Deprecated: mysql_escape_string(): This function is deprecated; use mysql_real_escape_string() instead. in /www/z/d/u8633/public_html/view.php on line 31
Združenie PČOLA
  Hlavné menu

  Vydané články
<<  September  >>
PoUtStŠtPiSoNe
       1
2 3 4 5 6 7 8
9 10 11 12 13 14 15
16 17 18 19 20 21 22
23 24 25 26 27 28 29
30       

  Prihlásenie
Meno (prezývka)


Heslo


Upraviť účet

Ak si želáte, aby Vám bol zasielaný informačný e-mail o novinkách na stránkach zaregistrujte sa.

  Návštevnosť
Celkom

542608

September

53804

Dnes

190

Plynné biopalivá - bioplyn

Plynné biopalivá - bioplyn


Každá organická hmota po odumretí podlieha rozkladu, pri ktorom sa uvoľňuje bioplyn. Vzhľadom na to, že bioplyn neustále vzniká pri hnití, jeho využitie pre energetické účely predstavuje jeden z najekonomickejších spôsobov ekologického zneškodňovania odpadov. Bioplyn sa v súčasnosti účelovo získava hlavne zo skládok komunálneho a poľnohospodárskeho odpadu.
Reakciu vzniku bioplynu je možné zapísať nasledovne :
 
BIOMASA + BAKTÉRIE = BIOPLYN (CH4, CO2 ..) + ŽIVINY (N, P, K, S,...)
Zloženie bioplynu závisí od vstupných surovín a podmienok jeho výroby, vo väčšine prípadov je však nasledovné:
 
Metán (CH4) 55 - 70 %
Oxid uhličitý (CO2) 30 - 45 %
Sírovodík (H2S) 1 - 2 %
Dusík (N2) 0 - 1 %
Vodík (H2) 0 - 1 %
Oxid uhoľnatý (CO) Stopy
Kyslík (O2) Stopy
 
Obr. 1 - Schéma malého zariadenia na výrobu bioplynu z Číny.
 
Bioplyn predstavuje hodnotné palivo a energia v ňom obsiahnutá je len asi o tretinu nižšia ako v zemnom plyne. Z tohto dôvodu je dnes cielene vyrábaný, v špeciálne vybudovaných zariadeniach, vo viacerých krajinách sveta (vrátane Slovenska). Vstupnú surovinu tvorí zväčša hnojovica alebo organické kaly, z ktorých sa bioplyn vyrába v digestoroch. Objem digestorov sa pohybuje od jedného metra kubického (domáci digestor) až do niekoľko tisíc m3 (veľké farmy). Vstupná surovina v digestore vyhníva od 10 dní do niekoľko týždňov v závislosti na zložení a okolitej teplote. Hoci baktérie pri rozklade organickej látky samotné vytvárajú teplo, v našich klimatických podmienkach v zimnom období toto teplo nie je dostatočné, a preto je potrebné digestor ohrievať vonkajším zdrojom - zvyčajne spaľovaním časti vznikajúceho bioplynu. Teplota, pri ktorej vyhnívanie v digestore prebieha optimálne, by nemala klesnúť pod 35 st. Celzia. Bioplyn je z digestorov odčerpávaný, skladovaný a následne spaľovaný zvyčajne v plynovej turbíne.
 
Spaľovaním bioplynu je možné získať tak elektrinu ako aj teplo. Takáto výroba prebieha najčastejšie v tzv. kogeneračnej jednotke, pričom výroba elektriny predstavuje asi 30-40% a tepla 40-50 % energie obsiahnutej v bioplyne. Zvyšok predstavuje tepelná energia potrebná na udržanie optimálnej prevádzkovej teploty. Uvedený proces je perspektívny hlavne pre poľnohospodárske družstvá, čističky odpadových vôd alebo skládky komunálneho odpadu, kde vzniká tzv. kalový plyn. Proces anerobického vyhnívania organických zvyškov prebieha v digestoroch bez prístupu vzduchu a okrem bioplynu tu vzniká aj tuhý odpad, ktorý je vhodným hnojivom pre poľnohospodárske účely.
 
