BIOPLYN

Bioplyn je perspektívne palivo pre kogeneračné jednotky, predovšetkým preto, že sa radí medzi obnoviteľné zdroje energie. Dnes sa využíva predovšetkým v čističkách odpadových vôd. Pri zhodnocovaní možnosti inštalácie kogeneračnej jednotky na ČOV, je potrebné poznať niektoré informácie, ktoré majú rozhodujúci vplyv na realizáciu uvažovaného zámeru. Ide predovšetkým o:

1. Vlastnosti bioplynu – sú základnou informáciou o vlastnostiach paliva, predovšetkým o jeho použiteľnosti z pohľadu škodlivých prímesí a tiež informácie o energetických vlastnostiach, teda o výhrevnosti. Dôležitými informáciami sú predovšetkým:

- obsah metánu (najlepšie celé zloženie plynu)- stálosť kvality plynu- obsah škodlivých prímesí

2. Produkcia bioplynu, možnosť uskladňovania do plynojemu – informácie o možnostiach a množstvách plynu

3. Dostupnosť rozvodu zemného plynu. Zvážiť, ktorý z nasledujúcich spôsobov prevádzky sa aplikuje:

- prevádzka KJ len na bioplyn- kombinovaná prevádzka zemný plyn + bioplyn (prepínanie palív)- zmiešavanie bioplynu a zemného plynu

4. Požiadavky na funkciu kogeneračnej jednotky:

- paralelná prevádzka so sieťou (P)- paralelná s možnosťou ostrovnej prevádzky (P, I)- paralelná prevádzka s funkciou záložného zdroje (P, E)

5. Spotreba elektrickej energie v areáli ČOV, sadzba odberu elektrickej energie Vlastnosti bioplynu

Vlastnosti bioplynu sú jedným zo základných parametrov, ktoré majú vplyv na využitie bioplynu pre pohon motora kogeneračnej jednotky. Niektoré vlastnosti bioplynu môžu uvažovaný zámer významne predražiť, alebo úplne znemožniť. Je preto nutné ku zhodnocovaniu vlastností bioplynu pristupovať veľmi zodpovedne. Pri hodnotení je potrebné poznať nasledujúce vlastnosti bioplynu:

1. Obsah metánu – obsah metánu v bioplyne sa pohybuje v rozsahu 55 až 65%. Za minimálnu hranicu obsahu metánu sa všeobecne považuje koncentrácia 50%.

2. Tlak plynu – pre spaľovaniu bioplynu v plynovom motore zodpovedá hodnota tlaku v rozsahu 1,5 až 10kPa.

3. Stálosť kvality plynu – ovplyvňuje predovšetkým stabilitu chodu jednotky a úroveň emisií škodlivých látok. Stálosťou kvality plynu sa rozumie stabilita zloženia (koncentrácia metánu) a stabilita tlaku plynu.

4. Obsah škodlivých prímesí (zlúčeniny síry, fluóru a chlóru). Tie môžu spôsobiť koróziu dielov sacieho traktu motora, ale tiež vnútorných dielov motora, prichádzajúcich do styku s mazacím olejom. V čističkových bioplynoch je obvyklý obsah sírovodíka. Limit pre jeho koncentráciu stanovuje výrobca motora a zvyčajne sa pohybuje okolo 1,5 g/m3 plynu. Okrem sírovodíka je potrebné zohľadňovať všetky zlúčeniny síry, ktoré môžu byť v bioplyne obsiahnuté (sírouhlík).

Rozdiely v prevádzke medzi kogeneračnými jednotkami na zemný plyn a bioplyn sú vyvolané predovšetkým obsahom škodlivých prímesí a vlastnosťami plynu. Predovšetkým sírne zlúčeniny môžu spôsobovať v sacích potrubiach motora vznik slabých kyselín, ktoré potom môžu spôsobovať koróziu niektorých dielov. Tak isto aj v spalinových častiach jednotky vznikajú slabé kyseliny, ktoré môžu vyvolávať koróziu.

Sírne zlúčeniny spôsobujú rýchlejšiu degradáciu mazacieho oleja motora a tým ovplyvňujú životnosť predovšetkým klzných častí motora. Týmto javom sa predchádza niektorými úpravami:

použitie odolnejších materiálov v sacích a spalinových potrubiach

použitie vhodných materiálov na klzné ložiská motora (materiály s minimom obsahu medi)

použitie mazacích olejov s vyššou alkalickou rezervou

úprava intervalu výmeny oleja (podľa vzorkovania)

Väčšie množstvo pretečeného plynu a obecne nižšie tlaky plynu kladú zvýšené nároky na tlakové straty a regulačné vlastnosti plynovej trate. Z tohto dôvody sa dimenzuje plynová trať (elektromagnetické ventily, nulový regulátor tlaku plynu) s väčšími svetlosťami a prípadne sa montuje zariadenie na reguláciu bohatosti zmesi.

