Πως λειτουργεί μια μονάδα

Μία εγκατάσταση παράγει βιοαέριο και οργανικό λίπασμα αξιοποιώντας μεγάλη ποικιλία οργανικών πρώτων υλών (βιομάζα) όπως κτηνοτροφικά απόβλητα αγροτικά και αγροτοβιομηχανικά υπολείμματα και απόβλητα, καθώς και ενεργειακά φυτά. Μέσω της αναερόβιας χώνευσης αυτών των υλών παράγεται το βιοαέριο (βιομεθάνιο), το οποίο μετά από επεξεργασία μπορεί να:

  • χρησιμοποιηθεί ως καύσιμο της μηχανής μονάδας συμπαραγωγής (CHP) ηλεκτρικής και θερμικής ενέργειας
  • χρησιμοποιηθεί ως καύσιμο οχημάτων
  • διατεθεί απευθείας σε δίκτυο φυσικού αερίου

Τα περισσότερα είδη υποστρώματος (βιομάζας, πρώτων υλών) μπορούν να αναμιχθούν μεταξύ τους. Η διαφορά έγκειται μόνο στο σύστημα τροφοδοσίας των υλικών αυτών. Για βιομάζα στερεάς μορφής χρησιμοποιούνται κοχλιομεταφορείς, ενώ για υγρής μορφής χρησιμοποιούνται δεξαμενές με αντλιοστάσια. Οι βασικές υποδομές αποτελούνται από ανεξάρτητες μονάδες αντιδραστήρων διαμέτρου 8 – 24 μέτρων και ύψους έως 9 μέτρα. Αν αυξηθεί η ποσότητα της εισερχόμενης βιομάζας, τότε αυξάνεται ανάλογα και ο αριθμός των υπομονάδων (αντιδραστήρων).

Η υγρή βιομάζα μπορεί να μεταφερθεί με σύστημα αντλιών και αγωγών αν το σημείο παραγωγής της (για παράδειγμα ένα βουστάσιο γαλακτοπαραγωγής) είναι σε μικρή απόσταση από την εγκατάσταση βιοαερίου ή με οχήματα όταν η απόσταση είναι μεγάλη. Ομοίως, η στερεά βιομάζα μπορεί να μεταφερθεί στην εγκατάσταση με ταινιομεταφορείς και με οχήματα για μικρές και μεγάλες αποστάσεις αντίστοιχα. Τα υγρά υλικά αποθηκεύονται αρχικά σε δεξαμενές προ-επεξεργασίας. Σε αυτές τις δεξαμενές τα υλικά ομογενοποιούνται και θερμαίνονται ή ψύχονται ώστε να επιτευχθεί η απαιτούμενη θερμοκρασία. Συνήθως μία τέτοια δεξαμενή έχει αποθηκευτική ικανότητα 2 – 3 ημερών. Τα στερεά υλικά μπορούν επίσης να τροφοδοτηθούν εντός αυτών των δεξαμενών ή του χωνευτήρα με κοχλιομεταφορείς.

Από τις δεξαμενές προ-επεξεργασίας τα υλικά μεταφέρονται στους χωνευτήρες (ή βιοαντιδραστήρες, δεξαμενές μεθανίου, δεξαμενή ζύμωσης) που αποτελούν και το κύριο μέρος της όλης εγκατάστασης. Ο βιοαντιδραστήρας είναι μία αεριο-στεγανή δεξαμενή που κατασκευάζεται από αντιδιαβρωτικό σκυρόδεμα ή μέταλλο με επίτηξη γυαλιού. Ο αντιδραστήρας είναι θερμομονωμένος. Οι υπολογισμοί για τη θερμομόνωση βασίζονται στις τοπικές κλιματικές συνθήκες. Προκειμένου να διαμορφωθούν οι κατάλληλες συνθήκες για την ανάπτυξη των μικροοργανισμών η θερμοκρασία θα πρέπει να διατηρείται σε μεσόφιλη κατάσταση (30 – 41οC). Σε κάποιες περιπτώσεις επιλέγονται θερμόφιλες συνθήκες (θερμοκρασία ίση με περίπου 55οC). Η ανάμιξη της βιομάζας εντός του χωνευτήρα λαμβάνει χώρα με διάφορους τρόπους και εξαρτάται από το είδος της πρώτης ύλης, την υγρασία και άλλα χαρακτηριστικά. Η ανάμιξη μπορεί να γίνει από επικλινείς και υποβρύχιους αναδευτήρες. Όλα τα είδη αναδευτήρων κατασκευάζονται από ανοξείδωτο ατσάλι.