 Výkaly (spolu) kg/deňVýkaly (sušina) kg/deňZisk bioplynu m3/deň
Krava (550kg)6061,7
Ošípana (170kg)1410,3
Sliepka nosnica (2,2kg)0,30,030,016
 
Tab. 2 - Priemerné produkcie hnojovice resp. trusu a zisk bioplynu.
 
Produkcia bioplynu je závislá na mnohých parametroch a líši sa od zariadenia k zariadeniu. V nasledujúcej tabuľke sú uvedené priemerné hodnoty (november 1995 až marec 1997) produkcie bioplynu i vyrobenej elektriny a tepla v Bátke, ktoré využíva hnojovicu od 13 tisíc kusov ošípaných a 220 tisíc kusov nosníc z hydinárskej farmy Kľačany pri Rimavskej Sobote.
 
Vstup;Výstup
Hnojovica ton/deňBioplyn m3/deňElektrina kWh/deňTeplo GJ/deň
149,32587,54485,929,1
 
Priemerný obsah metánu v bioplyne bol 63,5 % a fermentačná teplota 32,6 st. Celzia. Vysoká koncentrácia zvierat v našich poľnohospodárskych podnikoch predstavuje značný kapitál z hľadiska potenciálnej výroby bioplynu. Na Slovensku je t.č. ustajnených približne jeden milión kusov dobytka, ktorý denne vyprodukuje 60 mil. ton hnoja. Hnoj vznikajúci pri živočíšnej výrobe často vyvoláva problémy spojené s ochranou spodných vôd a zaobchádzanie s ním vyvoláva dodatočné finančné náklady. Potenciálna výroba bioplynu takto predstavuje až 1,7 milión m3 denne, čo pri jeho energetickom obsahu 22 MJ/m3 znamená potenciálnu energiu 3,6 miliárd kWh za rok. Hoci výroba bioplynu pre energetické účely je vo svete bežná, na Slovensku existuje len veľmi málo takýchto zariadení. Pár čističiek odpadových vôd a len jedno zariadenie využívajúce hnojovicu v poľnohospodárskom družstve Bátka nezodpovedajú našim možnostiam. Bioplyn vyrobený v Bátke sa využíva na kombinovanú výrobu elektriny a tepla. Bioplyn z čističiek odpadových vôd sa používa na prípravu teplej vody.
 
. . . energetická bilancia bioplynu
 
Bioplyn sa väčšinou vyrába z odpadu zo živočíšnej výroby (hnoj). V takomto prípade je energetická bilancia vysoko pozitívna, pretože predstavuje vlastne likvidáciu odpadu. Výroba bioplynu s pozitívnou energetickou bilanciou je však možná aj z rastlinných odpadov ako je siláž alebo niektoré druhy tráv. Pre silážnu trávu osobitne pestovanú pre tento účel vychádza nasledujúca energetická bilancia. Z jedného hektára je možné získať až 50 ton tejto suroviny, čo predstavuje asi 10 ton suchej hmoty alebo 170 GJ energie. Získaná energia je uvolnená vo forme bioplynu, vznikajúceho tepla a hnojiva. Samotná energetická hodnota bioplynu získaná z jedného hektára je 62,3 GJ/ha a celá energetická bilancia je uvedená v nasledujúcej tabuľke:
 
 GJ/ha
Sadenie a žatva6,1
Doprava2,7
Hnojivo16,5
Stroje a výrobné zariadenia2,1
Anerobické vyhnívanie ( ohrev )2,4
Spotreba spolu29,8
Zisk ( bioplyn )62,3
Bilancia zisk / spotreba2,1
 
Ekonomika výroby bioplynu, ktorý má skutočne široké použitie, závisí na možnosti jeho využitia hlavne v poľnohospodárskych podnikoch, kde sa jeho výroba ukazuje ako najvýhodnejšia. Z hľadiska použitia je najjednoduchšie spaľovanie bioplynu s následným získavaním tepla na vykurovanie alebo ohrev vody. V lete však vzniká problém s nadbytkom tepla, a preto je vhodné využiť bioplyn na iné účely. Do úvahy prichádza hlavne spaľovanie bioplynu v plynovom motore s následnou výrobou elektriny, ktorej využitie je všestranné. Inou možnosťou je vyrábať bioplyn, stláčať ho a použiť ho v motorových vozidlách napr. ako palivo v traktoroch.
 
