priruČnik o biogasu · impresum ova publikacija nastala je u okviru projekta „priručnik o...

BIOENERGIE

nachwachsende-rohstoffe.debiogas.fnr.de

BIOENERGIJA

PRIRUČNIK O BIOGASUOd proizvodnje do korišćenja

IMPRESUM

Ova publikacija nastala je u okviru projekta „Priručnik o proizvodnji i korišćenju biogasa“. Nosilac projekta: Stručna agencija za obnovljive resurse, registrovano udruženje (FNR) Oznaka projekta (FKZ): 22005108

Podržano od strane Saveznog ministarstva za ishranu, poljoprivredu i zaštitu potrošača na osnovu odluke nemačkog Saveznog parlamenta.

Realizator projekta: Nemački centar za istraživanje biomase, neprofitno d.o.o. (DBFZ) Torgauer Straße 116, 04347 Leipzig, www.dbfz.de

Projektni partner: Kuratorijum za tehniku i građevinarstvo u oblasti poljoprivrede, registrovano udruženje (KTBL) Bartningstraße 49, 64289 Darmstadt, www.ktbl.de

Institut Johan Hajnrih von Tinen (TI) Institut za agrarnu tehnologiju i inženjerstvo biosistema Bundesallee 50, 38116 Braunschweig, www.ti.bund.de/de/startseite/institute/at.html

Advokatska kancelarija Šnutenhaus & kolege Reinhardtstraße 29 B, 10117 Berlin, www.schnutenhaus-kollegen.de

Ova publikacija aktualizovana je od strane projektnih partnera Nemačkog centra za istraživanje biomase (DBFZ), Kuratorijuma za tehniku i građevinarstvo u oblasti poljoprivrede (KTBL) i advokatske kancelarije Šnutenhaus & kolege.

Izdavač: Stručna agencija za obnovljive resurse, registrovano udruženje (FNR) OT Gülzow, Hofplatz 1, 18276 Gülzow-Prüzen Tel.: +49 3843/6930-0, Faks: +49 3843/6930-102 [email protected], www.fnr.de

Prevod publikaciije je urađen od strane GIZ.FNR ne odgovara za tačnost i ispravnost prevoda.

UredništvoStručna agencija za obnovljive resurse, registrovano udruženje (FNR), odeljenje za odnose sa javnošću

SlikeNaslovna strana: Firma MT-Energie GmbH, Stručna agencija za obnovljive resurse, registrovano udruženje Ukoliko nije drugačije naznačeno uz fotografiju: Stručna agencija za obnovljive resurse, registrovano udruženje Dizajn/realizacijawww.tangram.de, Rostok

PrevodSnežana Gvozdenac 7. izdanje, 2016

Sva prava zadržana.Nijedan deo ove publikacije bez pismene saglasnosti izdavača ni u kom obliku ne sme da se reprodukuje ili da se prerađuje, distribuira ili arhivira primenom elektronskih sistema. Za prezentaciju rezultata sa zaključcima, koncepte i stručne preporuke, kao i poštovanje autorskih prava odgovorni su isključivo autori.

PRIRUČNIK O BIOGASUOd proizvodnje do korišćenja

3

Sadržaj

2

SADRŽAJ

Napomene uz srpsku verziju priručnika 7

1 Ciljevi priručnika 8 M. Kaltschmitt, F. Scholwin1.1 Zadatak 81.2 Pristup rešenju 91.3 Sadržaj 91.4 Ciljne grupe 91.5 Ograđivanje od sadržaja 101.5.1 Tehnologija 101.5.2 Supstrati 101.5.3 Aktuelnost 101.5.4 Opseg podataka 10

2 Osnovi anaerobne fermentacije 11 J. Friehe, A. Schattauer, P. Weiland2.1 Nastanak biogasa 112.2 Uslovi u okruženju 122.2.1 Kiseonik 122.2.2 Temperatura 122.2.3 pH vrednost 132.2.4 Snabdevanje hranljivim materijama 142.2.5 Inhibitori 142.3 Procesni parametri 152.3.1 Opterećenje organskom materijom i retenciono vreme 152.3.2 Produktivnost, prinos i stepen razgradnje 162.3.3 Mešanje 172.3.4 Potencijal za formiranje gasa i metanogena aktivnost 172.4 Spisak literature 19

3 Oprema za proizvodnju biogasa 21 V. Denysenko, El. Fischer, H. Gattermann, U. Jung, J. Postel, T. Reinelt,

A. Schattauer, S. Scheibe, F. Scholwin, W. Stinner, T. Weidele, P. Weiland3.1 Karakteristike i razgraničenje različitih vrsta postupaka 213.1.1 Sadržaj suve materije u fermentacionom supstratu 223.1.2 Način punjenja 223.1.3 Broj procesnih faza i stepena 233.2 Procesna tehnika 233.2.1 Manipulisanje supstratom 243.2.2 Proizvodnja biogasa 393.2.3 Skladištenje fermentisanog supstrata 523.2.4 Skladištenje proizvedenog gasa 553.2.5 Mere za smanjenje emisija 573.3 Mala biogas postrojenja 603.3.1 Ciljevi i okvirni uslovi 603.3.2 Tehnologije u ponudi 623.4 Relevantni tehnički propisi i propisi o zaštiti na radu 653.5 Spisak literature 66

4 Opis odabranih supstrata 68 J. Friehe, A. Schattauer, P. Weiland

4.1 Supstrati iz poljoprivrede 684.1.1 Organsko đubrivo 684.1.2 Obnovljive sirovine 684.2 Supstrati iz prerađivačke agroindustrije 71

4.2.1 Proizvodnja piva 714.2.2 Proizvodnja alkohola 714.2.3 Proizvodnja biodizela 724.2.4 Prerada krompira (proizvodnja skroba) 724.2.5 Proizvodnja šećera 724.2.6 Sporedni proizvodi prerade voća 734.3 Sirovine shodno prilogu 1 uz Uredbu o biomasi 734.4 Materijalne karakteristike i prinosi gasa sirovina shodno prilogu 1 uz Uredbu o biomasi 744.5 Zeleni i travnati otpad 744.6 Materijal od održavanja pejzaža 744.7 Spisak literature 744.8 Prilog 76

5 Rad biogas postrojenja 77 J. Friehe, J. Liebetrau, T. Reinelt, A. Schreiber, W. Stinner, P. Weiland

5.1 Parametri za kontrolu biološkog procesa 775.1.1 Proizvodna stopa biogasa 775.1.2 Sastav gasa 785.1.3 Temperatura 785.1.4 Količina ulaznog materijala i nivoi napunjenosti 795.1.5 Karakterizacija supstrata 795.1.6 Određivanje koncentracije organskih kiselina 805.1.7 pH vrednost 815.1.8 Koncentracija mikroelemenata 815.1.9 Azot, amonijum, amonijak 825.1.10 Plivajući slojevi 825.1.11 Formiranje pene 835.1.12 Ocena procesa 835.2 Kontrola i automatizacija rada postrojenja 845.2.1 Bus sistem 855.2.2 Projektovanje 865.2.3 Primene/vizuelizacija 865.2.4 Prikupljanje podataka 865.2.5 Regulacija procesa 865.3 Kontrola procesa u fazi puštanja u rad i redovnom režimu rada 875.3.1 Redovan režim rada 875.3.2 Faza puštanja u rad 885.4 Upravljanje smetnjama 925.4.1 Uzroci procesnih smetnji 925.4.2 Upravljanje procesnim smetnjama 935.4.3 Rešavanje tehničkih smetnji i problema 945.5 Pogonska bezbednost 955.5.1 Zaštita na radu i zaštita postrojenja 955.5.2 Zaštita životne sredine 975.6 Napomene o optimizaciji rada postrojenja 985.6.1 Tehnička optimizacija 995.6.2 Analiza efikasnosti celog postrojenja (iskorišćenost supstrata na bazi tokova energije) 995.6.3 Ekonomska optimizacija 995.6.4 Smanjenje uticaja na životnu sredinu 1005.7 Spisak literature 104

6 Tretman i mogućnosti korišćenja gasa 106 Er. Fischer, H. Gattermann, J. Grope, F. Scholwin, T. Weidele, M. Weithäuser

6.1 Prečišćavanje i tretman gasa 1066.1.1 Desumporizacija 1066.1.2 Sušenje 1106.1.3 Uklanjanje ugljen-dioksida 1116.1.4 Uklanjanje kiseonika 113

54

Priručnik o biogasu –Od proizvodnje do korišćenja Sadržaj

6.1.5 Uklanjanje drugih gasova u tragovima 1146.1.6 Tretman do nivoa kvaliteta prirodnog gasa 1146.2 Korišćenje za kogeneraciju 1146.2.1 Kogenerativna postrojenja sa motorima sa unutrašnjim sagorevanjem 1146.2.2 Stirlingovi motori 1206.2.3 Mikro gasne turbine 1216.2.4 Gorive ćelije 1226.2.5 Iskorišćenje otpadne toplote u kogenerativnim postrojenjima u režimu prioritetne proizvodnje električne energije 1236.3 Upumpavanje gasa u mrežu 1246.3.1 Upumpavanje u mrežu prirodnog gasa 1246.3.2 Upumpavanje u mikro gasne mreže 1256.4 Pogonsko gorivo za motorna vozila 1256.5 Termičko korišćenje biogasa 1266.6 Spisak literature 126

7 Pravni okvir za proizvodnju energije iz biogasa 128 U. Behrendt, I. Falke, J. Schnutenhaus

7.1 Finansiranje biogas postrojenja 1287.2 Osiguranje biogas postrojenja 1297.3 Dozvola za biogas postrojenja 1297.3.1 Izdavanje dozvole prema BauGB 1297.3.2 Izdavanje dozvole prema BImSchG 1317.3.3 Zahtevi prema BImSchG 1327.3.4 Uredba o havarijama 1337.3.5 Propisi o zaštiti voda 1337.3.6 Pogonska bezbednost 1337.3.7 Zahtevi prema § 49 Zakona o energetici 1337.4 Zakonski uslovi za korišćenje određenih supstrata 1347.4.1 Korišćenje energetskih biljaka 1347.4.2 Korišćenje tečnog stajnjaka i ostalih sporednih proizvoda životinjskog porekla 1347.5 Fid-in tarifa za električnu energiju prema EEG 2012 1347.5.1 Preduslovi za ostvarivanje fid-in tarife prema EEG 2012 1357.5.2 Dnevnik sirovina 1367.5.3 Ekološki izveštaj 1377.5.4 Pojam postrojenja shodno EEG 2012 1377.5.5 Posebni podsticaji za manja postrojenja na farmama 1387.5.6 Pravo na posebnu tarifu za korišćenje određenog organskog otpada 1387.5.7 Podsticanje tretmana biogasa putem bonusa za tretman gasa 1387.5.8 Efekti EEG 2012 za postojeća postrojenja 1387.6 Rešavanje konflikata i pružanje informacija od strane Kancelarije za kliring EEG 1397.7 Povećanje snage („repowering“): proširenje biogas postrojenja 1407.7.1 Izgradnja dodatnog biogas postrojenja na lokaciji postojećeg biogas postrojenja 1407.7.2 Izgradnja dodatnog novog kogenerativnog postrojenja na lokaciji biogas postrojenja 1407.7.3 Zamena postojećeg kogenerativnog postrojenja novim na lokaciji biogas postrojenja 1417.7.4 Zamena postojećeg kogenerativnog postrojenja novim postrojenjem veće snage na lokaciji biogas postrojenja 1417.7.5 Zamena postojećeg „satelitskog” kogenerativnog postrojenja novim postrojenjem na istoj lokaciji 1427.7.6 Potrebna dozvola 1427.8 Obaveza mrežnog operatera da izvrši priključenje na mrežu 1437.9 Upravljanje isporukom električne energije u mrežu 1437.10 Direktan plasman na tržište 1437.10.1 Vrste direktnog plasmana na tržište 1437.10.2 Tržišna premija 1447.10.3 Premija za fleksibilnost 1447.10.4 Povlastica za „zelenu struju“ 1457.10.5 Učešće na tržištu regulacione energije 1457.11 Korišćenje toplotne energije 1457.12 Tretman biogasa i upumpavanje biometana u mrežu 1467.12.1 Zakonski propisi o priključenju na gasnu mrežu 146

7.12.2 Transport gasa i korišćenje biometana 1467.13 Tipični ugovori 1477.13.1 Ugovor o izgradnji postrojenja 1477.13.2 Ugovor o upravljanju postrojenjem/održavanju 1487.13.3 Ugovor o isporuci supstrata i preuzimanju ostatka fermentacije 1487.13.4 Ugovor o isporuci biogasa 1487.13.5 Ugovor o isporuci toplotne energije 1497.13.6 Ugovor o ustupanju prava korišćenja sa vlasnicima zemljišta 1497.13.7 Ugovor o pravu prolaza sa lokalnom samoupravom 1507.14 Spisak literature 150

8 Ekonomski aspekti 152 H. Döhler, S. Hartmann, U. Keymer, A. Niebaum, M. Paterson, G. Reinhold, M. Stadelmann, B. Wirth

8.1 Prikaz model postrojenja – pretpostavke i karakteristike 1528.1.1 Snaga postrojenja 1538.1.2 Supstrati 1538.1.3 Biološka i tehnička konfiguracija 1558.1.4 Tehničke i procesno-tehničke karakteristike 1568.1.5 Investicije za funkcionalne jedinice model postrojenja 1588.2 Ekonomska isplativost model postrojenja 1588.2.1 Prihodi 1588.2.2 Rashodi 1618.2.3 Obračun učinaka i troškova 1628.3 Analiza osetljivosti 1648.4 Ekonomska isplativost odabranih načina korišćenja toplotne energije 1658.4.1 Korišćenje toplotne energije za sušenje 1658.4.2 Korišćenje toplotne energije za grejanje staklenika 1688.4.3 Isporuka toplotne energije u javnu mrežu lokalnog sistema grejanja 1698.5 Kvalitativna ocena različitih načina korišćenja toplotne energije 1708.6 Spisak literature 170

9 Organizacija rada 171 S. Hartmann, P. Jäger, A. Niebaum, M. Paterson, G. Reinhold, M. Schwab, R. Stephany

9.1 Restrukturiranje gazdinstva – perspektive i mogućnosti optimizacije 1739.1.1 Izbor odgovarajuće lokacije postrojenja 1739.1.2 Uticaj biogas postrojenja na plodored 1739.1.3 Potrebne površine i potrebno radno vreme 1749.1.4 Uticaj režima rada i iskorišćenosti kogenerativnog postrojenja 1789.2 Poreski i pravni aspekti izgradnje i rada biogas postrojenja 1789.2.1 Poreski tretman prihoda od biogas postrojenja 1789.2.2 Izbor pravnog oblika i poreske posledice 1809.3 Spisak literature 182

10 Kvalitet i korišćenje ostatka fermentacije 184 T. Amon, H. Döhler, S. Grebe, S. Klages, U. Roth, D. Wilken, S. Wulf

10.1 Karakteristike ostatka fermentacije 18410.1.1 Karakteristike, hranljive materije i vredni sastojci 18410.1.2 Štetne materije 18410.1.3 Higijenske karakteristike 18510.2 Skladištenje ostatka fermentacije 18610.2.1 Emisije amonijaka 18610.2.2 Klimatski relevantne emisije 18710.3 Korišćenje ostatka fermentacije na poljoprivrednim površinama 18910.3.1 Raspoloživost i hranljivo dejstvo azota 18910.3.2 Mere za smanjenje gubitaka amonijaka nakon razastiranja ostatka fermentacije po poljoprivrednim površinama 19010.3.3 Povoljni termini za razastiranje ostatka fermentacije 19110.3.4 Hranljivo dejstvo i obnavljanje humusa na primeru jednog model postrojenja 19310.3.5 Pravna klasifikacija ostatka fermentacije – zahtevi i ograničenja 195

76

Priručnik o biogasu –Od proizvodnje do korišćenja

10.4 Tretman ostatka fermentacije 19710.4.1 Postupci tretmana 19710.4.2 Korišćenje tretiranog ostatka fermentacije 20010.4.3 Poređenje postupaka za tretman ostatka fermentacije 20110.5 Spisak literature 201

11 Realizacija projekta 203 Er. Fischer, A. Niebaum, A. Schattauer, F. Scholwin

11.1 Ideja i nacrt projekta 20311.2 Studija izvodljivosti 20411.2.1 Raspoloživost supstrata 20611.2.2 Izbor lokacije 20611.2.3 Logistički tokovi materijala 20711.2.4 Izbor tehnologije 20811.2.5 Korišćenje gasa 20811.2.6 Ocena i donošenje odluke 20911.3 Priprema investicije putem informisanja javnosti 21011.4 Koraci u planiranju 21111.4.1 Priprema za dobijanje dozvole 21111.4.2 Planiranje konstruktivnog rešenja 21311.5 Planiranje izgradnje i izgradnja postrojenja 21411.6 Prijem građevinskih radova 21411.7 Puštanje postrojenja u rad 21511.8 Potrebni ugovori 21511.8.1 Ugovor o isporuci biomase 21511.9 Spisak literature i referenci 216

12 Položaj i značaj biogasa kao obnovljivog izvora energije u Nemačkoj 217 J. Daniel-Gromke, M. Kaltschmitt, A. Scheuermann, F. Scholwin, B. Schumacher, R. Wilfert

12.1 Proizvodnja biogasa kao mogućnost dobijanja energije iz biomase 21712.2 Ekološka klasifikacija i održivost proizvodnje i korišćenja biomase 21812.3 Stanje u oblasti proizvodnje i korišćenja biogasa u Nemačkoj 21912.3.1 Postojeći broj i snaga postrojenja 21912.3.2 Korišćenje biogasa i trendovi 22112.3.3 Korišćeni supstrati 22212.4 Potencijali 22312.4.1 Tehnički potencijali primarne energije 22312.4.2 Tehnički potencijali finalne energije 22412.5 Prognoza 22412.6 Spisak literature 225

13 Primeri projekata 226 J. Friehe, W. Stinner, P. Trainer, P. Weiland

13.1 1. primer postrojenja: malo postrojenje na bazi tečnog stajnjaka (60 kWel) 22713.2 2. primer postrojenja (do 200 kWel) 22813.3 3. primer postrojenja (do 250 kWel; postupak orošavanja, posebno pogodno za slamastu biomasu) 22913.4 4. primer postrojenja (do 500 kWel) 23013.5 5. primer postrojenja (do 1.000 kWel) 23113.6 6. primer postrojenja za suvu fermentaciju (boksni postupak) 232

Prilog 233 Glosar 233 Spisak slika 236 Spisak tabela 239 Spisak skraćenica 242 Adrese institucija 243 Spisak autora 244

NAPOMENE UZ SRPSKU VERZIJU PRIRUČNIKA

Deutsche Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit (GIZ) GmbH je globalni pružalac usluga u oblasti međunarodne saradnje za održivi razvoj. GIZ ima više od 50 godina iskustva u širokoj lepezi oblasti, uključujući ekonomski razvoj i zapošljavanje, energetiku i životnu sredinu, kao i mir i bezbednost.

GIZ kao savezna organizacija u ime Vlade Nemačke – posebno Saveznog ministarstva za ekonomsku saradnju i razvoj (BMZ) – kao i u ime klijenata iz javnog i privatnog sektora iz više od 130 zemalja pruža podršku u postizanju ciljeva u međunarodnoj saradnji. U oblasti obnovljivih izvora energije GIZ trenutno realizuje preko 170 projekata u više od 50 zemalja.

Srpsko-nemački razvojni program “Razvoj održivog tržišta bioenergije u Srbiji” zajedno sprovode GIZ (komponenta tehničke podrške) i Nemačka razvojna banka KfW (finansijska komponenta). Program je finansiran od strane nemačkog Saveznog ministarstva za ekonomsku saradnju i razvoj (BMZ) u okviru Nemačke klimatsko-tehnološke inicijative. Glavni cilj projekta je uspostavljanje održivog tržišta bioenergije u Srbiji. Korišćenjem biomase za dobijanje toplotne i električne energije doprinosi se unapređenju održivog korišćenja obnovljivih izvora energije, ruralnom i lokalnom ekonomskom razvoju, kao i smanjenju emisije gasova sa efektom staklene bašte u Srbiji. Zamena fosilnih goriva obnovljivim izvorima energije doprinosi ne samo zaštiti klime, već i poboljšanju kvaliteta vazduha. Istovremeno se korišćenjem lokalno dostupnih obnovljivih izvora energije unapređuje ekonomski razvoj i stvaraju mogućnosti za zaposlenje u slabije razvijenim i ruralnim sredinama.

Uz podršku nemačkog Saveznog ministarstva za ekonomsku saradnju i razvoj (BMZ) i sprovedeno od strane:

Deutsche Gesellschaft für Internationale ZusammenarbeitDag-Hammarskjöld-Weg 1–565760 Eschborn | GermanyT +49 6196 79-4102F +49 6196 79-115E [email protected] www.giz.de

98

Ciljevi priručnika

1pribavljanje dozvole za izgradnju i rad biogas postrojenja. U tom pogledu je potrebno dati pregled neophodnih koraka prilikom realizacije projekta razvoja biogas postrojenja, uzimajući u obzir veoma neujednačenu praksu u raznim saveznim pokrajinama.

Proizvodnja biogasa iz obnovljivih izvora energije na idealan način može da se kombinuje sa poboljšanim upravljanjem tokovima materijala. Stoga je često svrsishodno investirati u izgradnju biogas postrojenja. Da bi u tom smislu mogla da se donese prava odluka, sopstvene ideje treba metodološki ispravno uskladiti sa tehničkim i ekonomskim mogućnostima proizvodnje biogasa. Iz tog razloga ovaj priručnik sa informacijama koje sadrži treba da pruži doprinos iskorišćenju energetskog i ekonomskog potencijala koji bez sumnje još uvek postoji u ovoj branši.

1.2 Pristup rešenju

Ovaj priručnik treba da popuni postojeće informativne praznine i da potencijalne operatere postrojenja i druge projektne učesnike prati kroz sve faze planiranja projekta izgradnje biogas postrojenja sve do njegove realizacije.

Priručnik bi čitaoca trebalo da MOTIVIŠE da razmotri postojeće uslove u svom okruženju i da proveri da li i na koji način u svom delokrugu može da pruži doprinos korišćenju biogasa u energetske svrhe.

Cilj priručnika je takođe i da INFORMIŠE. Potencijalni operateri i druga lica zainteresovana za energetsko korišćenje biogasa zahvaljujući ovom priručniku moći će da dobiju neophodne informacije iz jednog izvora.

Osim toga, priručnik treba da posluži kao odgovarajuće pomoćno sredstvo za EVALUACIJU projektne ideje i da obezbedi instrumente potrebne za kritičko preispitivanje perspektivnih projektnih ideja u pogledu njihove ekonomske izvodljivosti.

Uz sve to priručnik dodatno treba da usmerava i pomogne prilikom donošenja odluka za uspešnu REALIZACIJU projektnih ideja u oblasti proizvodnje energije iz biogasa.

1.3 Sadržaj

Priručnik o biogasu čitaocu daje pregled kompleksne tematike proizvodnje i korišćenja biogasa. On može da se koristi kao putokaz i kontrolna lista za sve neophodne analize i korake u pripremi, planiranju, izgradnji i upravljanju radom biogas postrojenja. Pri tome se u obzir ne uzimaju samo tehničko-planski, već i pravni, ekonomski i organizacioni aspekti. To se ostvaruje u odgovarajućim poglavljima priručnika, čiji je sadržaj prvo kratko predstavljen u narednom pregledu.

Polazeći od četiri prethodno predočena polazišta, priručnik pruža podršku pre svega u pogledu sledeća četiri tematska kompleksa:• motivacija za angažovanje u ovoj oblasti,• prenošenje osnovnih informacija,• evaluacija projektne ideje i • realizacija projekta.

U poglavljima 2 do 6 i 10 razmatrana su osnovna pitanja konfiguracije i rada biogas postrojenja i opisano je korišćenje ulaznih supstrata i ostataka fermentacije.

Pravni, administrativni i ekonomski okvirni uslovi za upravljanje biogas postrojenjima kao i analize ekonomske isplativosti model postrojenja i organizacija rada opisani su u poglavljima 7 do 9.

Sprovođenje ili realizacija projekta pojednostavljuje se u poglavlju 11 pomoću preporuka za planiranje i kontrolnih lista sastavljenih na osnovu informacija iz prethodnih poglavlja i vezanih za izgradnju i upravljanje radom postrojenja, kao i zaključivanje ugovora.

Poglavlje 12 treba da podstakne na razvijanje ideja i pokretanje inicijativa. Osim toga, navedeni su i argumenti u prilog proizvodnji i korišćenju biogasa koji bi trebalo da pomognu u sprovođenju mera informisanja javnosti neophodnih za realizaciju ideje energetskog iskorišćenja organskih supstrata za proizvodnju biogasa.

Da bi se ilustrovali realizovani biogas projekti koji obuhvataju različite koncepte proizvodnje i korišćenja biogasa u poglavlju 13 je prikazano nekoliko primera.

1.4 Ciljne grupe

Priručnik je načelno posvećen svim licima koja su zainteresovana za proizvodnju i korišćenje biogasa i/ili su na bilo koji način uključena u projekat razvoja biogas postrojenja. Stoga je priručnik u prvoj liniji namenjen licima ili institucijama koje sprovode i realizuju projekte izgradnje biogas postrojenja.

U ciljnu grupu lica koja žele da realizuju projekat izgradnje biogas postrojenja u prvom redu spadaju poljoprivrednici, odnosno poljoprivredna preduzeća kao i njihovi partneri. Oni, kao proizvođači supstrata i energije, mogu biti zainteresovani za proizvodnju i korišćenje biogasa u energetske svrhe. Osim toga, u poljoprivrednim gazdinstvima ostaci fermentacije predstavljaju đubrivo čija vrednost raste. Usled velikog potencijala biomase koji postoji u oblasti poljoprivrede, ovaj priručnik u središte razmatranja stavlja proizvodnju biogasa u poljoprivrednom sektoru.

U ostale potencijalne proizvođače biogasa spadaju drugi proizvođači ili korisnici organskog otpada, kao na primer preduzeća u oblasti prehrambene industrije, preduzeća za zbrinjavanje otpada ili lokalne samouprave. Privatni i institucionalni investitori kao i komunlana preduzeća u oblasti energetike koja investiraju u ovu tehnologiju takođe spadaju u ciljnu grupu potencijalnih realizatora. Tako na primer postoje investicione kompanije koja specijalno investiraju u projekte izgradnje biogas postrojenja.

Drugu ciljnu grupu čine lica koja su na bilo koji način uključena u projekte izgradnje biogas postrojenja, bilo kao zaposleni u državnim institucijama, bankarski službenici, zaposleni operatera distributivne mreže za električnu energiju ili gas, poljoprivredni savetnici ili planeri, bilo kao proizvođači postrojenja i komponenti. Osim toga su obuhvaćena i sva lica koja su posredno ili neposredno uključena u realizaciju projekata izgradnje biogas postrojenja. Priručnik u tom smislu

1 CILJEVI PRIRUČNIKA

Proizvodnja i korišćenje biogasa doživeli su intenzivan razvoj u toku proteklih godina. Pored povećanja postojećeg broja biogas postrojenja na preko 7.600, pretežno izgrađenih, odnosno aktivnih u okviru poljoprivrednih gazdinstava, došlo je i do vidljivih promena i napretka primenjene tehnologije. Uprkos tome, u Nemačkoj, koja je u međuvremenu stekla bogato iskustvo u tehnici proizvodnje biogasa, i dalje postoji veliko interesovanje za tu vrstu tehnologije uz istovremeno postojeću veliku potrebu za sticanjem novih saznanja. Stoga je cilj ovog priručnika da doprinese davanju iscrpnih i ka praksi orijentisanih odgovora na tehnička, organizaciona, pravna i ekonomska pitanja vezana za proizvodnju i korišćenje biogasa u oblasti poljoprivrede.

Ovaj priručnik predstavlja prerađeni nastavak „Smernica za proizvodnju i korišćenje biogasa“ koje se od 2004. god. objavljuju od strane Stručne agencije za obnovljive resurse (FNR). U okviru načelne revizije stručnih publikacija FNR iz oblasti bioenergije došlo je do promene naziva ranijih smernica u „Priručnik o biogasu – od proizvodnje do korišćenja“.

5. izdanje priručnika (2010) je u odnosu na 3. prerađeno, odnosno 4. neizmenjeno izdanje (2006/2009) aktualizovano u celini, dobilo je novu strukturu i delom se odlikuje većim stepenom detaljnosti. U posebnoj meri su u obzir uzeti tehnički napredak, zahtevi u pogledu bezbednosti i nova zakonska regulativa uvedena Zakonom o obnovljivim izvorima energije iz 2009. godine (EEG 2009).

U ovoj verziji (2013) posebna pažnja posvećena je aspektima zaštite životne sredine i zaštite od emisija, novim zakonskim zahtevima iz Zakona o obnovljivim izvorima energije iz 2012. god. (EEG 2012), kao i drugim izmenjenim relevantnim zakonskim propisima. U poglavlju 8 su, polazeći od uslova i zahteva iz novog EEG, razmatrani ekonomski pokazatelji model postrojenja, a takođe je obuhvaćena i tema malih postrojenja na bazi tečnog stajnjaka. Ovo prerađeno izdanje zaokruženo je aktuelnim finansijskim podacima i ilustracijama.

Stručna agencija za obnovljive resurse (FNR) čitaocima tako na raspolaganje stavlja koristan priručnik u kom odabrani autori pružaju informacije o tehnologiji proizvodnje biogasa, planiranju investicija kao i radu postrojenja.

Dodatne informacije i publikacije Stručne agencije za obnovljive resurse na temu biogasa mogu da se pronađu pod http://biogas.fnr.de.

1.1 Zadatak

Povećanje proizvodnje energije iz biogasa je u najvećoj meri uslovljeno postavljenim administrativnim okvirom (pre svega podsticajnim tarifama za električnu energiju proizvedenu iz obnovljivih izvora energije utvrđenim u Zakonu o obnovljivim izvorima energije). Usled konstantno velike potražnje, na tržištu se etablirao impresivan broj proizvođača biogas postrojenja i ponuđača komponenti. Nemačka je tako postala svetski lider u oblasti planiranja i izgradnje biogas postrojenja. Uprkos bogatim iskustvima stečenim u proteklom periodu, i dalje postoje četiri značajna pitanja na koja bi ovaj priručnik o biogasu trebalo da pruži odgovor.

Uprkos jasno vidljivoj tendenciji daljeg povećanja proizvodnje biogasa, često još uvek nedostaje potrebno stručno znanje kako u oblasti poljoprivrede, tako i na strani investitora i budućih operatera postrojenja. Stoga je potreban transfer znanja iz raznih oblasti, počevši od poljoprivrede pa sve do energetske tehnologije sa svim povezanim pravnim, ekološkim, administrativnim, organizacionim i logističkim aspektima, da bi što je moguće veći broj projekata iz oblasti proizvodnje biogasa bio uspešno realizovan.

Razvoj tržišta doveo je do gotovo nepreglednog mnoštva različitih tehničkih izvedbi i individualnih rešenja. Ovaj priručnik u tom smislu nezavisno od interesa proizvođača daje pouzdani pregled tehnologija koje su danas raspoložive na tržištu i koje mogu da opstanu u budućnosti.

Prilikom izbora supstrata se i dalje iz neznanja krše elementarna pravila biotehnologije. Stoga upravo u fazi nalaženja idejnog rešenja kao i u operativnoj fazi mora da postoji dovoljno stručnog znanja da bi se izbeglo da postrojenja i dalje rade na način koji je daleko od optimalnog.

Upravo u svetlu pravnog okvira koji se u nedavnoj prošlosti znatno izmenio postoje velike neizvesnosti vezane za

1110


treba da nadoknadi nedostatak informacija i da doprinese boljem razumevanju uzajamnih interesa.

Slično važi i za regionalne i nadregionalne asocijacije i organizacije koje su aktivne u oblasti obnovljivih izvora energije i eventualno deluju savetodavno. Za njih priručnik predstavlja značajan izvor informacija za pružanje savetodavnih usluga u oblasti korišćenja biomase za proizvodnju biogasa.

Priručnik je takođe zamišljen kao motivacija i pomoć za donosioce odluka koji se zahvaljujući svojoj funkciji nalaze u situaciji da mogu da pokrenu i/ili podrže projekte izgradnje biogas postrojenja. Potencijalnim davaocima podsticajnih sredstava i energetskim agencijama priručnik može biti od koristi u njihovoj funkciji multiplikatora.

1.5 Ograđivanje od sadržaja

U odnosu na ovaj priručnik je, kao što je u narednom delu opisano, potrebno ograditi se kako u pogledu tehnologije i razmatranih supstrata, tako i u pogledu opsega podataka i aktuelnosti.

1.5.1 TehnologijaPriručnik se fokusira isključivo na iskorišćavanje biomase za proizvodnju i korišćenje biogasa. Pri tome težište leži na postrojenjima u poljoprivrednom sektoru i u oblasti iskorišćenja ostataka od prerade poljoprivrednih proizvoda. Nisu obuhvaćena pre svega pitanja korišćenja, na primer, komunalnog otpada i kanalizacionog mulja. Osim toga se prevashodno razmatraju tehnologije za proizvodnju biogasa koje su se na izvestan način dokazale na tržištu i koje su u Nemačkoj višestruko komercijalno primenjene.

U pogledu korišćenja gasa težište je stavljeno na kombinovanu proizvodnju toplotne i električne energije putem kogeneracije. Pitanja tretmana biogasa do nivoa kvaliteta prirodnog gasa i njegovog upumpavanja u mrežu razmatrana su samo načelno, dok su detaljne analize i ocene prikazane u drugim publikacijama Stručne agencije za obnovljive resurse, tako da se na dotičnim mestima ukazuje na njih.

Tehnologije za korišćenje biogasa izvan okvira kogenerativnih postrojenja na motorni pogon (npr. mikro gasna turbina, goriva ćelija, lokalno snabdevanje pogonskim gorivom) razmatrane su samo utoliko, koliko postoje naučno proverene informacije koje ukazuju na ekonomski svrsishodnu mogućnost primene u skorijoj budućnosti. Priručnik se tako fokusira na proizvodnju biogasa primenom tržišno orjentisanih postupaka i sagorevanje biogasa pomoću motora radi proizvodnje električne energije, koristeći tržišno orijentisane tehnologije.

1.5.2 SupstratiU priručniku se razmatraju supstrati koji se aktuelno u značajnom obimu koriste u proizvodnji biogasa, nezavisno od njihovog porekla (poljoprivreda, održavanje zelenih površina, lokalne samouprave, industrija). Težište je, međutim, stavljeno na poljoprivredne supstrate kao i na supstrate iz prehrambene industrije. Pomoć pri izboru supstrata pružaju tarifne kategorije sirovina shodno Uredbi o biomasi iz 2012. god. (vidi i poglavlje 7).

1.5.3 AktuelnostPripremne akivnosti i prikupljanje podataka za Priručnik o proizvodnji i korišćenju biogasa sprovedeno je u 2008. i 2009. godini. On iz tog razloga odslikava aktuelno stanje u Nemačkoj sredinom 2009. godine. To se pri tome pre odnosi na stanje tehnike nego na poslednja naučna saznanja.

Nove verzije poglavlja 3, 7 do 9 i 13 kao i aktualizovani podaci i ilustracije bazirani su na istraživanjima sprovedenim u 2012. i 2013. godini. To se pre svega odnosi na pravne okvirne uslove i obračune ekonomske isplativosti model postrojenja. Stoga se, ukoliko eksplicitno nije drugačije naznačeno, svaka konstatacija vezana za EEG odnosi na verziju koja je na snazi od 1. januara 2012. godine.

1.5.4 Opseg podatakaTakođe se treba ograditi i od opsega podataka. Ovaj priručnik s jedne strane sadrži podatke i činjenice koje su neophodne za razumevanje odgovarajućih informacija i postupaka, a s druge strane i one neophodne za sprovođenje preliminarnih procena i proračuna. Finansijski podaci izvan tog okvira iz razloga veće transparentnosti i preglednosti nisu obuhvaćeni priručnikom.

Ovaj priručnik sadrži rezultate proistekle iz detaljnih istraživanja i mnogobrojnih stručnih diskusija. Pri tome se ne polaže pravo na apsolutnu obuhvatnost i tačnost podataka, ali se cilj celovitog i u velikoj meri iscrpnog prikaza svih relevantnih parcijalnih oblasti proizvodnje i korišćenja biogasa smatra ispunjenim.

2 OSNOVI ANAEROBNE FERMENTACIJE

2.1 Nastanak biogasa

Kao što već i samo ime govori, „bio“-gas nastaje u biološkom procesu. Pri tome se bez prisustva kiseonika (odnosno anaerobno) iz organske mase formira mešavina gasova, takozvani biogas. Ovaj u prirodi veoma široko rasprostranjen proces odvija se na primer u močvarama, na dnu mora i okeana, u jamama za tečni stajnjak kao i u buragu preživara. Pri tome se organska masa pomoću niza mikroorganizama gotovo u celini konvertuje u biogas. Uz to dodatno nastaje izvesna količina energije (toplota) i nove biomase.

Formirana mešavina gasova sastoji se pretežno od metana (50–75 vol%) i ugljen-dioksida (25–50 vol%). Pored toga se u biogasu nalaze i male količine vodonika, vodonik-sulfida, amonijaka i drugih gasova u tragovima. Na sastav načelno utiču korišćeni supstrati, postupak fermentacije i različite tehničke izvedbe [2-1], [2-2], [2-3], [2-4]. Proces nastanka biogasa može da se podeli u nekoliko faza (vidi sliku 2.1). Pri tome je bitno da su pojedinačne faze razgradnje optimalno međusobno usklađene da bi se celokupan proces odvijao bez smetnji.

U prvoj fazi, tzv. „hidrolizi“, se kompleksna jedinjenja ulazne sirovine (npr. ugljeni hidrati, proteini, masti) razlažu na jednostavnija organska jedinjenja (npr. aminokiseline, šećer, masne kiseline). Hidrolitičke bakterije uključene u taj proces u tu svrhu oslobađaju enzime koji organsku masu razlažu biohemijskim putem.

Nastali intermedijarni proizvodi se zatim u takozvanoj „kiselinskoj fazi“ (acidogenezi) pomoću fermentativnih (acidogenih) bakterija dalje razlažu na niže masne kiseline (sirćetna, propionska i buterna kiselina) kao i ugljen-dioksid i vodonik. Međutim, pored toga se formiraju i male količine mlečne kiseline i alkohola. Na vrstu proizvoda nastalih u ovoj fazi utiče koncentracija intermedijarno formiranog vodonika.

Ovi proizvodi se nakon toga u okviru acetogeneze, tj. „sirćetne faze“, pomoću acetogenih bakterija konvertuju u prekurzorne supstance biogasa (sirćetna kiselina, vodonik i

Ulazna sirovina(proteini, ugljeni hidrati, masti)

Prosti organski elementi(aminokiseline, masne kiseline, šećer)

Niže masne kiseline(propionska kiselina,

buterna kiselina)

Drugi proizvodi(mlečna kiselina,

alkoholi, itd.)

Biogas CH4 + CO2

Sirćetna faza

Kiselinska faza

Metanogena faza

Sirćetna kiselina H2 + CO2

Slika 2.1: Šematski prikaz anaerobne razgradnje

1312

Priručnik o biogasu –Od proizvodnje do korišćenja Osnovi anaerobne fermentacije

2

ugljen-dioksid). U tom kontekstu veliki značaj ima parcijalni pritisak vodonika. Previsok sadržaj vodonika iz energetskih razloga sprečava konverziju intermedijarnih proizvoda acetogeneze. Kao posledica toga dolazi do akumulacije organskih kiselina, npr. propionske, izobuterne, izovalerijanske i kapronske kiseline, i inhibiranja nastanka metana. Acetogene bakterije (koje formiraju vodonik) iz tog razloga moraju da oforme tesnu životnu zajednicu sa metanogenim arhejama koje prilikom nastanka metana zajedno sa ugljen-dioksidom troše vodonik (interspecijski transfer vodonika) i tako za acetogene bakterije obezbeđuju prihvatljive uslove u okruženju [2-5].

U narednoj „metanogenezi“, poslednjoj fazi nastanka biogasa, se pre svega sirćetna kiselina kao i vodonik i ugljen-dioksid pomoću strogo anaerobnih metanogenih arheja konvertuju u metan. Hidrogenotrofni metanogeni metan proizvode od vodonika i ugljen-dioksida, dok acetoklastični metanogeni metan formiraju cepanjem kiselina. Pod uslovima koji preovlađuju u poljoprivrednim biogas postrojenjima se formiranje metana u slučaju većih opterećenja organskom materijom pretežno odvija u reakciji sa vodonikom, a samo u slučaju relativno malih opterećenja organskom materijom razlaganjem sirćetne kiseline [2-7], [2-8]. Saznanje stečeno iz procesa fermentacije kanalizacionog mulja da 70 % metana potiče od razlaganja sirćetne kiseline, a samo 30 % od konverzije vodonika [2-9], ne važi kod fermentora velikog kapaciteta sa veoma kratkim retencionim vremenima tipičnim za poljoprivredna biogas postrojenja. Ovde dominira reakcioni put koji podrazumeva konverziju vodonika uz sintrofnu oksidaciju acetata [2-7].

Načelno se četiri faze anaerobne razgradnje u jednostepenom procesu odvijaju vremenski istovremeno. Međutim, bakterije pojedinačnih faza razgradnje imaju različite zahteve u pogledu svog životnog okruženja (npr. pH vrednost, temperatura), stoga ovde u pogledu procesne tehnike mora da se pronađe kompromis. Pošto metanogeni mikroorganizmi usled male brzine rasta predstavljaju najslabiju kariku biocenoze i najosetljivije reaguju na smetnje, uslovi u okruženju moraju da se prilagode zahtevima metanogena. Pokušaj da se hidroliza i kiselinska faza dvema odvojenim procesnim koracima prostorno odvoje od metanogene faze (vođenje dvostepenog procesa), u praksi doduše uspeva samo uslovno, pošto uprkos niskoj pH vrednosti u fazi hidrolize (pH < 6,5) ipak delom dolazi do formiranja metana. Stoga gas formiran u fazi hidrolize pored ugljen-dioksida i vodonika sadrži i metan, zbog čega taj gas mora da se iskoristi ili tretira da bi se izbegli negativni uticaji na životnu sredinu i bezbednosni rizici [2-10].

U zavisnosti od konstrukcije i načina rada biogas postrojenja, kao i sastava i koncentracije sveže mase korišćene kao supstrat, kod višestepenih procesa u pojedinim fazama fermentacije mogu da nastanu različiti uslovi u okruženju. A uslovi okruženja opet utiču na sastav i aktivnost mikrobiološke biocenoze i stoga imaju direktan uticaj na formirane metaboličke proizvode.

2.2 Uslovi u okruženju

Kod opisa uslova u okruženju treba praviti razliku između mokre fermentacije i fermentacije čvrste materije (nazvana i suva fermentacija), pošto pre svega u pogledu sadržaja vode, sadržaja hranljivih materija i transporta materijala postoje razlike između ova dva postupka. U narednom delu razmatrana je samo mokra fermentacija, jer njena primena dominira u praksi.

2.2.1 KiseonikMetanogene arheje spadaju u najstarija živa bića na zemlji i nastale su pre oko tri do četiri milijarde godina, davno pre nego što je nastala atmosfera kakvu poznajemo danas. Iz tog razloga ti mikroorganizmi i danas zahtevaju životne uslove bez prisustva kiseonika. Većina vrsta odumire već usled malih količina kiseonika. Međutim, unos kiseonika u fermentor po pravilu ne može da se izbegne u celini. Činjenica da metanogene arheje ne bivaju odmah sprečene u svojoj aktivnosti ili čak potpuno odumiru, uslovljena je okolnošću da žive u zajednici sa bakterijama koje troše kiseonik iz prethodnih faza razgradnje [2-1], [2-2]. Neke od njih su takozvane fakultativno anaerobne bakterije. One mogu da prežive kako uz prisustvo kiseonika, tako i skroz bez kiseonika. Sve dok unos kiseonika nije suviše velik, one će ga potrošiti pre nego što ošteti metanogene arheje koje nužno zavise od okruženja bez prisustva kiseonika. Stoga i atmosferski kiseonik, koji se radi biološke desumporizacije unosi u gasni prostor fermentora, nema negativan uticaj na formiranje metana [2-6].

2.2.2 TemperaturaNačelno važi da se hemijske reakcije odvijaju utoliko brže što je veća okolna temperatura. To, međutim, samo uslovno može da se primeni na proces biološke razgradnje i konverzije. Ovde treba uzeti u obzir da za različite mikroorganizme uključene u metaboličke procese postoje različite optimalne temperature [2-1]. Ukoliko se te optimalne temperature ne dostignu, odnosno prekorače, to može da dovede do inhibicije i u ekstremnom slučaju do nepopravljivog oštećenja uključenih mikroorganizama.

Mikroorganizmi uključeni u razgradnju prema optimalnoj temperaturi mogu da se podele u tri grupe. Ovde se pravi razlika između psihrofilnih, mezofilnih i termofilnih mikroorganizama [2-12]:• Optimalna temperatura za psihrofilne mikroorganizme je

ispod 25 °C. Kod tih temperatura nije potrebno zagrevanje supstrata, odnosno fermentora, ali su kapacitet razgradnje i proizvodnje gasa veoma mali. Stoga po pravilu nije moguć ekonomski isplativ rad biogas postrojenja.

• Najveći deo poznatih metanogena svoj optimalan rast ostvaruje u mezofilnom temperaturnom opsegu između 37 i 42 °C. Postrojenja koja rade u mezofilnom režimu su u praksi najrasprostranjenija, pošto se u tom temperaturnom opsegu ostvaruju relativno visoki prinosi gasa kao i dobra stabilnost procesa [2-6].

• Ukoliko higijenizacijom supstrata treba da se uklone klice štetne po zdravlje ili ako se kao supstrati koriste nusproizvodi ili otpadne materije koje poseduju visoku sopstvenu temperaturu (npr. procesna voda), za fermentaciju su pogodne termofilne kulture. Njihova optimalna temperatura kreće se između 50 i 60 °C. Ovde se visokom procesnom temperaturom ostvaruje veća brzina razgradnje kao i manja viskoznost. Treba, međutim, uzeti u obzir da za zagrevanje procesa fermentacije može biti potrebno i više energije. Takođe je proces fermentacije u tom temperaturnom opsegu osetljiviji na smetnje, neregularnosti u doturu supstrata ili režimu rada fermentora, pošto je pod termofilnim uslovima prisutan manji broj metanogenih mikroorganizama [2-6].

Praksa je u tom pogledu pokazala da su granice između temperaturnih opsega prelazne i da u prvoj liniji brze promene temperature dovode do oštećenja mikroorganizama, dok u slučaju spore promene temperature metanogeni mikroorganizmi mogu da se prilagode različitim temperaturnim nivoima. Za stabilan tok procesa je stoga odlučujuća ne toliko apsolutna temperatura, već mnogo više konstantan nivo temperature.

U tom kontekstu treba navesti efekat samozagrevanja koji je često uočljiv u praksi. Taj efekat nastupa u slučaju korišćenja supstrata koji pretežno sadrže ugljene hidrate kombinovano sa izostavljanjem tečnih ulaznih materija i dobro izolovanim rezervoarima. Samozagrevanje je uslovljeno proizvodnjom toplote od strane pojedinih grupa mikroorganizama prilikom razgradnje ugljenih hidrata. Ono kao posledicu može da ima da temperatura sa izvorno mezofilnog režima rada može da naraste i do 43–48 °C. U slučaju sprovođenja intenzivnih pratećih analiza i regulacije procesa na osnovu toga, promena temperature može da se izvrši uz veoma malo smanjenje proizvodnje gasa [2-11]. Međutim, ukoliko se ne izvrše neophodne intervencije u procesu (npr. smanjenje količine ulaznog materijala), mikroorganizmi ne mogu da se prilagode promeni temperature i u najgorem slučaju dolazi do potpune obustave proizvodnje gasa.

2.2.3 pH vrednostZa pH vrednost važe slične uslovljenosti kao i za temperaturu. Mikroorganizmi uključeni u različite faze razgradnje zahtevaju različite pH vrednosti pri kojim mogu optimalno da rastu. Tako se optimalna pH vrednost hidrolizujućih i acidogenih bakterija kreće od 5,2 do 6,3 [2-6]. One, doduše, ne zavise nužno od toga i supstrate još uvek mogu da razgrade i pri nešto većim pH vrednostima. Time se jedino pomalo smanjuje njihova aktivnost. Naspram toga je acetogenim bakterijama i metanogenim arhejama obavezno potrebna pH vrednost u neutralnom opsegu od 6,5 do 8 [2-8]. Ako se proces fermentacije odvija samo u jednom fermentoru, pH vrednost shodno tome mora da se održi na tom nivou.

Nezavisno od toga da li je proces jednostepen ili višestepen, pH vrednost unutar sistema se automatski podešava alkalnim i kiselim metaboličkim proizvodima koji se formiraju u toku anaerobne razgradnje [2-1]. Međutim, koliko je ta ravnoteža osetljiva, pokazuje sledeća lančana reakcija: ako se procesu npr. u kratkom vremenu doda previše organske materije ili je formiranje metana iz nekog drugog razloga inhibirano, dolazi do akumuliranja kiselih metaboličkih proizvoda acidogeneze. U normalnom slučaju se pH vrednost usled karbonatnog i amonijačnog pufera zadržava na neutralnom nivou. Ako je puferski kapacitet sistema iscrpljen, tj. ako je akumulirano previše organskih kiselina, pH vrednost opada. Time se opet povećava inhibirajuće dejstvo vodonik-sulfida i propionske kiseline, tako da u najkraćem vremenu može da dođe do prekida procesa u fermentoru. S druge strane pH vrednost može da poraste, ako se razgradnjom organskih jedinjenja azota oslobađa amonijak koji sa vodom gradi amonijum. U pogledu kontrole procesa, međutim, treba imati u vidu da pH vrednost zbog svoje inertnosti samo uslovno može da se koristi za regulaciju postrojenja, ali bi zbog njenog velikog značaja trebalo konstantno da se meri.

Stroga podela na mokru i suvu fermentaciju sa biološkog stanovišta može da dovede do zablude, pošto je mikroorganizmima uključenim u proces fermentacije u svakom slučaju za rast i preživljavanje potreban tečni medijum.

I prilikom definisanja udela suve materije u svežoj masi predviđenoj za fermentaciju uvek iznova dolazi do nesporazuma, pošto se često koriste različiti supstrati sa različitim udelima suve materije. Ovde operateru postrojenja mora biti jasno da za podelu postupka nije merodavan udeo suve materije pojedinačnih supstrata, već udeo suve materije mešavine supstrata unete u fermentor.

Stoga se podela na mokru i suvu fermentaciju vrši na osnovu udela suve materije u sadržaju fermentora. Pri tome još jednom treba ukazati na činjenicu da je mikroorganizmima u neposrednom okruženju u oba slučaja potrebno dovoljno vode.

Precizna definicija granice između mokre i suve fermentacije doduše ne postoji, ali se u praksi ustalilo da se u slučaju korišćenja energetskih biljaka sa udelom suve materije u fermentoru od oko 12 % govori o mokroj fermentaciji, pošto sadržaj fermentora pri tolikom udelu vode po pravilu još može da se pumpa. Ako udeo suve materije u fermentoru naraste na vrednost preko 15–16 %, materijal uglavnom više ne može da se pumpa i proces se tada naziva suvom fermentacijom.

MOKRA FERMENTACIJA I SUVA FERMENTACIJA

1514


2

2.2.4 Snabdevanje hranljivim materijamaMikroorganizmi uključeni u anaerobnu razgradnju poseduju specifičnu potrebu za makro- i mikroelementima, kao i vitaminima. Koncentracija i raspoloživost tih komponenti utiču na brzinu rasta i aktivnost različitih populacija. Postoji vrsti svojstvena minimalna i maksimalna koncentracija koju je usled mnoštva različitih kultura i njihove delom jako izražene sposobnosti prilagođavanja teško utvrditi. Da bi se iz korišćenih supstrata generisalo što je moguće više metana, mora biti osigurano optimalno snabdevanje mikroorganizama hranljivim materijama. Koliko metana u krajnjoj liniji može da se generiše iz korišćenih supstrata, određuje se pomoću njihovog sadržaja proteina, masti i ugljenih hidrata. Ti faktori podjednako utiču na specifičnu potrebu za hranljivim materijama [2-17].

Za stabilan tok procesa potreban je uravnotežen odnos makro- i mikroelemenata. Azot posle ugljenika predstavlja najpotrebniju hranljivu materiju. On je potreban za formiranje enzima koji sprovode metabolizaciju. Zato je odnos C/N korišćenih supstrata od značaja. Ako je taj odnos previsok (mnogo C i malo N), postojeći ugljenik usled nedovoljne metabolizacije ne može da se konvertuje u celini, tako da se ne ostvaruje maksimalno moguć prinos metana. U suprotnom slučaju, usled viška azota može da dođe do nastanka prekomerne količine amonijaka (NH3), koji već u malim koncentracijama inhibira rast bakterija i čak može i da dovede do potpunog uništenja celokupne populacije mikroorganizama [2-2]. Stoga za neometani tok procesa odnos C/N mora da se kreće u rasponu od 10 do 30.

Pored ugljenika i azota, fosfor i sumpor takođe predstavljaju značajne hranljive materije. Sumpor je sadržan u aminokiselinama, dok su jedinjenja fosfora neophodna za formiranje energenata ATP (adenozin-trifosfat) i NADP (nikotinamid-adenin-dinukleotid fosfat). Da bi mikroorganizmi bili u dovoljnoj meri snabdeveni hranljivim materijama, odnos C:N:P:S u reaktoru trebalo bi da iznosi 600:15:5:3 [2-13].

Pored makroelemenata dovoljna je i raspoloživost pojedinih mikroelemenata od životnog značaja za mikroorganizme. Kod većine poljoprivrednih biogas postrojenja je potreba za mikroelementima po pravilu pokrivena, pogotovo u slučaju korišćenja životinjskih ekskremenata. Međutim, pre svega kod monofermentacije energetskih biljaka veoma često dolazi do nedostatka mikroelemenata. Metanogenim arhejama potrebni su elementi kobalt (Co), nikl (Ni), molibden (Mo), selen (Se) i delom volfram (W). Ni, Co i Mo u kofaktorima služe za esencijelne reakcije u metaboličkim procesima [2-14], [2-15]. Osim toga i magnezijum (Mg), gvožđe (Fe) i mangan (Mn) predstavljaju mikroelemente koji su neophodni za transport elektrona i funkcionisanje određenih enzima.

Stoga koncentracija mikroelemenata u reaktoru predstavlja odlučujuću referentnu veličinu. Ako se u tom kontekstu međusobno uporede različiti izvori iz literature, uočljive su pre svega veoma velike oscilacije (delom do faktora 100) koncentracija mikroelemenata koje se smatraju esencijalnim.

Rasponi koncentracija prikazani u tabeli 2.1 samo uslovno mogu da se primene na poljoprivredna biogas postrojenja, pošto su istraživanja citirana u navedenim izvorima delom izvršena u oblasti tretmana otpadnih voda sa različitim početnim

Mikro-element

Raspon koncentracije [mg/l]prema [2-17]

prema [2-18]

prema [2-15]a

prema [2-16]b

Co 0,003–0,06 0,003–10 0,06 0,12

Ni 0,005–0,5 0,005–15 0,006 0,015Se 0,08 0,08–0,2 0,008 0,018Mo 0,005–0,05 0,005–0,2 0,05 0,15Mn n. p. 0,005–50 0,005–50 n. p.Fe 1–10 0,1–10 1–10 n. p.

TAB. 2.1: POVOLJNE KONCENTRACIJE MIKROELEMENATA IZ RAZLIČITIH IZVORA LITERATURE

a Apsolutna minimalna koncentracija kod biogas postrojenjab Preporučena optimalna koncentracija

situacijama i metodama istraživanja. Osim toga su rasponi veoma veliki i gotovo da ne postoje podaci o pretpostavljenim procesnim uslovima (npr. opterećenje organskom materijom, retenciono vreme, itd.). Mikroelementi u reaktoru sa slobodnim fosfatom, sulfidom i karbonatom mogu da formiraju teško rastvorljiva jedinjenja i time više ne stoje na raspolaganju za mikroorganizme. Stoga na osnovu analize koncentracija mikroelemenata u fermentacionom materijalu ne mogu da se dobiju pouzdane informacije o raspoloživosti mikroelemenata, jer se utvrđuje isključivo ukupna koncentracija. Iz tog razloga procesu treba dodavati veće količine mikroelemenata nego što bi bilo potrebno za prostu kompenzaciju nedovoljne koncentracije. Prilikom utvrđivanja potrebnih količina uvek u obzir treba uzeti koncentracije mikroelemenata svih supstrata. Iz analize sadržaja mikroelemenata različitih stočnih hraniva poznato je da mogu da postoje značajne oscilacije. Usled toga je optimalno doziranje mikroelemenata u slučajevima kada ih nema dovoljno izuzetno teško ostvariti.

Uprkos tome, pre dodavanja mikroelemenata trebalo bi prvo da se utvrdi udeo mikroelemenata u sadržaju fermentora da bi se izbeglo njihovo predoziranje. Ono može da dovede do toga da koncentracija teških metala u ostatku fermentacije pređe dopuštenu graničnu vrednost za korišćenje u poljoprivredi, tako da ostatak fermentacije ne može da se koristi kao organsko đubrivo.

2.2.5 InhibitoriAko je nastanak gasa, odnosno odvijanje procesa inhibirano, za to mogu da postoje različiti razlozi. To s jedne strane mogu biti operativno-tehnički razlozi (uporedi poglavlje 5.4 Upravljanje smetnjama). S druge strane, inhibitori mogu da uspore dalje odvijanje procesa. To su materije koje pod određenim okolnostima već u neznatnim količinama mogu da umanje kapacitet razgradnje, odnosno da u slučaju toksične koncentracije obustave proces razgradnje. Treba praviti razliku između inhibitora koji u fermentor dospevaju dodavanjem supstrata i onih koji nastaju kao intermedijarni proizvodi pojedinih faza razgradnje.

Prilikom „hranjenja“ fermentora treba voditi računa o tome da i prekomerno dodavanje supstrata može da inhibira proces fermentacije, pošto načelno svaka komponenta nekog supstrata u prevelikim koncentracijama može da se odrazi

negativno na bakterije. To važi pre svega za materije kao što su antibiotici, dezinfekciona sredstva ili rastvarači, herbicidi, soli ili teški metali koji već u malim količinama mogu da inhibiraju proces razgradnje. Uneti antibiotici po pravilu potiču od dodavanja organskog đubriva ili životinjskih masti, pri čemu je inhibirajuće dejstvo pojedinih antibiotika veoma različito. Ali i esencijalni mikroelementi u prevelikim koncentracijama mogu biti toksični za mikroorganizme. Pošto mikroorganizmi do određene mere mogu da se prilagode takvim materijama, koncentracije od kojih je određena materija štetna teško mogu da se utvrde [2-2]. Takođe, kod nekih inhibitora dolazi do interakcije sa drugim materijama. Tako teški metali na proces fermentacije deluju štetno samo ako postoje u rastvorenom obliku. Oni se, međutim, vezuju vodonik-sulfidom, koji takođe nastaje u procesu fermentacije, i talože kao teško rastvorljivi sulfidi. Pošto prilikom metanske fermentacije praktično uvek nastaje H2S, po pravilu ne treba očekivati ometanje procesa usled prisustva teških metala [2-2]. To ne važi za jedinjenja bakra koja su usled svog antibakterijskog dejstva već u veoma maloj koncentraciji (40–50 mg/l) toksična i u poljoprivrednim gazdinstvima u ekonomski ciklus mogu da dospeju npr. usled dezinfekcije papaka.

U toku fermentacije formira se niz materija koje mogu da inhibiraju proces. Pri tome u tom kontekstu još jednom treba ukazati na veliku sposobnost bakterija da se prilagode, pošto ne može da se pođe od opštevažećih apsolutnih granica. Pre svega, anjonski slobodni amonijak (NH3) već u malim koncentracijama deluje štetno na bakterije što se odražava na koncentraciju amonijuma (NH4

+) (amonijak pri tome reaguje sa vodom i formira amonijum i jedan OH-jon i obrnuto). To znači da se uz povećanu bazičnu pH vrednost, dakle kod povećane koncentracije OH-jona, remeti ravnoteža i povećava koncentracija amonijaka. Tako na primer porast pH vrednosti sa 6,5 na 8,0 dovodi do porasta koncentracije slobodnog amonijaka na 30-struki iznos. I u slučaju porasta temperature u fermentoru dolazi do pomeranja ravnoteže u pravcu inhibirajućeg amonijaka. Za sistem fermentacije koji nije prilagođen visokim koncentracijama azota se granični prag kreće u rasponu od 80–250 mg/l NH3 [2-2]. To u zavisnosti od

pH vrednosti i temperature fermentacije odgovara koncentraciji amonijuma od 1,7–4 g/l. Iskustvo ukazuje da u slučaju ukupne koncentracije amonijačnog azota od 3.000–3.500 mg/l mora da se računa sa inhibirajućim dejstvom azota na proces nastanka biogasa [2-17].

Vodonik-sulfid (H2S) predstavlja još jedan proizvod procesa fermentacije koji u nedisociranom, rastvorenom obliku kao ćelijski otrov već u koncentracijama od oko 50 mg/l može da inhibira proces razgradnje. Sa opadajućom pH vrednošću raste udeo slobodnog H2S, čime se povećava opasnost od inhibicije. Jedna mogućnost smanjenja sadržaja H2S sastoji se u taloženju pomoću jona gvožđa u obliku sulfida. H2S reaguje i sa drugim teškim metalima kada se uz formiranje jona sulfida (S2-) vezuje i taloži [2-2]. Sumpor, doduše, kao što je već rečeno, predstavlja i značajnu hranljivu materiju koja radi formiranja enzima mora biti raspoloživa u dovoljnoj koncentraciji, tako da preterano taloženje u obliku sulfida s druge strane može da izazove inhibiciju metanogeneze.

Inhibirajuće dejstvo pojedinih materija shodno tome zavisi od nekoliko faktora i jako je teško utvrditi fiksne granične vrednosti. Spisak nekih od inhibitora sadržan je u tabeli 2.2.

2.3 Procesni parametri

2.3.1 Opterećenje organskom materijom i retenciono vreme

Prilikom izgradnje biogas postrojenja uglavnom u prvom planu stoje ekonomski aspekti. Tako se prilikom izbora veličine fermentora ne teži obavezno ka maksimalnom prinosu gasa, odnosno potpunoj razgradnji organske materije sadržane u supstratu. Ukoliko bismo želeli da ostvarimo potpunu razgradnju organskih sastojaka, između ostalog, bilo bi potrebno veoma dugo vreme zadržavanja supstrata u fermentoru, a samim tim i odgovarajuće velike zapremine rezervoara, pošto se neke materije razgrađuju tek nakon veoma dugih vremenskih perioda, ako se uopšte razgrade. Treba, dakle, težiti ka tome da se uz prihvatljive troškove ostvari optimalan kapacitet razgradnje.

Inhibitor Inhibirajuća koncentracija Napomena

Kiseonik > 0,1 mg/l Inhibicija obaveznih anaerobnih metanogenih arheja

Vodonik-sulfid > 50 mg/l H2S Inhibirajuće dejstvo raste sa smanjenom pH vrednošću

Isparljive masne kiseline

> 2.000 mg/l HAc (pH = 7,0)

Inhibirajuće dejstvo raste sa smanjenom pH vrednošću, velika sposobnost prilagođavanja bakterija

Amonijačni azot > 3.500 mg/l NH4+

(pH = 7,0)Inhibirajuće dejstvo raste sa povećanom pH vrednošću i povećanom temperaturom, velika sposobnost prilagođavanja bakterija

Teški metaliCu > 50 mg/l

Zn > 150 mg/lCr > 100 mg/l

Samo rastvoreni metali deluju inhibirajuće, uklanjanje otrovnih materija taloženjem sulfida

Dezinfekciona sredstva, antibiotici nema podataka Specifično inhibirajuće dejstvo zavisno od proizvoda

TAB. 2.2: INHIBITORI PROCESA ANAEROBNE RAZGRADNJE I NJIHOVA ŠTETNA KONCENTRACIJA [2-13]

1716


2

U tom pogledu opterećenje organskom materijom (OOrgM) predstavlja značajan procesni parametar. Ono pokazuje koliko kilograma organske suve materije (oSM) u fermentor može da se doda po m3 radne zapremine i jedinici vremena [2-1]. Opterećenje organskom materijom navodi se u kg oSM/(m3 · d).

OOrgM m· c⋅VR 100⋅--------------------= [kg oSM m–3 d–1]

Jednačina 2.1: Opterećenje organskom materijom OOrgM (m⋅ = dodata količina supstrata po jedinici vremena [kg/d]; c = koncentracija organske materije [% oSM]; VR = zapremina reaktora [m3])

Opterećenje organskom materijom može da se navede za svaku fazu (gasno nepropusan, izolovan i zagrejan rezervoar), za celokupan sistem (zbir radnih zapremina svih faza) kao i sa ili bez uzimanja u obzir recirkulacije materijala (recirkulat). Promenom referentnih veličina se za opterećenje organskom materijom jednog postrojenja dobijaju delom veoma različiti rezultati. Radi što boljeg poređenja opterećenja organskom materijom različitih biogas postrojenja preporučuje se utvrđivanje ovog parametra za celokupan sistem i bez uzimanja u obzir recirkulacije materijala, dakle isključivo za svež supstrat.

Dodatni parametar za određivanje veličine rezervoara predstavlja hidrauličko retenciono vreme (HRT; hydraulic retention time). To je vremenski period u kojem dodati supstrat teorijski u proseku ostaje u fermentoru do svog izlaska [2-1]. U svrhu obračuna zapremina reaktora (VR ) stavlja se u odnos prema dnevno dodatoj količini supstrata (V⋅ ) [2-2]. Hidrauličko retenciono vreme navodi se u danima.

HRTVR

V·-----= [d]

Jednačina 2.2: Hidrauličko retenciono vreme (VR = zapremina reaktora [m3]; V⋅ = dnevno uneta zapremina supstrata [m3/d])

Realno retenciono vreme odstupa od toga, pošto u zavisnosti od mešanja, npr. usled nastanka tzv. „kratkospojnih“ strujanja, pojedine komponente fermentor napuštaju različitom brzinom. Između opterećenja organskom materijom i hidrauličkog retencionog vremena postoji tesna povezanost (slika 2.2).

Ako pretpostavimo konstantno isti sastav supstrata, sa povećanim opterećenjem organskom materijom se u fermentor dodaje više ulaznog materijala čime se skraćuje retenciono vreme. Da bi mogao da se održi proces fermentacije, hidrauličko retenciono vreme treba odabrati tako da se usled konstantne zamene sadržaja reaktora ne iznosi više mikroorganizama, nego što za isto vreme može da nastane (tako npr. vreme udvostručenja nekih metanogenih arheja iznosi 10 dana i duže) [2-1]. Osim toga, treba uzeti u obzir da uz kratko retenciono vreme mikroorganizmima ostaje malo vremena da razgrade supstrat, pa se ostvaruje samo nedovoljan prinos gasa. Dakle, podjednako je bitno da se retenciono vreme prilagodi specifičnoj brzini razgradnje korišćenih supstrata. Ako je poznata dnevno uneta količina, u kombinaciji sa sposobnošću razgradnje i projektovanim retencionim vremenom može da se izračuna potrebna zapremina reaktora.

Navedeni procesni parametri biogas postrojenja u prvoj liniji služe za opis stanja opterećenja, npr. radi poređenja različitih biogas postrojenja. Ovi parametri u pogledu sporog kontinualnog povećanja za regulaciju procesa mogu biti od pomoći jedino u fazi puštanja u rad. Pri tome se pažnja po pravilu pre svega poklanja opterećenju organskom materijom. Kod postrojenja sa velikim količinama tečnosti u ulaznom materijalu i niskim sadržajima razgradive organske materije (postrojenja bazirana na tečnom stajnjaku) retenciono vreme ima veći značaj.

2.3.2 Produktivnost, prinos i stepen razgradnjeZa opis stepena efikasnosti jednog biogas postrojenja prilično su pogodni parametri produktivnosti (P(CH4)), prinosa (Pr(CH4)) i stepena razgradnje (hoSM) Ako se proizvodnja gasa stavi u odnos prema zapremini fermentora, govori se o produktivnosti. Ona je definisana kao koeficijent dnevne proizvodnje gasa i zapremine reaktora i shodno tome pruža informacije o efikasnosti [2-19]. Produktivnost može da se odnosi kako na proizvodnju biogasa (P(biogas)), tako i na proizvodnju metana (P(CH4)) i iskazuje se u Nm3/(m3 · d).

P CH 4 V·

CH 4

VR----------------= [Nm3 · m-3 · d-1]

Jednačina 2.3: Produktivnost za metan (V⋅ CH4

= proizvodnja metana [Sm³/d]; VR = zapremina reaktora [m³])

OPTEREĆENJE ORGANSKOM MATERIJOM I HIDRAULIČKO RETENCIONO VREME

40

100

120

140

20

0

Retenciono vreme (d)

Opterećenje organskom materijom (u kg oSM/[m3 · d])

80

60

4,54,03,53,02,52,01,5 5,01,0

150 kg oSM/m3

50 kg oSM/m3

100 kg oSM/m3

Slika 2.2: Povezanost između opterećenja organskom materijom i hidrauličkog retencionog vremena pri različitim koncentracijama supstrata

Prinosi označavaju efikasnost proizvodnje biogasa, odnosno metana iz dodatih supstrata. Međutim, oni kao pojedinačni parametri nemaju veliku iskaznu moć, pošto u obzir ne uzimaju efektivno opterećenje fermentora. Iz tog razloga bi prinosi uvek trebalo da se posmatraju zajedno sa opterećenjem organskom materijom.

Pr CH 4( )V·

CH 4( )

m· oSM

----------------= [Nm3 · t–1 · oSM]

Jednačina 2.4: Prinos metana (V⋅ CH4

= proizvodnja metana [Nm³/d]; m⋅oSM = uneta organska suva materija [t/d])

Stepen razgradnje (hoSM) pruža informacije o efikasnosti iskorišćenja dodatih supstrata. Stepen razgradnje može da se utvrdi na osnovu organske suve materije (oSM) ili hemijske potrošnje kiseonika (HPK). Utvrđivanje stepena razgradnje oSM preporučuje se zbog analitike koja se pretežno sprovodi u praksi [2-19].