KOGENERÁCIA

Kogenerácia je moderná technológia výroby tepla a elektrickej energie. Je založená na princípe združenej výroby. Znamená to, že v jednom zariadení sa súčasne vyrába elektrina a teplo. Takéto zariadenie sa nazýva kogeneračná jednotka.

V súčasných elektrárňach sa elektrina vyrába roztočením elektrického generátora pomocou turbíny. Teplo potrebné k výrobe pary, ktorá turbínu poháňa, sa väčšinou získava spaľovaním uhlia alebo štiepením jadra uránu. Po jeho využití sa značná časť jednoducho vypúšťa do ovzdušia. Naproti tomu, na iných miestach sa opäť spaľuje plyn alebo uhlie, aby sa získalo teplo pre vykurovanie. Pri takomto oddelenom spôsobe výroby elektriny a tepla potrebujeme spáliť viac primárnych energetických zdrojov. Tým sa pochopiteľne zvyšujú náklady a za energie platíme viac.

Odpoveďou na takúto neefektívnosť je kogenerácia. Jej základná výhoda spočíva v technologickom postupe, ktorý umožňuje združenú výrobu tepla a elektriny v jednom zariadení, na jednom mieste. To umožňuje dosiahnuť 40 % úsporu vstupného paliva a teda získať aj elektrickú energiu aj teplo podstatne lacnejšie.

Keďže dnes sa vyrábajú kogeneračné jednotky s relatívne malými výkonmi, umožňujú výrobu energie priamo na mieste spotreby a tým sa ďalej znižujú straty na prenose a teda aj náklady.

Kogenerácia sa dlhú dobu úspešne presadzuje vo vyspelých krajinách západnej Európy a predstavuje nezanedbateľný podiel na celkovej výrobe elektriny a tepla napríklad v Holandsku, Nemecku alebo škandinávskych krajinách.

Uplatnenie však nachádza aj v našich podmienkach všade tam, kde chcú znížiť náklady na energiu. Uplatňuje sa v priemysle, komunálnej sfére, hoteloch, nemocniciach, plavárňach, administratívnych budovách, čističkách odpadových vôd a dokonca aj v rodinných domoch.

Dôležitým argumentom v prospech kogenerácie je ochrana životného prostredia. Keďže na zabezpečenie rovnakého množstva energie potrebujeme menej paliva, vyprodukujeme aj menej emisií. Naviac pri kombinovanej výrobe okrem zemného plynu úspešne využívame aj obnoviteľné zdroje energie, predovšetkým bioplyn.

KOGENERAČNÉ JEDNOTKY

Proces kogenerácie sa uskutočňuje v zariadení, ktoré sa volá kogeneračná jednotka. Jej súčasťou je plynový spaľovací motor, ktorý poháňa trojfázový generátor. Ten vyrába elektrickú energiu. Chladením motora, oleja a spalín sa získava teplo.

Využiteľnosť takto získaných energií je široká. Elektrickú energiu je možné použiť na pokrytie vlastnej spotreby, prípadne ju predávať do siete energetických rozvodných závodov. Teplo sa využíva na kúrenie a ohrev teplej úžitkovej vody. Pomocou absorpčného výmenníka je možné vyrobené teplo využiť k výrobe chladu pre klimatizáciu alebo technologické účely. Teplo je z kogenerácie odvádzané vodou s teplotným spádom 20 oC. Maximálna výstupná teplota je spravidla v rozmedzí 90 - 110 (prípadne až 130) oC. V prípade potreby však môžu kogeneračné jednotky produkovať aj paru.

Keďže kogeneračné jednotky môžu pracovať nezávisle od elektrickej siete rozvodných závodov, slúžia aj ako záložný zdroj a zabezpečujú dodávku elektrickej energie i v čase výpadku siete.

Základným palivom je zemný plyn. Veľmi zaujímavá je však možnosť využívania bioplynu v poľnohospodárstve, potravinárstve a v čističkách odpadových vôd. Samozrejme, tam kde nie je dostupný zemný plyn sa využíva propán.

Kogeneračné jednotky sa zaraďujú do energetického systému dvoma základnými spôsobmi:

Primárne na pokrytie vlastnej spotreby elektriny. V takomto prípade sa volí výkon kogeneračnej jednotky podľa priebehu odberu elektrickej energie v objekte. Jednotka pracuje tak, že svojou výrobou kopíruje spotrebu elektriny objektu. Elektrina sa z verejnej siete odoberá len v špičkách a v optimálnom prípade je tento odber minimálny. Vyrobené teplo sa využíva vo vykurovacom systéme na kúrenie, ohrev TÚV prípadne výrobu chladu.

Primárne na výrobu tepla. V takomto prípade sa výkon kogeneračnej jednotky dimenzuje na potrebu tepla. Zohľadňuje sa predovšetkým tá časť výrobe tepla, ktorá je potrebná celoročne (spravidla výroba TÚV, prípadne technologická potreba). Vyrobená elektrická energia sa čiastočne spotrebuje v objekte výrobcu a čiastočne sa predáva iným spotrebiteľom prípadne priamo do siete energetických rozvodných podnikov.