Mikrobiogazownie

Mikrobiogazownia to instalacja służąca do produkcji biogazu z lokalnie dostępnych w gospodarstwie rolnym odpadów organicznych oraz do wytwarzania z niego energii. Jest to zwykle instalacja o małej mocy dostosowanej do wielkości gospodarstwa oraz o prostej konstrukcji, najczęściej o charakterze modułowym, pozwalającym na demontaż i przeniesienie do innej dogodnej lokalizacji. Instalacja taka obejmuje standardowo komorę fermentacyjną, w której zachodzi biochemiczny rozkład biomasy, prowadzony przez bakterie, czego efektem jest wytworzenie biogazu, a także zbiornik na biogaz oraz agregat kogeneracyjny, służący do wytwarzania energii elektrycznej i ciepła. Wielkość poszczególnych komponentów oraz moc agregatu powinna być dostosowana do profilu i możliwości produkcyjnych danego gospodarstwa rolnego, natomiast wytworzona energia w większości wykorzystywana jest na własne potrzeby. Zazwyczaj przyjmuje się, że do kategorii mikrobiogazowni zalicza się - w zależności od przepisów określających system wsparcia w danych krajach - instalacje do mocy 100 kW. W Polsce, według projektu ustawy OZE, kategoria ta mieści się w definicji mikroinstalacji do mocy 40 kW. Podobnie jak konstrukcja, uproszczona jest także struktura wsadu instalacji, która składa się zwykle z kilku substancji dostępnych na miejscu. Substraty mikrobiogazowni stanowią zwłaszcza odpady produkcyjne, powstające w gospodarstwach rolnych np. gnojowica lub obornik oraz różne produkty i półprodukty wykorzystywane w rolnictwie np. słoma kiszonka kukurydzy, buraka lub traw.

 

 

Rys. 1 Mikrobiogazownia w Studzionce o mocy 30 kW

 

Warto wiedzieć

  1. W przeciwieństwie do innych źródeł OZE zależnych od czynników atmosferycznych, mikrobiogazownia zapewnia wysoką stabilność produkcji energii na niezmiennym poziomie, pod warunkiem zagwarantowania stałego dopływu surowców,

  2. O możliwości zainstalowania w gospodarstwie mikrobiogazowni jako dogodnego źródła energii zapewniającego utylizację niepotrzebnych surowców odpadowych, decyduje wielkość prowadzonej produkcji – zakłada się, że na potrzeby instalacji o mocy 40 kW wymagane są 15-26 ha upraw oraz 70-270 DJP pogłowia zwierząt

  3. Przy założeniu wytwarzania energii elektrycznej w biogazowni, moc elektryczna instalacji (moc agregatu) jest dobierana w zależności od możliwości produkcyjnych gospodarstwa,

  4. Zgodnie z proponowanym przez ustawę OZE systemem wsparcia, energia produkowana w instalacji o mocy do 40 kW po dokonaniu rejestracji w ARR, będzie mogła być wykorzystywana na własne potrzeby bez konieczności zakładania działalności gospodarczej, natomiast nadwyżka energii może być odsprzedawana do sieci po cenie 80% ceny zeszłorocznej,

  5. W przypadku instalacji produkującej biogaz jako paliwo i źródło ciepła na cele bytowo- gospodarcze, mikrobiogazownia może zostać uzupełniona w mikro-sieć gazową, dostarczającą gaz do odbiorników w pobliskich zabudowaniach,

  6. Moc cieplna mikrobiogazowni w związku ze specyfika konstrukcji układu chłodzenia agregatu jest zazwyczaj wyższa od mocy elektrycznej osiągana chwilowa lecz dla coraz większych jednostek moce te ulegają wyrównaniu,

  7. Powszechne zastosowanie w mikro-biogazowniach znajdują komory fermentacyjne o przekroju poziomym z systemem mieszadeł łopatkowych, które zapewniają skuteczniejsze wymieszanie dla substratów o wyższej zawartości suchej masy,

  8. Wiele mikrobiogazowni działających w krajach azjatyckich to proste zbiorniki ziemne służące do utylizacji odpadów jednak dla szerokości geograficznych występujących w Polsce optymalnym rozwiązaniem są zbiorniki zaizolowane,

 

 Budowa instalacji - pozostałe elementy

W skład instalacji oprócz komory fermentacyjnej i modułu kogeneracyjnego może wchodzić opcjonalnie szereg elementów i urządzeń pomocniczych typowych dla większych instalacji odpowiednio wyskalowanych, jednak celowość ich zastosowania musi być każdorazowo ekonomicznie uzasadniona. Do możliwych do wykorzystania komponentów należą m.in.: zbiornik na substraty płynne, silos, zbiornik lub laguna do przechowywania masy pofermentacyjnej, rozdrabniacz, podajnik, instalacja do oczyszczania biogazu. Mikrobiogazownia może pracować podłączona do sieci niskiego napięcia lub jako instalacja off-grid, wytwarzająca biogaz, prąd, bądź ciepło na potrzeby własne. Usługi w zakresie instalacji mikrobiogazowni świadczą wyspecjalizowani instalatorzy którzy działają na bardziej rozwiniętych w tym zakresie rynkach zachodnich (Niemcy, Austria). Instalacja biogazowa w przeciwieństwie do innych technologii OZE posiada większe możliwości do zmagazynowania wytworzonej energii (w postaci gazu lub ciepła), w związku z tym w większym stopniu wytworzona energia może być zużywana na potrzeby własne co powinno gwarantować wyższą opłacalność w perspektywie zaproponowanego kształtu systemu wsparcia dla mikroinstalacji – preferowana jest oszczędność na zakupie energii z sieci.

