Zemědělská biometanová stanice na brownfieldu předána do provozu – exkurze v obrazech
V Krakořicích u Šternberka v Olomouckém kraji je v provozu první nově postavená zemědělská biometanová stanice v ČR. Ročně vyprodukuje cca 2 miliony Nm3 biometanu, což pokryje spotřebu přibližně 1 500 domácností.
Úvod
Nová biometanová stanice v Krakořicích využívá technologii agriPure V2 500, která umožňuje úpravu bioplynu na biometan s kapacitou až 500 Nm3/h. Velká část technologie byla dodána již sestavená v kontejnerech. Z bioplynu vyrábí elektrickou energii a teplo pro krytí vlastní technologické spotřeby. Stanice by mohla sloužit i jako regulační prvek přenosové elektrické soustavy, ale to zatím nebylo povoleno a realizováno.
Obr. Slavnostní ceremoniál zahájila Jana Krasulová, předsedkyně představenstva a ředitelka zemědělské společnosti Paseka, zemědělská a.s.
Významnými hosty ceremoniálu byli ministr zemědělství Marek Výborný, ministr práce a sociálních věcí Marian Jurečka, Radek Házy za dodavatele technologie agriKomp Bohemia, Andrzej Martynek za distribuční síť GasNet, Lukáš Dobeš za Cogen Czech, Jan Habart za BIOM CZ a další.
Obr. Přestřižení pásky doprovázelo občasné mrholení. Při současném nedostatku spodní vody pro rostlinnou výrobu ideální počasí.
Po úvodních projevech se vytvořilo několik skupin, a ty postupně procházely výrobním procesem biometanu. Pro naši skupinu popisoval technologický proces Ondřej Přidal, agronom a mechanizátor zemědělské společnosti, tedy z hlediska techniky ta nejodpovědnější osoba. Jak trefně poznamenal, „biometanová stanice se v podstatě chová jako kráva“. Musí pravidelně dostávat krmivo, které stráví a pak produkuje plyn a pevný odpad, budoucí hnojivo.
Zdroj pro biometan
Na počátku výroby biometanu v Krakořicích je směs složená z hovězí kejdy, hnoje, tzv. nedožerků (odpadů z krmení), silážní skrývky (kukuřice), cukrovarnických řízků a případně jiných rostlinných materiálů.
Obr. Každé velkokapacitní úložiště by vystačilo přibližně na měsíc provozu.
Obr. Na vstupu jsou dva fermentory. Před jedním z nich je jímka na tekuté hmoty (vpravo nahoře). Za fermentory je dofermentor a koncový sklad. Technologie úpravy plynu je především v kontejnerech.
Obr. Do „krmiček“ se vkládá biomateriál, který hydraulické čelo před sebou tlačí nad šnekový podavač (v popředí dole), který materiál „čas od času“, dle složení materiálu, natlačí do fermentoru, nádrže s kupolí. Tekutý materiál se do fermentoru dostává přes vstupní jímku (nádrž se zelenou stanovou střechou v pozadí).
Pohled do fermentoru, pro bioplynovou stanici typické kulaté vany s kupolí, není nijak zajímavý. Je v něm hnědá hmota, která je občas promíchána. To nejdůležitější vidět není. Jsou to miliardy bakterií, které ke svému životu nepotřebují vzduch, „požírají“ vloženou biohmotu a přitom vzniká požadovaný metan, ale i oxid uhličitý, sirné látky, vodní pára. Tento proces probíhá v Krakořicích v podstatě ve dvou na sebe navazujících fermentorech, aby se vložený biomateriál co nejvíce využil.
Obr. Bakterie produkující metan jsou „teplomilné“, a proto jsou fermentory vytápěny obdobou běžného podlahově – stěnového vytápění. Zdroj většiny tepla a elektřiny je kogenerační jednotka, kterou pohání část z vyrobeného biometanu.
Úpravy bioplynu
Aby mohl být vzniklý plyn vtláčen do plynovodu, musí být především zbaven síry. Zatímco metan produkují bakterie bez potřeby kyslíku, tak síru z plynu odstraňují jiné bakterie, které kyslík naopak potřebují. „Kyslík získáváme ze vzduchu,“ vysvětlil Ondřej Přidal. Jeho množství vpouštěné do procesu musí být poměrně přesně dávkováno. Bakterie převedou plyny obsahující síru na pevnou látku.
Obr. V těchto „generátorech“ je kyslík oddělován ze vzduchu, aby mohl podporovat činnost bakterií zbavujících bioplyn síry.