ηoSMoSMsup mdo⋅ oSMiz miz⋅–

oSMsup mdo⋅100⋅= ------------------- [%]

Jednačina 2.5: Stepen razgradnje (hoSM) biomase (oSMsup = udeo organske suve materije u dodatoj svežoj masi [kg/t SvM]; mdo = dodata sveža masa [t]; oSMiz = udeo organske suve materije iz fermentora iznetog materijala [kg/t SvM]; miz = količina ostatka fermentacije [t])

2.3.3 MešanjeDa bi se ostvarila visoka proizvodnja biogasa potreban je intenzivan kontakt između bakterija i supstrata koji se uglavnom postiže mešanjem sadržaja fermentora [2-1]. U fermentoru čiji sadržaj nije dobro promešan posle izvesnog vremena može da se uoči razjedinjavanje sadržaja uz istovremeno formiranje slojeva, što je uslovljeno razlikama u gustini pojedinačnih sastojaka korišćenih supstrata, kao i isplivavanjem na površinu usled formiranja gasa. Pri tome se usled velike gustine najveći deo ukupnih bakterija zadržava u donjem delu, dok se supstrat koji treba da se razgradi često sakuplja u gornjem sloju. U takvom slučaju kontaktna zona ograničena je na dodirnu površinu ta dva sloja pa je razgradnja slaba. Osim toga se od čvrstih materija koje isplivavaju na površinu formira plivajući sloj koji otežava izdvajanje gasa [2-20].

Stoga je bitno da se mešanjem sadržaja fermentora poboljša kontakt između mikroorganizama i supstrata. Uprkos tome, trebalo bi izbegavati suviše intenzivno mešanje. Pre svega bakterije koje formiraju sirćetnu kiselinu (aktivne u acetogenezi) i arheje metanogeneze formiraju tesnu životnu zajednicu koja je od velikog značaja za neometani proces nastanka biogasa. Ako se ta životna zajednica naruši zbog jakih smicajnih sila nastalih usled intenzivnog mešanja, može da dođe do negativnog uticaja na anaerobnu razgradnju.

Treba, dakle, pronaći kompromis koji u dovoljnoj meri zadovoljava oba uslova. U praksi se to uglavnom postiže pomoću sporohodnih rotirajućih mešalica koje proizvode samo slabe smicajne sile, a s druge strane i tako što se sadržaj reaktora meša u intervalima (tj. samo u kratkim, prethodno

definisanim vremenskim periodima). Druga tehnička pitanja vezana za mešanje obrađena su u poglavlju 3.2.2.3.

2.3.4 Potencijal za formiranje gasa i metanogena aktivnost

2.3.4.1 Potencijalni prinos gasaKoliko će biogasa biti proizvedeno u jednom biogas postrojenju, načelno zavisi od sastava korišćenih supstrata. U tu svrhu bi po mogućnosti trebalo da se sprovede fermentacioni test odgovarajuće mešavine supstrata [2-21]. Alternativno, prema zbiru prinosa gasa supstrata sadržanih u ulaznom materijalu može da se proceni ukupan prinos gasa, ukoliko za pojedinačne supstrate na raspolaganju stoje tabelarni podaci o prinosu gasa [2-22].

Za egzotične supstrate za koje nema raspoloživih podataka dobijenih na osnovu fermentacionih testova, procena prinosa gasa može da se izvrši preko koeficijenta svarljivosti, pošto postoje paralele između procesa razgradnje u biogas postrojenju i procesa varenja kod preživara [2-3]. Pokazatelji potrebni za to u slučaju obnovljivih sirovina mogu da se pronađu u tabelama hranljive vrednosti krmnog bilja Nemačkog poljoprivrednog društva (DLG). Tamo mogu da se pronađu sadržaji pepela (SP), sirovih vlakana (SV), masti (SirMa), proteina (SPr) bezazotnih ekstraktivnih materija (baE) svedenih na suvu materiju (SM) iz ANALIZE HRANIVA VENER-OVOM METODOM kao i njihovi koeficijenti svarljivosti (KS). Udeli SV i baE zajedno čine sadržaj ugljenih hidrata.

Pojedinačnim grupama materija mogu da se pripišu specifični prinosi gasa i sadržaji metana koji proističu iz različitih relativnih udela ugljenika (tabela 2.3) [2-6], [2-24].

Prinos biogasa

[l/kg oSM]

Sadržaj metana [vol.-%]

Svarljiv protein (SPr) 700 71

Svarljiva mast (SirMa) 1.250 68

Svarljivi ugljeni hidrati (SV + baE) 790 50

oSM = organska suva materija

TAB. 2.3: SPECIFIČAN PRINOS BIOGASA I SADRŽAJ METANA ODGOVARAJUĆIH GRUPA MATERIJA [2-24]

Ako se proizvodnja gasa stavi u odnos prema ulaznom materijalu, govori se o prinosu [2-8]. Prinos takođe može da se odnosi na proizvodnju biogasa (Pr(biogas)) ili proizvodnju metana (Pr(CH4)). On je definisan kao koeficijent proizvedene količine gasa i dodate organske materije i iskazuje se u Nm3/t oSM.

Iz ovih podataka može da se izračuna organska suva materija i pomenuta masa pojedinačnih grupa svarljivih materija po kg suvog materijala [2-23]:

Sadržaj oSM:(1.000 – sirovi pepeo*)/10 [% SM]Svarljiv protein:(Sirovi protein · KSSPr)/1.000 [kg/kg SM]Svarljiva mast: (Sirova mast · KSSirMa)/1.000 [kg/kg SM]Svarljivi ugljeni hidrati:((Sirova vlakna · KSSV) + (baE · KSbaE))/1.000 [kg/kg SM]

* u g/kg

1918


2

Slika 2.3: Šaržni eksperimenti u laboratoriji za ispitivanje biogasa [FNR/D. Riesel]

Dalji obračun prikazan je na primeru travne silaže (ekstenzivni pašnjak, 1. otkos sredinom cvetnog perioda) (tabela 2.4).

SM [%

]

Siro

vi pe

peo (

SP)

[g/k

g SM

]Si

rovi

prot

ein

(SPr

) [g

/kg S

M]

KSSP

r [%]

Siro

va m

ast (

SirM

a)[g

/kg S

M]

KSSi

rMa [

%]

Siro

va vl

akna

(SV)

[g/k

g SM

]

KSSV

[%]

baE

[g/k

g SM

]

KSba

E [%

]

35 102 112 62 37 69 296 75 453 73

TAB. 2.4: POKAZATELJI ZA TRAVNU SILAŽU

Povećanjem temperature raste i brzina procesa razgradnje. To je, doduše, moguće samo u određenoj meri, pošto se nakon prekoračenja maksimalne temperature oštećuju bakterije i ostvaruje obrnuti efekat (vidi poglavlje 2.2.2). Međutim, paralelno sa povećanjem proizvodnje gasa oslobađa se i više ugljen-dioksida iz tečne faze, što opet smanjuje donju toplotnu moć mešavine gasova.

Sadržaj suve materije u fermentoru (sadržaj SM) na prinos gasa može da utiče na dva načina. S jedne strane je pri visokim sadržajima SM otežan transport materijala, tako da mikroorganizmi supstrat mogu da razgrade samo u svom neposrednom okruženju. Pri veoma visokim sadržajima suve materije od ≥ 40 % fermentacija može čak da se obustavi u celini, pošto tada više ne postoji dovoljno vode za rast mikroorganizama. S druge strane, usled visokih sadržaja suve materije može da dođe do problema sa inhibitorima, pošto su oni usled niskog sadržaja vode prisutni u koncentrovanom obliku. Mehanički ili termički predtretman korišćenih supstrata može da poveća prinos, pošto je supstrat na taj način dostupniji bakterijama [2-4].

Prinos biogasa

[l/kg oSM]

Sadržaj metana[vol%]

Svarljiv protein (SPr) 48,6 34,5

Svarljiva mast (SirMa) 31,9 21,7

Svarljivi ugljeni hidrati (SV + baE) 436,6 218,3

Zbir (po kg oSM) 517,1 274,5

TAB. 2.5: PRINOS BIOGASA I SADRŽAJ METANA TRAVNE SILAŽE

U pogledu kvaliteta mešavine gasova značajnu ulogu igra koncentracija gasa vodonik-sulfida u tragovima (H2S). Ona s jedne strane ne bi trebalo da je prevelika, pošto vodonik-sulfid već u malim koncentracijama deluje inhibirajuće na proces razgradnje. S druge strane, visoke koncentracije H2S u biogasu prilikom korišćenja dovode do korozionih oštećenja na kogenerativnim postrojenjima i kotlovima [2-1]. Pregled prosečnog sastava biogasa daje tabela 2.6.

Komponenta Koncentracija

Metan (CH4) 50–75 vol%

Ugljen-dioksid (CO2) 25–45 vol%

Voda (H2O) 2–7 vol% (20–40 °C)

Vodonik-sulfid (H2S) 20–20.000 ppm

Azot (N2) < 2 vol%

Kiseonik (O2) < 2 vol%

Vodonik (H2) < 1 vol%

TAB. 2.6: PROSEČAN SASTAV BIOGASA (PREMA [2-1])

Iz toga proističe:Sadržaj oSM: (1.000 – 102)/10 = 89,8 % (SM)Svarljiv protein: (112 · 62 %)/1.000 = 0,0694 kg/kg SMSvarljiva mast: (37 · 69 %)/1.000 = 0,0255 kg/kg SMSvarljivi ugljeni hidrati: ((296 · 75 %) + (453 · 73 %))/1.000 = 0,5527 kg/kg SM

Pomoću toga mogu da se izračunaju količine pojedinačnih grupa materija po kg oSM. Ovi rezultati se množe sa vrednostima iz tabele 2.3 i dobijaju se prinosi biogasa i metana prikazani u tabeli 2.5.

Kao što je već na početku ovog poglavlja opisano, između procesa u buragu preživara i procesa razgradnje u biogas postrojenju doduše postoje paralele, ali ti procesi mogu samo uslovno da se uporede, pošto kod oba „sistema“ može da dođe do različitih sinergijskih efekata koji utiču na nastanak gasa. Stoga pomoću predstavljenog obračunskog metoda prinos gasa, odnosno metana može samo da se proceni i zato ne sme da se koristi za izračunavanje procesnih ili ekonomskih parametara! Predstavljeni metod, međutim, omogućava tendencijelnu procenu prinosa biogasa i poređenje različitih supstrata.

BURAG I FERMENTOR

Iz toga po kg sveže mase proističe 162,5 litara biogasa sa sadržajem metana od oko 53 %. U tom kontekstu izričito treba ukazati na to da su prinosi metana ostvareni u praksi uglavnom znatno veći od izračunatih. Prema aktuelnim saznanjima, ne postoji statistički dovoljno pouzdan metod pomoću kog bi mogao precizno da se izračuna prinos gasa. Ovde prikazan metod omogućava samo međusobno poređenje supstrata.

Međutim, i drugi faktori, kao što je vreme zadržavanja supstrata u fermentoru, sadržaj suve materije, sadržaj masnih kiselina kao i eventualno postojeći inhibitori utiču na prinos biogasa. Tako se povećanjem retencionog vremena ostvaruje bolji stepen razgradnje, pa samim tim i veća proizvodnja gasa. Sa produženim retencionim vremenom oslobađa se sve više i više metana, što povećava donju toplotnu moć mešavine gasova.

2.3.4.2 Kvalitet gasaBiogas predstavlja mešavinu gasova koja se pretežno sastoji od metana (CH4) i ugljen-dioksida (CO2), kao i vodene pare i izvesnih gasova u tragovima.

Od značaja je u prvoj liniji sadržaj metana, pošto on čini gorivi udeo biogasa i time direktno utiče na njegovu donju toplotnu moć. Ciljanom regulacijom procesa samo ograničeno može da se utiče na sastav biogasa. On pretežno zavisi od sastava ulaznog materijala. Osim toga, na sadržaj metana utiču procesni parametri kao što su temperatura fermentacije, stanje opterećenosti reaktora organskom materijom i hidrauličko retenciono vreme kao i procesne smetnje i postupci biološke desumporizacije.

Na ostvariv prinos metana pri tome načelno utiče sastav korišćenog supstrata, dakle udeo masti, proteina i ugljenih hidrata (vidi poglavlje 2.3.4.1). Pri tome se specifični prinosi metana od upravo navedenih grupa materija smanjuju navedenim redosledom. Svedeno na masu, sa mastima može da se ostvari veći prinos metana nego sa ugljenim hidratima.

2.4 Spisak literature

[2-1] Kaltschmitt, M.; Hartmann, H.: Energie aus Biomasse – Grundlagen, Techniken und Verfahren; Springer Verlag Berlin, Heidelberg, New York, 2001

[2-2] Braun, R.: Biogas – Methangärung organischer Abfallstoffe; Springer Verlag Wien, New York, 1982

[2-3] Kloss, R.: Planung von Biogasanlagen; Oldenbourg Verlag München, Wien, 1986

[2-4] Schattner, S.; Gronauer, A.: Methangärung verschiedener Substrate – Kenntnisstand und offene Fragen, Gülzower Fachgespräche, Band 15: Energetische Nutzung von Biogas: Stand der Technik und Optimierungspotenzial, S. 28–38, Weimar, 2000

[2-5] Wandrey, C.; Aivasidis, A.: Zur Reaktionskinetik der anaero-ben Fermentation; Chemie-Ingenieur-Technik 55, Nr. 7, S. 516–524, Weinheim, 1983

[2-6] Weiland, P.: Grundlagen der Methangärung – Biologie und Substrate; VDI-Berichte, Nr. 1620 „Biogas als regenerative Energie – Stand und Perspektiven“; S. 19-32; VDI-Verlag 2001

[2-7] Bauer, C.; Korthals, M.; Gronauer, A.; Lebuhn, M.: Methano-gens in biogas production from renewable resources – a novel molecular population analysis approach. Water Sci. Tech. 2008, 58, No. 7, S. 1.433–1.439

2120


3 OPREMA ZA PROIZVODNJU BIOGASA

U pogledu opreme za proizvodnju biogasa postoji veoma široka ponuda koja je prikazana u ovom poglavlju. Mogućnosti kombinovanja komponenata i agregata su gotovo neograničene. Iz tog razloga se pojedinačni agregati razmatraju na konkretnim tehničkim primerima. Za konkretnu primenu bi, međutim, bilo potrebno da se za svaki pojedinačan slučaj izvrši provera pogodnosti specifičnih agregata i sistema, kao i prilagođavanje njihovih kapaciteta od strane stručnjaka.

U oblasti izgradnje biogas postrojenja široko je rasprostranjeno dodeljivanje posla za izgradnju kompletnog postrojenja jednom ponuđaču – generalnom izvođaču radova (GI), što je za investitora povezano sa prednostima i nedostacima. U slučaju angažovanja jednog ponuđača može da se smatra povoljnim što su korišćeni tehnički uređaji po pravilu međusobno kompatibilni i što se preuzima garancija za pojedine agregate i ukupno postrojenje. Time je garancijom obuhvaćena i funkcionalnost procesa proizvodnje biogasa. Predaja izgrađenog postrojenja se u slučaju angažovanja generalnog izvođača radova po pravilu vrši tek nakon provere performansi i tehničkog prijema, dakle tek kada postrojenje dostigne nazivno opterećenje. To je veoma bitno zato što, kao prvo, na taj način rizik puštanja postrojenja u rad prelazi na proizvođača postrojenja, a kao drugo što kašnjenje u izvođenju radova za budućeg operatera nije povezano sa finansijskim rizikom, za slučaj da ne mogu da se poštuju odgovarajući rokovi za završetak i predaju postrojenja. Vremenske pogodnosti postoje uglavnom u odnosu na izdavanje dozvola i rad postrojenja. Osim toga, postoji smanjeni rizik od problema nekompatibilnosti različitih tehničkih komponenti, pošto generalni izvođači uglavnom koriste konfiguracije sa kojima već imaju iskustva. Nedostatak predstavlja relativno mali uticaj koji investitor može da izvrši na detalje tehničke koncepcije, pošto veoma veliki broj ponuđača kompletnih postrojenja nudi standardizovane module koji su u pogledu opremanja mnogo manje fleksibilni. Usled toga je prilagođavanje postojećoj situaciji (npr. izbor supstrata ili integrisanje postojećih objekata)

često moguće u mnogo manjoj meri. Modularni sistem gradnje prilikom dobijanja dozvole, izgradnje i puštanja u rad postrojenja može da ima vremenske i finansijske prednosti.

Nasuprot tome, za investitora postoji opcija da od ponuđača postrojenja koristi samo uslugu planiranja (ugovor o inženjerskim uslugama). Investitor izvođenje pojedinih faza izgradnje zasebno dodeljuje specijalizovanim preduzećima. Ovaj način postupanja dozvoljava najveće moguće učešće investitora, ali je svrsishodno jedino ako on već poseduje stručno znanje iz ove oblasti. Nedostatak pri tome jeste što investitor zadržava rizik povezan sa puštanjem u rad i proverom performansi i što o pitanjima garancije mora da se pregovara zasebno sa svakim pojedinačnim preduzećem.

3.1 Karakteristike i razgraničenje različitih vrsta postupaka

Proizvodnja biogasa odvija se uz primenu različitih vrsta postupaka. Tipični postupci prikazani su u tabeli 3.1.

Kriterijum Specifične karakteristike

Sadržaj suve materije u supstratu

• mokra fermentacija• suva fermentacija

Način punjenja • diskontinualni• polukontinualni• kontinualni

Broj procesnih faza • jednofazan• dvofazan

Procesna temperatura • psihrofilna• mezofilna• termofilna

TAB. 3.1: KLASIFIKACIJA POSTUPAKA ZA PROIZVODNJU BIOGASA PREMA RAZLIČITIM KRITERIJUMIMA

[2-8] Lebuhn, M.; Bauer, C.; Gronauer, A.: Probleme der Biogaspro-duktion aus nachwachsenden Rohstoffen im Langzeitbetrieb und molekularbiologische Analytik. VDLUFA- Schriftenreihe 64, 2008, S. 118–125

[2-9] Kroiss, H.: Anaerobe Abwasserreinigung. Wiener Mitteilungen Bd. 62; Technische Universität Wien, 1985

[2-10] Oechsner, H., Lemmer, A.: Was kann die Hydrolyse bei der Bio-gasvergärung leisten?, VDI-Berichte 2057, 2009, S. 37–46

[2-11] Lindorfer, H.; Braun, R.; Kirchmeyr, R.: The self-heating of anaerobic digesters using energy crops; Water Science and Technology 53 (8), 2006

[2-12] Wellinger, A.; Baserga, U.; Edelmann, W.; Egger, K.; Seiler, B.: Biogas-Handbuch, Grundlagen – Planung – Betrieb landwirt-schaftlicher Anlagen, Verlag Wirz – Aarau, 1991

[2-13] Weiland, P.: Stand und Perspektiven der Biogasnutzung und -erzeugung in Deutschland, Gülzower Fachgespräche, Band 15: Energetische Nutzung von Biogas: Stand der Technik und Optimierungspotenzial, S. 8–27, Weimar, 2000

[2-14] Abdoun, E.; Weiland, P.: Optimierung der Monovergärung von nachwachsenden Rohstoffen durch die Zugabe von Spurenelementen; Bornimer Agrartechnische Berichte Nr. 68, Potsdam, 2009

[2-15] Bischoff, M.: Erkenntnisse beim Einsatz von Zusatz- und Hilfs-stoffen sowie Spurenelementen in Biogasanlagen; VDI Berich-te Nr. 2057; „Biogas 2009 – Energieträger der Zukunft“; VDI Verlag, Düsseldorf, 2009

[2-16] Bischoff, Manfred.: Persönliche Mitteilung, 2009[2-17] Seyfried, C.F. et al.: Anaerobe Verfahren zur Behandlung

von Industrieabwässern. Korrespondenz Abwasser 37, S. 1.247–1.251, 1990

[2-18] Preißler, D.: Die Bedeutung der Spurenelemente bei der Ertragssteigerung und Prozessstabilisierung; Tagungsband 18. Jahrestagung des Fachverbandes Biogas, Hannover, 2009

[2-19] Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V. (Hrsg.): Bio-gas-Messprogramm II, Gülzow, 2009

[2-20] Maurer, M.; Winkler, J-P., Biogas – Theoretische Grundlagen, Bau und Betrieb von Anlagen, Verlag C.F. Müller, Karlsruhe, 1980

[2-21] VDI-Richtlinie 4630: Vergärung organischer Stoffe. Sub-stratcharakterisierung, Probenahme, Stoffdatenerhebung, Gärversuche. VDI-Gesellschaft Energietechnik, 2006

[2-22] KTBL (Hrsg.): Faustzahlen Biogas. Kuratorium für Technik und Bauwesen in der Landwirtschaft, 2009

[2-23] Biogasanlagen zur Vergärung nachwachsender Rohstoffe; Tagungsband; Barnstorfer Biogastagung 2000; Ländliche Erwachsenenbildung Niedersachsen (LEB)

[2-24] Baserga, U.: Landwirtschaftliche Co-Vergärungs-Biogasanlagen; FAT- Berichte Nr. 512, 1998

2322

Priručnik o biogasu –Od proizvodnje do korišćenja Oprema za proizvodnju biogasa

3

3.1.1 Sadržaj suve materije u fermentacionom supstratu

Konzistencija supstrata zavisi od sadržaja suve materije. Na tome je bazirana načelna podela tehnologije za proizvodnju biogasa na postupke mokre fermentacije i postupke suve fermentacije. Kod postupaka mokre fermentacije koriste se supstrati koji mogu da se pumpaju. Kod suve fermentacije koriste se čvrsti supstrati.

Između pojmova mokre fermentacije i fermentacije čvrste materije (nazvana i „suva fermentacija“) ne postoji jasno razgraničenje. Prema mišljenju Saveznog ministarstva životne sredine je, bazirajući se na regulativi iz EEG 2004, „suva fermentacija“ vezana za određene uslove. Tu spada sadržaj suve materije u ulaznom materijalu od najmanje 30 masenih udela i opterećenje organskom materijom od najmanje 3,5 kg oSM/(m3 · d) u fermentoru.

Kod postupaka mokre fermentacije u fermentacionoj tečnosti mogu da se nađu sadržaji suve materije do 12 masenih udela. Kao pravilo važi granična vrednost od 15 masenih udela da bi medijum mogao da se pumpa, ali taj podatak treba shvatiti kvalitativno i nije merodavan za sve ulazne materije. Neki supstrati sa sitnodisperznim česticama i visokim udelom rastvorenih materija i pri sadržajima suve materije do 20 masenih udela još mogu da se pumpaju, na primer dispergovani ostaci hrane iz cisterne. Nasuprot tome, drugi supstrati već pri masenim udelima od 10 do 12 poseduju čvrst oblik, kao na primer kore od voća i povrća.

U poljoprivrednim biogas postrojenjima pretežno se primenjuje mokra fermentacija u klasičnim cilindričnim rezervoarima. Realizovana postrojenja za suvu fermentaciju su, međutim, u toku proteklih pet godina – od 1. izmene EEG 2004 – dostigla tržišnu zrelost i koriste se pre svega u oblasti fermentacije obnovljivih sirovina. Detaljno objašnjenje različitih konstruktivnih izvedbi fermentora može da se pronađe pod tačkom 3.2.2.1.

3.1.2 Način punjenjaRežim punjenja (hranjenja) fermentora u biogas postrojenju u velikoj meri zavisi od raspoloživosti svežeg supstrata za mikroorganizme i samim tim se odražava na proizvodnju biogasa. Načelno se pravi razlika između kontinualnog, polukontinualnog i diskontinualnog punjenja.

3.1.2.1 Kontinualno i polukontinualno punjenjeKod kontinualnog i polukontinualnog punjenja može da se pravi razlika između protočnog postupka i kombinovanog poluprotočnog postupka. Šaržni postupak koji se delom još spominje u literaturi se ovde ne razmatra, pošto se on iz ekonomskih i procesno-tehničkih razloga u praksi gotovo i ne primenjuje. Za razliku od kontinualnog punjenja, kod polukontinualnog punjenja se najmanje jednom u toku radnog dana fermentor puni novom šaržom nefermentisanog supstrata. Pogodnim se pokazalo punjenje u malim šaržama nekoliko puta dnevno.

Protočni postupak U prošlosti je većina biogas postrojenja izgrađena prema protočnom postupku. Iz skladišnog rezervoara, odnosno

predjame, se supstrat više puta dnevno upumpava u fermentor. Ista količina koja se u vidu svežeg supstrata dodaje u fermentor, prelivanjem ili izuzimanjem dospeva u rezervoar za ostatak fermentacije (vidi sliku 3.1).

Tako je kod ovog postupka fermentor uvek pun i prazni se jedino prilikom izvođenja popravki. Ovaj postupak se odlikuje ujednačenom proizvodnjom gasa i dobrom iskorišćenošću fermentora. Postoji, međutim, opasnost od pojave tzv. „kratkospojnih“ strujanja kroz fermentor, tj. treba računati sa tim da će mali deo sveže unetog supstrata odmah biti ponovo izuzet iz njega [3-2]. Osim toga, u slučaju otvorenog rezervoara za ostatak fermentacije dolazi do emisije metana. Prema izmenjenom EEG 2012 je, međutim, izgradnja otvorenih rezervoara za ostatak fermentacije dozvoljena samo u slučaju isključive fermentacije tečnog stajnjaka (u smislu § 2 Zakona o đubrivima), tako da će ova varijanta ubuduće biti interesantna samo za mali broj postrojenja (vidi tačku 3.2.5.2).

Slika 3.1: Šema protočnog postupka

Predjama Fermentor Rezervoar za ostatak fermentacije

Kombinovani poluprotočni postupakKod biogas postrojenja koja rade prema kombinovanom poluprotočnom postupku je rezervoar za ostatak fermentacije takođe pokriven. Tako biogas koji tamo nastaje može da se sakuplja i iskoristi. Skladište za ostatak fermentacije tako služi kao „rezervoar”. U procesnoj liniji se uzvodno od ovog skladišnog dela postrojenja nalazi protočni fermentor. I iz protočnog fermentora može, na primer u slučaju da postoji potreba za velikom količinom fermentisanog supstrata za đubrenje, da se izuzme supstrat. Slika 3.2 daje šematski prikaz postupka. Ovaj postupak dozvoljava ujednačenu proizvodnju gasa. Retenciono vreme ne može precizno da se utvrdi, pošto je u protočnom fermentoru moguća pojava tzv. „kratkospojnih” strujanja [3-2]. Ova procesna varijanta odgovara aktuelnom stanju tehnike. Investicioni troškovi nastali pokrivanjem rezervoara za ostatak fermentacije mogu da se refinansiraju preko dodatnog prinosa gasa.

Slika 3.2: Šema kombinovanog poluprotočnog postupka

3.1.2.2 Diskontinualno punjenjeKod fermentacije u šaržnom postupku fermentor se u celini puni supstratom i hermetički zatvara. Supstrat u fermentoru ostaje do kraja odabranog retencionog vremena bez dopunjavanja ili izuzimanja supstrata. Fermentor se nakon isteka retencionog vremena prazni i puni svežim supstratom, pri čemu mali deo fermentisanog materijala može da ostane u fermentoru za

inokulaciju sledećeg punjenja. Da bi se ostvarilo brzo punjenje i pražnjenje šaržnog fermentora, dodatno je potreban rezervoar za zalihe i skladišni rezervoar. Kod šaržnog postupka se stopa proizvodnje gasa menja u zavisnosti od vremena. Tako proizvodnja gasa nakon punjenja započinje polako, da bi u zavisnosti od supstrata nakon nekoliko dana dostigla vrhunac i zatim kontinualno opadala. Stoga u pojedinačnom fermentoru nije osigurana konstantna proizvodnja i kvalitet gasa, već oni moraju da se kompenzuju vremenski odloženim punjenjem nekoliko fermentora (postupak sa alternativnim rezervoarima). Na taj način može tačno da se ispuni minimalno retenciono vreme potrebno za odvijanje procesa [3-2]. U praksi šaržni postupci sa pojedinačnim fermentorima nemaju značaja, dok se postupak sa alternativnim rezervoarima primenjuje kod postrojenja garažnog tipa (suva fermentacija).

3.1.3 Broj procesnih faza i stepenaPod procesnom fazom podrazumeva se biološko okruženje – faza hidrolize, odnosno metanizacije – sa dotičnim specifičnim procesnim uslovima kao što su pH vrednost i temperatura. U slučaju prerade u istom rezervoaru govori se o vođenju jednofaznog procesa. Kod sprovođenja hidrolize i metanizacije u odvojenim rezervoarima proces se odvija dvofazno. Stepen označava procesni rezervoar nezavisno od biološke faze.

Prema tome je, na primer, koncepcija postrojenja koja se često javlja u oblasti poljoprivrede i koja se sastoji od predjame,

fermentora i postfermentora jednofazna, ali trostepena. Pri tome otvorena predjama po sebi ne predstavlja zasebnu fazu. Za razliku od toga se zatvoreni skladišni rezervoar smatra zasebnom fazom (faza hidrolize). Fermentor i postfermentor se zajedno tretiraju kao metanska faza.

Kod poljoprivrednih biogas postrojenja se najčešće primenjuju jednofazni ili dvofazni postupci, pri čemu je težište na jednofaznim postrojenjima [3-1].

3.2 Procesna tehnika

Poljoprivredno biogas postrojenje načelno nezavisno od režima rada može da se podeli na četiri različita procesna koraka:1. Manipulacija supstratom (dopremanje, skladištenje, priprema,

transport i unos),2. Proizvodnja biogasa,3. Skladištenje, tretman i korišćenje ostatka fermentacije kao

đubriva i4. Skladištenje, tretman i korišćenje biogasa.Pojedinačni koraci su detaljno prikazani na slici 3.3.

Ova četiri procesna koraka nisu nezavisna jedan od drugog. Posebno između drugog i četvrtog koraka postoji tesna veza, pošto četvrti korak u normalnom slučaju obezbeđuje procesnu toplotu neophodnu u drugom koraku.

Slika 3.3: Načelno odvijanje procesa proizvodnje biogasa; prema [3-3]

1. Procesni korak

2. Procesni korak

3. procesni korak 4. procesni korak

Dopremanje i skladištenje

Priprema i predtretman (opciono) Sortiranje, usitnjavanje, razređivanje, homogenizacija

Unos Transport, doziranje

Proizvodnja biogasa Fermentacija u fermentoru

Biog

as

Tretman i skladištenje biogasa Desumporizacija, sušenje

Uklanjanje CO2 Izdvajanje O2 i uklanjanje drugih gasova u tragovima

Skladištenje ostatka fermentacije i/ilipostfermentacija, tretman ostatka fermentacije

Separacija na čvrstu i tečnu fazu (opciono)

Tečno đubrivo

Razastiranje kao đubrivo,

kompostiranje

Razastiranje kao đubrivo ili kompostiranje bez separacije

na čvrstu i tečnu fazu

Biogas

Korišćenje biogasaProizvodnja električne i toplotne energije (kogeneracija)

Korišćenje biometana (kogeneracija, toplota, gorivo)

Biog

as

Biometan

Predjama Fermentor Rezervoar za ostatak fermentacije

Ostatak fermentacije

2524


3

Tretman i korišćenje biogasa obuhvaćeni korakom 4 zasebno su obrađeni u poglavlju 6, dok se priprema i tretman ostatka fermentacije obrađuju u poglavlju 10. Ovde se u narednom delu razmatraju tehnologija i tehnički uređaji primenjeni u koracima 1, 2 i 3. Izazovi koji postoje u pojedinačnim koracima i mogućnosti smanjenja emisija prikazani su u poglavljima 3.2.5 i 5.6.4.

Koja će procesno-tehnička oprema biti izabrana za postrojenje, u prvoj liniji zavisi od raspoloživih supstrata. Količina supstrata određuje dimenzije svih agregata i zapremine rezervoara. Od kvaliteta supstrata (sadržaj suve materije, struktura, poreklo itd.) zavisi konfiguracija procesne tehnike. U zavisnosti od sastava supstrata može biti neophodna separacija nepoželjnih materija ili razređivanje supstrata dodavanjem vode da bi se doveo u stanje u kome može da se pumpa. Ako se koriste materije kojima je potrebna higijenizacija, mora da se isplanira stepen higijenizacije. Supstrat nakon predtretmana dospeva u fermentor gde se razlaže.

Kod mokre fermentacije se uglavnom koriste jedno- i dvostepena postrojenja koja rade prema protočnom postupku. Kod dvostepenih postupaka je nakon primarnog fermentora priključen i postfermentor. Supstrat iz primarnog fermentora dospeva u postfermentor u kom se konvertuju dodatne teško razložive supstance. Ostatak fermentacije skladišti se u rezervoarima i po pravilu kao tečno đubrivo iznosi na poljoprivredne površine.

Biogas koji nastaje prilikom fermentacije se skladišti i prečišćava. On se uglavnom koristi u kogenerativnim postrojenjima za istovremenu proizvodnju električne i toplotne energije. Na slici 3.4 su prikazane značajne komponente postrojenja, konstruktivni elementi i agregati jednostepenog poljoprivrednog biogas postrojenja u kom se koriste kosupstrati koji zahtevaju higijenizaciju.

Slika 3.4: Šema poljoprivrednog biogas postrojenja koje koristi kosupstrate [prema ATB]

Procesni koraci su ovde sledeći: prvi procesni korak (skladištenje, priprema, transport i unos supstrata) obuhvata jamu za tečni stajnjak, odnosno predjamu (2), sabirni rezervoar (3) i rezervoar za higijenizaciju (4). Drugi procesni korak (proizvodnja biogasa) sprovodi se u fermentoru (5). Treći procesni korak obuhvata rezervoar za ostatak fermentacije (8) i razastiranje fermentisanog supstrata po poljoprivrednoj površini (9). Četvrti procesni korak (skladištenje, prečišćavanje i korišćenje biogasa) sprovodi se u rezervoaru za gas (6) i kogenerativnom postrojenju (7). Ovi pojedinačni procesni koraci će u narednom delu biti detaljnije razmatrani.

3.2.1 Manipulisanje supstratom3.2.1.1 DopremanjeDopremanje značajnu ulogu igra samo u slučaju kada se koriste kosupstrati koji se nabavljaju eksterno. Za potrebe obračuna i vođenja evidencije je prilikom dopremanja neophodno izvršiti makar vizuelnu ulaznu kontrolu supstrata, da bi se utvrdilo da li ispunjava zahteve u pogledu kvaliteta. Velika postrojenja za fermentaciju obnovljivih sirovina sve više primenjuju i brze postupke za kontrolu suve materije, a delom i za analizu stočnih hraniva da bi se osigurala usklađenost sa uslovima dogovorenim u ugovorima o isporuci i plaćanje shodno isporučenom kvalitetu.

Načelno treba utvrditi isporučenu težinu i dokumentovati sve ulazne podatke. Posebnu pažnju treba posvetiti supstratima koji su klasifikovani kao otpad. Ovde u zavisnosti od kategorizacije otpada može da postoji obaveza vođenja evidencije ili može da se zahteva od strane nadležnih organa. Iz tog razloga se kod kritičnih supstrata uzimaju kontrauzorci. Dodatne informacije o pravnim i administrativnim okvirnim uslovima mogu da se pronađu u poglavlju 7.

3.2.1.2 SkladištenjeSkladišta supstrata u prvom redu služe za obezbeđivanje zaliha supstrata neophodnih za punjenje fermentora. Konstrukcija skladišta zavisi od korišćenih supstrata. Površina potrebna za skladišta zavisi od očekivanih količina materijala i vremenskih perioda za koje treba obezbediti zalihe. Ako se koriste kosupstrati koji se nabavljaju eksterno, ulogu igraju i ugovorni uslovi kao što su zagarantovane količine i učestalost isporuke. U slučaju korišćenja higijenski rizičnih supstrata, na primer industrijskog porekla, treba voditi računa o strogom razdvajanju prijemne stanice od poljoprivrednog gazdinstva. Ne sme biti omogućeno mešanje higijenski rizičnog i higijenski bezbednog supstrata pre prolaska kroz uređaj za higijenizaciju.

Neprijatni mirisi koji nastaju pri korišćenju takvih supstrata (pre svega kod organskog otpada) trebalo bi, ne samo iz razloga ispunjavanja propisa o emisijama, da se svedu na najmanju moguću meru korišćenjem zatvorenih skladišta. To može da se realizuje izvođenjem skladišta u zatvorenom prostoru, na primer u halama, u kojima se pored skladištenja vrši i prijem i priprema supstrata. Tu je moguće ciljano usisavanje i odvođenje otpadnog vazduha preko uređaja za prečišćavanje (na primer preko vodenog filtera i/ili biofiltera). Te hale su kod postrojenja za fermentaciju otpada često opremljene sistemom baziranim na potpritisku, tako da pored odvoda vazduha u velikoj meri može da se spreči emisija neprijatnih mirisa. Pored potencijalnog smanjenja neprijatnih mirisa, hale imaju i dodatne prednosti, pošto se tako štite tehnički uređaji i poslovi opsluživanja i kontrole mogu da se sprovode nezavisno od vremenskih prilika, a osim toga u zatvorenom prostoru mogu da se ispune i propisi o zaštiti od buke. Međutim, mora biti obezbeđena zaštita zaposlenih od opasnih gasova, pre svega vodonik-sulfida (H2S). To je moguće putem tehničkih uređaja (dovoljna stopa protoka vazduha, detektori) i/ili adekvatnim upravljanjem (na primer ciljanim odvodom gasova iz cisterni i skladišnih rezervoara pre ulaska zaposlenih). Tabela 3.2 daje pregled mogućnosti skladištenja supstrata.

3.2.1.3 PripremaNačin i obim pripreme supstrata s jedne strane utiče na načelnu upotrebljivost supstrata u pogledu sadržaja nepoželjnih materija i tako ima direktan uticaj na raspoloživost tehničke opreme postrojenja. Osim toga, adekvatnim postupkom pripreme može

pozitivno da se utiče na tok procesa fermentacije, a samim tim i na iskorišćenje energetskog potencijala korišćenih supstrata.

Sortiranje i uklanjanje nepoželjnih materijaNeophodnost sortiranja i uklanjanja nepoželjnih materija zavisi od porekla i sastava supstrata. Kamenje, koje čini najčešću nepoželjnu materiju, uglavnom se odvaja u predjami sa čijeg dna mora da se ukloni s vremena na vreme. Takođe se koriste i separatori teških materija koji su ispred transportnog uređaja direktno integrisani u cev za dovod supstrata. Druge nepoželjne materije se ručno uklanjaju prilikom isporuke supstrata ili punjenja uređaja za doziranje. Potencijalno visok udeo nepoželjnih materija može da postoji kod organskog otpada. U slučaju da se koristi kao kosupstrat, po mogućnosti treba voditi računa o tome da su nepoželjne materije uklonjene iz materijala. Kompleksno sortiranje pomoću linija za mehaničku pripremu ili jedinica za sortiranje nalik onima kod postrojenja za tretman organskog otpada, prevazilazilo bi u većini slučajeva mogućnosti poljoprivrednog gazdinstva. Garažni fermentori su, za razliku od toga, gotovo neosetljivi na grube nepoželjne materije, pošto se transport supstrata pretežno vrši pomoću utovarivača točkaša i grabilica, pa je kontakt sa komponentama osetljivim na nepoželjne materije, kao na primer pumpama, armaturama i transportnim puževima, isključen.

Dimenzioniranje • zavisi od: količine raspoloživog supstrata, kapaciteta fermentora, vremenskog perioda između isporuka koji treba pokriti, raspoloživih obradivih površina i prinosa u slučaju kosupstrata, ugovora o isporuci u slučaju supstrata nabavljanih eksterno, eventualnih smetnji u radu koje treba kompenzovati

Specifičnosti • treba sprečiti pojavu smrzavanja tehničkih uređaja za skladištenje, što može da se postigne postavljanjem skladišnih rezervoara u halama, grejanjem rezervoara ili izvođenjem jama ispod nivoa zemljišta

• treba sprečiti procese razgradnje koji umanjuju prinos gasa• treba izbegavati mešanje higijenski rizičnih sa higijenski bezbednim supstratima• emisije neprijatnih mirisa građevinskim merama treba svesti na minimalnu meru• treba sprečiti emisije materija u tlo i vode

Konstruktivne izvedbe • u poljoprivredi uobičajena skladišta za čvrste supstrate u vidu silo-rovova, silo-tornjeva, silo-kobasica i silo-kamara, kao i otvorene i natkrivene skladišne površine (npr. skladišta za čvrsti stajnjak) i jame/bunkeri

• u poljoprivredi uobičajena skladišta za tečne supstrate u vidu rezervoara i jama

Troškovi • cena u zavisnosti od mnoštva gorenavedenih faktora mora da se utvrdi za svaki pojedinačan slučaj

TAB. 3.2: SKLADIŠTENJE SUPSTRATA PRE FERMENTACIJE

Slika 3.5: Silosno postrojenje [FNR/D. Riesel]

2726


3

UsitnjavanjeUsitnjavanjem supstrata se površine supstrata pripremaju za biološku razgradnju i samim tim za proizvodnju metana. Načelno može da se pođe od toga da sa povećanim stepenom usitnjavanja raste i brzina biološke razgradnje, ali ne nužno i prinos gasa. Na proizvodnju metana između ostalog utiču retenciono vreme i stepen usitnjavanja. Stoga velika pažnja mora da se posveti korišćenju adekvatnih tehničkih uređaja.

Uređaj za usitnjavanje čvrstih supstrata može da se instalira eksterno pre unosa u predjamu, cevovod ili fermentor. Za to na raspolaganju stoje na primer šrederi, mlinovi, drobilice kao i vratila i puževi sa uređajima za kidanje i sečivima (vidi sliku 3.7). Vratila sa lopaticama i puževi sa integrisanim sečivima se često koriste u kombinovanim jedinicama za skladištenje i doziranje (vidi sliku 3.6). Usled njihove široke primene su karakteristike agregata za usitnjavanje kod direktnog doziranja čvrstih materija pomoću kombinovanih jedinica za skladištenje i doziranje (u tabeli 3.3) i karakteristike mlinova i šredera (u tabeli 3.4) objedinjene.

Za razliku od usitnjavanja čvrstih materija pre unosa u predjamu, cevovod ili fermentor, tečnosti koje sadrže čvrste materije i vlakna mogu da se usitnjavaju direktno u predjami, u drugim rezervoarima za mešanje ili cevovodu. To može biti potrebno kod supstrata i mešavina supstrata čiji sastav može biti opasan za funkcionisanje uređaja za punjenje (po pravilu pumpe). Usitnjavanje može da se vrši između ostalog i pomoću odvojenih mešalica sa integrisanim uređajem za usitnjavanje u jami koja je u procesnoj liniji priključena uzvodno od fermentora. Često, međutim, može da se vidi direktna sprega između usitnjavanja i transporta u cevovodu ili čak i objedinjavanje u jednom agregatu. Pogon agregata se načelno obezbeđuje pomoću elektromotora, a delom je moguće i priključivanje na pogonsko vratilo traktora. Mogućnosti usitnjavanja su prikazane i objašnjene na slikama 3.8 i 3.9 kao i u tabelama 3.5 do 3.7.

Razređivanje, homogenizacijaRazređivanje supstrata je neophodno da bi se u mokroj fermentaciji povećanjem sadržaja vode dobili supstrati koji mogu da se pumpaju i tako transportuju u fermentor. To se po pravilu sprovodi u predjami ili drugim rezervoarima neposredno pre unosa supstrata u proces fermentacije. Kao tečnost za razređivanje se u zavisnosti od raspoloživosti koristi tečni stajnjak, (isceđeni) tečni ostaci fermentacije, procesna voda ili u izuzetnom slučaju i sveža voda. Korišćenje tečnog ostatka fermentacije može da smanji potrošnju sveže vode i ima tu prednost što supstrat već pre nego što dospe u fermentor biva inokulisan bakterijama potrebnim za proces fermentacije. Stoga je ovaj način postupanja posebno pogodan nakon faze higijenizacije ili u postupku sa klipnim strujanjem. Korišćenje sveže vode bi usled visokih troškova po mogućnosti trebalo da se izbegava. U slučaju da za razređivanje treba da se koristi voda iz procesa prečišćavanja, treba voditi računa o tome da dezinfekciona sredstva mogu da ometu proces fermentacije, pošto takva sredstva i na zajednicu mikroorganizama u fermentoru utiču negativno. Potencijalno povećane emisije u slučaju gasnopropusno izvedenih komponenti za razređivanje takođe se odražavaju negativno (vidi poglavlja 3.2.5 i 5.6.4).

Karakteristike • može da se usitni do 50 m3 dnevno uz primenu pojedinačnih agregata uobičajenih na tržištu (zalihe supstrata mogu biti znatno veće)

Primena • uobičajene silaže, mešavina zrna i klipa kukuruza, čvrsti stajnjak iz stočarstva (i od peradi), stari hleb, povrće • za dugovlaknaste materije su pogodniji nazubljeni valjci ili pužne mešalice sa sečivima

Prednosti + veliki protoci materijala + jednostavno hranjenje pomoću utovarivača točkaša ili grabilice + velika skladišna zapremina za automatsko upravljanje usitnjavanjem i punjenjem + primena robustne tehnike

Nedostaci - moguće formiranje svodova iznad alata za usitnjavanje što u velikoj meri zavisi od oblika i dimenzija skladišnog rezervoara i samog supstrata

- isključivo ručno izuzimanje materijala u slučaju havarije

Specifičnosti • vratila sa lopaticama smanjuju opasnost od formiranja svodova iznad alata za usitnjavanje

Konstruktivne izvedbe • mikser prikolica sa vertikalnim pužnim mešalicama opremljenim noževima za usitnjavanje • skladišni rezervoari sa puževima za izuzimanje materijala delom opremljeni noževima za usitnjavanje i transport • skladišni rezervoari sa vratilima sa lopaticama koje kidaju materijal radi usitnjavanja i transportovanja• skladišni rezervoari sa pužnim glodalima/glodalicom za usitnjavanje i doziranje

Održavanje • uređaji prema podacima proizvođača ne zahtevaju preterano održavanje, nude se i ugovori o održavanju • održavanje bi trebalo da je moguće u toku pauza između punjenja

TAB. 3.3: KARAKTERISTIKE I RADNI PARAMETRI AGREGATA ZA USITNJAVANJE U KOMBINOVANIM JEDINICAMA ZA SKLADIŠTENJE I DOZIRANJE

Slika 3.6: Skladišni rezervoar sa dezintegratorom [Konrad Pumpe GmbH]

Karakteristike • mlinovi: manji do srednji protoci materijala (npr. 1,5 t/h pri snazi od 30 kW)• šrederi: primenljivi i za velike protoke materijala

Primena • uobičajene silaže, mešavina zrna i klipa kukuruza, žitarice, kukuruz u zrnu (najčešće je dovoljan samo mlin)• krompir, repa, zeleni otpad (mlin, šreder)

Prednosti + laka pristupačnost agregata u slučaju havarije + mogu da se pripreme i skladište zalihe usitnjenog supstrata + punjenje može da se automatizuje i kombinuje sa skladišnim jedinicama + može da se podesi stepen usitnjavanja

Nedostaci - u slučaju zagušenja i sl. agregat mora da se prazni ručno - relativno tolerantni na prisustvo nepoželjnih materija, ali je tada moguće intenzivnije habanje

Specifičnosti • mogu da se instaliraju skladišni rezervoari različite veličine• visinu skladišnog rezervoara treba prilagoditi raspoloživom mašinskom parku

Konstruktivne izvedbe • npr. mlin čekićar, mlin sa valjcima, šreder (načelno su moguće i mobilne izvedbe)

Održavanje • može da se dogovori sa proizvođačem na bazi ugovora, a potrebno je u zavisnosti od korišćenih supstrata • radi premošćivanja intervala održavanja može da se pripremi zaliha usitnjenog materijala

TAB. 3.4: KARAKTERISTIKE I RADNI PARAMETRI SPOLJNIH AGREGATA ZA USITNJAVANJE

Karakteristike • angažovana snaga: u uobičajenom redu veličine u oblasti tehnike mešanja, sa dodatkom snage od 6 kW kod mešalica sa 5–15 kW

Primena • čvrsti stajnjak, ostaci hrane, zeleni otpad, slama

Prednosti + direktno dodavanje čvrstih materija u predjamu + nisu potrebni dodatni agregati

Nedostaci - povećanje sadržaja suve materije u fermentoru moguće je samo do granice do koje supstrati mogu i dalje da se pumpaju

- opasnost od formiranja plivajućeg sloja i sedimentnog sloja u zavisnosti od supstrata

Specifičnosti • u slučaju direktnog unosa čvrste materije u fermentor, npr. preko jedinica za doziranje, mešalice sa integrisanim usitnjavanjem mogu da se koriste i u samom fermentoru

Konstruktivne izvedbe • po pravilu kao lopatice za mešanje sa sečivima, odnosno uz montažu dodatnih sečiva na vratilo mešalice

Održavanje • u zavisnosti od tipa mešalice održavanje može da se obavlja bez prekida procesa izvan predjame ili fermentora

TAB. 3.5: KARAKTERISTIKE I RADNI PARAMETRI MEŠALICA ZA USITNJAVANJE U PREDJAMI

Slika 3.7: Mlin čekićar (levo) i seckalica sa poprečnim protokom (desno) za usitnjavanje čvrstih supstrata [Huning Maschinenbau GmbH (levo) i univerzitet Hohenhajm (desno)]

2928


3

Pumpe koje se koriste za razređivanje prikazane su u odeljku o transportu i unosu supstrata.

Homogenost unetih supstrata je od velikog značaja za stabilnost procesa fermentacije. U slučaju velikih oscilacija opterećenja i sastava supstrata mikroorganizmi moraju da se prilagode promenljivim uslovima, što je najčešće povezano sa smanjenjem prinosa gasa. Homogenizacija supstrata koji mogu da se pumpaju uglavnom se sprovodi u predjami sa mešalicama. Ona, međutim, može da se vrši i u frementoru kada se različiti supstrati direktno upumpavaju i/ili u fermentor unose doturom čvrste materije. Tehnička rešenja mešalica predstavljena su u odeljku o mešalicama. Mešanje u predjami otprilike odgovara sistemima fermentora sa potpunim mešanjem (vidi poglavlje 3.2.2.1, odeljak o postupku sa potpunim mešanjem).

Karakteristike • seckalica sa perforiranim diskovima sa propusnim kapacitetom do 750 m3/h, snaga motora između 1,1 i 15 kW• u cevi postavljena seckalica sa dva vratila na bazi rotirajuće klipne pumpe: kapacitet usitnjavanja do 350 m3/h • karakteristike agregata u velikoj meri zavise od sadržaja suve materije, kapacitet transportovanja jako opada sa

porastom sadržaja suve materije

Primena • seckalica sa perforiranim diskovima je pogodna za vlaknaste supstrate • u cevi postavljena seckalica sa dva vratila je pogodna i za supstrate sa većim sadržajima čvrste materije

koji mogu da se pumpaju

Prednosti + laka pristupačnost agregata u slučaju havarije + kod pojave zagušenja, agregati mogu lako da se otvore i odguše + separacija nepoželjnih materija putem integrisanog rezervoara za separaciju

(kod seckalice sa perforiranim diskovima)

Nedostaci - povećanje sadržaja suve materije u fermentoru moguće je samo do granice do koje supstrati još mogu da se pumpaju

- moguće povećano habanje kod supstrata koji sadrže nepoželjne materije (u cevi postavljena seckalica sa dva vratila)

Specifičnosti • treba da postoji mogućnost da se agregati pomoću ventila odvoje od cevovoda za supstrat• za slučaj havarije može biti svrsishodno predvideti obilazni vod (bajpas) koji se reguliše pomoću ventila • ostvariva veličina čestica zavisi od izbora tehnike sečenja ili kidanja

Konstruktivne izvedbe • seckalica sa perforiranim diskovima: rotirajući noževi ispred sita za sečenje• u cevi postavljena seckalica sa dva vratila: vratila opremljena alatima za sečenje ili kidanje

Održavanje • slobodnostojeći agregati mogu da se održavaju brzo i bez dužih zastoja u radu• lako pristupačni otvori za čišćenje u velikoj meri ubrzavaju izvođenje radova

TAB. 3.6: KARAKTERISTIKE I RADNI PARAMETRI AGREGATA ZA USITNJAVANJE U TRANSPORTNOM CEVOVODU

Karakteristike • mogući su protoci do 720 m3/h • transportna visina do maks. 25 m• angažovana snaga: 1,7–22 kW

Primena • supstrati sa dugovlaknastim komponentama koji mogu da se pumpaju

Prednosti + laka pristupačnost agregata u slučaju havarije + kod pojave zagušenja, agregati mogu lako da se otvore i odguše + nisu potrebni dodatni transportni uređaji

Nedostaci - povećanje sadržaja suve materije u fermentoru moguće je samo do granice do koje supstrati još mogu da se pumpaju - može da se usitni samo mali deo proteklog materijala, višestrukim propumpavanjem može da se poveća udeo

iseckanog materijala

Specifičnosti • treba da postoji mogućnost da se agregati pomoću ventila odvoje od cevovoda za supstrat • za slučaj havarije može biti svrsishodno predvideti obilazni vod (bajpas) koji se reguliše pomoću ventila • ostvariva veličina čestica zavisi od izbora tehnike sečenja ili kidanja

Konstruktivne izvedbe • centrifugalne pumpe, radno kolo sa oštricama u vidu pumpe postavljene na suvom ili potapajuće pumpe

Održavanje • slobodnostojeće pumpe mogu da se održavaju brzo i bez dužih zastoja u radu, dok potapajuće pumpe mogu lako da se izvade iz supstrata

• postojanje otvora za održavanje u velikoj meri skraćuje vreme prekida rada

TAB. 3.7: KARAKTERISTIKE I RADNI PARAMETRI AGREGATA ZA USITNJAVANJE KOJI SA TRANSPORTNIM UREĐAJIMA ČINE JEDINSTVENU CELINU

HigijenizacijaDa bi se ispunili zakonski propisani kriterijumi za neke grupe materija koje su sa stanovišta zaštite od epidemija i fitohigijene kritične, eventualno može biti neophodno da se u biogas postrojenje integriše termički predtretman. Predtretman se vrši zagrevanjem materija na temperaturu od 70 °C u trajanju od najmanje jednog sata. Još jedna metoda za uništavanje klica jeste sterilizacija pod pritiskom. Tada se supstrat koji se steriliše 20 minuta tretira na temperaturi od 133 °C i pritisku od 3 bara. Međutim, ovaj postupak se u poređenju sa higijenizacijom na 70 °C primenjuje mnogo ređe. Pošto veličina rezervoara korišćenih za higijenizaciju i angažovana energija zavise od količine protoka, higijenizacija se po pravilu sprovodi pre unošenja higijenski rizičnih kosupstrata u fermentor. Tako je moguća higijenizacija samo rizičnih materija i usled toga ekonomičnije dimenzionisanje stepena higijenizacije (higijenizacija delimičnog protoka). Moguća je i higijenizacija celokupnog protoka svih ulaznih materija, odnosno fermentisanog materijala. Prednost higijenizacije koja se u procesnoj liniji sprovodi pre fermentora leži u izvesnoj termičkoj dezintegraciji supstrata koji tako u zavisnosti od svojih karakteristika postaje lakše razgradiv.

Higijenizacija može da se sprovodi u metalnim rezervoarima koji mogu hermetički da se zatvore i zagrevaju. Često se koriste rezervoari koji se inače primenjuju u oblasti prehrane životinja. Higijenizacija se nadzire i dokumentuje pomoću uređaja za merenje nivoa napunjenosti, temperature i pritiska. Temperatura supstrata je nakon higijenizacije veća od procesne temperature koja preovladava u fermentoru. Higijenizovani suspstrat je tako pogodan za predzagrevanje drugih supstrata i direktnim dodavanjem u fermentor može da se koristi za njegovo zagrevanje. Ako toplota higijenizovanog suspstrata ne može da se iskoristi, potrebno je rashlađivanje na nivo temperature u fermentoru. Na slici 3.10 prikazan je primer jednog uređaja za higijenizaciju, dok su specifične karakteristike rezervoara za higijenizaciju predstavljene u tabeli 3.8.

Slika 3.8: Usitnjavanje supstrata u transportnom vodu, uređaj za usitnjavanje sa perforiranim diskom [Hugo Vogelsang Maschinenbau GmbH]

Slika 3.9: Potapajuća pumpa sa sečivima na rotoru kao primer jedinice koja objedinjuje agregat za usitnjavanje i agregat za transport [Xylem Water Solutions Deutschland GmbH]

Slika 3.10: Kontejner za higijenizaciju [PlanET Biogastechnik GmbH]

3130


3

Prethodna aerobna digestijaKod fermentacije čvstih materija u garažnom postupku postoji mogućnost ciljanog provetravanja supstrata pre faktičkog procesa fermentacije (vidi 3.2.2.1 o konstruktivnim izvedbama fermentora). Procesi kompostiranja pokrenuti usled dovoda vazduha odvijaju se uz paralelno zagrevanje supstrata na oko 40 do 50 °C. Prednost prethodne digestije koja traje dva do četiri dana jeste pokretanje ćelijske dezintegracije i samozagrevanje materijala, čime između ostalog u fermentoru mogu da se uštede dodatni grejni elementi. Nedostatak, međutim, predstavljaju značajne emisije i konverzija organske materije koja tada više ne stoji na raspolaganju za proizvodnju biogasa.

HidrolizaKod vođenja jednofaznog procesa uz visoko opterećenje organskom materijom postoji opasnost da dođe do narušavanja ravnoteže biološkog procesa u fermentoru, tj. da se kiselinska faza u toku primarne i sekundarne fermentacije odvija brže od razgradnje kiseline u toku metanogene faze [3-19]. Osim toga, u slučaju visokog opterećenja organskom materijom i kratkih retencionih vremena opada iskorišćenost supstrata, a u najgorem slučaju preti zakiseljavanje i prekid biološkog procesa u fermentoru. Da bi se to izbeglo, uzvodno od faktičkog fermentora u procesnoj liniji mogu da se predvide zasebni rezervoari za odvijanje procesa hidrolize i zakiseljavanja, odnosno pomoću specijalnih ugradnih elemenata u fermentoru (npr. dvofazni fermentor) može da se stvori odvojeni prostor. Hidroliza može da se odvija pod aerobnim i anaerobnim uslovima i teče pri pH vrednostima između 4,5 i 7. Po pravilu su dovoljne temperature od 25 do 35 °C, mada mogu da se povećaju i na 55 do 65 °C da bi se povećala brzina konverzije. Kao rezervoar mogu da se koriste različiti skladišni rezervoari (vertikalni, horizontalni) sa odgovarajućom opremom, kao što

je mešalica, uređaj za zagrevanje i izolacija. Oni mogu da se pune kontinualno, ali i šaržno. Treba voditi računa da gas koji nastaje u procesu hidrolize velikim delom sadrži i vodonik. To kod aerobnog postupka i ispuštanja gasova nastalih u procesu hidrolize u atmosferu može da prouzrokuje energetske gubitke u odnosu na proizvedenu količinu biogasa i dodatne emisije. Osim toga, to predstavlja bezbednosno-tehnički problem, pošto mešavina vodonika sa vazduhom može da formira eksplozivnu atmosferu.

DezintegracijaDezintegracija predstavlja razaranje strukture ćelijskog zida radi oslobađanja celokupnog ćelijskog materijala. Time može da se postigne bolja raspoloživost supstrata za mikroorganizme, što treba da dovede do povećanih stopa razgradnje. Primenjuju se termički, hemijski, biohemijski i fizički/mehanički postupci ćelijske dezintegracije. Mogući postupci su zagrevanje na

< 100 °C pri normalnom pritisku ili > 100 °C pod pritiskom, gorenavedena hidroliza, dodavanje enzima, elektrokinetička dezintegracija pomoću polja visokog napona ili primena ultrazvučne dezintegracije. U branši se o korisnosti tih postupaka vodi diskusija. S jedne strane efekat pojedinih postupaka u velikoj meri zavisi od supstrata i njegovog prethodnog tretmana, a s druge strane svi postupci zahtevaju dodatno angažovanje toplotne i/ili električne energije, što se direktno odražava na efikasnost u odnosu na potencijalno veće prihode postrojenja. Efektivna korist od stepena dezintegracije bi pre eventualnog integrisanja u proces trebalo da se potkrepi na primer eksperimentima i dodatnim analizama tretiranog supstrata, kao i ekonomskom analizom povećanih finansijskih rashoda i prihoda.

3.2.1.4 Transport i unosSa aspekta biološkog procesa je za stabilan proces fermentacije idealan kontinualni protok supstrata kroz biogas postrojenje. Pošto je on u praksi teško ostvariv, dodavanje supstrata u fermentor se redovno sprovodi polukontinualno. Dodavanje supstrata vrši se u nekoliko šarži raspoređenih u toku dana. Iz toga proističe da svi agregati potrebni za transport supstrata ne rade kontinualno, što je veoma bitno za njihovu konfiguraciju.

Sistemska tehnika potrebna za transport i unos u velikoj meri zavisi od svojstava supstrata. Treba praviti razliku između tehničkih uređaja za supstrate koji mogu da se pumpaju i tehničkih uređaja za čvrste supstrate.

Prilikom unosa supstrata treba voditi računa o njihovoj temperaturi. Velike razlike između temperature materijala i temperature u fermentoru (na primer kod unosa nakon faze higijenizacije ili zimi) u velikoj meri utiču na biološki proces, što može da dovede do smanjenja prinosa gasa. Kao tehnička rešenja se ovde povremeno koriste razmenjivači toplote i zagrevane predjame.

Transport supstrata koji mogu da se pumpajuZa transport supstrata koji mogu da se pumpaju unutar biogas postrojenja koriste se pretežno pumpe sa elektromotornim pogonom. Njima može da se upravlja pomoću vremenskih prekidača ili procesora, čime celokupan proces može da se automatizuje u celini ili delimično. U mnogobrojnim slučajevima se celokupan transport supstrata unutar biogas postrojenja realizuje preko jedne ili dve pumpe centralno pozicionirane u pumpnoj ili komandnoj stanici. Postavljanje potrebnih cevovoda se u tom slučaju vrši na način da svi operativni koraci (npr. punjenje, kompletno pražnjenje rezervoara, slučajevi havarije itd.) mogu da se regulišu pomoću lako pristupačnih ili automatskih ventila. Primer za instalaciju pumpi i cevovoda u biogas postrojenju prikazan je na slici 3.12.

Trebalo bi voditi računa o tome da su pumpe lako pristupačne i da oko njih postoji dovoljno radnog prostora. Uprkos preduzetim bezbednosnim merama i dobroj pripremi supstrata, može da se desi da dođe do zagušenja pumpi koja moraju brzo da se otklone. Osim toga treba voditi računa o tome da pokretni delovi pumpi predstavljaju habajuće elemente koji su u biogas postrojenjima izloženi visokom opterećenju i s vremena na vreme moraju da se zamene bez potrebe za obustavljanjem

Slika 3.12: Pumpe u biogas postrojenju [WELTEC BIOPOWER GmbH]

rada biogas postrojenja. Stoga mora biti omogućeno da se pumpe, radi izvođenja radova na održavanju, preko zapornih ventila odvoje od transportne mreže. Koriste se gotovo isključivo centrifugalne ili potisne pumpe koje se primenjuju i u oblasti manipulisanja tečnim stajnjakom.

Izbor odgovarajućih pumpi u pogledu snage i transportnih karakteristika u velikoj meri zavisi od korišćenih supstrata i njihovog stepena pripreme, odnosno sadržaja suve materije. Radi zaštite pumpi direktno ispred njih mogu da se ugrade uređaji za sečenje i usitnjavanje, kao i separatori nepoželjnih materija ili mogu da se koriste pumpe čiji transportni elementi poseduju uređaje za usitnjavanje.

Centrifugalne pumpeCentrifugalne pumpe su široko rasprostranjenje u oblasti manipulisanja tečnim stajnjakom. One su pre svega pogodne za retke supstrate. U unutrašnjosti centrifugalnih pumpi okreće se radno kolo u fiksiranom kućištu. Transportovani medijum se ubrzava pomoću radnog kola, zbog čega dolazi do povećanja brzine u ispusnom crevu centrifugalne pumpe, čime se ostvaruje određena transportna visina, odnosno potisni pritisak. Radno kolo u zavisnosti od potrebe može da poseduje različite veličine i oblike. Poseban oblik predstavlja pumpa sa rotorom za seckanje (vidi sliku 3.9), čije radno kolo poseduje ojačana sečiva za usitnjavanje supstrata. Karakteristike i radni parametri prikazani su u tabeli 3.9.

Potisne pumpeZa transport gustih supstrata sa visokim sadržajem suve materije koriste se potisne pumpe. Kod potisnih pumpi količina transportovanog medijuma može da se određuje preko broja obrtaja. Tako se ostvaruje bolja regulacija pumpi u kombinaciji sa preciznijim doziranjem supstrata. One su samousisavajuće i otpornije na pritisak od centrifugalnih pumpi, što znači da transportna količina mnogo manje zavisi od transportne visine. Potisne pumpe su relativno osetljive na nepoželjne materije i stoga je svrsishodno da se pumpe sa uređajima za usitnjavanje i separatorima nepoželjnih materija zaštite od krupnih i vlaknastih komponenti.Slika 3.11: Hidrotermalna dezintegracija sa bio-ekstruderom

[Lehmann Maschinenbau GmbH]

Karakteristike • zapremina: specifična za svako postrojenje, rezervoari za higijenizaciju sa zapreminom od npr. 50 m3 • grejanje: ugrađeno u rezervoar ili rezervoar sa dvostrukim zidom • trajanje: prilikom određivanja dimenzija uz jedan sat higijenizacije (na 70 °C) dodatno u obzir treba uzeti proces

punjenja, zagrevanja i pražnjenja

Primena • kod uobičajenih rezervoara za higijenizaciju supstrat mora biti u obliku koji dozvoljava pumpanje i stoga eventualno zahteva predtretman pre higijenizacije

Specifičnosti • obavezno treba predvideti uređaj za registrovanje toka procesa higijenizacije • vreli higijenizovani supstrat ne bi trebalo da se direktno doda u fermentor, pošto biološki proces ne podnosi

visoke temperature (kod fermentacije sa parcijalnim protokom može biti moguće direktno dodavanje)• treba sprečiti mešanje higijenski rizičnih sa higijenski bezbednim supstratima • u zavisnosti od supstrata treba računati sa taloženjem peska i teških materija

Konstruktivne izvedbe • rezervoari od nerđajućeg čelika sa jednostrukim zidom i unutrašnjim grejanjem, ili rezervoari od nerđajućeg čelika sa dvostrukim zidom, sa grejanjem preko zida ili protivstrujnih razmenjivača toplote

• izvedeni gasno nepropusno i priključeni na vod za recirkulaciju gasa ili izvedeni gasno propusno sa odvodom potisnog vazduha iz rezervoara, eventualno preko uređaja za prečišćavanje otpadnog vazduha

Održavanje • u rezervoaru treba predvideti najmanje jedan otvor za ulazak radnika• pri izvođenju radova u zatvorenim rezervoarima treba poštovati bezbednosne propise • (u obzir treba uzeti i bezbednost pri rukovanju sa gasom)• održavanje je potrebno u zavisnosti od instaliranih tehničkih uređaja (senzori temperature, mešalice, pumpe),

dok sam rezervoar ne bi trebalo da zahteva održavanje

TAB. 3.8: KARAKTERISTIKE I RADNI PARAMETRI REZERVOARA ZA HIGIJENIZACIJU

3332


3

Karakteristike • potisni pritisak: do 20 bari (u praksi uglavnom niži potisni pritisak)• protok od 2 m3/min do 30 m3/min• angažovana snaga: npr. 3 kW pri 2 m3/min, 15 kW pri 6 m3/min, jako zavisno od samog supstrata• po pravilu za supstrate sa sadržajem suve materije < 8 %

Primena • retki supstrati, sa niskim sadržajem suve materije, dozvoljen je ograničen sadržaj slame

Prednosti + jednostavna, kompaktna i robustna konstrukcija + veliki protoci + fleksibilna primena (takođe i u vidu potapajuće pumpe)

Nedostaci - nisu samousisavajuće, moraju biti postavljene ispod nivoa supstrata koji treba da se usisa, npr. u šahtu - nisu pogodne za doziranje supstrata

Specifičnosti • kapacitet protoka u velikoj meri zavisi od potisnog pritiska, odnosno transportne visine

Konstruktivne izvedbe • kao potapajuća pumpa ili pumpa postavljena na suvom; može da se isporuči i kao pumpa za usitnjavanje materijala; kao potapajuća pumpa sa pogonom ispod ili iznad površine supstrata

Održavanje • otežano kod potapajućih pumpi, ali relativno lako pristupačno preko otvora za vađenje • pri izvođenju radova u fermentoru moraju da se poštuju bezbednosni propisi • prekidi rada su nešto malo duži nego kod drugih tipova pumpi

TAB. 3.9: KARAKTERISTIKE I RADNI PARAMETRI CENTRIFUGALNIH PUMPI [3-1]

Karakteristike • potisni pritisak: do 48 bara• protok od 0,055 m3/min do 8 m3/min• angažovana snaga: npr. 7,5 kW pri 0,5 m3/min; 55 kW pri 4 m3/min; u velikoj meri zavisno od samog supstrata

Primena • gusti supstrati koji mogu da se pumpaju sa manjim sadržajima nepoželjnih materija i dugovlaknastim komponentama

Prednosti + samousisavajuće pumpe + jednostavna, robustna konstrukcija + pogodne su za doziranje supstrata + smer obrtanja može da se promeni

Nedostaci - manji protoci nego kod centrifugalnih pumpi - osetljivost u odnosu na rad na suvo - osetljive na nepoželjne materije (kamenje, dugovlaknaste materije, metalni delovi)

Specifičnosti • velika zavisnost protoka od viskoziteta, stabilan rad pri promenljivom pritisku • može da se integriše zaštita u odnosu na rad na suvo• veoma često primenjene u oblasti prečišćavanja otpadnih voda• u najvećem broju slučajeva stator može da se podesi u zavisnosti od protoka, vrste supstrata i habanja• kod specijalnih konstrukcija je moguća promena smera pumpanja

Konstruktivne izvedbe • kao pumpe postavljene na suvom

Održavanje • imaju veoma dug vek trajanja• zbog svoje konstrukcije pogodne za održavanje; usled primene sistema za brzu zamenu puževa,

potrebni su samo kraći prekidi rada

TAB. 3.10: KARAKTERISTIKE I RADNI PARAMETRI PUMPI SA EKSCENTRIČNIM PUŽEVIMA

U primeni su pretežno rotirajuće klipne pumpe i pumpe sa ekscentričnim puževima. Pumpe sa ekscentričnim puževima poseduju rotor spiralnog oblika koji se kreće u statoru od elastičnog materijala. Usled okretanja rotora stvara se pomerajuća komora iz koje se transportuje supstrat. Primer pumpe prikazan je na slici 3.13. Karakteristike i radni parametri mogu da se pronađu u tabeli 3.10.

