IEE UrbanBiogas projekt Gradski otpad za proizvodnju biometana za predaju u plinsku mrežu i prijevoz Seminar: Proizvodnja bioplina i biometana iz organskog otpada Primjeri proizvodnje i primjene biometana u EU Željko Jurić, Energetski institut Hrvoje Požar Zagreb, 21.09.2012. 1 Sadržaj Uvod - tehnologije za pročišćavanje bioplina Razvijena tržišta bioplina/biometana Njemačka Austrija Nizozemska Primjeri proizvodnje i primjene biometana iz organskog otpada Henriksdal (Švedska) prijevoz Inwil (Švicarska) utiskivanje u mrežu Lille (Francuska) utiskivanje u mrežu i prijevoz 2 1
Uvod Plinska mreža Organski otpad El. energija Digestat Toplina Proizvodnja bioplina Pročišćavanje bioplina Gorivo Primjena biometana 3 Tehnologije za pročišćavanje bioplina Bioplin dobiven anaerobnom digestijom obično sadrži uz 50-65 vol. % metana i 35-50 vol. % ugljikovog dioksida, 0-12 vol. % vodene pare te male količine ugljikovodika, dušika, vodika, kisika, amonijaka i sumporvodika (moguće i Cl, F, Si ). Pročišćeni bioplin = biometan (sadržaj metana > 95 vol. %) Da bi se dobio biometan potrebno je instalirati tehnologije: Odsumporavanja Sušenja Izdvajanja CO 2 Tretman otpadnih plinova u cilju izbjegavanja emisije metana: Oksidacija (termička, regenerativno-termička ili katalitička) FLOX-plamenik 4 2
Tehnologije za pročišćavanje bioplina Grubo odsumporavanje: biološki tretman (skruber + vanjska regeneracija, doziranje zraka (N 2!)), taloženje sulfida (Fe(II)Cl 2, FeOH), NaOH skruber Fino odsumporavanje: aktivni ugljen Odstranjivanje kondenzata pri hlađenju plina Adsorpcija silikagelom 5 Tehnologije za pročišćavanje bioplina Adsorpcija pod promjenjivim tlakom (PSA) Skrubiranje aminima Skrubiranje vodom pod tlakom Skrubiranje poliglikolnim otopinama Membranska tehnologija Kriogena tehnologija 50 40 30 20 Biometan u Njemačkoj Tehnologije za izdvajanje CO 2 (status: ožujak 2012.) PSA Skrubiranje aminima Skrubiranje vodom pod tlakom Skrubiranje poliglikolim otopinama Membranska tehnologija 10 0 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 6 3
Tehnologije za pročišćavanje bioplina Tehnologija je dostupna i dokazana na preko 170 postrojenja diljem Europe Izbor tehnologiji ovisi o karakteristikama bioplina i uvjetima na lokaciji bioplinskog postrojenja Emisiju metana je potrebno izbjeći tretmanom otpadnih plinova i odgovarajućim vođenjem bioplinskog postrojenja 7 Postrojenja za pročišćavanje bioplina u Njemačkoj, izvor: dena (sredina 2011.) 8 4
Postrojenja za pročišćavanje bioplina u odabranim zemljama EU; izvor: dena (sredina 2011.) 9 Tržište bioplina/biometana u Njemačkoj Oko 8.800 bioplinskih postrojenja (oko 7.000 poljoprivrednih), prosječne snage 400 kwe - stanje: kraj 2011. Investicijski troškovi bioplinskih postrojenja iznose 2.500-6.000 EUR/kWe 84 postrojenja za pročišćavanje bioplina do razine biometana (iz 82 postrojenja se biometan utiskuje u plinsku mrežu) Zakon promovira razvoj OIE kroz sustav zajamčenih otkupnih cijena (feedin tarife); otkupna cijena se smanjuje godišnje za 2% (20 godina) Zakonom o pristupu plinskoj mreži iz 2008. je omogućeno utiskivanje biometana u mrežu Utiskivanje biometana u plinsku mrežu je regulirano Uredbom iz 2010. Uredba regulira i troškove priključka - ukoliko je udaljenost manja od 1 km, operator mreže plaća 75% troškova priključka, a 25% (do 250.000 EUR) operater bioplinskog postrojenja Cijena utisnutog biometana nije garantirana kao što je slučaj s električnom energijom (zajamčena otkupna cijena), već ovisi o tržišnoj cijeni 10 5
