1. Ján Gaduš [email_address] SPU v Nitre Mechanizačná fakulta Biomasa ako zdroj energie

9. Graf č.1 : Podiel jednotlivých druhov palív na výrobe elektrickej energie na Slovensku

10. Graf č.2 : Zastúpenie foriem OZE na Slovensku

11. Graf č.3 : Podiel druhov biomasy a ich súčasné energetické využitie

12. Zdroj: Zelená správa Ministerstvo pôdohospodárstva SR, 2004 Významný podiel energeticky využiteľnej biomasy je produkovaný v poľnohospodárstve a potravinárstve Výroba a využitie bioplynu na Slovensku

14. Tab. Prehľad základných údajov poľnohospodárskych bioplynových staníc Inštalovaný výkon KW el.energii 6x138 hnojovica ošípaných vlastná spotreba 1995 65 hnojovica HD + energet. plodiny vlastná spotreba 1998 22 hnojovica HD vlastná spotreba 2001 PPD Brezov VPP SPU, s.r.o. Kolíňany Bioplynová stanica Zdroj Využitie energií Začatie prevádzky AGROBAN, s.r.o. Bátka STIFI Hurbanovo 270 kukuričná siláž 2005 predaj 100 + 40 hnojovica HD predaj 2005 PD Kapušany

15. Vývoj počtu bioplynových staníc v poľnohospodárstve počet bioplynových staníc inštalovaný výkon (MW) Prehľad počtu poľnohospodárskych bioplynových staníc SRN (december 2005)

16. Tab. Percentuálne zastúpenie výkonových kategórií poľnohospodárskych bioplynových staníc v SRN 6 %  500 kW el. 11 % 250 – 500 kW el. 24 % 100 – 250 kW el. 28 % 50 – 100 kW el. 29 %  50 kW el. Rozdelenie bioplynových staníc v Nemecku podľa inštalovaného elektrického výkonu

17. Tab. Porovnanie počtu poľnohospodárskych bioplynových staníc v niektorých krajinách EU 760 61 80 Taliansko 200 29 150 Rakúsko 513 40 78 Dánsko 216 650 3000 Nemecko Priemerný výkon na 1 BPS kW Celkový inštalovaný výkon MW Počet BPS Krajina

18. 2 Biomas a a možnosti jej využitia Elektrina Teplo Pohonné hmoty Suroviny pre chemickú výrobu Mazadlá Potraviny Krmivá Vláknina , izolačný materiál BIOMASA Nábytok , stavebný materi á l, p apier

19. Využitie rastlín ako energetickej slnečnej elektrárne a zásobníka energie (F otosynt éza) Svetlo Voda CO 2 O 2 Biomas a E PS CC KH

20. Rozdelenie biomasy Biomasa – substancia biologického pôvodu (pestovanie rastlín, chov živočíchov, organické odpady) Biomasa – zámerne pestovaná ako výsledok výrobnej činnosti Biomasa – ako odpad z poľnohospodárskej, potravinárskej a lesnej výroby, z komunálneho hospodárstva, z údržby krajiny

21. Biomasa využiteľná na energetické účely Rozdelenie: 1. fytomasa s vysokým obsahom lignocelulózy 2. fytomasa olejnatých plodín 3. fytomasa s vysokým obsahom škrobu a cukru 4. organické odpady a vedľajšie produkty živočíšneho pôvodu 5. zmesi rôznych organických odpadov

22. Spôsoby využitia biomasy na energetické účely Spôsob využitia – predurčujú fyzikálne a chemické vlastnosti biomasy Procesy – mokré (hranica 50% sušiny) – suché Získavanie energie z biomasy: a) termochemická premena (suché procesy) - spaľovanie - splyňovanie - pyrolýza

23. Získavanie energie z biomasy: b) biochemická premena (mokré procesy) - alkoholické kvasenie - metánové kvasenie c) fyzikálna a chemická premena - mechanická úprava ( štiepenie, drtenie, lisovanie, briketovanie, peletovanie, mletie) - chemická úprava (esterifikácia surových olejov) d) získavanie odpadného tepla pri spracovaní biomasy (kompostovanie, aerobne čistenie odpadných vôd, anaeróbna fermentácia a pod.

24. Tab. Spôsoby konverzie biomasy na energiu glycerín metylester, biooleje esterifikácia bioolejov fyzikálno-chemická konverzia fermentovaný substrát teplo viazané na nosič aeróbna fermentácia fermentovaný substrát bioplyn anaeróbna fermentácia biochemická konverzia (mokré procesy) dechtový olej, pevné horľavé zbytky generátorový plyn pyrolýza dechtový olej, uhl í k a té palivo generátorový plyn splyňovanie popol teplo viazané na nosič spaľovanie termochemická koverzia (suché procesy) Odpadný materiál alebo druhotná surovina Energetický výstup Spôsob konverzie biomasy Typ konverzie biomasy

25. ROZDELENIE POĽNOHOSPODÁRSKEJ BIOMASY

26. ENERGETICKÉ VYUŽITIE POĽNOHOSPODÁRSKEJ BIOMASY VHODNEJ NA SPAĽOVANIE

27. Biomasa vhodná na výrobu bioplynu Bioplyn je možné získavať zo všetkých druhov biomasy: - fytomasa - organické odpady a vedľajšie produkty živočíšneho pôvodu - zmes rôznych organických odpadov Bioplyn je produkt anaeróbnej fermentácie vlhkých organických materiálov, ktorého hlavnými komponentami sú metán a kysličník uhličitý.

29. Metán v bioplyne vzniká pri tzv. metanogénnej fermentácii organických substrátov rozkladom: - polysacharidov - lipidov - proteinov Pri rozklade proteinov (bielkovín) so do bioplynu uvoľňujú sírnaté zložky (napr. sírovodík), ktorý je treba pred použitím plynu odstraňovať. Rozkladom lipidov (tukov) sa dosahuje najvyššej výťažnosti (produkcie bioplynu).