Rotirajuće klipne pumpe poseduju dva kontra-rotirajuća dvo- do šestokrilna klipa u ovalnom kućištu. Oba klipa se u

suprotnom pravcu pomoću valjkastog ležaja okreću sporim aksijalnim i radijalnim hodom, pri čemu ne dodiruju kućište niti se dodiruju međusobno i izvedeni su tako da je u svakom položaju usisni deo komore odvojen od potisnog dela. Za transport medijuma se praznine koje nastaju u usisnom delu komore pune transportovanim medijumom i prenose u potisni deo. Princip funkcionisanja rotirajućih klipnih pumpi prikazan je na slici 3.14. Karakteristike i radni parametri mogu da se pronađu u tabeli 3.11.

Slika 3.14: Rotirajuća klipna pumpa (levo), princip rada rotirajuće klipne pumpe (desno) [Börger GmbH (levo), Hugo Vogelsang Maschinenbau GmbH]

Karakteristike • potisni pritisak: do 12 bara• kod protoka od 0,1 m3/min do oko 16 m3/min• angažovana snaga: oko 2 do 55 kW

Primena • gusti supstrati koji mogu da se pumpaju

Prednosti + jednostavna, robustna konstrukcija + samousisavajuće, do 10 m vodenog stuba + pogodne su za doziranje supstrata + transport supstrata sa većim sadržajem nepoželjnih i vlaknastih materija nego kod pumpe sa ekscentričnim

puževima + neosetljive u odnosu na rad na suvo + potreban mali prostor + lake za održavanje + serijski izvedena mogućnost promene smera pumpanja

Specifičnosti • visoki brojevi obrtaja do 1.300 u min. pogodni su za optimizaciju snage• podesiva polukućišta optimiziraju stepen korisnosti i vek trajanja usled smanjenja slobodnog hoda

Konstruktivne izvedbe • kao pumpe postavljene na suvom

Održavanje • zbog svoje konstrukcije pogodne za održavanje, potrebni su samo kraći prekidi rada

TAB. 3.11: KARAKTERISTIKE I RADNI PARAMETRI ROTIRAJUĆIH KLIPNIH PUMPI

Transport čvrstih supstrataČvrsti supstrati u mokroj fermentaciji moraju da se transportuju do unosa materijala, odnosno do razređivanja. Većina puteva prelazi se običnim utovarivačem. Tek za automatsko punjenje koriste se podovi sa grebačima, viseće potisne poluge i transportni puževi. Podovi sa grebačima i viseće pokretne poluge su u stanju da gotovo sve čvrste supstrate transportuju horizontalno ili pod blagim usponom. Oni, međutim, ne mogu

da se koriste za doziranje. Oni omogućavaju primenu veoma velikih skladišnih rezervoara. Transportni puževi čvrste supstrate mogu da transportuju u gotovo svim pravcima. Preduslov ovde jedino predstavlja uklanjanje velikog kamenja i usitnjavanje supstrata, tako da puž može da ga zahvati i da može da stane u zavoje puža. Automatski sistemi za punjenje za čvrste supstrate u biogas postrojenju često zajedno sa agregatima za unos predstavljaju jedinstvenu jedinicu.

Slika 3.13: Pumpa sa ekscentričnim puževima [Knoll Maschinenbau GmbH/LEWA GmbH]

3534


3

U poznatim postrojenjima za suvu fermentaciju prema garažnom principu se čvrsti supstrati transportuju isključivo pomoću utovarivača točkaša ili direktno pune pomoću prikolica sa potiskujućim dnom ili slično.

Unos supstrata koji mogu da se pumpajuSupstrati koji mogu da se pumpaju se po pravilu unose preko zaptivenih predjama od betona izvedenih u podu, u kojima se raspoloživ tečni stajnjak privremeno skladišti i homogenizuje. Predjame bi trebalo da su izvedene na način da u njima može da se skladišti najmanje jedna do dve dnevne količine. Često se koriste sabirne jame za tečni stajnjak koje već postoje u poljoprivrednom gazdinstvu. U slučaju da biogas postrojenje ne raspolaže odvojenim prostorom za direktno dodavanje kosupstrata, i čvrsti supstrati se mešaju, usitnjavaju i homogenizuju u predjami i, ako je potrebno, razređuju radi dobijanja mešavina koje mogu da se pumpaju (vidi odeljak Indirektno punjenje preko predjame). Karakteristike predjama navedene su u tabeli 3.12, dok je primer prikazan na slici 3.15.

Slika 3.15: Predjama, odnosno prihvatna jama, prilikom punjenja [FNR/M. Paterson (levo); Hugo Vogelsang Maschinenbau GmbH (desno)]

Karakteristike • izrada od vodonepropusnog betona, najčešće od armiranog betona• zapremina treba da je adekvatna za prihvat jedne do dve dnevne količine supstrata

Primena • supstrati koji mogu da se pumpaju i mešaju• u slučaju primene uređaja za usitnjavanje i čvrsti supstrati

Specifičnosti • moguća dobra homogenizacija i mešanje supstrata• moguće formiranje sedimentnih slojeva od kamenja• treba omogućiti uklanjanje sedimentnih slojeva preko pumpnog šahta, sabirne jame ili pomoću agregata za

vađenje i čišćenje • zbog emisija neprijatnih mirisa preporučuje se pokrivanje predjame • unos čvrstih materija može da dovede do zagušenja, plivajućih i sedimentnih slojeva

Konstruktivne izvedbe • jame i rezervoari koji su cilindrični ili pravougaoni, čija je gornja ivica u ravni sa nivoom zemlje ili izdignuta iznad zemlje čiji je uređaj za punjenje još uvek pristupačan za utovarivač točkaš

• prednost treba dati jamama koje su postavljene na višem nivou od fermentora, jer zbog hidrauličnog nagiba nisu potrebni transportni uređaji

• mešanje može da se ostvari pomoću iste tehnologije kao i u fermentorima

Održavanje • u slučaju da nije predviđen drugačiji vid uklanjanja sedimentnih slojeva, oni moraju da se uklone ručno• inače gotovo da nije potrebno održavanje; održavanje tehničkih agregata opisano je u dotičnim poglavljima

TAB. 3.12: KARAKTERISTIKE I RADNI PARAMETRI PREDJAMA

Tečni (ko)supstrati mogu i direktno preko normiranog priključka da se upumpavaju u fermentor ili bilo koji skladišni rezervoar. Skladišne rezervoare u tom slučaju tehnički treba prilagoditi karakteristikama supstrata. Tehnički zahtevi između ostalog mogu da postoje u pogledu hemijski otpornih materijala rezervoara, mogućnosti zagrevanja, uređaja za mešanje i pokrivača kojima se smanjuju neprijatni mirisi ili koji su gasno nepropusni.

Unos čvrstih supstrata Unos čvrste materije u fermentor može da se vrši direktno ili indirektno. Kod indirektnog unosa se čvrsti supstrati preko predjame ili cevovoda za transport supstrata dovode do fermentora (vidi sliku 3.16). U slučaju direktnog unosa čvrste materije, moguće je čvrste supstrate bez razređivanja u predjami ili cevovodu za fluide direktno uneti u fermentor (vidi sliku 3.17). Kofermenti tako mogu da se pune nezavisno od tečnog stajnjaka i u redovnim intervalima [3-8]. Osim toga moguće je povećanje sadržaja suvog supstrata u fermentoru, a samim tim i povećanje stepena proizvodnje biogasa.

Indirektan unos preko predjameU slučaju da biogas postrojenje ne raspolaže odvojenim prostorom za direktno dodavanje kosupstrata, i čvrsti supstrati se mešaju, usitnjavaju i homogenizuju u predjami i, ako je potrebno, razređuju radi dobijanja mešavina koje mogu da se pumpaju. Iz tog razloga su predjame opremljene mešalicama, po potrebi u kombinaciji sa alatima za kidanje i sečivima za usitnjavanje supstrata. Ako se prerađuju supstrati koji sadrže nepoželjne materije, predjama služi i za odvajanje kamenja i sedimenata koji mogu da se sakupe i izuzmu, na primer pomoću podova sa grebačima i transportnih puževa [3-3]. Ovaj način punjenja, međutim, sa stanovišta smanjenja emisija nije preporučljiv. U slučaju da se predjama radi izbegavanja emisija neprijatnog mirisa pokriva, pokrivač bi trebalo da je izveden na način da je i dalje moguće otvaranje i samim tim jednostavno izuzimanje nataloženog sedimenta.

Punjenje se, na primer, vrši pomoću utovarivača točkaša ili drugih mobilnih uređaja, kao i pomoću automatizovanih sistema za punjenje čvrstih materija. Dovod mešavine čvrste materije i tečnosti u fermentor se tada vrši odgovarajućim pumpama. Karakteristike predjama navedene su u tabeli 3.12, dok je primer prikazan na slici 3.15.

Indirektan unos u fluidni tokČvrsti supstrati, kao na primer organski otpad, silaža i stajnjak, alternativno uz punjenje preko predjame u fluidni tok mogu da se unesu i pomoću adekvatnih dozirnih uređaja kao što su pumpe sa ulaznim levkom i uređajem za usitnjavanje (vidi sliku 3.18). Unos može da se vrši ili upumpavanjem u cevovod za supstrat ili direktnim protokom preko transportnog uređaja, dok paralelno sa unosom može da se vrši i grubo usitnjavanje supstrata. U zavisnosti od sadržaja suve materije i količine unetih supstrata može da se podesi transportni kapacitet uređaja za punjenje. Kao tečnost može da se koristi tečni stajnjak iz

predjame/skladišnog rezervoara ili supstrat iz fermentora ili skladišta za ostatak fermentacije. Takvi sistemi primenjuju se i kod srednjih do velikih biogas postrojenja, pošto modularna konstrukcija garantuje izvestan stepen fleksibilnosti i sigurnosti od otkazivanja [3-17].

Najznačajnije karakteristike sistema indirektnog unosa prikazane su u tabeli 3.13.

Direktan unos pomoću potisnih klipovaKod unosa pomoću klipova supstrati se pomoću hidrauličnih cilindara kroz otvor u zidu fermentora blizu dna unose direktno u fermentor. Oni se usled unosa blizu dna natapaju tečnim stajnjakom i tako se smanjuje opasnost od formiranja plivajućeg sloja. Ovaj sistem je opremljen kontrarotirajućim valjcima za mešanje, koji supstrate transportuju u cilindar koji se nalazi ispod njih i istovremeno usitnjavaju dugovlaknaste materije [3-1]. Sistem unosa je uglavnom povezan sa skladišnim rezervoarom, odnosno instaliran ispod njega. Tehnologija

Slika 3.16: Indirektan unos čvrste materije (šematski prikaz) [3-1]

Slika 3.17: Direktan unos čvrste materije (šematski prikaz) [3-1]

Slika 3.18: Pumpe sa ulaznim levkom sa uređajem za usitnjavanje sa integrisanom rotirajućom klipnom pumpom (levo) i pumpom sa ekscentričnim puževima (desno) [Hugo Vogelsang Maschinenbau GmbH (levo), Netzsch Pumpen & Systeme GmbH (desno)]

3736


3

Karakteristike • potisni pritisak: do 48 bara• protok suspenzije: 0,5–1,1 m3/min (zavisno od tipa pumpe i transportovane suspenzije)• protok čvrste materije: oko 4–12 t/h (dovod pomoću dva paralelno postavljena puža koja vrše i usitnjavanje)

Primena • pogodno za prethodno usitnjene supstrate pretežno bez sadržaja nepoželjnih materija

Prednosti + visoka usisna i potisna moć + robustna konstrukcija, delom isporučiva sa zaštitom od habanja + pogodne za doziranje + moguće usitnjavanje pomoću alata za kidanje postavljenog na transportne puževe

Nedostaci - delom osetljive na nepoželjne materije (kamenje, dugovlaknaste materije, metalni delovi)

Specifičnosti • moguće usitnjavanje, mešanje i razređivanje u jednom koraku • moguće dodavanje čvrstih materija na bilo koji način (putem utovarivača točkaša, transportnih uređaja, ulaznih

jedinica)• dovod tečne faze pomoću zasebne pumpe

Konstruktivne izvedbe • kao agregat postavljen na suvom• dovod supstrata u fluidni tok/do jedinice za pumpanje pomoću pužnog transportera sa jednim ili dva vratila,

puževi su delimično nazubljeni radi usitnjavanja supstrata • pumpe kojima se daje prednost: rotirajuće klipne pumpe i pumpe sa ekscentričnim puževima, delom integrisanim

u pumpe sa ulaznim levkom za usitnjavanje

Održavanje • pumpe su zahvaljujući svojoj konstrukciji pogodne za održavanje tj. potrebni su samo kraći prekidi rada

TAB. 3.13: KARAKTERISTIKE PUMPI SA ULAZNIM LEVKOM SA UREĐAJEM ZA USITNJAVANJE ZA UNOS ČVRSTE MATERIJE U FLUIDNI TOK

Slika 3.19: Unos čvrste biomase [PlanET Biogastechnik GmbH]

Karakteristike • kao materijal se najčešće koristi nerđajući čelik, klip je smešten u zatvorenom kućištu• unos u fermentor: horizontalno, dodavanje je moguće i na nivou poda fermentora • potrebni su ručni i automatski ventil, za slučaj da se nivo napunjenosti fermentora nalazi iznad gornje ivice

skladišnog rezervoara

Primena • svi uobičajeni čvrsti kosupstrati, zavisno od vrste primenjenih puževa mogu da se koriste i dugovlaknasti materijali sa sadržajem kamenja

Prednosti + u velikoj meri bez neprijatnih mirisa + može da se dozira jako dobro + može da se automatizuje

Nedostaci - opasnost od formiranja sedimentnih slojeva u fermentoru usled zgrudvavanja utisnutog supstrata, čime nije optimalno raspoloživ za mikroorganizme u fermentoru

- moguć samo horizontalni transport supstrata - iz skladišnog rezervoara može da se puni uvek samo jedan fermentor

Specifičnosti • uređaj za dodavanje mora biti izveden tako da ne propušta tečnost• visinu i količinu punjenja treba uskladiti sa u postrojenju postojećim uređajima za punjenje • nudi se mogućnost usitnjavanja utisnutog materijala uz pomoć krstastog sečiva, što se usled opasnosti od

zgrudvavanja čini svrsishodnim • potreban prostor direktno pored fermentora• moguće je težinsko doziranje pomoću klipa ako se na ulaznoj jedinici instalira uređaj za merenje težine

Konstruktivne izvedbe • hidraulični cilindar sa puževima za dodavanje na hidraulični ili električni pogon • fleksibilni uz mogućnost kombinovanja sa različitim ulaznim sistemima (npr. ulazni levak, kontejner sa

potiskujućim dnom, mikser prikolica)

Održavanje • uređaji usled postojanja pokretnih delova moraju redovno da se održavaju • održavanje klipnog uređaja je povezano sa delimično dužim prekidima procesa i eventualno je potrebno i

pražnjenje fermentora

TAB. 3.14: KARAKTERISTIKE I RADNI PARAMETRI KLIPNIH UREĐAJA ZA UNOS MATERIJALA

Karakteristike • materijal je najčešće nerđajući čelik, puž je smešten u zatvoreno kućište• unos materijala u fermentor: horizontalno, vertikalno ili koso odozgo• dodavanje se vrši neposredno ispod gornjeg nivoa tečnosti • potrebni su ručni i automatski ventil, ako se nivo napunjenosti fermentora nalazi iznad gornje ivice skladišnog

rezervoara

Primena • svi uobičajeni čvrsti kosupstrati sa kamenjem koje je manje od zavoja puža • transport seckanih i dugovlaknastih supstrata može biti problematičan

Prednosti + smer transporta nije bitan + moguća automatizacija + iz jednog skladišnog rezervoara može da se puni nekoliko fermentora (npr. pomoću puža za dizanje sa kasnijom

podelom materijala na 2 puža sa zaptivačem)

Nedostaci - habanje u kućištu puževa i habanje samih puževa - osetljivost u odnosu na prisustvo većeg kamenja i drugih nepoželjnih materija (zavisno od veličine zavoja puža)

Specifičnosti • moguć transport razređenih supstrata • treba sprečiti oslobađanje gasa kroz puž • moguće je težinsko doziranje pomoću klipa ako se na ulaznoj jedinici instalira uređaj za merenje težine• potreban prostor direktno pored fermentora • visinu i količinu punjenja treba uskladiti sa u postrojenju postojećim uređajima za punjenje

Konstruktivne izvedbe • puž sa zaptivačem iz skladišnog rezervoara u fermentor vodi vertikalno, horizontalno ili dijagonalno • sistem puževa za dizanje radi savladavanja visine fermentora (vertikalni transport)• fleksibilni uz mogućnost kombinovanja sa različitim ulaznim sistemima (npr. ulazni levak, kontejner sa

potiskujućim dnom, mikser prikolica)

Održavanje • uređaji zbog pokretnih delova moraju redovno da se održavaju• zagušenja ili zaglavljene nepoželjne materije moraju da se uklone ručno • održavanje pužnog transportera koji realizuje transport materijala u fermentor delom je povezano sa dužim

prekidima procesa

TAB. 3.15: KARAKTERISTIKE I RADNI PARAMETRI PUŽEVA ZA UNOS MATERIJALA

potisnih klipova, između ostalog zbog svoje podložnosti kvarovima, u međuvremenu više nije u ponudi i usled toga se primenjuje samo još u starijim biogas postrojenjima. Karakteristike i radni parametri potisnih klipova prikazani su u tabeli 3.14.

Direktan unos pomoću puževaU slučaju da se za dotur supstrata koriste transportni puževi, supstrat se pomoću puža sa zaptivačem potiskuje ispod nivoa tečnosti koja se nalazi u fermentoru. Tako je osigurano da preko hoda puža ne može da se izdvaja gas. Merač nivoa napunjenosti u fermentoru, koji je za to potreban, mora redovno da se kontroliše. U najjednostavnijem slučaju se kod ove metode uređaj za doziranje nalazi na fermentoru, tako da je za unos potreban samo vertikalni puž. Visina fermentora inače mora da se savlada pomoću pužnog mehanizma za podizanje. Za

punjenje puža mogu da se koriste bilo koji skladišni rezervoari koji delom poseduju uređaje za usitnjavanje [3-8]. Karakteristike sistema za unos sa transportnim puževima prikazane su u tabeli 3.15, dok su primeri dati na slici 3.20.

Direktan unos pomoću potiskujućeg dnaKod većih postrojenja se često kao dopuna uz različite sisteme unosa koriste konstrukcije sa potiskujućim dnom. One služe za bolju organizaciju radnog vremena i mogu da se pune direktno pomoću nagibnih vozila ili utovarivača točkaša ili sličnih mašina. U zavisnosti od dimenzija mogu da se skladište zalihe supstrata za jedan ili nekoliko dana. Na taj način u toku određenog vremenskog perioda različiti korišćeni agregati za dotur (pre svega pužni transporteri, pumpe za mešanje, transportne trake) mogu da se pune automatski.

3938


3

Pasiranje biomaseKofermenti (na primer repa) se prerađuju pomoću agregata za usitnjavanje uobičajenih u preradi repe, tako da prelaze u stanje u kom mogu da se pumpaju. Sadržaj suve materije koji preostaje iznosi do 18 %. Razređeni supstrati skladište se u odgovarajućim rezervoarima i uz zaobilaženje predjame direktno upumpavaju u fermentor pomoću agregata opisanih u odeljku o transportu i unosu. Primenom ovog postupka u slučaju korišćenja tečnog stajnjaka ne može da se ostvari povećanje sadržaja suve materije u fermentoru [3-8].

Ulivni kanaliUlivni kanali predstavljaju veoma robustno i tehnički jednostavno rešenje za unos supstrata, oni mogu lako da se pune pomoću utovarivača točkaša i takođe omogućavaju veoma brzo dodavanje većih količina supstrata. Ova tehnika još može da se pronađe kod starijih malih postrojenja, veoma je povoljna i načelno ne zahteva održavanje. Međutim, usled direktne integracije u fermentor mogu da se jave veliki problemi sa neprijatnim mirisima i oslobađanje metana iz fermentora, zbog čega ova tehnika danas kod izgradnje novih postrojenja više ne igra ulogu [3-17].

Unos čvrstih supstrata u suvoj fermentaciji (garažni postupak)Zbog jednostavne mogućnost ulaska vozila u boksne fermentore, kod postojećih postrojenja nije predviđena automatizacija punjenja. I punjenje i pražnjenje se vrši pomoću transportnih mašina uobičajenih u oblasti poljoprivrede, a najčešće utovarivačima točkašima.

Armature i cevovodiArmature i cevovodi koji se koriste moraju biti otporni na medije i koroziju. Armature poput spojnica, zapornih ventila, povratnih ventila, otvora za čišćenje i manometara moraju biti montirane tako da su lako dostupne, da njima može dobro da se rukuje i da su zaštićene od mraza. „Bezbednosna pravila za biogas postrojenja“ Savezne asocijacije poljoprivrednih strukovnih udruženja sadrže informacije o zahtevima u odnosu na cevovode i armature i mogu biti od pomoći za ispunjavanje odgovarajućih zakonskih i tehničkih propisa u pogledu karakteristika materijala, bezbednosnih mera i ispitivanja hermetičnosti za bezbedan rad biogas postrojenja [3-18].

Karakteristike • materijal cevi: PVC, HDPE, čelik ili nerđajući čelik, zavisno od opterećenja od strane medija i klase pritiska• spojevi su izvedeni sa prirubnicama, zavareni ili lepljeni• potisni cevovodi bi trebalo da imaju prečnik od 150 mm, a vodovi koji nisu pod pritiskom (prelivni i povratni

cevovodi) zavisno od supstrata prečnik od 200–300 mm• svi materijali moraju biti hemijski postojani u odnosu na supstrat i u stanju da podnesu maksimalan pritisak

pumpe (potisni cevovod)

Specifičnosti • ventili sa klinasto obrađenim pločicama zaptivaju jako dobro, ali su osetljivi na prisustvo nepoželjnih materija• nožasti ventili presecaju vlaknaste materije• da bi spojevi cevi mogli brzo da se rastave, trebalo bi koristiti priključke sa loptastim naglavkom • kod svih armatura i cevovoda treba voditi računa da ne dođe do smrzavanja, a kod toplog supstrata bi trebalo

postaviti toplotnu izolaciju • cevi treba uvek postavljati sa padom od 1–2 % da bi se omogućilo pražnjenje• odgovarajućim postavljanjem cevovoda treba sprečiti povratni tok supstrata iz fermentora u predjamu • prilikom postavljanja cevi u zemlju treba voditi računa da tlo pre postavljanja bude dobro sabijeno • ispred odbojnih ventila treba postaviti zasun za slučaj da odbojni ventil usled nepoželjnih materija više ne zatvara

kako treba • cevovodi od sivog liva nisu pogodni, jer su skloniji formiranju taloga od npr. plastičnih cevi sa ravnim zidovima

TAB. 3.16: KARAKTERISTIKE ARMATURA I CEVOVODA ZA TEČNOSTI

Karakteristike • materijal cevi: HDPE, PVC, čelik ili nerđajući čelik (nikako cevi od bakra ili drugih obojenih metala!)• spojevi su izvedeni sa prirubnicama, zavareni, lepljeni ili sa navojem

Specifičnosti • kod svih armatura i cevovoda treba voditi računa da ne dođe do smrzavanja• cevi uvek treba postavljati sa padom da bi se sprečilo nepoželjno skupljanje kondenzata (opasnost od začepljenja) • mora da postoji mogućnost ispuštanja kondenzata iz svih cevovoda za gas, odvodnjavanje preko šahta za kondenzat • sve armature moraju biti lako pristupačne, lake za održavanje i mora da postoji mogućnost opsluživanja sa

bezbednog mesta • prilikom postavljanja cevi u zemlju treba voditi računa da tlo pre postavljanja bude dobro sabijeno, da se

postavljanje vrši bez naprezanja cevi i da se eventualno predvide kompenzatori ili U-lukovi

TAB. 3.17: KARAKTERISTIKE ARMATURA I CEVOVODA ZA GAS

Slika 3.21: Cevovodi i armature u pumpnoj stanici, zaporni ventil [PlanET Biogastechnik GmbH (levo), FNR/M. Paterson (desno)]

Slika 3.20: Unos čvrste biomase pomoću transportnih puževa [Konrad Pumpe GmbH]

Slika 3.22: Radne platforme između rezervoara sa cevovodima i uređajima za podešavanje pritiska (levo); gasni kompresor (desno) [MT-Energie GmbH (levo), Gastechnik Himmel GmbH (desno)]

Izuzetno značajnim faktorom pokazala se mogućnost ispuštanja kondenzata iz gasovoda na svim mestima, odnosno da vodovi moraju da se izgrade sa tolikim padom da i mala ulegnuća ipak ne dovode do nepredviđenog zadržavanja u vodovima. Usled niskih pritisaka u sistemu već veoma male količine kondenzata mogu da dovedu do potpunog zagušenja vodova. Najznačajniji parametri vodova za fluide i gas prikazani su u tabelama 3.16 i 3.17. Ilustraciju pružaju slike 3.21 i 3.22..

3.2.2 Proizvodnja biogasa3.2.2.1 Konstruktivne izvedbe fermentoraKonstruktivne izvedbe fermentora su tesno povezane sa postupkom fermentacije. Za fermentaciju supstrata mogu da se primene postupci sa potpunim mešanjem, postupci sa klipnim strujanjem i specijalni postupci.

4140


3

Karakteristike • veličina konstrukcije: kod horizontalnih fermentora do 800 m3, kod vertikalnih fermentora do oko 2.500 m3

• materijal: pretežno čelik ili nerđajući čelik, ali i armirani beton

Primena • mokra fermentacija: pogodni za supstrate koji mogu da se pumpaju sa visokim sadržajem suve materije • suva fermentacija: tehnički uređaji za mešanje i transport moraju da se prilagode supstratu• predviđeni za polukontinualno, odnosno kontinualno punjenje

Prednosti + kod malih postrojenja kompaktna, troškovno povoljna konstrukcija + razdvajanje faza fermentacije u klipnom strujanju + konstruktivno uslovljeno sprečavanje formiranja plivajućih i sedimentnih slojeva + ispunjavanje retencionog vremena usled pretežnog sprečavanja „kratkospojnih“ strujanja + kratka retenciona vremena + može efikasno da se zagreje, mali gubici toplote usled kompaktne konstrukcije + mokra fermentacija: moguća je primena snažnih, funkcionalno bezbednih i energetski efikasnih mešalica

Nedostaci - potreban prostor kod rezervoara - nedostaje inokulacija sveže mase ili mora da se ostvari recirkulacijom ostatka fermentacije - proizvodnja je ekonomski isplativa samo u malim veličinama - održavanje mešalice zahteva kompletno pražnjenje fermentora

Specifičnosti • kao reaktor sa klipnim strujanjem sa cilindričnim ili pravougaonim poprečnim presekom • mogu da se proizvedu kao horizontalni i vertikalni, pri čemu se uglavnom koriste horizontalni • kod vertikalne izvedbe se klipno strujanje uglavnom ostvaruje pomoću vertikalno, retko pomoću horizontalno

ugrađenih elemenata • mogu da rade sa i bez uređaja za mešanje

Konstruktivne izvedbe • treba predvideti otvore za sve priključne agregate i cevovode • radi bezbednosti mora da se instalira ventil za ograničenje pritiska

Održavanje • treba predvideti najmanje jedan otvor za ulazak radnika da bi u slučaju havarije reaktor bio pristupačan • prilikom izvođenja radova u fermentoru moraju da se poštuju bezbednosni propisi

TAB. 3.19: KARAKTERISTIKE FERMENTORA ZA BIOGAS SA KLIPNIM STRUJANJEM; PREMA [3-1] I [3-3]

Postupci sa potpunim mešanjemU oblasti poljoprivredne proizvodnje biogasa koriste se pretežno reaktori sa potpunim mešanjem cilindričnog, vertikalnog oblika. Oni su 2009. godine činili oko 90 % svih postojećih postrojenja. Fermentori se sastoje od jednog rezervoara sa betonskim dnom i zidovima od čelika ili armiranog betona. Rezervoar može biti u celini ili delimično ukopan u zemlju ili može da se ceo izgradi nadzemno.

Na rezervoar se nadograđuje gasno nepropusni pokrivač koji u zavisnosti od zahteva i konstrukcije može da se izvede na razne načine. U primeni su najčešće membranski krovovi i betonski krovovi. Potpuno mešanje realizuje se pomoću mešalica koje se nalaze u reaktoru, odnosno na reaktoru.

Specifične karakteristike prikazane su u tabeli 3.18, dok slika 3.23 prikazuje poprečni presek. Različiti oblici mešalica su detaljnije razmatrani u odeljku 3.2.2.3.

Postupak sa klipnim strujanjemBiogas postrojenja sa klipnim strujanjem – kod mokre fermentacije poznata i kao postrojenja sa protočnim rezervoarom – koriste efekat potiskivanja dodatog svežeg supstrata da bi se izazvalo klipno strujanje kroz fermentor cilindričnog ili pravougaonog poprečnog preseka. Mešanje, koje se u odnosu na pravac strujanja odvija poprečno, uglavnom se ostvaruje pomoću vratila sa lopaticama ili specijalno konstruisane cevi za usmeravanje strujanja. Karakteristike takvih postrojenja prikazane su u tabeli 3.19.

Slika 3.25: Reaktor sa klipnim strujanjem (suva fermentacija) [STRABAG Umweltanlagen GmbH]

Načelno postoje horizontalni i vertikalni fermentori sa klipnim strujanjem. U poljoprivredi se gotovo isključivo koriste horizontalni fermentori. Vertikalni fermentori u kojima se primenjuje postupak klipnog strujanja trenutno se koriste samo u pojedinačnim slučajevima i nisu predmet ovog razmatranja. Šematska konstrukcija je na osnovu primera za mokru fermentaciju i suvu fermentaciju prikazana na slikama 3.24 do 3.26.

Fermentori koji su uglavnom izvedeni kao horizontalni čelični rezervoari se prefabrikuju i zatim isporučuju. Međutim, neophodni transport fermentora do mesta korišćenja moguć je samo do određene veličine rezervoara. Oni mogu da se koriste kao glavni fermentor za manja postrojenja ili kao predfermentor za veća postrojenja sa glavnim fermentorima sa potpunim mešanjem (cilindrični rezervoari). Horizontalni fermentori mogu da rade i paralelno da bi se ostvario veći protok.

Mogućnost neželjenog iznosa nefermentisanog supstrata iz fermentora je kod principa klipnog strujanja smanjena, a retenciono vreme za celokupan materijal može da se osigura sa većom sigurnošću [3-3].

Šaržni postupakŠaržni postupci koncipirani su kao mobilna kontejnerska postrojenja ili stacionarni boksni fermentori. Ovi postupci su u toku proteklih godina dostigli komercijalni nivo i etablirali se na tržištu. Boksni fermentori od armiranog betona se pre svega koriste u oblasti fermentacije rasutih supstrata kao što je kukuruzna i travna silaža.

Kod šaržnog postupka se fermentori pune biomasom, hermetički zatvaraju i ponovo otvaraju tek nakon izuzimanja gasa. Punjenje i pražnjenje se po pravilu vrši pomoću utovarivača točkaša.

Slika 3.23: Fermentor sa potpunim mešanjem sa mešalicom sa dugačkim vratilom i drugim ugradnim elementima [Anlagen- und Apparatebau Lüthe GmbH]

Slika 3.24: Reaktor sa klipnim strujanjem (mokra fermentacija) [3-4]

Karakteristike • moguća veličina konstrukcije do preko 6.000 m3, mada sa porastom veličine mešanje i kontrola procesa postaju tehnički složeniji

• po pravilu se grade od betona ili od čelika

Primena • načelno sve vrste supstrata, mada se prednost daje supstratima koji mogu da se pumpaju sa malim i srednjim sadržajem suve materije

• tehnički uređaji za mešanje i transport moraju da se prilagode supstratu • recirkulacija supstrata kod čiste fermentacije obnovljivih sirovina • pogodni za kontinualno, polukontinualno i diskontinualno punjenje

Prednosti + konstrukcija je kod zapremina reaktora iznad 300 m3 troškovno povoljna + moguć promenljiv režim rada u protočnom ili poluprotočnom postupku + održavanje tehničkih agregata je u zavisnosti od izvedbe uglavnom moguće bez pražnjenja fermentora

Nedostaci - moguća i verovatna pojava „kratkospojnih“ strujanja, usled čega nije moguće pouzdano navesti retenciono vreme - moguće formiranje plivajućih i sedimentnih slojeva

Specifičnosti • kod nekih supstrata je preporučljivo uklanjanje sedimenta (npr. čvrsti stajnjak peradi zbog taloženja krečnjaka), pomoću dna sa grebačima i puža za iznošenje

Konstruktivne izvedbe • vertikalni cilindrični rezervoari, postavljeni nadzemno ili tako da im je gornji rub ravan sa nivoom tla • uređaji za mešanje moraju da poseduju veliki kapacitet; u slučaju fermentacije čistog tečnog stajnjaka može da se

primeni i pneumatsko mešanje upumpavanjem biogasa • mogućnosti mešanja: potapajuće mešalice u slobodnom prostoru reaktora, aksijalna mešalica na centralno

postavljenoj, vertikalnoj vodećoj cevi, hidrauličko mešanje sa eksternim pumpama, pneumatsko mešanje na bazi uduvavanja gasa kroz mlaznice po određenoj površini na dnu reaktora

Održavanje • otvor za ulazak radnika olakšava pristup reaktoru

TAB. 3.18: KARAKTERISTIKE FERMENTORA ZA BIOGAS SA POTPUNIM MEŠANJEM; PREMA [3-1] I [3-3]

4342


3

Da bi se fermentaciona masa u dovoljnoj meri snabdela anaerobnim bakterijama i da bi se smanjile količine nastalih kiselina, meša se sa najmanje 40 % fermentisanog supstrata u odnosu 40 % prema 60 % (sveže mase prema inokulacionom materijalu). Supstrat se u toku celokupnog retencionog vremena u trajanju od 3 do 6 nedelja dodatno preko mlaznica montiranih na krovu zaprskava perkolatom (perkolat = višak tečnosti koja se cedi iz supstrata i koja recirkuliše). Perkolat se cedi kroz supstrat, na dnu se sakuplja preko odvodnog kanala i upumpava u skladišni rezervoar [3-20]. Biogas se sakuplja u sabirnim cevovodima priključenim na fermentor i odvodi do mesta energetskog korišćenja.

Svrsishodnim su se pokazale kaskade fermentora sa 2 do 8 – uglavnom 4 – jedinice. Tako se ostvaruje polukontinualna proizvodnja gasa.

Kod primene šaržnih postupaka u obzir treba pre svega uzeti zahteve u pogledu režima rada uz niske emisije (uporedi poglavlje 3.2.5). Primeri su prikazani na slici 3.27.

Specijalni postupciPored gorenavedenih, veoma rasprostranjenih postupaka mokre i suve fermentacije, postoje i drugi postupci, koji ne mogu jasno da se klasifikuju u gorenavedene kategorije. Došlo je do razvoja niza novih rešenja čiji budući značaj trenutno još ne može da se proceni.

Vertikalni presek

H1 �

t t i@

H2 t i �

Horizontalni presek H1-H1 Razbijanje plivajućeg sloja

1 2 3 4 5 6 7

H1 8 9 10

� 11 12 13 14 15 16 17 18

19 20 21 H2 22

� 23

PunjenjeMerenje pritiskaPneumatski gasni ventilOdvodni gasovodCevovod za tečni stajnjakStatički nivoSpušteni nivoOgraničenje plivajućeg slojaKratak kanal za mešanje Dugačak kanal za mešanje Kontrolni poklopac na središnjem krovu Izuzimanje mulja sa dnaGrejanje fermentoraIzolacija rezervoaraOtvor za ulazak radnikaMerenje temperatureMlaznice za mešanje na dnu rezervoaraSmer kretanja fermentacione mase u glavnoj fermentacionoj komoriOrošeni plivajući slojNeorošena mesta Strujanje supstrata u glavnoj fermentacionoj komori uvek odozgo nadole Strujanje u postfermentacionoj komori uvek preko kratkih mlaznica za mešanje Strujanje od postfermentacione komore do glavne fermentacione komore uvek preko dugih povratnih kanala

Horizontalni presek H2-H2 Rasturanje i izuzimanje sloja mulja sa dna

AgroNet GmbH Dresden Pforzheimer Straße 17 01189 Dresden

Datum:

Name:

Prinzipskizze

stehender Doppelzylinder nach patentierten Pfefferkorn System VPS ("Verdängersystem Pfefferkorn")

Slika 3.28: Skica načelnog funkcionisanja fermentora po Pfefferkorn principu [AgroNet Dresden GmbH]

U domenu specijalnih postupaka mokre fermentacije su u istočnoj Nemačkoj rasprostranjeni postupci kod kojih se mešanje supstrata ostvaruje po dvokomornom principu (Pfefferkorn princip). Pri tome se hidrauličko mešanje supstrata ostvaruje automatskim porastom pritiska, koji rezultira iz proizvodnje gasa, i ispuštanjem pritiska u trenutku dostizanja zadatog natpritiska. Tako nije potrebno korišćenje električne energije za mešanje. Zato su, doduše, troškovi za izgradnju fermentora veći. U oblasti poljoprivrede već je izgrađeno preko 50 postrojenja koja su bazirana na ovoj tehnologiji, sa zapreminama fermentora između 400 i 6.000 m3, pretežno za fermentaciju tečnog stajnjaka sa malim udelom obnovljivih sirovina i za fermentaciju kanalizacionog mulja. Konstrukcija dvokomornog fermentora prikazana je na slici 3.28.

U oblasti suve fermentacije razvili su se različiti specijalni oblici šaržnog postupka. Uprkos razlikama je svim postupcima zajednička zatvorena prostorija za rasute supstrate.

Iz tehnike siliranja se kao veoma prosto rešenje razvila fermentacija u crevastoj foliji. Pri tome se gasno nepropusna crevasta folija dužine do 100 m na betonskoj ploči koja može da se zagreva preko uređaja za punjenje puni fermentacionim materijalom. Biogas se sakuplja preko integrisanog cevovoda i odvodi do kogenerativnog postrojenja.

Slika 3.29: Primeri specijalnih konstruktivnih izvedbi kod suve fermentacije; sekvencijalni šaržni reaktor (levo), boksni fermenor sa mešanjem (sredina), metanogena faza kod postupka kombinovane suve i mokre fermentacije i eksterni rezervoar gasa (desno) [ATB (levo), Mineralit GmbH (sredina), GICON Firmengruppe (desno)]

Slika 3.27: Primeri za boksne fermentore, kaskada fermentora [BEKON Energy Technologies GmbH & Co. KG]

Slika 3.26: Fermentor sa klipnim strujanjem; primeri iz prakse, cilindrični (levo) i pravougaoni (desno), [Novatech GmbH (levo), FNR/D. Riesel (desno)]

4544


3

Postupkom sekvencijalnog šaržnog reaktora naziva se sistem sa punjenjem preko gornje strane. Ovlaživanje supstrata ograničeno je na periodičnu perkolaciju, sve dok fermentacioni materijal ne bude potopljen tečnošću.

Novinu predstavlja dvofazni postupak sa boksnim fermentorima sa potpunim mešanjem. Materijal se homogenizuje pomoću pužnih vratila ugrađenih u fermentore, dok pužni transporteri obezbeđuju transport do sledeće faze. Šaržni fermentori izvedeni su bez ulaznih otvora. Rasuti fermentacioni materijal se umesto toga potpuno hermetički odvojeno unosi i izuzima preko pužnih transportera.

Kod dvofaznog postupka kombinovane suve i mokre fermentacije se u boksnoj komori odvija hidroliza i ispiranje fermentacionog materijala. Tečnost iz hidrolize i ispiranja odlazi u rezervoar, iz kog se dalje odvodi u metanogenu fazu. Kod ovog postupka postoji mogućnost da se metanogena faza pokrene i obustavi u roku od nekoliko sati i stoga je pogodan za proizvodnju regulacione energije. Neki od primera specijalnih konstruktivnih izvedbi prikazani su na slici 3.29.

3.2.2.2 Konstrukcija fermentoraFermentori se načelno sastoje od faktičkog rezervoara za fermentaciju, koji je toplotno izolovan, grejnog sistema, agregata za mešanje i sistema za izuzimanje sedimenata i fermentisanog supstrata.

Konstrukcija rezervoaraFermentori se konstruišu ili od čelika, nerđajućeg čelika ili armiranog betona.

Armirani beton usled zasićenja vodom postaje dovoljno gasno nepropusan, pri čemu je voda koja je za to potrebna sadržana u supstratu i biogasu. Fermentori se na licu mesta izlivaju od betona ili sastavljaju od prefabrikovanih elemenata. Kod betonskih rezervoara postoji mogućnost, ako to dozvoljavaju karakteristike tla, da se u celini ili delimično ukopaju u zemlju. Krov rezervoara može biti izveden od betona, kod ukopanih rezervoara i prohodan za vozila, pri čemu se biogas skladišti u eksternom rezervoaru za gas. Ako fermentor istovremeno treba da posluži i kao rezervoar za gas, koriste se gasno nepropusni membranski krovovi. Od određene veličine rezervoara je u slučaju betonskih krovova potrebno predvideti srednji potporni stub. Tu kod nestručne izvedbe postoji opasnost od formiranja pukotina na krovu. U prošlosti je neretko dolazilo do formiranja pukotina, nezaptivenosti i korozije betona, što je u ekstremnom slučaju dovodilo do rušenja fermentora.

Takve probleme treba izbeći dovoljnim kvalitetom betona i profesionalnim planiranjem fermentora. Savezna asocijacija nemačke industrije cementa objavila je brošuru o cementu LB 14 „Beton za rezervoare u biogas postrojenjima“ [3-13]. Tu su definisane preporuke u pogledu zahteva kvaliteta betona za fermentore od armiranog betona. Najnazačajniji parametri za beton koji se koristi u izgradnji biogas postrojenja navedeni su u tabeli 3.20. Dodatne informacije mogu da se dobiju iz brošura o cementu korišćenom u oblasti poljoprivrede LB 3 [3-10] i LB 13 [3-11]. Primer fermentora od armiranog betona u izgradnji prikazan je na slici 3.30.

Slika 3.30: Izgradnja betonskog fermentora [Wolf System GmbH]

Rezervoari od čelika i nerđajućeg čelika postavljaju se na betonski temelj sa kojim se povezuju. Koriste se motane limene trake i zavarene ili navojima spojene čelične ploče. Navojni spojevi se nakon toga zaptivaju. Čelični fermentori se uvek postavljaju nadzemno. Po pravilu se krovna konstrukcija koristi kao rezervoar za gas i izvodi sa gasno nepropusnom membranom. Parametri i karakteristike čeličnih fermentora navedeni su u tabeli 3.21. Primeri su prikazani na slici 3.31.

3.2.2.3 Mešanje i uređaji za mešanjeDobro mešanje sadržaja fermentora mora biti osigurano iz nekoliko razloga:• inokulacija svežeg supstrata putem kontakta sa biološki

aktivnom tečnošću u fermentoru,• ravnomerna distribucija toplote i hranljivih materija unutar

fermentora,• izbegavanje i razbijanje sedimentnih i plivajućih slojeva,• dobro izdvajanje biogasa iz fermentaciong supstrata.Do minimalnog mešanja fermentacionog supstrata dolazi unosom svežeg supstrata, strujanjem usled termičke konvekcije i podizanjem gasnih mehura. Međutim, to pasivno mešanje nije dovoljno, zbog čega proces mešanja mora aktivno da se potpomogne.

Mešanje može da se sprovodi putem mehaničkih uređaja u fermentoru, kao na primer mešalicama, hidraulički pomoću pumpi koje se nalaze izvan fermentora ili pneumatski putem uduvavanja biogasa u fermentor.

Poslednje dve navedene mogućnosti ne igraju veliku ulogu. U Nemačkoj se u oko 85 do 90 % postrojenja koriste mehanički uređaji, odnosno mešalice [3-1].

Mehaničko mešanjeMehaničko mešanje fermentacionog supstrata sprovodi se primenom mešalica. Razlikuju se mešalice bazirane na smicanju i rotirajuće mešalice. Njihova primena u velikoj meri zavisi od viskoznosti i sadržaja čvrste materije mešanog medijuma. Neretko se koriste kombinacije oba sistema. Oni se međusobno dopunjuju da bi tako mogao da se ostvari bolji efekat mešanja.

Slika 3.31: Fermentor od nerđajućeg čelika u izgradnji [WELTEC BIOPOWER GmbH]

Karakteristike • za fermentore u zoni koja dolazi u kontakt sa tečnošću C25/30; u zoni koja dolazi u kontakt sa gasom C35/45 odnosno C30/37 (LP) kod konstruktivnih elemenata koji su izloženi mrazu, za predjame i skladišta za tečni stajnjak = C 25

• ako se preduzmu odgovarajuće mere za zaštitu betona, moguća je primena betona sa manjom čvrstoćom • vodocementni faktor = 0,5, za predjame i skladišta za tečni stajnjak = 0,6• proračunsko ograničenje širine pukotina = 0,15 mm• zaštitni sloj betona do armature, najmanja unutrašnja mera 4 cm

Primena • za sve tipove fermentora (horizontalni i vertikalni) kao i jame

Prednosti + temelj i fermentor mogu biti izvedeni kao jedan jedinstveni konstruktivni element + delimično moguća montaža prefabrikovanih elemenata

Nedostaci - može da se proizvodi samo u periodima bez mraza - vreme izgradnje duže nego kod čeličnih fermentora - veoma je teško napraviti eventualno potrebne otvore nakon izgradnje

Specifičnosti • kod podnog grejanja moraju se uzeti u obzir naponi koji su posledica zagrevanja • mora biti osigurana gasna nepropusnost• prilikom izrade armature moraju da se uzmu u obzir naponi koji mogu da potiču od delom velikih temperaturnih

razlika unutar konstrukcije da bi se izbegla oštećenja• pogotovo betonske površine koje nisu u stalnom kontaktu sa supstratom (gasna komora) zaštitnim slojevima

(npr. epoksidnim smolama) moraju da se zaštite od korozije izazvane kiselinama• nadležni organi često zahtevaju sistem za detekciju curenja • trebalo bi da je obezbeđena otpornost na sulfate (primena HS-cementa) • statiku rezervoara treba planirati veoma pažljivo i u odnosu na specifične okolnosti lokacije kako bi se sprečila

pojava pukotina i oštećenja

TAB. 3.20: KARAKTERISTIKE I PARAMETRI ZA BETON ZA REZERVOARE U BIOGAS POSTROJENJIMA; [3-10], [3-11], [3-13]

Karakteristike • pocinkovani/emajlirani konstruktivni čelik St 37 ili nerđajući čelik V2A, u gasnom prostoru podložnom koroziji V4A

Primena • za sve horizontalne i vertikalne fermentore i jame

Prednosti + moguća prefabrikacija i kratko vreme gradnje + fleksibilnost kod izrade otvora

Nedostaci - potreban temelj može da se izradi samo u periodima kada nema pojave mraza - za agregate za mešanje je najčešće potrebna dodatna noseća konstrukcija

Specifičnosti • pogotovo površine materijala koje nisu u stalnom kontaktu sa supstratom (gasni prostor) treba izraditi uz primenu kvalitetnih materijala ili sa zaštitnim slojevima radi zaštite od korozije

• mora biti obezbeđena gasna nepropusnost pre svega priključaka na temelj i krov • nadležni organi često zahtevaju sistem za detekciju curenja• na rezervoarima od konstruktivnog čelika obavezno treba sprečiti oštećenja zaštitnih slojeva

TAB. 3.21: KARAKTERISTIKE I PARAMETRI ČELIKA ZA REZERVOARE U BIOGAS POSTROJENJIMA

4746


3

Mešalice rade kontinualno ili intermitirano. U praksi se pokazalo da intervali mešanja empirijski moraju da se prilagode specifičnim karakteristikama svakog biogas postrojenja, kao na primer svojstvima supstrata, veličini fermentora, tendenciji ka formiranju plivajućeg sloja itd. Neposredno po puštanju postrojenja u rad se sigurnosti radi meša duže i češće. Stečena iskustva se zatim koriste za optimiranje dužine i učestalosti intervala, kao i podešavanje mešalica. Ovde mogu da se primene različiti tipovi mešalica.

U vertikalnim kotlastim fermentorima sa potpunim mešanjem često se koriste potapajuće mešalice. Razlikuju se brzohodne potapajuće mešalice sa dvo- ili trokrilnim propelerom i sporohodne potapajuće mešalice sa jednom velikom dvokrilnom lopaticom. Ove smicajuće mešalice

Karakteristike opšte:• dužina rada zavisna od supstrata, to mora da se utvrdi u fazi puštanja u rad • u velike fermentore može da se ugradi nekoliko mešalica propeler:• brzohodan uz intermitirani rad (500 do 1.500 obrtaja/min)• raspon snage: do 35 kWvelika lopatica:• sporohodna uz intermitirani rad (50 do 120 obrtaja/min)• raspon snage: do 20 kW

Primena • svi supstrati korišćeni u mokroj fermentaciji, u vertikalnim fermentorima • nisu pogodne za ekstremno velike viskozitete

Prednosti propeler: + proizvodi turbulentno strujanje, čime se postiže jako dobro mešanje u fermentoru i razbijanje plivajućih i

sedimentnih slojeva + zbog veoma dobre pokretljivosti moguće je postići ciljano mešanje svih zona fermentora

velika lopatica: + moguće ostvariti veoma dobro mešanje u fermentoru, + proizvodi manje turbulentno strujanje, ali veću potisnu snagu po angažovanom kWel u poređenju sa brzohodnim

potapajućim mešalicama Nedostaci opšti:

- usled vođica u fermentoru postoji veliki broj pokretnih delova - održavanje zahteva otvaranje fermentora, ali uglavnom nije potrebno pražnjenje (ako su opremljene vitlom) - zbog intermitiranog mešanja moguće taloženje i isplivavanje na površinu

propeler: - kod supstrata bogatih suvom materijom moguće formiranje kaverni (mešalica radi praznim hodom)

velika krila: - orijentacija mešalice mora da se odredi pre puštanja u rad

Specifičnosti • provođenje cevnih vođica kroz krov fermentora mora biti izvedeno gasno nepropusno • intermitirianim uključivanjem se upravlja npr. preko vremenskih prekidača ili drugim uređajima za upravljanje procesom • kućišta motora moraju biti u potpunosti nepropusna za tečnost, delom se nudi automatsko detektovanje curenja u

kućištu motora • hlađenje motora mora biti obezbeđeno i pri visokim temperaturama u fermentoru • moguće blago pokretanje i regulacija broja obrtaja uz primenu frekventnih regulatora

Konstruktivne izvedbe propeler:• elektromotori koji mogu da se potapaju, bez ili sa prenosnikom, opremljeni propelerom,• mogući prečnici propelera do oko 2,0 m • materijal: otporan na koroziju, nerđajući čelik ili liveno gvožđe sa zaštitnim slojemvelika lopatica:• elektromotori koji mogu da se potapaju, bez ili sa prenosnikom, opremljeni sa dva krila• prečnik lopatice: od 1,4 do 2,5 m• materijal: otporan na koroziju, nerđajući čelik ili liveno gvožđe sa zaštitnim slojem, krila od plastike ili epoksidne

smole armirane staklenim vlaknimaOdržavanje • delom otežano, jer motor mora da se izvadi iz fermentora

• na fermentoru moraju biti predviđeni otvori za održavanje i vađenje motora • pri izvođenju radova u fermentoru moraju da se poštuju bezbednosni propisi

TAB. 3.22: KARAKTERISTIKE I RADNI PARAMETRI POTAPAJUĆIH PROPELERNIH MEŠALICA; [3-2], [3-16], [3-17]

Slika 3.32: Potapajuća mešalica sa gasno nepropusnim ulaznim vodom (levo), potapajuća mešalica sa velikom lopaticom (desno) [Lothar Becker Agrartechnik GmbH (levo), KSB AG (desno)]

pokreću se elektromotorima sa i bez prenosnika. Pošto su kompletno uronjene u supstrat, njihova kućišta se oblažu tako da su otporna na pritisak vode i koroziju, pa se tako hlade okolnim medijumom [3-1]. Parametri za potapajuće propelerne mešalice navedeni su u tabeli 3.22, dok su primeri prikazani na slici 3.32.

Alternativno se kod smicajućih mešalica sa dugačkim vratilima motor nalazi na kraju rotacionog vratila, koje se ukoso ugrađuje u fermentor. Motor se nalazi izvan fermentora, pri čemu se ulaz vratila izvodi kroz krov fermentora ili, kod membranskih krovova, u gornjem delu zida i gasno nepropusno. Vratila dodatno mogu biti instalirana na dnu fermentora i opremljena sa jednim ili nekoliko propelera sa malim krilima ili alatima za mešanje sa velikim krilima. Tabela 3.23 sadrži parametre mešalica sa dugačkim vratilima, dok slika 3.33 prikazuje primere.

Karakteristike propeler:• srednje- do brzohodan (100–300 obrtaja/min)• raspoloživ raspon snage: do 30 kWvelika lopatica:• sporohodna (10–50 obrtaja/min)• raspoloživ raspon snage: 2–30 kWopšte:• dužina rada i broj obrtaja zavisno od supstrata, mora da se utvrdi u fazi puštanja u rad • materijal: otporan na koroziju, čelik sa zaštitnim slojem, nerđajući čelik

Primena • svi supstrati korišćeni u mokroj fermentaciji, samo u vertikalnim fermentorima

Prednosti + može da se ostvari veoma dobro mešanje u fermentoru + gotovo da nema pokretnih delova u fermentoru + može da se ostvari veoma dobro mešanje u fermentoru + u slučaju kontinualnog rada, može da se spreči taloženje i isplivavanje na površinu

Nedostaci - usled stacionarnog postavljanja moguće nepotpuno mešanje - usled toga su moguće zone u kojima dolazi do formiranja sedimentnih i plivajućih slojeva - u slučaju intermitiranog mešanja moguće taloženje i isplivavanje na površinu - kod eksterno postavljenih motora može da dođe do problema usled bučnosti motora ili prenosnika - vratila i ležajevi koji se nalaze u fermentoru podložni su kvarovima, u slučaju problema je eventualno potrebno

delimično ili potpuno pražnjenje fermentora

Specifičnosti • provođenje vratila mešalice kroz zid fermentora mora biti izvedeno gasno nepropusno• intermitiranim uključivanjem se upravlja npr. preko vremenskih prekidača ili drugim uređajima za upravljanje

procesom• moguće blago pokretanje i regulacija broja obrtaja uz primenu frekventnih regulatora

Konstruktivne izvedbe • eksterno postavljeni elektromotori bez/sa prenosnikom, interno postavljeno vratilo mešalice sa jednim ili nekoliko propelera, odnosno dva krila (eventualno sa alatima za usitnjavanje (vidi poglavlje Usitnjavanje))

• kraj vratila je eventualno fiksiran za pod ili je vratilo izvedeno kao plivajuće ili zakretno • moguć PTO priključak

Održavanje • održavanje motora je zbog montaže izvan fermentora moguće jednostavno i bez prekidanja procesa • popravka propelera i vratila je otežana, jer moraju da se izvade iz fermentora ili fermentor mora da se isprazni • na fermentoru moraju biti predviđeni otvori za održavanje• pri izvođenju radova u fermentoru moraju da se poštuju bezbednosni propisi

TAB. 3.23: KARAKTERISTIKE I RADNI PARAMETRI MEŠALICA SA DUGAČKIM VRATILOM

Drugu mogućnost smicajućeg mehaničkog mešanja sadržaja fermentora nude aksijalne mešalice. One se često koriste u danskim biogas postrojenjima i rade kontinualno. One se nalaze na vratilu koje je često centrično montirano na krovu fermentora. Brzina pogonskog motora koji se nalazi izvan fermentora se pomoću prenosnika smanjuje na nekoliko obrtaja u minuti. One bi trebalo da u unutrašnjosti fermentora proizvode konstantno strujanje, koje u središnjem delu teče u pravcu nadole, a uz zidove u pravcu nagore. Karakteristike i radni parametri aksijalnih mešalica dati su u tabeli 3.24, dok je primer prikazan na slici 3.34.

Lopataste mešalice su spororotirajuće mešalice sa dugačkim vratilom. Mešanje nije usmereno na smicanje, već na kružno pomeranje supstrata i treba da dovede do dobre promešanosti supstrata bogatih suvom materijom. Ove mešalice se koriste kako u vertikalnim kotlastim fermentorima sa potpunim mešanjem, tako i u horizontalnim fermentorima sa takozvanim klipnim strujanjem.

4948


3

Slika 3.33: Mešalice sa dugačkim vratilom [WELTEC BIOPOWER (levo), Armatec FTS GmbH & Co. KG (desno)]

Karakteristike • sporohodne mešalice sa kontinualnim radom• raspoloživ raspon snage: do 25 kW• dužina rada i broj obrtaja zavisno od supstrata, mora da se utvrdi u fazi puštanja u rad • materijal: otporan na koroziju, uglavnom nerđajući čelik• potrebna pogonska snaga: npr. 5,5 kW pri 3.000 m3, najčešće i iznad toga

Primena • svi supstrati korišćeni u mokroj fermentaciji, samo u vertikalnim većim fermentorima

Prednosti + može da se ostvari veoma dobro mešanje u fermentoru + gotovo da nema pokretnih delova u fermentoru + pogon je postavljen izvan fermentora, pa je pogodan za održavanje + tanki plivajući slojevi mogu da se usisavaju nadole + u velikoj meri se sprečava kontinualno taloženje i isplivavanje na površinu

Nedostaci - usled stacionarnog postavljanja moguće nepotpuno mešanje - time su moguće zone u kojima dolazi do formiranja sedimentnih i plivajućih slojeva, čemu su posebno skloni

rubni delovi - ležište vratila je izloženo visokim opterećenjima, zbog čega je eventualno potrebno intenzivno održavanje

Specifičnosti • provođenje vratila mešalice kroz zid fermentora mora biti izvedeno gasno nepropusno• regulacija broja obrtaja moguća uz primenu frekventnih regulatora

Konstruktivne izvedbe • eksterno postavljeni elektromotori sa prenosnikom, interno postavljeno vratilo mešalice sa jednim ili nekoliko propelera, odnosno krila, izvedene kao stojeće ili viseće mešalice

• propeleri mogu biti montirani zajedno sa cevi koja potpomaže usmeravanje strujanja• moguće je i ekscentrično postavljanje mešalice

Održavanje • održavanje motora je zbog montaže izvan fermentora moguće jednostavno i bez prekidanja procesa • popravka propelera i vratila je otežana, jer moraju da se izvade iz fermentora ili fermentor mora da se isprazni • na fermentoru moraju biti predviđeni otvori za održavanje• pri izvođenju radova u fermentoru moraju da se poštuju bezbednosni propisi

TAB. 3.24: KARAKTERISTIKE I RADNI PARAMETRI AKSIJALNIH MEŠALICA ZA BIOGAS POSTROJENJA

Pneumatsko mešanjePneumatsko mešanje fermentacionog supstrata se doduše nudi od strane nekih proizvođača, ali kod poljoprivrednih biogas postrojenja igra podređenu ulogu.

Kod pneumatskog mešanja se preko poda fermentora uduvava biogas. Tako usled gasnih mehura koji se podižu dolazi do vertikalnog kretanja i mešanja supstrata.

Ovi sistemi imaju tu prednost što se mehanički delovi (pumpe i kompresori) potrebni za mešanje nalaze izvan fermentora i tako podležu manjem habanju. Ove tehnike nisu pogodne za razbijanje plivajućih slojeva, zbog čega mogu da se koriste samo za retke supstrate sa slabom sklonošću ka formiranju plivajućeg sloja. Karakteristike sistema za pneumatsko mešanje navedene su u tabeli 3.26.

Karakteristike • sporohodne mešalice sa intermitiranim radom • potrebna pogonska snaga: u velikoj meri zavisi od mesta primene i supstrata, kod suve fermentacije, usled

velikog otpora koji pruža supstrat, potrebna znatno veća snaga • dužina rada i broj obrtaja zavisno od supstrata mora da se utvrdi u fazi puštanja u rad • materijal: otporan na koroziju, uglavnom čelik sa zaštitnim slojem, ali je moguć i nerđajući čelik

Primena • svi supstrati korišćeni u mokroj fermentaciji (posebno za supstrate bogate suvom materijom)

Prednosti + može da se ostvari dobro mešanje u fermentoru + pogon je postavljen izvan fermentora, pa je pogodan za održavanje, moguć i PTO-priključak + sprečava se taloženje i isplivavanje na površinu

Nedostaci - za održavanje lopatica fermentor mora da se isprazni - kod havarije pri suvoj fermentaciji potrebno je manuelno pražnjenje celog fermentora (eventualno je moguće

„podizanje“ sadržaja (putem pomoćne mešalice) i ispumpavanje) - usled stacionarnog postavljanja moguće nepotpuno mešanje, potrebno strujanje u fermentoru mora da se

obezbedi pomoćnim agregatima (kod horizontalnih fermentora najčešće uz primenu pužnih transportera sa zaptivačem, kod vertikalnih fermentora pomoću smicajnih mešalica)

Specifičnosti • provođenje vratila mešalice kroz zid fermentora mora biti izvedeno gasno nepropusno• regulacija broja obrtaja moguća uz primenu frekventnih regulatora

Konstruktivne izvedbe • eksterno postavljeni elektromotori sa prenosnikom, interno postavljeno vratilo mešalice sa nekoliko lopatica, delom je moguća montaža cevi razmenjivača toplote na vratilu, odnosno u sastavu lopatica (kod horizontalnih fermentora)

Održavanje • održavanje motora je zbog montaže izvan fermentora moguće jednostavno i bez prekidanja procesa • popravka lopatica i vratila je otežana, jer fermentor mora da se isprazni • na fermentoru moraju biti predviđeni otvori za održavanje• pri izvođenju radova u fermentoru moraju da se poštuju bezbednosni propisi

TAB. 3.25: KARAKTERISTIKE I RADNI PARAMETRI LOPATASTIH MEŠALICA U VERTIKALNIM I HORIZONTALNIM FERMENTORIMA

Slika 3.34: Aksijalna mešalica [EKATO Process Technologies GmbH] Slika 3.35: Lopatasta mešalica [PlanET Biogastechnik GmbH]

Hidrauličko mešanjeKod hidrauličkog mešanja se supstrat u fermentor utiskuje pomoću pumpi i mlaznica koje se pomeraju horizontalno ili dodatno i vertikalno. Usisavanje i upumpavanje fermentacionog supstrata mora da se vrši tako da je sadržaj fermentora po mogućnosti kompletno promešan.

I sistemi hidrauličkog mešanja imaju tu prednost što se mehanički delovi potrebni za mešanje nalaze izvan fermentora i tako podležu manjem habanju i mogu lako da se održavaju. I hidrauličko mešanje je samo uslovno pogodno za razbijanje plivajućih slojeva, zbog čega može da se koristi samo za retke supstrate sa slabom sklonošću ka formiranju plivajućeg sloja. Za ocenu pumpne tehnike dodatno treba obratiti pažnju na podatke

u poglavlju 3.2.1.4. Tabela 3.27 daje pregled karakteristika i radnih parametara sistema za hidrauličko mešanje.

Izuzimanje fermentisanog materijalaFermentori sa potpunim mešanjem u normalnom slučaju poseduju preliv, koji radi po principu sifona, da bi se sprečilo ispuštanje gasa. Fermentisani supstrat može da se izuzme i pomoću pumpi. Preporučuje se da se materijal pre izuzimanja iz skladišta za ostatak fermentacije promeša. Usled toga se za potrebe finalnog načina korišćenja, na primer u poljoprivredi, ostvaruje konstantna konsistencija i kvalitet organskog đubriva. Za te potrebe su se dobrim pokazale mešalice sa PTO priključkom, koje radi poboljšanja ekonomske isplativosti ne

U horizontalnim fermentorima je vratilo mešalice usled konstrukcije postavljeno horizontalno, pri čemu se mešanje odvija pomoću na njemu pričvršćenih lopatica. Horizontalno klipno strujanje osigurano je dodavanjem materijala u fermentor. U vratilima i u lopaticama mešalica su često integrisane grejne spirale (vidi sliku 3.24), pomoću kojih se fermentacioni supstrat zagreva. Mešalica se više puta na dan uključuje na kratak vremenski period sa malim brojem obrtaja.

U vertikalnim kotlastim fermentorima sa potpunim mešanjem se horizontalno postavljeno vratilo mešalice nalazi u čeličnoj konstrukciji. Položaj vratila ne može da se menja. Mešanje sadržaja fermentora vrši se pomoću korespondirajuće smicajuće mešalice. Primer je prikazan na slici 3.35.

Karakteristike i radni parametri prikazani su u tabeli 3.25.

5150


3

Karakteristike • potrebna snaga: npr. kompresor od 15 kW za fermentor zapremine 1.400 m3, polukontinualni režim rada• raspoloživi raspon snage: od 0,5 kW su svi rasponi pogodni za biogas postrojenja

Primena • veoma retki supstrati, sa slabom sklonošću ka formiranju plivajućih slojeva

Prednosti + može da se ostvari dobro mešanje u fermentoru + gasni kompresor je postavljen izvan fermentora, što je pogodno sa aspekta održavanja + sprečava se formiranje sedimentnih slojeva

Nedostaci - radi održavanja uređaja za uduvavanje biogasa fermentor mora da se isprazni

Specifičnosti • tehnika komprimovanja mora biti pogodna za sastav biogasa

Konstruktivne izvedbe • ravnomerna raspodela mlaznica po celom dnu fermentora ili upumpavanje biogasa u vertikalnu vodeću cev po principu mamut-pumpe

• koristi se i kombinacija sa hidrauličkim ili mehaničkim mešanjem

Održavanje • održavanje gasnog kompresora je zbog montaže izvan fermentora moguće jednostavno i bez prekidanja procesa • popravka elementa za upumpavanje biogasa je otežana, jer fermentor mora da se isprazni • pri izvođenju radova u fermentoru moraju da se poštuju bezbednosni propisi

TAB. 3.26: KARAKTERISTIKE I RADNI PARAMETRI SISTEMA ZA PNEUMATSKO MEŠANJE U FERMENTORU

Karakteristike • primena pumpi sa velikim protokom• podaci o snazi: odgovaraju uobičajenim snagama pumpi, kao u poglavlju 3.2.1.4• materijal: kao kod pumpi

Primena • svi supstrati koji mogu lako da se pumpaju korišćeni u mokroj fermentaciji

Prednosti + uz primenu podesivih, potapajućih centrifugalnih pumpi ili cevi za usmeravanje strujanja, može da se ostvari dobro mešanje sadržaja fermentora; time je takođe moguće i razbijanje plivajućih i sedimentnih slojeva

Nedostaci - kod eksterno postavljenih pumpi bez ciljanog usmeravanja strujanja moguće je formiranje plivajućih i sedimentnih slojeva

- sa eksterno postavljenim pumpama bez ciljanog usmeravanja strujanja ne mogu da se razbiju plivajući i sedimentni slojevi

Specifičnosti • za specifičnosti agregata vidi poglavlje 3.2.1.4

Konstruktivne izvedbe • potapajuća centrifugalna pumpa ili na suvom postavljena centrifugalna pumpa, pumpa sa ekscentričnim puževima ili rotirajuća klipna pumpa, vidi poglavlje 3.2.1.4

• kod eksterno postavljenih pumpi mesta ulaza u fermentor mogu biti opremljena pokretnim cevima za usmeravanje ili mlaznicama; moguće je prebacivanje sa jednog na drugo ulivno mesto

Održavanje • važe isti, za agregate specifični podaci o održavanju kao u poglavlju 3.2.1.4

TAB. 3.27: KARAKTERISTIKE I RADNI PARAMETRI SISTEMA ZA HIDRAULIČKO MEŠANJE U FERMENTORU

moraju biti trajno opremljene motorom. Umesto toga se za izvlačenje ostatka fermentacije priključuje, na primer, motor traktora da bi mešanje moglo da se sprovede u određeno vreme.

Kod horizontalnih fermentora se fermentisani materijal putem klipnog strujanja nastalog usled supstrata unetog u fermentor izuzima preko preliva ili odvodne cevi postavljene ispod nivoa supstrata.

3.2.2.4 Drugi sporedni uređajiMnogobrojna biogas postrojenja poseduju delove koji nisu nužno potrebni za rad, ali u pojedinačnom slučaju – uglavnom u zavisnosti od supstrata – mogu biti od koristi. U narednom delu prikazane su mere protiv formiranja pene i sedimentnog sloja. Osim toga je opisan procesni korak razdvajanja čvrste i tečne faze, koji sledi nakon procesa formiranja biogasa.

Odvajač pene i sprečavanje nastanka peneU zavisnosti od korišćenog supstrata, odnosno korišćenog sastava supstrata, kod mokre fermentacije može da dođe do formiranja pene u fermentoru. Ta pena može da zaguši gasovod za izuzimanje biogasa, zbog čega bi gasovod u fermentoru trebalo da se postavi što je moguće više. Dodatni odvajači pene treba da spreče unos pene u cevovod za supstrat koji vodi do postfermentora ili skladišnih laguna. To je šematski prikazano na slici 3.36.

Osim toga, u gasnom prostoru fermentora može da se instalira senzor pene, koji u slučaju formiranja previše pene pokreće alarm. U slučaju preteranog formiranja pene postoji mogućnost ubrizgavanja supstanci koje inhibiraju nastanak pene u fermentoru, ali za to mora da postoji odgovarajući uređaj u fermentoru. On može biti izveden u vidu prskalice. Treba, međutim, imati u vidu da su sitne rupice u cevima prskalice u gasnoj atmosferi podložne koroziji. To može da se spreči redovnim uključivanjem, i bez formiranja pene. Kao inhibitor može, na primer, da se koristi ulje, i to pretežno biljno ulje. U krajnjem slučaju već pomaže i voda koja se raspršuje nad tečnom fazom.