Výroba energie z bioplynu má značné ekologické výhody. Tým, že toto palivo nahrádza fosílne zdroje, znižuje emisie skleníkových plynov a iných škodlivín do atmosféry. Navyše v poľnohospodárskych podnikoch znižuje zápach pri skladovaní hnojovice, tiež znižuje nároky na ochranu spodných vôd pred kontamináciou hnojovicou.
 
Na výrobu bioplynu sa viaže aj tvorba nových pracovných príležitosti. Z dánskych skúseností vyplýva, že na výrobu jednej TWh vznikne asi 560 nových miest, z ktorých 420 je spojených s výrobou a údržbou a 140 pripadá na výstavbu zariadení (2000 človeko-rokov na výstavbu zariadenia vyrábajúceho 1 TWh počas 14 rokov). Tieto údaje sú platné pre mechanizované systémy zvážania hnojovice do centralizovaného bioplynového zariadenia.
 
. . . skládkový plyn
 
Veľká časť bežného domáceho odpadu končí na komunálnych skládkach odpadov. Keďže tieto odpady sa skladajú prevažne z organických látok a na skládkach sú vhodné podmienky pre hnitie, sú tieto miesta zdrojom bioplynu. Na rozdiel od procesu hnitia, ktorý prebieha v digestoroch, sú podmienky na skládkach odlišné. Nie je tu ani dostatočná teplota ani vlhkosť, čo celý proces hnitia spomaľuje a tvorba bioplynu prebieha po rokoch a nie po týždňoch. Výsledný produkt - skládkový plyn - je tiež zmesou metánu a oxidu uhličitého, podobne ako bioplyn. Zo skúseností vyplýva, že počas životnosti skládky vznikne asi 150-300 m3 plynu z každej tony odpadu. Obsah metánu v skládkovom plyne predstavuje asi 50 až 60%, čo vedie k energetickej hodnote plynu na úrovni 5-6 GJ na tonu odpadu.
 
Technológia získavania plynu zo skládok po ich uzatvorení pozostáva z prekrytia skládky íľovou vrstvou alebo iným nepriepustným materiálom (čím sa vytvorí vhodné prostredie) a umiestnení sústavy zberných potrubí s otvormi do ktorých vniká plyn. Na niektorých novších skládkach sú potrubia umiestňované už pred zavážaním odpadov. Sieť potrubí môže mať dĺžku až niekoľko kilometrov. Skládkový plyn sa bežne využíva na výrobu elektriny a tepla. používané sú pri tom veľké spaľovacie motory. Na chod 500 kW motora je potrebná dodávka asi 10 GJ plynu za hodinu.
 
. . . drevoplyn
 
Pri výrobe drevoplynu dochádza k premene tuhých palív (najčastejšie dreva) na plynné s cieľom získať čo najvyšší obsah energie v plynnej forme. Celý proces prebieha v splyňovacom zariadení. Ku splyňovaniu organického materiálu dochádza tak, že vzduch prechádza cez predohriaty materiál, pričom v ňom prebieha chemická reakcia s následným vznikom drevoplynu a ako nespáliteľný zvyšok sa tvorí popol. Zloženie vznikajúceho drevného plynu sa mení v závislosti na použitej biomase a obsahu vlhkosti v palive . Bežné zloženie drevoplynu je nasledujúce:
 
 Zastúpenie
CO20 - 30 %
H210 - 25 %
CH40 - 4 %
CO22 - 15 %
N245 - 60 %
 
Energetická bilancia vyjadrujúca pomer získanej a vloženej energie je pre väčšinu biopalív pozitívna, čo platí aj pre drevoplyn. Drevoplyn je možné získať nielen z dreva, ale aj z viacerých iných vstupných surovín ako je napr. slama, škrupiny z orechov alebo obilie. Potenciál získania drevoplynu z dreva alebo zo slamy je veľký, čo je možné dokumentovať na nasledujúcom príklade. Pri pestovaní obilia je možné z jedného hektára získať asi 6400 kg slamy. Keďže slamu je možné považovať za odpad pri produkcii obilia, nie je potrebné uvažovať energiu vloženú na jej pestovanie. V bilancii vystupuje len jej doprava a spracovanie, ktoré predstavujú asi 20,1 GJ/ha. Zisk energie je asi 57,1 GJ/ha, z čoho vychádza pozitívna energetická bilancia v pomere približne 1:2,8 (vložená/získaná energia).
 
