Biogáz-termelés és -hasznosítás Ausztriában
2005/4. lapszám | VGF&HKL online | 5157 |
Figylem! Ez a cikk 21 éve frissült utoljára. A benne szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).
Az első Közép-Európai Biomassza Konferenciát 2005. január 26-tól 29-ig tartották meg Grazban, Ausztriában. A konferencia keretében szakmai utakat szerveztek különböző témák gyakorlati eredményeinek a bemutatására. Az egyik program a biogáz előállítása, hasznosítása köré csoportosult.
A legtöbb ember - vélhetően - tisztában van azzal, hogy az energiakészletek behatároltak. Ausztriában néhány éve megkíséreltek új energiaforrásokat találni és hasznosíthatóvá tenni. A nap- és a szélenergia hasznosíthatóságában figyelemreméltó haladást értek el. Egy másik "áramforrás" még kihasználatlan, éspedig a szerves maradékanyagok felhasználása a biogáz-berendezésekben. Biogáz fermentációval állítható elő szerves anyagokból, például trágya és növények elgázosításával. Ez a folyamat a természetben is mindenütt lejátszódik, ahol a szerves anyaghoz nem jut oxigén. Ilyen jelenség fordul elő például a lápokban, a mocsarakban, vagy a kérődző állatok emésztőrendszerében. Ez az elgázosítási folyamat a biogáz-berendezésben lemásolásra kerül. A fermentorban (gázosító tartály) fénytől és oxigéntől elzárt szerves anyagok (pl. silókukorica vagy fű) trágyával keverednek. Az alapanyag hőmérsékletét állandó értéken tartják. Így optimális körülmények alatt a biogáz rendelkezésre áll. Ennek a gáznak a metántartalma kb. 50% (az alsó fűtőértéke ~5 kWh ), így egy villamos fűtőberendezésben (BHKW = gázmotor összekapcsolva villamos generátorral) optimálisan elégethető lesz. A motor és a kigázosító berendezés hője egy központi fűtéses vagy egy távfűtő rendszeren hasznosíthatóvá válik. Az előállított elektromos energia a közhálózatba táplálható.
A szakmai út első állomása Saaz-ba vezetett, ahol hígtrágya, silókukorica és silófű alapanyagok felhasználásával állítják elő a biogázt a technológiai berendezésekben, majd üzemanyagként gázmotorokban hasznosítják, villamos energiát termelnek, a hulladékhőt fűtésre felhasználják, és végül a kezelt trágya visszajut a földekre tápanyagként. Az említett anyagokat részben saját üzemükben termelik meg, másrészt a közvetlen környéken élő gazdáktól vásárolják meg a velük megkötött szerződés alapján. A tehergépjárművökön beérkezett anyagokat ún. hídmérlegen mérik le a pontos elszámolás érdekében. A frisstrágyát 200 m3 térfogatú tárolóban, a különböző silófajtákat betonból kialakított, kb. 9000 m3-es szabadtéri tárolókban helyezik el, melyeket a betárolás után - az időjárástól történő védelem érdekében - fóliával takarnak le. Az esetleg bejutó csapadékvíz a lejtősen kialakított betontárolóból kifolyik. A különböző szilárd anyagok betárolását a 25 m3 térfogatú vertikális keverőből szállítócsigával oldják meg.
A trágyát és a különböző szilárd anyagokat - megfelelő arányban - kétóránként a 2000 m3 térfogatú fermentorba szivattyúzzák, illetve szállítócsiga segítségével adagolják. Az anyagot a megállapított technológiai intervallumot követően jól összekeverik hidraulikus keverő segítségével, és 38 °C-ra felfűtik. Ez a baktériumokkal egy dúsított alapot képez. (A fűtési energiát egyébként a biogáz üzem saját - gázmotor üzemeltetéséből származó - hulladék-hőenergiája biztosítja.) Ezzel megkezdődik az anyag lebomlása, melynek során 52-53% metántartalmú biogáz keletkezik. Az üzemben 14 m3 trágyából, 15 t kukoricasilóból és 4 t CCM-ből naponta közel 5800 Nm 3 biogázt állítanak elő. (CCM = Corn-Cob-Mix, amerikai megnevezése a zölden géppel levágott, leszecskázott kukoricának, amelyet betárolnak, és természetesen akár állati takarmányozásra is felhasználható.)