Obr. Za dvěma vstupními fermentory je společný další, tzv. dofermentor. Pokud plyn nemá vyhovující složení, je vracen zpět. „Vzhledem k množství vložené předchozí práce by byla škoda nevyužít každou vzniklou molekulu metanu,“ zdůvodnil občasné vrácení plynu na začátek procesu Ondřej Přidal.
Obr. Metan CH4 prostupuje stěnou dutých nanovláken ve svislých válcích a odděluje se od oxidu uhličitého CO2. V Krakořicích jsou instalovány tři sestavy filtrů.
V této fázi je z původního bioplynu již odstraněna síra. Následuje snížení obsahu oxidu uhličitého. K tomu je použita membránová filtrace. Vazba mezi atomem uhlíku C a atomem vodíku H v metanu je dlouhá přibližně 0,109 nm (milióntin milimetru), zatímco délka vazby mezi atomem uhlíku C a atomem kyslíku O v oxidu uhličitém je 0,216 nm. Vzhledem k tomu a odlišnému tvaru je rozdíl ve velikosti molekul obou plynů více než dvojnásobný. Plyn je pod tlakem vháněn do kolon s dutými nanovlákny. Metan CH4 stěnou vlákna projde, oxid uhličitý CO2 ne. Pro získání všeho metanu probíhá filtrování násobně. Zbylý oxid uhličitý je vypouštěn do ovzduší. Zatím výhledově se uvažuje o jeho zkapalnění k dalšímu využití.
Plyn pro vtlačení do plynovodu musí mít předepsané složení, výhřevnost. A proto je nutné snížit i obsah vodních par. To je běžný proces využívaný v klimatizacích. Ohřátý plyn se přivede na dostatečně chladnou teplosměnnou plochu, na které zkondenzuje vodní pára a plyn se tak vysuší.
Obr. Teplo k ohřátí plynu vyrábí plynový kotel a chlad ke kondenzaci vodní páry z plynu a k celkovému ochlazení plynu průmyslové chladiče.
Obr. Pro vtlačení plynu do plynovodu je nutný kompresor
Kontrola složení plynu
Výroba biometanu je silně závislá na přírodních procesech. V závislosti na vzájemných poměrech složek ve vstupní biomase se mění i složení primárního bioplynu. Ve výrobní technologii dodané společností agriKomp Bohemia je proto několik míst, odkud může být plyn vracen na začátek procesu, aby následně prošel znovu všemi úpravami. Posledním kontrolním místem je chromatograf, kterým je pravidelně ověřováno složení finálního produktu, biometanu.
Obr. Vtláčení biometanu do plynovodu a fakturace za energii dodanou v plynu jsou podmíněny pravidelnou kontrolou složení plynu chromatografem. Za chromatografem a kompresorem je poslední místo, nenápadná trubka přecházející v přípojku na plynovodní řad GasNet vzdálený asi 1,1 km.
Obr. Toto je koncový sklad bioplynu. Zde i vystupuje zbylá pevná část biomasy, která se využije jako přírodní hnojivo. Velký zásobní objem plynu je nutný jak z hlediska nerovnoměrné rychlosti jeho vzniku, tak parametrů návazné technologie a stability vtláčení do plynovodu.
Provozní dozor
V běžném provozu odpovídá každé minutě přibližně 122 korun inkasovaných za plyn, komentoval situaci Ondřej Přidal. K obsluze a dozoru provozu stanice proto neproškolili jen doporučené 2 osoby, ale dokonce 8, když se k tomu navíc přihlásili dobrovolně. Kromě zastupitelnosti to má další přínos. Obsluha neztrácí pozornost, protože dozor stanice není její jedinou činností. Střídají se po několika týdnech.
Závěr
Jana Krasulová, ředitelka společnosti Paseka, zemědělská a.s., dodala: „Paseka, zemědělská a.s. investovala do výroby biometanu především kvůli podpoře zemědělské výroby, využití odpadů a oživení brownfieldu v Krakořicích, přičemž cílem je zajistit stabilní příjem v době nestálého trhu zemědělských komodit. Zkušenost s nejasnou podporou a složitou administrativou při uvádění investice do provozu však vyvolává obavy o budoucí rozvoj biometanu v ČR, zejména ve srovnání s příznivějšími podmínkami v některých státech EU.“
Doufejme, že se situace zlepší, protože i tyto aktivity udržují zaměstnanost na vesnicích. Udržují přímý vztah lidí k ochraně přírodního prostředí. Poškození životního prostředí se bezprostředně promítá do jejich života, životní úrovně, na rozdíl od obyvatel měst.
The first newly built agricultural biomethane station in the Czech Republic is in operation in Krakořice near Šternberk in the Olomouc Region. It will produce approximately 2 million Nm3 of biomethane annually, which will cover the consumption of approximately 1,500 households.