. . . plynné biopalivá v motorových vozidlách
 
Použitie plynných palív v motoroch s vnútorným spaľovaním nie je nové. Už v roku 1860 belgický inžinier J.E. Lenoir zostrojil dvojtaktný plynový motor. V roku 1876 ho nasledoval nemecký inžinier N. Otto (konštruktér benzínového motora), ktorý postavil štvortaktný motor na stlačený plyn. Podľa dostupných údajov prvý Ottov motor poháňaný bioplynom bol skonštruovaný v Indii v roku 1907. Počas 2. svetovej vojny bol v Európe veľmi rozšíreným plynným palivom drevoplyn.
 
Drevoplyn používali tak osobné ako aj nákladné a vojenské vozidlá. Len vo Francúzsku sa v roku 1943 pohybovalo na cestách viac ako 60 tisíc vozidiel vybavených zariadením na splyňovanie drevného uhlia. Vo Švédsku počet týchto vozidiel dosiahol 75 tisíc. Mnoho vozidiel na drevoplyn sa však pohybovalo aj na našich cestách a starší ľudia si na ne ešte dobre pamätajú.
 
Obidve palivá - tak drevoplyn ako aj bioplyn - je možné použiť v benzínových a naftových motoroch. Je však potrebné v nich urobiť isté úpravy, hlavne zmeniť kompresný pomer na asi 13:1. Úprava naftového motora je o niečo zložitejšia, avšak tým, že tento motor je odolnejší, často sa plynné palivá využívajú na pohon poľnohospodárskych vozidiel. Výhodou plynných palív je, že pri spaľovaní sa lepšie miešajú so vzduchom, a preto lepšie horia ako kvapalné palivá. Ďalšou výhodou týchto palív v porovnaní s benzínom a naftou je, že majú vyššie oktánové číslo. Vyššia kvalita plynných palív umožňuje použitie vyššieho kompresného pomeru - až do 10:1 v benzínových spaľovacích motoroch a 15:1 v naftových motoroch, čo má za následok vyšší výkon a účinnosť motora.
 
Z energetického hľadiska však plynné biopalivá nedosahujú úroveň napr. zemného plynu (35 MJ/m3). Energetický obsah drevoplynu je tiež podstatne nižší ako bioplynu a jeho minimálna hodnota predstavuje len asi 5,6 MJ/m3 (bioplyn - 21,6 MJ/m3). Zloženie bioplynu a drevoplynu však nie je konštantné a mení sa v závislosti na podmienkach ich výroby v digestore alebo splynovači. V drevoplyne je najdôležitejšou energetickou zložkou vodík. V bioplyne je to metán, ktorý má výhrevnosť 35,9 MJ/m3 (10 kWh/m3). Porovnanie vlastností niektorých palív je v nasledujúcej tabuľke:
 
 Min.energ. hodnota (MJ/m3)Min.energ. hodnota ( MJ/kg )Oktánové čísloKritická teplota oC
Bioplyn21,617,8110- 36
Drevoplyn5,575,05100- 130
Metán35,950,1115- 82
LPG93,546,311290
Nafta-42,7--
Benzín-43,780 - 98296
 
Keďže metán má kritickú teplotu pre skvapalnenie mínus 82 st. Celzia, nedá sa jednoducho skvapalniť a používať v takejto forme. Vo svete však existujú príklady použitia stlačeného (pri tlaku 200-220 bar) alebo skvapalneného bioplynu v traktoroch s objemom valcov 50 litrov. Skúsenosti ukazujú, že skvapalnenie bioplynu neprináša pre motorové vozidlá žiadne ekonomické výhody a jeho použitie sa v súčasnosti koncentruje len na stacionárne motory (výroba elektriny a tepla).
 
. . . použitie bioplynu v spaľovacích motoroch
 
V princípe je možné upraviť na bioplyn každý naftový motor. Ukazuje sa, že hoci motorové vozidlá by mohli používať bioplyn ako náhradu za klasické palivá, väčšina z nich nemá dostatočné priestory na skladovanie plynu, ktorý by im umožnil prijateľne dlhý dojazd. Z uvedeného dôvodu sa bioplyn v súčasnosti využíva hlavne v stacionárnych motoroch. Použitie bioplynu vo vozidlách má však niekoľko výhod oproti klasickým palivám.
 