Tržište bioplina/biometana u Austriji Oko 500 bioplinskih postrojenja (300 poljoprivrednih) i 10 biometanskih postrojenja (iz 7 postrojenja se biometan utiskuje u plinsku mrežu) - stanje: kraj 2011. Prosječna snaga bioplinskih postrojenja je oko 250 kwe Investicijski troškovi bioplinskih postrojenja iznose 4.500-7.000 EUR/kWe Feed-in tarifa se korigira na godišnjoj razini, ali kad se sklopi ugovor farifa je fiksna 15 godina Dodatni bonus za pročišćavanje bioplina od 2 EURc/kWh, kad se utiskuje u plinsku mrežu Po principu one-stop-shop, za ishođenje dozvola potrebno se obratiti na jednu adresu Postrojenja za pročišćavanja bioplina: 3 lokacije - stanice za punjenje vozila biometanom i utiskivanje u plinsku mrežu: Pucking / Gornja Austrija (2005.), Eugendorf / Salzburg, Bruck an der Leitha / Donja Austrija (2008.) 3 lokacije - utiskivanje u plinsku mrežu: Asten / Gornja Austrija, Leoben / Styria (2010.) Engerwitzdorf / Gornja Austrija (2010.) 1 lokacija - stanica za punjenje vozila biometanom: St. Margarethen am Moos (2007.) 3 nove lokacije - nemamo podatke 11 Tržište bioplina/biometana u Nizozemskoj 130 bioplinskih postrojenja i 13 biometanskih postrojenja (biometan se utiskuje u plinsku mrežu) je bilo krajem 2011. Program poticanja proizvodnje električne energije (SDE program) Poticanje proizvodnje električne energije je kroz sustav premija dodatno na tržišnu cijenu električne energije; isplata premija je garantirana 12 godina (premije se određuju za svaku godinu) Za dobivanje poticaja (sustav premija) je potrebno da je udio stajskog gnojiva u ko-digestiji veći od 50% (digestat se može koristiti kao gnojivo), a premija se dobiva za max. 8.000 rada pod punim opterećenjem Sredstva za isplatu premija su ograničena (princip first come first served ) samo 30% prijavljenih dobiva financijsku podršku od SDE-programa; problem nisu komplicirane procedure već fiksni iznosi premija (nisu uvijek poticajni) Poticanje proizvodnje biometana Zakon o prirodnom plinu - Regulira pristup biometana plinskoj mreži 2008. - Feed-in tarife za pročišćavanje bioplina do biometana i utiskivanje u plinsku mrežu 2009. - Virtualni sustav trgovanja certifikatima zelenog plina 2010. - Akcijski plan za biometan (8-12% biometana u plinskoj mreži do 2020., a 50% do 2050.) 12 6
Primjeri proizvodnje i primjene biometana Västerås (Švedska) prijevoz Henriksdal (Švedska) prijevoz Linköping (Švedska) prijevoz Inwil (Švicarska) utiskivanje u mrežu Bern (Švicarska) prijevoz Rostock (Njemačka) utiskivanje u mrežu Altenstadt (Njemačka) utiskivanje u mrežu i prijevoz Werlte (Njemačka) utiskivanje u mrežu Bruck/Leitha (Austrija) utiskivanje u mrežu Madrid (Španjolska) utiskivanje u mrežu i prijevoz Lille (Francuska) utiskivanje u mrežu i prijevoz 13 1. Henriksdal (Švedska) Bioplin se proizvodi u Henriksdalu od 1969. godine, dok se od 2003. proizvodi biometan za vozila. Postrojenje za obradu otpadnih voda pročišćava količine koje odgovaraju populaciji od cca 800.000 ljudi (najveće u Švedskoj). Na lokaciji su, uz postrojenje za obradu otpadnih voda, i postrojenja za proizvodnju bioplina i biometana. Stockholm Vatten AB, kao tvrtka koja se brine za vode, je operator postrojenja za obradu otpadnih voda i bioplinskog postrojenja, a operator postrojenja za pročišćavanje bioplina je tvrtka Scandinavian biogas. 14 7