A biogázt továbbvezetik a fóliával borított 2000 m3-es utófermentorba közbenső tárolásra, és a Jenbacher JMS 212 típusú gázmotorhoz, melynek 500 kW az elektromos és 570 kW a termikus teljesítménye. A gázmotor meghajt egy generátort, ami az áramot termeli. 1 m3 biogázból kb. 2,07 kWh villamos energiát nyernek, így naponta közel 12 000 kWh áramot állítanak elő. A termelt villamos energiát értékesítik. Az évente kinyert elektromos energia több mint 4 200 000 kWh, amelyet a transzformátorházban lévő vezérlő- és szabályzóegységeken keresztül a közüzemi hálózatba táplálnak. A biogáz üzem saját - a működtetéséhez szükséges - villamosenergia-igénye ezen felül termelődik meg. A 2002. évi ökoenergia törvény szerint a létrejött Ökomérleg Csoport (Verbund - Austria Power Grid) szerződést kötött az összes termelt villamos energia átvételére a következő 13 évre, a berendezés üzembe vételétől, 14,5 cent/kWh tarifával.
1 m3 biogázból kb. 2,35 kWh hőenergiát is kinyernek, melynek technológiai elosztására hőközpont került kialakításra. A hőenergia egy részét a biogáz üzembe vezetik vissza, ahol a fermentorban az anyag felfűtését biztosítják. A technológiai hulladékhő másik részét - távfűtővezetéken - a több mint egy kilométerre lévő a saját üzemükhöz vezetik, és ott a lakóházakat és az istállókat fűtik vele. Egyébként a fűtési hálózat további bővítését tervezik. Ha a gázmotor hűtőrendszere igényli akkor az üzem épülete mellett megépített léghűtési rendszer működésbe lép. Visszatérve a folyamathoz: a feldolgozott alap az 5000 m3 térfogatú végtárolóba kerül, ahol a trágya felhasználásra rendelkezésre áll. A biogáz üzem tulajdonosai egyébként további külső tárolókapacitások készítenek elő. A trágya, a komposzt, mint végtermék kevésbé kellemetlen szagú, nagyobb a trágyaértéke, mint a kezeletlen trágyának, és a talajvizet is kevésbé terheli, mivel a növények gyorsabban hasznosítják, dolgozzák fel. A trágya kiszerelése ún. kölcsönhordókban történik, melyek összkapacitása 15 500 l. Ezt a nagy értékű trágyát a nagyszámú szerződéses partner hordókban szállítja el az üzemből, majd a földjeiken szétterítve kerül hasznosításra. A gazdák részéről a visszajelzések kedvezők.
A biogáz üzem technológiai kiszolgálását segíti még egy teleszkópos, JD 3400 típusú rakodógép. A teljes beruházás megvalósítását 1 585 000 euro biztosította. A kirándulás második állomásán, Sankt Stefan településen mutatták be azt a biogáz üzemet, mely egyike a legnagyobb és a legmodernebb rendszernek Stájerországban. Ez 10 helyi gazda kezdeményezésére és üzleti vállalkozás közös projektjeként jött létre, melyet a szerződéses üzemben működtetnek. Ezt az üzemet arra tervezték, hogy dúsítsák a trágyát és felhasználják a régióban keletkező újrahasznosítható anyagokat az EU szigorú higiéniai szabályainak betartása mellett. A biogáz üzemet a település "szélén", a lakott területen kívül telepítették. Az üzem működtetéséhez rendelkezésére álló nyersanyag közel 5500 tonna sertéstrágyából, 1800 tonna kukoricasilóból, 950 tonna morzsolt kukoricasilóból, 200 tonna zöldvágottból és 1900 tonna étkezési hulladékból áll össze. A szerződéses felek által beszállított különböző silóféleségeket itt is betonfalakkal elhatárolt, fóliával letakart, szabad területen tárolják, majd igény szerint a silótartályt feltöltve kerül be a technológiára.