Οι χωνευτήρες θερμαίνονται με τη βοήθεια μέσων θερμότητας. Το σύστημα θέρμανσης είναι ένα δίκτυο σωλήνων, το οποίο μπορεί να κατασκευαστεί εντός των τοίχων του αντιδραστήρα ή να τοποθετηθεί στην εσωτερική πλευρά των τοίχων του αντιδραστήρα. Σε περίπτωση που η μονάδα είναι εξοπλισμένη με μονάδα συμπαραγωγής, ο χωνευτήρας μπορεί να θερμανθεί από το νερό ψύξης της γεννήτριας. Αν η εγκατάσταση προορίζεται μόνο για παραγωγή βιοαερίου τότε το θερμό νερό λαμβάνεται από ειδικό λέβητα βιοαερίου (ή φυσικού αερίου). Η συνολική κατανάλωση ηλεκτρικής και θερμικής ενέργειας μίας εγκατάστασης βιοαερίου ισούται συνήθως με 5 – 10% της παραγόμενης ενέργειας.

Όλη η διαδικασία ζύμωσης (χώνευσης) εκτελείται από αναερόβιους μικροοργανισμούς, οι οποίοι εγχέονται μέσα στο χωνευτήρα μόνο μία φορά κατά την εκκίνηση λειτουργίας (εκτός από τις περιπτώσεις που η βιομάζα εμπεριέχει ήδη τα κατάλληλα βακτήρια – π.χ. ζωικά απόβλητα). Ο χωνευτήρας είναι ερμητικά σφραγισμένος, διότι πρέπει να διατηρούνται συνθήκες πλήρους έλλειψης οξυγόνου.

Ως προϊόντα της αναερόβιας χώνευσης λαμβάνουμε: βιοαέριο και οργανικό/βιολογικό λίπασμα (υγρό και στερεό).

Το βιοαέριο αποθηκεύεται σε σύστημα κατακράτησης/προσωρινής αποθήκευσης. Εντός αυτού του συστήματος η πίεση και η σύνθεση του βιοαερίου εξισορροπούνται. Από το σύστημα κατακράτησης βιοαερίου αερίου, το βιοαέριο μεταφέρεται με τη βοήθεια συστήματος τροφοδοσίας αερίου σε σταθερή βάση προς το σύστημα συμπαραγωγής ηλεκτρικής και θερμικής ενέργειας (Combined Heat and Power, CHP). Το σύστημα διαχείρισης βιοαερίου έχει ενσωματωμένες διατάξεις για την απομάκρυνση υγρασίας και υδρόθειου και για τη ρύθμιση των ιδιοτήτων του. Οι μεγάλες εγκαταστάσεις βιοαερίου είναι εξοπλισμένες με πυρσούς καύσης της τυχόν περίσσειας παραγόμενης ποσότητας. Στην περίπτωση κατά την οποία το παραγόμενο βιοαέριο δεν προορίζεται από τον ιδιοκτήτη της εγκατάστασης για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας ως τελικό προϊόν, τότε αυτή εξοπλίζεται με σύστημα απομάκρυνσης διοξειδίου του άνθρακα (CO2).
Επειδή η αναερόβια χώνευση είναι μία υψηλού επιπέδου και αποτελεσματικότητας διαδικασία επεξεργασίας αποβλήτων, η χωνεμένη βιομάζα αποτελεί οργανικό λίπασμα. Μέσω μηχανικού διαχωριστή η χωνεμένη βιομάζα χωρίζεται σε υγρό και στερεό κλάσμα και οδηγείται σε συστήματα αποθήκευσης. Το υγρό κλάσμα του διαχωριστή μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη ρύθμιση της επιθυμητής υγρασίας μέσα στους αντιδραστήρες με ανακυκλοφορία ενός ποσοστού του. Το υπόλοιπο μπορεί να αξιοποιηθεί για άρδευση καλλιεργειών και υγρή λίπανση αφού είναι πλούσιο σε άζωτο (N). Το στερεό κλάσμα μπορεί να αξιοποιηθεί εμπορικά ως οργανικό λίπασμα, εδαφοβελτιωτικό, υλικό κάλυψης (π.χ. σε χώρους υγειονομικής ταφής απορριμμάτων), επιχωματώσεις, υλικό κατά την αποκατάσταση λατομείων κλπ.

Η εγκατάσταση βιοαερίου είναι ένα έργο το οποίο αποτελείται κατά 70-80% από ηλεκτρομηχανολογικό εξοπλισμό. Επομένως, μπορεί να ελέγχεται εξολοκλήρου από αυτόματα συστήματα και να λειτουργεί με την παρουσία ενός εξειδικευμένου ατόμου για χρονικό διάστημα περίπου 2 ωρών ανά ημέρα (για μία απλή εγκατάσταση).

Δείτε επιπλέον:

  1. Παρεχόμενες υπηρεσίες από την ENVIMA
  2. Παραδείγματα βιομάζας (α' ύλη – υπόστρωμα εγκαταστάσεων παραγωγής βιοαερίου)
  3. Τιμές πώλησης ηλεκτρικής ενέργειας – Αναμενόμενα έσοδα
  4. Φωτογραφίες στοιχείων εγκατάστασης βιοαερίου
  5. Νομοθετικό πλαίσιο

 

Είμαστε στη διάθεσή σας για να συζητήσουμε και να διαμορφώσουμε μαζί τη βέλτιστη – οικονομικά και τεχνικά – λύση.