3.Zbiornik produktu przefermentowanego4.Zbirnik biogazu4.Zbirnik biogazu5.System do produkcji ciepła lub ciepła i energii elektrycznej w 5.System do produkcji ciepła lub ciepła i energii elektrycznej w

skojarzeniuskojarzeniu

Komora fermentacyjnaKomora fermentacyjna

To kluczowy elementem instalacji w której zachodzi To kluczowy elementem instalacji w której zachodzi proces fermentacji beztlenowej. Jest to proces proces fermentacji beztlenowej. Jest to proces biologiczny rozkładu substancji organicznych biologiczny rozkładu substancji organicznych

przeprowadzany w warunkach bez dostępu powietrza przeprowadzany w warunkach bez dostępu powietrza przez bakterie anaerobowe (beztlenowe). Produktem przez bakterie anaerobowe (beztlenowe). Produktem

tego rozkładu są związki proste – głównie metan i tego rozkładu są związki proste – głównie metan i dwutlenek węgla oraz niewielkie ilości wodoru, dwutlenek węgla oraz niewielkie ilości wodoru,

siarkowodoru, amoniaku i innych gazów śladowych. siarkowodoru, amoniaku i innych gazów śladowych. Skład biogazu i tempo jego wytwarzania zależy od Skład biogazu i tempo jego wytwarzania zależy od składu surowca i temperatury w komorze. Zbiornik składu surowca i temperatury w komorze. Zbiornik

jest ogrzewany – optymalna temperatura to 35-40 ºC jest ogrzewany – optymalna temperatura to 35-40 ºC (fermentacja mezofilowa). W celu przyspieszenia (fermentacja mezofilowa). W celu przyspieszenia

procesu, komory posiadają urządzenia mieszające. procesu, komory posiadają urządzenia mieszające. Pozostałość pofermentacyjna może być Pozostałość pofermentacyjna może być

wykorzystywana jako nawóz.wykorzystywana jako nawóz.

Proces powstawania biogazu-Proces powstawania biogazu-fermentacja anaerobowafermentacja anaerobowa

Temperatura i czas fermentacji Temperatura i czas fermentacji podstawowych beztlenowych podstawowych beztlenowych mikroorganizmówmikroorganizmów

MikroorganizmMikroorganizmyy

TemperaturaTemperatura

[oC][oC]Czas fermentacjiCzas fermentacji

[dni][dni]

Psychrofilowe

12 - 16 90 - 120

Mezofilowe 32 - 37 25 - 30

Termofilowe 51 - 60 10

Biogaz jest najczęściej wykorzystywany na Biogaz jest najczęściej wykorzystywany na miejscu do skojarzonego wytwarzania energii miejscu do skojarzonego wytwarzania energii

elektrycznej i ciepła. Dokonuje się tego w elektrycznej i ciepła. Dokonuje się tego w systemie konegeracyjnymsystemie konegeracyjnym na który składa na który składa się silnik tłokowy spalający biogaz sprzęgnięty się silnik tłokowy spalający biogaz sprzęgnięty z prądnicą synchroniczną produkującą energię z prądnicą synchroniczną produkującą energię elektryczną. Na skutek spalania gazu w silniku elektryczną. Na skutek spalania gazu w silniku

powstaje ciepło, które jest odprowadzane i powstaje ciepło, które jest odprowadzane i wykorzystywane jako ciepło użytkowe.wykorzystywane jako ciepło użytkowe.

KogeneracjaKogeneracja - jednostki - jednostki skojarzoneskojarzone

Proces jednoczesnej produkcji energii elektrycznej i cieplnej , Proces jednoczesnej produkcji energii elektrycznej i cieplnej , przy maxymalnynm ograniczeniu strat przesyłu i przy maxymalnynm ograniczeniu strat przesyłu i

transformacji.transformacji.Wykorzystywana z dużą wydajnością energia chemiczna paliwa Wykorzystywana z dużą wydajnością energia chemiczna paliwa

wpływa na obniżenie kosztów energii przy jednoczesnym wpływa na obniżenie kosztów energii przy jednoczesnym zredukowaniu emisji CO2 i in. zanieczyszczeń zredukowaniu emisji CO2 i in. zanieczyszczeń

towarzyszących spalaniu.towarzyszących spalaniu.Układ Układ

kogeneracyjny kogeneracyjny składa się z:składa się z:

Wymienniki ciepła służą Wymienniki ciepła służą do wykorzystania energii do wykorzystania energii

cieplnej z:cieplnej z:Silnika (lub turbiny),Silnika (lub turbiny),

Zespołu generatora,Zespołu generatora,

Wymienników ciepła.Wymienników ciepła.

-chłodnicy turbosprężarki,-chłodnicy turbosprężarki,

-wody z płaszcza chłodzącego,-wody z płaszcza chłodzącego,

-olejów smarowniczych,-olejów smarowniczych,

-gazów wylotowych.-gazów wylotowych.