Bioplyn má vyššie oktánové číslo ako benzín alebo nafta, čo vedie k vyššej účinnosti motora pri vyššom kompresnom pomere. Metán však pomaly horí, a preto je potrebné nastaviť predzápal tak, aby dochádzalo k jeho úplnému spáleniu v motore a aby neunikal do výfuku. Výfukové ventily sú tiež vystavené vyššej teplote a skôr sa opotrebujú. Inou nevýhodou bioplynu je, že obsahuje sírovodík v zastúpení približne 0,4%, ktorý má nepríjemný zápach a navyše spôsobuje znehodnocovanie oleja a nutnosť jeho častejšej výmeny.
 
Naftové motory je možné upraviť na používanie bioplynu, tak že časť nafty sa spotrebuje na zapaľovanie zmesi (duálny systém palivovej zmesi). Pôvodný systém zapaľovania nafty si vyžaduje len minimálnu úpravu. Nastavenie predzápalu o 3 až 4 stupne býva dostatočné. V duálnych systémoch býva dostatočné zastúpenie nafty na úrovni 10 %. Pri nižších výkonoch však 10% nafty dodáva až 40% energie. Zo skúseností vyplýva, že vyššie zastúpenie bioplynu si vyžaduje chod motora na vyššom výkone. Spotreba bioplynu pri plnom výkone motora je uvedená v nasledujúcej tabuľke.
 
Nevýhodou bioplynu vo vozidlách je nutnosť jeho skladovania pod vysokým tlakom. Tlak plynu je často 200 bar a viac. To si zvyčajne vyžaduje umiestnenie plynových fliaš po stranách traktora alebo na streche. Podľa dostupných údajov si premena traktora s naftovým pohonom na bioplyn alebo drevoplyn vyžaduje tiež malé úpravy zmiešavacej komory a karburátora tak, aby bol zabezpečený prívod palivovej zmesi, ktorý je podstatne nižší ako v prípade nafty. Najlepšiu účinnosť dosahujú takéto motory pri strednom výkone a vysokých otáčkach. Pri týchto podmienkach je účinnosť motora plne porovnateľná s naftovým motorom. Pri nízkych otáčkach nie sú teploty vo valcoch dostatočne vysoké na okamžité zapálenie bioplynu pri vstrekovaní paliva a tepelná účinnosť je nižšia ako v naftovom motore. Pri normálnych podmienkach (vysoký a stredný výkon, teplota výfukových plynov 550 st. Celzia a pomer zmesi 1:1) relatívny výkon naftového motora bežiaceho na bioplyn alebo drevoplyn je asi 85-90% pôvodného výkonu. Pri správne nastavených otáčkach motor na bioplyn produkuje menej emisií hlavne kysličníka uhoľnatého a kysličníkov dusíka ako motor na benzín alebo naftu. Vznikajúce uhľovodíky majú tiež nižšiu reaktivitu ako v prípade spaľovania klasických palív, a preto vedú k nižšej tvorbe smogu. Nevýhodou je prítomnosť sírovodíku v emisiách.
 
. . . použitie drevoplynu v spaľovacích motoroch
 
Drevoplyn v motoroch s vnútorným spaľovaním je možné využiť tak na pohon vozidiel ako aj na výrobu elektrickej energie (stacionárne motory). Motor automobilu si však vyžaduje isté úpravy, pretože chemické vlastnosti zmesi drevoplynu a vzduchu sa výrazne odlišujú od zmesi vzduchu a benzínu (resp. nafty). Dnes používaný kompresný pomer pre osobné vozidlá sa pohybuje na úrovni 9 - 10:1 pre benzín super. Priame použitie drevoplynu v takomto motore by znamenalo zníženie jeho výkonu o 30 až 40% . Existuje niekoľko možností obmedzenia týchto strát výkonu:
 
Používanie neupraveného motora je technicky možné a je aj príťažlivé z hľadiska finančných nákladov. Táto možnosť je výhodná hlavne v prípadoch, kedy chod motora prebieha väčšinou na polovičnom výkone a chod na plný výkon nie je dôležitou požiadavkou. Takýmito aplikáciami sú napríklad čerpadlá vody, určite však nie motorové vozidlá, ktoré často využívajú plný výkon motora. V tejto súvislosti je potrebné rozlišovať medzi účinnosťou motora a jeho výkonom. Skutočná účinnosť benzínového motora je len mierne ovplyvnená spaľovaním drevoplynu. Pri využívaní drevoplynu sa preto vyberá veľkosť motora tak, aby bol zohľadnený pokles výkonu.
 
