Transcript PPT - PTE TTK Fizikai Intézet

4. Biogáz Konferencia
Biogáz: A megújulók mindenese
2012. május 10.
RENEXPO® Central Europe
Hungexpo Vásárközpont, G-F Pavilon, 1. em.
„Biogáz szarvasi energiafűből és
kukorica szárból…”
Dr. Német Béla, docens,
Pécsi Tudományegyetem, Fizika Intézet
Környezetfizika Tanszék
2012. május 10.
RENEXPO Biogáz
1
Biogáz üzemek általános felépítése
Magyarországon
- Nagy szarvasmarha, sertéstelepeken.
- Hígtrágya + kofermentáció (pl. silókukorica..)
- 10-11 % szárazanyag tartalom
- 3000-4000 m3-es fermentorok (gázmotor
hulladék hőjével fűtve)
- Mezofil fermentáció
- Gázmotorok, elektromos energia értékesítés az
állattartó telepről
- Próbálkozások hulladék hő hasznosításra
2012. május 10.
RENEXPO Biogáz
2
Milyen fejlesztések lehetnének?
Az előadás felvetett kérdése:
Hogyan lehet javítani a biogáz termelés időegységre és üzemi
térfogategységre (befektetési költségre) vonatkoztatott
intenzitását, még inkább, hogyan lehet elérni, hogy az
időegységre és üzemi térfogategységre vonatkoztatott
jövedelemtermelő (bevétel) képessége jelentősen
növekedjen? Válasz:
- 1. temofil fermentáció, (felére csökken a kiérlelési idő)
- 2. minőségi előkészítés technológia (aprítás, gőzrobbantás),
(a bevitt anyag koncentráció növelhető 20-24 tf%-ig)
- 3. poligeneráció (több energiahordozó előállítása)
- 4. biometán előállítás (CO2 kivonás)
- 5. CO2 felhasználás (metanol előállítás)
2012. május 10.
RENEXPO Biogáz
3
Mi áll rendelkezésre olcsó tüzelőanyag és
kofermentáció számára: gabonaszalma,
kukoricaszár, szőlő venyige
2012. május 10.
RENEXPO Biogáz
4
1. Termofil fermentáció
Európában ~8000 biogáz telepen a hőkezelést
illetően a megoszlás a következő:
- Mezofil eljárás van a létesítmények 90 %ban (tartózkodási idő: 28-30 nap).
- Termofil eljárás van a létesítmények 5 %ban (tartózkodási idő: 12-14 nap).
- Növényi melléktermék tüzelésű kazán:
legkisebb költségű hőenergia bevitel.
2012. május 10.
RENEXPO Biogáz
5
2. Szecskázás, aprítás, feltárás
Ha cél a biogáz előállítása, jobb, ha már az
almozáshoz jobban meg van aprítva a
szalma.
Ha a lignocellulóz tartalmú növényi mellék
termékek, hulladékok feltárása a cél
gőzrobbantással, szintén fontos a finom
aprítás.
A tüzelés hatékonysága szempontjából is
kedvezőbb az egyenletesen megaprított
gabonaszalma, kukorica szár, venyige.
2012. május 10.
RENEXPO Biogáz
6
2. Szecskázó, aprító, tisztító rendszer
2012. május 10.
RENEXPO Biogáz
7
2. Gőzrobbantás
Lépései:
Termolizáló (ebben lesz nyomás alatt
felmelegítve az aprított vizes anyag),
Vegyszer nélkül kell felfőzni ~180 oC-ra,
hogy növekedjen meg a nyomás ~12
barra.
Expanderbe engedjük „kirobbanni” a
térfogat egy részét (~tized részét), rövid
időre kinyitva a kimenő szelepet,
2012. május 10.
RENEXPO Biogáz
8
Gőzrobbantó tartályok
2012. május 10.
RENEXPO Biogáz
9
Universität für Bodenkultur Department für Nachhaltige
Agrarsysteme- BOKU
2012. május 10.
RENEXPO Biogáz
10
Steam Explosion im Technikumsmaßstab Dauser Economizer SE 0.2 SH V02
http://www.chemical-engineering.at/doku.php?id=minisymposium:minisymposium6
2012. május 10.
RENEXPO Biogáz
11
Az eddigi technológiák eredménye
a) Termofil fermentáció (időegység alatt
kétszeres gáztermelés)
b) Szárazanyag tartalom duplázása
(időegység alatt kétszeres gáztermelés)
c) Metán széndioxid szétválasztása
(energiahatékonyság kétszeres)
2012. május 10.
RENEXPO Biogáz
12
2012. május 10.
RENEXPO Biogáz
13
Keverékek szárazanyag koncentrációjának beállítása a
komponensekből
Alapanyag szükséglet
Hígtrágya-1
Almostrágya 20 %-os
Hígtrágya-2
Éves trágya szükséglet
(tonna)
8000
Gözrobbantott 25 %-os
7000
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0
10 11 12 13 14 15 16 17 18
Eredő szárazanyag tartalom (%)
2012. május 10.