30. Rozklad polysacharidov zvlášť obsiahnutých vo fytomase býva hlavným zdrojom látok pre tvorbu metánu. Jedna z hlavných stavebných prvkov fytomasy – lignín – je z hľadiska metanogenezie balastným materiálom a na tvorbe metánu sa takmer nezúčastňuje, pokiaľ nie je fyzikalno-chemickými procesmi predspracovaný.

32. Reakčná schéma tvorby metánu - Nordberg 1986 1. stupeň Štiepenie makromolekúl uhľohydráty tuky bielkoviny cukry mastné kyseliny aminokyseliny zásady karboxylová kyselina plyny alkoholy Metán Kysličník uhličitý kyselina octová vodík kysličník uhličitý 2. stupeň Kvasenie produktov štiepenia Hnojovica Maštaľný hnoj Bioodpady 3. stupeň Tvorba metanogénnych substrátov 4. stupeň Tvorba bioplynu Bioplyn Hydrolitické baktérie Acidogénne baktérie Acetogénne baktérie Metanogénné baktérie

35. Vý ť a ž ok bioplynu z rôznych druhov substrátov

36. Produkcia výkalov a vý ť a ž ok bioplynu od jednotlivých druhov zvierat: 0,009 0,02 Kurčatá (1,1 kg) 0,009 0,02 Brojler (0,8 kg) 32 0,016 0,25 0,036 Nosnice (2,2 kg) Hydina (priemer) 600 0,3 18,5 1,3 Kanci (250 kg) 400 0,2 8,5 0,5 Výkrm (70 kg) 60 0 0,3 14 1 Prasnice (170 kg) Ošípané (priemer) 600 0,3 12,5 1,25 Teľatá 1 80 0 0,9 35 3,5 Jalovice (330 kg) 3 400 1,7 60 6 Dojnice (550 kg) Hovädzí dobytok (priemer) Vyprodukovaná elektrická energia (kWh/rok) Vyprodukované množstvo bioplynu (m 3 /deň) Výkaly celkom priemerne (kg/deň) Sušina vo výkaloch vrátane moču (kg/deň) Kategória zvierat

37. Kukurica pri výrobe bioplynu PRODUKCIA KUKURI Č NEJ SILÁ ŽE A ENERGETICKÁ HODNOTA SH – SUCHÁ HMOTA OSH – ORGANICKÁ SUCHÁ HMOTA 1 m 3 bioplynu = 5,5 kWh 28.600 – 44.490 Energetická hodnota kWh.ha -1 5.200 – 8.090 Produkcia bioplynu m 3 . ha -1 450 – 700 Produkcia bioplynu m 3 .t -1 , OSH (85 % OSH) 85 - 95 Obsah OSH % 13,6 Výnos siláž t SH. ha -1 (32 % SH) 42,5 Výnos t.ha -1 Kukurica

41. Typické usporiadanie zariadenia pre produkciu bioplynu z tekutých substrátov Vstupný substrát Miešanie Fermentor Izolácia Odlučovač vody Zberná nádrž Homogen. nádrž Ohrev Ohrev Kalové čerpadlo Plynojem

44. Horizontálny fermentor (objemy 50 až 150 m 3 ) Ohrev Plynový dóm Ramená mixéru Výstup Motor Vstup

45. Schéma vertikálneho fermentora poľnohospodárskej bioplynovej stanice (objemy do 1 000 m 3 ) Dvojitá membrána Plynojem Miešadlo Vstup Výstup Ohrev

46. Schéma veľkokapacitného fermentora vhodného pre priemyselné bioplynové stanice (objem fermentora až do 5 000 m 3 ) Výnenník tepla Miešanie Výstup Vstup

53. 27.09. 20 04 – 18.11. 20 04 90 % vol. hnojovice, 10 % silá ž ovanej trávy VI 0 4.08. 20 04 – 20.09. 20 04 92,3 % vol. hnojovice, 7,7 % vol. kuchynských odpadkov V 0 7.06. 20 04 – 19.07. 20 04 90 % vol. hnojovice, 10 % vol. č erstvej trávy IV 24.04. 20 04 – 26.05. 20 04 60 % vol. hnojovice, 40 % vol. silá ž ovanej kukurice III 23.03. 20 04 – 23.04. 20 04 40 % vol. hnojovice, 60 % vol. silá ž ovanej kukurice II 21.11. 20 03 – 0 8.03. 20 04 100 % vol. hnojovice I Trvanie meraní Pou ž itý substrát Fáza

54. Schéma experimentálneho zariadenia

55. Pohľad na experimentálne zariadenie

56. Pohľad na experimentálne zariadenie

57. Výsledky analýz vzoriek bioplynu a jeho dennej produkcie 3,6 338 43 56,7 90 % CM + 10 % GS VI 2,97 319 41 59 92,3 % CM + 7,7 % KW V 1,273 81 44,5 55,4 90 % CM + 10 % FG IV 7,126 141 44 55,1 60 % CM + 40 % CS III 8,29 53 41 55,6 40 % CM + 60 % CS II 4,8 158 39,07 55,77 CM I P G (m N 3 .d -1 ) H 2 S (ppm) CO 2 (% vol.) CH 4 (% vol.) Použitý substrát Fáza

58. Porovnanie dennej produkcie bioplynu

60. Ukážky bioplynových staníc - SR Bioplynová stanica PD Kapušany pri Prešove - objem fermentora 450 m3 - inštalovaný el. výkon 100 kW - vstupný substrát – maštaľný hnoj kukuričná siláž 23 t/d

63. Ďakujem za pozornosť !