Uklanjanje sedimenta iz fermentoraSedimenti, odnosno sedimentni slojevi, se u mokroj fermentaciji formiraju usled taloženja teških materija kao što je na primer pesak. Predjame se radi odvajanja teških materija opremaju separatorima, mada pesak, na primer kod ekskremenata peradi, može biti čvrsto vezan za organsku materiju, tako da u predjamama uglavnom može da se ukloni samo kamenje i druge grube teške materije. Veliki deo peska oslobađa se tek u toku procesa biološke razgradnje u fermentoru.

Određeni supstrati, kao na primer tečni stajnjak svinja ili ekskrementi peradi, mogu da pospešuju formiranje takvih slojeva. Sedimentni slojevi u toku vremena mogu postati veoma veliki, čime se smanjuje iskoristiva zapremina fermentora. Bilo je slučajeva da se fermentori do pola napune peska. Sedimentni slojevi, osim toga, mogu jako da se stvrdnu, tako da mogu da

Slika 3.36: Uređaji za neometani odvod gasa; ulazna gasna cev sa otvorom nagore (levo dotur supstrata) [DBFZ]

Karakteristike • karakteristike agregata za uklanjanje sedimenta odgovaraju onim navedenim za pojedinačne agregate koji su opisani u tekstu

Primena • čistači dna samo u vertikalnim fermentorima sa zaobljenim i ravnim dnom • pužni transporteri za izuzimanje u horizontalnim i vertikalnim fermentorima • konusno dno kod vertikalnih fermentora

Specifičnosti • specifičnosti agregata za uklanjanje sedimenta odgovaraju onim navedenim za pojedinačne agregate koji su opisani u tekstu

• pužni transporteri za izuzimanje moraju biti ili vodonepropusno provedeni kroz zid fermentora ili gasno nepropusno iznad zida fermentora

• izuzimanje može da prouzrokuje jake neprijatne mirise • kod primene pužnih transportera za izuzimanje, u fermentor mora biti integrisan pumpni šaht

Konstruktivne izvedbe • čistač dna sa eksterno postavljenim pogonom za vađenje sedimentnog sloja • pužni transporteri za izuzimanje na dnu fermentora• konusno dno fermentora sa pumpom za izuzimanje i uređajem za podizanje sedimentnog sloja ili uređajem za

ispiranje

Održavanje • održavanje je kod fiksno instalisanih sistema povezano sa ispuštanjem sadržaja fermentora, stoga prednost imaju eksterno postavljeni pogonski uređaji ili agregati koji mogu da se demontiraju

• pri izvođenju radova u fermentoru moraju da se poštuju bezbednosni propisi

TAB. 3.28: TEHNIČKI UREĐAJI ZA UKLANJANJE SEDIMENTA IZ FERMENTORA

Slika 3.37: Pužni separator [FAN SEPARATOR GmbH]

se uklone samo lopatama ili bagerima. Uklanjanje sedimentnih slojeva moguće je preko čistača poda ili ispusta u podu. Međutim, u slučaju formiranja čvrstih sedimentnih slojeva, nije u svim slučajevima zagarantovana funkcionalnost sistema za uklanjanje sedimenta, zbog čega može biti potrebno da se fermentor otvori da bi se sedimentni slojevi uklonili ručno ili mašinskim putem. Moguće tehnike uklanjanja sedimenta prikazane su u tabeli 3.28. Kod veoma visokih fermentora

Dotur Supstrata Ulazna gasna cev

5352


3

• dodavanje svežeg supstrata,• formiranje temperaturnih slojeva ili temperaturnih zona

usled nedovoljne toplotne izolacije, neefikasnog ili pogrešno dimenzionisanog grejanja, nedovoljnog mešanja,

• položaj grejnih uređaja,• ekstremne spoljne temperature u toku leta i zime, kao i • otkazivanje agregata.Radi obezbeđivanja potrebnih procesnih temperatura i kompenzacije gubitaka toplote, supstrat mora da se zagreva, što može da se ostvari preko eksternih ili u fermentor integrisanih razmenjivača toplote, odnosno grejnih uređaja.

Grejni uređaji koji su integrisani u fermentor zagrevaju u njemu sadržani fermentacioni supstrat. Tabela 3.32 daje pregled primenjenih tehnologija, dok slika 3.38 prikazuje primere.

Eksterni razmenjivači toplote fermentacioni supstrat zagrevaju pre unosa u fermentor, čime on u fermentor dospeva već prethodno zagrejan. Tako mogu da se izbegnu oscilacije temperature prilikom unosa supstrata. Kod primene eksternih razmenjivača toplote mora da se ostvari ili kontinualno mešanje supstrata putem razmenjivača toplote ili mora da se obezbedi dodatno interno grejanje u fermentoru, da bi se u njemu održala konstantna temperatura. Karakteristike eksternih razmenjivača toplote prikazani su u tabeli 3.33.

3.2.3 Skladištenje fermentisanog supstrata3.2.3.1 Tečni ostatak fermentacijeSkladištenje načelno može da se vrši u lagunama i u cilindričnim ili pravougaonim rezervoarima (nadzemni i podzemni rezervoari). Po pravilu se koriste vertikalni okrugli rezervoari od betona i nerđajućeg/emajliranog čelika. Oni u pogledu konstrukcije mogu da se uporede sa vertikalnim kotlastim fermentorima sa potpunim mešanjem (vidi poglavlje 3.2.2.1 o konstruktivnim izvedbama fermentora). Mogu biti opremljeni mešalicom da bi se ostatak fermentacije pre izuzimanja homogenizovao. Mogu da se koriste fiksno instalirane mešalice (na primer potapajuća mešalica) ili bočna sa zglavkastim vratilom ili traktorska mešalica sa pogonom preko PTO priključka. Osim toga bi rezervoari trebalo da imaju pokrivač (gasno nepropusni ili gasno propusni). Obe varijante imaju tu prednost da dovode do smanjenja emisija neprijatnih mirisa, kao i do smanjenja gubitaka hranljivih materija u toku skladištenja. Gasno nepropusni pokrivači, na primer

sa preko 10 m visine statički pritisak može biti dovoljan za uklanjanje peska, kreča i mulja.

Razdvajanje čvrste i tečne fazeSa povećanjem udela čvrstih supstrata u proizvodnji biogasa veću pažnju treba posvetiti poreklu tečnosti za razređivanje i kapacitetu skladišta za ostatak fermentacije. Skladište je često planirano za postojeći tečni stajnjak, ali više ne može da primi dodatne supstrate nakon fermentacije. Za taj slučaj, razdvajanje tečne i čvrste faze može biti ekonomski i tehnološki svrsishodno. Isceđena voda može da se koristi za razređivanje ili kao tečno đubrivo, a čvrsta frakcija može da se skladišti na malom prostoru ili da se kompostira.

Za razdvajanje tečne i čvrste faze mogu da se koriste trakaste filter prese, centrifuge ili navojni, odnosno pužni separatori. Zbog prevashodne primene pužnih separatora se njihove karakteristike navode u tabeli 3.29. Poprečni presek i primer primene separatora prikazani su na slici 3.37.

3.2.2.5 Grejanje i toplotna izolacijaToplotna izolacija fermentoraDa bi se smanjili gubici toplote, fermentori moraju dodatno biti opremljeni toplotnim izolacionim materijalom. Za toplotnu izolaciju mogu da se koriste komercijalni materijali, koji bi u zavisnosti od oblasti primene (blizina tla itd.) trebalo da poseduju različite karakteristike (vidi tabelu 3.30). Pregled parametara može da se pronađe u tabeli 3.31 koja sadrži primere izolacionih materijala. Izolacioni materijal se radi zaštite od uticaja vremenskih prilika oblaže trapeznim limom ili drvetom.

Grejanje fermentoraDa bi se osigurao optimalan proces fermentacije, u fermentoru mora da vlada ujednačena temperatura. Pri tome nije merodavno poštovanje zadate temperature tačno u deseti deo temperaturnog stepena, već da su oscilacije temperature što je moguće manje. To se odnosi kako na vremenske oscilacije temperature, tako i na raspodelu temperature u raznim delovima fermentora [3-3]. Velike oscilacije i prekoračenje, odnosno pad ispod određenih temperaturnih vrednosti, mogu da dovedu do inhibiranja procesa fermentacije ili u najgorem slučaju do obustave procesa. Uzroci za oscilacije temperature mogu biti različiti:

Primena • za supstrate koji mogu da se pumpaju i transportuju pomoću pužnih transportera • za supstrate sa sadržajem suve materije od 10 % do oko 20 % (proizvod može da sadrži do preko 30 % suve

materije u čvrstoj fazi)

Specifičnosti • dodatne opcije, kao što su npr. oscilatori, izdvajanje vode mogu da učine efikasnijim • moguć je potpuno automatizovan rad

Konstruktivne izvedbe • slobodnostojeći agregat• kod postrojenja sa vrlo kratkim retencionim vremenom moguće je instaliranje ispred biogas postrojenja;

time su moguće uštede pri projektovanju mešalica i sprečavanje havarija uzrokovanih čvrstim materijama, moguća je pojava plivajućih i sedimentnih slojeva

• instaliranje posle fermentacije radi recirkulacije vode za razređivanje i uštede mešalica u skladištu za ostatak fermentacije

Održavanje • dobro pristupačan agregat, održavanje je moguće bez prekidanja procesa

TAB. 3.29: TEHNOLOGIJA PUŽNIH SEPARATORA

Karakteristike • materijal u fermentoru ili ispod površine zemlje: materijali sa zatvorenim porama kao što je poliuretanska tvrda pena i penasto staklo, koji sprečavaju prodiranje vlage

• materijal iznad površine zemlje: mineralna vuna, ploče sa mineralnim vlaknima, ploče od tvrde pene, ekstrudira-na pena, stirodur, plastični penasti materijali, polistirol

• debljina materijala: koristi se 5–10 cm, ali je ispod 6 cm izolaciono dejstvo slabo; u praksi primenjene vrednosti više su bazirane na iskustvu nego na proračunima; u literaturi se navode debljine izolacije i do 20 cm

• koeficijenti prolaza toplote kreću se u rasponu od 0,03–0,05 W/(m2 · K)• izolacioni materijal u zoni dna fermentora mora biti u stanju da nosi teret potpuno napunjenog fermentora

Konstruktivne izvedbe • toplotna izolacija može da se postavi na unutrašnju ili na spoljnu stranu, pri čemu načelno nijednoj od ovih varijanti ne može da se da prednost

Specifičnosti • svi izolacioni materijali moraju biti otporni na glodare

TAB. 3.30: KARAKTERISTIKE IZOLACIONIH MATERIJALA [3-12], [3-13]

Izolacioni materijal Koeficijent provodljivosti toplote [W/m · K] Tip primene

Mineralna vlakna (oko 20–40 kg/m3) 0,030–0,040 WV, WL, W, WD

Izolacione ploče od perlita (150–210 kg/m3) 0,045–0,055 W, WD, WS

Polistirol pena EPS (15 kg/m3 < sirova gustina) 0,030–0,040 W

Polistirol pena EPS (20 kg/m3 < sirova gustina) 0,020–0,040 W, WD

Polistirol ekstrudirana pena XPS (25 kg/m3 < sirova gustina) 0,030–0,040 WD, W

Poliuretan tvrda pena PUR (30 kg/m3 < sirova gustina) 0,020–0,035 WD, W, WS

Penasto staklo 0,040–0,060 W, WD, WDS, WDH

TAB. 3.31: KARAKTERISTIKE IZOLACIONIH MATERIJALA – PRIMERI

Tipovi primene: WV sa opterećenjem na kidanje i smicanje; WL, W bez opterećenja pritiskom; WD sa opterećenjem pritiskom; WS izolacioni materijali za specijalne slučajeve primene; WDH povećana opteretivost kod podova koji raspoređuju pritisak; WDS povećana opteretivost u specijalnim oblastima primene

Karakteristike • materijal: kod postavljanja u prostoru za fermentaciju ili u vidu agregata za mešanje koriste se cevi od nerđajućeg čelika, PVC ili PEOC (plastične cevi usled slabe toplotne provodljivosti moraju biti postavljene blizu jedna drugoj), kod postavljanja u beton koriste se uobičajene cevi za podno grejanje

Primena • zidno grejanje: svi tipovi betonskih fermentora • podno grejanje: svi vertikalni fermentori • u unutrašnjosti postavljeno grejanje: svi tipovi fermentora, ali češće kod vertikalnih • grejni uređaji povezani sa agregatima za mešanje: svi tipovi fermentora, ali češće kod vertikalnih

Prednosti + grejni uređaji postavljeni u fermentor i povezani sa mešalicama poseduju dobru toplotnu provodljivost + kod podnog i zidnog grejanja ne dolazi do pojave naslaga + grejni uređaji integrisani u agregate za mešanje mogu da zagreju znatno veće količine materijala

Nedostaci - efikasnost podnog grejanja može u velikoj meri biti smanjena formiranjem sedimentnih slojeva - grejni uređaji ugrađeni u unutrašnjosti fermentora mogu da dovedu do formiranja naslaga, pa bi stoga trebalo da

se postave sa određenim odstojanjem od zida

Specifičnosti • mora postojati mogućnost odzračivanja grejnih cevi, zbog čega se strujanje u njima izvodi od dole prema gore • vodovi za grejanje postavljeni u beton izazivaju termičke napone • zavisno od veličine fermentora postavljaju se dva ili više grejnih kola• grejni uređaji ne smeju da ometaju druge agregate (npr. uređaje za čišćenje)• za termofilni režim rada nisu pogodni grejni uređaji postavljeni u zid ili u pod

Konstruktivne izvedbe • podno grejanje• grejni uređaji ugrađeni u zidove (kod čeličnih fermentora moguća i ugradnja na spoljnu stranu zida)• grejni uređaji postavljeni ispred zida • grejni uređaji integrisani u agregate za mešanje ili kombinovani sa njima

Održavanje • grejne uređaje radi obezbeđenja prenosa toplote treba redovno čistiti • grejni uređaji za grejanje koji su integrisani u fermentor ili u građevinsku konstrukciju su jako teško pristupačni ili

uopšte nisu pristupačni • pri izvođenju radova u fermentoru moraju da se poštuju bezbednosni propisi

TAB. 3.32: KARAKTERISTIKE I RADNI PARAMETRI INTEGRISANIH SISTEMA GREJANJA; [3-1], [3-12]

5554


3

Slika 3.38: Grejne cevi od nerđajućeg čelika postavljene u fermentoru (unutrašnje) (levo); ugradnja grejnih kablova u zid fermentora (sredina, desno) [WELTEC BIOPOWER GmbH (levo); PlanET Biogastechnik GmbH (sredina, desno)]

Karakteristike • materijal: po pravilu nerđajući čelik• protoci se orijentišu prema kapacitetu postrojenja i temperaturi procesa • prečnici cevi odgovaraju uobičajenim vodovima za supstrat u biogas postrojenjima

Primena • svi tipovi fermentora, češća primena kod fermentora sa klipnim strujanjem

Prednosti + može da se ostvari veoma dobar prenos toplote + dodata sveža masa ne dovodi do temperaturnog šoka u fermentoru + grejni uređaj tretira celokupnu zapreminu materijala + spoljni razmenjivači toplote mogu lako da se čiste i održavaju + dobra mogućnost regulisanja temperature

Nedostaci - eventualno treba predvideti dodatno grejanje fermentora - spoljni razmenjivač toplote predstavlja dodatni agregat koji je povezan sa dodatnim troškovima

Specifičnosti • mora postojati mogućnost odzračivanja razmenjivača toplote, zbog čega se strujanje u njima izvodi odozdo prema gore • dobro pogodni za termofilni režim

Konstruktivne izvedbe • razmenjivač toplote sa spiralnom cevi ili sa dvostrukim cevima

Održavanje • veoma dobra pristupačnost radi održavanja i čišćenja

TAB. 3.33: KARAKTERISTIKE I RADNI PARAMETRI SPOLJNIH RAZMENJIVAČA TOPLOTE; [3-3], [3-12]

Karakteristike • isporučuju se sa kapacitetom skladištenja gasa do 4.000 m3 • natpritisak: 5–100 mbara• propustljivost membrane: treba računati sa gubicima biogasa od 1–5 ‰ dnevno • materijali: butil-kaučuk, polietilenske i polipropilenske mešavine, EPDM kaučuk

Primena • za sva biogas postrojenja sa vertikalnim fermentorom i postfermentorom sa što je moguće većim prečnikom

Prednosti + nije potrebna dodatna zgrada + nije potreban dodatni prostor

Nedostaci - aktuelna koncentracija metana u gasnom prostoru zbog jakog mešanja gasova u slučaju velikog gasnog prostora ne može da se izmeri i stoga nije moguće utvrđivanje aktivnosti mikroorganizama

- bez dodatnog krova postoji samo slaba toplotna izolacija prema gasnom prostoru - bez dodatnog krova velika osetljivost na vetar

Specifičnosti • toplotna izolacija moguća pomoću dvostruke membrane sa uduvavanjem vazduha (krov sa dvostrukom membranom) • nije moguća montaža mešalica na gornjem delu fermentora

Konstruktivne izvedbe • membrana kao krov iznad fermentora• membrana ispod krova sa dvostrukom membranom • membrana ispod čvrstog krova na fermentoru sa povećanom visinom • slobodnoležeći i fiksirani membranski jastuk • membranski jastuk smešten u posebnoj zgradi ili rezervoaru • membranski jastuk na međutavanici, iznad fermentora• membranska vreća koja visi u nekom objektu (npr. nekorišćeni ambar), • membranski rezervoar ispod krova sa dvostrukom membranom

Održavanje • u najvećoj meri bez potrebe za održavanjem

TAB. 3.34: KARAKTERISTIKE I RADNI PARAMETRI MEMBRANSKIH GASNIH HAUBA, PODACI DELOM IZ [3-3]

membranski krovovi (vidi poglavlje 3.2.4.1 o integrisanim rezervoarima), osim toga omogućavaju iskorišćenje preostalog gasnog potencijala i ostatka fermentacije, kao i izbegavanje klimatski relevantnih emisija (vidi poglavlje 3.2.5) i mogu da se koriste kao dodatni rezervoar za gas. Obaveza gasno nepropusnog pokrivanja skladišta za ostatak fermentacije je sa EEG 2012 i zakonski implementirana. Sva skladišta za ostatak fermentacije koja su izgrađena od 2012. godine prema tome moraju biti tehnički gasno nepropusno pokrivena (vidi poglavlje 7). To je već i prema EEG 2009 bio standard za sva postrojenja odobrena shodno Saveznom zakonu o zaštiti od emisija.

Lagune su uglavnom pravougana, u zemlju ukopana i plastičnom folijom obložena skladišta. Najveći deo tih laguna je odozgo otvoren, samo malobrojne lagune su pokrivene folijom radi smanjenja emisija.

Veličina skladišta za ostatak fermentacije u velikoj meri zavisi od optimalnog trenutka razastiranja ostatka fermentacije po površinama koje treba đubriti. U tom kontekstu ukazuje se na Uredbu o đubrenju i poglavlje 10 o korišćenju ostatka fermentacije kao đubriva. Skladišta za ostatak fermentacije su po pravilu dimenzionisana, tako da poseduju skladišni kapacitet od najmanje 180 dana.

3.2.3.2 Čvrsti ostaci fermentacijeČvrsti ostaci fermentacije nastaju prilikom fermentacije čvrste materije i kao izdvojena komponenta proizvoda mokre fermentacije. Oni se, u zavisnosti od namene, skladište na mestima sa čvrstim tlom, na otvorenom ili u halama, kao i u otvorenim, delom mobilnim, rezervoarima i kontejnerima. Skladištenje se uglavnom vrši u naslaganim gomilama na nepropusnim podlogama od betona ili asfalta i slično je skladištenju čvrstog stajnjaka. Delom se kao skladišna površina koriste i prazni silo-rovovi. Prokapna tečnost, isceđena voda ili uneta atmosferska voda mora da se sakuplja i vrati u biogas postrojenje. Unos atmosferskih voda može da se umanji dodatnim ceradama ili nastrešnicama.

Kontejneri od čelika koriste se pretežno u slučaju izdvajanja čvrste frakcije iz tečnog ostatka fermentacije ceđenjem. Oni se, na primer, postavljaju ispod separatora (vidi sliku 3.37) i menjaju nakon što su se skroz napunili. I ovde bi unos atmosferskih voda trebalo da se spreči pokrivanjem kontejnera pomoću cerade. Razdvajanje čvrste i tečne faze i skladištenje čvrste frakcije alternativno može da se sprovodi i u hali. U slučaju postavljanja u hali, po potrebi otpadni vazduh može da se sakuplja i da se radi izbegavanja emisija amonijaka i neprijatnih mirisa sprovodi kroz uređaj za prečišćavanje (npr. vodeni i/ili biofilter).

Karakteristike • isporučuju se sa kapacitetom skladištenja gasa do 2.000 m3 (preko toga kao specijalne izvedbe na zahtev kupca)• natpritisak: 0,5–30 mbara• propustljivost membrane: treba računati sa gubicima biogasa od 1–5 ‰ dnevno• materijali: PVC (nema dug vek trajanja), butil-kaučuk, polietilenske i polipropilenske mešavine

Primena • za sva biogas postrojenja

Prednosti + u gasnom prostoru fermentora može da se izmeri koncentracija metana u aktuelno nastalom biogasu (tamo usled male količine gasa ne dolazi do jakog mešanja), što odražava aktivnost mikroorganizama

Nedostaci - eventualno je potreban dodatni prostor - eventualno je potrebna dodatna zgrada

Specifičnosti • postavljanjem tegova može da se poveća pritisak radi snabdevanja kogenerativnog postrojenja• u slučaju smeštaja u zgradi treba voditi računa da ventilacija u objektu bude veoma dobra da bi se sprečio

nastanak eksplozivnih mešavina • snaga motora kogenerativnog postrojenja može da se prilagodi nivou napunjenosti rezervoara

Konstruktivne izvedbe • slobodnoležeći i fiksirani membranski jastuk • membranski jastuk smešten u posebnoj zgradi ili rezervoaru • membranski jastuk na međutavanici, iznad fermentora• membranska vreća koja visi u nekom objektu (npr. nekorišćeni ambar), • membranski rezervoar ispod krova sa dvostrukom membranom


TAB. 3.35: KARAKTERISTIKE I RADNI PARAMETRI EKSTERNIH REZERVOARA ZA BIOGAS, PODACI DELOM IZ [3-3]

3.2.4 Skladištenje proizvedenog gasaBiogas nastaje u promenljivim količinama i delom sa pikovima proizvodnje. Iz tog razloga i zbog pretežno konstantne potrošnje mora privremeno da se skladišti u za to pogodnim rezervoarima. Rezervoari za gas moraju biti gasno nepropusni, otporni na pritisak, medijum, UV-zračenje, temperaturu i vremenske prilike. Pre puštanja u rad treba ispitati hermetičnost rezervoara za gas. Rezervoari za gas iz bezbednosnih razloga moraju da se opreme sigurnosnim ventilima za natpritisak i potpritisak, da bi se sprečila nedozvoljeno visoka promena

unutrašnjeg pritiska u rezervoaru. Kontrola ventila za natpritisak u pogledu učestalosti aktiviranja dobija sve više na značaju, da bi se smanjila visina pogonski uslovljenih emisija preko tog sigurnosnog uređaja (vidi poglavlje 5.6.4). Drugi bezbednosni zahtevi i propisi za rezervoare za gas sadržani su između ostalog u „Bezbednosnim pravilima za poljoprivredna biogas postrojenja“ [3-18]. Rezervoari treba da su izvedeni na način da može da se skladišti oko jedna četvrtina dnevno proizvedenog biogasa, dok se često preporučuje zapremina

5756


3

za jednodnevnu do dvodnevnu proizvodnju. Može da se pravi razlika između rezervoara niskog, srednjeg i visokog pritiska.

Najrasprostranjeniji su rezervoari niskog pritiska sa opsegom natpritiska od 0,5 do 30 mbara. Rezervoari niskog pritiska sastoje se od membrane koja mora da ispuni bezbednosne zahteve. Membranski rezervoari izvedeni su u obliku gasnih hauba iznad fermentora (integrisani rezervoari) ili kao eksterni rezervoari za gas. Detaljna objašnjenja slede pod tačkama 3.2.4.1 i 3.2.4.2.

Kod rezervoara srednjeg i visokog pritiska se biogas pri radnom pritisku između 5 i 250 bara skladišti u čeličnim rezervoarima i flašama pod pritiskom [3-1]. Oni su operativno veoma zahtevni i skupi. Kod rezervoara sa pritiskom do 10 bara treba računati sa potrošnjom energije do 0,22 kWh/m3, a kod rezervoara sa pritiskom od 200–300 bara sa oko 0,31 kWh/m3 [3-3]. Stoga oni kod poljoprivrednih biogas postrojenja praktično ne nalaze primenu.

3.2.4.1 Integrisani rezervoariAko se kao rezervoar za gas koristi sam fermentor, odnosno postfermentor ili skladište za ostatak fermentacije, primenjuju se takozvane membranske gasne haube. Membrana se gasno nepropusno postavlja na gornjem rubu fermentora. U fermentor se ugrađuje noseća konstrukcija, na koju membrana može da nalegne kada je rezervoar za gas prazan. Membrana se širi u zavisnosti od nivoa napunjenosti rezervoara za gas. Karakteristike mogu da se pronađu u tabeli 3.34, dok su primeri prikazani na slici 3.39.

Slika 3.39: Potkonstrukcija krova sa dvostrukom membranom (levo) [PlanET Biogastechnik GmbH]; biogas postrojenje sa krovovima sa dvostrukom membranom [MT-Energie GmbH]

Široko rasprostranjeni su i krovovi sa dvostrukom membranom, kod kojih se kao zaštita od vremenskih prilika preko faktičke membrane rezervoara postavlja druga membrana. U međuprostor između dve membrane se preko ventilatora uduvava vazduh. Gornja membrana je tako uvek čvrsto zategnuta, dok donja membrana može da se prilagodi količini skladištenog biogasa. Pritisak gasa se kod ovog sistema održava na pretežno stabilnom nivou.

Karakteristike • mogući su protoci do 3.000 m3/h • temperatura sagorevanja 800–1.200 °C• materijal: čelik ili nerđajući čelik

Primena • za sva biogas postrojenja

Specifičnosti • moguće sa otvorenim plamenom ili prikrivenim sagorevanjem• uz izolovanu komoru za sagorevanje moguće i zadovoljavanje zahteva prema TU vazduh, pri čemu to za gasne

baklje nije propisano kao obavezujuće• raspoložive sa prirodnom ventilacijom ili ventilatorom • treba voditi računa o bezbednosnim pravilima, pre svega u odnosu na odstojanje do najbližeg objekta • potrebno je povećanje pritiska biogasa ispred mlaznice gorionika

Konstruktivne izvedbe • pojedinačni uređaj na sopstvenom malom betonskom temelju sa ručnim upravljanjem ili uz mogućnost automatizacije


TAB. 3.36: KARAKTERISTIKE I RADNI PARAMETRI GASNIH BAKLJI

Slika 3.41: Primer slobodnostojećeg rezervoara sa dvostrukom membranom [FNR/P. Schüsseler]

3.2.4.2 Eksterni rezervoariEksterni rezervoari niskog pritiska mogu biti izvedeni u obliku membranskih jastuka. Membranski jastuci se radi zaštite od vremenskih prilika smeštaju u odgovarajuće objekte ili opremaju drugom membranom (slika 3.40). Vizuelni prikaz eksternog rezervoara za gas daje slika 3.4.1. Specifikacija eksternih rezervoara za gas navedena je u tabeli 3.35.

3.2.4.3 Gasna bakljaZa slučaj da rezervoari za gas više ne mogu da prime biogas i/ili da gas usled radova na održavanju ili usled ekstremno lošeg kvaliteta ne može da se iskoristi, neiskoristivi deo mora bezbedno da se ukloni. Zahtevi za dobijanje dozvole za rad postrojenja su i u ovom pogledu, u zavisnosti od savezne pokrajine, različiti, pri čemu je počevši od protoka gasa od 20 m3/h propisana obaveza da pored kogenerativnog postrojenja mora da postoji i alternativni vid korišćenja. U skladu sa tehničkim zahtevima iz EEG 2012 (§ 6 st. 4 tačka 2) sva biogas postrojenja od 2014. godine moraju biti opremljena dodatnim uređajima za potrošnju gasa. To može biti stacionarna gasna baklja, gasni gorionik ili rezervno kogenerativno postrojenje. Karakteristike gasnih baklji koje se koriste u biogas postrojenjima navedene su u tabeli 3.36, dok je primer prikazan na slici 3.42; stanje tehnike za bezbedan rad gasnih baklji opisano je u poglavlju 3.2.5.

3.2.5 Mere za smanjenje emisija3.2.5.1 Priprema supstrata i sistemi punjenjaPre svega u slučaju kada su komponente postrojenja izvedene otvoreno, odnosno gasno propusno, kao i kod otvorenog manipulisanja organskim đubrivima i recirkulacije ostataka fermentacije izvan gasno nepropusno zatvorenih sektora postrojenja, načelno može da dođe do povećane opasnosti od emisija koje dodatno mogu da se povećaju nepovoljnim režimom rada.

Otvorene faze hidrolize, predjame i rezervoari za razređivanjeOtvoreno izvedene faze hidrolize u pogledu zaštite od emisija treba sagledati kritički. Gas dobijen hidrolizom pored glavne komponente ugljen-dioksida (CO2), po pravilu sadrži i značajne količine vodonika (H2) i metana (CH4), kao i tragove amonijaka (NH3) i vodonik-sulfida (H2S). Sa aspekta klimatske zaštite

Slika 3.42: Gasna baklja biogas postrojenja [FNR/D. Riesel]

problematične su pre svega emisije metana. One se pretežno javljaju kod režima rada u opsegu neutralne pH vrednosti, što znači u slučaju korišćenja puferskih supstrata kao na primer organskog đubriva ili recirkulata iz ostatka fermentacije. Tada može da se javi povećana opasnost od eksplozije (CH4, H2) i gušenja (CO2, H2S). Pre svega susedni objekti kao i pumpne stanice moraju da poseduju dovoljnu prinudnu ventilaciju i eventualno budu opremljeni alarmnim uređajima. To važi pre svega ako su sa rezervoarom za hidrolizu povezani gasno nepropusnim armaturama. Kod samih rezervoara za hidrolizu je rizik od opasnih koncentracija navedenih gasova posebno velik u slučaju pretežno zatvorenih, ali ne i gasno nepropusnih izvedbi ili kod diskontinualnog rada mešalica. To može da dovede do iznenadnog oslobađanja gasova. Ekonomski gubici nastaju respiracijom (CO2 i toplota), kao i gubitkom gorivih gasova (CH4, H2). Emisije neprijatnih mirisa mogu biti izazvane različitim organskim materijama, pre svega masnim kiselinama, a osim toga i već navedenim gasovima u tragovima H2S i NH3 [3-22]. Trenutno nije moguće proceniti pod kojim uslovima (na primer vreme zadržavanja u hidrolizi, unos vazduha ili pufersko dejstvo recirkulata, odnosno tečnog stajnjaka) potencijalne prednosti nadmašuju gorenavedene nedostatke. Treba navesti dezintegraciju supstrata zahtevanu od strane proizvođača, kao i sa takvim konfiguracijama postrojenja moguće poboljšanje stabilnog režima rada u metanogenoj fazi (usled održavanja

Biogas

Rezervoar u vidu membranskog jastuka Rezervoar sa dvostrukom membranom

Biogas

Vazduh za oslanjanjemembrane

Unutrašnja membrana

Slika 3.40: Eksterni membranski rezervoar [ATB]

5958


3

ravnomerne temperature i pH vrednosti ulaznog materijala, kao i ravnomernog punjenja razređenog supstrata bez sadržanih vazdušnih mehura). Međutim, značaj postrojenja koja poseduju fazu hidrolize je po svoj prilici mali. Tako je u okviru anketiranja operatera postrojenja, koje je 2013. godine sprovedeno od strane Nemačkog centra za istraživanje biomase (DBFZ) za referentnu 2012. godinu, samo u slučaju 14 postrojenja (oko 1,4 % analiziranih upitnika) navedeno postojanje faze hidrolize.

U predjamama i rezervoarima za razređivanje se uglavnom tečno organsko đubrivo, odnosno recirkulat, meša sa čvrstom materijom i homogenizuje. U toku potrebnog mešanja, pre svega u slučaju korišćenja recirkulata, obično se oslobađaju povećane količine metana [3-24]. Radi vizuelne kontrole nepoželjnih materija (pre svega kod postrojenja za otpad) može biti svrsishodno da se kao sistem za punjenje koriste predjame i rezervoari za razređivanje. Međutim, po mogućnosti bi tada razređivanje trebalo da se vrši bez recirkulata, jer dolazi kako do izdvajanja metana oslobođenog mešanjem, tako i do mikrobiološkog formiranja novog metana i njegovog oslobađanja.

Punjenje čvrste materijeKod punjenja čvrste materije u zavisnosti od supstrata može da dođe do emisije neprijatnih mirisa iz otvorenih skladišnih rezervoara. Da bi se to sprečilo, u slučaju korišćenja supstrata sa intenzivnim mirisima (na primer ekskrementi peradi), pogodni su sistemi za pokrivanje koji omogućavanju otvaranje u toku punjenja. Bitno je da postoji čvrsta podloga koja može lako da se čisti, dobra pristupačnost i priključak za vodu. Tako je nakon potrebnog redovnog pražnjenja rezervoara omogućeno lako čišćenje mrtvih uglova. Čvrste materije se uglavnom unose preko transportnih puževa koji se okreću u cevi potopljenoj u fermentacionu tečnost. U slučaju suviše niskih nivoa napunjenosti, preko sistema za unos supstrata može neprimetno da se oslobađa biogas. Stoga uvek treba voditi računa o dovoljnom nivou napunjenosti u fermentoru.

Upravo punjenje čvrste materije i skladištenje supstrata spadaju u sektore biogas postrojenja koji proizvode najveću buku. Prilikom prostornog raspoređivanja bi stoga trebalo voditi računa o položaju u odnosu na susede, objekte i pejzažne elemente koji mogu da apsorbuju buku, kao i o pravcu vetra. Kod većih postrojenja u blizini stambenih zona preporučuje se procena uticaja buke od strane veštaka, što je često i preduslov za dobijanje dozvole.

3.2.5.2 Fermentor i rezervoar za gasKontinualni postupakFermentori i postfermentori, kao i integrisana, odnosno eksterna skladišta gasa, iz procesnih i bezbednosnih razloga moraju biti konstruisani gasno nepropusno. Relevantne emisije u ovim segmentima mogu da se očekuju samo u slučaju konstruktivnih, odnosno proizvodnih grešaka, oštećenja usled starosti ili vremenskih prilika, smetnji u radu ili neodgovarajućeg održavanja i kontrole (vidi poglavlje 5.6.4). Samo membrane rezervoara za gas poseduju slabu propustljivost gasa, koja prema zahtevima Tehničke informativne brošure 4 poljoprivrednih strukovnih udruženja mora da iznosi manje od 1.000 cm3/(m2⋅d⋅bar). One se u praksi kreću u rasponu

od 250–2.000 cm3/(m2⋅d⋅bar) [3-21], [3-23], u zavisnosti od vrste membrane (npr. EPDM- ili tekstilna membrana), temperature gasa, diferencijalnog pritiska, kao i debljine i širenja membrane. Iz toga rezultira gubitak metana od oko 0,1–0,5 % (vidi tabelu 3.34) u odnosu na dnevnu skladišnu zapreminu. Hermetičnost bi trebalo da se kontroliše redovno, za šta može da se koristi radni list Nemačkog stručnog i naučnog udruženja za gas i vodu 469 A4. Izvori emisija vezani za rad fermentora (difuzna curenja, sigurnosni ventili za regulisanje natpritiska i potpritiska) razmatrani su pod tačkom 5.6.4.5.

Šaržni režim radaU poređenju sa kontinualnim postupcima fermentacije i postupcima sa potpunim mešanjem, kod šaržnog postupka dolazi do većih emisija. To je pre svega uslovljeno načinom rada takvog postrojenja. Pre otvaranja fermentora, iz razloga zaštite od eksplozije, sadržaj metana mora da se podesi na maksimalno 20 % ispod granice eksplozivnosti (oko 0,9 %vol). To se uglavnom ostvaruje provetravanjem, jer se pri tome, za razliku od tehnički znatno kompleksnijeg ispiranja otpadnim gasovima iz kogenerativnog postrojenja, u jednom koraku ostvaruje atmosfera koja sprečava opasnost od gušenja prilikom otvaranja fermentora. Osim toga se nakon unosa nove šarže supstrata zbog pokrenute fermentacije prvo oslobađaju velike količine niskokaloričnog gasa, koje, ukoliko se ne tretiraju, dovode do značajnih klimatski relevantnih emisija. Ove količine gasa sa aspekta niskih emisija treba integrisati u gasni sistem. Adekvatnim sistemom upravljanja gasovima ove niskokalorične gasove treba sprovesti do odgovarajućeg uređaja za sagorevanje (po pravilu u kogenerativnom postrojenju). Dodatni problem sastoji se u tome što formirani metan ne može da se izdvoji u dovoljnoj meri na svim mestima i u nekim delovima se u naslaganom supstratu akumulira u vidu gnezda. To nakon izuzimanja dovodi do emisija metana. Stoga bi trebalo nastojati da se ostvari dobra promešanost sa strukturnim materijalom. Eventualno i provetravanje može da doprinese rastresanju fermentacionog materijala.

3.2.5.3 Skladištenje ostatka fermentacijeSkladištenje ostatka fermentacije kod kontinualnog postupkaPrilikom skladištenja ostatka fermentacije emisije uglavnom nastaju u slučaju konačnih skladišta koja su otvorena, odnosno nisu gasno nepropusno pokrivena (vidi poglavlje 10.2). Emisije metana koje se osobađaju iz skladišta u proseku mogu da iznose do 3,5 % proizvedenog metana [3-24]. Osim toga, fermentacija supstrata bogatih azotom (na primer, suvi ekskrementi peradi) može da dovede do visoke emisije amonijaka. U smernicama Asocijacije nemačkih inženjera VDI 3475 list 4 se u zavisnosti od odabrane procesne tehnike kao i korišćenog supstrata preporučuju određena minimalna retenciona vremena. Ukoliko ne mogu da se ostvare ova retenciona vremena, prednost treba dati gasno nepropusnom pokrivanju. Postrojenjima baziranim na čistom tečnom stajnjaku načelno nije potrebno gasno nepropusno pokrivanje skladišta za ostatak fermentacije, pošto stepen fermentacije preuzima funkciju smanjenja emisija u poređenju sa konvencionalnim skladištenjem tečnog stajnjaka. To se prema EEG 2012 takođe praktikuje i za mala

postrojenja na bazi tečnog stajnjaka. Biogas postrojenja u kojima se koriste obnovljive sirovine, odnosno mešavine sa obnovljivih sirovinama, trebalo bi načelno da poseduju gasno nepropusno zatvoreno skladište. Nova postrojenja prema EEG 2012 moraju da se pridržavaju retencionog vremena od 150 dana u gasno nepropusnom sistemu. Za stara postrojenja preporučuje se minimalno vreme zadržavanja u fermentoru od preko 110 dana ili tehnički moraju biti zagarantovane maksimalne emisije preostalog gasa od 1 % (utvrđeno pomoću šaržnih eksperimenata pri retencionom vremenu od 60 dana i temperaturi od 20 °C) da ne bi bilo potrebno gasno nepropusno skladištenje, inače treba predvideti 150 dana u gasno nepropusnom sistemu [3-30]. Za razliku od toga, za gasno nepropusno pokrivena skladišta za ostatak fermentacije po pravilu nisu dokazane emisije, sa izuzetkom difuzije gasa kroz membrane, kao i difuznih curenja. Prema aktuelnom stanju tehnike, kod novih postrojenja shodno EEG 2012 skladišta za ostatak fermentacije moraju biti konstruisana gasno nepropusno uz integraciju u gasnu rampu, ako se ne fermentuje isključivo tečni stajnjak.

Skladištenje ostatka fermentacije kod šaržnog postupkaProblematičnim se pokazuje pre svega otvoreno skladištenje fermentisanog supstrata nakon zamene šarži. Emisije preostalog gasa mogu biti visoke, delom su u toku skladištenja (oko nekoliko dana) utvrđene emisije do 11 % prosečne proizvodnje metana jednog postrojenja [3-24]. Shodno tome, kod šaržnog postupka pravilno manipulisanje ostatkom fermentacije predstavlja značajan faktor za smanjenje emisija. Načelno bi trebalo težiti što je moguće bržoj aerobizaciji ostataka fermentacije da bi se sprečila emisija metana. Naknadno kompostiranje ostatka fermentacije je, s obzirom na moguće gubitke NH3 prilikom njegove konverzije, problematično. Mogu da se jave i emisije azot-suboksida. Međutim, još ne postoji adekvatno tehničko rešenje za ovaj slučaj primene i ove razmere. Za naknadno kompostiranje je

PRIMENA SEPARACIJE OSTATKA FERMENTACIJE

Broj postrojenja (n)

71 do 150 kWel

0 6020 40

Veličina postrojenja

≤ 70 kWel

151 do 500 kWel

501 do 1.000 kWel

> 1.000 kWel n = 94

Slika 3.43: Primena separacije ostatka fermentacije u zavisnosti od veličine postrojenja [DBFZ]

bitno poštovanje dobre stručne prakse. Sa aspekata klimatske zaštite se za sada najbolja opcija sastoji u direktnom, što je moguće bržem i stručnijem, razastiranju ostataka fermentacije po poljoprivrednim površinama u kombinaciji sa direktnim zaoravanjem.

3.2.5.4 Tretman ostatka fermentacijeSeparacijaSeparacijom i odvojenim razastiranjem čvrstih i tečnih ostataka fermentacije po poljoprivrednim površinama emisije NH3 nastale prilikom distribuiranja mogu da se prepolove [3-24]. Međutim, i prilikom separacije i u narednim koracima takođe mogu da nastanu emisije. Kod postrojenja koja koriste obnovljive sirovine se sadržaji ukupnog N u čvrstoj materiji iz procesa separacije u proseku kreću oko 6,5 kg N/t, od čega se oko 40 % javlja u vidu amonijačnog azota (NH4-N) [3-27]. Usled toga prilikom separacije dolazi do emisija NH3, a prilikom skladištenja, odnosno naknadnog kompostiranja odvojenog ostatka fermentacije, pre svega do emisija metana i eventualno i emisija NH3 i azot-suboksida. Najbolji način smanjenja emisija amonijaka prilikom separacije predstavlja njeno sprovođenje u zatvorenom prostoru i tretman otpadnog vazduha postupkom kiselog pranja. Tada amonijak na raspolaganju stoji u obliku tečnog azotnog đubriva. Takva konfiguracija je ekonomski isplativa samo kod postrojenja za otpad sa prijemnom halom ili kod postrojenja sa sušenjem ostatka fermentacije (uz istovremeni tretman otpadnog vazduha nastalog prilikom sušenja zajedno sa ostalim otpadnim vazduhom predviđenim za tretman). Separacija bi radi izbegavanja emisija amonijaka koje tom prilikom nastaju u najmanju ruku trebalo da se izvodi u sektoru koji je zaštićen od sunca i od vetra. To važi i za dalje skladištenje ostatka fermentacije. Osim toga, emisije amonijaka prilikom skladištenja mogu da se izbegnu niskim sadržajima amonijuma u čvrstom ostatku fermentacije. Ako je u gazdinstvu inače predviđeno đubrenje azotom, taj azot može i da se doda u čvrsti ostatak fermentacije da bi se istovremeno smanjili gubici amonijaka.

6160


3

Emisije azot-suboksida, makar u izvesnoj meri, mogu da se smanje time što će se ostatak fermentacije skladištiti samo kratko i vrlo brzo iskoristiti za đubrenje. Takođe i odnos C/N može da se poveća dodavanjem materija bogatih C, kao što je zeleni otpad, drvna sečka ili slama. I putem visokog stepena separacije se, usled povećanih stopa izdvajanja tečnosti, načelno uklanja i više amonijuma i tako povećava odnos C/N u preostalom suvljem ostatku fermentacije.

U slučaju predviđenog dužeg skladištenja, dobrom ventilacijom (npr. putem dodavanja strukturnog materijala, kao na primer zelenog otpada) sprovedenom nakon nastupanja nitrifikacije može da se smanji denitrifikacija koja nastupa posle toga i prilikom koje uglavnom nastaju veće količine azot-suboksida. To ukupno može da dovede do smanjenja emisija azot-suboksida, mada to još nije ispitano. Poboljšana ventilacija naslaganih slojeva kod potrebnog skladištenja u svakom slučaju dovodi do nižih emisija metana.

Sušenje ostatka fermentacijeKod primene sušenja ostatka fermentacije (vidi 10.4.1.3) procesno uslovljeno nastaju visoke emisije prašine, neprijatnih mirisa i NH3 i stoga ova postrojenja sa stanovišta zaštite od emisija po pravilu ne mogu da rade bez odgovarajućeg prečišćavanja otpadnog vazduha. Pri tome najznačajniji element predstavlja primena postupka kiselog pranja radi smanjenja sadržaja amonijaka. Ono u idealnom slučaju pomoću filtera za prašinu i biofiltera može da se proširi u 3-stepeni sistem za prečišćavanje otpadnog vazduha. Kod sistema sušenja baziranih na solarnoj energiji su, na primer, utvrđene emisije od 25,9 gNH3/kgSM za netretirani ostatak fermentacije i 7,75 gNH3/kgSM za ostatak fermentacije nakon separacije [3-26].

3.2.5.5 Zahtevi u odnosu na gasnu bakljuProizvođači za nisko- do srednjetemperaturne baklje uglavnom navode efikasnost sagorevanja od 99 do 99,9 %. Sagorevanje biogasa prema smernicama VDI 3475 list 4 u toku godine ne bi trebalo da prelazi 50 h/a [3-30]. Količine koje se tretiraju na taj način su, dakle, relativno male. Stoga ne postoje dodatni zakonski uslovi u pogledu dozvoljenih emisija iz gasnih baklji. Gasne baklje koje se obično koriste u zavisnosti od ponuđača zahtevaju sadržaj metana u rasponu 25–70 %, tako da je u situacijama koje odstupaju od normalnog režima rada, kao na primer otkazivanje kogenerativnog postrojenja ili sagorevanje viška gasa, omogućen bezbedan rad.

Da bi se osigurala konstantna operativna spremnost, gasne baklje moraju redovno da se održavaju i kontrolišu, uključujući prateće dokumentovanje u dnevniku rada [3-30]. Shodno [3-29] treba ispuniti opšte tehničke zahteve u skladu sa preporukama iz Pravilnika 127 strukovnih udruženja i ekspertske grupe za biogas, koje načelno sadrže sledeće tačke:• regulator plamena,• automatski pogon,• automatsko zatvaranje sigurnosnog ventila prilikom

pokretanja regulatora plamena,• praćenje usisnog pritiska kod instalacije sa kompresorom

da u prostoru rezervoara za gas ne bi došlo do nastanka potpritiska,

• skrivač plamena, odnosno sigurnosna obloga,• instalirani zaustavljač plamena i• dovoljna otpornost konstrukcija i cevovoda na eksplozije

(PN 6) [3-29].Ispunjavanjem navedenih zahteva je osiguran bezbedan rad baklje i samim tim pouzdano sagorevanje biogasa u slučaju smetnji. U slučaju primene visokotemperaturnih baklji, usled veoma visokih temperatura sagorevanja dolazi do jako niskih emisija. § 66 EEG 2012 je za sva nova i postojeća postrojenja od 01.01.2014. godine uvedena obaveza postojanja sekundarnog uređaja za potrošnju gasa. U normalnom slučaju se u tu svrhu koristi gasna baklja, mada ta obaveza može da se ispuni i sekundarnim kogenerativnim postrojenjem ili gasnim kotlom.

3.3 Mala biogas postrojenja

3.3.1 Ciljevi i okvirni usloviSa izmenama Zakona o obnovljivim izvorima energije (EEG) iz 2012. godine uvedena je posebna podsticajna tarifa za mala biogas postrojenja sa instalisanom električnom snagom do 75 kW koja pretežno koriste tečni stajnjak. Cilj posebno visoke tarife za mala postrojenja za decentralizovanu fermentaciju organskog đubriva jeste pojačano iskorišćavanje ovog potencijala, od kog se do sada u Nemačkoj za proizvodnju biogasa koristi svega jedna četvrtina. Time u krajnjoj liniji treba da se ostvari i smanjenje klimatski relevantnih emisija metana koje inače nastaju prilikom skladištenja tečnog stajnjaka.

3.3.1.1 Strukturni okvirni usloviTransport organskih đubriva, pre svega tečnog stajnjaka, usled visokog sadržaja vode, kao i pretežno niskog specifičnog prinosa gasa i iz toga rezultirajuće niske energetske gustine, nije posebno isplativ. Stoga su za iskorišćenje tih potencijala potrebna troškovno povoljna postrojenja u rasponu malih snaga kojima se lako upravlja. U slučaju fermentacije čistog tečnog stajnjaka, 100 uslovnih grla (UG) odgovara snazi od otprilike 15 kW proizvedenih iz biogasa (u zavisnosti od kategorije životinja, prehrane, produktivnosti, ispaše, prostirke itd.). Veliki broj perspektivnih gazdinstava u jeku strukturnih promena svoj stočni fond povećava na 150–300 UG. Ako ove količine tečnog stajnjaka zajedno sa ostacima stočnih hraniva želimo da iskoristimo na ekonomski isplativ način, biogas postrojenja moraju da imaju niske investicione troškove i da rade stabilno uz male rashode.

3.3.1.2 Tehnički okvirni usloviTečnim stajnjakom hidraulički može dosta lako da se manipuliše. Stoga u slučaju visokih udela tečnog stajnjaka relativno jednostavno mogu da se integrišu i hidraulički zahtevniji supstrati poput trave ili čvrstog stajnjaka. Uređaji za mešanje bi pri tome trebalo da su pogodni za odabranu mešavinu supstrata. Prilikom izbora tehnike treba voditi računa o tome da u zavisnosti od sistema gajenja i vrste životinja, prostirke i dugovlaknastih komponenti (na primer slama ili ostaci stočnih hraniva) može da dođe do zagušenja, sedimentnih ili plivajući slojeva, ako fermentor poseduje tesne, nepristupačne ugradne elemente.

I sa stanovišta kinetike procesa tečni stajnjak predstavlja jednostavan supstrat. On poseduje dobra puferska svojstva i u pogledu brzine hidrolize dozvoljava dobru harmonizaciju različitih metaboličkih faza procesa. Sredstva za čišćenje i dezinfekciju, pre svega i sredstva za pranje papaka koja se koriste u štalama i koja treba da se fermentišu zajedno sa tečnim stajnjakom, moraju doduše da se ispitaju u pogledu pogodnosti za proces.

Aspekti kao što je postojeći kapacitet za držanje životinja, odnosno raspoložive količine tečnog stajnjaka, prilikom planiranja moraju podjednako da se uzmu u obzir, kao i niži prinos električne energije u slučaju korišćenja obnovljivih sirovina (dozvoljeno do 20 % baziranih na masi). Ovaj niži prinos uslovljen je pre svega smanjenim električnim stepenima korisnosti manjih kogenerativnih postrojenja koja ostvaruju maksimalno 35 %, dok veliki agregati mogu da ostvare do 44 %. Proizvodnja električne energije iz energetskih biljaka je stoga u poređenju sa korišćenjem istih supstrata u većim postrojenjima za 20 % niža. Da li ovo može da se kompenzuje boljim iskorišćenjem toplotne energije, treba proveriti za svaki pojedinačan projekat sa planiranim korišćenjem energetskih biljaka. To ne važi za supstrate čiji transport nije posebno isplativ, kao što je na primer tečni stajnjak, jer tek sa decentralizovanim malim postrojenjima njihovo korišćenje postaje moguće.

U slučaju fermentacije čistog tečnog stajnjaka, kritičnu tačku eventualno može da predstavlja i toplotni bilans postrojenja u toku zime. On bi stoga obavezno trebalo da se izračuna. Pri tome treba proveriti da li je toplotna energija i u slučaju dužih hladnih perioda dovoljna za snabdevanje postrojenja i pokrivanje eksterne potrošnje. Eksterna potrošnja toplotne energije u ovom sektoru uglavnom direktno zamenjuje skupo gorivo za grejanje štala ili stambenih objekata, pa je stoga bitna za ekonomsku isplativost i ekološki bilans postrojenja. Eventualno je potrebna izolacija krova fermentora (kod kotlastih reaktora sa potpunim mešanjem potreban je uglavnom izolovani betonski krov umesto krova sa dvostrukom membranom). Takođe u obzir treba uzeti opterećenje organskom materijom i retenciono vreme, koji zbog potrebe za smanjenjem troškova eventualno mogu biti kritični kod malih postrojenja, pre svega kod kontejnerskih postrojenja ili drugih koncepata prefabrikovanih postrojenja. U slučaju povoljnih uslova (idealna je istovremena

izgradnja biogas postrojenja i skladišta za tečni stajnjak), veliko skladište za tečni stajnjak, koje je potrebno zbog ograničenih perioda iznošenja na poljoprivredne površine, može dobro da se kombinuje sa dugim retencionim vremenima u postfermentoru biogas postrojenja.

3.3.1.3 Zakonski okvirni usloviU EEG 2012 su pod određenim uslovima predviđeni posebni podsticaji za mala postrojenja na bazi tečnog stajnjaka do instalisane električne snage od 75 kW (§ 27b). Tarifa zagarantovana na period od 20 godina (dodatno uz godinu puštanja u rad) je u slučaju da su postrojenja puštena u rad 2012. godine iznosila 25,0 evrocenti po kilovat času Ova tarifna kategorija podleže smanjenju od 2,0 % (§ 20, st. 2, tačka 5). To znači da će nova postrojenja koja će narednih godina biti puštena u rad dobijati sledeće tarife (vidi poglavlje 7.3 i 7.5):• 2013: 24,50 ct/kWh• 2014: 24,01 ct/kWh• 2015: 23,53 ct/kWhUslovi za dobijanje ove posebne tarife su, da• se za proizvodnju biogasa u dotičnoj kalendarskoj godini

prosečno koristi udeo tečnog stajnjaka u smislu tačaka 9 (stajnjak konja) i 11 do 15 (čvrsti stajnjak goveda, tečni stajnjak goveda, čvrsti stajnjak ovaca, čvrsti stajnjak koza, čvrsti stajnjak svinja, tečni stajnjak svinja) priloga 3 uz Uredbu o biomasi od najmanje 80 masenih udela;

• instalisana snaga na lokaciji postrojenja za proizvodnju biogasa ukupno iznosi maksimalno 75 kilovata i

• da se proizvodnja električne energije vrši na lokaciji postrojenja za proizvodnju biogasa, tj. nije moguće „satelitsko“ kogenerativno postrojenje.

Osim toga, prema § 27 stav 5 postoji obaveza vođenja evidencije o korišćenoj biomasi u vidu dnevnika korišćenih supstrata. Ako se osim tečnog stajnjaka u smislu § 2, rečenica 1, tačka 4 Zakona o đubrivima („Tečni stajnjak: organsko đubrivo od životinjskih ekskremenata, uključujući male količine prostirke ili ostataka stočnih hraniva ili uz dodatak vode, čiji sadržaj suve materije ne prelazi 15 odsto“) koriste i drugi supstrati, osim toga mora da se ispuni vreme zadržavanja u gasno nepropusnom sistemu od najmanje 150 dana. Tada skladište za ostatak fermentacije po pravilu mora da se pokrije gasno nepropusno.

Slika 3.44: Mala poljoprivredna postrojenja za fermentaciju tečnog stajnjaka [agriKomp GmbH]

6362


3

3.3.2 Tehnologije u ponudiOvaj segment se od strane ponuđača ocenjuje veoma različito. Mnogi proizvođači kategoriji malih postrojenja na bazi tečnog stajnjaka uopšte ne pridaju ili pridaju mali značaj. Drugi proizvođači vide dobre preduslove za uspešno servisiranje ovog segmenta. U prilog tome da malim postrojenjima na bazi tečnog stajnjaka treba posvetiti veću pažnju ide postojanje izvoznih tržišta, što se i eksplicitno ističe od strane raznih proizvođača. Širom sveta postoji veliki broj stočnih farmi odgovarajuće veličine. Pošto u drugim zemljama često ne postoje posebne tarife za energetske biljke, troškovno efikasna i operativno bezbedna postrojenja u rasponu malih snaga mogu imati poseban značaj za rastući izvoz tehnologije za proizvodnju biogasa iz Nemačke.

Na tržištu postoji širok raspon različitih tehničkih rešenja. Ona se kreću od koncepata skrojenih po meri konkretne lokacije uz pretežno korišćenje postojećih objekata (npr. skladišta i pumpe za tečni stajnjak, objekat za montažu kogenerativnog postrojenja ili integrisanje izgradnje biogas postrojenja u koncept novoizgrađene štale) do raznih specijalnih koncepata čiji su glavni elementi u celini prefabrikovani. Delom je izvršena optimizacija već postojećih koncepata specijalno za ovu kategoriju postrojenja i oni su pre svega sa aspekta troškova pojednostavljeni.

Kod ovih ponuda posebnu pažnju treba posvetiti dodirnim tačkama, odnosno radovima koji mogu da se izvedu u sopstvenoj režiji. Uz angažovanje neutralnog savetnika (na primer poljoprivrednih komora) preporučuje se provera ponuda u pogledu ukupnih investicija, uključujući potrebne građevinske radove uz analizu ekonomske isplativosti. Takođe treba proveriti i tehničku pogodnost ponuđenog rešenja uzimajući u obzir konkretno raspoložive supstrate. U tu svrhu bi po mogućnosti trebalo posetiti referentna postrojenja. Kod tehničke ocene ponuda između ostalog u obzir treba uzeti aspekte kao što su retenciono vreme, opterećenje organskom materijom i fleksibilnost u pogledu supstrata. Propisani udeo od najmanje 80 % organskog đubriva životinjskog porekla (vidi poglavlje 3.3.1) se kod malih postrojenja pretežno sastoji od tečnog stajnjaka, pošto stočne farme odgovarajuće veličine uglavnom rade na bazi tečnog stajnjaka. Sa time je povezana velika prednost što pored visokog udela tečnog stajnjaka relativno jednostavno mogu da se fermentuju i hidraulički zahtevni supstrati, kao što je stajnjak sa visokim sadržajem slame ili travna silaža.

3.3.2.1 Postrojenja sa kotlastim fermentorima sa potpunim mešanjem

Kotlasti fermentori sa potpunim mešanjem su u kategoriji postrojenja snage 75 kW posebno široko rasprostranjeni. Uglavnom se radi o pojednostavljenim izvedbama koncepata postrojenja koji se obično nude od strane dotičnih proizvođača i planera postrojenja. Pri tome se koliko je god moguće koriste postojeći elementi. Kao predjama se često koristi kanal za sakupljanje tečnog stajnjaka postojeće štale, pa se u koncept integriše i pumpa koja tamo obično postoji. Ako je moguće, koriste se i postojeća skladišta za tečni stajnjak kao skladišta za ostatak fermentacije. Pri tome treba voditi računa o zahtevima u odnosu na vreme zadržavanja u gasno nepropusnom sistemu (3.3.1).

Kod ovih koncepata postrojenja razlike pre svega postoje u pogledu dodavanja supstrata, pokrivanja rezervoara (ovde postoji tesna veza sa skladištenjem gasa) i u oblasti uređaja za mešanje. U praksi se javljaju sve moguće kombinacije, tako da primeri prikazani na slikama 3.45 do 3.49 ne ilustruju sve. Na slikama su radi pojednostavljenja izostavljeni različiti načini dodavanja supstrata.

Dodavanje supstrataDodavanje supstrata se kod postrojenja na bazi čistog tečnog stajnjaka uglavnom vrši pomoću pumpe; ukoliko se dodaju samo mali sadržaji čvrste materije, njihovo dodavanje se često vrši preko predjame. Veće količine čvrste materije kao što su ostaci stočnih hraniva, stajnjak i obnovljive sirovine uglavnom se dodaju u kombinaciji skladišnog rezervoara i pužnog transportera ili pumpama sa levkom i integrisanim uređajem za usitnjavanje.

Delom se kao kosupstrat koristi zrno žitarica koje se skladišti u silosu za žitarice i koje može da se dodaje potpuno automatizovano. Uređaji za mešanje kod kombinacije supstrata tečni stajnjak + zrno žitarica mogu da se koncipiraju dosta jednostavno. Međutim, korišćenje žitarica zbog niskog prinosa zrna žitarica po jedinici površine, i to još u kombinaciji sa niskim električnim stepenima korisnosti malih postrojenja, treba posmatrati kritički u pogledu efikasnog korišćenja biomase i površina.

Pokrivanje rezervoaraI u segmentu malih postrojenja se većina rezervoara pokriva gasno nepropusno pomoću membrana (krovovi sa dvostrukom membranom ili jednoslojni membranski rezervoari za gas). Međutim, u kategoriji snage 75 kW je u poređenju sa većim postrojenjima udeo dvoslojnih krovova (uglavnom krovovi sa dvostrukom membranom) manji. Zato je udeo jednoslojnih rezervoara za gas i čvrstih betonskih krovova znatno veći. Primena jednoslojnih krovova rezervoara za gas služi pre svega smanjenju troškova, mada postoji i tehnički razlog: kod manjih rezervoara je manje izražen efekat naduvavanja u slučaju vetra i kada rezervoar za gas nije pun, tako da teško može da dođe do oštećenja. Betonski krovovi u pogledu konstrukcije i troškova mogu lakše da se instaliraju na manjim rezervoarima nego na velikim. Kod ovih poslednjih su pored odgovarajućeg središnjeg potpornog stuba eventualno potrebni i dodatni statički elementi. Betonski krovovi delom služe i za instaliranje aksijalnih mešalica. Time se pre svega poboljšava mogućnost toplotne izolacije rezervoara. Postrojenja za isključivu fermentaciju tečnog stajnjaka često fermentisani tečni stajnjak skladište na otvorenom, uglavnom u već postojećim lagunama. Ako ni na fermentoru ni na skladištu za ostatak fermentacije nije instaliran dovoljan rezervoar za gas, mora da se radi sa eksternim rezervoarem. To ne važi samo za kotlaste fermentore sa potpunim mešanjem, već u velikoj meri i za ostale tipove fermentora.

Kod otvorenog skladištenja fermentisanog tečnog stajnjaka u obzir treba uzeti i povećane emisije amonijaka. Smanjenje je moguće pokrivanjem, na primer plivajućim poligonom od plastike, a u izvesnoj meri i zaštitom od sunca i od vetra (drveće). U slučaju korišćenja postojećih skladišta tečnog stajnjaka, gasno nepropusno pokrivanje zbog nepostojanja tehničke pogodnosti ili zbog nedostatka zaštite od gubitaka (na primer, odsustva drenaže za detekciju curenja), koje se zavisno od nadležnog organa postavlja kao uslov za izdavanje dozvole, često nije svrsishodno. Kod izgradnje novih rezervoara dodatni troškovi za gasno nepropusno pokrivanje stoje u razumnoj srazmeri sa smanjenim emisijama, većim prinosima usled iskorišćenja preostalog gasnog potencijala i boljom iskorišćenošću kogenerativnog postrojenja usled veće zapremine rezervoara za gas. Novoizgrađeni rezervoari bi stoga u svakom slučaju trebalo da su konstruisani gasno nepropusno.

Slika 3.46: Fermentor sa aksijalnom mešalicom na betonskom krovu [DBFZ]

Uređaji za mešanjeKao i kod većih postrojenja, i kod malih se koriste različite vrste mešalica. Pored potapajućih mešalica koriste se bočno ukoso ili horizontalno instalirane mešalice sa vratilima i eksterno montiranim motorom. Kod betonskih krovova se osim toga koriste na sredini ili bočno instalirane aksijalne mešalice (vidi sliku 3.46). Dužina vratila, veličina krila za mešanje i brzina obrtaja variraju kao i kod većih postrojenja (vidi poglavlje 3.2.2). I ovde naravno postoji povezanost između brzine obrtaja i veličine krila, odnosno lopatica. Što su krila, odnosno lopatice, veće, to sporije moraju da se okreću. Mešalice sa kratkim krilima sa visokim brzinama obrtaja obično rade intermitirano, dok mešalice sa dugim krilima rade kontinualno.

Slika 3.45: Postrojenje za fermentaciju tečnog stajnjaka, dotur tečnog stajnjaka iz predjame preko pumpe [DBFZ]

Slika 3.47: Prstenasti sistem sa fermentorom u unutrašnjem delu i skladištem za ostatak fermentacije u spoljnom delu [DBFZ]

Slika 3.48: Horizontalni fermentor sa kogenerativnim postrojenjem i dodatnim tehničkim uređajima u kontejneru [DBFZ]

6564


3

SpecifičnostiU kategoriji malih postrojenja se kod kotlastih fermentora sa potpunim mešanjem nude dve specifičnosti:• komplet po principu „uradi sam“ od drvenih letvi koji se

isporučuje prefabrikovan i koji se montira u sopstvenoj režiji uz pomoć montera proizvođača postrojenja, kao i

• tip postrojenja sa 2 betonska prstena, kod kog se u unutrašnjem prstenu nalazi fermentor, a u spoljnom prstenu skladište za ostatak fermentacije (slika 3.47).

U segmentu malih postrojenja nude se i postrojenja sa prethodnom hidrolizom. Ako se ta hidroliza ne izvodi u gasno nepropusnom sistemu, dolazi do povećanih emisija (vidi poglavlje 3.2.5 i 5.6.4). Takvu konstrukciju bi stoga trebalo izbegavati. Osim toga, treba uzeti u obzir da tečni stajnjak predstavlja supstrat sa dobrim puferskim svojstvima sa neutralnim do blago kiselim pH vrednostima. Stoga kod visokih udela tečnog stajnjaka, kakvi postoje u kategoriji malih postrojenja, teško mogu da se ostvare niske pH vrednosti koje je u normalnom slučaju poželjno ostvariti odvojenom hidrolizom.

3.3.2.2 Horizontalni fermentoriHorizontalni fermentori sa horizontalno postavljenom lopatastom mešalicom se u kategoriji malih postrojenja nude – kao što je uobičajeno i kod velikih postrojenja – kako kao slobodonostojeći fermentori, tako i kao integrisani u 40-stopni kontejner (slika 3.48). Delom je pri tome kompletna sistemska tehnika smeštena u jedan kontejner, dakle odgovarajuće mali fermentor, kogenerativno postrojenje i ostala sistemska tehnika. Skladištenje gasa se opciono vrši u gasno nepropusno pokrivenom skladištu za ostatak fermentacije ili u eksternom rezervoaru za gas. Vreme zadržavanja u jednom takvom fermentoru trebalo bi kritički preispitati.

3.3.2.3 Kompaktna postrojenja (toranj ili kontejner)Od strane nekoliko proizvođača nude se kompaktna

postrojenja čiji ključni element uvek čine jedan ili dva tornja različite konstrukcije (slika 3.49. i 3.50). Sve varijante se nude za postupke sa visokim opterećenjem. Mešanje supstrata se

uvek vrši hidraulički pomoću pumpe. Procesni elementi kao što je integrisana zona za hidrolizu, povećanje površine, selektivno retenciono vreme i recirkulacija biomase u ovim postrojenjima treba da obezbede visoku gustinu snage. U zavisnosti od supstrata (na primer ostaci stočnih hraniva, prostirka ili trava kao kosupstrat) i lokacijskih uslova (na primer potrebna izgradnja novog skladišta za tečni stajnjak) treba detaljno ispitati tehničku pogodnost kao i prednosti dotične tehnologije, po mogućnosti uz konsultovanje neutralnog savetnika i nekoliko referenci.

Horizontalni fermentori sa lopatastim mešalicama koji se prefabrikovani isporučuju u kontejneru već su obrađeni u prethodnom tekstu, pa se stoga ovde ne razmatraju ponovo.

Tip fermentora koji je ugrađen u 40-stopni kontejner karakteriše vertikalno klipno strujanje u obliku omče. Na taj način može da se osigura dobro klipno strujanje. I ovde u zavisnosti od supstrata treba proveriti tretiranje sedimentnih i plivajućih slojeva, odnosno pristup vertikalnim protočnim kanalima.

3.3.2.4 Drugi koncepti malih postrojenjaPostupak sa kanalom za dodavanje čvrstih supstrata i tehnikom orošavanja kod visokih udela tečnog stajnjaka omogućava selektivna retenciona vremena za udeo čvrste materije i dobru kontrolu većih udela čvrstih supstrata, ako se udeo organskog đubriva velikim delom sastoji od čvrstog stajnjaka. Pri tome se retki supstrati izuzimaju iz donjeg dela fermentora i nakon toga pomoću frekventno regulisane pumpe koriste za polivanje površine fermentora.

Kao postupak kod kog su u fermentor ugrađeni uređaji otporni na habanje i koji je posebno pogodan za visoke udele tečnog stajnjaka se i u segmentu malih postrojenja nudi Pfefferkorn princip. Pri tome se zatvaranjem ventila u jednoj od komora koje postoje unutar dvoprstenastog sistema stvara veći gasni pritisak. Tako nastaje razlika u nivou supstrata. Gasni ventil se u trenutku dostizanja određene razlike u pritisku automatski otvara i dolazi do izjednačenja pritiska. Supstrat iz komore sa većim nivoom preko ventila za mešanje struji u drugu komoru i tamo se meša bez angažovanja eksterne energije.

Jedan od ponuđača radi sigurne kontrole potencijalnih plivajućih slojeva u spoljnu komoru dodatno ugrađuje jednu do dve lopataste mešalice manjih dimenzija.

Za fermentaciju čvrstog stajnjaka koji može da se koristi u ovoj kategoriji postrojenja načelno bi bili pogodni i razni boksni, odnosno kontejnerski fermentori sa perkolacijom. Međutim, sporno je da li ti postupci pod ekonomski isplativim uslovima mogu da osiguraju tada potrebno retenciono vreme u gasno nepropusnom sistemu od 150 dana. Stoga je ovde izostavljen odgovarajući prikaz.

