náhled|vpravo|200px|Bioplynová stanice, Aarhus, Dánsko Bioplyn je směs plynů vznikající rozkladem organické hmoty bez přístupu kyslíku (anaerobně), zejména v anaerobních fermentorech (bioplynových stanicích), na čistírnách odpadních vod a při rozkladu odpadu na skládkách. Tvoří jej především metan (CH4) a oxid uhličitý (CO2) a dále menší množství dalších plynů a par; podíl metanu v bioplynu typicky kolísá podle suroviny a technologie a často se uvádí v řádu desítek procent (např. 45–75 % obj.).
Po vyčištění a úpravě na kvalitu zemního plynu se bioplyn označuje jako biometan; jde o plyn s vysokým obsahem metanu určený např. pro vtláčení do plynárenské sítě nebo jako palivo v dopravě (Bio-CNG/Bio-LNG).
Použití bioplynu náhled|vpravo|200px|Vlak poháněný bioplynem Linköping, Švédsko (2006) Bioplyn z bioplynových stanic, ČOV a některých skládek je používán : k výrobě tepla, k výrobě tepla a elektřiny (kogenerace) – toto je nejčastější případ, k výrobě tepla, elektřiny a chladu (trigenerace) – trigenerace je využívána jen výjimečně. k pohonu dopravních prostředků (automobily, autobusy, zemědělská technika, vlaky)
Pro pohon motorových vozidel se používá bioplyn očištěný, někdy nazývaný také biometan. Je zbaven nevhodných složek; složení metanu tím v celkovém objemu naopak narůstá. Biometan je svým složením identický se zemním plynem distribuovaným jako CNG. Rozdíl je pouze ve způsobu vzniku. Vozidla vybavená k provozu na CNG díky tomu mohou automaticky tankovat i bioplyn.
Složení bioplynu náhled|vpravo|200px|Bioplynová stanice Niederbrechen, Hesensko, Německo (2004) Methan40–75 %Oxid uhličitý25–55 %Vodní pára0–10 %Dusík0–5 %Kyslík0–2 %Vodík0–1 %Čpavek0–1 %Sulfan0–1 % Energeticky hodnotný je v bioplynu metan a vodík. Problematickými jsou sirovodík a čpavek, které je často nutné před energetickým využitím bioplynu odstranit, aby nepůsobily agresivně na strojní zařízení, zejména v kombinaci s vodní parou, resp. z ní vzniklého kondenzátu (vznikají kyseliny a další agresivní látky).
Příklad výroby a využití Bioplyn z vyhnívacích nádrží se využívá k pohonu speciálních dieselelektrických agregátů Ústřední čistírny odpadních vod v Praze (ÚČOV Praha), které vyrobenou elektřinou pro čističku pokrývají zhruba 50 % její spotřeby.
V roce 2023 otevírá Pražská plynárenská stanici pro filtraci metanu na čističce odpadních vod v Praze, která bude biometan vtláčet do plynárenské soustavy. Její provoz je dotovaný (komerčně by se nevyplatil) a kapacita pokryje například roční provoz 30 autobusů (na CNG) v Praze.
Kogenerační využití bioplynu Stejně jako u jiných zdrojů lze při zpracování bioplynu využít kogenerace. U některých bioplynových stanic je využívána i mechanická energie, čímž se dosahuje až 95% účinnosti přeměny energie. Asi 1/3 vyprodukované energie bývá ale spotřebována na vlastní provoz bioplynové stanice.
U většiny bioplynových stanic se používají pro kogeneraci naftové motory. Bioplyn se nečistí, a proto se k němu musí přidávat asi 8 % nafty (5 – 10 %) kvůli mazání a chlazení. Právě díky kogeneraci je možné dosáhnout u bioplynové stanice ekonomické rentability, jelikož výnos za odběr odpadů a prodej kompostů je doplněn výnosem z prodeje energie. Pro kogeneraci je možné využít i starší motor, který však vyžaduje repasi a úpravu. Je samozřejmě rovněž nutné počítat s častějšími poruchami, a tudíž je vhodné mít zálohu.
Největší kogenerační stanice v Evropě využívající bioplyn je v provozu ve Velkém Karlově poblíž Znojma.
Sušení bioplynu Sušení bioplynu znamená odstranění vlhkosti z bioplynu. Provádí se kvůli prevenci koroze zařízení pro využívání bioplynu (např. kogeneračních jednotek).