1. Henriksdal (Švedska) Supstrati za proizvodnju bioplina (ukupno: 790.000 t/god.): kanalizacijskog mulja (96%) i otpaci hrane prikupljeni iz lokalnih restorana i tržnica (4%). TEHNIČKI POKAZATELJI POSTROJENJA ZA PROIZVODNJU BIOPLINA Početak rada 1969. Proizvodnja bioplina 1400 Nm³/h Vrijeme izgradnje nema podataka Vrijeme hidraulične retencije 19 d Broj fermentora 7 Organsko opterećenje 1,6 kg ost/m 3 d Volumen fermentora 38400 m³ Kvaliteta bioplina 60-65 vol. % CH 4 Volumen skladišta bioplina nema podataka Potrošnja energije 2,4 kwh/nm³ CH 4 eq Bioplin se pročišćava iz dva bioplinska postrojenja i to iz postrojenja koje koristi otpad kao sirovinu i postrojenja za obradu otpadnih voda. TEHNIČKI POKAZATELJI POSTROJENJA ZA PROČIŠĆAVANJE BIOPLINA Početak rada 2003. i 2006. Raspoloživost > 95 % Sustav pročišćavanja vodeni pročistač (scrubber) Primjena biometana gorivo za vozila Graditelj postrojenja Malmberg Tretman otpadnog zraka nema podataka Kapacitet pročišćavanja (na ulazu) 600 i 800 Nm³/h Gubitak metana nema podataka Sadržaj metana 96-98 % 15 1. Henriksdal (Švedska) Prihodi od zbrinjavanja organskog otpada: 50-80 /t Troškovi proizvodnje bioplina: 2-4 cent/kwh Biometan se, kao gorivo u vozilima, koristi u Stockholmu još od 1996. godine, a njegova prodaja se od tada stalno povećava. Grad Stockholm ima ekstenzivan program uvođenja biometana u vozila s ciljem da do 2050. bude grad bez fosilnih goriva. Odjel za gospodarenje otpadom u Stockholmu neprestano radi na povećanju količine biološke obrade otpadne hrane. Proces anaerobne digestije u bioplinskom postrojenju se kontinuirano optimizira. 16 8
2. Inwil (Švicarska) Bioplinsko postrojenje u Inwilu nalazi se u regiji Luzern, koju karakterizira velika gustoća stočarskih farmi. Od 2008. godine operator bioplinskog postrojenja je SwissFarmerPower AG, koji se sastoji od tvrtke EWL (Erdgas Zentralschweiz AG), 72 poljoprivrednika i FENACO-a (Švicarska poljoprivredno-ekonomska grupacija). 17 2. Inwil (Švicarska) Supstrati za proizvodnju bioplina (ukupno: 60.000 t/god.): stajski gnoj (50%), otpaci hrane i zeleni otpad (50%) TEHNIČKI POKAZATELJI POSTROJENJA ZA PROIZVODNJU BIOPLINA Početak rada 2008. Proizvodnja bioplina 500 m³/h Vrijeme izgradnje 1 godina Vrijeme hidraulične retencije nema podataka Broj fermentora 3 Organsko opterećenje nema podataka Volumen fermentora 4550 m³ Kvaliteta bioplina 55-58 vol. % CH 4 Volumen skladišta bioplina nema podataka Potrošnja energije nema podataka Dobiveni bioplin se pročišćava do kvalitete biometana, koji se utiskuje u plinsku mrežu. TEHNIČKI POKAZATELJI POSTROJENJA ZA PROČIŠĆAVANJE BIOPLINA Početak rada 2008. Raspoloživost nema podataka Sustav pročišćavanja PSA Primjena biometana utiskivanje u plinsku mrežu Graditelj postrojenja nema podataka Tretman otpadnog zraka nema podataka Kapacitet pročišćavanja (na ulazu) 225 Nm³/h Gubitak metana nema podataka Sadržaj metana 98 % 18 9
2. Inwil (Švicarska) Proizvedeni kompost od krute komponente digestata može se koristiti u privatnim vrtovima za kondicioniranje tla. Kompost je besplatno dostupan privatnim korisnicima na lokaciji bioplinskog postrojenja. Kruto-tekuća separacija digestata koristi se kao organsko gnojivo na poljoprivrednim površinama tog područja. Prije nego što je izgrađeno bioplinsko postrojenje u Inwilu, količina stajskog gnojiva na farmama bila je veća od lokalnih potreba. Poljoprivrednici su imali dodatne troškove za transport prekomjernih količina gnojiva na udaljena odlagališta. To je riješeno izgradnjom bioplinskog postrojenja i proizvodnjom bioplina iz stajskog gnojiva te naknadnim tretmanom digestata. 