3.4 Relevantni tehnički propisi i propisi o zaštiti na radu

Pored zakonskih propisa o bezbednosti postrojenja i bezbednosti na radu, kao i o zaštiti životne sredine, postoji niz regulativa koje se bave tehničkim zahtevima za biogas postrojenja. U narednom delu je primera radi navedeno nekoliko značajnih:

Načelna pravila stručnjaka za bezbednost:Ekspertska grupa za biogas – načelna pravila za bezbednost biogas postrojenja

Pravilnici strukovnih udruženja:Tehnička informativna brošura strukovnih udruženja 4 Bezbednosna pravila za biogas postrojenjaPravilnik strukovnih udruženja 104 Pravila u oblasti zaštite od eksplozijePravilnik strukovnih udruženja 117 Rad u rezervoarima, silosima i skučenim prostorima Pravilnik strukovnih udruženja 127 Rad na i u deponijama

DIN-Norme:DIN 11622-2 Silosi za supstrate i rezervoari za tečni stajnjak DIN 1045 Noseće konstrukcije od betona, armiranog betona i prednapregnutog betonaDIN EN 14015 Dimenzionisanje i izrada fiksiranih nadzemnih vertikalnih, cilindričnih, varenih čeličnih rezervoara sa ravnim dnom za skladištenje tečnosti pri atmosferskoj temperaturi i većim temperaturama

DIN 18800 Čelične konstrukcijeDIN 4102 Požarne karakteristike konstruktivnih materijala i komponenti DIN 0100 deo 705 Izgradnja niskonaponskih postrojenjaDIN EN 13463 Neelektrični uređaji za primenu u eksplozivno ugroženim prostorima

Radni listovi Nemačkog stručnog i naučnog udruženja za gas i vodu (DVGW):G 262 Korišćenje gasova iz obnovljivih izvora u javnom snabdevanju gasomVP 265 ff Postrojenja za tretman i upumpavanje biogasa u mreže prirodnog gasaG 415 Priručnik za planiranje, izgradnju i rad cevovoda za biogas G 462 deo 1 i 2 Izgradnja gasovoda do radnog pritiska od 4 bara (odnosno 4–16 bara) G 469 Postupci ispitivanja pritiska za cevovode i postrojenja za snabdevanje gasom G 600 Tehnička pravila za gasne instalacije DVGW-TRGI 2008G 1030 Zahtevi u pogledu kvalifikacije i organizacije operatera postrojenja za proizvodnju, transport, tretman, kondicioniranje ili upumpavanje biogasa u mrežu

Smernice Asocijacije za elektrotehniku, elektroniku i informacionu tehniku (VDE) i Asocijacije nemačkih inženjera (VDI):VDE 0165 deo 1/ EN 60 079-14 Električna sredstva za rad u prostorima ugroženim eksplozivnom atmosferom – deo 14: električni uređaji u prostorima ugroženim eksplozivnom atmosferom (sa izuzetkom rudarstva)VDE 0170/0171 Električna sredstava za rad u prostorima ugroženim eksplozivnom atmosferomVDE 0185-305-1 Zaštita od gromaSmernice VDI 3475 list 4 Smanjenje emisija – Biogas postrojenja u oblasti poljoprivrede – fermentacija energetskih biljaka i organskog đubriva Smernice VDI 4631 Kriterijumi kvaliteta za biogas postrojenjaSmernice VDI/VDE 2180 list 1–6 Obezbeđenje uređaja za procesnu tehniku instrumentima za kontrolu procesa

Državne regulative:Tehnička pravila za pogonsku bezbednost (TRBS) 1111 Procena rizika i bezbednosno-tehnička procenaTRBS 1201 deo 1 i 2 Kontrola radnih materijala i uređaja koji zahtevaju nadzor TRBS 1203 Osposobljena licaTRBS 2152 deo 1–4 Opasna eksplozivna atmosferaTRBS 2153 Izbegavanje rizika od paljenja usled elektrostatičkog naelektrisanjaTehnička pravila za organske materije (TRBA) 214 Postrojenja za tretman otpada uključujući postrojenja za sortiranje otpada za biogas, postrojenja u kojima se koristi otpad TRBA 230 Zaštitne mere kod radova sa organskim radnim materijalima u poljoprivredi i šumarstvu i sličnim delatnostima TRBA 500 Opšte mere higijenizacije: minimalni zahteviTehnička pravila za opasne materije (TRGS) 554 Izduvni gasovi dizel motora

Slika 3.49: Kompaktni fermentor (vertikalni) sa hidrauličkim mešanjem [DBFZ]

Slika 3.50: Malo postrojenje sa kompaktnim fermentorom (vertikalnim) [4Biogas]

6766


3

U poglavlju 5.5 o pogonskoj bezbednosti date su opširne informacije o dodatnim bezbednosno-tehničkim zahtevima za rad biogas postrojenja. Tamo se u posebnom razmatraju bezbednosna pravila u pogledu postojeće opasnosti od trovanja i gušenja, kao i opasnosti od požara i ekspolozije.


[3-1] Schulz, H.; Eder, B.: Biogas-Praxis: Grundlagen, Planung, An-lagenbau, Beispiel, 2. überarbeitete Auflage, Ökobuch Verlag, Staufen bei Freiburg, 1996, 2001, 2006

[3-2] Weiland, P.; Rieger, Ch.: Wissenschaftliches Messprogramm zur Bewertung von Biogasanlagen im Landwirtschaftlichen Bereich; (FNR-FKZ: 00NR179); 3. Zwischenbericht; Institut für Technologie und Systemtechnik/Bundesforschungsanstalt für Landwirtschaft (FAL); Braunschweig; 2001

[3-3] Jäkel, K.: Managementunterlage „Landwirtschaftliche Biogas-erzeugung und -verwertung“, Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft, 1998 / 2002

[3-4] Neubarth, J.; Kaltschmitt, M.: Regenerative Energien in Österreich – Systemtechnik, Potenziale, Wirtschaftlichkeit, Umweltaspekte; Wien, 2000

[3-5] Hoffmann, M.: Trockenfermentation in der Landwirtschaft – Entwicklung und Stand, Biogas – Energieträger der Zukunft, VDI-Berichte 1751, Tagung Leipzig 11 und 12. März 2003

[3-6] Aschmann, V.; Mitterleitner, H.: Trockenvergären: Es geht auch ohne Gülle, Biogas Strom aus Gülle und Biomasse, top agrar Fachbuch, Landwirtschaftsverlag GmbH, Münster-Hiltrup, 2002

[3-7] Beratungsempfehlungen Biogas, Verband der Landwirt-schaftskammern e. V., VLK-Beratungsempfehlungen 2002

[3-8] Block, K.: Feststoffe direkt in den Fermenter, Landwirtschaft-liches Wochenblatt, S. 33–35, 27/2002

[3-9] Wilfert, R.; Schattauer, A.: Biogasgewinnung und -nutzung – Eine technische, ökologische und ökonomische Analyse; DBU Projekt 15071; Zwischenbericht; Institut für Energetik und Umwelt gGmbH Leipzig, Bundesforschungsanstalt für Landwirtschaft (FAL); Braunschweig, Dezember 2002

[3-10] Zement-Merkblatt Landwirtschaft LB 3: Beton für landwirt-schaftliche Bauvorhaben, Bauberatung Zement

[3-11] Zement-Merkblatt Landwirtschaft LB 13: Dichte Behälter für die Landwirtschaft, Bauberatung Zement

[3-12] Gers-Grapperhaus, C.: Die richtige Technik für ihre Biogasan-lage, Biogas Strom aus Gülle und Biomasse, top agrar Fach-buch, Landwirtschaftsverlag GmbH, Münster-Hiltrup, 2002

[3-13] Zement-Merkblatt Landwirtschaft LB 14: Beton für Behälter in Biogasanlagen, Bauberatung Zement

[3-14] Kretzschmar, F.; Markert, H. (2002): Qualitätssicherung bei Stahlbeton-Fermentern; in: Biogasjournal Nr. 1/2002

[3-15] Kaltschmitt, M.; Hartmann, H.; Hofbauer, H.: Energie aus Biomasse – Grundlagen, Techniken und Verfahren; Springer Verlag Berlin, Heidelberg, New York, 2. neu bearbeitete und erweiterte Auflage 2009

[3-16] Gesprächsnotiz Dr. Balssen (ITT Flygt Water Wastewater Treat-ment); September 2009

[3-17] Postel, J.; Jung, U.; Fischer, E.; Scholwin, F.; Stand der Technik beim Bau und Betrieb von Biogasanlagen – Bestandsaufnah-me 2008, Umweltbundesamt (Hrsg.); online verfügbar unter www.umweltbundesamt.de/uba-info-medien/ mysql_medien.php?anfrage=Kennummer&Suchwort=3873

[3-18] Bundesverband der landwirtschaftlichen Berufsgenossen-schaften (Hrgb.); Technische Information 4 – Sicherheitsregeln für Biogasanlagen; Kassel; 10/2008; online verfügbar unter www.svlfg.de/30-praevention/prv051-fachinformationen/prv0501-allgemein/08_biogasanlagen/info0095.pdf

[3-19] Oechsner H.; Lemmer A.: Was kann die Hydrolyse bei der Biogasvergärung leisten?; VDI-Gesellschaft Energietechnik: BIOGAS 2009. Energieträger der Zukunft.; VDI-Berichte, Band 2057; VDI-Verlag, Düsseldorf, 2009

[3-20] Bayerisches Landesamt für Umwelt (Hrsg.): Biogashand-buch Bayern – Materialienband, Kapitel 1.5., Stand 2007, Augsburg.

[3-21] Büeler, E. 2011: CH4-Emissionen bei EPDM-Gasspeichern und deren wirtschaftlichen und ökologischen Folgen. Schluss-bericht. Hrsg.: BFE – Bundesamt für Energie. Bern, Schweiz. [Online] Zugriff am: 13.09.2012 www.bfe.admin.ch/php/includes/container/enet/flex_enet_an zeige.php?lang=de& publication=10578&height=400&width=60

[3-22] Effenberger, M., Kissel, R., Marin-Pérez, C., Beck, J., Friedrich, F. 2010: Empfehlungen zu Verfahren der Hydrolyse in der Praxis. Hrsg.: Biogas Forum Bayern.[Online] Zugriff am, 08.11.2012, www.biogas-forum-bayern.de/publikationen/Empfehlungen_zu_Verfahren_der_Hydrolyse_in_der_Praxis.pdf

[3-23] Johann, J., Konrad, A. 2010: Biogasspeichermembranen: Wie gasdurchlässig sind Foliendächer? Hrsg.: DLG e. V. Testzentrum Technik und Betriebsmittel. [Online] Zugriff am: 13.09.2012 www.dlg.org/aktuell_landwirtschaft.html?detail/dlg.org/1/1/3076

[3-24] Liebetrau, J., Daniel-Gromke, J. Oehmichen, K., Weiland, P., Friehe, J., Clemens, J., Haferman, C. 2011: Emissionsanalyse und Quantifizierung von Stoffflüssen durch Biogasanlagen im Hinblick auf die ökologische Bewertung der landwirtschaftli-chen Biogasgewinnung und Inventarisierung der deutschen Landwirtschaft. Endbericht. Hrsg.: FNR. Gülzow.

[3-25] Stinner, W. (2011): Auswirkungen der Biogaserzeugung in einem ökologischen Marktfruchtbetrieb auf Ertragsbildung und Umweltparameter; Diss. Univ. Gießen; ISBN: 978-3-89574-761-8

[3-26] Maurer, C., Müller, J. 2012: Ammonia (NH3) emissions during drying of untreated and dewatered biogas digestate in a hybrid waste-heat/solar dryer. Engineering in Life Sciences. 12 [3]: 321 -326. DOI: 10.1002/elsc.201100113

[3-27] Möller, K., Schulz, R., Müller, T., Deupmann, H., Vogel, A. 2009: Mit Gärresten richtig düngen – Aktuelle Informationen für Berater. Hrsg.: Universität Hohenheim – Institut für Pflanzenernährung. [Online] Zugriff am: 06.11.2012 https://plantnutrition.uni-hohenheim.de/fileadmin/einrichtungen/plantnutrition/Duengung_mit_Bodenchemie/Leitfaden-Bera-ter09092009.pdf

[3-28] Postel, J., Liebetrau, J., Clemens, J., Hafermann, C., Weiland, P., Friehe, J: Emissionsreduzierung von Biogasanlagen durch Anwendung des Standes der Technik, Internationale Bio- und Deponiegas Fachtagung „Synergien nutzen und voneinander lernen IV”4. / 5. V. 2010

[3-29] Vaßen, P. 2012: Informationen zu Erfordernis und Betrieb von Gasfackeln.

[3-30] VDI, Kommission Reinhaltung der Luft 2010: VDI 3475 Blatt 4 – Emissionsminderung, Biogasanlagen in der Landwirtschaft, Vergärung von Energiepflanzen und Wirtschaftsdünger. VDI/DIN-Handbuch Reinhaltung der Luft. Düsseldorf: Beuth-Verlag GmbH, 2010. Band 3: Emissionsminderung II.

[3-31] [11] Möller, K. und Stinner, W. 2009: Effects of different manuring systems with and without biogasdigestion on soil mineral nitrogen content and on gaseousnitrogen losses (ammonia, nitrous oxides). In: Europ. J. Agronomy 30. Seite 1-16. doi:10.1016/j.eja.2008.06.003.

Slika 3.51: Poljoprivredno gazdinstvo sa malim postrojenjem na bazi tečnog stajnjaka [agriKomp GmbH]

6968

Opis odabranih supstrata

44 OPIS ODABRANIH SUPSTRATA

U ovom poglavlju se detaljnije razmatraju odabrani supstrati. U obzir se uzima kako poreklo supstrata, tako i njihove najznačajnije karakteristike kao što su suva materija (SM), organska suva materija (oSM), hranljive materije (N, P, K) ili postojeće organske štetne materije. Osim toga se pružaju informacije o očekivanim prinosima gasa i kvalitetu gasa, kao i o načinu manipulisanja supstratima.

Pošto nije moguće opisati ukupan raspon potencijalno raspoloživih supstrata, ni ovo poglavlje nije sveobuhvatno. Osim toga, ovde prikazani supstrati podležu godišnjim promenama kvaliteta, zbog čega podaci o materijalnim karakteristikama i o prinosima gasa prikazani u ovom poglavlju ne predstavljaju apsolutne vrednosti. Štaviše, uvek se navodi kako raspon, tako i srednja vrednost dotičnih parametara.

Podaci o prinosima biogasa, odnosno metana, navedeni su uvek u normiranim kubnim metrima (Nm3). Pošto zapremina gasa zavisi od temperature i vazdušnog pritiska (zakon idealnog gasnog stanja), normiranje zapremine omogućava poređenje različitih uslova rada. Normirana količina gasa odnosi se na temperaturu od 0 °C i vazdušni pritisak od 1.013 mbara. Osim toga, na taj način za udeo metana u biogasu može da se odredi egzaktna donja toplotna moć koja za metan iznosi 9,97 kWh/Nm3. Na osnovu donje toplotne moći opet može da se izvede zaključak o proizvodnji energije, što može biti potrebno za različite interne komparativne obračune.

4.1 Supstrati iz poljoprivrede

4.1.1 Organsko đubrivoAko se pođe od statistika o stanju stočarstva u Nemačkoj, upravo u oblasti govedarstva i svinjarstva postoji ogroman potencijal koji u biogas postrojenjima može da se iskoristi u energetske svrhe. Posebno usled porasta veličine stočnih farmi i povećanih ekoloških zahteva u odnosu na dalje korišćenje ekskremenata moraju da se pronađu alternativni načini iskorišćenja i tretmana nastalog tečnog, odnosno čvrstog,

stajnjaka. I sa stanovišta zaštite klime je neophodno energetsko iskorišćenje organskih đubriva da bi se ostvarilo značajno smanjenje emisija koje nastaju prilikom skladištenja. Podaci o najznačajnijim materijalnim karakteristikama organskih đubriva prikazani su u tabeli 4.1.

Prinos biogasa iz tečnog stajnjaka goveda se sa 20–30 Nm3 nalazi nešto malo ispod onog iz tečnog stajnjaka svinja (vidi tabelu 4.2). Osim toga, gas proizveden iz tečnog stajnjaka goveda u poređenju sa onim proizvedenim iz tečnog stajnjaka svinja ima niži prosečan sadržaj metana, pa samim tim i manji prinos metana. To je uslovljeno različitim sastavom ovih organskih đubriva. Tečni stajnjak goveda sadrži pretežno ugljene hidrate, a tečni stajnjak svinja pretežno proteine koji daju veći sadržaj metana [4-3]. Prinos biogasa je u prvoj liniji baziran na sadržaju organske suve materije. Ako, kao što je to u praksi često slučaj, dolazi do razređivanja tečnog organskog đubriva (na primer prilikom čišćenja štala ili muzilišta), podaci o faktičkim materijalnim karakteristikama i o prinosima biogasa mogu u značajnoj meri da odstupaju od vrednosti prikazanih u tabeli 4.2.

Korišćenje tečnog stajnjaka goveda i svinja u biogas postrojenjima je usled njihove mogućnosti pumpanja i jednostavnog skladištenja u rezervoarima za tečni stajnjak moguće bez problema. Oni, osim toga, zbog relativno niskog sadržaja suve materije mogu lako da se kombinuju sa drugim supstratima (kosupstrati). Unos čvrstog stajnjaka, za razliku od toga, zahteva znatno veći tehnički napor. Usled guste konsistencije čvrstim stajnjakom ne može da se manipuliše svakom na tržištu raspoloživom tehnologijom za unos čvrstih materija.

4.1.2 Obnovljive sirovineObnovljivim sirovinama u kontekstu proizvodnje električne energije iz biogasa od prve izmene Zakona o obnovljivim izvorima energije (EEG) iz 2004. godine pripada poseban značaj. U većini od tada novoizgrađenih biogas postrojenja koriste se obnovljive sirovine. U narednom poglavlju su detaljnije opisane najčešće korišćene obnovljive sirovine i navedeni podaci o njihovim materijalnim karakteristikama i prinosima biogasa.

Prilikom donošenja odluke o proizvodnji obnovljivih sirovina u prvom planu ne treba da stoji isključivo najveći prinos pojedinačne kulture, već po mogućnosti integrisano razmatranje celokupnog plodoreda. Uzimanjem u obzir, na primer, aspekta ekonomičnog upravljanja radnim vremenom i kriterijuma održivosti alternativnih oblika gazdovanja, može da se izvrši sveukupna optimizacija proizvodnje obnovljivih sirovina.

4.1.2.1 KukuruzKukuruz je supstrat koji se najčešće koristi u poljoprivrednim biogas postrojenjima [4-4]. On je usled visokih energetskih prinosa po hektaru i dobrih fermentacionih svojstava posebno pogodan za korišćenje u biogas postrojenjima. Žetveni prinosi u velikoj meri zavise od lokacijskih uslova i uslova u okruženju i mogu da se kreću od 35 t sveže mase (SvM) na peskovitim do preko 65 t SvM/ha na visokoprinosnim lokacijama. Prinos u proseku iznosi oko 45 t SvM/ha. Kukuruz je relativno nezahtevna kultura i stoga je pogodan gotovo za svaku lokaciju.

SubstratSM oSM N NH4 P2O5 K2O

[%] [% SM] [% SM]

Tečni stajnjak goveda Δ 6–11 75–82 2,6–6,7 1–4 0,5–3,3 5,5–10

Ø 10 80 3,5 n. p. 1,7 6,3Tečni stajnjak svinja Δ 4–7 75–86 6–18 3–17 2–10 3–7,5

Ø 6 80 3,6 n. p. 2,5 2,4Čvrsti stajnjak goveda Δ 20–25 68–76 1,1–3,4 0,22–2 1–1,5 2–5

Ø 25 80 4,0 n. p. 3,2 8,8Stajnjak peradi Ø 40 75 18,4 n. p. 14,3 13,5

TAB. 4.1: SADRŽAJI HRANLJIVIH MATERIJA ORGANSKIH ĐUBRIVA (PREMA [4-1], IZMENJENO)

Δ: Raspon merenih vrednosti; Ø: Srednja vrednost

Supstrat

Prinos biogasa

Prinos metana

Prinos metana iz organske

suve materije

[Nm3/tsupstrata]

[Nm3/tsupstrata]

[Nm3/toSM]

Tečni stajnjak goveda Δ 20–30 11–19 110–275

Ø 25 14 210Tečni stajnjak svinja Δ 20–35 12–21 180–360

Ø 28 17 250Čvrsti stajnjak goveda Δ 60–120 33–36 130–330

Ø 80 44 250Stajnjak peradi Δ 130–270 70–140 200–360

Ø 140 90 280

TAB. 4.2: PRINOS BIOGASA I METANA ORGANSKIH ĐUBRIVA (PREMA [4-2], IZMENJENO)


Prilikom žetve se celokupna biljka kukuruza usitnjava seckalicama i skladišti u silo-rovovima. Pri tome sadržaj suve materije ne bi trebalo da iznosi manje od 28 % SM i ne više od 36 % SM. Ako je sadržaj SM manji od 28 %, treba računati sa pojavom značajnih procednih voda, što je povezano sa znatnim energetskim gubitkom. Ako je sadržaj SM veći od 36 %, silaža sadrži veliki udeo lignina i samim tim manju razgradivost. Osim toga, silaža više ne može optimalno da se komprimuje, što opet negativno utiče na kvalitet siliranja i samim tim na skladišnu stabilnost. Nakon skladištenja u silosu se usitnjeni delovi biljke komprimuju (na primer utovarivačima točkašima, traktorima) i pomoću folije hermetički prekrivaju. Nakon faze siliranja u trajanju od oko 12 nedelja silaža može da se koristi u biogas postrojenju. Podaci o materijalnim karakteristikama i prosečni prinosi biogasa prikazani su na kraju ovog poglavlja.

Pored korišćenja cele biljke u vidu kukuruzne silaže, u praksi izvestan značaj poseduje i korišćenje isključivo klipa. Usled drugačijih postupaka i vremena žetve, silaža od kukuruznog klipa i lista komušine (SKLK), mešavina zrna i klipa (MZK) i kukuruz u zrnu predstavljaju uobičajene varijante. SKLK i MZK se po pravilu siliraju posle žetve. Kukuruz u zrnu može da se ili silira vlažan, usitni i silira ili da se suši. Energetska gustina navedenih supstrata je za razliku od kukuruzne silaže znatno veća, ali su, usled toga što ostatak biljke ostaje na polju energetski prinosi po jedinici površine niži. Zbog velikog porasta proizvodnje kukuruza u toku proteklih godina, EEG 2012 primenu kukuruza i zrna žitarica u biogas postrojenjima ograničava na 60 % masenog udela.

4.1.2.2 Silaža celih biljaka žitarica (SCB)Za proizvodnju silaže celih biljaka žitarica pogodne su gotovo sve vrste žitarica kao i njihove mešavine, ukoliko do sazrevanja dolazi istovremeno. U zavisnosti od lokacijskih uslova, prednost treba dati proizvodnji one vrste žitarica za koju se iz iskustva zna da može da ostvari najveći prinos suve materije. Na većini lokacija se to postiže sa raži ili tritikaleom [4-5]. Žetveni postupak je identičan kao i kod kukuruza, tako da se i kod žitarica za SCB ceo zasad zajedno sa stabiljkom usitnjava i silira. Žetva bi, u zavisnosti od sistema korišćenja, trebalo da se obavi u trenutku najvećih prinosa suve materije (monokulturni sistem). To je kod većine vrsta žitarica na kraju mlečne zrelosti/početku voštane zrelosti [4-7]. Kod SCB žitarica u zavisnosti od lokacije i godine mogu da se ostvare prinosi suve materije od 7,5 do približno

7170

Priručnik o biogasu –Od proizvodnje do korišćenja Opis odabranih supstrata

4

15 t SM/ha, što uz 35 % SM odgovara prinosu SvM od 22 do 43 t sveže mase/ha [4-6].

Proizvodnja silaže od zelene raži predstavlja u praksi široko rasprostranjeni postupak. Pri tome se raž, znatno ranije nego kod SCB, silira u dvofaznom žetvenom postupku. To znači da se prvo kosi i nakon toga 1 do 2 dana ostavlja da vene, zatim usitnjava i silira. Nakon zelene raži se neposredno posle žetve po pravilu seje naredna kultura namenjena za proizvodnju energije (dvopoljni plodored). Ovaj postupak usled visoke potrošnje vode nije pogodan za svaku lokaciju. Osim toga u slučaju suviše niskih sadržaja SM žetvene mase može da dođe do problema prilikom siliranja (na primer pojava procedne vode, prohodnost silosa za vozila). Podaci o materijalnim karakteristikama SCB žitarica kao i njeni prinosi gasa navedeni su na kraju ovog poglavlja.

4.1.2.3 Travna silažaProizvodnja i žetva trave, odnosno korišćenje travne silaže, kao i kod kukuruza može dobro da se mehanizuje. Žetva travne silaže sprovodi se u dvofaznom postupku, pri čemu sakupljanje uvenule trave može da se vrši pomoću samoutovarne prikolice sa noževima za seckanje ili seckalicom. U slučaju travne silaže za korišćenje u biogas postrojenju, usled boljeg kapaciteta usitnjavanja prednost treba dati varijanti sa seckalicom.

Travna silaža može da se proizvodi od jednogodišnjeg ili višegodišnjeg zasada trave sa oranica ili sa trajnih pašnjaka. Prinosi variraju značajno u zavisnosti od lokacije, uslova u okruženju i intenziteta korišćenja pašnjaka. U zavisnosti od vremenskih prilika i klimatskih uslova, pri intenzivnom korišćenju moguća su tri do pet otkosa godišnje. U tom kontekstu u obzir treba uzeti visoke troškove mehanizacije i s druge strane moguću visoku opterećenost azotom, što može da dovede do problema prilikom fermentacije. Travna silaža, međutim, može da se dobije i sa ekstenzivno korišćenih površina zaštićenih prirodnih područja, pri čemu se ovde usled visokih sadržaja lignina ostvaruju niski prinosi gasa. U literaturi se usled mnoštva različitih mogućnosti proizvodnje travne silaže u pogledu materijalnih karakteristika i prinosa biogasa nailazi na raspone daleko iznad vrednosti prikazanih u tabelama 4.3 i 4.4.

U ovom kontekstu treba ukazati na to da bi prilikom proizvodnje travne silaže za biogas postrojenja u prvom planu trebalo da stoji svarljivost, odnosno razgradivost. Stoga treba voditi računa da sadržaji suve materije po mogućnosti ne prelaze 35 % SM. Kod previsokih sadržaja SM raste udeo lignina i vlakana, čime dolazi do znatnog opadanja stepena razgradnje i samim tim i prinosa metana u odnosu na organsku suvu materiju. Ta travna silaža doduše može da se unese u proces, ali usled visokih sadržaja suve materije i delimično dugih vlakana može da prouzrokuje procesno-tehničke probleme (na primer brzo formiranje plivajućeg sloja, obmotavanje oko krila mešalice).

4.1.2.4 Zrna žitaricaZrna žitarica su kao dopuna uz postojeće supstrate posebno pogodna za korišćenje u biogas postrojenjima. Usled visokih prinosa biogasa koje daju i brze razgradivosti, posebno su pogodna za precizno upravljanje proizvodnjom biogasa. Pri tome vrsta žitarice nije bitna. Da bi se osigurala brza dezintegracija, bitno je da se zrna žitarica pre doziranja usitne (na primer drobljenje, gnječenje). Treba voditi računa o ograničenjima primene shodno EEG 2012 (vidi poglavlje 4.1.2.1).

4.1.2.5 RepaRepa (stočna ili šećerna repa) je usled svog visokog masenog prirasta veoma pogodna kao obnovljiva sirovina. Posebno šećerna repa u nekim regionima tradicionalno poseduje veliki značaj. Usled mera koje se sprovode radi regulisanja tržišta, potrebno je da se količina repe predviđene za proizvodnju šećera smanjuje sve više. Pošto je postupak proizvodnje šećerne repe već uveliko poznat i sa sobom donosi izvesne agronomske prednosti, težište se sve više premešta na korišćenje za proizvodnju biogasa.

Proizvodnja repe je povezana za posebnim zahtevima u odnosu na zemljište i klimu. Da bi mogli da se ostvare visoki prinosi, potrebna je pretežno blaga klima i duboka humusna zemljišta. Mogućnost navodnjavanja polja na lakim zemljištima u velikoj meri može da doprinese obezbeđivanju prinosa. Prinosi zavise od lokacijskih preduslova i uslova u okruženju i kod šećerne repe se u proseku kreću oko 50–60 t SM/ha. Kod prinosa stočne repe dodatno postoje i razlike između sorti, tako da se prinos kod masovne stočne repe kreće oko 90 t SM/ha, a kod sadržajne stočne repe oko 60–70 t SM/ha [4-8]. I u pogledu prinosa lisne mase postoje razlike između sorti. Tako odnos mase korena prema lisnoj masi kod šećerne repe iznosi 1:0,8 a kod sadržinskih sorti 1:0,5. Masene sorte repe usled svog visokog masenog prirasta poseduju odnos koren-list od „samo” 1:0,3-0,4 [4-8]. Podaci o materijalnim karakteristikama i o prinosima gasa šećerne repe navedeni su u tabelama 4.3 i 4.4.

U slučaju korišćenja šećerne repe za proizvodnju biogasa načelno se javljaju dva problema. S jedne strane, repu treba očistiti od ostataka zemlje, koja se prilikom unosa u fermentor taloži na dnu i smanjuje prostor za fermentaciju. Za to su u međuvremenu u praksi uvedeni prvi mašinski postupci za mokro ili suvo čišćenje. S druge strane je skladištenje usled niskih sadržaja suve materije repe problematično. U tom kontekstu se u praksi sprovodi siliranje kašaste repe u silo-tornju ili jami obloženoj folijom (laguna), odnosno cele ili usitnjene repe u crevastoj foliji (silo-kobasica) i silo-rovu. U praksi mogu da se nađu i mešane silaže sa silažnim kukuruzom, SKLK, MZK ili slamom [4-20]. Skladištenje repe u toku zime i postupci njenog korišćenja su još uvek u probnoj fazi. 4.2 Supstrati iz prerađivačke agroindustrije

U ovom poglavlju prikazani su odabrani supstrati iz prerađivačke agroindustrije. Pri tome se isključivo radi o materijama, odnosno sporednim proizvodima, koji nastaju prilikom prerade biljaka, odnosno sastavnih delova biljaka. Opisane materije predstavljaju egzemplarni izbor iz priloga 1 uz Uredbu o biomasi iz 2012. godine. Pri tome se radi o sirovinama za čije korišćenje se ne plaća podsticajna tarifa shodno EEG 2012. One su usled svojih materijalnih karakteristika i u

SupstratSM oSM N P2O5 K2O

[%] [% SM] [% SM]

Kukuruzna silaža Δ 28–35 85–98 2,3–3,3 1,5–1,9 4,2–7,8

Ø 33 95 2,8 1,8 4,3SCB žitarica Δ 30–35 92–98 4,0 3,25 n. p.

Ø 33 95 4,4 2,8 6,9Travna silaža Δ 25–50 70–95 3,5–6,9 1,8–3,7 6,9–19,8

Ø 35 90 4,0 2,2 8,9Zrna žitarica Ø 87 97 12,5 7,2 5,7

Šećerna repa Ø 23 90 1,8 0,8 2,2

Stočna repa Ø 16 90 n. p. n. p. n. p.

TAB. 4.3: MATERIJALNE KARAKTERISTIKE ODABRANIH OBNOVLJIVIH SIROVINA (PREMA [4-1], IZMENJENO)


Supstrat

Prinos biogasa

Prinos metana


suve materije

[Nm3/tsupstrata]

[Nm3/tsupstrata]

[Nm3/toSM]

Kukuruzna silaža Δ 170–230 89–120 234–364

Ø 200 106 340SCB žitarica Δ 170–220 90–120 290–350

Ø 190 105 329Zrna žitarica Ø 620 320 380Travna silaža Δ 170–200 93–109 300–338

Ø 180 98 310Šećerna repa Δ 120–140 65–76 340–372

Ø 130 72 350Stočna repa Δ 75–100 40–54 332–364

Ø 90 50 350

TAB. 4.4: PRINOSI BIOGASA ODABRANIH OBNOVLJIVIH SIROVINA (PREMA [4-2],[4-6],[4-9],[4-10] IZMENJENO)


slučaju postojanja adekvatnih lokacijskih preduslova posebno pogodne za korišćenje u proizvodnji biogasa. Pri tome treba uzeti u obzir da ove materije poseduju karakteristike otpada, odnosno da su navedene u prilogu 1 uz Uredbu o organskom otpadu (vidi poglavlje 7.3.3.1). Usled toga biogas postrojenje mora da poseduje odgovarajuću dozvolu i da ispuni zahteve iz Uredbe o organskom otpadu (BioAbfV) u pogledu prethodnog tretmana i daljeg korišćenja ostatka fermentacije (vidi poglavlje 7.7.2.3). Prilikom razmatranja tabelarnog prikaza načelno treba imati u vidu da opisane karakteristike supstrata u praksi jako variraju i da mogu da odstupaju od tamo prikazanih raspona. To je načelno uslovljeno postupcima proizvodnje glavnih proizvoda (na primer različiti proizvodni procesi, podešenost uređaja, potreban kvalitet proizvoda, prethodni tretman, itd.) kao i promenljivim kvalitetom sirovina. I sadržaji teških metala mogu jako da variraju [4-11].

4.2.1 Proizvodnja pivaPrilikom proizvodnje piva nastaju različiti sporedni proizvodi, od kojih pivski trop sa 75 % čini najveći deo. Po hektolitru piva nastaje oko 19,2 kg pivskog tropa, 2,4 kg kvasca i kvasnog taloga, 1,8 kg vrućeg taloga, 0,6 kg hladnog taloga, 0,5 kg dijatomejske zemlje i 0,1 kg sladne prašine [4-12].

U ovom poglavlju se detaljnije razmatra samo pivski trop, pošto on količinski predstavlja najveću frakciju. Uprkos tome su i ostale frakcije, sa izuzetkom dijatomejske zemlje, podjednako pogodne za korišćenje u biogas postrojenjima. Doduše, trenutno može da se iskoristi samo jedan deo raspoloživih količina, pošto se nastali sporedni proizvodi koriste i u drugim oblastima, na primer u prehrambenoj industriji (pivski kvasac) ili kao stočna hrana (pivski trop, sladna prašina). Podaci o materijalnim karakteristikama i prinosi gasa navedeni su u poglavlju 4.4.

Skladištenje i manipulisanje su relativno jednostavni. Kod skladištenja na otvorenom prostoru, međutim, relativno brzo dolazi do značajnih energetskih gubitaka i pojave buđi, zbog čega bi u takvom slučaju trebalo vršiti siliranje.

4.2.2 Proizvodnja alkoholaKomina nastaje kao sporedni proizvod u proizvodnji alkohola od žitarica, repe, krompira ili voća. Prilikom proizvodnje alkohola po litru alkohola nastaje otprilike 12-struka količina komine, koja se trenutno nakon sušenja pretežno koristi kao stočna hrana ili đubrivo [4-12]. Korišćenje sveže komine je usled niskih sadržaja suve materije i stoga niske isplativosti transporta u većini slučajeva samo uslovno moguće. U tom kontekstu ukazuje se na mogućnosti koje proističu iz korišćenja biogasa u vezi sa proizvodnjom alkohola. Fermentacijom komine proizvodi se biogas. On opet može da se koristi u kogenerativnom postrojenju da bi se obezbedila energija potrebna za proizvodnju alkohola u vidu električne i toplotne energije. Time se omogućava kaskadno korišćenje obnovljivih sirovina, što predstavlja održivu i u pogledu resursa efikasnu alternativu u odnosu na do sada primenjene postupke za dalje iskorišćenje komine.

Podaci o materijalnim karakteristikama dati su u tabeli 4.6, a o prinosima gasa u tabeli 4.7 i u poglavlju 4.4.

7372


4

4.2.3 Proizvodnja biodizelaSporedni proizvodi iz proizvodnje biodizela su pogača uljane repice i sirovi glicerin. Obe materije su usled svog prinosa gasa, koji se može smatrati visokim (tabela 4.6), pogodne kao kosupstrati za poljoprivredna biogas postrojenja. Visina prinosa gasa kod pogače uljane repice u velikoj meri zavisi od preostalog sadržaja ulja, koji opet zavisi od podešenosti uljanih presa i sadržaja ulja u sirovini. Iz tog razloga u praksi i te kako postoje razlike u prinosu gasa različitih pogača uljane repice. Prilikom proizvodnje jedne tone biodizela nastaje oko 2,2 t pogače uljane repice i 200 kg glicerina [4-13]. Korišćenje ovih sporednih proizvoda iz proizvodnje biodizela, međutim, nije moguće bez problema i to bi trebalo da se prethodno detaljno ispita. Razlog za to leži u činjenici da se prilikom fermentacije pogače uljane repice formiraju visoki sadržaji vodonik-sulfida (H2S) u biogasu [4-14]. To je uslovljeno visokim sadržajem proteina i sumpora u pogači uljane repice. Kod sirovog glicerina je problematično što on delom sadrži preko 20 težinskih procenata metanola, koji u visokim koncentracijama deluje inhibirajuće na metanogene bakterije [4-15]. Iz tog razloga bi glicerin u proces trebalo da se unese samo u niskim dozama.

Istraživanja kofermentacije sirovog glicerina sa obnovljivim sirovinama i organskim đubrivima pokazala su da dodatak glicerina u masenom udelu od maksimalno 6 % prouzrokuje značajno kofermentaciono dejstvo [4-15]. To znači da je mešanjem supstrata proizvedeno znatno više metana nego što bi proporcionalno moglo da se očekuje od pojedinačnih supstrata. Ista istraživanja su takođe pokazala da počevši od količine od 8 % dodatog glicerina više ne postoji pozitivno kofermentaciono dejstvo, odnosno da čak može i da dođe do inhibiranja nastanka metana. U celini, može da se zaključi da su sporedni proizvodi iz proizvodnje biodizela pogodni kao kosupstrati, ali da se njihovo korišćenje preporučuje samo u malim udelima.

4.2.4 Prerada krompira (proizvodnja skroba)Kod proizvodnje skroba od krompira, pored organski opterećenih otpadnih voda kao sporedni proizvod nastaje i takozvana pulpa krompira. Ona se pretežno sastoji od kore, ćelijskih zidova i nedezintegrisanih ćelija skroba koje preostaju nakon dobijanja skroba. Po toni prerađenog krompira nastaje oko 240 kg pulpe, kao i 760 litara soka krompira i 400–600 litara takozvane procesne vode [4-16].

Trenutno jedan deo pulpe farmeri koriste kao stočnu hranu, a najveći deo soka krompira iznosi se na obradive površine kao đubrivo. Pošto, međutim, stočna hrana čini samo mali deo raspoložive količine, a rasturanje soka po poljoprivrednim površinama može da dovede do preteranog đubrenja površina i zaslanjivanja podzemnih voda, srednjeročno su potrebni alternativni oblici korišćenja.

Jednu mogućnost predstavlja korišćenje u biogas postrojenjima, pošto se kod ovih sporednih proizvoda radi o dobro razgradivim supstratima. Materijalne karakteristike prikazane su u tabelama 4.6. i 4.7.Posebni zahtevi u pogledu higijenskih mera ili skladištenja ne postoje, ali bi trebalo voditi računa o tome da sok krompira i procesna voda u slučaju skladištenja u rezervoarima za postupak fermentacije moraju ponovo da se zagreju, za šta je potrebna dodatna energija.

Čist biljni sporedni proizvod

Standardni energetski

prinos Uredba o biomasi, Prilog 1 (uz § 2a stav 2)[Nm3 CH4/t SM]

Pivski trop (svež ili ceđen) 61

Ostaci od čišćenja povrća 26Povrće (škart) 40Žitarice (ostatak od čišćenja zrna) 254Komina od žitarica iz proizvodnje alkohola 18Prašina od čišćenja žitarica 172Glicerin 421Lekovito i začinsko bilje (škart) 58Krompir (škart) 92Krompir (pasirani, srednji sadržaj skroba; nije ili više nije pogodan za ljudsku ishranu) 66

Sok krompira iz proizvodnje skroba 11Procesna voda od krompira iz proizvodnje skroba 3Pulpa krompira iz proizvodnje skroba 61Kora krompira 66Komina od krompira iz proizvodnje alkohola 17Melasa iz proizvodnje šećera od šećerne repe 166Voćna komina i komina grožđa (sveža, netretirana) 49Sačma uljane repice 274Pogača uljane repice 317Rezano cveće (škart) 55Pogača šećerne repe iz proizvodnje šećera 64Rezanci šećerne repe 64

TAB. 4.5: IZBOR STANDARDNIH PRINOSA METANA ČISTO BILJNIH SPOREDNIH PROIZVODA SHODNO PRILOGU 1 UREDBE O BIOMASI IZ 2012. GOD.

4.2.5 Proizvodnja šećeraPrilikom prerade šećerne repe za proizvodnju kristal šećera nastaju različiti sporedni proizvodi, koji se pretežno koriste kao stočna hrana. To su s jedne strane takozvani sveži rezanci šećerne repe, koji nastaju nakon usitnjavanja repe i ekstrakcije šećera, i s druge strane melasa, koja preostaje nakon izdvajanja kristala šećera iz zgusnutog šećernog sirupa. Jedan deo rezanaca se meša sa melasom i suši i tako prerađuje u sušene repine rezance i takođe koristi kao stočna hrana [4-17, 4-18].

Melasa se pored primene kao stočna hrana koristi i kao sirovina u fabrikama kvasca i destilerijama. Time se, doduše, raspoloživa količina dosta ograničava, ali repini rezanci i melasa usled preostalog sadržaja šećera predstavljaju dobro pogodan kosupstrat za proizvodnju biogasa (vidi prilog 4.8, tabelu 4.9).

Posebni zahtevi u pogledu skladištenja i korišćenja trenutno ne postoje. Peletirani rezanci se radi duže trajnosti siliraju, što može da se sprovodi ili u vidu pojedinačnog supstrata u silo-kobasici ili u vidu mešavine supstrata, na primer sa kukuruznom silažom. Melasa se skladišti u odgovarajućim rezervoarima. To je potrebno i s obzirom na sezonski uslovljenu raspoloživost šećerne repe, odnosno sporednih proizvoda (od septembra do

decembra), ako treba da se obezbedi celogodišnja raspoloživost peletiranih rezanaca i melase.

4.2.6 Sporedni proizvodi prerade voćaPrilikom prerade grožđa i voća u vino i voćne sokove nastaje komina kao sporedni proizvod. Ona se zbog relativno visokog sadržaja šećera pretežno koristi kao sirovina za proizvodnju alkohola. Komina se, međutim, koristi i kao stočna hrana ili sirovina za proizvodnju pektina. Po hektolitru vina, odnosno voćnog soka, nastaje oko 25 kg komine i po hektolitru voćnog nektara oko 10 kg komine [4-12]. Podaci o najznačajnijim materijalnim karakteristikama navedeni su u tabelama 4.6 i 4.7.

Usled prethodnog proizvodnog procesa ne treba očekivati prisustvo stranih ili nepoželjnih materija, a takođe nije potrebna ni higijenizacija. U slučaju dužeg skladištenja potrebno je siliranje supstrata.

4.3 Sirovine shodno prilogu 1 uz Uredbu o biomasi

U narednom delu prikazani su materijali za čije korišćenje se ne odobravaju podsticajne tarife za posebne sirovine (shodno Uredbi o biomasi iz 2012. godine, prilog 1) i zakonski utvrđeni standardni prinosi metana (vidi poglavlje 7.3.3.2), vidi tabelu 4.5.

Načelno kao problematično treba istaći da zakonska osnova sadrži samo veoma grube podatke o materijalnim karakteristikama sporednih proizvoda. Pošto materijalne karakteristike sporednih proizvoda koje utiču na prinos gasa (pre svega sadržaj suve materije i preostalog ulja) veoma variraju u praksi (vidi poglavlje 4.2), moguća su značajna odstupanja faktički ostvarivih prinosa gasa u odnosu na zakonski utvrđene. Usled toga nužno dolazi do previsokih, odnosno preniskih, vrednosti prinosa biogasa ostvarenog iz dozvoljenih čisto biljnih sporednih proizvoda.

SupstratSM oSM N P2O5 K2O

[%] [% SM] [% SM]

Pivski trop Δ 20–25 70–80 4–5 1,5 n. p.

Ø 22,5 75 4,5 1,5 n. p.Komina od žitarica Δ 6–8 83–88 6–10 3,6–6 n. p.

Ø 6 94 8 4,8 n. p.Komina od krompira Δ 6–7 85–95 5–13 0,9 n. p.

Ø 6 85 9 0,73 n. p.Voćna komina Δ 2–3 oko 95 n. p. 0,73 n. p.

Ø 2,5 95 n. p. 0,73 n. p.Sirovi glicerin [4-1] 100 90 n. p. n. p. n. p.

[4-15] 47 70 n. p. n. p. n. p.Pogača uljane repice 92 87 n. p. n. p. n. p.

Pulpa krompira Ø oko 13 90 0,5–1 0,1–0,2 1,8

Rezanci šećerne repe Δ 22–26 95 n. p. n. p. n. p.

Ø 24 95 n. p. n. p. n. p.Melasa Δ 80–90 85–90 1,5 0,3 n. p.

Ø 85 87,5 1,5 0,3 n. p.Komina jabuke Δ 25–45 85–90 1,1 1,4 n. p.

Ø 35 87,5 1,1 1,4 n. p.Komina grožđa Δ 40–50 80–90 1,5–3 3,7–7,8 n. p.

Ø 45 85 2,3 5,8 n. p.

TAB. 4.6: MATERIJALNE KARAKTERISTIKE ODABRANIH ČISTO BILJNIH SPOREDNIH PROIZVODA (PREMA [4-1], [4-2], [4-12], [4-17])


Supstrat

Prinos biogasa

Prinos metana


suve materije

[Nm3/tsupstrata]

[Nm3/tsupstrata]

[Nm3/toSM]

Pivski trop Δ 105–130 62–112 295–443

Ø 118 70 313Komina od žitarica Δ 30–50 18–35 258–420

Ø 39 22 385Komina od krompira Δ 26–42 12–24 240–420

Ø 34 18 362Voćna komina Δ 10–20 6–12 180–390

Ø 15 9 285Sirovi glicerin Δ 240–260 140–155 170–200

Ø 250 147 185Pogača uljane repice Ø 660 317 396Pulpa krompira Δ 70–90 44–50 358–413

Ø 80 47 336Rezanci šećerne repe Δ 60–75 44–54 181–254

Ø 68 49 218Melasa Δ 290–340 210–247 261–355

Ø 315 229 308Komina jabuke Δ 145–150 98–101 446–459

Ø 148 100 453Komina grožđa Δ 250–270 169–182 432–466

Ø 260 176 448

TAB. 4.7: PRINOSI BIOGASA ODABRANIH SUPSTRATA IZ AGROINDUSTRIJE (PREMA [4-1], [4-2], [4-12], [4-15] IZMENJENO)


7574


44.4 Materijalne karakteristike i prinosi gasa

sirovina shodno prilogu 1 uz Uredbu o biomasi

U tabelama 4.6 i 4.7 navedene su materijalne karakteristike i prinosi gasa odabranih supstrata iz poglavlja 4.2. Ako su raspoloživi, navode se kako rasponi, tako i srednja vrednost različitih parametara. Usled delom širokog raspona vrednosti, kako kod materijalnih karakteristika, tako i kod prinosa gasa, postaje jasno da „kvalitet supstrata“ u praksi veoma varira i da zavisi od mnogobrojnih faktora u procesu proizvodnje. Ovde navedeni podaci treba da posluže kao orijentacija uz napomenu da u praksi ostvarljivi rezultati mogu da budu u značajnoj meri lošiji ili bolji.

4.5 Zeleni i travnati otpad

U okviru održavanja parkova i zelenih pojaseva duž saobraćajnica u lokalnim samoupravama nastaju velike količine zelenog i travnatog otpada. Međutim, pošto je nastanak tog materijala sezonski uslovljen, on mora da se silira da bi u toku cele godine mogao da se koristi kao supstrat za proizvodnju biogasa. To je, doduše, usled decentralizovanog nastanka samo uslovno svrsishodno, ako želimo da izbegnemo previsoke transportne troškove. Ako materijal nastaje samo u malim količinama i u razna vremena, može da se dodaje i u svežem stanju. To dodavanje bi, međutim, trebalo da se izvrši dosta pažljivo, pošto bakterije tek moraju da se prilagode novom kvalitetu supstrata i u slučaju suviše velikih količina nisu isključene smetnje u procesu. Nekoliko značajnih materijalnih karakteristika, kao i prinos biogasa i sadržaj metana, prikazani su u tabeli 4.8. Po pravilu se zeleni i travnati otpad ne koristi u proizvodnji biogasa, već pretežno za kompostiranje.

Manipulacija je, osim navedenih logističkih problema, u pogledu siliranja jednostavna. Eventualno, materijal pre unosa u biogas postrojenje mora da se očisti od nepoželjnih materija kao što su grane ili kamenje. Zeleni otpad iz privatnih i javnih bašti i parkova se kao sirovina za proizvodnju biogasa takođe klasifikuje u prilog 1 uz Uredbu o biomasi.

SupstratSM oSM N P2O5 Prinos biogasa Prinos metana

Prinos metana iz organske suve

materije

[%] [% SM] [% SM] [Nm3/tsupstrata]

[Nm3/tsupstrata]

[Nm3/toSM]

Zeleni otpad 12 87 2,5 4 175 105 369

TAB. 4.8: MATERIJALNE KARAKTERISTIKE ZELENOG OTPADA ([4-12], [4-19])

4.6 Materijal od održavanja pejzaža

Materijalom od održavanja pejzaža (uključujući travu) smatra se svaki materijal koji nastaje prilikom sprovođenja mera koje pretežno služe ciljevima zaštite prirode i održavanja pejzaža u smislu Saveznog zakona o zaštiti prirode i materijal koji nije ciljano proizveden. Tu ne spadaju kulture proizvedene u komercijalne svrhe, zeleni otpad, kao ni travnati otpad sa pojaseva duž saobraćajnica ili rubnih pojaseva industrijskih i privrednih zona, kao ni zelenih površina oko aerodroma. Travom od održavanja pejzaža smatra se samo materijal sa površina na kojima se vrši otkos maksimalno dva puta godišnje [4-21]. Usled činjenice da održavanje površina zaštićenih prirodnih područja uglavnom može da se vrši samo jednom godišnje, taj materijal pretežno poseduje visoke sadržaje suve materije i lignina. To je opet povezano sa umanjenim prinosom gasa i malom pogodnošću za siliranje. Osim toga, korišćenje opisanih materijala zahteva primenu određenih tehnologija, odnosno postupaka za preradu, koji su trenutno ili troškovno veoma intenzivni ili još uvek ne odgovaraju aktuelnom stanju tehnike.

Materijal od održavanja pejzaža se prema EEG 2012 klasifikuje u II kategoriju sirovina i za njega se do veličine postrojenja od 5 MWel isplaćuje tarifa od 8 evrocenti/kWhel .


[4-1] Kuratorium für Technik und Bauwesen in der Landwirtschaft

(KTBL): Faustzahlen Biogas; Darmstadt, 2007

[4-2] Kuratorium für Technik und Bauwesen in der Landwirtschaft

(KTBL): Faustzahlen Biogas; 2. Aufl., Darmstadt, 2009

[4-3] Weiland, P.: Grundlagen der Methangärung – Biologie und

Substrate; VDI-Berichte, Nr. 1620 „Biogas als regenerative

Energie – Stand und Perspektiven“; S. 19–32; VDI-Verlag 2001

[4-4] Weiland, P. et al.: Bundesweite Evaluierung neuartiger Biomas-

se-Biogasanlagen; 16. Symposium Bioenergie- Festbrennstoffe,

Biokraftstoffe, Biogas; Bad Staffelstein 2007, S.236–241

[4-5] Weiland, P.: Stand und Perspektiven der Biogasnutzung und

-erzeugung in Deutschland; Gülzower Fachgespräche, Band

15: Energetische Nutzung von Biogas: „Stand der Technik und

Optimierungspotenzial“; S. 8–27; Weimar 2000

[4-6] Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V.: Standortangepass-

te Anbausysteme für Energiepflanzen; Gülzow, 2008

[4-7] Karpenstein-Machan, M.: Energiepflanzenbau für Biogasanla-

genbetreiber, DLG Verlag; Frankfurt/M., 2005

[4-8] Dörfler, H. (Hrsg.): Der praktische Landwirt; 4. Aufl.; BLV Verl.-

Ges., München; 1990

[4-9] Hassan, E.: Untersuchungen zur Vergärung von Futterrübensi-lage; BLE-Projekt Az. 99UM031; Abschlußbericht; Bundesfor-schungsanstalt für Landwirtschaft (FAL), Braunschweig; 2001

[4-10] Schattauer, A.: Untersuchungen zur Biomethanisierung von Zuckerrüben; Masterarbeit angefertigt im Institut für Tech-nologie und Biosystemtechnik; Bundesforschungsanstalt für Landwirtschaft (FAL); Braunschweig; 2002

[4-11] Bischoff, M.: Erkenntnisse beim Einsatz von Zusatz- und Hilfs-stoffen sowie Spurenelementen in Biogasanlagen; VDI Berich-te, Nr. 2057; „Biogas 2009 – Energieträger der Zukunft“; VDI Verlag, Düsseldorf 2009, S.111–123

[4-12] Wilfert, R.; Schattauer, A.: Biogasgewinnung und -nutzung – Eine technische, ökonomische und ökologische Analyse; DBU-Projekt, 1. Zwischenbericht; Institut für Energetik und Umwelt GmbH, Leipzig; Bundesforschungsanstalt für Land-wirtschaft (FAL), Braunschweig; 2002

[4-13] Anonymus: Die Herstellung von Biodiesel; innovas news; Anwendungsbeispiel Biogas 3/98; München, 1998

[4-14] Wesolowski, S.; Ferchau, E.; Trimis, D.: Untersuchung und Be-wertung organischer Stoffe aus landwirtschaftlichen Betrieben zur Erzeugung von Biogas in Co- und Monofermentationspro-zessen; Schriftenreihe des Landesamtes für Umwelt, Landwirt-schaft und Geologie Heft 18/2009; Dresden, 2009

[4-15] Amon, T.; Kryvoruchko, V.; Amon, B.; Schreiner, M.: Untersu-chungen zur Wirkung von Rohglycerin aus der Biodieseler-zeugung als leistungssteigerndes Zusatzmittel zur Biogaser-zeugung aus Silomais, Körnermais, Rapspresskuchen und Schweinegülle; Universität für Bodenkultur Wien, Department für Nachhaltige Agrarsysteme; Wien, 2004

[4-16] Umweltbericht; Emsland-Stärke; Download vom 16.09.2002; www.emsland-staerke.de/d/umwelt.htm

[4-17] Schnitzel und Melasse – Daten, Fakten, Vorschriften; Verein der Zuckerindustrie; Landwirtschaftsverlag Münster-Hiltrup, 1996

[4-18] Konzept zur Qualität und Produktsicherheit für Futtermittel aus der Zuckerrübenverarbeitung; Broschüre; 2. Aufl.; Verein der Zuckerindustrie; 2003

[4-19] KTBL Arbeitspapier 249 – Kofermentation; Kuratorium für Technik und Bauwesen in der Landwirtschaft – KTBL; Darmstadt 1998

[4-20] KWS Saat AG: In der Rübe liegt die Kraft – auf dem Feld und im Fermenter; Einbeck, 2012

[4-21] Verordnung über die Erzeugung von Strom aus Biomasse (Biomasseverordnung) vom 21.6.2001 (BGBl. I S. 1234), die zuletzt durch Artikel 5, Absatz 10 des Gesetzes vom 24.2.2012 (BGBl. I S. 212) geändert worden ist

Slika 4.1: Mešavina energetskih biljaka [LWK Niedersachsen/Carsten Rieckmann]

7776


5 RAD BIOGAS POSTROJENJA

Ekonomska isplativost dobro isplaniranog biogas postrojenja zavisi od raspoloživosti i iskorišćenosti celokupnog procesa. Pri tome značajne faktore predstavljaju funkcionalnost i operativna bezbednost korišćene tehničke opreme, kao i konstantno visok stepen razgradnje u okviru biološkog procesa.

Pošto rad tehničkih uređaja podleže neizbežnim smetnjama, moraju da postoje odgovarajući instrumenti za detekciju tih smetnji, identifikaciju i otklanjanje grešaka. Kontrola procesa se pri tome uvek odvija u interakciji sa osobljem, pri čemu stepen automatizacije može biti veoma različit. Prednosti automatizacije kontrolnih i regulacionih algoritama leže u permanentnoj raspoloživosti i postizanju izvesne nezavisnosti od stručnog osoblja. Daljinski prenos podataka osim toga omogućava nadzor nad procesom a da prisustvo osoblja u postrojenju nije neophodno. Generisanje dodatnih troškova jeste nedostatak sveobuhvatne automatizacije. Pošto ove prednosti i nedostaci u zavisnosti od konfiguracije postrojenja poseduju različit značaj, ne može da se pođe od standardizovane merno-tehničke opreme za biogas postrojenja. Korišćeni instrumenti moraju da se prilagode specifičnim uslovima.

U narednom delu su prvo razmatrane merne veličine koje mogu da posluže za praćenje biološkog procesa.

Objašnjenja se odnose na postrojenja za mokru fermentaciju. Uz to se ukazuje na odstupajuće specifičnosti kod boksnih fermentora.

5.1 Parametri za kontrolu biološkog procesa

Kontrola i regulisanje biološkog procesa predstavljaju izazov. Cilj procesa anaerobne razgradnje u poljoprivredi u normalnom slučaju jeste ostvarivanje konstantne stope proizvodnje metana. Najčešće primenjenu vrstu postupka predstavlja (polu)kontinualni kotlasti reaktor sa potpunim mešanjem (engl. CSTR: Continuous Stirred Tank Reactor). Ovde se konstantna proizvodnja metana postiže kada se ustali stacionarno pogonsko stanje. U stacionarnom stanju su promene procesnih veličina ravne nuli i ostvaruju se procesno-specifične maksimalne stope konverzije [5-26].

=V dSdt------ Qul Sdo⋅ Qiz S⋅ V rs⋅+–= 0

Jednačina 5.1: Stacionarno pogonsko stanje (Q: zapreminski protok (l · d –1) (ulazni materijal, izlazni materijal), V: reakcioni volumen (l), rs: stopa reakcije g · (d · l)–1, Sdo: koncentracija supstrata dovod (g · l –1), S: koncentracija supstrata odvod (g · l –1))

Stoga su veličine poput opterećenja organskom materijom, retencionog vremena, ostvarivog stepena razgradnje i proizvodne stope gasa određene dimenzijama postrojenja i korišćenim supstratom. Operater postrojenja mora da obezbedi što je moguće konstantniji nivo tih vrednosti. Stacionarno stanje, međutim, praktično ne može da se ostvari, pošto je pojava smetnji neizbežna (na primer, promene karakteristika supstrata, smetnje poput otkazivanja pumpi, unosa dezinfekcionih sredstava itd.). Te smetnje dovode do odstupanja od zadatog stanja koja moraju da se detektuju da bi mogli da se utvrde i otklone uzroci tih smetnji.

To odstupanje od stacionarnog stanja može da se detektuje direktno putem bilansiranja tokova materijala. U praktičnoj primeni, međutim, precizno merenje materijalnog sastava ulaza i izlaza, i u mnogim slučajevima i merenje faktički unete količine supstrata i proizvedene količine gasa, predstavlja problem, tako da precizan maseni bilans ne može da se ostvari uz prihvatljive troškove. Iz tog razloga se u mnogim postrojenjima radi pomoću prilagođenih parcijalnih rešenja koja nisu uvek dovoljna da bi se osigurao stabilan proces.

U narednom delu su predstavljene za to raspoložive i najrasprostranjenije merene veličine za analizu biološkog procesa.

5.1.1 Proizvodna stopa biogasaNastali biogas kao metabolički proizvod i ciljna vrednost jeste značajna veličina koju treba meriti. Proizvodna stopa biogasa predstavlja proizvedenu količinu gasa po jedinici vremena (npr. d–1) i uz poznatu količinu punjenja i sastav susptrata služi kao osnov za obračun specifične proizvodnje biogasa (svedene na supstrat i svedene na zapreminu). Merenje proizvodne stope biogasa je za bilansiranje metaboličkih procesa i za ocenu produktivnosti metanogene populacije neophodno.

SupstratSM oSM Na P2O5 K2O5 Prinos biogasa Prinos metana


suve materije

[%] [% SM] [% SM] [Nm3/tsupstrata]

[Nm3/tsupstrata]

[Nm3/toSM]

Organska đubrivaTečni stajnjak goveda 10 80 3,5 1,7 6,3 25 14 210

Tečni stajnjak svinja 6 80 3,6 2,5 2,4 28 17 250

Čvrsti stajnjak goveda 25 80 5,6 3,2 8,8 80 44 250

Stajnjak peradi 40 75 18,4 14,3 13,5 140 90 280

Ekskrementi konja bez slame 28 75 n. p. n. p. n. p. 63 35 165

Obnovljive sirovine

Kukuruzna silaža 33 95 2,8 1,8 4,3 200 106 340

SCB žitarica 33 95 4,4 2,8 6,9 190 105 329

Silaža od zelene raži 25 90 150 79 324

Zrno žitarica 87 97 12,5 7,2 5,7 620 329 389

Travna silaža 35 90 4,0 2,2 8,9 180 98 310

Šećerna repa 23 90 1,8 0,8 2,2 130 72 350

Stočna repa 16 90 n. p. n. p. n. p. 90 50 350

Suncokretova silaža 25 90 n. p. n. p. n. p. 120 68 298

Sudanska trava 27 91 n. p. n. p. n. p. 128 70 286

Krmni sirak 22 91 n. p. n. p. n. p. 108 58 291

Zelena ražb 25 88 n. p. n. p. n. p. 130 70 319

Supstrati iz prerađivačke industrije

Pivski trop 23 75 4,5 1,5 0,3 118 70 313

Komina od žitarica 6 94 8,0 4,8 0,6 39 22 385

Komina od krompira 6 85 9,0 0,7 4,0 34 18 362

Voćna komina 2,5 95 n. p. 0,7 n. p. 15 9 285

Sirovi glicerinc n. p. n. p. n. p. n. p. n. p. 250 147 185

Pogača uljane repice 92 87 52,4 24,8 16,4 660 317 396

Pulpa krompira 13 90 0,8 0,2 6,6 80 47 336

Peletirani repini rezanci 24 95 n. p. n. p. n. p. 68 49 218

Peletirani repini rezanci 85 88 1,5 0,3 n. p. 315 229 308

Komina jabuke 35 88 1,1 1,4 1,9 148 100 453

Komina grožđa 45 85 2,3 5,8 n. p. 260 176 448

Zeleni i travnati otpad

Zeleni otpad 12 87,5 2,5 4,0 n. p. 175 105 369

TAB. 4.9: PREGLED KARAKTERISTIKA SUPSTRATA

a Sadržaj N u ostatku fermentacije ne uzimajući u obzir skladišne gubitke b uveloc Rezultati u praksi variraju u velikoj meri, zavisno od postupka proizvodnje biodizela

4.8 Prilog

7978

Priručnik o biogasu –Od proizvodnje do korišćenja Rad biogas postrojenja

5

Prilikom instalacije uređaja za merenje protoka gasa treba voditi računa o poziciji senzora. U slučaju da je potrebno nadgledanje stanja procesa u pojedinim fermentorima, njihova proizvodna stopa gasa mora da se evidenitra pojedinačno. Kod membranskih krovova za obračun proizvodne stope gasa u obzir treba uzeti skladišnu zapreminu, što se može uraditi merenjem nivoa napunjenosti (na primer merna traka sa viskom), unutrašnjeg pritiska i temperature u gasnom prostoru. Senzori u gasnom prostoru moraju da ispunjavaju zahteve u pogledu zaštite od eksplozije i trebalo bi da su otporni na koroziju i visoku vlažnost. Pošto membranski krovovi služe i za skladištenje biogasa, merenje proizvodne stope gasa i raspoložive skladišne zapremine je od velikog značaja i za regulisanje snage kogenerativnog postrojenja.

Kod merenja protoka gasa u cevovodima treba voditi računa o tome da su osigurane od strane proizvođača zadate ulivne sekcije radi formiranja laminarnih strujanja. Merni uređaji sa pokretnim elementima u struji biogasa podložni su smetnjama usled nečistoća koja postoje u biogasu. U oblasti proizvodnje biogasa koriste se uređaji bazirani na termičkom i fluidistor principu merenja kao i vrtložni merači protoka.

5.1.2 Sastav gasaSastav biogasa može da posluži za ocenu različitih činjeničnih stanja. U narednom delu su kratko razmatrane pojedinačne komponente i njihov značaj za proces.

5.1.2.1 MetanUdeo metana u biogasu služi za ocenu stanja metanogene biocenoze. Na osnovu proizvodne stope biogasa može da se izračuna proizvodna stopa metana – ako se ovaj parametar uprkos konstantnom punjenju vidno smanjuje, treba poći od toga da je došlo do inhibiranja metanogenih arheja. Za ocenu produktivnosti metana treba predvideti merna mesta u pojedinačnim fermentorima. Koncentracije metana se u biogas tehnologiji mere pomoću infracrvenih senzora ili senzora toplotne provodljivosti.

Za kogenerativno postrojenje je bitno da sadržaj metana ne padne ispod 40–45 %, pošto tada motori više ne mogu da iskoriste biogas.

5.1.2.2 Ugljen-dioksidUgljen-dioksid nastaje u fazi hidrolize/kiselinskoj fazi, kao i u metanogenoj fazi. On se rastvara u vodi i tako formira hidrogenkarbonatni pufer. U slučaju da odnos metana i ugljen-dioksida u biogasu opada a da sastav supstrata nije promenjen, uzrok može biti u pojačanom formiranju kiseline u odnosu na metan. Tada se narušava ravnoteža masenih tokova u procesu razgradnje. Uzrok može biti oscilacija ulazne količine supstrata ili inhibiranje metanogene populacije.

Ugljen-dioksid se, kao i metan, meri pomoću infracrvenih senzora ili senzora toplotne provodljivosti.

5.1.2.3 KiseonikKiseonik bi u biogasu trebalo da je dokazivo prisutan samo ako se dodaje radi biološke desumporizacije. Tada merenje kiseonika može da posluži za regulisanje sadržaja kiseonika potrebnog za desumporizaciju. Kiseonik može da se meri pomoću elektrohemijskih i paramagnetskih senzora.

5.1.2.4 Vodonik-sulfidProizvođači kogenerativnih postrojenja navode granične vrednosti za koncentraciju vodonik-sulfida, pošto proizvodi nastali njegovom oksidacijom poseduju jaka korozivna svojstva. Merenje stoga u prvoj liniji služi za zaštitu kogenerativnog postrojenja.

Do uticaja na metanogene arheje od strane visokih koncentracija vodonik-sulfida dolazi tek kod koncentracija u procentima (oko 20.000 ppm), što se kod poljoprivrednih biogas postrojenja retko dešava. Vodonik-sulfid se meri pomoću elektrohemijskih senzora.

5.1.2.5 VodonikVodonik predstavlja značajan intermedijarni proizvod u procesu formiranja metana koji se pretežno oslobađa u kiselinskoj i sirćetnoj fazi, pre nego što se konvertuje u metan. Bilo je pokušaja da se koncentracija vodonika u biogasu iskoristi za detekciju smetnji u procesu. Pri tome je pre svega bitno da, teorijski, formiranje sirćetne kiseline iz višelančanih masnih kiselina i iskorišćenje vodonika za formiranje metana zajedno mogu da se odvijaju samo u uzanom opsegu koncentracija. Adekvatnost ovog parametra je diskutabilna, pošto ne može uvek jasno da se dokaže veza između koncentracije vodonika u biogasu i smetnje. Koncentracija vodonika u biogasu može da se meri pomoću elektrohemijskih senzora. U kojoj meri parcijalni pritisak vodonika u fermentacionom supstratu predstavlja parametar koji je pogodan za regulisanje procesa, do sada nije mnogo ispitano.

Većina proizvođača uređaja za analizu gasa u oblasti proizvodnje biogasa nudi modularne uređaje, pri čemu korisnik može da bira vrstu senzora i broj mernih mesta. Kod elektrohemijskih senzora treba voditi računa o tome da se isti „troše“ i da poseduju jači otklon od, na primer, infracrvenih senzora. Treba voditi računa o redovnoj kalibraciji senzora.

5.1.3 TemperaturaNačelno se brzina reakcije povećava sa povećanjem temperature. Biološki procesi, međutim, u pogledu temperature zahtevaju optimalne vrednosti, pošto organske strukture (na primer proteini) pri rastućim temperaturama mogu da postanu nestabilne i da izgube svoju funkcionalnost. Kod tehničke primene anaerobnih procesa načelno mogu da se razlikuju dva temperaturna režima:• mezofilni režim sa oko 37 do 43 °C,• termofilni režim sa oko 50 do 60 °C.Pošto kod anaerobne fermentacije gotovo da ne nastaje toplota (izuzev kod nekih postrojenja za obnovljive sirovine), supstrat mora da se zagreje na temperaturu fermentacije. Pri tome je bitno da se održava konstantna temperatura. Pre svega termofilni proces reaguje osetljivo na oscilacije temperature.

U nekim slučajevima je u postrojenjima u kojima se koristi kukuruzna silaža dolazilo do zagrevanja usled kojeg je bilo potrebno hlađenje.

Senzori koji se koriste za merenje temperature trebalo bi da se instaliraju na različitim visinama, jer tako može da se detektuje formiranje slojeva i nedovoljno mešanje. Osim toga, treba voditi računa o tome da senzori nisu instalirani u mrtvim uglovima ili suviše blizu uređaja za regulisanje temperature. Za merenje temperature pogodni su otpornički senzori (na primer Pt 1.000 ili Pt 100) ili termoelementi.

5.1.4 Količina ulaznog materijala i nivoi napunjenosti

Za bilansiranje procesa razgradnje apsolutno je neophodno precizno merenje dodate količine supstrata. Pošto se pored unosa tečnih supstrata u fermentor dodaju i čvrste materije, primenjuju se različiti sistemi merenja.

Za čvrste materije je najbolje merenje na vagi, što se vrši pomoću kolskih vaga ili uređaja za merenje težine na sistemima za unos u fermentor. Pri tome ovi poslednji mogu preciznije i jednostavnije da se integrišu u automatizovane sisteme za regulisanje procesa. Za uređaje za merenje težine koriste se senzori pritiska koji zahtevaju „lebdeće” rezervoare. Stoga treba izbegavati nečistoće u predelu tih senzora, kao i dopunjavanje skladišnih rezervoara u toku punjenja fermentora.

Za tečne supstrate mogu da se koriste uređaji za merenje protoka na cevovodima ili, u slučaju postojanja predjama, dodata količina može da se meri i pomoću uređaja za merenje nivoa napunjenosti.

