Budowa elektrowni, elektrogazowni i gazowni biometanowych w skali przemysłowej

Wyniki prac badawczych

Wybudowana pilotażowa instalacja w firmie EKOPOL umożliwia produkcję biometanu, kompostu i dwutlenku węgla. Jest uproszczoną wersją docelowej instalacji pokazanej na schemacie (rys. 1), a w przedstawionej wersji (rys. 2) przeznaczona jest do wykorzystania w dużych gospodarstwach rolnych, szklarniach, suszarniach, itp.

Rys. 2. Biogazownia – schemat połączeń urządzeń technologicznych 1 – biomasa (kiszonka), 2 – rozdrabniacz, 3 – hydrolizer, 4 – wlot biomasy hydraulicznie zamknięty, 5 – przykrycie wlotu biomasy, 6 – biomasa hydrolizowana, 7 – Poduszka gazowa, 8 – zbiornik sprężonego CO2, 9 – dozownik CO2, 10 – ujście gazów, 11 – właz do hydrolizera, 12 – wziernik, 13 – pompa podająca, 14 – rurociąg biomasy zasysanej, 15 – zawór trójdrożny, 19 – fermentor, 20 – biomasa fermentująca, 21 – biogaz, 22 – zawór bezpieczeństwa, 23 – zawór do pobierania prób gazu, 24 – wylot biogazu z fermentora, 25 – odkraplacz, 26 – zbiornik elastyczny biogazu, 27 – właz do fermentora, 28 – wziernik, 29 – zawór trójdrożny, 30 – pompa mieszająca, 31 – 32 – Rurociągi biomasy zasysanej, 33 – rurociąg biomasy zawracanej, 34 – pompa odcieków i wody uzupełniającej, 35 – zbiornik odcieków, 36 – zawory, 37 – urządzenie przelewowo-syfonowe, 38 – wylot biomasy-kompostu, 39 – grzejnik wodny rurowy, 40 – membranowy rozdzielacz gazu, 41 – zbiornik metanu, 42 – zestaw przyrządów i urządzeń pomiaru ciśnienia, temperatury i automatyki sterującej

Wybudowana instalacja stworzyła również możliwości prowadzenia badań optymalizacyjnych ilościowych i jakościowych pozyskiwanego biogazu z określonych rodzajów masy organicznej roślin i ich mieszanek. Dała również możliwość doboru i sprawdzenia pewności pracy zastosowanych maszyn, urządzeń i materiałów w procesach przygotowania, transportu i fermentacji metanowej biomasy niezdrewniałej.

Począwszy od maja 2008 r. zespół składający się z pracowników Instytutu Chemii i Techniki Jądrowej w Warszawie, Politechniki Warszawskiej i twórców rozwiązania patentowego, prowadzi badania dotyczące pozyskiwania biogazu z biomasy roślinnej – kiszonki kukurydzy, kiszonki mieszanki owies – jęczmień, kiszonki traw, traw świeżych. W konsekwencji tych działań uzyskano pierwszy w Polsce (z zastosowaniem nowej technologii) empiryczne dane do wyliczenia wielkości wskaźnikowych umożliwiających projektowanie instalacji o większych mocach i rozszerzonym profilu produktów końcowych.

Wyniki uzyskane z pomiarów biogazu otrzymywanego z aneaerobowej fermentacji traw przedstawiono w tabeli 2.

Tabela 2

Pomiary procentowej zawartości biogazu z fermentacji anaerobowej traw

Skład biogazu z próbek pobranych w dn. 18 – 25.10.2008 r.	Pomiar analizatorem typ Gaz Hunter nr 0800844	Pomiar analizatorem ICHTJ	Analiza chromatograficzna wykonana przez Politechnikę Warszawską	Wyniki średnie
CH4	77%	75%	85,025%	79,08%
CO2	24%	25%	13,15%	20,71%
O2	0,00	brak	1,59% (N2, O2)	0,0%
H2S	9,2 p.pm	55 p.pm	brak	32,1 p.pm

Pozyskiwany biogaz z fermentacji innych wymienionych roślin posiadał podobny skład. Z powyższego wynika, że efektywność energetyczna otrzymanego biogazu, będąca pochodną zawartości metanu w tym biogazie (śr. 79,08%), jest wyższa od wartości energetycznej biogazu otrzymanego w instalacjach niemieckich (~50%CH4). Ma to jednocześnie przełożenie na zmniejszenie o tę wielkość procentową zużycia biomasy roślinnej na jednostkę (m3) wytworzonego biometanu, oraz wielkość komór fermentacyjnych. Ilość pozyskiwanego biometanu w testowanej instalacji wynosi 0,0395 – 0,059m³/m³fermentora/godzinę.

Na zlecenie firmy Bioenergia ESP w Gdyni wchodzącej w skład Polskiej Grupy Energetycznej wspomniany zespół rozpoczął prace badawcze „jakościowe i ilościowe” nad otrzymywaniem biogazu z serwatki mleczarskiej, wysłodków cukrowniczych i wywarów gorzelnianych. Przeprowadzono również rozdział uzyskiwanego biogazu na module membranowym z IChTJ, uzyskując standardowe paliwo gazowe o zawartości 92% metanu.