RENEXPO Biogáz
14
A termelt biogáz éves mennyisége, mint a bevitt szubsztrát szárazanyag
koncentrációjának függvénye. 2 x 150 m3-es, termofil csőfermentor.
Termelt biogáz éves mennyisége
600
Biogáz (ezer m3/év)
500
400
300
200
100
0
10
11
12
13
14
15
16
17
18
Keverék szárazanyag tartalma (%)
2012. május 10.
RENEXPO Biogáz
15
A termelt biogáz és a belőle előállított elektromos energia (34 % hatásfokkal
számolva) éves energia tartalma, mint a bevitt szubsztrát szárazanyag
koncentrációjának függvénye. 2 x 150 m3-es, termofil csőfermentor.
Éves termelt biogáz és el. energia
Biogáz
El. energia
Biogáz, el. energia (GJ/év)
12000
10000
8000
6000
4000
2000
0
10
11
12
13
14
15
16
17
18
keverék szárazanyag tartalma (% )
2012. május 10.
RENEXPO Biogáz
16
A termelt elektromos energia (27 Ft/kWh), a biogáz (~100 Ft/m3) és a biometán (250
Ft/m3) értékesítéséből származó éves bevétel, mint a bevitt szubsztrát szárazanyag
koncentrációjának függvénye. 2 x 150 m3-es, termofil csőfermentor.
Éves bevétel
El. energia
Biogáz
Biometán
80,0
70,0
60,0
MFt/év
50,0
40,0
30,0
20,0
10,0
0,0
10
11
12
13
14
15
16
17
18
Keverék szárazanyag tartalma (% )
2012. május 10.
RENEXPO Biogáz
17
Az adott koncepció részleges
megvalósítása
TECH-09-A4-2009-0124 KOBIOCHG
2012. május 10.
RENEXPO Biogáz
18
Csőfermentor látványterve
2012. május 10.
RENEXPO Biogáz
19
Kísérleti biogáz üzem látványterve
2012. május 10.
RENEXPO Biogáz
20
Komplex ipari mezőgazdasági melléktermék feldolgozási program
többféle energia hordozó elállítás céljából. (MT-Energie)
2012. május 10.
RENEXPO Biogáz
21
Biometán hálózatra feladása
2012. május 10.
RENEXPO Biogáz
22
Hogyan még tovább?
4. Poligeneráció:
(Egy alapanyag felhasználásával több
energiahordozó előállítása)
- Biometán
- Bioetanol
- Hidrogén
2012. május 10.
RENEXPO Biogáz
23
Malberg – Green Community
2012. május 10.
RENEXPO Biogáz
24
Köszönöm a figyelmet
2012. május 10.
RENEXPO Biogáz
25
Más projektek
Magyar fejlesztés:
KOBIOCHG (Pécs)
BIODDFPE (DENK Kft.)
2012. május 10.
RENEXPO Biogáz
26
A termelt biogáz éves mennyisége, mint a bevitt szubsztrát szárazanyag
koncentrációjának függvénye. 2 x 150 m3-es, termofil csőfermentor.
Termelt biogáz napi mennyisége
1400
Biogáz (m3/nap)
1200
1000
800
600
400
200
0
10
11
12
13
14
15
16
17
18
Keverék szárazanyag tartalma (% )
2012. május 10.
RENEXPO Biogáz
27
Kísérleti biogáz üzem
2012. május 10.
RENEXPO Biogáz
28
Komplex ipari mezőgazdasági melléktermék feldolgozási
program többféle energia hordozó elállítás céljából.
2012. május 10.
RENEXPO Biogáz
29
A rendszer gépészeti elemei Magyarországon még
működő, vagy kialakítható középvállalkozásokkal
előállíthatók.
A rendszer innovatív elemei a következők:
1. Termofil fermentációhoz szükséges hő biztosítása
legolcsóbb módon, a mezőgazdasági környezetben
levő növényi melléktermékeket felhasználva történik
(gabonaszalma, kukoricaszár, szőlővenyige)
2. Áramlástanilag legjobban „kézben tartható”,
középüzemű, „nagy hatásfokú” fermentor rendszer
kerül alkalmazásra. A fermentor anyagára nézve lehet
akár acéltartályos, akár vasbeton) (cső alak)
3. Hatékony mechanikai és termofizikai előkészítő
(feltáró) módszerek kialakítására kerül sor. (aprítók,
daraboló szivattyúk, gőzrobbantó)
2012. május 10.
RENEXPO Biogáz
30
4. A legegyszerűbb és leghatékonyabb
biogáz tisztító módszer kialakítása
5. Biometán (földgáz minőségű biogáz)
előállításához, a legmegfelelőbb, hazai
módon előállítható széndioxid-metán
szétválasztási technológia lesz
kiválasztva
6. Biotrágya előállítás a kiérlelt szubsztrát
hatékony vízelvonásával.
2012. május 10.
RENEXPO Biogáz
31