Nivoi napunjenosti (i za fermentore) mogu da se utvrde pomoću senzora pritiska (hidrostatički pritisak u fermentoru) ili putem merenja udaljenosti do površine pomoću ultrazvuka ili radara. Prilikom izbora senzora trebalo bi voditi računa o otpornosti na koroziju i otpornosti na prljanje, pogotovo što je održavanje u fermentoru veoma složeno. Prilikom izbora i raspoređivanja senzora treba voditi računa o tome da usled posebnih pogonskih stanja kao što su sedimenti na dnu fermentora (na primer pesak), formiranje pene, taloženje sumpora u gasnom prostoru, itd. ne dođe do ometanja merenja. Osim toga treba preduzeti mere zaštite od eksplozije.

Za merenje protoka dobrim su se pokazali uređaji koji rade bez pokretnih elemenata u merenom medijumu. Pretežno se koriste induktivni i kapacitivni senzori, a delimično se primenjuju i ultrazvučni i senzori toplotne provodljivosti. U zavisnosti od postupka treba voditi računa da ulivna sekcija ispred senzora bude dovoljna za formiranje laminarnih strujanja u cevi. Merenje protoka ima tu prednost što u slučaju da povoljnim postavljanjem ventila kroz jedan cevovod može da se sprovede nekoliko linija punjenja, one mogu da se kontrolišu pomoću jednog mernog uređaja.

5.1.5 Karakterizacija supstrataPored količine dodatog supstrata, za maseni bilans moraju biti poznati i koncentracija i sastav supstrata.

Za koncentraciju se koriste zbirni parametri kao što je sadržaj suve materije (SM) i sadržaj organske suve materije (oSM). Za tečne supstrate može da se koristi i hemijska potrošnja

kiseonika (HPK), a osim toga se povremeno primenjuje i ukupan organski ugljenik (UOU). Od praktičnog značaja su samo prva dva navedena.

Prvi korak kod utvrđivanja razgradivih udela u supstratu predstavlja određivanje sadržaja vode ili sadržaja suve materije. Za to se uzorak u laboratoriji na 105 °C suši do konstantne težine. U međuvremenu postoje i novorazvijeni senzori na bazi mikrotalasa i blizinske infracrvene svetlosti, pomoću kojih to može da se utvrdi onlajn u toku procesa.

Indikatori za ocenu razgradivosti mogu da se dobiju utvrđivanjem udela organskih komponenti u suvoj materiji. Organska suva materija predstavlja zbirni parametar koji se utvrđuje žarenjem osušenog uzorka na 550 °C. Maseni gubitak, nazvan i gubitak žarenjem, čini organsku suvu materiju. Ta vrednost predstavlja zbirni parametar koji, međutim, ne pruža informacije o razgradivosti ili očekivanoj proizvodnji biogasa ispitane materije. U literaturi postoje referentne vrednosti pomoću kojih, u slučaju poznavanja supstrata i sadržaja oSM, može da se proceni očekivana proizvodnja gasa. Prilikom sušenja uzorka izdvajaju se isparljive materije (na primer, isparljive kiseline u pari) koje tada više nisu sadržane u rezultatu analize. Tako pre svega kod acidifikovanih supstrata (na primer silaža) može da dođe do značajnih grešaka prilikom procene gasnog potencijala. Stoga je Vajsbah razvio korektivni postupak kojim se u obzir uzimaju i isparljive materije. Taj postupak je, međutim, znatno kompleksniji [5-18].

Prilikom žarenja uzorka se na kraju dobija žareni ostatak koji predstavlja udeo inertnih komponenata u supstratu. Kod supstrata koji sadrže velike količine peska pomoću žarenog ostatka može da se proceni udeo peska, a u kombinaciji sa prosejavanjem dodatno i granulometrijski sastav peska [5-19]. Sadržaj peska je zbog svojih abrazivnih svojstava i taloženja u fermentoru kod nekih supstrata (na primer ekskrementi peradi) od značaja.

Dodatno preciziranje karakteristika supstrata može da se ostvari klasifikacijom komponenti supstrata prema Venderu (sirova vlakna, sirovi proteini, sirove masti i bezazotne ekstraktivne materije, koje u kombinaciji sa koeficijentom svarljivosti opisuju pogodnost organskih materija za korišćenje kao stočna hraniva, vidi i 2.3.4.1) ili klasifikacijom prema Van Soestu (hemiceluloza, celuloza i lignin). Te komponente određuju vrstu formiranih intermedijarnih proizvoda. Stoga u slučaju iznenadne promene supstrata može da dođe do akumulisanja intermedijarnih proizvoda koji ne mogu da se razgrade, jer odgovarajuća populacija bakterija ne postoji ili joj je stopa rasta niska. Uz pomoć analitike stočnih hraniva može detaljnije da se odredi i očekivani prinos gasa nego na osnovu sadržaja organske suve materije. Ta analitika je stoga i pogodnija za ocenu kvaliteta supstrata.

Određivanje koncentracije supstrata predstavlja veličinu koja je apsolutno potrebna za pouzdano bilansiranje mase, dok dodatno određivanje sastava može da se koristi i za ocenu kvaliteta supstrata.

8180


5

5.1.6 Određivanje koncentracije organskih kiselina

Organske kiseline predstavljaju intermedijarni proizvod koji nastaje prilikom formiranja biogasa. Kiseline u zavisnosti od pH vrednosti disociraju u vodenom rastvoru. Dotični udeli mogu da se izračunaju na sledeći način:

f 10pKS pH–

1 10pKS pH–

+----------------------------------=

Jednačina 5.2: Obračun faktora disocijacije prema [5-20] (f: faktor disocijacije, pKS: negativni dekadni logaritam kiselinske konstante, pH: pH vrednost)

U stacionarnom stanju je brzina formiranja kiselina i konverzije ista, tako da je koncentracija u fermentoru konstantna. U slučaju da dođe do pojačanog formiranja kiselina ili/i inhibiranja razgradnje, dolazi do akumulisanja formiranih kiselina i koncentracija raste. Pošto porast bakterija shodno zakonima opisanim od strane Monoa zavisi od koncentracije supstrata, povećanje koncentracije kiselina za sobom povlači povećanu brzinu rasta, čime se proces u izvesnim granicama stabilizuje sam. Međutim, ako brzina formiranja kiselina trajno prevazilazi kapacitet mikroorganizama koji razgrađuju kiseline, koncentracija nastavlja da raste. Ako se tada ne interveniše, kiseline se akumuliraju do tačke kada je puferni kapacitet fermentacionog supstrata iskorišćen i pH vrednost opada. Razgradnja kiselina je kod povećanih koncentracija disociranog udela kiselina inhibirana, pri čemu se to dejstvo u slučaju opadajuće pH vrednosti intenzivira.

Teško je utvrditi graničnu vrednost za maksimalno dozvoljenu koncentraciju kiselina u stacionarnom stanju, pošto postojeća koncentracija zavisi od faktora kao što su retenciono vreme, korišćeni supstrat i prisustvo materija sa inhibirajućim dejstvom.

U tabeli pored su, radi orijentacije, navedene neke vrednosti iz literature.

Za analizu procesa je pre svega bitno da koncentracija kiselina ostaje konstantna. Ako koncentracija kiselina raste, treba biti pažljiv. Za analizu procesa pod dinamičnim uslovima, tj. kod promene koncentracija supstrata, potrebni su modeli procesa.

Pored zbirnog parametra kiselina, takođe i koncentracija pojedinačnih kiselina može da pruži dodatne informacije. Ako taj spektar pokazuje da višelančane kiseline ostvaruju veći porast u odnosu na sirćetnu kiselinu, došlo je do inhibiranja konverzije tih kiselina u sirćetnu kiselinu. Konverzija višelančanih kiselina u sirćetnu kiselinu predstavlja endogeni proces koji se odvija samo pri niskim koncentracijama vodonika, a osim toga je i stopa rasta mikroorganizama niska. Ovaj parcijalni proces usled ovih nepovoljnih uslova može da se pretvori u usko grlo celokupnog procesa. Povećane koncentracije propionske kiseline se shodno tome sporo razgrađuju.

Autor

Granična vrednostkoncentracije ekvivalenata sirćetne kiseline (mg · l–1)

Postupak, napomena

[5-20] 200 nedisocirane kiseline

kotlovski reaktor sa potpunim mešanjem sa termofilnim režimom rada sa prethodnim reaktorom za hidrolizu

[5-20] 300(adaptirana biocenoza) i nedisocirana kiselina

kotlovski reaktor sa potpunim mešanjem sa termofilnim režimom rada sa prethodnim reaktorom za hidrolizu

[5-21] 30–60nedisocirana kiselina

kotlovski reaktor sa potpunim mešanjem sa termofilnim režimom rada i kontinualnim punjenjem (CSTR)

[5-2] 80 (povećanje inhibirajućeg dejstva počevši od 20)nedisocirana kiselina

nema podataka

[5-22] 100–300ukupna kiselina

digestija kanalizacionog mulja, normalno stanje procesa

[5-22] 1.000–1.500ukupna kiselina

digestija kanalizacionog mulja, normalno u toku faze puštanja u rad

[5-22] 1.500–2.000ukupna kiselina

digestija kanalizacionog mulja, opasnost od prekida procesa, prekinuti punjenje ili dodati bazu

[5-22] 4.000ukupna kiselina

digestija kanalizacionog mulja, jedva moguća kratkoročna sanacija

[5-23] < 1.000ukupna kiselina

stabilna fermentacija

TAB. 5.1: GRANIČNE VREDNOSTI MAKSIMALNO DOZVOLJENE KONCENTRACIJE KISELINA

U nekim publikacijama ukazuje se na odnos sirćetne kiseline i propionske kiseline kao parametra za analizu procesa, ali u tom pogledu do sada nije dokazano postojanje opštevažećeg obrasca.

Postoje razni postupci za utvrđivanje koncentracije organskih kiselina (za sada za te analize mora da se uzme uzorak koji se analizira u laboratoriji):• kao zbirni parametar (na primer destilacija vodenom parom

prema DIN 38414-19),• kao spektar (na primer gasna hromatografija) ili• na bazi empirijski utvrđenih parametara izračunatih iz

rezultata titracije (FOS – isparljive organske kiseline).Utvrđivanje zbirnog parametra prema DIN 38414-19 se zbog sve veće rasprostranjenosti vrednosti FOS gotovo uopšte više ne

sprovodi. Ovaj način utvrđivanja je usled neophodne destilacije isparljvih kiselina u pari složeniji, ali i precizniji od utvrđivanja vrednosti FOS.

Utvrđivanje spektra kiselina pomoću gasne hromatografije (alternativno je moguća i tečna hromatografija) podrazumeva složenu mernu tehniku i iskustvo sa supstratom. Kao rezultat se ne dobija samo zbir kiselina, već tako mogu da se utvrde i koncentracije pojedinačnih frakcija nižih masnih kiselina. Ovaj postupak je najprecizniji od svih navedenih metoda.

U toku proteklih godina se vrednost FOS etablirala kao parametar koji može lako da se utvrdi [5-24]. Vrednost FOS koristi se uglavnom u kombinaciji sa vrednošću TAC (FOS/TAC).

Vrednost FOS/TAC utvrđuje se titracijom. Poreklo skraćenice TAC nije sasvim jasno, jer se u literaturi koriste različiti nazivi od kojih zapravo nijedan nije jezički adekvatan i tačan. Vrednost TAC stoji za „potrošnju A“ 0,1 N sumporne kiseline pri titraciji uzorka do pH 5. Potrošena količina kiseline preračunava se u odgovarajuću koncentraciju karbonata (mg CaCO3/l). Ako se zatim titrira dalje do pH 4,4, iz „potrošnje kiseline B“ može da se izvuče zaključak o koncentraciji organskih kiselina. Korišćene formule za obračun koncentracije kiseline su empirijske prirode:

Količina uzorka: 20 ml (centrifugirano)TAC: potrošnja A × 250 [mg/l CaCO3]FOS: ((potrošnja B x 1,66) – 0,15) × 500 [mg/l HAc]

Često se odnos FOS/TAC koristi za ocenu procesa. Pri tome treba voditi računa da rezultati analize različitih procesa usled empirijske prirode formula ne mogu međusobno da se upoređuju. Vrednost FOS/TAC iskustveno ne bi trebalo da iznosi više od 0,8. I ovde postoje izuzeci i važi, kao kod kiselina, da na osnovu promene ove vrednosti mogu da se uoče problemi. Prilikom ocene rezultata trebalo bi uzeti u obzir po kom je postupku izvršen obračun.

5.1.7 pH vrednostBiološki procesi u velikoj meri zavise od pH vrednosti. Optimalan opseg pH vrednosti za formiranje metana kreće se u uskom rasponu između 7 i 7,5, pri čemu je formiranje gasa još moguće i ispod i iznad ovog raspona. Kod jednostepenih postupaka se po pravilu automatski uspostavlja optimalna pH vrednost, pošto grupe bakterija formiraju sistem koji se reguliše sam. Kod dvostepenog procesa je pH vrednost u fazi hidrolize znatno niža, u normalnom slučaju između 5 i 6,5, pošto acidogene bakterije tada ostvaruju svoj optimum. PH vrednost se u metanogenoj fazi zahvaljujući puferskom kapacitetu medijuma i aktivnosti razgradnje ponovo podiže na nivo neutralnog.

PH vrednost kontroliše ravnotežu disocijacije značajnih metaboličkih proizvoda, kao što su amonijak, organske kiseline i vodonik-sulfid. Puferski kapacitet medijuma (uglavnom hidrogenkarbonat i amonijum) u normalnom slučaju obezbeđuje stabilnu pH vrednost. Ako uprkos tome dođe do značajnih promena i pH vrednost više nije u optimalnom rasponu, to je uglavnom znak ozbiljnih smetnji i trebalo bi odmah intervenisati.

5.1.8 Koncentracija mikroelemenataMikroelementima se nazivaju minerali koji se javljaju u veoma malim koncentracijama. U postrojenjima u kojima se koriste isključivo obnovljive sirovine (i kod komine) dolazi do smetnji u procesu koje mogu da se otklone dodavanjem mikroelemenata. Te smetnje se manifestuju u vidu smanjene proizvodnje gasa i povećanih vrednosti kiselina. Kod postrojenja koja rade na bazi tečnog stajnjaka te pojave nisu uočljive. Do sada nije bilo moguće identifikovati tačne mehanizme i limitirajuće materije, ali su koncentracije mikroelemenata u obnovljivim sirovinama znatno ispod onih utvrđenih u organskim đubrivima [5-26].

Neki ponuđači nude prilagođene mešavine mikroelemenata za optimizaciju procesa. Postoje naznake da dodavanje jona gvožđa u vidu hlorida gvožđa ili hidroksida gvožđa, koji se često koristi za desumporizaciju, već može da ima stabilizirajuće dejstvo. To se objašnjava time što sulfid formira teško rastvorljive metalne sulfide, čime se ograničava raspoloživost mikroelemenata. Ako se sulfid prvenstveno vezuje gvožđem, raste raspoloživost drugih metala. U narednoj tabeli prikazane su referentne vrednosti pojedinih elemenata.

U [5-28] podnet je zahtev za patentiranje postupka koji daje referentne vrednosti i opisuje način dodavanja.

Kod dodavanja mikroelemenata treba voditi računa o tome da se ovde radi o teškim metalima, koji u visokim koncentracijama mogu da deluju inhibirajuće i koji se smatraju štetnim materijama. Dodavanje u svakom slučaju mora da se vrši po principu onoliko koliko je potrebno, što je manje moguće.

ElementReferentne vrednosti [5-28]

Referentne vrednosti

[5-27]

mg/kgSM Koncentracija mg/l

Kobalt 0,4–10 (optimalno 1,8) 0,06

Molibden 0,05–16 (optimalno 4) 0,05

Nikl 4–30 (optimalno 16) 0,006

Selen 0,05–4 (optimalno 0,5) 0,008

Volfram 0,1–30 (optimalno 0,6)

Cink 30–400 (optimalno 200)

Mangan 100–1.500 (optimalno 300) 0,005–50

Bakar 10–80 (optimalno 40)

Gvožđe 750–5.000 (optimalno 2.400) 1–10 [5-29]

TAB. 5.2: REFERENTNE VREDNOSTI MIKROELEMENATA

8382


5

5.1.9 Azot, amonijum, amonijakPrilikom razgradnje organskih materija koje sadrže azot, on se konvertuje u amonijak (NH3). Amonijak disocira u vodi i dolazi do formiranja amonijuma.

Azot je potreban za razvoj ćelija i stoga predstavlja životno potrebnu hranljivu materiju.

S druge strane je dokazano da visoke koncentracije amonijaka/amonijuma u supstratu deluju inhibirajuće na formiranje metana. O tačnim mehanizmima koji dovode do inhibiranja još ne postoji jedinstveno mišljenje, ali su bakterije očigledno u stanju da se prilagode povećanim koncentracijama. Stoga je teško pružiti jasne informacije o graničnim vrednostima, pošto su reakcije na povećane koncentracije amonijaka/amonijuma procesno specifične.

Mnoge stvari ukazuju na to da inhibirajuće dejstvo polazi od nedisociranog udela, dakle od amonijaka, jer postoji zavisnost inhibirajućeg dejstva od postojeće koncentracije, temperature i pH vrednosti. Iz toga proističe posledica potvrđena u praksi da postrojenja u termofilnom režimu na visoke koncentracije amonijuma reaguju osetljivije od postrojenja u mezofilnom režimu. Ta međuzavisnost prikazana je u sledećoj jednačini.

·

Jednačina 5.3: Obračun koncentarcije amonijaka prema [5-30] (cNH3 koncentracija amonijaka (g · l –1), cNH koncentracija amonijuma (g · l –1), T temperatura (°C))

Slika 5.1 prikazuje ravnotežu disocijacije i inhibiciju prema [5-2]. Apsolutne vrednosti inhibicije sigurno ne mogu da se preslikaju na sve procese (vidi dole), ali može da se prenese načelni tok inhibirajućeg dejstva.

Tabela 5.3 daje pregled različitih publikacja na temu inhibirajućeg dejstva amonijaka/amonijuma. Pri tome je jasno vidljivo da postoji značajno odstupanje među vrednostima, što dodatno potvrđuje da nisu moguće opštevažeće konstatacije na temu inhibirajućeg dejstva amonijuma/amonijaka.

U [5-21] se u kontekstu povećanih koncentracija amonijuma govori o istovremeno povećanim koncentracijama kiselina, pri čemu je ta povezanost uočljiva i u praksi. Povećane koncentracije kiseline upućuju na stopu porasta populacija koje troše kiseline koje se kreću blizu maksimuma. Uprkos tim nepovoljnim uslovima moguć je stabilan rad, ali treba biti posebno pažljiv u slučaju oscilacija opterećenja, pošto proces više ne može da ih amortizuje povećanjem metaboličke aktivnosti. Proizvodnja gasa tada eventualno neko vreme ostaje konstantna, ali se kiseline gomilaju u fermentacionom supstratu. Visoke koncentracije amonijuma deluju kao pufer i stoga povećane koncentracije organskih kiselina ne dovode nužno do promene pH vrednosti.

Mikroorganizmi, pod uslovom da imaju dugo vreme za prilagođavanje (do jedne godine) mogu da se adaptiraju na visoke koncentracije amonijaka. Istraživanja sa reaktorima sa nepokretnim slojem katalizatora pokazala su da oni mogu bolje da se prilagode većim koncentracijama od kotlovskih reaktora sa potpunim mešanjem. To vodi do zaključka da prilikom

adaptacije ulogu igra starost bakterija – time bi dugo vreme zadržavanja u kotlovskim reaktorima sa potpunim mešanjem predstavljalo strategiju za kontrolu inhibirajućeg dejstva.

Do sada ne postoje jasna saznanja o tome gde se nalaze granice u pogledu koncentracije amonijaka, opterećenja organskom materijom i retencionog vremena. Prilagođavanje zahteva vreme i povezano je sa promenljivim kapacitetom razgradnje. Usled toga je proces prilagođavanja povezan sa ekonomskim rizikom.

Amonijak/amonijum može da se meri pomoću jon-osetljivih sondi, testova u kivetama ili na uobičajeni način destilovanjem i titracijom (DIN 38406, E5). Primena sondi u praksi nije rasprostranjena, mnogo češće se utvrđivanje nakon uzorkovanja vrši u laboratoriji. Pošto je granična koncentracija procesno-specifična, sama koncentracija amonijaka ne govori mnogo o stanju procesa. Paralelno sa utvrđivanjem sadržaja amonijuma trebalo bi uvek utvrditi i pH vrednost, da bi mogao da se proceni sadržaj amonijaka. On u slučaju pojave smetnji može da pomogne u identifikovanju uzroka.

5.1.10 Plivajući slojeviFormiranje plivajućih slojeva kod postrojenja koja koriste vlaknasti supstrat može da predstavlja problem. Plivajući slojevi se formiraju tako što vlaknasti materijal isplivava na površinu gde ućebavanjem formira čvrstu strukturu. Ako se ovaj sloj ne razbije odgovarajućim mešalicama, može da naraste do debljine od nekoliko metara i tada mora da se ukloni ručno.

Doduše, izvesna stabilnost površinske strukture je, u postrojenjima kod kojih se desumporizacija odvija dodavanjem vazduha u gasnom prostoru, i te kako poželjna. Ovde ta površina služi za umnožavanje bakterija pomoću kojih se vrši desumporizacija.

Tretman plivajućeg sloja u tom slučaju predstavlja problem optimizacije koji se u većini slučajeva od strane operatera postrojenja rešava vizuelnom kontrolom kroz okno. Za sada ne postoji merna tehnika koja detektuje formiranje plivajućih slojeva.

INHIBIRAJUĆE DEJSTVO AMONIJAKA NA FORMIRANJE METANA IZ SIRĆETNE KISELINE

1,0

10,0

0,1

0,01

99,0

90,0

99,9

99,9

Nedisoc. NH3

pH-vrednost6 7 8

0

Inhibirajuće dejstvo (u %)

Ravnoteža disocijacije NH3/NH4-N Inhibirajuće dejstvo NH₃ na formiranja metana iz sirćetne kiseline

mg/l NH3-N20 40 60 80 100

75

50

25

100

NH4-N (u %)

T = 38 °C

T = 30 °C

Slika 5.1: Inhibirajuće dejstvo NH3 na formiranje metana iz sirćetne kiseline (prema [5-2])

Autor Koncentracija Koncentracija[5-33] > 3.000 mg · l –1 NH4 Inhibirajuće dejstvo

[5-32] > 150 mg · l –1 NH3 Inhibirajuće dejstvo[5-31] 500 mg · kg –1 NH3

1.200 mg · l –1 NH3

Stabilan rad, povećane koncentracije kiselina, inhibirajuće dejstvo

[5-30] < 200 mg · l –1 NH3 Stabilan rad[5-21]

106 mg · l –1 NH3

155 mg · l –1 NH3

207 mg · l –1 NH3

257 mg · l –1 NH3

Stepen razgradnje

%71 62 61 56

Stabilan rad u svim slučajevima, ali smanjen kapacitet razgradnje i povećana koncentracija kiselina

[5-34] > 700 mg · l –1 NH3 Inhibirajuće dejstvo

TAB. 5.3: PODACI IZ LITERATURE O INHIBIRAJUĆIM KONCENTRACIJAMA AMONIJAKA

5.1.11 Formiranje peneFormiranje pene predstavlja posledicu smanjene površinske napetosti koja je izazvana materijama aktivnim na površini. Tačan uzrok formiranja pene u procesu proizvodnje biogasa nije poznat. Ona se javlja u slučaju neoptimalnih uslova (na primer, pokvarena silaža, manifestacija preopterećenosti u kombinaciji sa visokom koncentracijom amonijuma). Moguće je da uzrok predstavlja akumulisanje intermedijarnih proizvoda aktivnih na površini ili grupa bakterija u procesu u kombinaciji sa intenzivnim formiranjem gasa.

Pena može da predstavlja ozbiljan problem, ako dođe do zagušenja gasovoda i ako pritisak u fermentoru penu, na primer, istiskuje iz sigurnosnog ventila za natpritisak. Kao kratkoročno rešenje pomažu antipenušavci, dok bi dugoročno trebalo da se identifikuje i otkloni uzrok.

Sa merno-tehničkog aspekta formiranje pene može da se detektuje kombinovanjem različitih uređaja za merenje nivoa napunjenosti. Tako senzor pritiska neće reagovati na penu, dok ultrazvučni senzori penu detektuju kao promenu na površini. Razlika između ova dva sistema daje visinu pene.

5.1.12 Ocena procesaOcena procesa vrši se analizom i tumačenjem utvrđenih merenih vrednosti. Pri tome, kao što je već utvrđeno, bilansiranje masenih protoka predstavlja najpouzdaniji metod za ocenu procesa. To u praksi, usled povezanih troškova, nije izvodljivo na ekonomski isplativ način. U praksi, osim toga, prilikom prikupljanja merenih vrednosti postoje izvesne specifičnosti, stoga se ovde kratko razmatraju razlike između laboratorijske analize i senzora koji su onlajn instalirani u procesu. Sve analize koje se sprovode na uzorcima supstrata u laboratoriji pretpostavljaju reprezentativno uzorkovanje, nakon čega uzorak mora da se transportuje u laboratoriju. Takve analize su složene, prouzrokuju visoke troškove i rezultati su na raspolaganju sa određenim vremenskim kašnjenjem. Senzori

koji mere direktno u toku procesa, nasuprot tome, poseduju veću učestalost merenja, a merene vrednosti stoje odmah na raspolaganju. Troškovi po merenoj vrednosti su znatno niži, a podaci mogu lako da se integrišu u sistem automatizacije procesa.

Nažalost, merene veličine potrebne za bilansiranje mase trenutno ne mogu da se utvrde pomoću onlajn senzora, stoga su neizbežne dodatne laboratorijske analize. Neophodne veličine i njihova raspoloživost navedene su u tabeli 5.4.

Permanentna kontrola svih navedenih veličina je suviše kompleksna i u nekim postrojenjima nije ni potrebna. Treba pronaći za postrojenje specifična parcijalna rešenja koja ispunjavaju zahteve. Kriterijumi za regulaciju i za to potrebnu mernu tehniku su:• dozvoljeno odstupanje procesa,• željeni stepen automatizacije i • karakteristike procesa.Rano otkrivanje kritičnih stanja procesa (akumulacija kiselina uz sledstveno inhibiranje i smanjenje proizvodnje gasa) predstavlja minimalan zahtev u pogledu svake kontrole procesa da bi moglo da se spreči ozbiljno smanjenje kapaciteta. Osim toga bi kontrola trebalo da je dovoljno precizna da omogući regulisanje proizvodnje gasa – mora biti osigurana iskorišćenost kogenerativnog postrojenja.

Stepen automatizacije sigurno zavisi od veličine postrojenja. Što je postrojenje veće, to su parcijalni procesi nepregledniji i automatizacija postaje neizbežna. Sa povećanom automatizacijom ostvaruje se i izvesna nezavisnost od stručnog osoblja, može da se realizuje daljinska kontrola i mogu da se smanje ljudske greške.

U odnosu na karakteristike procesa treba istaći da, pogotovo kod postrojenja koja rade uz visoko opterećenje organskom materijom i/ili kratka retenciona vremena, kod kojih se materije sa inhibirajućim dejstvom javljaju u visokim koncentracijama ili se koriste promenljive mešavine supstrata, postoji povećani

8584


5

rizik od preopterećenosti procesa. To bi trebalo uzeti u obzir kroz povećanu kontrolu procesa.

U poglavlju 5.3 razmatrane su aktivnosti koje bi trebalo preduzeti u svrhu kontrole procesa.

5.2 Kontrola i automatizacija rada postrojenja

Za kontrolu odvijanja procesa i rada postrojenja na raspolaganju stoje različite mogućnosti. Spektar rešenja uobičajeno primenjenih u praksi kreće se u rasponu od dnevnika rada, pa sve do potpuno automatizovanih sistema za prikupljanje podataka i regulaciju (slika 5.2). Prilikom donošenja odluke o tome koji će se stepen automatizacije realizovati, treba uzeti u obzir kolika raspoloživost kontrole procesa treba da se postigne, u kojoj meri postrojenje treba da radi nezavisno od intervenisanja stručnog osoblja i koje karakteristike procesa nužno zahtevaju primenu automatizacije.

Sa rastućim stepenom automatizacije takođe raste i raspoloživost kontrole procesa, a samim tim i postrojenja. Tako je kod visokoautomatizovanih sistema i u toku vikenda i praznika zagarantovano prikupljanje podataka i stabilan rad postrojenja. Takođe, sa povećanim stepenom automatizacije rad postrojenja postaje i nezavisniji od stalnog prisustva osoblja. U odnosu na karakteristike procesa treba istaći da sa porastom veličine postrojenja raste i broj procesnih parametara koje treba pratiti. Počevši od određene veličine postrojenja, automatizacija procesa postaje neizbežna. Kod postrojenja sa velikim opterećenjem organskom materijom i postrojenja sa tendencijom ka pojavi nedostataka (na primer mikroelemenata) ili materija sa inhibirajućim dejstvom postoji povećani rizik od pojave ozbiljnih smetnji. Ovde automatizovano prikupljanje podataka i regulisanje procesa nude mogućnost da se te smetnje pravovremeno uoče i otklone.

Veoma jednostavna rešenja kao što je dokumentovanje podataka u dnevniku rada i ručno ili vremenski upravljano regulisanje parcijalnih procesa još uvek se često primenjuju kod malih postrojenja baziranih na tečnom stajnjaku. Međutim, ako se podaci naknadno ne prevedu u elektronsku formu, analiza

Merene veličine za bilansiranje mase Raspoloživo onlajn

Sastav ulaznog materijala Utvrđivanje sadržaja suve materije je u razvoju, svi drugi parametri laboratorijskom analizom

Intermedijarni proizvodi (organske kiseline) Potrebna laboratorijska analiza

Količina izlaznog materijala Raspoloživo onlajnSastav ostatka fermentacije Utvrđivanje sadržaja suve materije

je u razvoju, svi drugi parametri laboratorijskom analizom

Količina formiranog gasa Raspoloživo onlajnSastav biogasa Raspoloživo onlajn

TAB. 5.4: MERENE VELIČINE I NJIHOVA RASPOLOŽIVOST podataka i kontinualno dokumentovanje često nisu mogući. Usled toga je otežana optimizacija procesa.

U zavisnosti od zahteva konkretnog slučaja primene, na raspolaganju stoje različita rešenja po pitanju automatizacije. Pod pojmom automatizacije objedinjeni su procesi upravljanja, regulacije i vizuelizacije. Preduslov za postizanje automatizacije jeste praćenje procesa, tj. stalno prikupljanje i memorisanje raspoloživih procesnih podataka.

Za kontrolu procesa u biogas postrojenjima se u većini slučajeva koriste programabilni upravljački sistemi sa sposobnošću memorisanja (skraćeno SPS-sistemi). Ovi uređaji preuzimaju veliki broj zadataka automatizacije. Kod biogas postrojenja su to svi postojeći zadaci upravljanja, koji s jedne strane moraju da prate čisto tehničke aktivnosti kao što su vreme rada pumpe, intervali punjenja, intervali mešanja itd., a s druge strane i odvijanje bioloških procesa. Iz navedenog razloga mora biti obezbeđeno prikupljanje svih potrebnih merenih veličina (na primer stanja rada motora, angažovane snage, brojeva obrtaja, ali takođe i procesnih parametara kao što su pH vrednost, temperatura, proizvodna stopa gasa, sastav gasa itd.), kao i odgovarajuće aktiviranje pogonskih elemenata kao što su ventili, motori mešalica i pumpi. Za prikupljanje merenih veličina se vrednosti utvrđene na senzoru pomoću pretvarača konvertuju u standardne signale koji mogu da se obrađuju od strane SPS-sistema.

Realizacija aktiviranja pogonskih elemenata postiže se pomoću releja, pri čemu uključivanje može da se realizuje jednostavno preko vremenskog upravljača ili kao reakcija na prikupljene merene veličine. Takođe može da se realizuje i kombinacija ovih mogućnosti upravljanja. Sa regulaciono-tehničkog aspekta se kod svih tipova SPS-sistema primenjuju standardni PID- (proporcionalno-integralno-diferencijalni) regulatori i delom jednostavni fazi logički regulatori. Međutim, na bazi manuelnog programiranja moguće je realizovati i druge algoritme upravljanja.

SPS-sistem sastoji se od centralne procesorske jedinice (CPU: Central Processing Unit) koja kao centralnu komponentu sadrži mikroprocesor. Ovi procesori se u zavisnosti od kategorije SPS-sistema razlikuju po svojim performansama. Razlike se ogledaju u različitoj brzini obrade podataka i redundantnosti funkcija. Opseg se kreće od relativno malih CPJ koje su samim tim troškovno povoljnije, pa sve do visokoraspoloživih sistema sa moćnim procesorima i odgovarajućom redundancijom.

Prilikom izbora SPS-sistema važnu ulogu igra potreba za radom u realnom vremenu. Realno vreme pri tome znači da sistem za automatizaciju mora da reaguje u okviru, od strane procesa, definisanog vremenskog intervala. Ako je to slučaj, sistem za automatizaciju je sposoban za rad u realnom vremenu. Pošto proces proizvodnje biogasa ne postavlja visoke zahteve u pogledu upravljanja u realnom vremenu, u biogas postrojenjma se prednost daje uglavnom SPS-sistemima u nižem do srednjem rasponu cena.

Svi proizvođači pored CPJ nude veliki broj modula koji mogu da se priključe na CPJ. U ove module spadaju analogni i digitalni moduli za prihvatanje signala od senzora i mernih sondi i za izdavanje signala za različite pogonske elemente i analogne indikatore. Za oblast proizvodnje biogasa mogu biti interesantni

Slika 5.2: Šema sistema za kontrolu rada postrojenja

specijalni moduli za merne instrumente kojima se upravlja preko RS 232 priključaka.

Za ostvarivanje komunikacije nude se različiti komunikacioni procesori koji omogućuju bus komunikaciju.

5.2.1 Bus sistemU toku poslednjih godina sve je više došlo do decentralizacije tehnike za automatizaciju, što je razvoj koji je omogućen na bazi moćne komunikacione tehnologije. Danas se decentralizovano upravljanje postrojenjima ne može zamisliti bez bus sistema, koji služe za komunikaciju između pojedinih učesnika u sistemu. Pomoću bus sistema moguće je međusobno umrežavanje svih komponenti postrojenja.

Kao i kod SPS sistema na raspolaganju stoje bus sistemi sa raznovrsnom strukturom. Koja bus komunikacija je pogodna za primenu, ponovo zavisi od procesa i njegovih zahteva za upravljanjem u realnom vremenu kao i karakteristika okruženja (na primer, eksplozivno ugroženi prostor). Jedno provereno standardno rešenje koje se primenjuje u mnogim postrojenjima jeste PROFIBUS-DP. Ono omogućava premošćivanje razdaljina od nekoliko kilometara. Veliki broj uređaja podržava ovu bus komunikaciju, pri čemu se sve češće koriste i unapređene verzije PROFINET i ETHERNET.

8786


5

Metoda regulacije Primena NapomenePID- (proporcionalno-integralno-diferencijalni) regulator

Kada je raspoloživ mali broj podataka, kada ne postoji nikakav model i kada nema mnogo informacija o ponašanju regulacione linije

Dobri rezultati, ograničeno na jednostavne strategije ulaza i izlaza i linearno ponašanje

Fizički, procesno orijentisani modeli

Potrebno poznavanje tokova internih procesa Potrebno tačno određivanje parametara što zahteva merene podatke, pogodno za nelinearno ponašanje

Neuronske mreže Kada nije raspoloživ model za simulaciju, nije potrebno razumevanje procesa, potrebne velike količine podataka

Veoma dobri rezultati, ali oprez u pogledu načina učenja, procesor ostaje crna kutija („black box“)

Fazi logički regulator Potrebne male količine podataka, potrebno ekspertsko znanje, kada nije raspoloživ model za simulaciju

Primenljivo kod nelinearnosti u procesu i višestrukih scenarija ulaza i izlaza, može da se integriše ekspertsko znanje, jednostavno rukovanje

TAB. 5.5: METODE REGULACIJE5.2.2 ProjektovanjeDalju komponentu SPS sistema predstavlja program na kome je bazirana realizovana kontrola procesa. Ovaj program se razvija u toku takozvanog projektovanja uz specijalno razvojno okruženje i softver za projektovanje, nakon čega se implementira na SPS sistemu. U zavisnosti od zadataka koji se postavljaju pred SPS sistem, ovaj aplikativni program obuhvata raspon od jednostavnih zadataka upravljanja, pa sve do komplikovanih mehanizama regulacije. Kako bi se omogućilo i ručno intervenisanje, može da se projektuje automatsko i manuelno upravljanje.

U slučaju da u postrojenju nastupe stanja koja nisu predviđena od strane programa za upravljanje, mora da postoji mogućnost ručnog upravljanja postrojenjem. To mogu biti ekstremna stanja procesa ili havarije kao što je otkazivanje pumpi ili slično. Za slučaj velikih havarija, odnosno nezgoda, mora biti predviđeno automatsko isključivanje postrojenja. Pri tome celo postrojenje, odnosno pogođeni deo postrojenja, usled reagovanja određenih senzora ili pokretanja tastera za prinudno isključenje prelazi u bezbedno pogonsko stanje. Takođe moraju da se preduzmu i bezbednosne mere za slučaj da na samom sistemu upravljanja dođe do prekida napajanja. Za takav slučaj proizvođači uređaja za upravljanje nude nezavisne jedinice za napajanje (NJN) kako bi se omogućilo dalje napajanje upravljačkog sistema strujom. Na taj način upravljački sistem u preostalom vremenu može da izvrši kontrolisano isključenje postrojenja. Ovim je obezbeđeno da postrojenje ne dospe u nedefinisano stanje.

5.2.3 Primene/vizuelizacijaDodatni sastavni element modernih sistema za automatizaciju predstavljaju personalni računari i panel-varijante sa odgovarajućom vizuelizacijom. Oni se međusobno povezuju pomoću bus sistema i zajedno čine tehničko rešenje za automatizaciju. Vizuelizacije se koriste gotovo u svim postrojenjima i predstavljaju stanje tehnike. Često mogu da se vide paneli koji se nude u različitim izvedbama i primenjuju se za prikazivanje nekog manjeg parcijalnog sektora postrojenja.

Primena panela je, na primer, zamisliva kod decentralizovane vizuelizacije pumpe za transport supstrata. Pri tome se u režimu automatskog rada na licu mesta prikazuju svi važni podaci (na primer, broj obrtaja motora, temperatura motora, količina protoka, smetnje u radu itd.). Nakon prebacivanja na manuelno upravljanje pumpom može da se upravlja ručno. Panel-tehnologija je i dalje u razvoju, tako da u međuvremenu pomoću panela mogu da se reše kompleksni zadaci vizuelizacije, sve do nivoa zadataka upravljanja.

„Klasično“ rešenje vizuelizacije predstavlja vizuelizacija na bazi personalnih računara. Ona se kreće od prikaza pojedinih parcijalnih procesa, pa sve do kompleksnih komandnih pultova. Pod komandnim pultom se podrazumeva uređaj u koji se slivaju sve informacije, dok se procesom, odnosno postrojenjem, upravlja na bazi ljudskih odluka.

Kako bi pomoću aplikacija sa personalnih računara moglo da se pristupi podacima iz SPS sistema, uveden je standard koji reguliše komunikaciju između windows aplikacije i SPS sistema. OPC server predstavlja standardizovanu komunikacionu platformu pomoću koje može da se realizuje komunikacija nezavisno od proizvođača uređaja. Time postoji mogućnost

formiranja fleksibilne mreže između različitih sistema upravljanja i regulacije kao i drugih aplikacija, a da pojedinim učesnicima nisu potrebne tačnije informacije o interfejsima svojih partnera, kao što aplikacija i ne zahteva informacije o komunikacionoj mreži sistema za upravljanje. Time su omogućene aplikacije nezavisne od proizvođača uređaja, kao na primer prikupljanje podataka ili specijalno prilagođena vizuelizacija.

5.2.4 Prikupljanje podatakaRadi bezbednog prikupljanja podataka u oblasti velikih tehničkih postrojenja primenjuju se baze podataka. Proizvođači SPS sistema nude sopstvena rešenja za prikupljanje podataka, mada ovde prednost treba dati rešenjima koja su nezavisna od proizvođača, pošto su ona fleksibilnija u pogledu pristupa podacima.

Iz mase prikupljenih podataka mogu da se odaberu oni koji treba da se memorišu. Time se omogućuje analiza rada postrojenja u toku dužeg vremenskog perioda. Takođe mogu da se memorišu i određeni događaji, kao na primer prijave smetnji.

Na ovom mestu se neće davati detaljan opis praćenja i regulacije čisto tehničkih procesa kao što su nivoi napunjenosti, radni intervali pumpi itd. Usklađivanje i kontrola tih procesa predstavljaju stanje tehnike i u normalnom slučaju ne predstavljaju nikakav problem.

5.2.5 Regulacija procesaPomoću regulacije procesa treba da se obezbedi ostvarenje cilja procesa. Regulator na bazi analize merenih podataka utvrđuje odstupanje u odnosu na zadato stanje i inicira potrebne mere za vraćanje u zadato stanje.

Za razliku od upravljanja, u slučaju regulacije se u postupak kontrole uključuje i reakcija procesa. Isključivo upravljački uređaji nisu pogodni za proces anaerobne razgradnje, pošto u slučaju nepredviđenih smetnji kontrolni mehanizam ne registruje promene u procesu, tako da ne može da reaguje na adekvatan način. Svaka vrsta procesne kontrole – čak i kada se to vrši od strane operatera – pretpostavlja sprovođenje merenja koja omogućavaju dovoljno precizan opis stanja procesa, jer u suprotnom slučaju ne mogu blagovremeno da se otkriju smetnje u procesu i u slučaju pojave smetnji može da dođe do ozbiljnog smanjenja kapaciteta postrojenja.

U praksi se kod biogas postrojenja regulacija procesa u odnosu na biološki proces u većini slučajeva vrši od strane operatera postrojenja. Operater raspoložive merene vrednosti upoređuje sa svojim iskustvenim vrednostima i zahtevanim kapacitetom kako bi došao do procene stanja procesa. Efikasnost ove metode u velikoj meri zavisi od raspoloživosti podataka i nivoa znanja osoblja.

Ukoliko treba da se ostvari automatizovano praćenje i regulacija procesa, zahtevi u odnosu na prikupljanje merenih vrednosti i njihove analize su veći, jer operater postrojenja ne stoji na raspolaganju kao donosilac odluke i stoga za regulaciju mogu da se koriste samo u elektronskoj formi raspoložive informacije o procesu.

Automatska regulacija u oblasti bioloških procesa kod velikih tehničkih postrojenja ne predstavlja stanje tehnike. Ona će se, međutim, sa povećanom industrijalizacijom rada postrojenja i uz težnju ka povećanju efikasnosti ubuduće

sve više primenjivati. U daljem tekstu predstavljene su neke mogućnosti bez previše detalja. U vezi sa tim ukazuje se na odgovarajuću stručnu literaturu.

5.2.5.1 Standardni postupci regulacijeZa regulaciju procesa anaerobne razgradnje su se do sada već pokazali pogodnim različiti postupci. Pri regulaciji procesa je problematičan nelinearan karakter procesa i kompleksnost hemijskih reakcija koje se odvijaju.

PID regulatorProporcionalno-integralno-diferencijalni regulator (PID) predstavlja najrasprostranjeniji algoritam kod industrijskih primena zatvorenih sistema upravljanja. Pri tome se kombinuju tri mehanizma regulacije. Proporcionalni član predstavlja faktor koji određuje amplitudu promene upravljačke veličine. Upravljačka veličina se menja proporcionalno odstupanju procesa od željenog stanja. Pri tome primenjeni faktor jeste faktor proporcionalnosti. Ovaj regulator može da se proširi za jedan integralni sastavni element. Ovaj sastavni element postaje neophodan, kada kod neke trajne promene u sistemu dođe do odstupanja, a ono ne može da se kompenzuje pomoću faktora proporcionalnosti. Ovaj problem se rešava pomoću člana proporcionalnog integralu odstupanja. Diferencijalni član je proporcionalan porastu odstupanja i omogućava brzu reakciju u slučaju velikih odstupanja.

Jednačina 5.4: PID regulator (u izlaz regulatora, u0 bazni izlaz regulatora, e odstupanje procesa, kp faktor proporcionalnosti, ki faktor integralnog člana, kd faktor diferencijalnog člana)

PID regulator odlikuje linearno, nedinamično ponašanje. Ne mogu da se prikažu međuzavisnosti između različitih merenih veličina.

PID regulator predstavlja široko rasprostranjeni tip regulatora, koji i u biogas postrojenjima može da se koristi za veliki broj primena. Tako može da se primeni za podešavanje potrebnog sadržaja kiseonika u biogasu radi desumporizacije ili za regulisanje temperature u fermentoru. Pod određenim preduslovima ovaj prosti algoritam može da se primeni i za regulaciju procesa formiranja biogasa [5-35], [5-37].

Regulacija načelno može da se realizuje sa svim navedenim postupcima, što je dokazano na laboratorijskim modelima. Međutim, tipovi regulacije koji su razvijeni na bazi fizičkih, procesno orijentisanih modela, sistema baziranih na znanju ili neuronskih mreža se za sada malo primenjuju u praktičnom radu postrojenja.

5.2.5.2 Napredni konceptiMnogi proizvođači postrojenja nude servisne pakete koji obuhvataju savetodavne usluge u toku rada postrojenja i analize koje za cilj imaju optimizaciju biološkog procesa. Ovi servisi se nude i od strane nezavisnih firmi u vidu savetodavnih usluga i trenutne pomoći. Kao dodatna mogućnost nudi se i direktna procesna analiza na bazi dinamike procesa („komunikacija sa procesom“). Ovde se na osnovu dinamičke reakcije procesa na unetu „smetnju“ ocenjuje sposobnost procesa da održi kapacitet.

Na internetu postoje i različiti forumi na kojim operateri razmenjuju svoja iskustva o određenim problemima. Dodatno se od strane nekih organizacija nude obuke za operatere i osoblje postrojenja.

5.3 Kontrola procesa u fazi puštanja u rad i redovnom režimu rada

5.3.1 Redovan režim radaU narednom delu je kratko opisano koji bi procesni parametri trebalo da se utvrde za analizu biološkog procesa, pri čemu se pravi razlika između dva tipa scenarija postrojenja, pošto potrebne aktivnosti zavise od vrste potrojenja i načina rada. Kod prikupljanja podataka u prvom koraku nije bitno da li se ono vrši onlajn ili manuelno. Bitno je da se podaci obrade na način koji omogućava odgovarajuću analizu.

Scenario 1: normalno postrojenje, bazirano na tečnom stajnjaku, nisko opterećenje organskom materijom (manje od 2 kg oSM/m3 · d), bez inhibirajućih materija, koncentracije kiselina u normalnom režimu rada manje od 2 g/l.

Scenario 2: postrojenja sa visokim opterećenjem organskom materijom, promenljiv sastav i kvalitet supstrata, eventualno inhibirajuće materije (na primer amonijum veći od 3 g/l), koncentracije kiselina u normalnom režimu rada veće od 2 g/l kao i u slučaju promene režima punjenja.

8988


5

Postrojenja sa smetnjama, tj. sa promenljivim procesnim parametrima, trebalo bi da se uzorkuju sa učestalošću merenja minimum jednakoj onoj navedenoj u scenariju 2. Dinamična stanja procesa su uvek povezana sa rizikom da proces više nije u stanju da se stabilizuje sam. Stoga bi i promene režima rada, promene supstrata, povećanje količine ulaznog materijala i slično uvek trebalo da su praćene znatno većom učestalošću merenja.

Ako se zna da je proces usled režima rada izložen materijama koje potencijalno deluju inhibirajuće (na primer amonijak), preporučuje se dodatno praćenje tih materija. Na taj način može brže da se identifikuje uzrok smetnje.

Ako bilansiranje procesa ukazuje na smanjenje kapaciteta razgradnje, naredni korak predstavlja analiza uzroka. Uzroci smetnji i njihovo otklanjanje obrađeni su u poglavlju 5.4.1. Podaci bi trebalo da se prikupljaju ili obrađuju elektronski, pošto na taj način bolje mogu da se uoče dugoročni trendovi i međuzavisnosti.

Ocena procesa je kod većine postrojenja bazirana na iskustvu operatera postrojenja. Preciznija i objektivnija ocena može da se izvrši od strane posmatrača procesa. Posmatrači procesa podatke analiziraju na osnovu matematičkih modela procesa. Pre svega kod dinamičnih promena procesa, kao što je prelazak na drugi supstrat ili promene količine punjenja, ocena toka procesa nije moguća bez modela. Isto važi za prognoze u vezi sa ponašanjem procesa radi određivanja budućih količina punjenja.

Polazeći od ocene procesa, samo je uz pomoć regulacije bazirane na modelima moguće dati prognoze o razvoju procesa. Ako se merene vrednosti ne integrišu u model, pogodne su eventualno samo za statički prikaz aktuelnog stanja i ne mogu da se iskoriste za dinamičnu regulaciju.

Za rad postrojenja načelno važi da se režim punjenja, ako ga uopšte treba menjati, menja samo na način koji omogućava praćenje efekata. To znači da bi trebalo menjati isključivo jedan parametar dok svi ostali ostaju konstantni. U suprotnom efekti više ne mogu da se pripišu uzrocima i nije moguća optimizacija procesa.

Za normalan režim rada trebalo bi izbegavati monofermentacije i prednost dati raznovrsnom, ali u toku vremena po mogućnosti konstantnom sastavu supstrata. Radi optimizacije preporučuje se promena udela u mešavini tako da može da se ostvari optimalan odnos između opterećenja organskom materijom i retencionog vremena.

Biološki proces je najefikasniji pod konstantnim uslovima. Stoga veoma precizno podešavanje konstantnih količina punjenja i sastava supstrata predstavlja značajan korak u optimizaciji procesa.

5.3.2 Faza puštanja u radFaze puštanja u rad se razlikuju od normalnog režima rada po tome što još nije dostignuto stacionarno stanje. Procesi koji se odvijaju odlikuju se stalnom promenom procesnih parametara. Da bi proces u tom stanju mogao bezbedno da se dovede do punog opterećenja, potrebna su učestalija merenja nego u normalnom režimu rada, pošto je proces nestabilan i mnogo brže može da dođe do prekida.

Prilikom puštanja u rad, fermentori moraju da se napune u što je moguće kraćem vremenu dok svi ulivi i izlivi ne budu zaptiveni tečnošću (zatvaranje pomoću tečnosti). U toku puštanja u rad posebno treba voditi računa o tome da bi u gasnom prostoru fermentora mogle da se formiraju eksplozivne mešavine gasa. Stoga punjenje mora da se izvrši brzo. Ako za puštanje u rad na raspolaganju ne stoji dovoljno inokulacionog materijala, on bi trebalo da se razredi vodom da bi gasni prostor bio što je moguće manji. Mešalice u toku faze puštanja u rad moraju biti potopljene da bi se sprečila pojava varnica.

Nakon punjenja se sadržaj rezervoara ravnomerno zagreva, nakon čega može da počne dodavanje supstrata.

Prilikom prvobitnog puštanja u rad trajanje ove faze može da se skrati dodavanjem dovoljne količine bakterija koje učestvuju u procesu razgradnje kao inokulacionog materijala. Što je količina dodatog inokulacionog materijala veća, to je kraća faza puštanja u rad. Stoga je idealno ako se fermentor koji se pušta u rad kompletno napuni ostatkom fermentacije iz drugog postrojenja. Zavisno od raspoloživosti može da se koristi i mešavina ostatka fermentacije različitih postrojenja, tečnog stajnjaka i vode. Prilikom dodavanja vode treba voditi računa o tome da prvobitni puferski kapacitet sistema opada sa povećanim stepenom razređenosti. Kao posledica toga, u slučaju prebrzog povećanja opterećenja lako može da dođe do nestabilnosti procesa, čime se znatno povećava opasnost od prekida procesa u fermentoru.

Primena tečnog stajnjaka se načelno odražava pozitivno na fazu puštanja u rad. Razlog za to leži u po pravilu visokom sadržaju mikroelemenata kao i u velikom broju različitih populacija bakterija. Pre svega tečni stajnjak goveda sadrži dovoljno metanogenih arheja, tako da se proces vrlo brzo stabilizuje sam. Tečni stajnjak svinja, za razliku od toga, nije toliko bogat metanogenim mikroorganizmima, ali načelno može da se koristi.

Nakon zagrevanja trebalo bi sačekati da se uspostavi stabilna pH vrednost u neutralnom rasponu, sadržaj metana u formiranom biogasu iznad 50 % i koncentracija kratkolančanih masnih kiselina ispod 2.000 mg/l. Tada može da se počne sa punjenjem. Punjenje bi trebalo da se poveća sukcesivno, korak po korak, dok se ne dostigne puno opterećenje. Nakon svakog povećanja trebalo bi sačekati da se procesni parametri – proizvodna stopa gasa, sadržaj metana, vrednost FOS/TAC ili koncentracija kiselina i pH vrednost – stabilizuju, nakon čega može da usledi sledeće povećanje opterećenja organskom materijom. Vrednost FOS/TAC ima ograničenu iskaznu moć, ali je za fazu puštanja u rad pogodna kao kontrolni parametar za ocenu stabilnosti procesa, pošto može da se utvrdi relativno jednostavno, troškovno povoljno uz visoku učestalost merenja. Za dobijanje pouzdanih informacija o stabilnosti procesa trebalo bi dodatno povremeno da se ispita spektar kiselina da bi se identifikovala vrsta prisutnih kiselina.

U normalnom slučaju nakon povećanja opterećenja sledi kratkoročni porast vrednosti FOS/TAC. Eventualno će proizvodnja gasa čak i pomalo opasti. U zavisnosti od povećanja, ova pojava može biti više ili manje izražena. Pri konstantnom punjenju bi vrednost FOS/TAC trebalo ponovo da se stabilizuje i proizvodnja gasa da se ustali na nivou koji je adekvatan ulaznom materijalu. Tek tada bi trebalo nastaviti sa povećanjem opterećenja. Ako

Veličine za ocenu procesa Jedinica Scenario postrojenja 1 Scenario postrojenja 2Količina ulaznog materijala m3 dnevno dnevno

Sastav ulaznog materijala kg SM/m3; kg oSM/m3 mesečno nedeljno

Temperatura °C dnevno dnevno

Intermedijarni proizvodi (organske kiseline)

g/l mesečno nedeljno

Količina izlaznog materijala m3 dnevno dnevno

Sastav ostatka fermentacije kg SM/m3; kg oSM/m3 mesečno nedeljno

Količina formiranog gasa m3 dnevno dnevno

Sastav biogasa vol.-% metan, ugljen-dioksid, vodonik-sulfid, opciono kiseonik dnevno dnevno

pH vrednost –lg H30+ mesečno nedeljno

Dodatna merenjaKoncentracija amonijuma, ukupan azot g/l

g/kg mesečno nedeljno

Mikroelementi g/l po potrebi po potrebi

Specifična proizvodnja gasa l/kg oSM mesečno nedeljno

Opterećenje organskom materijom kg oSM/m3 · d mesečno nedeljno

Retenciono vreme d mesečno nedeljno

Specifična proizvodna stopa gasa m3/m3 · d mesečno nedeljno

TAB. 5.6: PROGRAM MERENJA ZA BIOGAS POSTROJENJA ZA PRAĆENJE BIOLOŠKOG PROCESA (NORMALAN REŽIM RADA)

uz konstatno punjenje u toku izvesnog vremenskog perioda opadne proizvodnja gasa uz dodatno povećanu vrednost FOS/TAC, već postoji smetnja u procesu. U tom slučaju ne bi trebalo dalje povećavati opterećenje i eventualno, u zavisnosti od razvoja vrednosti FOS/TAC, čak i smanjiti količinu ulaznog materijala.

Zaključno može da se istakne da se sledeći aspekti jasno pozitivno odražavaju na fazu puštanja u rad:• korišćenje svežeg tečnog stajnjaka goveda, odnosno aktivnog

inokulacionog mulja iz biogas postrojenja koja funkcionišu dobro,

• usklađeni program učestalih merenja bioloških parametara (vidi tabelu 5.6),

• kontinuitet u pogledu unosa i kvaliteta supstrata,• neometani rad postrojenja.Kada se dostigne potpuno opterećenje, još uvek nije ostvareno stacionarno stanje. To stanje se ostvaruje tek nakon vremenskog perioda koji odgovara otprilike trostrukom retencionom vremenu.

Posebne mere su potrebne kod očekivano visokih koncentracija amonijaka. Procesu su tada eventualno potrebne duge faze prilagođavanja koje mogu da traju nekoliko meseci, pa i do godinu dana. To igra veliku ulogu sve do planiranja finansiranja. Ovde je u svakom slučaju preporučljivo korišćenje ostatka fermentacije iz nekog drugog postrojenja koje već koristi slične supstrate. Treba težiti ka tome da se željena konačna koncentracija amonijuma ostvari što je moguće pre, da bi bakterije mogle odmah da se prilagode na konačno stanje, jer je inače za svako povećanje potrebno novo prilagođavanje. Konačna koncentracija brzo može da se dostigne tako što će se od samog početka dodavati ona mešavina supstrata koja treba da se koristi i u konačnom stanju.

REŽIM PUNJENJA PRILIKOM PUŠTANJA U RAD

40

100

20

0

Puno opterećenje (u %)

Vreme

80

60

Stacionarno stanje*

* dostiže se nakon otprilike trostrukog retencionog vremena

Slika 5.3: Režim punjenja prilikom puštanja u rad

Kod postrojenja koja isključivo rade na bazi obnovljivih sirovina i koja se u rad puštaju sa tečnim stajnjakom, nedostaci mikroelemenata javljaju se tek nakon otprilike 6-12 meseci. Stoga posebno kod tih postrojenja i nakon uspešnog puštanja u rad treba pažljivo pratiti proces.

Zato u toku prve godine rada u svakom slučaju treba realizovati povećani stepen praćenja procesa.

9190


5

Kod postrojenja za suvu fermentaciju prema garažnom postupku koja rade na bazi energetskih biljaka ili materijala od održavanja pejzaža, za puštanje u rad se preporučuje korišćenje fermentisanog materijala iz postojećih postrojenja. Tečni stajnjak nije pogodan za pokretanje procesa suve fermentacije, pošto on usled suspendovanih materija u mlaznicama za perkolat boksnih fermentora može da dovede do zagušenja. Umesto toga bi proces trebalo da se pokrene sa čistom vodom kao perkolacionom tečnošću i punim boksnim fermentorima za koje je poželjno da su napunjeni fermentisanim materijalom.

U narednom delu se kao primer opisuje faza puštanja u rad jednog biogas postrojenja sa tri fermentora od po 4.000 m3 radne zapremine. Objašnjene su različite strategije pokretanja procesa do dostizanja redovnog režima rada postrojenja.

Fermentor 1 Mešavina ostatka fermentacije iz dva postrojenja (po 20 %), tečni stajnjak goveda (10 %), voda (50 %), sadržaj suve materije od oko 1,5 % SM, punjenje i zagrevanje trajalo je oko 25 dana

Fermentor 2 Mešavina ostataka fermentacije iz 3 razna postrojenja (oko 44 %), tečni stajnjak goveda (6 %), ostatak fermentacije iz fermentora 1 (50 %)

Fermentor 3 Kompletno napunjen ostacima fermentacije iz fermentora 1 i 2

Fermentor 1: Nakon dostizanja radne temperature od 37 °C otpočelo je prvo doziranje čvrste materije. Kao supstrat korišćena je isključivo kukuruzna silaža.

Kod strategije puštanja u rad odabrane u ovom primeru prvo je izvršeno sukcesivno dodavanje relativno velikih količina supstrata, sa vremenima čekanja između doziranja koja su zavisila od visine proizvodnje gasa. Od početka su odabrana

relativno visoka opterećenja organskom materijom i vreme između dotura supstrata se sve više smanjivalo. Prednost ove strategije puštanja u rad leži u tome što puno opterećenje po pravilu može da se dostigne brže nego kod kontinualnog povećanja u malim koracima. Pri tome je kao parametar za odlučivanje o daljem povećanju opterećenja s jedne strane poslužio razvoj koeficijenta FOS/TAC uz istovremeno praćenje razvoja koncentracija masnih kiselina, kao i proizvodnje gasa u fermentoru.

Opterećenje organskom materijom i vrednost FOS/TAC u toku puštanja u rad fermentora 1 je grafički prikazano na slici 5.4. Jasno je vidljivo da je impulsno povećanje opterećenja dovelo do značajnih procesnih smetnji. Već nakon prvih relativno niskih povećanja opterećenja uočljivo je udvostručenje vrednosti FOS/TAC. Uzrok ovih jakih oscilacija leži u veoma visokom sadržaju vode u sistemu i sa time povezanim niskim puferskim kapacitetom. Ovo poslednje dovodi do toga da pH vrednost veoma brzo reaguje na svako dodavanje supstrata. U normalnom slučaju pH vrednost predstavlja ekstremno inertan parametar kod kog u praktičnom radu gotovo da ne mogu da se uoče promene. Usled nastalih nestabilnosti se od 32. radnog dana sa te strategije puštanja u rad prešlo na kontinualno dodavanje supstrata. Sporim, ali konstantnim povećanjem količine ulaznog materijala bilo je moguće da se do 110. radnog dana opterećenje organskom materijom poveća na prosečno 2,6 kg oSM/(m3 · d). Strategija pokretanja procesa impulsnim povećanjem opterećenja pod pravim uslovima, kao što su visoka aktivnost inokulacionog mulja i intenzivna kontrola procesa, može da dovede do bržeg dostizanja punog opterećenja. Ova strategija se u prikazanom primeru, uslovljeno niskim puferskim kapacitetom usled visokog sadržaja vode, pokazala nepogodnom.

OPTEREĆENJE ORGANSKOM MATERIJOM I VREDNOST FOS/TAC FERMENTORA 1 U FAZI PUŠTANJA U RAD

Opterećenje organskom materijom

80 8570 7560 6550 5540 4530 3520 25155 100

0

Opterećenje organskom materijom (u kg oSM/[m3 • d])

FOS/TAC

0,5

1,0

1,5

2,0

0,25

0,50

0,75

1,002,5

3,0

FOS/TAC

0

Dan

Slika 5.4: Tok faze puštanja u rad fermentora 1


Opterećenje organskom materijom FOS/TAC

Dan454030 35252010 1550


0,25

0,50

0,75

1,00

FOS/TAC

00

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0


Punjenje fermentora 2 odvijalo se paralelno sa puštanjem u rad prvog fermentora.

Faza puštanja u rad fermentora 2 prikazana je na slici 5.5. Opterećenje organskom materijom je do 50. radnog dana povećano na oko 2,1 kg oSM/(m3 · d) uz tendencijelno povećanje vrednosti FOS/TAC. Uprkos povećanju vrednosti FOS/TAC, fermentor je mogao brzo i kontrolisano da dostigne puno opterećenje.

Faza puštanja u rad fermentora 3 je grafički prikazana na slici 5.6. Ovde je bilo moguće da se opterećenje organskom materijom u roku od 30 dana poveća na 2,1 kg oSM/(m3 · d), uz konstantne vrednosti FOS/TAC. Prvo punjenje ostatkom fermentacije dozvoljava brzo povećanje na puno opterećenje. Povećane vrednosti FOS/TAC su postojale već u ostatku fermentacije.



Dan1614124 1020 86


0,25

0,50

0,75

1,00

FOS/TAC

0

24222018 302826

0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0


9392


5

OPTEREĆENJE ORGANSKOM MATERIJOM I VREDNOST FOS/TAC FERMENTORA 1 U SLUČAJU NEDOSTATKA MIKROELEMENATA


0


0,25

0,50

0,75

1,00

FOS/TAC

0

200150 17512510050 7525 Dan

0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

Slika 5.7: Tok faze puštanja u rad fermentora 1 u slučaju nedostatka mikroelemenata

Različita prva punjenja jasno se odražavaju na stabilnost procesa i brzinu dostizanja punog opterećenja. Jasno je vidljivo da što je udeo ostatka fermentacije veći i što su mikroorganizmi bolje prilagođeni karakteristikama supstrata, to brže i stabilnije može da se pokrene proces u fermentoru.

U narednom delu je još prikazan tipičan tok inhibicije procesa usled nedostatka mikroelemenata. Postrojenje je nakon uspešnog puštanja u rad između 60. i 120. dana radilo stabilno. Sa sve dužim radom je, međutim, dolazilo do ispiranja inokulacionog materijala (ostaci fermentacije i tečni stajnjak) i uspostavljanja koncentracija adekvatnih supstratu (kukuruzna silaža). U ovom slučaju supstrat ne sadrži dovoljno mikroelemenata, što dovodi do nedostatka koji se manifestuje u inhibiranju nastanka metana. Kao posledica te inhibicije, formirane kiseline više ne mogu da se razgrade i nakon oko 120 radnih dana se vrednosti FOS/TAC povećavaju pri stabilnom radu, a kasnije i uprkos smanjenom opterećenju organskom materijom (vidi sliku 5.7). Uzroci i moguće protivmere opširnije su prikazane u poglavlju 5.4.2. Ako se u ovoj fazi ne interveniše, nužno dolazi do prekida procesa u fermentoru. Treba još jednom ukazati na to da specifičnost ove procesne smetnje predstavlja činjenica što se ona u zavisnosti od inokulacionog materijala i režima rada javlja tek nakon nekoliko meseci rada.

5.4 Upravljanje smetnjama

5.4.1 Uzroci procesnih smetnjiO procesnim smetnjama govorimo kada je anaerobna razgradnja u biogas postrojenju pod negativnim uticajem, zbog čega se odvija suboptimalno. Usled toga se korišćeni supstrati razgrađuju samo u nedovoljnoj meri. Procesne smetnje se stoga, nezavisno od svog obima, uvek odražavaju negativno na ekonomsku isplativost biogas postrojenja. Iz tog razloga procesne smetnje moraju da se detektuju i otklone što je brže moguće.

Procesne smetnje se javljaju u slučaju da uslovi u okruženju bakterija, odnosno pojedinih grupa bakterija, nisu optimalni. U zavisnosti od toga koliko je taj uticaj izražen, odnosno u kom su se vremenskom periodu uslovi u okruženju negativno promenili, procesna smetnja dolazi brže ili sporije do izražaja. U većini slučajeva se procesne smetnje nagoveštavaju kontinualnim porastom koncentracija masnih kiselina. Do toga dolazi nezavisno od uzroka, što je uslovljeno time što acidogene i metanogene bakterije na promene uslova u okruženju reaguju osetljivije od drugih grupa bakterija. Procesna smetnja se bez intervenisanja tipično odvija na sledeći način:• povećanje koncentracija masnih kiselina: prvo sirćetna i propionska kiselina, uz konstantno opterećenje

procesa i i-buterna kiselina i i-valerinska kiselina,• kontinualni porast odnosa FOS/TAC (paralelno sa porastom

masnih kiselina),• smanjenje sadržaja metana,• smanjenje prinosa gasa pri konstantnom punjenju,• opadanje pH vrednosti, zakiseljavanje procesa i• potpuni prekid proizvodnje gasa.

U narednom delu opisani su mogući uzroci procesnih smetnji, kao što je pojava nedostataka (mikroelementi), oscilacije temperature, inhibirajuće materije (amonijak, dezinfekciona sredstva, vodonik-sulfid), greške prilikom punjenja i preopterećenje procesa. Za uspešan rad postrojenja je veoma bitno da se procesne smetnje otkriju u što je moguće ranijoj fazi (uporedi poglavlje 5.1). Samo tako mogu da se blagovremeno identifikuju i otklone uzroci i da se smanji ekonomska šteta.

Problematika nedostatka mikroelemenata i inhibirajućeg dejstva amonijaka opisana je u poglavljima 5.1.8 i 5.1.9.

U praktičnom radu biogas postrojenja mogu da postoje mnogobrojni uzroci za opadanje procesne temperature. Grejanje fermentora upravo pri umerenim temperaturama u Nemačkoj poseduje centralni značaj i u slučaju otkazivanja temperatura fermentacije veoma brzo može da opadne za nekoliko stepeni. Pri tome ne mora nužno da je u kvaru samo grejanje, kao što pokazuje naredni scenario.

Usled otkazivanja kogenerativnog postrojenja nakon izvesnog vremena nedostaje potrebna otpadna toplota za zagrevanje fermentora. Pad temperature deluje inhibirajuće na aktivnost metanogenih bakterija, pošto one mogu da prežive samo u malom temperaturnom rasponu [5-1]. Bakterije hidrolize i acidogeneze su u tom pogledu manje specijalizovane i mogu najpre da prežive i u slučaju pada temperature. Usled toga, međutim, dolazi do akumulacije kiselina u fermentoru, pre svega ako se dotur supstrata blagovremeno ne smanji ili ne prekine.

U tom slučaju uz već postojeći pad temperature dolazi i do pada pH vrednosti uz zakiseljavanje celokupnog sadržaja fermentora.

Ali i dodavanje većih količina prethodno nezagrejanog supstrata ili nedovoljno zagrevanje fermentora, na primer usled otkazivanja senzora temperature, za posledicu može da ima pad temperature u fermentoru. Za stabilan proces nije odlučujuća apsolutna temperatura, već konstantan nivo temperature. Ako u roku od kratkog vremena dođe do promene temperature (naviše ili naniže), najčešće mora da se računa sa ometanjem razgradnje. Usled toga je redovna kontrola temperature fermentacije od velikog značaja za uspešan rad postrojenja.

Kao što je već objašnjeno u poglavlju 5.1.3, prilikom korišćenja određenih supstrata može da dođe do povećanja procesne temperature. Pri tome temperatura „prelazi“ sa mezofilnog na termofilni režim, a da ne mora dodatno da se troši energija za grejanje. U slučaju nestručnog vođenja procesa prilikom prelaska sa mezofilnog na termofilni temperaturni režim u najgorem slučaju može da dođe do potpunog obustavljanja procesa.

Uslovi rada biogas postrojenja moraju da se održavaju što je moguće konstantnijim. To podjednako važi kako za uslove u okruženju u reaktoru, tako i za karakteristike i doziranje supstrata. Greške prilikom dodavanja supstrata postoje, ako:• se u toku dugog vremenskog perioda dozira previše supstrata,• se supstrat dodaje suviše neredovno,• dolazi do brze promene supstrata različitog sastava ili• se nakon „zastoja u punjenju“ (na primer usled tehničkih

smetnji) dodaje previše supstrata.Prevashodno u fazi puštanja u rad i kod promene supstrata u toku redovnog režima rada najčešće greške nastaju prilikom

dodavanja supstrata. Iz tog razloga proces u tim fazama mora posebno intenzivno da se prati. Osim toga se preporučuje intenziviranje prateće procesne analitike. Kod nekih supstrata se i od šarže do šarže javljaju značajne oscilacije u odnosu na sastav, koje zatim dovode do neželjenih oscilacija opterećenja organskom materijom.