19 3. Lille (Francuska) Centar za oporabu organskog otpada, u okviru kojeg je i bioplinsko postrojenje, lociran je u Lilleu i u pogonu je od 2007. Organski otpad dolazi iz odabranih sabirnih centara, iz reciklažnih centara lociranih u blizini gradskog područja te iz javnih ugostiteljskih objekata. Bioplin iz Centra za oporabu organskog otpada i iz postrojenja za obradu otpadnih voda pročišćava se do razine kvalitete biometana. Biometan se zatim transportira do autobusnog terminala lociranog blizu Centra za oporabu organskog otpada ili se utiskuje u plinsku mrežu. Autobusi se pune mješavinom prirodnog plina i biometana. 20 10
3. Lille (Francuska) Ukupna količina supstrata za proizvodnju bioplina (108.000 t/god.): organski otpad iz kućanstva i zeleni otpad TEHNIČKI POKAZATELJI POSTROJENJA ZA PROIZVODNJU BIOPLINA Početak rada - Proizvodnja bioplina 1200 Nm 3 /h Vrijeme izgradnje 1 godina Vrijeme hidraulične retencije nema podataka Broj fermentora 3 Organsko opterećenje nema podataka Volumen fermentora nema podataka Kvaliteta bioplina 60 vol. % CH 4 Volumen skladišta bioplina nema podataka Potrošnja energije nema podataka Miješanjem sušenog digestata s drvnim iverjem proizvodi se kompost, koji se koristi kao organsko gnojivo na poljoprivrednim površinama. Bioplin se pročišćava do razine kvalitete biometana te se koristi kao gorivo u prometu i utiskuje se u mrežu. TEHNIČKI POKAZATELJI POSTROJENJA ZA PROČIŠĆAVANJE BIOPLINA Početak rada 2006. Raspoloživost 98 % Sustav pročišćavanja vodeni pročistač gorivo za vozila i Primjena biometana (scrubber) utiskivanje u mrežu Graditelj postrojenja Greenlane Biogas Tretman otpadnog zraka nema podataka Kapacitet pročišćavanja (na ulazu) 1200 Nm³/h Gubitak metana 1 % Sadržaj metana 98 % 21 3. Lille (Francuska) Investicijski troškovi postrojenja za pročišćavanje bioplina: cca. 1,48 milijuna Lille Métropole Communauté Urbaine (LMCU) je začetnik razvoja utiskivanja biometana u plinsku mrežu u Francuskoj. Uporaba biometana kao goriva za vozila u gradu Lilleu doprinosi boljoj kvaliteti zraka u gradu i ublažava utjecaj na okoliš, u odnosu na fosilna goriva. Postrojenje za pročišćavanje bioplina u pogonu od 2006. godine, ali je isporuka biometana stanici za punjenje autobusa započela 2010. Glavni razlog za kašnjenje u isporuci biometana je neusklađenost inovativnosti projekta i nacionalnog zakonodavnog okvira u vezi utiskivanja u plinsku mrežu i transporta plinskom mrežom do krajnjih korisnika. 22 11
Proizvodnja bioplina i biometana Proizvodnja bioplina (12.615 m 3 /h) Kapacitet pročišćavanje (11.665 m 3 /h) Lille (Francuska); 1200; 10% Madrid (Španjolska); 4000; 31% Bruck/Leitha (Austrija); 800; 6% Västerås Henriksdal (Švedska); (Švedska); Linköping 280; 2% 1400; 11% (Švedska); 400; 3% Inwil (Švicarska); 500; 4% Bern (Švicarska); 835; 7% Rostock (Njemačka); 1000; 8% Altenstadt (Njemačka); 1200; 10% Werlte (Njemaćka); 1000; 8% Västerås Lille (Švedska); (Francuska); 700; 6% 1200; 10% Henriksdal (Švedska); 1400; 12% Linköping (Švedska); Madrid 2120; 18% (Španjolska); Inwil 4000; 34% (Švicarska); 225; 2% Bern Bruck/Leitha (Švicarska); (Austrija); 300; 3% 180; 2% Werlte Altenstadt Rostock (Njemaćka); (Njemačka); (Njemačka); 500; 4% 690; 6% 350; 3% 23 Hvala na pozornosti! Energy Institute Hrvoje Požar Savska cesta 163, Zagreb, Croatia Tel: 00385 1 6326 121 fax: 00385 1 6040 599 zjuric@eihp.hr 24 12