Nepříliš hluboké sušení bioplynu je možné zabezpečit prostřednictvím tepelného čerpadla. Bioplyn je ve výměníku tepla ochlazen chladicím agregátem a odloučená voda (kondenzát) je z plynu odstraněna. Poté je plyn opět zahřát teplou (kompresní) částí chladicího agregátu. Tato technologie zabezpečí vzdálení vlhkosti bioplynu od rosného bodu, je relativně jednoduchá, má nízkou spotřebu energie a ve většině případů je dostačující. (Při ochlazení bioplynu na 20 °C dojde ke snížení obsahu vody při 100% nasycení na 17,3 g/m3, což odpovídá 2,3 % objemovým.)
Hluboké sušení bioplynů je možné realizovat za pomoci tuhých sorbentů, jako je silikagel či molekulová síta, a nebo prostřednictvím kapalných sorbentů, kterými jsou zejména glykoly.
Výroba elektřiny z bioplynu Bioplynové stanice jsou moderní a ekologická zařízení, která se běžně provozují v ČR i ve světě. Zpracovávají širokou škálu materiálů nebo odpadů organického původu prostřednictvím procesu anaerobní digesce (bez přístupu vzduchu) v uzavřených reaktorech (fermentorech). Výsledkem procesu je bioplyn, který je zatím nejčastěji využíván k výrobě elektřiny a tepla, a dále digestát, který lze použít jako kvalitní hnojivo (obdoba kompostu).
Statistika výroby bioplynu v EU dokládá rostoucí význam tohoto oboru např. z hlediska výroby obnovitelné energie. V roce 2006 bylo v rámci zemí EU z bioplynu, kalového plynu a skládkového plynu vyrobeno celkem 17,3 TWh elektrické energie (tedy 17,3 miliard kWh). Porovnání s rokem 2005 přitom ukazuje meziroční nárůst výroby elektřiny o takřka 29 % (celkem 13,4 TWh v roce 2005). Pro představu: množství elektrické energie, vyrobené z bioplynu v celé Evropě, převyšuje o 44 % výrobu elektrické energie české jaderné elektrárny Temelín (12,02 TWh v roce 2006).
Bioplynové stanice zpracovávají mimo vedlejších zemědělských produktů i průmyslové a komunální bioodpady. Bioplynové stanice mohou být zemědělské, kde bývá nejčastěji provozovatelem větší zemědělský podnik, nebo stanice komunální a průmyslové související s čistírnami odpadních vod, kde bývá provozovatelem např. město či průmyslový podnik. Do kategorie bioplynových stanic se ještě řadí skládkový plyn, který je řízeně produkován a jímán ze skládek odpadů.
Odkazy
Reference
Literatura Top agrar, Das Magazin für moderne Landwirtschaft., Biogas: Strom aus Gülle umd Biomasse. Planung, Technik, Förderung, Rendite. (2000) Barbara Eder und Heinz Schulz, Biogas-Praxis. Grundlagen, Planung, Anlagenbau, Beispiele. (2. Aufl., 2001)
Související články Plynné biopalivo Flatus
Externí odkazy
Bioplynová stanice na Enviwiki http://www.bioplynove-stanice.eu/ https://web.archive.org/web/20131020203347/http://www.kogenerace-kotel.cz/index.php/bioplynova-stanice https://web.archive.org/web/20130325144125/http://www.agroplanet.cz/bioplynka.html http://www.agroland.cz/bioplynove_stanice.html ŠlápniNaPlyn.cz – portál o vozidlech s pohonem na LPG, CNG a bioplyn https://web.archive.org/web/20050331053129/http://www.biogasworks.com/ stránky České sdružení pro biomasu – Biom.cz https://web.archive.org/web/20030724180353/http://roseworthy.adelaide.edu.au/~pharris/biogas/beginners.html http://www.seilnacht.tuttlingen.com/referate/biogas01.htm http://www.Schurwald-SOLAR.de https://web.archive.org/web/20060427065210/http://www.ias.unu.edu/proceedings/icibs/piccinini/paper.htm Piccinini OGIN Biogas BV Bioplynové stanice v ČR Přehled zpracovatelů biologicky rozložitelného odpadu = Bioplynových stanic
Kategorie:Methan Kategorie:Paliva Kategorie:Plynná paliva Kategorie:Uhlovodíková paliva Kategorie:Skleníkové plyny Kategorie:Kaustobiolity Kategorie:Obnovitelné zdroje energie Kategorie:Uhlík Kategorie:Udržitelná energie