Projekt biogazowniProjekt biogazowni

Zalety wynikające ze Zalety wynikające ze stosowania rolniczych instalacji stosowania rolniczych instalacji biogazowych:biogazowych:• produkowanie „zielonej energii”produkowanie „zielonej energii”• ograniczanie emisji gazów cieplarnianych poprzez ograniczanie emisji gazów cieplarnianych poprzez

wykorzystanie metanuwykorzystanie metanu• obniżanie kosztów składowania odpadówobniżanie kosztów składowania odpadów• zapobieganie zanieczyszczeniu gleb oraz wód zapobieganie zanieczyszczeniu gleb oraz wód

gruntowych, zbiorników powierzchniowych i rzekgruntowych, zbiorników powierzchniowych i rzek• uzyskiwanie wydajnego i łatwo przyswajalnego uzyskiwanie wydajnego i łatwo przyswajalnego

przez rośliny nawozu naturalnegoprzez rośliny nawozu naturalnego• eliminacja odorueliminacja odoru• eliminacja patogenów w procesie higienizacji eliminacja patogenów w procesie higienizacji

(bakterie Salmonelli , Escherichia Coli , wirusy (bakterie Salmonelli , Escherichia Coli , wirusy pryszczycy)pryszczycy)

Zagrożenia i oddziaływanie Zagrożenia i oddziaływanie biogazu na środowiskobiogazu na środowisko• eksplozjeeksplozje• pożarypożary• niebezpieczeństwo uduszenia ludzi i zwierząt w niebezpieczeństwo uduszenia ludzi i zwierząt w

zagłębieniach terenu, studzienkach lub innych zagłębieniach terenu, studzienkach lub innych miejscach gromadzenia się gazu miejscach gromadzenia się gazu

• grozi zatruciem ludzi i zwierząt poprzez działanie grozi zatruciem ludzi i zwierząt poprzez działanie zawartego w nim siarkowodoru i innych trujących zawartego w nim siarkowodoru i innych trujących związków chemicznych związków chemicznych

• migrując przez warstwy gleby blokuje dostęp migrując przez warstwy gleby blokuje dostęp tlenu do korzeni roślin, powodując ich tlenu do korzeni roślin, powodując ich obumieranie obumieranie

• emisja metanu i dwutlenku węgla pogłębia efekt emisja metanu i dwutlenku węgla pogłębia efekt cieplarniany cieplarniany

• Obecnie funkcjonuje około 20 biogazowni o Obecnie funkcjonuje około 20 biogazowni o mocy ok. 40 MW (większa część obejmuje mocy ok. 40 MW (większa część obejmuje gazowe kotły służące do spalania biogazu)gazowe kotły służące do spalania biogazu)

• pierwsza biogazownia rolnicza w Polsce pierwsza biogazownia rolnicza w Polsce wybudowana została między innymi w wybudowana została między innymi w mieście zwanym Duchownem, gdzie mieście zwanym Duchownem, gdzie wykonywała pracę cięgiem od 1993 roku wykonywała pracę cięgiem od 1993 roku do 1995 roku lecz uległa ona zamknięciu z do 1995 roku lecz uległa ona zamknięciu z materialnych powodówmaterialnych powodów

• Znaczna ilość biogazowni działa w Znaczna ilość biogazowni działa w Danii, gdzie jest ich około dwadzieścia. Danii, gdzie jest ich około dwadzieścia. Są one scentralizowane i duże oraz Są one scentralizowane i duże oraz odbierają nieczystości z wielu odbierają nieczystości z wielu zwierzęcych farm oraz dwadzieścia zwierzęcych farm oraz dwadzieścia instalacji na indywidualnych farmachinstalacji na indywidualnych farmach

• W sąsiednich Niemczech znajduje się W sąsiednich Niemczech znajduje się ponad 600 rolniczych biogazowniponad 600 rolniczych biogazowni

Biogazownie rolniczeBiogazownie rolnicze

POWSTAWANIE GAZU POWSTAWANIE GAZU WYSYPISKOWEGOWYSYPISKOWEGO

I - FAZĘ TLENOWĄ (hydroliza)I - FAZĘ TLENOWĄ (hydroliza)

II - FAZĘ ACIDOGENEZYII - FAZĘ ACIDOGENEZY

III - FAZĘ OCTANOGENEZYIII - FAZĘ OCTANOGENEZY

IV - FAZĘ METANOGENEZY (niestabilną IV - FAZĘ METANOGENEZY (niestabilną , stabilną , zanikającą), stabilną , zanikającą)

Teoretyczny skład gazu Teoretyczny skład gazu

wysypiskowego w funkcji czasuwysypiskowego w funkcji czasu..