5.4.2 Upravljanje procesnim smetnjamaKao što je već rečeno, procesna smetnja može trajno da se otkloni samo ako je identifikovan i otklonjen uzrok. Postoje, međutim, neke upravljačko-tehničke mere pomoću kojih može da se ostvari (kratkoročno) rasterećenje situacije. U narednom delu su s jedne strane navedene načelne mere stabilizacije procesa i opisani njihovi efekti. Uspeh tih mera načelno zavisi od stepena procesne smetnje, tj. u kojoj meri je već izvršen negativan uticaj na mikroorganizme. Osim toga, proces u toku sprovođenja mera kao i u toku naredne faze oporavka mora detaljno da se prati. Tako može da se uoči uspeh/neuspeh i da se eventualno pokrenu dodatne mere. Nakon toga su prikazane mogućnosti za otklanjanje procesnih smetnji analogno uzrocima opisanim u prethodnom poglavlju.

5.4.2.1 Mere stabilizacije procesaSmanjenje količine ulaznog materijalaSmanjenjem količine ulaznog materijala (uz inače isti sastav supstrata) smanjuje se opterećenje organskom materijom. To dovodi do efektivnog rasterećenja procesa. U zavisnosti od stepena smanjenja dotura supstrata u narednom periodu dolazi do osetnog porasta sadržaja metana u biogasu. To je znak za razgradnju do tada akumuliranih masnih kiselina, pri čemu se sirćetna kiselina razgrađuje veoma brzo, a propionska kiselina veoma sporo. U slučaju previsokih koncentracija propionske kiseline moguće je da se ona više neće razgrađivati. Tada moraju da se sprovedu druge mere za rasterećenje procesa.

Ako proizvodnja gasa nakon smanjenja količine ulaznog materijala ostane konstantna, to ukazuje na činjenicu da je fermentor prepunjen. Količine ulaznog materijala bi tek nakon kontrole koncentracija masnih kiselina i osetnog smanjenja proizvodnje gasa trebalo da se ponovo blago povećaju.

Povraćaj materijala/recirkulacijaRecirkulacija znači povraćaj materijala iz u procesnoj liniji nizvodno priključenog rezervoara (postfermentor, skladište za ostatak fermentacije) u fermentor. Usled prepumpavanja se, ukoliko je to procesno-tehnički izvodljivo, načelno ostvaruju dva pozitivna efekta. S jedne strane dolazi do razređivanja, tj. u zavisnosti od trajanja recirkulacije smanjuje se „koncentracija štetnih materija“ u fermentoru. Osim toga se u fermentor dodaju „izgladnele“ bakterije, koje opet efektivno mogu da učestvuju u razgradnji.

Ovaj postupak se preporučuje pre svega za višestepena postrojenja. Kod jednostepenih postrojenja bi ovaj način postupanja trebalo da se primeni samo kod gasno nepropusnih rezervoara za ostatak fermentacije. Prilikom recirkulacije materijala treba voditi računa o temperaturi recirkulata i eventualno dodatnim zagrevanjem obezbediti konstantan nivo temperature u fermentoru.

9594


5

Promena sastava ulaznog materijalaPromena sastava ulaznog materijala na više načina može da stabilizuje proces. S jedne strane promena mešavine zamenom/izostavljanjem energetski bogatih komponenti (na primer zrno žitarica) može da smanji opterećenje organskom materijom i time da dovede do rasterećenja. S druge strane dopunom sastava ulaznog materijala tečnim ili čvrstim organskim đubrivima (na primer tečni stajnjak goveda), ako se ona inače ne koriste, može da se izazove izrazit pozitivan efekat usled dodatka mikroelemenata i drugih grupa bakterija. Podjednako pozitivan efekat može da ima dodavanje fermentacionog supstrata iz drugog biogas postrojenja. U pogledu monofermentacije obnovljivih sirovina treba istaći da se dodavanje dodatne komponente supstrata u normalnom slučaju odražava pozitivno na stabilnost procesa.

5.4.2.2 Nedostatak mikroelemenataNedostatak mikroelemenata po pravilu može da se kompenzuje dodavanjem organskih đubriva (tečni stajnjak goveda, tečni stajnjak svinja, čvrsti stajnjak goveda, čvrsti stajnjak svinja). Ako operateru postrojenja ovi supstrati ne stoje na raspolaganju u dovoljnoj meri ili iz različitih razloga ne mogu da se koriste, na tržištu postoje razni ponuđači mikroelemenata u vidu aditiva. Pri tome se po pravilu radi o kompleksnim mešavinama. Pošto se, međutim, kod mikroelemenata radi o teškim metalima koji u slučaju prekomernog doziranja s jedne strane mogu da deluju inhibirajuće na proces [5-16], a s druge strane da se akumuliraju na poljoprivrednim površinama, njihove količine moraju da ostanu što je moguće manje [5-17]. Po mogućnosti treba dodavati samo one mikroelemente koji zaista nedostaju. Ovde analiza mikroelemenata u fermentacionom materijalu i ulaznim materijama može da pruži korisne informacije. Pri tome se, doduše, radi o kompleksnoj i troškovno intenzivnoj analitici.

Da bi dodavanje mikroelemenata bilo što efikasnije, pre doziranja u proces mogu da se dodaju soli gvožđa radi hemijske desumporizacije (uporedi poglavlje 2.2.4). Tako veliki deo oslobođenog vodonik-sulfida može da se istaloži i dolazi do poboljšanja biološke raspoloživosti mikroelemenata. Načelno bi trebalo pratiti i pridržavati se preporuka proizvođača.

5.4.2.3 Mere u slučaju inhibiranja temperatureU slučaju da dođe do inhibiranja temperature koje je uslovljeno samozagrevanjem procesa, postoje dve mogućnosti. Ili će se proces hladiti ili će se izvršiti promena procesne temperature. Hlađenje je delom tehnički moguće preko postojećeg grejnog sistema, ali je često teško ostvarivo. Dodavanjem hladne vode takođe može da se ostvari efekat hlađenja, mada to takođe mora da se sprovede veoma pažljivo. Ako se teži promeni procesne temperature sa mezofilnog na termofilni režim, potrebno je da se biološki proces u prelaznom periodu ciljano prati. Mikroorganizmi moraju tek da se prilagode višem temperaturnom nivou, odnosno da se formiraju novi. U tom periodu je proces izuzetno nestabilan i ni u kom slučaju prekomernim dodavanjem supstrata ne sme da se izazove njegov prekid.

5.4.2.4 Mere u slučaju inhibirajućeg dejstva amonijakaMere za smanjenje inhibirajućeg dejstva amonijaka zahtevaju načelne intervencije tokom rada postrojenja. Po pravilu se inhibirajuće dejstvo amonijaka javlja u slučaju korišćenja ulaznih materijala bogatih proteinima. Ako dokazano postoji inhibirajuće dejstvo amonijaka, mora ili da se smanji temperatura ili da se promeni sastav ulaznog materijala. Promena sastava ulaznog materijala trebalo bi da za posledicu ima smanjenje količine azota. Tako koncentracija inhibirajućeg amonijaka u fermentoru može trajno da se smanji. Ako je zakiseljavanje već daleko odmaklo, preporučuje se zamena ostatka fermentacije iz postfermentora da bi se kratkoročno smanjila koncentracija kiselina.

Obe mere trebalo bi da se sprovedu polako, uz intenzivno praćenje procesa. Smanjenje pH vrednosti radi redukcije sadržaja nedisociranog amonijaka je dugoročno izuzetno teško sprovesti i stoga se ne preporučuje.

5.4.2.5 Mere u slučaju inhibirajućeg dejstva vodonik-sulfida

Inhibirajuće dejstvo vodonik-sulfida se kod poljoprivrednih biogas postrojenja javlja izuzetno retko. Inhibirajuće dejstvo vodonik-sulfida je uvek uslovljeno supstratom, odnosno bazirano na visokim sadržajima sumpora u ulaznom materijalu. S jedne strane se kod poljoprivrednih biogas postrojenja pretežno koriste ulazni materijali sa relativno niskim sadržajima sumpora, a s druge strane sadržaji H2S u gasu u svakom slučaju moraju da se smanje zbog njihovog negativnog uticaja na mogućnost korišćenja gasa. Radi otklanjanja ihibirajućeg dejstva vodonik-sulfida mogu da se preduzmu sledeće mere:• dodavanje soli gvožđa radi taloženja sulfida,• smanjenje udela ulaznih materijala koji sadrže sumpor,

odnosno• razređivanje vodom.Povećanjem pH vrednosti pomoću puferskih materija kratkoročno može da se smanji toksičnost H2S, ali ne bi trebalo da se sprovodi trajno.

5.4.3 Rešavanje tehničkih smetnji i problemaZbog velikih razlika u konstruktivnim izvedbama i tehničkoj opremi poljoprivrednih biogas postrojenja, na ovom mestu ne mogu da se daju uopštene preporuke za otklanjanje tehničkih smetnji. Ukazuje se, međutim, na uputstvo za rad biogas postrojenja koje po pravilu sadrži preporuke za postupanje i mere za otklanjanje smetnji na pojedinačnim komponentama postrojenja.

U slučaju pojave tehničkih smetnji i problema, od odlučujućeg je značaja da se oni blagovremeno detektuju i otklone. Za to je apsolutno neophodan automatizovani sistem upozoravanja. U okviru sistema upravljanja procesom se evidentira i kontroliše operativni status glavnih komponenti postrojenja. Ako dođe do tehničke smetnje, u sistemu se pojavljuje upozoravajuće obaveštenje koje opet putem telefonskog poziva ili SMS poruke može da se prosledi operateru postrojenja/zaposlenom osoblju. Usled toga može brzo da se reaguje na smetnje. Da bi

se sprečilo duže ometanje rada, bitno je da operater postrojenja stalno na zalihama ima odabrane rezervne/habajuće delove. Tako može da se smanji vreme potrebno za popravke i prekid u radu. Osim toga bi operateru postrojenja u hitnim slučajevima po mogućnosti uvek trebalo da na raspolaganju stoji pouzdani servisni tim. On se uglavnom nudi direktno od strane proizvođača postrojenja ili eksternih stručnih radionica. Da bi se smanjio rizik od tehničkih smetnji, operater postrojenja mora da obezbedi redovne kontrole, kao i pridržavanje intervala održavanja.

5.5 Pogonska bezbednost

5.5.1 Zaštita na radu i zaštita postrojenjaBiogas predstavlja mešavinu gasa i sastoji se od metana (50–75 vol%), ugljen-dioksida (20–50 vol%), vodonik-sulfida (0,01–0,4 vol%), kao i drugih gasova u tragovima [5-1], [5-6]. Tabela 5.7 sadrži poređenje karakteristika biogasa sa drugim gasovima. U tabeli 5.8 prikazane su karakteristike pojedinih komponenti biogasa.

Biogas u određenim koncentracijama u dodiru sa atmosferskim kiseonikom može da formira eksplozivnu atmosferu, zbog čega prilikom izgradnje i rada biogas postrojenja moraju da se ispune posebni bezbednosni propisi u oblasti zaštite postrojenja. Osim toga, postoje opasnosti, na primer od gušenja ili trovanja, kao i mehaničke prirode (na primer opasnost od nagnječenja putem pogonskih elemenata). Pored bezbednosnog aspekta treba uzeti u obzir da oslobođeni gas takođe izaziva neprijatan miris i predstavlja klimatski relevantnu emisiju (uporedi poglavlje 3.2.5 i 5.6.4).

Poslodavac, odnosno operater biogas postrojenja, je dužan da utvrdi, proceni i, ukoliko je to potrebno, preduzme odgovarajuće mere protiv opasnosti koje su povezane sa biogas postrojenjem. „Bezbednosna pravila za biogas postrojenja“ Savezne asocijacije poljoprivrednih strukovnih udruženja [5-6] u tom kontekstu sadrže sažeti prikaz značajnih bezbednosno-relevantnih aspekata za biogas postrojenja. Ovde se razmatraju i konkretizuju bezbednosni propisi u smislu Uputstva za implementaciju uz § 1 Pravilnika o sprečavanju nezgoda „Radni pogoni, građevinski objekti i uređaji“ (VSG 2.1) [5-9] poljoprivrednih strukovnih udruženja. Dodatno se ukazuje na regulative koje treba uzeti u obzir.

Cilj ovog poglavlja jeste pružanje pregleda i razvijanje osećaja za potencijalne opasnosti koje postoje u toku rada biogas postrojenja. Kao osnov za procenu opasnosti i sa njima povezanih bezbednosno-tehničkih aspekata rada postrojenja uvek treba koristiti dotične važeće verzije navedenih propisa [5-6], [5-8], [5-9], [5-10].

5.5.1.1 Opasnost od eksplozije i požaraKao što je u prethodnom odeljku već rečeno, biogas u dodiru sa vazduhom pod određenim uslovima može da formira eksplozivnu mešavinu gasa. Granice eksplozivnosti biogasa i njegovih pojedinih komponenti prikazane su u tabelama 5.7 i 5.8. Prilikom ocene potencijalnih opasnosti ili instaliranja detektora gasa treba uzeti u obzir da granice eksplozivnosti mogu da se promene u zavisnosti od stanja biogasa (sadržaj metana/ugljen-dioksida, temperatura, pristisak, vlažnost) [5-39]. Treba imati u vidu da iznad tih granica doduše ne postoji opasnost od eksplozije, ali da uprkos tome usled otvorene vatre, varničenja električnih uređaja ili udara groma može da dođe do požara.

Biogas Prirodni gas Propan Metan UgljenikDonja toplotna moć kWh/m3 6 10 26 10 3

Gustina kg/m3 1,2 0,7 2,01 0,72 0,09Gustina u poređenju sa vazduhom 0,9 0,54 1,51 0,55 0,07Temperatura paljenja °C 700 650 470 600 585Granica eksplozivnosti vol% 6–22 4,4–15 1,7–10,9 4,4–16,5 4–77

TAB. 5.7: KARAKTERISTIKE GASOVA [5-6]

CH4 CO2 H2S CO HGustina kg/m3 0,72 1,98 1,54 1,25 0,09

Gustina u poređenju sa vazduhom 0,55 1,53 1,19 0,97 0,07Temperatura paljenja °C 600 – 270 605 585Granica eksplozivnosti vol% 4,4–16,5 – 4,3–45,5 10,9–75,6 4–77GVI (vrednost MDK) ppm n. p. 5.000 10 30 n. p.

TAB. 5.8: KARAKTERISTIKE KOMPONENTI BIOGASA [5-6], [5-7], [5-8]

9796


5

Stoga u toku rada biogas postrojenja, posebno u neposrednoj blizini fermentora i rezervoara za gas, treba računati sa formiranjem eksplozivnih mešavina gasa i vazduha, kao i sa povećanom opasnošću od požara. U zavisnosti od verovatnoće nastanka eksplozivne atmosfere se na osnovu „Pravila strukovnih udruženja 104 – Pravila za zaštitu od eksplozije“, odnosno „Tehničkih pravila za pogonsku bezbednost 2152 – Opasna eksplozivna atmosfera“, različiti delovi postrojenja dele na takozvane „eksplozivno ugrožene prostore“ (eks-zone) [5-10] u kojima moraju da se preduzmu posebne mere obeležavanja, preventivne i bezbednosne mere.

Zona 0U oblasti zone 0 eksplozivna atmosfera postoji konstantno, u toku dužih vremenskih perioda ili pretežno [5-6], [5-10]. Takve oblasti, međutim, u normalnom slučaju ne postoje kod biogas postrojenja, pa ni fermentor/i ne spadaju u zonu 0.

Zona 1Zona 1 opisuje oblasti u kojima u toku normalnog režima rada povremeno može da nastane eksplozivna atmosfera. To su oblasti u neposrednoj blizini ulaznih otvora rezervoara za gas ili u prostoru za provod gasa fermentora, kao i u blizini izduvnih uređaja, sigurnosnih ventila za natpritisak ili gasnih baklji [5-6]. Oko ovih oblasti u okruženju od 1 m (kod slobodne ventilacije) moraju da se sprovedu bezbednosne mere za zonu 1, tj. u toj oblasti mogu da se koriste samo sredstva za rad i od eksplozije zaštićeni uređaji koji poseduju odgovarajuću dozvolu za zonu 0 i 1. U zatvorenim prostorijama načelno treba izbegavati pogonski uslovljeno oslobađanje biogasa. Ukoliko je ono ipak moguće, zona 1 se proširuje na celokupnu oblast [5-6].

Zona 2U ovim oblastima u normalnom slučaju ne može da se računa sa nastankom eksplozivnih mešavina gasa i vazduha. Ako se to ipak dogodi, može se poći od toga da je to samo retko kada slučaj i da ne traje dugo (na primer kod izvođenja radova na servisiranju ili u slučaju smetnji) [5-10].

To se na primer odnosi na ulazne otvore kao i unutrašnjost fermentora i kod rezervoara za gas na neposrednu okolinu ulaznih i izlaznih ventilacionih otvora. U dotičnim oblastima u okruženju od 1 do 3 m moraju da se sprovedu mere za zonu 2 [5-10].

U eksplozivno ugroženim prostorima (zone 0–2) moraju da se preduzmu mere shodno BGR 104, odeljak E2 za izbegavanje izvora paljenja [5-10]. Izvori paljenja mogu, na primer, biti tople površine (turboutovarivač), otvoreni plamen, ali i mehanički i električno izazvane varnice. U takvim oblastima dodatno moraju da se postave odgovarajuća upozorenja i znakovi.

5.5.1.2 Opasnost od trovanja i gušenjaPoznato je da je oslobađanje biogasa prirodni proces i stoga nije ograničeno isključivo na biogas postrojenja. Pre svega je na stočnim farmama u prošlosti stalno dolazilo do nesreća sa smrtnim ishodom vezanim za biogene gasove (na primer, jame za tečni stajnjak, silosi za stočna hraniva itd.).

U slučaju da je biogas prisutan u dovoljno visokim koncentracijama, prilikom udisanja može da dođe do pojave trovanja ili gušenja, sve do smrti. Pre svega sadržaj vodonik-sulfida (H2S) u nedesumporizovanom biogasu već u malim koncentracijama deluje veoma toksično (vidi tabelu 5.9).

Osim toga, pre svega u zatvorenim ili spuštenim prostorijama može da dođe do gušenja usled potiskivanja kiseonika biogasom. Biogas je doduše sa relativnom gustinom (G) od oko 1,2 kg po m3 lakši od vazduha, ali ima tendenciju raslojavanja. Pri tome se teži ugljen-dioksid (G = 1,98 kg/m3) akumulira u predelu poda, dok se lakši metan (G = 0,72 kg/m3) podiže nagore.

Iz tih razloga u zatvorenim prostorima, na primer rezervoarima za gas smeštenim u zatvorene objekte, uvek treba obezbediti odgovarajuću ventilaciju. Osim toga, kod izvođenja radova u potencijalno opasnim prostorima (fermentor, remontni kanali, skladište gasa itd.) neophodna je lična zaštitna oprema (na primer detektori gasa, respiratorna zaštita itd.).

5.5.1.3 Remont i održavanjePrilikom izvođenja otvora za održavanje mešalica, pumpi i uređaja za ispiranje treba voditi računa da oni načelno moraju da se izvode nadzemno [5-6]. Ako to nije moguće, treba predvideti instaliranu prinudnu ventilaciju da bi se sprečila opasnost od gušenja i trovanja u slučaju eventualnog oslobađanja gasa.

5.5.1.4 Rukovanje hemikalijamaU biogas postrojenjima koriste se različite hemikalije. One se najčešće primenjuju u obliku soli gvožđa za hemijsku desumporizaciju, kao aditivi za stabilizaciju pH vrednosti, kao kompleksne mešavine mikroelemenata ili enzima za optimizaciju procesa. Navedeni aditivi raspoloživi su kako u tečnom, tako i u čvrstom obliku (prah). Pošto ti proizvodi po pravilu poseduju toksična ili nagrizajuća svojstva, pre korišćenja se treba upoznati sa proizvodnim informacijama i obavezno se pridržavati uputstava proizvođača u pogledu doziranja i primene (na primer, zaštitna maska za prašinu, rukavice otporne na kiselinu itd.). Primenu hemikalija načelno treba svesti na najmanju potrebnu meru.

5.5.1.5 Ostale potencijalne opasnosti od nezgodaPored do sada opisanih izvora opasnosti postoje i drugi izvori nezgoda, na primer opasnost od pada sa merdevina ili pada u ventilacione otvore (dozatori čvrstih materija, ulivni levci, remontni kanali itd.). Ovde treba osigurati da je potencijalno upadanje onemogućeno pokrivačem (poklopci, rešetke), odnosno dovoljnom visinom gradnje (> 1,8 m) [5-6]. Osim toga i pokretni delovi postrojenja (vratila mešalica, puževi itd.) predstavljaju dodatne izvore opasnosti koji moraju jasno da se obeleže odgovarajućim znakovima.

U prostoru kogenerativnih postrojenja usled nestručnog rukovanja ili kvarova može da dođe do smrtnih strujnih udara, pošto se ovde proizvodi električna energija sa naponima od nekoliko stotina volti i strujom jačine trocifrenih vrednosti ampera. Ta opasnost postoji i kod mešalica, pumpi, transportnih uređaja itd., pošto se ovde takođe radi sa velikim električnim snagama.

Koncentracija(u vazduhu) Dejstvo

0,03–0,15 ppm Prag percepcije (miris trulih jaja)

15–75 ppm Iritacija očiju i respiratornih puteva, mučnina, povraćanje, glavobolja, gubitak svesti

150–300 ppm (0,015–0,03 %)

Paraliza čula mirisa

> 375 ppm (0,038 %) Smrt trovanjem (nakon nekoliko sati)> 750 ppm (0,075 %) Gubitak svesti i smrt usled respiratornog

zastoja u roku od 30–60 min.od 1.000 ppm (0,1 %) Brza smrt usled respiratorne paralize u

roku od nekoliko minuta

TAB. 5.9: TOKSIČNO DEJSTVO VODONIK-SULFIDA [5-7]

Osim toga, zbog sistema grejanja, odnosno hlađenja (hladnjak motora, grejanje fermentora, razmenjivači toplote itd.), u biogas postrojenju u slučaju smetnji postoji opasnost od opekotina. To se odnosi i na delove kogenerativnog postrojenja, odnosno eventualno postojećih sistema za vanredne slučajeve (na primer gasna baklja).

Da bi se sprečile nezgode takve prirode, na odgovarajućim delovima postrojenja moraju biti postavljena dobro vidljiva upozorenja i osoblje mora biti obavešteno na odgovarajući način.

5.5.2 Zaštita životne sredine5.5.2.1 Zahtevi u pogledu higijenizacijeCilj higijenizacije jeste uništavanje potencijalnih uzročnika bolesti i postojećih klica u supstratu, kako bi on sa epidemiološkog i fitosanitarnog aspekta postao bezbedan. To je potrebno u slučaju kada se pored poljoprivrednih sirovina i ostataka koristi organski otpad iz drugih privrednih grana.

U tom kontekstu kao relevantan pravni osnov treba navesti Uredbu EZ br. 1069/2009 kao i Uredbu o organskom otpadu [5-13]. Uredba EZ sadrži zdravstvena pravila za tretman sporednih proizvoda životinjskog porekla koji nisu namenjeni za ishranu ljudi [5-11]. U biogas postrojenjima po dobijanju zvanične dozvole može da se koristi materijal kategorije 2 nakon parne sterilizacije (usitnjavanje na < 55 mm, 133 °C pri pritisku od 3 bara tokom najmanje 20 minuta [5-12]), tečni stajnjak, sadržaj digestivnog trakta bez prethodnog tretmana kao i materijal kategorije 3 (na primer klanični otpad) nakon higijenizacije (zagrevanje na minimalno 70 °C u trajanju od najmanje 1 sata). Navedena uredba se kod poljoprivrednih biogas postrojenja gotovo uopšte ne primenjuje. Ako se kao sporedni proizvodi životinjskog porekla koriste isključivo kuhinjski otpad i ostaci hrane, navedena uredba se ne primenjuje. Ako se koriste materije koje podležu propisima iz Uredbe o organskom otpadu, potrebna je higijenizacija. Pri tome treba obezbediti minimalnu temperaturu od 55 °C kao i hidrauličko retenciono vreme u reaktoru od najmanje 20 dana.

5.5.2.2 Zaštita vazduhaPrilikom rada biogas postrojenja treba voditi računa o izvesnim zahtevima u pogledu zaštite vazduha. Pri tome se pre svega radi o zahtevima u odnosu na emisije neprijatnih mirisa, štetnih materija i prašine [5-12] (uporedi poglavlje 3.2.5 i 5.6.4). Nadređeni pravni osnov predstavljaju Savezni zakon o zaštiti od emisija (BImSchG) i pravilnici o njegovom sprovođenju, kao i Tehničko uputstvo o zaštiti vazduha (TU vazduh). Cilj zakona jeste zaštita životne sredine od štetnih uticaja, kao i sprečavanje njihovog nastanka. Taj pravni propis primenjuje se u okviru postupka izdavanja dozvole između ostalog za biogas postrojenja sa ukupnom toplotnom snagom ložišta od 1 MW ili više ili za postrojenja za tretman organskog otpada (uporedi poglavlje 7.3).

5.5.2.3 Zaštita vodaPrilikom rada biogas postrojenja trebalo bi po mogućnosti da se izbegnu štetni uticaji na životnu sredinu. To u odnosu na zaštitu voda znači sasvim uopšteno da biogas postrojenje konstruktivno treba koncipirati tako da ne dolazi do zagađenja kako površinskih tako ni podzemnih voda. Pravne regulative mogu da se razlikuju u zavisnosti od pokrajine, pošto specijalni zahtevi u pogledu zaštite voda između ostalog zavise od prirodnih lokacijskih uslova (na primer područje sa zaštićenim vodnim telima) i podležu individualnoj proveri od strane nadležnih organa.

Materije koje se pretežno koriste u biogas postrojenjima, kao što su tečni stajnjak, osoka i procedna voda iz silaže, u pogledu rizika od zagađenja voda klasifikuju se u kategoriju 1 (slab rizik od zagađenja voda), pri čemu se obnovljive sirovine klasifikuju na isti način [5-14]. Usled toga u toku celokupnog procesnog lanca treba izbegavati zagađenje podzemnih i površinskih voda putem navedenih materija. To za praksu znači da sve skladišne površine, skladišni rezervoari i fermentori, kao i cevovodi i pumpne linije moraju biti izvedene vodonepropusno i na dozvoljeni način. Posebnu pažnju treba posvetiti prostoru za skladištenje silaže, pošto ovde pri nepovoljnim žetvenim uslovima i visokim pritiscima pri komprimovanju mogu da nastanu značajne količine procedne vode. Postoji obaveza odvojenog sakupljanja i korišćenja nastalih fermentacionih i procednih tečnosti. Pošto one po pravilu sadrže značajne količine organske materije, preporučuje se njihovo dodavanje u fermentor (uporedi poglavlje 5.6.4.1).

Da se pre svega nakon obilnih padavina u proces ne bi dodavale nepotrebno velike količine nekontaminirane vode, svrsishodno je razdvajanje kontaminirane i nekontaminirane vode. To može da se ostvari odvojenim sistemima odvodnjavanja kojima se preko dva cevovodna sistema i ručnim prebacivanjem nekontaminirana voda ispušta u recipijent, a kontaminirana voda i procedne vode odvode u biogas postrojenje [5-15].

9998


5

Osim toga, posebnu pažnju treba posvetiti dodirnim tačkama pojedinih procesnih faza. Tu pre svega spada prijem supstrata (čvrste materije i tečnosti), kao i utovar ostatka fermentacije u transportna vozila/ vozila za razastiranje po poljoprivrednim površinama. Treba izbegavati nepoželjno iznošenje materijala (na primer prelivene, odnosno preostale količine), odnosno treba obezbediti sakupljanje kontaminirane vode iz tih prostora.

Osim toga, mesta na kojima se postavljaju kogenerativna postrojenja, kao i skladišta svežeg, otpadnog i eventualnog startnog goriva moraju da ispune važeće propise. Mora da postoji mogućnost detekcije i otklanjanja curenja, na primer transmisionog i motornog ulja [5-14].

5.5.2.4 Zaštita od bukeIzvori buke u biogasnim postrojenjima se pretežno odnose na saobraćajnu buku. Učestalost i intenzitet buke u odlučujućoj meri zavise od koncepta postrojenja kao i korišćenih ulaznih materijala. Kod većine poljoprivrednih biogas postrojenja saobraćajna buka povezana sa doturom supstrata (sistem za transport i skladištenje/doziranje) nastaje gotovo svakodnevno u trajanju 1–2 sata. Prilikom žetve, odnosno skladištenja supstrata, kao i odvoženja ostataka fermentacije treba očekivati povećani saobraćaj, pa i povećanu buku.

Druge bučne mašine, na primer povezane sa korišćenjem gasa u kogenerativnom postrojenju, su po pravilu postavljene u zatvorenim, zvučno izolovanim prostorima. Pravni osnov za emisije buke predstavlja Tehničko uputstvo za zaštitu od buke (TU buka) u važećoj verziji.

5.6 Napomene o optimizaciji rada postrojenja

Cilj optimizacije sastoji se u tome, da se stvarno stanje procesa u pogledu određene karakteristike ciljanom varijacijom uticajnih faktora promeni tako da se ostvari definisano zadato stanje (optimum).

Načelno rad biogas postrojenja može da se optimizuje u odnosu na tehničke i ekonomske aspekte, kao i uticaj na životnu sredinu (slika 5.8). Pri tome ovi aspekti ne mogu da se optimizuju nezavisno jedni od drugih, već su međusobno zavisni. Osim toga, prilikom rešavanja problema optimizacije treba poći od toga da neće postojati samo jedno rešenje, već je verovatno da će postojati niz različitih rešenja.

Tada različita moguća rešenja na bazi određenih kriterijuma vrednovanja mogu međusobno da se uporede. Kao kriterijumi vrednovanja mogu da se primene, na primer, troškovi, prinos gasa ili smanjenje uticaja na životnu sredinu. Zatim kriterijume vrednovanja treba ponderisati shodno nadređenim ciljevima da bi se omogućila konačna evaluacija i donošenje odluke o konkretnoj meri koja će se primeniti.

U praksi bi svaki odgovorni operater postrojenja trebalo da teži ka ukupnom optimumu koji pod datim (i za postrojenje specifičnim) okvirnim uslovima može da se ostvari. Ako se okvirni uslovi promene, treba proveriti da li mogu da se zadrže dosadašnje ciljne veličine ili moraju da se prilagode.

Optimizacija pretpostavlja da je definisano stvarno i zadato stanje. Definisanje stvarnog stanja vrši se putem prikupljanja odgovarajućih podataka o radu postrojenja. Ako, na primer, u postrojenju treba da se smanji potrošnja energije, treba ispitati koje komponente doprinose potrošnji energije i koje se količine energije troše. Zadato stanje tada može da se definiše na osnovu planskih podataka, uporedivih pokazatelja snage, primenjenih tehnologija, publikacija o stanju tehnike, informacija drugih operatera (na primer forumi, ekspertski razgovori itd.) ili nalaza veštaka.

Nakon definisanja stvarnog i zadatog stanja sledi definisanje konkretnih ciljnih vrednosti, sprovođenje mera za dostizanje tih ciljnih vrednosti i nakon toga evaluacija mera u odnosu na ostvarenje ciljnih vrednosti i moguće uticaje na druge sektore.

Pre svega u oblasti prikupljanja i dokumentovanja relevantnih procesnih podataka kod mnogih postrojenja postoje deficiti, tako da često nije moguća stručna analiza stvarne situacije. Iz toga takođe proističe da su samo u ograničenom obimu raspoloživi podaci za generisanje komparativnih vrednosti. Obimno prikupljanje procesno relevantnih podataka realizovano je u okviru Saveznih programa monitoringa [5-38], a osim toga Kuratorijum za tehniku i građevinu u oblasti poljoprivrede (KTBL) objavljuje radne parametre za biogas postrojenja.

U smernicama Asocijacije nemačkih inženjera 4631 „Kriterijumi kvaliteta za biogas postrojenja“ navedeni su značajni parametri za evaluaciju procesa. Tu na raspolaganju stoje i obimne kontrolne liste koje su korisne za prikupljanje podataka.

U narednom delu navedeni su samo odabrani parametri koji mogu da se koriste za evaluaciju i naknadnu optimizaciju biogas postrojenja.

Za rad postrojenja načelno važi da treba obezbediti što je moguće konstantnije uslove rada. Samo tako uopšte može da se definiše svrsishodno stvarno stanje. Ako u postrojenju dođe do promene koncepcije, procesne ciljeve treba prilagoditi na odgovarajući način.

5.6.1 Tehnička optimizacijaOptimizacija tehničkih procesa u biogas postrojenju usmerena je na veću raspoloživost tehnologije, tj. na smanjenje vremena prekida rada i neometano vođenje procesa.

Taj cilj, naravno, indirektno utiče i na ekonomske aspekte rada postrojenja, pošto postrojenje planirani kapacitet može da dostigne samo uz visoku iskorišćenost, dok sa druge strane složena tehnologija prouzrokuje i visoke troškove, pa bi u okviru ekonomske optimizacije trebalo izvršiti analizu troškova i koristi.

Za ocenu raspoloživosti ukupnog postrojenja je u načelu pogodno utvrđivanje i dokumentovanje radnih sati kao i sati punog opterećenja. Ako se istovremeno dokumentuju i vremena prekida rada i povezani uzroci smetnji kao i radno vreme i finansijski izdaci potrebni za njihovo otklanjanje, mogu da se identifikuju slabe tačke procesa.

Raspoloživost tehničkih uređaja sasvim uopšteno može da se poveća sledećim merama:• pridržavanje intervala održavanja,• prediktivno održavanje,• instaliranje merne tehnike za detektovanje smetnji, • održavanje zaliha bitnih rezervnih delova, • brzo dostupan servis od strane proizvođača ili regionalnih

radionica,• redundantne izvedbe za kritične komponente i• primena tehnologije i radnih materijala otpornih na habanje.Funkcionalnost tehnike predstavlja preduslov za stabilan proces razgradnje. Ako prilikom punjenja ili mešanja dođe do prekida, to se direktno odražava na biološki proces. U pogledu optimizacije biološkog procesa ukazujemo na poglavlje 2 i njegove odgovarajuće odeljke.

5.6.2 Analiza efikasnosti celog postrojenja (iskorišćenost supstrata na bazi tokova energije)

Kada je ostvarena visoka iskorišćenost tehnologije, eventualno može da se poveća efikasnost tako što će se ispitati i potencijalno smanjiti potrošnja energije u postrojenju i eventualni gubici energije. Ovde se preporučuje sprovođenje ukupne analize postrojenja da bi se identifikovali značajni tokovi energije i utvrdile slabe tačke. Pri tome u obzir treba uzeti sledeće parcijalne sektore:• snabdevanje supstratom (količina, kvalitet supstrata, kvalitet

siliranja, unos supstrata),• gubici silaže (kvalitet siliranja, pomak, veličina reznih

površina, procedna voda),• biološki proces (intervali punjenja, ostvareni stepen

razgradnje, specifična količina biogasa i sastav, stabilnost rada postrojenja, sastav supstrata, koncentracije kiselina),

• korišćenje gasa (stepen korisnosti kogenerativnog postrojenja (električni i termički), gubitak metana, podešavanja motora, intervali održavanja),

• ostatak fermentacije (preostali gasni potencijal ostatka fermentacije, korišćenje ostatka fermentacije),

• gubici metana (na primer difuzne emisije usled curenja ili preko sigurnosnih ventila za natpritisak/potpritisak),

• radno angažovanje za upravljanje postrojenjem i otklanjanje smetnji, vremenski periodi prekida rada,

• sopstvena potrošnja energije: – redovno evidentiranje stanja brojila (potrošnja energije, vreme rada uređaja),

– jasno razgraničenje potrošača električne energije (na primer mešalice, sistem punjenja, kogenerativno postrojenje, ...),

– sistemi za mešanje, vremena rada mešalica i intenzitet mešanja treba prilagoditi postojećim uslovima,

– ne treba pumpati nepotrebne količine, – treba primenjivati efikasne tehnike za pripremu i punjenje supstrata koje troše malo energije.

• koncept korišćenja toplotne energije.Načelno kod biogas postrojenja treba uzeti u obzir da se „sistem biogas postrojenja“ sastoji od velikog broja pojedinačnih komponenti, koje moraju biti uzajamno usklađene. Stoga već u fazi planiranja treba voditi računa o tome da ovaj lanac mora da funkcioniše kao celina – nabavka funkcionalnih pojedinačnih komponenti ne vodi nužno do funkcionalnog biogas postrojenja.

U praksi je često vidljivo da unutar procesnog lanca postoji usko grlo koje ograničava kapacitet, pa samim tim i ekonomsku isplativost time uslovljenih elemenata postrojenja. Veoma često, na primer, kapacitet proizvodnje gasa ne dostiže kapacitet kogenerativnog postrojenja, iako bi, recimo, promenom mešavine supstrata ili boljom iskorišćenošću druge fermentacione faze mogao da se ostvari potreban kapacitet proizvodnje gasa.

Stoga su pored bilansiranja tokova energije i bilansi tokova materijala pogodni za otkrivanje deficita u radu postrojenja.

5.6.3 Ekonomska optimizacijaEkonomska optimizacija usmerena je na smanjenje troškova i povećanje prihoda. Poput tehničke optimizacije, i ekonomska optimizacija može da se primeni na sve parcijalne procese. I ovde važi da u prvom koraku moraju da se identifikuju merodavni uzročnici troškova da bi zatim ti troškovi mogli da se smanje na odgovarajući način.

Kao osnov za prvu optimizaciju ukupnog kapaciteta postrojenja mogu da posluže specifične veličine kao što su troškovi proizvodnje električne energije (na primer u €/kWh) ili specifični investicioni troškovi (u €/kWel). Za te veličine postoje komparativna istraživanja (na primer Savezni program monitoringa, [5-38]), tako da je moguća klasifikacija ukupne ekonomske isplativosti postrojenja. Za potrebe detaljne evaluacije može da se izvrši analiza i poređenje sledećih ekonomskih podataka:• operativni troškovi:

– troškovi radne snage – troškovi remonta – troškovi popravki – troškovi energije – troškovi održavanja

• investicioni troškovi (amortizacija), otplata kredita, kamate,• troškovi supstrata (povezani sa kvalitetom i količinama

supstrata),• prihodi od proizvedene električne i toplotne energije ili sirovog

gasa,• prihodi od supstrata,• prihodi od ostatka fermentacije/đubriva.

Slika 5.8: Mogućnosti optimizacije

» Tok procesa » Kontrola procesa

» Raspoloživost » Iskorišćenost » Efikasnost

» Emisije GESB » Emisije neprijatnih mirisa » Emisije buke

» Investicioni troškovi » Operativni troškovi » Prihodi

Zaštita životne sredine

Ekonomija

Tehnika

Optim

izacij

a

101100


5

5.6.4 Smanjenje uticaja na životnu sredinuSmanjenje uticaja na životnu sredinu usmereno je na redukciju emisija štetnih materija u vazduh, vodu i tlo. Sa ekološkog i klimatsko-političkog stanovišta je težište sve više usmereno na emisiju štetnih materija u vazduh.

5.6.4.1 Skladištenje supstrataU prostoru u kom se vrši skladištenje i punjenje supstrata, uključujući pripadajuće učvršćene kolske površine koje se u toku rada prljaju, mogu da nastanu emisije u vidu buke, neprijatnih mirisa i zagađenja voda (pre svega usled procedne vode iz silaže i kontaminirane atmosferske vode). Njihovom smanjenju mogu da doprinesu različite planske, građevinske i organizacione mere. Sa aspekta planiranja oblasti sa visokim emisijama neprijatnih mirisa i buke u prvoj liniji treba projektovati uzimajući u obzir glavni pravac kretanja vetra i objekte (na primer zgrade, pejzažni elementi, zasadi) koji sprečavaju širenje neprijatnih mirisa i buke, kao i tako što će biti okrenuti od osetljivih prostora. Izborom konstruktivnih elemenata (na primer motora) koji nisu bučni i eventualno njihovim pozicioniranjem u kućišta može da se ostvari dodatno smanjenje buke. Aspekti kao što je smeštanje u zatvoreni prostor i pokrivanje takođe važe i za emisije neprijatnih mirisa. I u oblasti organizacije rada na odgovarajući način u obzir treba uzeti razne vrste emisija i vremenske periode njihovog nastanka.

Mnoge mere za smanjenje emisija neprijatnih mirisa u oblasti manipulisanja supstratima istovremeno dovode do smanjenja gubitaka, pre svega respiracijom. Tu treba navesti pre svega:• izbegavanje privremenog skladištenja rasute silaže, • voditi računa o po mogućnosti malim i kompaktnim reznim

površinama,• po mogućnosti prednost dati izuzimanju silaže pomoću

reznih uređaja ili glodala umesto izuzimanja samo pomoću grabilica ili čak običnih viljušaka, odnosno lopata utovarivača točkaša (inače prilikom izuzimanja dolazi do rastresanja nasute silaže čime se pokreću procesi razgradnje),

• korišćenje rasutih ostataka silaže bez odlaganja i čišćenje skladišnih površina takođe sprečava emisije neprijatnih mirisa i širenje plesni i buđi na ostatak nasute silaže.

Skladište silaže sa stručno izvedenim nagibom, uključujući spojeve, mora biti izvedeno otporno na kiseline i hermetički zaptiveno, da bi nastala procedna voda bezbedno mogla da otiče u za to predviđeni kolektor (vidi Savezni zakon o upravljanju vodama, Uredba o postrojenjima u kojima se koristi osoka, tečni stajnjak i silaža i nacrt Uredbe o manipulisanju materijama opasnim za vode). Taj kolektor pri nastanku procedne vode mora redovno da se prazni. Treba osigurati da usled atmosferske vode koja se uliva ne može da dođe do nekontrolisanog prelivanja i time do izlivanja kontaminirane vode. Stručnim siliranjem može da se spreči ili smanji nastanak procedne vode. Načelno važi: što je nasipna visina silaže veća i što je niži sadržaj suve materije u silaži, to je veća očekivana količina procedne vode. Sadržaj suve materije, dakle, mora biti tim veći što je veća predviđena nasipna visina da bi se izbegao nastanak procedne vode. U donjem delu bi pri tome trebalo da se predvide suvlje partije, jer tako može da se upije tečnost koja se cedi nadole. Osim toga se suvlji i samim tim kabastiji materijal u tom delu bolje komprimuje, što

doprinosi smanjenju gubitaka respiracijom. U slučaju niskih sadržaja suve materije žetvene mase, eventualno na početku siliranja može da se predvidi dovoljan sloj seckane slame kao podloga i, ukoliko to ne dovodi do smetnji u procesnom lancu, dodatno kao međusloj.

Atmosferska voda na zaprljanim delovima površine silosa i kolskim površinama sadrži čestice silaže, organske kiseline i druge kontaminacije. Ona troši kiseonik i ima eutrofirajuće dejstvo, pa treba sprečiti njeno izlivanje u reke i jezera i osigurati stručni tretman (na primer, razastiranjem po poljima). Količina atmosferske vode koja zahteva tretman i sa time povezani troškovi skladištenja, razastiranja po poljima i eventualnog tretmana mogu da se smanje odvojenim odvodom. Za to, na primer, na raspolaganju stoje odvojeni kanalizacioni sistemi kod kojih se usled mogućnosti prespajanja ulaznih vodova atmosferska voda sliva ili u cevovod za otpadnu vodu kojoj je potreban tretman ili u cevovod za neškodljivu atmosfersku vodu. Pri tome se dovod vode do različitih ulaznih vodova realizuje pomoću ciljane profilacije nagiba, alternativno za parcijalne sektore i postavljanjem prepreka u vidu džakova sa peskom. To sa aspekta organizacije zahteva da se celokupna površina uvek odmah očisti od kontaminacija, jer se na taj način, kao što je gore već prikazano, istovremeno sprečavaju emisije neprijatnih mirisa i kvarenje silaže.

Radi sprečavanja emisija opasnih za vode u slučaju smetnji, dobro je predvideti objekte za zadržavanje fermentacionog supstrata (na primer, zemljanu branu od vezanog materijala). To je pre svega potrebno ako u okolini postrojenja postoje reke i jezera ili jarkovi koji se slivaju u njih.

5.6.4.2 Korišćenje gasa u kogenerativnom postrojenjuDozvoljene emisije gasa iz kogenerativnog postrojenja određene su zahtevima iz Tehničkog uputstva za zaštitu vazduha. Pri tome u obzir treba uzeti štetne gasove kao što su azotni oksidi, sumporni oksidi, ugljen-monoksid (NOx, SOx, CO) i formaldehid. Za gubitak metana ne postoji obavezujuća granična vrednost emisija. Adekvatno podešavanje motora, kao i redovno i stručno održavanje kogenerativnog postrojenja, u velikoj meri mogu da poboljšaju kako habanje, tako i vrednosti emisija (pre svega NOx, SOx i CO). U međuvremenu na raspolaganju stoje i standardizovani uređaji za automatsko smanjenje NOx u toku rada kogenerativnog postrojenja. Sa aspekta smanjenja emisija pre svega treba izbegavati rad kogenerativnog postrojenja pod delimičnim opterećenjem od ispod 80 % punog opterećenja, jer pod tim delimičnim opterećenjem naglo mogu da porastu emisije metana i formaldehida, a takođe se ostvaruju i niži stepeni korisnosti. Načelno, klimatski štetan gubitak metana u celini može da se spreči samo naknadnim tretmanom otpadnog gasa pomoću termičke oksidacije. Emisije formaldehida mogu gotovo u celini da se uklone komercijalnim oksidacionim katalizatorima [5-40].

5.6.4.3 Tretman gasa putem odvajanja CO2

Maksimalni gubitak metana od 0,2 % (sveden na proizvedenu količinu metana) koji nastaje prilikom prerade biogasa u biometan i koji je u međuvremenu propisan aktuelnom Uredbom o pristupu gasnoj mreži (važi od 01.05.2012.) bez problema

može da se ostvari primenom aktuelnog stanja tehnike, tj. u normalnom slučaju primenom tehnologije za tretman sa niskim gubitkom (na primer aminsko pranje) ili pomoću naknadnog sagorevanja. To treba uzeti u obzir već prilikom planiranja.

5.6.4.4 Sistemi punjenjaSprečavanju klimatski relevantnih emisija, kao i emisija neprijatnih mirisa koje rezultiraju iz unosa supstrata u fermentor, mogu da doprinesu zatvoreni skladišni rezervoari za supstrat i transportni sistemi. Za razređivanje supstrata može da se koristi u procesnoj liniji nizvodno od skladišnih rezervoara za tečnosti i čvrste materije priključeni rezervoar za razređivanje frakcija supstrata koji je dodatno priključen na gasni sistem. Na taj način može da se pripremi mešavina supstrata prilagođena procesu fermentacije koja pomoću pumpi može da se transportuje u fermentor. Umesto zatvorenog rezervoara za mešanje često se koriste i pumpe sa ulivnim levkom ili sa ulivnim levkom sa integrisanim uređajem za usitnjavanje. One u kombinaciji sa još jednom pumpom, eventualno nakon prethodnog usitnjavanja, frakciju čvrste materije upumpavaju u fluidni tok. Faze hidrolize bi sa stanovišta smanjenja emisija i bezbednosti postrojenja trebalo da se realizuju samo u gasno nepropusnim rezervoarima (uporedi poglavlje 3.2.5). Preporučuje se da se gas dobijen hidrolizom takođe upumpava u gasni sistem biogas postrojenja. To, na primer, može da se ostvari upumpavanjem gasa u fermentacionu mešavinu ili direktnim dovodom u rezervoar za biogas. Direktan dovod gasa dobijenog hidrolizom u usisnu cev kogenerativnog postrojenja treba izbegavati, pošto tako može da dođe do oštećenja motora. Takođe nije preporučljivo propuštanje gasa kroz biofilter, pošto pri tome nije osigurana dovoljna pogonska bezbednost. Osim toga se tako gubi iskoristiva energija (CH4 i H2) sadržana u gasu od hidrolize [5-42].

5.6.4.5 FermentacijaDifuzne emisije usled curenja, prema istraživanjima prakse, kvantitativno zauzimaju dosta podređeno mesto. Uprkos tome, u slučaju nestručnog upravljanja, odnosno neadekvatnih mera kontrole i održavanja, može da dođe do visokih emisija usled curenja. Mere za smanjenje emisija su stoga u prvoj liniji bazirane na redovnim kontrolama kod kojih se ciljano detektuju curenja. Za ove potrebe shodno stanju tehnike na raspolaganju stoji nekoliko mogućnosti. Pomoću jednostavnih, od eksplozija zaštićenih senzora metana koji emituju akustične signale, odnosno prikazuju koncentracije, mogu redovno da se kontrolišu tipična mesta curenja, na primer cevne vođice za užad, vizirna stakla ili spojevi membranskih krovova. Te vizuelne kontrole može samostalno da izvrši operater postrojenja. Otežanost sprovođenja u velikoj meri zavisi od pristupačnosti kontrolnih mesta. Fermentori koji, na primer u predelu krova, ne poseduju prohodne konstrukcije, pomoću komercijalnih senzora teško mogu da se kontrolišu u predelu spojeva krovne membrane. Sa merno-tehničkog aspekta najsigurnija detekcija može da se obezbedi pomoću kamera koje gas detektuju infracrvenim zracima i omogućuju vizuelni prikaz curenja. Zbog troškova i ne sasvim jednostavnog korišćenja ove tehnologije, njena primena u biogas postrojenjima sprovodi se uobičajeno od strane stručnih

firmi. Istraživanje na temu detekcije curenja gasa pomoću takvih postupaka merenja sa vizuelnim prikazom, koje je sprovedeno po nalogu Ministarstva za životnu sredinu i poljoprivredu pokrajine Saksonije, pokazalo je efikasnost te tehnologije. U 8 od 10 ispitanih postrojenja detektovana su ukupno 22 mesta curenja [5-45]. Najefikasnije rešenje za svrsishodnu kontrolu postrojenja za proizvodnju gasa predstavlja kombinacija obe kontrolne mere. Pošto difuzne emisije iz postrojenja zavisno od pogonskih i uslova u okruženju eventualno nastaju samo povremeno, najsvrsishodnija je, na primer, periodična kontrola postrojenja uz primenu postupaka merenja koji omogućavaju vizuelni prikaz u dvogodišnjim intervalima u kombinaciji sa redovnom kontrolom od strane operatera postrojenja pomoću konvencionalnih senzora na tipičnim mestima u nedeljnim ili mesečnim intervalima. Kontrole na adekvatan način treba dokumentovati u dnevniku rada. Slika 5.9 sadrži vizuelizaciju oslobađanja metana u predelu krova i na nadzornom oknu fermentora za biogas.

Na bazi ponovljenih ispitivanja hermetičnosti je u slučaju otkrivenog curenja potrebno oceniti, odnosno razmotriti odnos između ugrožavanja bezbednosti, emisija, troškova održavanja i potencijalne ekonomske štete usled gubitka gasa. U tu svrhu, na primer, može da se koristi evaluaciona matrica po uzoru na radnu grupu za „Obezbeđenje kvaliteta putem merenja emisija metana u biogas postrojenjima“, u kojoj se u obzir uzima koncentracija, pristupačnost mesta curenja, mogući uzroci paljenja, kao i potencijalne štete i emisije [5-41]. Na toj osnovi može da se proceni u kojim intervalima operater ili proizvođač mora da interveniše sprovođenjem stručnih popravki, odnosno održavanja. Tipične slabe tačke kao što su cevne vođice za užad mešalica redovnim podmazivanjem mogu da rade uz niske emisije i nezavisno od kontrolnih merenja.

Načelno, postoji međuzavisnost između bezbednosti postrojenja i emisija nastalih u toku rada postrojenja. U postrojenju u kom su sprovedene efikasne mere primarne zaštite od eksplozije po pravilu postoji i manja opasnost od emisija. Stoga prilikom planiranja novih postrojenja, ali i radi poboljšanja rada postojećih postrojenja, treba konsekventno poštovati tehnička pravila (na primer VDI 3475 list 4, TRBS 2152).

5.6.4.6 Skladištenje ostatka fermentacijeSa aspekta smanjenja emisija najefikasniju meru predstavlja gasno nepropusno pokrivanje skladišta za ostatak fermentacije. Ovaj zahtev kod izgradnje novih postrojenja bez problema može da se uzme u obzir prilikom planiranja. Takođe i kod postojećih postrojenja emisije mogu da se smanje naknadnim gasno nepropusnim pokrivanjem. Međutim, sveobuhvatna implementacija ove varijante predstavlja izvestan problem. Tako je relativno teško naknadno pokriti pre svega stara skladišta za ostatak fermentacije, odnosno tečni stajnjak, ili lagune, jer na primer• statika objekta nije pogodna za pokrivanje,• skladište za ostatak fermentacije je suviše udaljeno da bi se

integrisalo u gasnu rampu, ili• može da dođe do smanjenja bezbednih udaljenosti

propisanih sa aspekta zaštite od eksplozije.

103102


5

Slika 5.9: Otkrivanje curenja metana na fermentorima pomoću mernih postupaka koji, koristeći infracrvene zrake, omogućavaju vizuelni prikaz (gas koji curi se na monitoru kamere prikazuje kao tamni pramen dima). Curenja tako mogu da se otkriju u realnom vremenu i da se arhiviraju u vidu video zapisa ili digitalne slike. [Systemtechnik Weser-Ems])

Prilikom naknadnog opremanja postojećih rezervoara za tečni stajnjak prema informacijama iz branše problem može da predstavlja i dobijanje dozvole. Veliki broj postojećih skladišta za tečni stajnjak ne ispunjava današnje zahteve za dobijanje dozvole koji se u pogledu zaštite podzemnih voda postavljaju pored skladišta za ostatak fermentacije (§ 19 g st. 2 i 3 Saveznog zakona o upravljanju vodama kao i Uredba o postrojenjima u kojima se koristi osoka, tečni stajnjak i silaža), jer, na primer, ne raspolažu sistemom za detekciju curenja. Stoga postoje organi nadležni za odobravanje koji prihvataju da sa naknadnim gasno nepropusnim pokrivanjem odgovarajućih rezervoara nije povezan povećani rizik od emisija u podzemne vode, ali da ta mera smanjuje gasovite emisije iz rezervoara i stoga izdaju dozvolu za ovu građevinsku meru. Drugi organi smatraju da naknadno gasno nepropusno pokrivanje rezervoara za tečni stajnjak predstavlja toliko značajnu prenamenu, da celokupan rezervoar nakon toga mora da odgovara današnjem stanju tehnike (uporedi poglavlje 7.4).

Ukoliko nije moguće gasno nepropusno pokrivanje ili je moguće samo uz nesrazmerno visoke troškove i radni angažman, smanjenje emisija kod postojećih postrojenja može da se ostvari i putem efikasnije, odnosno optimizovane fermentacije. U tom kontekstu između ostalog treba uzeti u obzir, odnosno eventualno povećati, retenciono vreme da bi se ostvarila po mogućnosti potpuna razgradnja supstrata putem bioloških procesa u fermentoru. Alternativno, efikasnijoj fermentaciji mogu da doprinesu i veće temperature fermentacije (termofilni režim rada) ili postupci dezintegracije supstrata. Koji će se postupci, odnosno promene u radu primeniti, u pojedinačnom slučaju treba odlučiti na osnovu konfiguracije postrojenja uzimajući u obzir ekonomsku isplativost. Kao

referentna vrednost za maksimalno dozvoljene emisije iz otvorenog skladišta za ostatak fermentacije mogu da se koriste preporuke Asocijacije nemačkih inženjera list 4, koje predviđaju maksimalno 1,5 % difuznih emisija preostalog metana svedeno na količinu biogasa nastalu po satu u biogas postrojenju. Kod novih postrojenja prema EEG 2012 mora biti osigurano vreme zadržavanja u gasno nepropusnom sistemu od najmanje 150 dana, ukoliko se ne radi o fermentaciji čistog tečnog stanjaka (Zakon o obnovljivim izvorima energije – EEG § 6 (4)).

5.6.4.7 Tretman ostatka fermentacijeU pogledu separacije ostatka fermentacije treba voditi računa o po mogućnosti kratkom, otvorenom skladištenju izdvojenih čvrstih materija da bi se sprečile emisije azota (pre svega NH3). Ako su neizbežni duži periodi skladištenja, čvrste komponente trebalo bi da se pokrivaju ceradama, odnosno folijama, koje umanjuju emisije [5-43]. U tom pogledu se ukazuje na poglavlje 3.2.5.

Sušare za ostatak fermentacije sa aspekta smanjenja emisija uvek treba da su postavljene u zatvorenom prostoru i da poseduju odgovarajući odvod otpadnog vazduha radi daljeg tretmana. Radi izbegavanja emisija azota u vidu NH3 i N2O kao i neprijatnih mirisa treba predvideti odvođenje otpadnog vazduha u kombinaciji sa kiselim pranjem i eventualno dodatnim biofilterom. Emisije prašine mogu da se smanje odgovarajućim filterom za prašinu.

5.6.4.8 Proizvodnja i skladištenje gasaDifuzne emisije nastale usled nepovoljnog načina rada mogu da se jave i u postrojenjima koja u velikoj meri odgovaraju stanju tehnike. Problem predstavlja neravnomerna proizvodnja

ili oslobađanje gasa koje povremeno prekoračuje uglavnom kontinualnu potrošnju gasa od strane primarnog uređaja za iskorišćenje (uglavnom kogenerativno postrojenje). Takve oscilacije u proizvodnji ili oslobađanju gasa uslovljene su pre svega neravnomernim punjenjem, unosom većih količina supstrata u dužim vremenskim intervalima i intermitiranim radom mešalica. U tom kontekstu konstantnoj proizvodnji gasa pogoduju manje doze supstrata u kombinaciji sa kratkim intervalima punjenja. Takođe treba voditi računa i o nivou napunjenosti rezervoara za gas. U slučaju da je on većim delom napunjen i da dođe do dodatnog nastanka gasa usled mešanja (oslobađanje gasa koji je prethodno bio vezan u viskoznom fermentacionom supstratu) ili uticaja sunca na krov rezervoara (zagrevanje gasa i kratkoročno širenje), dolazi do pokretanja sekundarnog uređaja za potrošnju gasa (po pravilu gasna baklja), odnosno sigurnosnog ventila za natpritisak i potpritisak. To u svakom slučaju znači gubitak energije i samim tim slabije sprečavanje emisija CO2. Ukoliko se biogas ispušta preko sigurnosnog ventila za natpritisak, uz to dolaze i klimatski relevantne emisije metana (faktor 25 naspram CO2) kao i emisije intenzivnog mirisa, pre svega NH3, H2S i raznih masnih kiselina.

U slučaju karakterističnih odstupanja od redovnog režima rada (na primer usled prekida rada kogenerativnog postrojenja), kod kojih zapremina postojećeg rezervoara za gas nije dovoljna za prihvatanje više proizvedenog biogasa, značajan faktor sprečavanja emisija gasova sa efektom staklene bašte predstavlja postojanje sekundarnih uređaja za korišćenje gasa. Nezavisno od toga da li se za to koristi gasna baklja, gasni kotao ili slično, taj agregat bi, u zavisnosti od pritiska rezervoara za gas, odnosno radnog pritiska, trebalo da se pokrene automatski. Pri tome treba odrediti nivo pritiska koji je manji od pritiska reagovanja sigurnosnog ventila za natpritisak/potpritisak. U svakom slučaju mora da postoji dovoljan raspon pritiska između normalnog radnog pritiska primarnog uređaja za potrošnju gasa (uglavnom kogenerativno postrojenje ili prerada), sekundarnog uređaja za potrošnju gasa (uglavnom baklja) i pritiska reagovanja sigurnosnog ventila za natpritisak/potpritisak. Delom usled malih statičnih granica i potrebnog pada pritiska kod postrojenja sa nekoliko povezanih rezervoara, to zahteva pažljivo planiranje. Radi sprečavanja nepoželjnih emisija iz tih ventila, u toku rada u obzir treba uzeti različite aspekte. Bitno je da se u toku rada planiraju redovni intervali kontrola i održavanja da bi se sprečilo nekontrolisano odslobađanje biogasa, na primer usled suviše niskih nivoa zaptivne tečnosti. U toku hladnih perioda treba sprečiti zamrzavanje zaptivne tečnosti dodavanjem antifriza ili električnim grejanjem zaštićenim od eksplozije. Količina emisija iz sigurnosnog ventila za natpritisak u velikoj meri zavisi od režima rada. U postrojenju koje konstantno radi na granici kapaciteta i pri tome uvek sa visokim nivoom napunjenosti rezervoara za gas, postoji veća verovatnoća da će se usled takvog režima rada pokrenuti sigurnosni ventil za natpritisak/potpritisak, nego u biogas postrojenju sa harmonizovanim upravljanjem gasom.

Opremanjem, odnosno naknadnim dodavanjem senzora za merenje učestalosti pokretanja sigurnosih ventila za natpritisak/potpritisak zaštićenih od eksplozije operater

može da dobije informacije o načinu reagovanja sigurnosnog ventila pod određenim uslovima rada. To omogućava procenu ekonomske i ekološke štete proistekle iz toga, kao i učestalosti nastanka eksplozivne atmosfere. Iz toga mogu da se izvuku zaključci o potencijalnim protivmerama. Dokumentovanjem učestalosti reagovanja i korespondirajućih režima rada može takođe da se prati u kojoj meri sigurnosni ventili za natpritisak/potpritisak nepoželjno reaguju u toku normalnog režima rada i time ne ispunjavaju svoju funkciju sigurnosnog uređaja za izbegavanje opasnih stanja natpritiska/ potpritiska.

5.6.4.9 Novi zahtevi usled fleksibilizacije i direktnog plasmana na tržište

Direktan plasman na tržište i fleksibilizacija prema § 33 EEG 2012 postavljaju nove zahteve u pogledu upravljanja rezervoarom za gas u smislu zaštite od emisija i eksplozije. Neophodni kriterijumi energetske privrede koji se polako uvode u branšu proizvodnje biogasa sa svim tamo utvrđenim instrumentima zahtevaju isporuku gasa u skladu sa potražnjom električne energije. Iz toga proističe veća potreba za skladištenjem gasa. Međutim, kapaciteti raspoloživih rezervoara za gas su ograničeni, pri čemu je i mogućnost naknadnog povećanja kapaciteta rezervoara za gas iz ekonomskih, tehničkih i bezbednosno-tehničkih (Uredba o havarijama – 12. BImSchV) razloga ograničena. Zato treba poći od toga da postrojenja koja rade u skladu sa § 33 EEG 2012 češće rade u domenu pune iskorišćenosti rezervoara za gas. Gore navedena preporuka, da treba raditi uz nivoe napunjenosti u rasponu od 30–50 % maksimalnog kapaciteta rezervoara za gas, da bi se osigurao dovoljan pufer za slučaj povećanja zapremine gasa usled vremenskih prilika ili oscilacija u proizvodnji, odnosno oslobađanju gasa, uz takav režim rada, gotovo da ne može da se ispuni.

Stoga je pri promenljivoj proizvodnji ili oslobađanju gasa, kao i odgovarajućim vremenskim prilikama, za rad uz niske emisije potrebna primena adekvatnih koncepata za regulaciju rezervoara za gas i dotura i mešanja supstrata, kao i primarnog, odnosno sekundarnog uređaja za potrošnju gasa. Ako ne može da se osigura konstantan ili prediktivno ka potrebama orijentisan režim punjenja, prošireni kapacitet rezervoara za gas može da amortizuje oscilacije u proizvodnji gasa. Tada se opet preporučuju nivoi napunjenosti u rasponu od 30-50 % maksimalnog kapaciteta rezervoara za gas. Načelno bi, alternativno uz prošireni kapacitet rezervoara za gas, promenljivi prinos gasa mogao da se kompenzuje i putem regulacije motora bazirane na nivou napunjenosti koji bi u tu svrhu morao da se meri. Međutim, ova regulacija ima značajne nedostatke. Ona zahteva režim rada pod delimičnim opterećenjem ili pogon sa nekoliko motora, kod kojeg mašine mogu da se priključe, odnosno isključe, u zavisnosti od razvoja proizvodnje gasa [5-44]. Ovde treba obratiti pažnju na aspekte rada motora pod delimičnim opterećenjem prikazane pod tačkom „Korišćenje gasa u kogenerativnom postrojenju“. Pogon sa nekoliko motora zahteva veće investicije i usled češćeg uključivanja i isključivanja dovodi do većeg habanja agregata. Osim toga bi se takav režim rada kosio sa povećanim zahtevima da biogas tehnologija mora da omogući planiranje proizvodnje energije.