Väčšina z toho, čo platí pre benzínový motor, sa týka aj naftového motora. Rozdiel je však v tom, že naftový motor pracuje s vyšším kompresným pomerom (16-20:1), ktorý sa mení v závislosti na type motora (priame vstrekovanie, preplňovanie). Naftový motor nemôže byť používaný na drevoplyn bez toho, aby do neho nebolo vstrekované aj malé množstvo nafty. Táto požiadavka súvisí s tým, že drevoplyn sa ťažko zapaľuje pri bežnom tlaku. Naftový motor preto musí byť tzv. duálny resp. prebudovaný na zapaľovanie zmesi sviečkami. Vstrekovacie čerpadlo paliva musí byť tiež upravené. V praxi však nie je možné upraviť všetky naftové motory. Súvisí to s tvarom ich komory a kompresným pomerom.
 
Vo všeobecnosti je možné povedať, že aj keď je bioplyn a drevoplyn možné využiť ako palivo, v motorových vozidlách táto možnosť sa nevyužíva. Hlavným dôvodom je, že bioplyn, keď sa už vyrobí, je možné lepšie zhodnotiť pri výrobe elektrickej energie a tepla.

Plynné biopalivá - bioplyn Autor:
Pavel Petráš
Vydané:
15.11.2006
Zobrazené:
6291 x
Odoslať
Tlačiť



Deprecated: mysql_escape_string(): This function is deprecated; use mysql_real_escape_string() instead. in /www/z/d/u8633/public_html/specfce.php on line 431
Združenie ochranárov severovýchodného Slovenska - PČOLA, Levočská 38
064 01 Stará Ľubovňa, Kontaktná osoba: Pavel Petráš mobil: 0910 598858

альфа банк голд максимум

  Novinky
Tak trošku doplňujeme
Posúvame do Vašej pozornosti, keďže nie sú ľudia. Tak sa zapája do aktivít aj Paľo Petráš zatiaľ len dočasne do 13.3.2020 kontakt : pavel64petras@gmail.com mobil 0917 319 587
(22.04.2019)


Kde sa obrátiť pri probléme s živočíchmi
Sem vložte príslušný text vrátane HTML syntaxu alebo v prípade nevyužitia tejto časti všetko vymažte - teda vrátane tohoto textuSpráva Pieninského národného parku ulica SNP č. 57 061 01 Spišská Stará Ves tel.: +421 (0)52 4181071-3 fax: +421 (0)52 4822395 e-mail: pienap@sopsr.sk www.pienap.sk Kontakty pracovníkov!
(15.12.2017)


1.jnovember 2017
Vzhľadom na dlhodobú nemoc došlo k zmene na poste predsedníctva OZ Pčola, keď predsedníčkou organizácie sa stala pani Eulalia Štefanová - kontakt : 0905 769 541 E-mail : eulaliastefanova@gmail.com
(01.11.2017)


  Foto dňa
foto 70

  Anketa
Uprednostňujete skôr energiu ?

Slnečnú ( výroba TÚV, kúrenie, výroba elektriny)
4537 (4537 hl.)

Vodnú ( malé vodné elektrárne
2961 (2961 hl.)

Biomasy (peletky, štiepky, brikety)
2775 (2775 hl.)

Geotermálnu
2777 (2777 hl.)

Veternú
3344 (3344 hl.)

Atómovú
2497 (2497 hl.)

V podstate ma to netrápi
2019 (2019 hl.)

Celkom hlasovalo: 20910


  Top články
Ku všetkým školám v okrese Stará Ľubovňa

41 x    (16.09.2019)

TTT – Týka sa To aj Teba.

25 x    (06.09.2019)

Mainstreamové riešenie klimatickej zmeny je drahé s neistým koncom aj s úpadkom ekonomiky, tvrdí hydrológ

7 x    (22.09.2019)



Designed by Salonky with phprs