A korábbiakban már vázolt technológia alkalmazásával, az említett anyagok felhasználásával biogázt állítanak elő, és kezelt trágya, komposzt keletkezik, mint végtermék. A Jenbacher gyártmányú biogáz-motor hajtja meg a villamos generátort, melynek üzemvitelét folyamatosan figyelemmel tudják kísérni. A biogáz üzem éves bruttó energiatermelése 11 700 MWh. A villamos energia előállításánál a gázmotor-hűtőfolyadék lehűtése során keletkező hőenergiát (a névleges termikus teljesítmény 621 kW) a szomszédos istállók fűtésére használják fel. Az üzem fejlesztése során a közelben lévő gyümölcsszárító hőenergiájának biztosítására építették meg a konténer kazánházat, melybe melegvizes gázkazánt (kiszolgáló elemeivel: fűtésivíz-keringtető szivattyú, szabályozók) helyeztek el. A kazán gázégőjében a biogázt tüzelik el. A gyümölcsszárító működtetéséhez az üzem 10 hónapon keresztül szállítja a fűtési energiát.
Tapasztalataik szerint az átalakított trágya helyettesíti a hagyományos trágyát. Az összes végterméket, a kezelt trágyát kb. 345 ha mezőgazdálkodási területen - a trágyázási követelményeket figyelembe véve - hasznosítják, illetve adják vissza a beszállító gazdáknak. Tájékoztatásuk szerint az üzem berendezésének költsége 1 900 000 eurót tett ki. A szakmai út befejező programjára Zerlach-ban került sor, ahol csirketrágya- és silókukorica-alapon üzemelő biogáz-berendezést tekinthettek meg a látogatók. Egy mező- és erdőgazdasági üzemet mutattak be, mely termelésének középpontjában erdőgazdasági, földművelési, növény- és bogyósgyümölcs-termesztési tevékenység, valamint csirkenevelés áll. A gazdaság központjában lévő csirkenevelőket 33 °C teremhőmérsékletre kell felfűteni, amelynek hőenergia-igénye kb. 350 kW. A növekvő olaj- és gázárak miatt a gazdaságos csirkenevelés majdnem lehetetlenné vált. A nem kielégítő gabonaárak miatt a szárítók sincsenek kihasználva, ezért elhatározták, hogy áttérnek alternatív energiára - biogáz formájában. A biomassza jelentős mennyiségben, közvetlenül a "házuk ajtói előtt" rendelkezésre áll. Régiójukban főleg kisebb családi gazdaságok találhatók, ahol a gazdák felhagytak az állattenyésztéssel, ezáltal a szabaddá váló területeket energianövények termesztésére tudják felhasználni.
2002. januárjában kezdték meg az építést, és még az év novemberében a próbaüzem is beindult. Az I. számú, 1059 m3 térfogatú fermentorban két elektromos, ún. merülő keverőt szereltek fel, amit egy szervizaknában betonfedéllel takartak le. Egyébként a 3517 m3 térfogatú végtárolót is felszerelték merülő keverőmotorral. Az étkezési hulladék tárolására alkalmas, 13 m3 térfogatú keverőtartályt betonlapra állítottak fel. A szilárd anyag a szállítócsiga segítségével a gázosító tartályba jut. Ezt a tartályt a teleszkópos adagolóval naponta kétszer feltöltik. A friss csirketrágyát 169 m3 térfogatú, 6 m átmérőjű és 6 m magas tartály fogadja. A trágyát - ha szükséges, esővízzel hígítva - közvetlenül a fermentorba szivattyúzzák. A csapadékvíz tárolására 169 m3 térfogatú tárolót építettek meg a telepen.2003. májusában az építkezés második szakasza kezdődött el. A II. fermentor térfogata szintén 1059 m3, mint az elsőé, a különbség köztük az, hogy itt csak egy merülő keverő található. Az étkezési hulladék 30 m3 hasznos térfogatú keverőtartályába a szilárd anyagot naponta csak egyszer kell beszállítani. Ez év kezdetén egy 1884 m3 térfogatú utófermentort és fóliával fedett gáztárolót építenek. Az ún. merülő motoros keverőt hidraulikus meghajtóval építik egybe. Ez a meghajtás reményeik szerint lecsökkenti a szervizigényt. Mindkét (fő- és utó-) fermentor 38 °C-ra fűthető fel a gázmotor technológiai hulladékhőjével. A fűtési hőt a fermentorok belső falára felszerelt, rozsdamentes acél fűtő-csőkígyó adja át a felmelegítendő anyagnak.