METODY PRZECIWDZIAŁANIA METODY PRZECIWDZIAŁANIA NIEKONTROLOWANEJ MIGRACJI, NIEKONTROLOWANEJ MIGRACJI,

WYDOBYWANIA, I WYKORZYSTANIA GAZU WYDOBYWANIA, I WYKORZYSTANIA GAZU WYSYPISKOWEGOWYSYPISKOWEGO

- Odgazowanie bierne.- Odgazowanie bierne.

- Odgazowanie aktywne (zasysanie).- Odgazowanie aktywne (zasysanie).

- Systemy mieszane.- Systemy mieszane.

Studnia odgazowującaStudnia odgazowująca

Schemat wykorzystania gazu Schemat wykorzystania gazu wysypiskowegowysypiskowego

Zalety odgazowania Zalety odgazowania składowiskskładowisk

• Zapogieganie niekontrolowanej Zapogieganie niekontrolowanej ucieczce gazu ze składowiskaucieczce gazu ze składowiska

• Zmniejszenie groźby wybuchówZmniejszenie groźby wybuchów

• Zmniejszenie rozprzestrzeniania się Zmniejszenie rozprzestrzeniania się odorówodorów

• Ograniczenie niekontrolowanej emisji Ograniczenie niekontrolowanej emisji gazów cieplarnianychgazów cieplarnianych

ZAGROŻENIA POWODOWANE ZAGROŻENIA POWODOWANE PRZEZ GAZ WYSYPISKOWYPRZEZ GAZ WYSYPISKOWY

Gaz wysypiskowy może powodować liczne zagrożenia Gaz wysypiskowy może powodować liczne zagrożenia należące do 5 kategorii:należące do 5 kategorii:

1. Zagrożenie dla roślin - degradacja strefy 1. Zagrożenie dla roślin - degradacja strefy ukorzeniania.ukorzeniania.

2. Zagrożenia dla budowli - osiadanie, wybuchy, 2. Zagrożenia dla budowli - osiadanie, wybuchy, pożary.pożary.

3. Zagrożenia dla ludzi - nieprzyjemny zapach, 3. Zagrożenia dla ludzi - nieprzyjemny zapach, niedotlenienie, działanie toksyczne, wybuchy, niedotlenienie, działanie toksyczne, wybuchy, pożary.pożary.

4. Zagrożenie wód - degradacja wód gruntowych.4. Zagrożenie wód - degradacja wód gruntowych.5. Zagrożenie dla atmosfery - zanieczyszczenie 5. Zagrożenie dla atmosfery - zanieczyszczenie

powietrza " gazami cieplarnianymi"powietrza " gazami cieplarnianymi"

• Jedna z pierwszych w Polsce instalacja Jedna z pierwszych w Polsce instalacja energetycznego wykorzystania gazu ściekowego energetycznego wykorzystania gazu ściekowego w oczyszczalni ścieków powstała w 1998 r. w w oczyszczalni ścieków powstała w 1998 r. w InowrocławiuInowrocławiu

• W Polsce działa prawie 40 instalacji bazujących W Polsce działa prawie 40 instalacji bazujących na gazie wysypiskowymna gazie wysypiskowym

• Szacuje się, że w chwili obecnej na świecie działa Szacuje się, że w chwili obecnej na świecie działa co najmniej 800 instalacji do energetycznego co najmniej 800 instalacji do energetycznego wykorzystania gazu wysypiskowego. W Europie wykorzystania gazu wysypiskowego. W Europie najbardziej zaawansowana jest pod tym najbardziej zaawansowana jest pod tym względem Wielka Brytaniawzględem Wielka Brytania

Instalacje odgazowania Instalacje odgazowania składowisk odpadów składowisk odpadów

komunalnychkomunalnych

Skutki środowiskowe Skutki środowiskowe ujmowania biogazuujmowania biogazu

• produkcja energii odnawialnejprodukcja energii odnawialnej• zmniejszenie zużycia kopalnych surowców zmniejszenie zużycia kopalnych surowców

energetycznychenergetycznych• zmniejszenie emisji związków zmniejszenie emisji związków

powstających podczas spalania kopalnych powstających podczas spalania kopalnych surowców energetycznychsurowców energetycznych

• wytwarzanie biogazu zachodzi w sposób wytwarzanie biogazu zachodzi w sposób ciągły i nie jest uzależnione od warunków ciągły i nie jest uzależnione od warunków pogodowych (wiatr , słońce)pogodowych (wiatr , słońce)

Schemat instalacji biogazu w Schemat instalacji biogazu w oczyszczalni ścieków w oczyszczalni ścieków w

TychachTychach

Produkcja energii elektrycznej ze Produkcja energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych w Polsce w źródeł odnawialnych w Polsce w

2004 r.2004 r.

Narodowa strategia rozwoju EO Narodowa strategia rozwoju EO 2001 przewiduje 7,5% udział 2001 przewiduje 7,5% udział

OZE w bilansie energii pierwotnej OZE w bilansie energii pierwotnej w 2010 roku i 14% w 2020 roku.w 2010 roku i 14% w 2020 roku.