 

Rys. 2 Schemat mikrobiogazowni w Studzionce

 

Nakłady inwestycyjne i koszty eksploatacji mikrobiogazowni

Nakłady inwestycyjne przy budowie mikrobiogazowni uzależnione przede wszystkim od skali inwestycji, istotna rolę może odgrywać także specyfika przetwarzanych odpadów, decydująca o poszczególnych rozwiązaniach technologicznych lub konieczności zastosowania rozwiązań niestandardowych np. większej ilości zbiorników, konieczności dodatkowego rozdrabniania lub bardziej wydajnego systemu mieszania.

Dla biogazowni o mocy w przedziale 10- 40 kWe, nakłady inwestycyjne mieszczą się w granicach od 600 tys. zł -1 200 tys. zł a dominującą rolę odgrywają w nich koszty zakupu materiałów i urządzeń, w tym w szczególności: komora fermentacyjna i agregat kogeneracyjny oraz inne zbiorniki i wyposażenie. W strukturze nakładów urządzenia i instalacje stanowią od 77-94% kosztów a ich udział nieznacznie maleje dla mniejszych obiektów.

 

Rys. 3 Struktura nakładów inwestycyjnych dla mikrobiogazowni (źródło: IEO)

 

Koszty eksploatacyjne dla tego typu instalacji mieszczą się w przedziale od 100 tys. zł - 250 tys. zł a największy udział zajmują w nich koszty zakupu i przechowywania substratów.

 

Rys. 4 Nakłady inwestycyjne i koszt eksploatacji mikrobiogazowni (źródło: IEO)

 

Ekonomika mikrobiogazowni

Koszt produkcji energii w mikrobiogazowni wyrażony przez LCOE

 

Rys. 5 Uproszczony wzór obliczenia rozłożonego kosztu produkcji energii

 

Szczegółowe założenia realizacji instalacji o analizowanych mocach zainstalowanych podano poniżej:

  1. Instalacja korzysta z programu wsparcia NFOŚiGW „Prosument” (tzn. 40% dotacji do kosztów kwalifikowanych + kredyt preferencyjny)

  2. Instalacja przyłączona do sieci zgodnie wg kryteriów stosowanych dla mikroinstalacji określonych w najnowszym projekcie Ustawy o OZE (wersja 6.3) z dnia 28 marca 2014

  3. Okres trwałości instalacji – 15 lat

 



Rys. 6 Koszty produkcji energii elektrycznej w mikrobiogazowni w zależności od ich elektrycznej mocy zainstalowanej (źródło: IEO)

 

Na podstawie wyników obliczeń kosztu produkcji energii z mikrobiogazowni największą opłacalność zapewnia inwestycja w instalację o mocy 40 kW dla której jednostkowy koszt produkcji energii wynosi ok. 0,8 zł/kWh, przy czym dla mniejszych instalacji może sięgać nawet 2,2 zł/kWh (dla 10 kW).

Największy wpływ na koszty produkcji energii z mikrobiogazowni wyrażone wartością LCOE, wykazuje spadek długości efektywnego czasu pracy instalacji w ciągu roku. Założono zmienność tego parametru w zakresie 5 500-8 000h w ciągu roku, na co mają wpływ przede wszystkim przestoje spowodowane awariami i optymalizacja prowadzenia procesu fermentacji. Zarówno wydajność mikrobiogazowni wyrażona przez współczynnik wykorzystania mocy, jak i całkowity czas eksploatacji elektrowni istotnie wpływa na ostateczny koszt produkcji energii. Cena energii jest ponadto wprost proporcjonalnie zależna od następujących kosztów: eksploatacyjnych, usług zewnętrznych, zakupu urządzeń oraz kosztu jednostkowego zakupu kiszonki kukurydzy. Na koszt produkcji energii nieco łagodniej wpływają również: oprocentowanie kredytu zewnętrznego, stawka VAT na usługi i urządzenia oraz udział procentowy kiszonki kukurydzy we wsadzie, natomiast nieco mniejszą wrażliwość koszt energii wykazuje na zmianę udziału wkładu własnego inwestora.

 

Bardziej szczegółowych informacji na opisany temat może udzielić Piotr Dziamski z Instytutu Energetyki Odnawialnej,
Wyszukiwarka
Kanał Youtube
 
Facebook
Zamknij

Ten serwis internetowy wykorzystuje pliki cookies.

Używamy informacji zapisanych za pomocą cookies m.in. do celów reklamowych i statystycznych. Mogą stosować je też współpracujące z nami firmy - m.in. reklamodawcy.

W przeglądarce internetowej, w której otwierasz nasz serwis możesz zmienić ustawienia dotyczące cookies.

Korzystając z tego serwisu bez zmiany ustawień dotyczących cookies wyrażasz zgodę na ich używanie i zapisywanie w pamięci urządzenia. Więcej informacji znajdziesz w Polityce prywatności.