A telep technológiája szerint az I. fermentorba egy szilárd anyagú csigán keresztül tárolnak be naponta 8 t frissmasszát (0,5 t csirketrágya, 1,5 t CCM és 6 t egész növénysiló). 60 napos tartózkodást követően az alapanyag átfolyik a végtárolóba. Ott kigázosodik, és ameddig a kezelt trágyát nem viszik a mezőre, a végtárolóban tárolják. A II. fermentort szintén egy szállítócsiga tölti fel (közvetlenül), de ezt már naponta 16 t frissmasszával (1 t csirketrágya, 3 t CCM és 12 t egész növénysiló). 30 nap tartózkodás után kerül az alapanyag az utógázosító tartályba, ahol tovább 80 napot marad, utána pedig a végtárolóba jut. Az összes tárolótartály szállítóvezetékeit központi szivattyúállomáshoz szerelték fel. Ennek a központi berendezésnek a segítségével az összes tárolótartály leüríthető, illetve feltölthető. A rendelkezésre álló 2 trágyahordó (8 és 18,5 m3) töltése is erről a szivattyúrendszerről történik. A gazdák a műanyaghordókban kiszerelt biogáz-trágyát, -komposztot a szerződés szerint kapják meg.
A biogáz üzem teljesen automatikusan szabályozott és ellenőrzött. Az előállított biogázt egy 700 és egy 300 m3 térfogatú tartályban tárolják. Amint a termelt gáz a tartályban egy meghatározott szintet elér, a nagyobb teljesítményű BHKW indul be, majd a további szintnövekedésnél a kisebb teljesítményű BHKW is bekapcsol. A generátorok által előállított elektromos teljesítmény 489 kW. A termelt elektromos energia szabad kapacitását a közüzemi hálózatra táplálják a hosszú távra érvényes szerződés alapján. A telepen a rendelkezésre álló termikus teljesítmény 670 kW, mely fedezi a baromfinevelő hőigényét, és ezen felül az épületek központi fűtésének ellátását is biztosítja. Laptopról minden időben az összes technológiai folyamatba be lehet lépni, ellenőrizhető az üzemvitel, illetve az üzemi paraméterek bármikor lehívhatók.
A két-két fermentornak, gáztárolónak és gázmotornak köszönhetően az üzem akár működési zavar, akár karbantartási munkák esetén legalább 50% teljesítménnyel tud működni. A telep teljes kiszolgálását egy 145 LE teljesítményű traktor, egy 102 LE teljesítményű teleszkópos rakodógép és egy 20 m3 térfogatú billenős kocsi biztosítja. A biogáz üzem teljes nettó beruházási költsége 2 000 000 euro volt.
Dr. Barcsik József
1.ábra
A Saaz település melletti biogáz üzemben a gazdák által beszállított különböző silókat betontárolókban helyezik el.
2.ábra
Az előállított biogázt üzemanyagként Jenbacher gyártmányú gázmotorban hasznosítják.
3.ábra
A gázmotor termikus hőenergiáját a hőközpontból osztják szét.
4.ábra
Ha a technológia indokolja, akkor a gázmotor hűtőfolyadékának hűtését léghűtő rendszer biztosítja.
5.ábra
Az elgázosítás után a biogázt tartályban tárolják.
6.ábra
A generátor által évente termelt 4 200 000 kWh elektromos energiát a „házban” elhelyezett villamos vezérlő- és szabályzórendszeren keresztül táplálják a közüzemi hálózatba.
7.ábra
Távfűtött vezetéken jut a biogáz üzemből a fűtési meleg víz a tulajdonos lakóházához és az istállóihoz.
8.ábra
A betárolt silót letakart fóliával védik az időjárástól.
9.ábra
A Sankt Stefán-i biogáz üzem látképe.
10.ábra
A biogáz telep „zöld energia” hőközpontja.
11.ábra
A konténerben elhelyezett gázkazán által előállított fűtési meleg vizet gyümölcsszárító hasznosítja.
12.ábra
A kezelő a gázmotor-generátor számos üzemviteli paraméterét lehívhatja a digitális kijelzőre.
13.ábra
A szemes silót hatalmas méretű „Siloking”-ből adagolják a technológiai folyamatba.