105104


5


[5-1] Kloss, R.: Planung von Biogasanlagen, Oldenbourg Verlag München, Wien, 1986

[5-2] Kroiss, H.: Anaerobe Abwasserreinigung, Wiener Mitteilungen Bd. 62, Technische Universität Wien, 1985

[5-3] Weiland, P.: Grundlagen der Methangärung – Biologie und Substrate, VDI-Berichte, Nr. 1620 „Biogas als regenerative Energie – Stand und Perspektiven“, S. 19–32, VDI-Verlag 2001

[5-4] Resch, C.; Wörl, A.; Braun, R.; Kirchmayr, R.: Die Wege der Spurenelemente in 100 % NAWARO Biogasanlagen, 16. Sym-posium Bioenergie-Festbrennstoffe, Flüssigkraftstoffe, Biogas, Kloster Banz, Bad Staffelstein, 2007

[5-5] Kaltschmitt, M.; Hartmann, H.: Energie aus Biomasse – Grundlagen, Techniken und Verfahren, Springer Verlag Berlin, Heidelberg, New York, 2001

[5-6] Technische Information 4, Sicherheitsregeln für Biogasanla-gen, Bundesverband der landw. Berufsgenossenschaften e. V., Kassel, 2008

[5-7] Falbe, J. et al. (Hrsg): Römpp Chemie Lexikon, Georg Thieme Verlag, 9. Auflage: Stuttgart, 1992

[5-8] Arbeitsplatzgrenzwerte (TRGS 900), Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin, Download vom 30.06.09; www.baua.de/nn_5846/de/Themen-von-A-Z/ Gefahrstoffe/TRGS/TRGS-900__content.html?__nnn=true

[5-9] Arbeitsstätten, bauliche Anlagen und Einrichtungen (VSG 2.1), Bundesverband der landwirtschaftlichen Berufsgenossen-schaften, Download vom 30.06.09, www.lsv.de/lsv_all_neu/uv/3_vorschriften/vsg21.pdf

[5-10] BGR 104 – Explosionsschutz-Regeln, Sammlung technischer Regeln für das Vermeiden der Gefahren durch explosions-fähige Atmosphäre mit Beispielsammlung zur Einteilung explosionsgefährdeter Bereiche in Zonen, Carl Heymanns Verlag, Köln, 2009

[5-11] Verordnung (EG) Nr. 1069 des Europäischen Parlaments und des Rates, Brüssel 2009

[5-12] Görsch, U.; Helm, M.: Biogasanlagen-Planung, Errichtung und Betrieb von landwirtschaftlichen und industriellen Biogasanla-gen, Eugen Ulmer Verlag, 2. Auflage, Stuttgart 2007

[5-13] Verordnung über Verwertung von Bioabfällen auf landwirt-schaftlich, forstwirtschaftlich und gärtnerisch genutzten Böden (Bioabfallverordnung – BioAbfV), 1998

[5-14] „Errichtung und Betrieb von Biogasanlagen-Anforderungen für den Gewässerschutz“, Anlagenbezogener Gewässerschutz Band 14; Niedersächsisches Umweltministerium, Hannover, 2007

[5-15] Verhülsdonk, C.; Geringhausen, H.: Cleveres Drainage-System für Fahrsilos, top agrar Nr. 6/2009

[5-16] Seyfried, C. F. et al.: Anaerobe Verfahren zur Behandlung von Industrieabwässern. Korrespondenz Abwasser 37, S. 1.247–1.251, 1990

[5-17] Bischoff, M.: Erkenntnisse beim Einsatz von Zusatz- und Hilfsstoffen sowie Spurenelementen in Biogasanlagen, VDI Berichte, Nr. 2057, „Biogas 2009- Energieträger der Zukunft“; VDI Verlag, Düsseldorf 2009, S.111–123

[5-18] Weißbach, F.; Strubelt, C.: Die Korrektur des Trockensub-stanzgehaltes von Maissilagen als Substrat für Biogasanlagen. Landtechnik 63 (2008), H. 2. S. 82-83

[5-19] Kranert, M.: Untersuchungen zu Mineralgehalten in Bioabfäl-len und Gärrückständen in Müll und Abfall Ausgabe 11/2002 S. 612-617

[5-20] Tippe, H. (1999): Prozessoptimierung und Entwicklung von Regelungsstrategien für die zweistufige thermophile Methanisierung ligno-zellulosehaltiger Feststoffsuspensionen, Dissertation an der TU Berlin, Fachbereich 15, Lebensmittel-wissenschaften und Biotechnologie

[5-21] Kroeker, E. J.; Schulte, D. D. (1979): Anaerobic treatment process stability in Journal water pollution control Federation Washington D.C., 51 p. 719-728

[5-22] Bischofberger, W.; Böhnke, B.; Seyfried, C. F.; Dichtl, N.; Rosen-winkel, K.H. (2005): Anaerobtechnik, Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York

[5-23] Braun, R. (1984): Biogas-Methangärung organischer Abfall-stoffe, 1. Aufl. Springer-Verlag, Wien, New York

[5-24] Buchauer; K.: A comparison of two simple titration procedures to determine volatile fatty acids in influents to waste-water and sludge treatment processes; Water SA Vol. 24 No 1; Januar 1998

[5-25] Rieger, C. und Weiland, P. (2006): Prozessstörungen frühzeitig erkennen, in Biogas Journal 4/06, S. 18-20

[5-26] Braha, A. (1988): Bioverfahren in der Abwassertechnik: Erstel-lung reaktionskinetischer Modelle mittels Labor-Bioreaktoren und Scaling-up in der biologischen Abwasserreinigung. Udo Pfriemer Buchverlag in der Bauverlag GmbH, Berlin und Wiesbaden

[5-27] Sahm, H.: Biologie der Methanbildung, Chemie-Ingenieur Technik 53, Nr. 11 (1981)

[5-28] Europäische Patentanmeldung Patentblatt 2008/49, Anmel-denummer 08004314.4. Oechsner, Hans et al. 2008

[5-29] Mudrack und Kunst: Biologie der Abwasserreinigung. Spek-trum Verlag 2003

[5-30] Dornak, C.; (2000): Möglichkeiten der Optimierung bestehen-der Biogasanlagen am Beispiel Plauen/Zobes. In Anaerobe biologischen Abfallbehandlung, Tagungsband der Fachtagung 21-22.2.2000, Beiträge zur Abfallwirtschaft Band 12, Schriften reihe des Institutes für Abfallwirtschaft und Altlasten der TU Dresden

[5-31] Resch, C.; Kirchmayer, R.; Grasmug, M.; Smeets, W.; Braun, R. (2005): Optimised anaerobic treatment of houshold sorted biodegradable waste and slaugtherhous waste under high organic load and nitrogen concentration in half technical scale. In conference proceedings of 4 th International sympo-sium of anaerobic digestion of solid waste 31.8.05-2.9.05, Kopenhagen

[5-32] Mc Carty, P. L.; McKinney (1961): Salt toxiticy in anaerobic di-gestion Journal water pollution control Federation Washington D.C. 33, 399

[5-33] Mc Carty, P. L. (1964): Anaerobic waste treatment Funda-mentals-Part 3, Toxic material and their controls, Pub. Works Nov., 91

[5-34] Angelidaki, I.; Ahring, B.K. (1994): Anaerobic thermophilic digestion of manure at different ammonia loads: effect of tem-perature, Wat Res 28, 727–731

[5-35] Liebetrau, J.: Regelungsverfahren für die anaerobe Behand-lung von organischen Abfällen, Rhombos Verlag, 2008

[5-36] Holubar, P.; Zani, L.; Hager, M.; Fröschl, W.; Radak, Z.; Braun, R. (2003): Start up and recovery of a biogas reactor using a hierarchical network based control tool, J. Chem. Technol. Biotechnol., 78, 847–854

[5-37] Heinzle, E.; Dunn, I. J.; Ryhiner, G. B. (1993): Modelling and control for Anaerobic Wastewater treatment, Advances in Biochemical Engineering Biotechnology, Vol 48, Springer Verlag, 1993

[5-38] Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V. (Hrsg.): Bio-gas-Messprogramm II, Gülzow, 2009

[5-39] Schröder, V. (2011): Forschungsergebnisse der BAM zu den Explosionsgrenzen von Biogas, Kolloquium Stand der Sicher-heitstechnik bei Biogasanlagen, LFULG Sachsen, Dresden, [Online] Zugriff am 25.11.2011, Link: www.umwelt.sachsen.de/umwelt/download/Schroede.pdf

[5-40] Aschmann, V.; Effenberger, M.; Ebertsch, G. (2009): Voraus-setzungen für einen emissionsarmen Betrieb biogasbetriebe-ner BHKW, Hrsg.: Biogas Forum Bayern, (Online) Zugriff am: 27.07.2012, www.biogas-forum-bayern.de/publikationen/Voraussetzungen_fur_einen_emissionsarmen _Betrieb_bio-gasbetriebener_BHKW_06122011.pdf

[5-41] Clemens, J.; Kohne, S.; Neitzel, S.; Schreier, W. (2011): Verluste durch Methanemissionen an Biogasanlagen – Qualitiätssi-cherung bei der Erkennung: Gasmengen, Konzentrationen, Bewertung, (Online) Zugriff am: 22.03.2012 www.syswe.de/fileadmin/user_upload/10_Downloads/ Richtlinien_Biogasu-eberpruefung.pdf

[5-42] Effenberger, M., Kissel, R., Marin-Pérez, C., Beck, J., Friedrich, F. (2010): Empfehlungen zu Verfahren der Hydrolyse in der Praxis. Hrsg.: Biogas Forum Bayern, (Online) Zugriff am: 08.11.2012, www.biogas-forum-bayern.de/publikationen/Empfehlungen_zu_Verfahren_der_Hydrolyse_in_der_Praxis.pdf

[5-43] Möller, K.; Schulz, R.; Müller, T.; Deupmann, H.; Vogel, A. (2009): Mit Gärresten richtig düngen – Aktuelle Informatio-nen für Berater. Hrsg.: Universität Hohenheim – Institut für Pflanzenernährung, (Online) Zugriff am: 06.11.2012 https://plantnutrition.uni-hohenheim.de/fileadmin/einrichtungen/plantnutrition/Duengung_mit_Bodenchemie/Leitfaden-Bera-ter09092009.pdf

[5-44] Postel, J.; Liebetrau, J.; Clemens, J.; Hafermann, C.; Weiland, P.; Friehe, J: Emissionsreduzierung von Biogasanlagen durch Anwendung des Standes der Technik, Internationale Bio- und Deponiegas-Fachtagung „Synergien nutzen und voneinander lernen IV”, 4. / 5. V. 2010

[5-45] Schreier, W. (2011): Untersuchung ausgewählter Biogasanla-gen hinsichtlich Gasleckagen an den Fermentern, Nachgärern, abgedeckten Gärrestlagern und Rohrleitungen. Hrsg.: Säch-sisches Landesministerium für Umwelt und Landwirtschaft, Dresden

107106

Tretman i mogućnosti korišćenja gasa

6

6 TRETMAN I MOGUĆNOSTI KORIŠĆENJA GASA

Trenutno se biogas u Nemačkoj koristi za decentralizovanu proizvodnju električne energije iz sirovog gasa na mestu njegovog nastanka. Pri tome se pretežno primenjuju motori sa unutrašnjim sagorevanjem, koji pokreću generator za proizvodnju električne energije. Osim toga postoji mogućnost da se biogas koristi u mikro gasnim turbinama, gorivim ćelijama i Stirlingovim motorima. I ove tehnike u prvoj liniji služe za proizvodnju električne energije iz dobijenog biogasa, ali su do sada retko realizovane. Još jedna dodatna mogućnost korišćenja postoji u vidu isključivo termičkog korišćenja u za to pogodnim gorionicima, odnosno kotlovima.

Pored toga se u toku proteklih godina sve više etablirala opcija tretmana biogasa sa nadovezujućim upumpavanjem u mrežu prirodnog gasa. Krajem 2012. godine postojalo je već 113 postrojenja, koja prerađeni biometan upumpavaju u mrežu prirodnog gasa [6-9]. U toku narednih godina će se realizovati i mnogobrojni drugi projekti. Ovde treba spomenuti ambiciozne ciljeve savezne vlade, koji predviđaju da se do 2020. godine biogasom godišnje zameni šest milijardi kubnih metara prirodnog gasa. Alternativno, uz upumpavanje u mrežu, moguće je i direktno korišćenje biometana za proizvodnju goriva, što je, međutim, u Nemačkoj do sada realizovano samo u malom obimu.

Direktno korišćenje dobijenog sirovog gasa, usled postojećih i za biogas specifičnih sastojaka, kao na primer vodonik-sulfida, po pravilu nije moguće. Biogas se iz tog razloga podvrgava različitim fazama prečišćavanja, koje se na početku ovog poglavlja, kao preduslov za mogućnosti korišćenja, razmatraju u različitim kombinacijama.

6.1 Prečišćavanje i tretman gasa

Sirovi biogas je zasićen vodenom parom i pored metana (CH4) i ugljen-dioksida (CO2) između ostalog sadrži i ne male količine vodonik-sulfida (H2S).

Vodonik-sulfid je toksičan i poseduje neprijatan miris koji podseća na trula jaja. U dodiru sa vodenom parom sadržanom u biogasu vodonik-sulfid formira sumpornu kiselinu. Kiseline oštećuju motore koji se koriste za dalju preradu biogasa kao i uzvodno i nizvodno priključene elemente (gasovod, odvod otpadnih gasova itd.). Sumporne komponente takođe dovode do smanjenog kapaciteta nadovezujućih faza prečišćavanja (uklanjanje CO2).

Iz tih razloga se kod poljoprivrednih biogas postrojenja u normalnom slučaju sprovodi desumporizacija i sušenje dobijenog biogasa. U zavisnosti od primesa sadržanih u biogasu ili tehnologije primenjene prilikom korišćenja biogasa (na primer za zamenu prirodnog gasa), može doduše biti neophodno sprovođenje obuhvatnijeg tretmana biogasa. Proizvođači kogenerativnih postrojenja postavljaju minimalne zahteve u pogledu karakteristika korišćenih gorivih gasova. To važi i za korišćenje biogasa. Karakteristike gorivih gasova trebalo bi da ispunjavaju postavljene zahteve, da bi se izbegli česti radovi na održavanju ili oštećenja motora.

6.1.1 DesumporizacijaPrilikom desumporizacije primenjuju se različiti postupci. Možemo razlikovati biološke, hemijske i fizičke postupke desumporizacije, odnosno po načinu primene, grubu i finu desumporizaciju. Primenjeni postupak, odnosno kombinacija postupaka, određuje se prema nadovezujućem načinu korišćenja. Komparativni pregled razmatranih postupaka sadržan je u tabeli 6.1.

PostupakPotrebna energija Sredstva za rad Dodavanje

vazduhaĆistoća u

ppmv

Ispunjava zahteve DVGW?a

Problemiel. term. Potrošnja Zbrinjavanje

Biol. desumporiza-cija u fermentoru ++ o ++ ++ Da 50–2.000 Ne Neprecizno upravljanje

procesomEksterna biol. desumporizacija – o + + Da 50–100 Ne Neprecizno upravljanje

procesom

Vodeni skruberi – o – + Ne 50–100 Ne Veoma kompleksan proces

Taloženje sulfida o o –– o Ne 50–500 Ne Inertni postupakInterna hem. desumporizacija o o –– –– Da 1–100 Ne Veoma opadajuće

dejstvo prečišćavanja

Aktivni ugalj o o –– – Da < 5 Da Velike količine za zbrinjavanje

TAB. 6.1: PREGLED POSTUPAKA DESUMPORIZACIJE [6-31]

a shodno smernicama DVGW G 260++ posebno pogodno, + pogodno, o neutralno, – nepogodno, –– posebno nepogodno

Osnovni parametri • Dodavanje vazduha u razmeri 3–6 vol% oslobođene količine biogasa

Primena • svi fermentori sa dovoljnim gasnim prostorom iznad fermentora • nadovezujuće upumpavanje u mrežu prirodnog gasa nije svrsishodno

Prednosti + veoma povoljno + nije potrebna upotreba hemikalija + tehnički uređaji ne zahtevaju preterano održavanje i nisu podložni smetnjama + sumpor se ponovo dodaje u ostatak fermentacije i tako može da se koristi kao đubrivo

Nedostaci - ne orijentiše se prema realno oslobođenoj količini vodonik-sulfida - nije moguća ciljana optimizacija razgradnje vodonik-sulfida - moguće ometanje procesa i oksidacija metana usled unosa kiseonika - promene temperature u gasnom prostoru zavisno od doba dana i sezone mogu nepovoljno da se odraze na

efikasnost desumporizacije - ne može da se reaguje na oscilacije oslobođene količine gasa - korozija u fermentoru i opasnost od formiranja eksplozivnih mešavina gasa - nepogodno za tretman do nivoa kvaliteta prirodnog gasa - smanjenje donje/gornje toplotne moći

Specifičnosti • trebalo bi da postoje ili da se dodatno stvore površine za rast sumpornih bakterija, pošto postojeća površina uglavnom nije dovoljna za desumporizaciju

• moguće optimiranje regulacije unosa kiseonika u reaktor i kontinualno merenje vodonik-sulfida

Izvedbe • mini-kompresor ili pumpa za akvarijum sa nadovezujućim regulacionim ventilom i indikatorom protoka za ručno upravljanje protokom gasa

Održavanje • jedva potrebno

TAB. 6.2: KARAKTERISTIKE I RADNI PARAMETRI BIOLOŠKE DESUMPORIZACIJE U FERMENTORU

Pored sastava gasa, značajnu ulogu igra pre svega stopa protoka biogasa kroz uređaj za desumporizaciju. Ona u zavisnosti od vođenja procesa može da oscilira u znatnoj meri. Posebno visoke privremene stope oslobađanja biogasa i sa tim povezane visoke stope protoka mogu da se uoče nakon punjenja fermentora svežim supstratom i u toku rada mešalice. Mogu da se jave kratkoročne stope protoka od 50 % iznad srednje vrednosti. Da bi se osigurala pouzdana desumporizacija, obično se koristi predimenzionirani uređaj za desumporizaciju, odnosno kombinuju se različiti postupci.

6.1.1.1 Biološka desumporizacija u fermentoruBiološka desumporizacija se često sprovodi u fermentoru, pri čemu su zamislivi i nadovezujući postupci. Bakterija Sulfobacter oxydans u prisustvu kiseonika pretvara vodonik-sulfid u elementarni sumpor, koji se nakon toga preko ostatka fermentacije izbacuje iz reaktora. Za to su potrebne hranljive materije, koje su u dovoljnoj meri sadržane u fermentoru. Te bakterije su svuda prisutne, zbog čega ne moraju da se dodaju zasebno. Potreban kiseonik obezbeđuje se putem uduvavanja vazduha, na primer pomoću mini-kompresora (na primer pumpa za akvarijum) i tako unosi u fermentor. Kvalitet ostvaren na taj način uglavnom je dovoljan za sagorevanje desumporizovanog

109108

Priručnik o biogasu –Od proizvodnje do korišćenja Tretman i mogućnosti korišćenja gasa

6

gasa u kogenerativnim postrojenjima. Samo u slučaju većih oscilacija koncentracija u sirovom gasu može da dođe do naglih porasta koncentracije sumpora, što može da ima negativne posledice na kogenerativna postrojenja. Ovaj postupak nasuprot tome nije pogodan za tretman do nivoa kvaliteta prirodnog gasa, pošto povećane koncentracije azota i kiseonika teško mogu da se uklone, čime se pogoršavaju karakteristike gorenja gasa. Karakteristike biološke desumporizacije u fermentoru sadržane su u tabeli 6.2, dok je primer prikazan na slici 6.1.

6.1.1.2 Biološka desumporizacija u eksternim reaktorima – postupak sa prokapnim biofilterom

Da bi se izbegli gorenavedeni nedostaci, biološka desumporizacija može da se sprovodi i izvan fermentora, takozvanom metodom prokapnog biofiltera. Neke firme za to nude zasebne rezervoare sa kolonama za biološku desumporizaciju. Tako postoji mogućnost preciznijeg uspostavljanja okvirnih uslova neophodnih za desumporizaciju, kao što je na primer dovod vazduha, odnosno kiseonika. Da bi se povećalo dejstvo fermentisanog supstrata kao đubriva, izdvojeni sumpor u skladištu za ostatak fermentacije može ponovo da se doda fermentisanom supstratu.

Postupak sa prokapnim biofilterom, kod kog se vodonik-sulfid apsorbuje pomoću medijuma za pranje (regeneracija rastvora dodavanjem atmosferskog kiseonika), može da ostvari stope razgradnje do 99 %, što može da dovede do koncentracija preostalog sumpora u gasu do ispod 50 ppm [6-23]. Usled dodavanja velike količine vazduha od oko 6 %, ovaj postupak nije pogodan za tretman biometana [6-5].

Slika 6.1: Regulisanje dovoda vazduha [FNR/M. Paterson]

6.1.1.3 Biohemijsko pranje gasa – vodeni skruber Za razliku od postupka sa prokapnim biofilterom i interne desumporizacije, vodeni skruber predstavlja jedini biološki postupak koji je primenjiv za tretman do nivoa kvaliteta prirodnog gasa. Ovaj dvostepeni postupak sastoji se od jedne apsorpcione kolone (apsorpcija H2S pomoću razređenog natrijum-hidroksida), jednog bioreaktora (regeneracija rastvora za pranje pomoću atmosferskog kiseonika) i jednog separatora sumpora (odvajanje elementarnog sumpora) i usled odvojene regeneracije sprečava unos vazduha u biogas. Ovako, doduše, mogu da se eliminišu veoma visoke količine sumpora (do 30.000 mg/m3), ali je ova tehnologija uz slične rezultate kao kod postupka sa prokapnim filterom, usled veoma visokih zahteva u pogledu potrebnih uređaja, pogodna samo za postrojenja sa visokim protocima gasa, odnosno velikim opterećenjima H2S. Karakteristike su navedene u tabeli 6.4.

Osnovni parametri • moguća efikasnost prečišćavanja preko 99 % (na primer sa 6.000 ppm na < 50 ppm)• tehnologija raspoloživa za sve dimenzije biogas postrojenja

Primena • svi sistemi za proizvodnju biogasa• gruba desumporizacija• kolona sa prokapnim biofilterom nije pogodna za upumpavanje u mrežu

Prednosti + moguće dimenzionisanje na realno oslobođenu količinu vodonik-sulfida + moguća ciljana automatizovana optimizacija razgradnje vodonik-sulfida regulisanjem hranljivih materija, dovoda

vazduha i temperature + ne dolazi do ugrožavanja procesa usled unosa kiseonika u fermentor (pošto se unos kiseonika odvija izvan

fermentora) + nije potrebna upotreba hemikalija + dobro nadogradiva tehnologija + kratkoročne oscilacije količine gasa se pri dovoljnom dimenzionisanju ne odražavaju negativno na kvalitet gasa

Nedostaci - dodatni agregat povezan sa troškovima (optimalna temperatura uređaja sa prokapnim biofilterom 28–32 °C) - potrebno dodatno održavanje (obezbeđivanje hranljivih materija) - uređaji sa prokapnim biofilterom sa previsokim unosom vazduha u biogas

Specifičnosti • eksterni uređaji za desumporizaciju

Izvedbe • u vidu kolona, kotlova ili kontejnera od plastike ili čelika, slobodnostojeći, napunjeni medijumom, delom sa recirkulacijom emulzije mikroorganizama (postupak sa prokapnim biofilterom)

Održavanje • emulzije mikroorganizama delom moraju da se dopune u većim vremenskim razmacima ili medijumi moraju dugoročno da se zamene

TAB. 6.3: KARAKTERISTIKE I RADNI PARAMETRI EKSTERNIH UREĐAJA ZA BIOLOŠKU DESUMPORIZACIJU

Slika 6.2: Eksterna biološka desumporizacija, levo reaktor sa prokapnim biofilterom, desno biološki reaktor [S & H GmbH & Co. Umweltengineering KG]

6.1.1.4 Taloženje sulfidaOvaj vid hemijske desumporizacije odvija se u fermentoru. On, kao i postupci biološke desumporizacije, služi za grubu desumporizaciju (mogu da se ostvare vrednosti H2S između 100 i 150 ppm [6-34]). Sumpor se dodavanjem jedinjenja gvožđa navedenih u tabeli 6.5 u fermentor hemijski vezuje u fermentacionom supstratu, čime može da se spreči oslobađanje u vidu vodonik-sulfida. Ovaj postupak je usled karakteristika navedenih u tabeli 6.5 u prvoj liniji pogodan za manja biogas

Osnovni parametri • moguće natrijum-hidroksidom ili feri-hidroksidom• raspoloživi sistemi za protoke gasa između 10 i 1.200 Nm3/h • u zavisnosti od uzajamne usklađenosti količine sirovog gasa i veličine postrojenja mogući veoma visoki stepeni

prečišćavanja iznad 95 %

Primena • svi sistemi za proizvodnju biogasa• gruba desumporizacija

Prednosti + moguće dimenzionisanje na realno oslobođenu količinu vodonik-sulfida + moguća ciljana automatizovana optimizacija uklanjanja vodonik-sulfida regulisanjem hidroksida i temperature + ne dolazi do ugrožavanja procesa usled unosa kiseonika + sprečavanje jake korozije na konstruktivnim elementima u gasnom prostoru fermentora (u poređenju sa internom

biološkom desumporizacijom)

Nedostaci - dodatni agregat povezan sa troškovima (natrijum-hidroksid, sveža voda) - potrebne su hemikalije - potreban dodatni unos sveže vode radi razređivanja hidroksida (ne kod feri-hidroksida) - potrebno dodatno održavanje

Specifičnosti • potrebno zbrinjavanje potrošenog hidroksida u postrojenjima za prečišćavanje, ali sa hemijskog stanovišta neproblematično (samo kod natrijum-hidroksida)

• uređaj za eksternu desumporizaciju

Izvedbe • kao kolone ili rezervoari od plastike, slobodnostojeći, napunjeni medijumom, sa recirkulacijom hidroksida

Održavanje • hemikalije moraju da se dopune u većim vremenskim razmacima • feri-hidroksid višestruko može da se regeneriše atmosferskim vazduhom, pri čemu oslobađanje jake toplote može

da dovede do paljenja

TAB. 6.4: KARAKTERISTIKE I RADNI PARAMETRI EKSTERNOG BIOHEMIJSKOG PRANJA

postrojenja, odnosno za postrojenja sa niskim opterećenjem H2S (< 500 ppm) [6-34].

6.1.1.5 Adsorpcija na aktivnom ugljuAdsorpcija na aktivnom uglju koja se koristi kao postupak za finu desumporizaciju bazirana je na katalitičkoj oksidaciji vodonik-sulfida na površini korišćenog aktivnog uglja. Radi poboljšane brzine reagovanja i povećanja opteretivosti moguća je impregnacija, odnosno modifikacija, aktivnog uglja. Kao

111110


6Osnovni parametri • kao hemijske supstance za separaciju mogu da se koriste soli gvožđa (gvožđe-III-hlorid, gvožđe-II-hlorid,

gvožđe-(II)-sulfat) u čvrstom ili tečnom obliku, pogodan je i limonit• referentna vrednost prema [6-19]: dodavanje 33 g Fe po m3 supstrata

Primena • svi sistemi mokre fermentacije• gruba desumporizacija

Prednosti + veoma dobri stepeni separacije + nije potreban dodatni agregat za desumporizaciju + ne zahteva dodatno održavanje + moguće doziranje u odnosu na količinu ulaznog supstrata + bez ugrožavanja procesa usled unosa kiseonika + sprečavanje jake korozije na konstruktivnim delovima u gasnom prostoru fermentora (u poređenju sa internom

biološkom desumporizacijom) + oscilacije stope oslobađanja gasa ne dovode do smanjenja kvaliteta biogasa + postupak sa nadovezujućom finom desumporizacijom pogodan za upumpavanje biogasa u gasnu mrežu

Nedostaci - teško dimenzionisanje u odnosu na sadržaj sumpora u ulaznim supstratima (uglavnom potrebno predimenzioniranje) - povećanje tekućih troškova usled kontinualne potrošnje hemikalija - povećani investicionih troškovi usled obuhvatnih sigurnosnih uređaja

Specifičnosti • delom se hemijska desumporizacija u fermentoru primenjuje, ako biološka desumporizacija u gasnom prostoru fermentora nije dovoljna

• usled formiranog feri-sulfida koncentracija gvožđa u zemljištu nakon nanošenja može jako da poraste

Izvedbe • manuelno ili automatizovano doziranje pomoću malih transportnih uređaja• unos kao rastvor ili u obliku peleta ili zrna

Održavanje • održavanje nije potrebno uopšte ili samo u malom obimu

TAB. 6.5: KARAKTERISTIKE INTERNE HEMIJSKE DESUMPORIZACIJE; PREMA [6-12]

Osnovni parametri • korišćenje impregniranog (kalijum-jodid, kalijum-karbonat), odnosno modifikovanog (kalijum-permanganat) aktivnog uglja

Primena • svi sistemi za proizvodnju biogasa• za finu desumporizaciju uz opterećenja od 150 do 300 ppm

Prednosti + veoma dobar stepen separacije (moguće je < 4 ppm [6-24]) + skromni investicioni troškovi + bez ugrožavanja procesa usled unosa kiseonika kod modifikovanog aktivnog uglja + sprečavanje jake korozije na konstruktivnim delovima u gasnom prostoru fermentora (u poređenju sa internom

biološkom desumporizacijom) + postupak pogodan za upumpavanje biogasa u gasnu mrežu

Nedostaci - nije pogodno za biogas bez sadržaja kiseonika i vodene pare (izuzetak: impregnirani aktivni ugalj) - visoki operativni troškovi usled kompleksne regeneracije (para sa temperaturama preko 450 °C [6-4]) - zbrinjavanje aktivnog uglja - nije moguće korišćenje uklonjenog sumpora

Specifičnosti • desumporizacija aktivnim ugljem vrši se kada su poželjni posebno desumporizovani gasovi

Izvedbe • kao kolone od plastike ili nerđajućeg čelika, slobodnostojeće, punjenje aktivnim ugljem

Održavanje • potrebna redovna zamena aktivnog uglja

TAB. 6.6: KARAKTERISTIKE DESUMPORIZACIJE POMOĆU AKTIVNOG UGLJA

materijal za impregnaciju u obzir dolazi kalijum-jodid i kalijum-karbonat. Pri tome prisustvo vodene pare i kiseonika predstavlja preduslov za dovoljnu desumporizaciju. Impregnirani aktivni ugalj stoga nije pogodan za korišćenje bezkiseoničnih gasova. Pošto su u poslednje vreme na tržištu prisutne razne vrste modifikovanog aktivnog uglja (kalijum-permanganat), on može da se koristi i za bezkiseonične gasove. Time se takođe poboljšava i efikasnost desumporizacije, pošto ne dolazi do zatvaranja mikropora [6-34].

6.1.2 Sušenje Da bi se agregati u kojima se koristi gas zaštitili od habanja i uništenja, odnosno da bi se ispunili zahtevi nadovezujućih faza prečišćavanja, iz biogasa mora da se ukloni vodena para. Količina vode, odnosno vodene pare, koju biogas može da apsorbuje zavisi od temperature gasa. Relativna vlažnost biogasa u fermentoru iznosi 100 %, što znači da je biogas zasićen vodenom parom. Kao postupci za sušenje biogasa u obzir dolaze kondenzaciono sušenje, adsorpciono sušenje (silikonski gel, aktivni ugalj), kao i apsorpciono sušenje (skruberi sa etilen-glikolom). U narednom delu sledi kratak prikaz ovih postupaka.

6.1.2.1 Kondenzaciono sušenjeNačin funkcionisanja ovog postupka baziran je na uklanjanju kondenzata putem hlađenja biogasa do ispod tačke rošenja. Hlađenje biogasa se često sprovodi u gasovodu. Usled odgovarajućeg nagiba izvedenog prilikom postavljanja gasovoda, kondenzat se sakuplja u odvajaču kondenzata ugrađenom na najnižoj tački gasovoda. Ako se gasovod postavlja podzemno, efekat hlađenja je veći. Međutim, preduslov za hlađenje biogasa u gasovodu jeste da on poseduje dužinu koja je dovoljna za hlađenje. Preko kondenzata se pored vodene pare iz biogasa uklanja i jedan deo drugih nepoželjnih komponenti kao što su vodorastvorljivi gasovi i aerosoli. Odvajači kondenzata moraju redovno da se prazne, zbog čega moraju biti lako pristupačni. Zamrzavanje odvajača kondenzata obavezno mora da se spreči načinom ugradnje koji osigurava zaštitu od mraza. Dodatno hlađenje ostvaruje se prenosom hladnoće preko hladne vode. Prema [6-34] pomoću ove metode mogu da se ostvare tačke rošenja od 3–5 °C, čime sadržaj vodene pare može da se smanji na 0,15 vol% (početni sadržaj 3,1 vol%, 30 °C, ambijentalni pritisak). Ovi efekti mogu dodatno da se poboljšaju prethodnim komprimovanjem. Ovaj postupak se u slučaju nadovezujućeg sagorevanja gasa smatra stanjem tehnike. On, međutim, samo uslovno ispunjava zahteve za upumpavanje gasa u mrežu prirodnog gasa, pošto ne mogu da se ispune zahtevi iz radnih listova G260 i G262 Nemačkog stručnog i naučnog udruženja za gas i vodu (DVGW). Tu mogu da pomognu nadovezujući postupci prečišćavanja adsorpcijom (adsorpcija sa promenljivim pritiskom, postupci desumporizacije adsorpcijom) [6-34]. Kondenzaciono sušenje je pogodno za sve zapreminske protoke.

6.1.2.2 Adsorpciono sušenjeZnatno bolji rezultati sušenja mogu da se ostvare postupkom adsorpcije, koji je baziran na primeni zeolita, silikonskih gelova ili aluminijum oksida. Pri tome su moguće tačke rošenja do –90 °C [6-21]. Adsorberi sa mirujućim slojem rade uzajamno pri ambijentalnom pritisku i pritisku od 6-10 bara i pogodni su za male do srednje zapreminske protoke [6-34]. Regeneracija adsorbenta može da se vrši ili toplotom ili hladnoćom. Detaljnije informacije o merama regeneracije mogu da se pronađu u [6-21] ili [6-34]. Ovaj postupak je usled ostvarenih rezultata pogodan za sve opcije korišćenja.

6.1.2.3 Apsorpciono sušenjeIz oblasti tretmana prirodnog gasa potiče primena takozvanih skrubera sa etilen-glikolom, što predstavlja apsorpcioni i samim tim fizički postupak, kojim se biogas u apsorpcionoj koloni meša sa etilen-glikolom, odnosno trietilen-glikolom. Pri tome iz sirovog gasa mogu da se uklone kako vodena para, tako i veće količine vodonik-sulfida. Regeneracija se kod skrubera sa etilen-glikolom vrši zagrevanjem medijuma za pranje na 200 °C, čime dolazi do isparavanja nepoželjnih materija [6-36]. Ovaj postupak je sa ekonomskih aspekata pogodan za veće zapreminske protoke (500 m3/h) [6-5], čime kao nadovezujući način korišćenja u prvoj liniji u obzir dolazi upumpavanje biogasa u mrežu prirodnog gasa.

6.1.3 Uklanjanje ugljen-dioksidaFaza tretmana koja podrazumeva uklanjanje ugljen-dioksida je u prvoj liniji potrebna ako će uslediti upumpavanje proizvedenog gasa u mrežu prirodnog gasa. Povećanjem sadržaja metana moguće je prilagođavanje karakteristika gorenja vrednostima zahtevanim u radnom listu udruženja DVGW. U Nemačkoj je od 2006. godine u rad pušteno preko 100 postrojenja koja tretirani biogas upumpavaju u mrežu prirodnog gasa. Kao postupci za tretman biogasa se, kako u Nemačkoj tako i u drugim evropskim zemljama, pretežno koristi pranje pod visokim pritiskom, uređaji za adsorpciju sa promenljivim pritiskom i hemijsko pranje. Za izbor postupka merodavne su karakteristike gasa, ostvarivi kvalitet proizvedenog gasa, gubici metana i u krajnjoj liniji i troškovi tretmana, koji mogu da se razlikuju u zavisnosti od lokalnih okolnosti. U tabeli 6.7 navedene su najznačajnije karakteristike postupaka za tretman biogasa, koji su pobliže razmatrani u narednim odeljcima.

6.1.3.1 Adsorpcija sa promenljivim pritiskom (PSA)Primena aktivnog uglja, molekulskih sita (zeolita) i ugljeničnih molekulskih sita za fizičko izdvajanje gasa naziva se tehnikom adsorpcije sa promenljivim pritiskom (PSA: Pressure Swing Adsorption). Ovaj postupak se smatra stanjem tehnike i višestruko se primenjuje. Pre svega u Nemačkoj su do sada realizovani mnogobrojni projekti uz primenu ove tehnologije. U zavisnosti od trajanja četiri ciklusa, tj. adsorpcije (tj. adsorpcija vodene pare i CO2 uz pritisak od oko 6 do 10 bari), desorpcije (smanjenje pritiska), evakuacije (tj. dodatna desorpcija ispiranjem sirovim ili proizvedenim gasom) i povećanja pritiska, kod postrojenja za tretman biogasa paralelno se priključuju četiri do šest adsorbera. Pri ovakvoj konfiguraciji postrojenja ostvaruje se efikasnost uklanjanja CH4 od oko 97 vol%. Uvođenjem dodatnih ciklusa ispiranja sa sirovim i/ili proizvedenim gasom, kao i delimičnom recirkulacijom otpadnog gasa u kompresor, prinos metana može dodatno da se poveća na teret troškova. Životni vek adsorbenata je uz stručnu primenu gotovo neograničen, ali je za to potreban desumporizovani i osušeni sirovi gas. Voda, vodonik-sulfid i eventualne druge minorne komponente bi se inače adsorbovale na ugljeničnim molekulskim sitima i trajno ugrozile, odnosno u celini onemogućile efikasnost separacije putem PSA-postupka. Ukupna potrošnja energije je u poređenju sa drugim postupcima dosta niska, pri čemu se potrošnja električne energije usled konstantne promene pritiska mora oceniti kao relativno visoka. Dodatnu prednost predstavlja činjenica da je ovaj postupak predviđen za manje kapacitete. Nedostatak PSA postupka trenutno leži u relativno visokim gubicima metana u struji otpadnog vazduha (oko 1–5 %). On usled intenzivnog dejstva metana, kao gasa sa efektom staklene bašte, mora naknadno da se oksidira (vidi poglavlje 5.6.4.3).

6.1.3.2 Pranje pod visokim pritiskomPranje pod visokim pritiskom je najčešće realizovani postupak tretmana biogasa u Evropi (oko 50 % svih postrojenja). On je baziran na različitoj rastvorljivosti CH4 i CO2 u vodi. Prethodno prečišćeni biogas (tj. nakon uklanjanja eventualno iz fermentora iznetih vodenih kapljica, odnosno aerosola, preko šljunkovitog sloja) se u prvom koraku komprimuje na oko 3 bara i u

113112


6

Postupak Princip delovanja/karakteristike

Ostvarljiv sadržaj CH4

Ostalo

Adsorpcija promenljivim pritiskom

Alternirajuća fizička adsorpcija i desorpcija promenom pritiska

> 97 % Mnoštvo realizovanih projekata, potrebna prethodna desumporizacija i sušenje, mala mogućnost regulisanja, visoka potrošnja električne energije, nije potrebna toplotna energija, veliki gubitak metana, bez procesnih hemikalija

Pranje pod visokim pritiskom Fizička apsorpcija sa vodom kao rastvaračem; regeneracija smanjenjem pritiska

> 98 % Mnoštvo realizovanih projekata, ne zahteva prethodnu desumporizaciju i sušenje, fleksibilno prilagođavanje zapreminskom protoku gasa, visoka potrošnja električne energije, nije potrebna toplotna energija, veliki gubitak metana, bez procesnih hemikalija

Aminsko pranje Hemijska apsorpcija pomoću lužina za pranje (amini), regeneracija preko vodene pare

> 99 % Mnoštvo realizovanih projekata, za male zapreminske protoke, niska potrošnja električne energije (postupak bez pritiska), veoma visoka potrošnja toplotne energije, minimalni gubitak metana, visoka potrošnja sredstva za pranje

Pranje genosorbom Analogno pranju pod visokim pritiskom sa genosorbom (odnosno seleksolom) kao sredstvom za rastvaranje

> 96 % Nekoliko realizovanih projekata, ekonomski preporučljivo za velika postrojenja, zahteva prethodnu desumporizaciju i sušenje, fleksibilno prilagođavanje zapreminskom protoku gasa, veoma visoka potrošnja električne energije, mala potrošnja toplotne energije, veliki gubitak metana

Postupak membranske separacije

Kod poroznih membrana separacija gasa pomoću pada pritiska, inače brzina difuzije gasova

> 96 % Malobrojni realizovani projekti, potrebna prethodna desumporizacija i sušenje, visoka potrošnja električne energije, nije potrebna toplotna energija, veliki gubitak metana, bez procesnih hemikalija

Kriogeni postupci Utečnjavanje gasa rektifikacijom, niskotemperaturna separacija

> 98 % Faza pilot-postrojenja, potrebna prethodna desumporizacija i sušenje, veoma visoka potrošnja električne energije, veoma mali gubitak metana, bez procesnih hemikalija

TAB. 6.7: POREĐENJE POSTUPAKA ZA OBOGAĆIVANJE METANA [6-5], [6-34]

nadovezujućem kompresoru dodatno na oko 9 bara, pre nego što protivstrujno prođe kroz apsorpcionu kolonu (reaktor sa prokapnim filterom) kroz koju protiče H2O [6-5]. U koloni se vodonik-sulfid, ugljen-dioksid, amonijak i eventualno u sirovom gasu sadržana prašina i mikroorganizmi rastvaraju u vodi. Te materije se nakon nadovezujućeg rasterećenja vode uklanjaju iz sistema. Kod ovog postupka nije potrebna prethodno sprovedena desumporizacija, odnosno sušenje. Dodatna prednost ovog postupka jeste visoka fleksibilnost. U zavisnosti od sadržaja CO2 u sirovom gasu, moguće je regulisanje pritiska i temperature, ali i propusne moći postrojenja (može da se podesi na 40 do 100 % planiranog kapaciteta) [6-5]. Pored toga kao prednosti treba navesti kontinualni i potpuno automatizovani rad, lako održavanje, mogućnost prerade gasa zasićenog vlagom (moguće usled nadovezujućeg sušenja), u praksi proverena pouzdanost, koapsorpcija H2S i NH3 i voda kao apsorbent (neograničeno raspoloživ, bezopasan, troškovno povoljan) [6-5]. Nedostaci postupka leže u visokoj potrošnji električne energije i relativno visokom gubitku metana (oko 1 %) koji za sobom povlači naknadnu oksidaciju.

6.1.3.3 Hemijsko pranje (aminsko pranje)Aminsko pranje predstavlja hemijski postupak apsorpcije kod kog biogas bez pritiska dolazi u kontakt sa tečnošću za pranje, pri čemu ugljen-dioksid prelazi u radni medijum. Kao radni medijum za uklanjanje CO2 često se primenjuju monoetanolamin (MEA) (u postupcima sa niskim pritiskom i kada treba da se ispere samo CO2) ili dietanolamin (DEA) (u postupcima sa

visokim pritiskom bez regeneracije). Za uklanjanje CO2 i H2S služi metildietanolamin (MDEA) ili trietanolamin (TEA) [6-5]. Radi rekuperacije radnog medijuma se na fazu apsorpcije nadovezuje faza desorpcije, odnosno regeneracije, pri čemu se uglavnom koristi vodena para. Iz toga proističe visoka potrošnja toplotne energije, što predstavlja najveći nedostatak ovog postupka. Stoga najveći potencijal za optimizaciju ove tehnologije leži u razvijanju dobrih koncepata grejanja. Ovde osim toga kao nedostatak treba istaći kontinualnu potrošnju rastvora usled nepotpune regeneracije. Naspram toga aminsko pranje poseduje tu prednost što može da se ostvari veoma visok kvalitet proizvedenog gasa (> 99 %) i uz veoma mali gubitak metana (< 0,1 %). Dok se ovaj postupak u prošlosti, u Nemačkoj i Evropi, primenjivao samo sporadično, pre svega u Nemačkoj dolazi do povećanja broja postrojenja za tretman biogasa u kojima se koristi aminsko pranje. Aminsko pranje se pretežno primenjuje za manje zapreminske protoke i na lokacijama sa povoljnim izvorima toplotne energije.

6.1.3.4 Fizičko pranje (selexol, genosorb)Genosorb postupak, koji predstavlja dalji razvoj selexol postupka, funkcioniše slično kao i pranje pod visokim pritiskom. Ovde se umesto vode u kontakt sa biogasom dovodi rastvor za pranje (genosorb) na 7 bara, pri čemu pored ugljen-dioksida i vodonik-sulfida može da se ukloni i voda. Time pranje genosorbom predstavlja jedini postupak koji u jednom procesnom koraku može da ukloni sve tri nepoželjne materije. Iz ekonomskih razloga bi, međutim, trebalo koristiti

Slika 6.3: Postrojenje za tretman biogasa (pranje pod visokim pritiskom) u Darmštatu [Fraunhofer IWES/M. Beil]

desumporizovani i osušeni biogas. Regeneracija rastvora za pranje vrši se pri 50 °C postepenim smanjivanjem pritiska i završnog ispiranja ambijentalnim vazduhom. Toplotna energija koja je pri tome potrebna prema [6-34] može da se obezbedi korišćenjem otpadne toplote nastale usled komprimovanja gasa. Proizvođač navodi 1 do 2 % gubitka metana koji naknadno mora da se tretira pomoću faze termičke oksidacije. Ovaj postupak sa energetskog stanovišta zahteva nešto veću potrošnju energije nego pranje pod visokim pritiskom, odnosno adsorpcija sa promenljivim pritiskom [6-34].

6.1.3.5 Membranski postupakMembranska tehnika u oblasti tretmana biogasa predstavlja relativno novi postupak, koji se još uvek nalazi u fazi razvoja. Postupci membranske separacije se već primenjuju sporadično (Austrija, Kisleg-Ramhaus). Procesno-tehnički se kod membranskih postupaka odvajanje metana od drugih komponenata gasa ostvaruje usled različitih brzina difuzije molekula gasa različite veličine.

Pošto su molekuli CO2 manji od molekula metana i osim toga se bolje rastvaraju u polimerima, mnogo brže mogu da prođu kroz mikropore membrane. Stoga se metan sakuplja na strani membrane sa visokim pritiskom, dok vodena para, amonijak, vodonik-sulfid i veći deo CO2 prolaze kroz molekulsko sito. Pošto se gas, bogat metanom, izdvaja na strani visokog pritiska, on za potrebe upumpavanja u mrežu prirodnog gasa ne mora

posebno da se komprimuje. [6-42] Čistoća gasa pri tome može da se podesi pomoću vrste membrane, površine membrane, brzine protoka i broja faza separacije.

6.1.3.6 Kriogena separacijaKriogeni tretman gasa (tj. uklanjanje CH4 i CO2 na niskim temperaturama) obuhvata s jedne strane rektifikaciju (utečnjavanje gasa), prilikom koje nastaje tečni CO2, i s druge strane niskotemperaturnu separaciju koja prouzrokuje zamrzavanje CO2 [6-5]. Oba postupka su tehnički veoma složena i zahtevaju prethodnu desumporizaciju i sušenje gasa. Oni nisu dokazani u praksi pre svega u odnosu na primenu u oblasti tretmana biogasa. Problematičnim se pri tome pre svega pokazuje visoka potrošnja energije. Međutim, ostvarivi kvalitet gasa (> 99 %) i nizak gubitak metana (< 0,1 %) govore u prilog daljem razvoju ovog postupka.

6.1.4 Uklanjanje kiseonikaUklanjanje kiseonika iz sirovog biogasa može biti od značaja pre upumpavanja biometana u mrežu prirodnog gasa. Ovde pored regulativa DVGW u obzir treba uzeti i međunarodne sporazume. Kao postupci za tretman gasa ističu se katalitičko uklanjanje u katalizatoru sa paladijumom i platinom i hemisorpcija na bakarnim kontaktima. Bliže informacije mogu da se pronađu u [6-34].

115114


6

6.1.5 Uklanjanje drugih gasova u tragovimaU gasove u tragovima sadržane u biogasu spadaju između ostalog amonijak, siloksani i BTX (benzen, toluen, ksilen). U poljoprivrednim biogas postrojenjima, međutim, ne treba računati sa povećanom pojavom ovih materija. Količine se po pravilu kreću ispod onih zahtevanih u regulativi DVGW [6-34], pri čemu mogu da se utvrde samo u malom broju slučajeva. Uz to dolazi da se u prethodno opisanim postupcima prečišćavanja, tj. sumporizaciji, sušenju i obogaćivanju metana, takođe uklanjaju i ove materije.

6.1.6 Tretman do nivoa kvaliteta prirodnog gasaU slučaju upumpavanja biogasa u mrežu prirodnog gasa, nakon prolaska kroz pojedinačne faze prečišćavanja potrebno je finalno prilagođavanje tretiranog biogasa zahtevanom kvalitetu prirodnog gasa. On je doduše uslovljen karakteristikama postojećeg prirodnog gasa, ali je za proizvođača biogasa bitno samo ispunjavanje zahteva iz radnih listova G 260 i G 262 udruženja DVGW. Za precizno prilagođavanje je naspram toga odgovoran operater mreže, čime on snosi i tekuće operativne troškove (za dodatne informacije vidi poglavlje 7.12). Pri tome treba voditi računa o sledećim tačkama:

6.1.6.1 OdorizacijaPošto mora da postoji mogućnost da se bezmirisni biometan detektuje i u slučaju curenja, potrebno je permanentno dodavanje mirisnih materija. Uglavnom se koriste organska jedinjenja koja sadrže sumpor, kao što su merkaptan ili tetrahidrotiofen (THT). U toku poslednjih godina je, međutim, iz ekoloških i tehničkih razloga uočljiva tendencija prelaska na odorante bez sumpora. Dodavanje može da se vrši ubrizgavanjem ili preko obilaznog dovoda – bajpasa. Tačni podaci o tehnologiji za kontrolu odorizacije mogu da se pronađu u radnom listu G 280-1 udruženja DVGW.

6.1.6.2 Prilagođavanje gornje toplotne moćiUpumpani biometan mora da poseduje iste karakteristike gorenja kao i postojeći prirodni gas. Merilo za to predstavljaju gornja toplotna moć, relativna gustina i Wobbe indeks. Ove vrednosti moraju da se kreću u okviru dozvoljenog raspona, pri čemu relativna gustina i Wobbe indeks privremeno mogu i da se prekorače. Tačni podaci o tome sadržani su u radnim listovima G 260 i G 685 udruženja DVGW. Podešavanje ovih parametara može da se izvrši dodavanjem vazduha (kod previsoke gornje toplotne moći biogasa), odnosno tečnog gasa (kod suviše niske gornje toplotne moći u biogasu), a najčešće dodavanjem mešavine propana i butana. Dodavanje tečnog gasa je s jedne strane ograničeno opasnošću od njegovog ponovnog utečnjavanja u prostorima pod visokim pritiskom priključenim na mrežu (rezervoar, pumpne stanice za KPG), a s druge strane zahtevima iz radnog lista G 486 udruženja DVGW. Usled ograničenja matematičkih postupaka primenjenih za preračunavanje količina, maksimalne količine propana i butana koje mogu da se dodaju ograničene su na 5, odnosno 1,5 molskih procenata.

6.1.6.3 Prilagođavanje pritiskaZa upumpavanje biometana u različite nivoe mreže potreban je pritisak nešto malo veći od pritiska u mreži. Kao nivoi upumpavanja u obzir dolaze mreže niskog pritiska (< 0,1 bar), srednjeg pritiska (0,1 do 1 bar) i mreže visokog pritiska (veći od 1 bar). Od 16 bara govori se o mrežama maksimalnog pritiska [6-5]. Za komprimovanje gasa koriste se često vijčani i klipni kompresori. Treba voditi računa da se kod nekih postupaka (PSA, pranje pod visokim pritiskom) tretirani biogas već izdvaja sa radnim pritiskom od 5 do 10 bara, zbog čega, u zavisnosti od pritiska u mreži, može da ne bude potrebna dodatna kompresorska stanica.

6.2 Korišćenje za kogeneraciju

Pod kogeneracijom se podrazumeva istovremena proizvodnja električne i toplotne energije. U zavisnosti od okolnosti mogu da se razlikuju kogenerativna postrojenja u režimu prioritetne proizvodnje električne energije ili u režimu prioritetne proizvodnje toplotne energije. Usled veće efikasnosti trebalo bi odabrati režim prioritetne proizvodnje toplotne energije. U tu svrhu se gotovo isključivo koriste kogenerativna postrojenja (KOGP) sa motorima sa unutrašnjim sagorevanjem u kombinaciji sa generatorom. Ti motori rade sa konstantnim brojem obrtaja, da bi direktno povezani generator mogao da proizvodi električnu energiju koja je kompatibilna sa mrežnom frekvencijom. Za pogon generatora, odnosno proizvodnju električne energije, alternativno i perspektivno, pored uobičajenih motora sa inicijalnim paljenjem i gasnih Otto motora, mogu da se koriste i mikro gasne turbine, Stirlingovi motori ili gorive ćelije.

6.2.1 Kogenerativna postrojenja sa motorima sa unutrašnjim sagorevanjem

Kogenerativni modul se pored motora sa unutrašnjim sagorevanjem i sa njim usklađenog generatora sastoji od razmenjivača toplote za rekuperaciju toplotne energije iz otpadnog gasa, ciklusa rashladne vode i ulja za podmazivanje, hidrauličnih uređaja za distribuciju toplote i električnih regulacionih i kontrolnih uređaja za distribuciju električne energije i upravljanje kogenerativnim postrojenjem. Kao motori koriste se gasni Otto motori i motori sa inicijalnim paljenjem. Ovi poslednji su u prošlosti češće korišćeni, dok su nova postrojenja u 2 od 3 slučaja opremljena gasnim Otto motorima. Oni rade prema Otto principu bez dodatnog startnog goriva, dok je razlika samo u kompresiji. Šematski prikaz kogenerativnog postrojenja na biogas prikazan je na slikama 6.4 i 6.5.

6.2.1.1 Gasni Otto motoriGasni Otto motori su motori specijalno razvijeni za pogon na gas koji rade prema Otto principu. Ovi motori radi smanjenja emisija azotnih oksida rade kao motori sa osiromašenom smesom goriva i visokim koeficijentom viška vazduha. Kod rada sa osiromašenom smesom goriva u motoru može da se sagori manje goriva, što dovodi do smanjenja kapaciteta motora. To se kompenzuje punjenjem motora pomoću turbopunjača koji

koristi izduvne gasove. Gasni Otto motori zahtevaju minimalan sadržaj metana u biogasu od oko 45 %. Oni se kod nižih sadržaja metana isključuju.

Ako nije raspoloživ biogas, gasni Otto motori mogu da rade i na druge vrste gasa, na primer prirodni gas [6-11]. To, recimo, može biti korisno za puštanje u rad biogas postrojenja, da bi se preko otpadne toplote motora obezbedila potrebna procesna toplota. Za to pored gasne rampe za biogas dodatno mora da se instalira i rampa za zamenski gas.

Najznačajniji parametri gasnih Otto motora koji su relevantni za korišćenje biogasa navedeni su u tabeli 6.8.

6.2.1.2 Motori sa inicijalnim paljenjemMotori sa inicijalnim paljenjem rade po prinicipu dizel-motora i nisu uvek specijalno razvijeni za pogon na gas, zbog čega podležu modifikacijama. Biogas se preko mešača gasa meša sa vazduhom potrebnim za sagorevanje i pali pomoću startnog goriva, koje se preko mlaznice dodaje u komoru za sagorevanje. Motor je uglavnom podešen tako, da udeo startnog goriva čini oko 2–5 % ukupno angažovane energije. Zbog relativno male količine ubrizganog startnog goriva, usled nedostatka hlađenja mlaznica postoji opasnost od koksiranja [6-11] i samim tim od bržeg habanja. I motori sa inicijalnim paljenjem rade sa visokim koeficijentom viška vazduha. Regulisanje opterećenja vrši se preko regulacije dodate količine startnog goriva ili količine gasa.

U slučaju otkazivanja isporuke biogasa, motori sa inicijalnim paljenjem mogu da rade i na čisto startno gorivo ili dizel. Prelazak na zamenska goriva moguć je bez problema i može biti potreban prilikom puštanja u rad biogas postrojenja radi obezbeđivanja procesne toplote.

Kao startno gorivo prema EEG u obzir dolaze samo još startna goriva iz obnovljivih izvora, kao što je repičin metil-ester ili druga priznata biomasa. Prilikom korišćenja se, međutim, treba pridržavati zahteva kvaliteta proizvođača motora. Pokazatelji i radni parametri za korišćenje motora sa inicijalnim paljenjem sadržani su u tabeli 6.9.

Osnovni parametri • električna snaga do > 1 MW, retko ispod 100 kW • električni stepeni korisnosti 34–42 % (uz nominalne električne snage > 300 kW)• Radni vek oko 60.000 sati u pogonu• primenjiv za udeo metana veći od 45 %

Primena • načelno sva biogas postrojenja, ekonomski isplativo pre svega u velikim postrojenjima

Prednosti + specijalno konstruisan za korišćenje gasa + uglavnom se ispunjavaju granične vrednosti emisija (ali je moguće prekoračenje graničnih vrednosti kod

formaldehida) + mala potreba za održavanjem + ukupan stepen korisnosti veći nego kod motora sa inicijalnim paljenjem

Nedostaci - malo povećani investicioni troškovi u odnosu na motore sa inicijalnim paljenjem - veći troškovi usled proizvodnje u manjim serijama - niži električni stepen korisnosti u poređenju sa motorima sa inicijalnim paljenjem u donjem rasponu snage

Specifičnosti • da bi se izbeglo pregrejavanje uz nisku potrošnju toplotne energije treba predvideti rezervni hladnjak • moguće i preporučljivo regulisanje snage u zavisnosti od kvaliteta gasa

Izvedbe • kao slobodnostojeći agregat u objektu ili u kompaktnoj izvedbi u kontejneru

Održavanje • vidi poglavlje održavanje

TAB. 6.8: KARAKTERISTIKE I RADNI PARAMETRI GASNIH OTTO MOTORA

Slika 6.4: Šematski prikaz kogenerativnog postrojenja [ASUE]

Slika 6.5: Kogenerativno postrojenje na biogas, kompletan modul u kompaktnom načinu gradnje sa gasnom bakljom [BMF HAASE Energietechnik GmbH]

117116


6

Osnovni parametri • udeo startnog goriva za sagorevanje 2–5 %• električna snaga do oko 340 kW• radni vek oko 35.000 sati u pogonu• električni stepeni korisnosti 30–44 % (stepeni korisnosti oko 30 % samo kod malih postrojenja)

Primena • načelno sva biogas postrojenja, primena je isplatljivija u manjim postrojenjima

Prednosti + povoljna primena standardnih motora + povećani električni stepen korisnosti u poređenju sa gasnim Otto motorima u donjem rasponu snage

Nedostaci - koksovanje na mlaznicama dovodi do povećanih tereta otpadnih gasova (NOX) i češće potrebe za održavanjem - ne postoji motor razvijen specifično za biogas - ukupan stepen korisnosti niži nego kod gasnih Otto motora - mora da se koristi dodatno (startno) gorivo - emisije štetnih materija često prelaze granične vrednosti predviđene u TU vazduh - kratak radni vek

Specifičnosti • da bi se izbeglo pregrejavanje uz nisku potrošnju toplotne energije treba predvideti rezervni hladnjak • moguće i preporučljivo regulisanje snage u zavisnosti od kvaliteta gasa

Izvedbe • kao slobodnostojeći agregat u objektu ili u kompaktnoj izvedbi u kontejneru

Održavanje • vidi poglavlje održavanje

TAB. 6.9: KARAKTERISTIKE I RADNI PARAMETRI MOTORA SA INICIJALNIM PALJENJEM

Štetna materija JedinicaGasni Otto motori Motori sa inicijalnim paljenjem

Toplotna snaga ložišta< 3 MW ≥ 3 MW < 3 MW ≥ 3 MW

Ugljen-monoksid mg/m3 1.000 650 2.000 650

Azotni oksid mg/m3 500 500a 1.000 500a

Sumpor-dioksid i sumpor-trioksid naveden kao sumpor-dioksid mg/m3 350 350 350 350

Ukupna prašina mg/m3 20 20 20 20Organske materije: formaldehid mg/m3 60 20 60 60

TAB. 6.10: GRANIČNE VREDNOSTI EMISIJA IZ TU VAZDUH OD 24.07.2002. ZA POSTROJENJA SA MOTOROM SA UNUTRAŠNJIM SAGOREVANJEM PREMA TAČKI 1.4 (UKLJUČ. 1.1 I 1.2) 4. BIMSCHV [6-15]

a Ova granična vrednost važi i za gasne motore sa osiromašenom smesom goriva i druge četvorotaktne Otto motore koji rade na biogas.

6.2.1.3 Smanjenje štetnih materija i prečišćavanje otpadnog gasa

Stacionarna postrojenja sa motorom sa unutrašnjim sagorevanjem zakonodavac klasifikuje kao postrojenja za koja je potrebna dozvola prema Saveznom zakonu o zaštiti od emisija (BImSchG), ako toplotna snaga ložišta iznosi 1 MW ili više. Tehničko uputstvo za očuvanje čistoće vazduha (TU vazduh) za ovaj slučaj određuje granične vrednosti koje moraju da se ispune. Ako je toplotna snaga ložišta ispod 1 MW, radi se o postrojenju za koje nije potrebna dozvola prema BImSchG. U tom slučaju vrednosti propisane u TU vazduh treba koristiti kao izvor informacija prilikom kontrole da li operater ispunjava svoje obaveze. Postoji, dakle, obaveza da se negativni uticaji na životnu sredinu, koji su prema stanju tehnike neizbežni, svedu na minimalnu moguću meru, što se od strane organa nadležnih za izdavanje dozvola, međutim, tumači na razne načine [6-32]. Kod vrednosti navedenih u TU vazduh pravi se razlika između motora sa inicijalnim paljenjem i gasnih Otto motora. U tabeli 6.10 su navedene zahtevane granične vrednosti iz TU vazduh od 30. jula 2002. godine.

Obezbeđivanje dobro prečišćenog gorivog gasa može da doprinese smanjenju sadržaja štetnih materija u otpadnom gasu. Sumpor-dioksid nastaje na primer prilikom sagorevanja vodonik-sulfida (H2S) sadržanog u biogasu. Ako su koncentracije nepoželjnih materija u tragovima u biogasu niske, niska je i koncentracija njihovih proizvoda sagorevanja u otpadnom gasu.

Motori radi smanjenja emisija azotnog oksida rade sa osiromašenom smesom goriva. Pomoću tog režima rada moguće je snižavanje temperature sagorevanja i usled toga smanjenje nastanka azotnih oksida.

Katalizatori se kod kogenerativnih postrojenja na biogas uglavnom ne primenjuju. U biogasu sadržane primese, kao na primer vodonik-sulfid, dovode do deaktiviranja i uništenja katalizatora.

Gasni Otto motori koji rade sa osiromašenom smesom goriva uglavnom bez problema ispunjavaju granične vrednosti zahtevane u TU vazduh. Motori sa inicijalnim paljenjem po pravilu postižu lošije vrednosti otpadnog gasa od gasnih Otto motora. Granične vrednosti utvrđene u TU vazduh eventualno mogu da prekorače pre svega emisije azotnog oksida (NOx) i

ugljen-monoksida (CO). Osim toga se u otpadnom gasu, usled startnog goriva korišćenog za paljenje motora, nalaze i čestice čađi [6-32], [6-7], [6-25]. Prema najnovijim saznanjima, često postoje problemi prilikom ispunjavanja vrednosti za emisije formaldehida [6-14]. Za ispunjavanje vrednosti emisija iz TU vazduh, odnosno EEG 2009 (40 mg/m3), na raspolaganju stoje sistemi naknadne oksidacije, odnosno filteri sa aktivnim ugljem, čija se primena, međutim, do sada još nije ustalila (vidi 5.6.4.2 Korišćenje gasa u kogenerativnim postrojenjima).

6.2.1.4 GeneratoriKod generatora korišćenih u kogenerativnim postrojenjima radi se o asinhronim i sinhronim generatorima. Primena asinhronih generatora je zbog visoke potrošnje reaktivne električne energije svrsishodna samo kod agregata sa snagom ispod 100 kWel [6-26]. Kod biogas postrojenja se stoga uglavnom koriste sinhroni generatori.

6.2.1.5 Električni stepeni korisnosti i snagaStepen korisnosti kogenerativnog postrojenja predstavlja meru koliko se efikasno koristi uložena energija. Ukupan stepen korisnosti sastoji se od električnog i termičkog stepena korisnosti i u normalnom slučaju se kreće između 80 i 90 %. Shodno tome, u optimalnom slučaju 90 % ukupne toplotne snage ložišta može da se iskoristi energetski.

Toplotna snaga ložišta izračunava se na sledeći način:

Q· F v·B Hi =

Jednačina 6-1: QF = toplotna snaga [kW]; vB = zapreminski protok biogasa [m³/h]; Hi = donja toplotna moć biogasa [kWh/m³]

Načelno za gasne Otto motore i motore sa inicijalnim paljenjem može da se pođe od toga da električni i termički stepen korisnosti iznosi po 50 % ukupnog stepena korisnosti. Električni stepen

korisnosti predstavlja proizvod stepena korisnosti motora i stepena korisnosti generatora i dobija se množenjem ova dva stepena korisnosti. Pregled ostvarivih stepena korisnosti prikazan je na slici 6.6.

Električni stepeni korisnosti kogenerativnih postrojenja sa pogonom na motor sa inicijalnim paljenjem kreću se između 30 i 43 % i u donjem rasponu snage su, uz istu električnu snagu, veći od onih kogenerativnih postrojenja sa pogonom na gasni Otto motor. Stepeni korisnosti kogenerativnih postrojenja sa pogonom na gasni Otto motor kreću se između 34 i 40 %. Sa povećanjem električne snage rastu električni stepeni korisnosti, kako kod motora sa inicijalnim paljenjem, tako i kod gasnih Otto motora. Pošto se stepeni korisnosti od strane proizvođača kogenerativnih postrojenja utvrđuju u uslovima probnog rada (kontinualni rad sa prirodnim gasom), vrednosti ostvarene u praktičnoj primeni u biogas postrojenju uglavnom jesu niže od onih navedenih od strane proivođača. Pre svega treba uzeti u obzir da u praksi u retkim slučajevima može kontinualno da se radi sa punim opterećenjem i da su stepeni korisnosti u režimu delimičnog opterećenja manji nego kod režima rada sa punim opterećenjem. Ta uzajamna povezanost je specifična za svaki agregat i može da se izvede iz tehničke dokumentacije.

Na električni stepen korisnosti, kapacitet i emisije štetnih gasova kogenerativnog postrojenja može da utiče mnoštvo faktora. Pre svega komponente motora kao što su na primer svećice, motorno ulje, ventili i klipovi, ali i filteri za vazduh, gas ili ulje podležu habanju usled starosti. Ove komponente podložne habanju bi radi produžetka životnog veka kogenerativnog postrojenja trebalo menjati u redovnim intervalima. Po pravilu se remontni ciklusi određuju od strane proizvođača kogenerativnog postrojenja. Osim toga i podešavanja kogenerativnog postrojenja, kao na primer vrednost lambda koeficijenta, trenutak paljenja i zazor ventila, mogu merodavno da utiču na električni stepen korisnosti i snagu, ali i na visinu

STEPEN KORISNOSTI KOGENERATIVNIH POSTROJENJA NA BIOGAS

Slika 6.6: Električni stepen korisnosti kogenerativnih postrojenja na biogas [6-40]

119118


6

Slika 6.7: Razdelnik za grejanje [FNR/M. Paterson]

emisija štetnih gasova. Za sprovođenje remonta i podešavanja zadužen je operater postrojenja u sopstvenoj režiji ili na bazi postojećih ugovora o održavanju sklopljenih sa servisnim timom proizvođača kogenerativnog postrojenja ili preduzećem angažovanim od strane operatera. Uopšteno, može da se konstatuje da podešavanjem kogenerativnog postrojenja u rasponu graničnih vrednosti TU vazduh može značajno da se utiče na kvalitet sagorevanja, električnu snagu i električni stepen korisnosti [6-25].

6.2.1.6 Izdvajanje toplotne energijeRadi iskorišćenja toplote nastale prilikom proizvodnje električne energije neophodno je predvideti prenos toplotne energije preko razmenjivača toplote. U kogenerativnom postrojenju sa pogonom na motor sa unutrašnjim sagorevanjem toplota nastaje na različitim temperaturnim nivoima. Najveća količina toplotne energije može da se izdvoji preko sistema rashladne vode motora sa unutrašnjim sagorevanjem. Zahvaljujući svojoj temperaturi, ona može da se koristi za grejanje ili u proizvodnom procesu. Na slici 6.7 prikazan je razdelnik za grejanje. Za izdvajanje toplote iz ciklusa rashladne vode koriste se uglavnom pločasti razmenjivači toplote [6-12]. Izdvojena toplota se nakon toga preko razdelnika raspoređuje na pojedine grejne cikluse.

Temperatura otpadnih gasova iznosi oko 460 do 550 °C. Za izdvajanje toplote iz otpadnog gasa koriste se rekuperatori toplote otpadnih gasova od nerđajućeg čelika, koji su uglavnom izvedeni kao razmenjivači sa cevnim snopom [6-12]. Tipično korišćeni prenosnici toplote su para različitih nivoa pritiska, topla voda i termičko ulje.

Potrošnja toplotne energije u sopstvenom gazdinstvu relativno brzo može da se pokrije otpadnom toplotom iz kogenerativnog postrojenja. Ona je po pravilu samo zimi visoka, dok leti najveći deo toplote mora da se odvodi preko pomoćnog uređaja za rashlađivanje, ako ne postoji eksterna potrošnja toplotne energije. Pored toplotne energije potrebne za zagrevanje fermentora, koja čini oko 20 do 40 % ukupno nastale količine toplote, mogu dodatno da se zagrevaju na primer radne ili stambene prostorije. Kogenerativna postrojenja su u celini kompatibilna sa uobičajenom grejnom tehnikom i stoga se lako mogu priključiti na grejni ciklus. Za slučaj

otkazivanja kogenerativnog postrojenja kao pomoćni uređaj trebalo bi da se zadrži kotao, koji često već postoji.

Pored drugih internih potrošača toplote (na primer grejanje štale, hlađenje mleka) eksternom potrošnjom toplotne energije izvan sopstvenog gazdinstva može da se ostvari ekonomska dobit. S obzirom na rastuće troškove obnovljivih sirovina korišćenih kao supstrat, tek prodaja toplotne energije može da omogući ekonomsku isplativost postrojenja. Za korišćenje toplotne energije su već izmenama EEG iz 2004. i 2009. godine predviđene posebne povlastice (bonus za kogeneraciju). Sa propisima EEG 2012 uvedena je takozvana obaveza korišćenja toplote. Prema tome sva biogas postrojenja koja se puštaju u rad nakon 1.1.2012. godine i koja žele da ostvare tarifu prema EEG, počevši od 3. godine rada moraju da iskoriste najmanje 60 % nastale toplotne energije (25 % toplotne energije može paušalno da se prizna za zagrevanje fermentora) (vidi poglavlje 7).

U slučaju da postoje povoljne mogućnosti za prodaju toplotne energije, može biti svrsishodno da se u postrojenju ostvari ušteda toplote pomoću bolje toplotne izolacije fermentora ili efikasnijeg unosa toplote u fermentor. Međutim, u slučaju prodaje toplotne energije treba voditi računa o delom potrebnom kontinuitetu u isporuci toplotne energije, koja često mora da premosti intervale održavanja i periode prekida rada. Potencijalni potrošači toplotne energije mogu biti okolni privredni subjekti (rasadnici, ribnjaci, sušare za drvo i drugi) i javne ustanove ili stambeni objekti. Poseban potencijal za korišćenje toplote imaju procesi oplemenjivanja i sušenja sa visokom potrošnjom toplotne energije. Dodatnu alternativu predstavlja trigeneracija (vidi poglavlje 6.2.5.2).

6.2.1.7 Gasna rampaDa bi gasni motori mogli efikasno da koriste biogas, moraju biti ispunjeni određeni zahtevi u pogledu fizičkih karakteristika gasa. To su pre svega pritisak pod kojim biogas ulazi u gasni motor (uglavnom 100 bara) i definisani zapreminski protok. Ako ti parametri nisu u skladu sa zahtevima, na primer ako se u fermentoru ne oslobađa dovoljno gasa, motori rade sa delimičnim opterećenjem ili se isključuju. Da bi ti zahtevi bili konstantno ispunjeni i da bi se ispunili bezbednosni propisi, vrši se instaliranje gasne rampe direktno ispred kogenerativnog postrojenja.

Gasna rampa bi zajedno sa celokupnim gasovodom trebalo da je usklađena sa smernicama Nemačkog stručnog i naučnog udruženja za gas i vodu (DVGW). Svi gasovodi moraju da se obeleže ili žutom bojom ili žutim strelicama. Rampa mora da poseduje dva samostalno zatvarajuća ventila (magnentni ventili), jedan zaporni ventil izvan mesta postavljanja, zaustavljač plamena i prekidač koji reaguje u slučaju potpritiska. Svrishodno je da se u gasnu rampu integriše gasno brojilo za utvrđivanje količine gasa i fini filter za uklanjanje čestica iz biogasa. Ukoliko je potrebno, u rampu se ugrađuje i kompresor. Na slici 6.8 prikazan je primer gasne rampe.

Za gasovodne instalacije je od posebnog značaja da se integrišu uređaji za ispuštanje kondenzata, jer već male količine kondenzata usled niskih pritisaka gasa mogu da dovedu do zagušenja gasovoda.

Slika 6.8: Kogenerativno postrojenje sa gasnom rampom [FNR/M. Paterson]

6.2.1.8 Rad, održavanje i mesto postavljanjaKorišćenje biogasa u kogenerativnim postrojenjima zahteva određene okvirne uslove, koji moraju da se ispune i uzmu u obzir. Ovde pored rada postrojenja treba voditi računa i o utvrđenim intervalima održavanja i zahtevima u pogledu mesta postavljanja kogenerativnog postrojenja.

RadKogenerativna postrojenja usled različitih regulacionih, kontrolnih i upravljačkih mehanizama u normalnom slučaju rade potpuno automatizovano. Da bi bila omogućena ocena rada kogenerativnog postrojenja, u dnevniku rada, radi utvrđivanja trendova, treba dokumentovati sledeće podatke:• ostvareni broj radnih sati,• broj paljenja,• temperatura rashladne vode motora,• potisna i povratna temperatura vode za grejanje,• pritisak rashladne vode,• pritisak ulja,• temperatura otpadnog gasa,• protivpritisak otpadnog gasa,• potrošnja goriva,• proizvedena snaga (termička i električna).Podaci po pravilu mogu da se utvrde i dokumentuju preko upravljačkog sistema kogenerativnog postrojenja. Često može da se realizuje i povezivanje upravljačkog sistema kogenerativnog postrojenja sa regulacionim kolima biogas postrojenja, kao i razmena podataka sa centralnim kontrolnim sistemom, odnosno daljinski prenos podataka putem interneta, koji omogućava i daljinsku dijagnozu od strane proizvođača. Međutim, pored elektronskog praćenja treba sprovoditi obilazak i vizuelnu kontrolu postrojenja. Kod kogenerativnih postrojenja sa motorom sa inicijalnim paljenjem bi pored potrošene količine gasa trebalo da se meri i potrošnja startnog goriva.

Da bi mogao da se utvrdi termički stepen korisnosti kogenerativnog postrojenja, trebalo bi da se pored proizvedene količine električne energije preko kalorimetra meri i proizvedena količina toplotne energije. Na taj način je, osim toga, moguće pružanje relativno tačnih informacija o potrebnoj procesnoj toploti ili o količini toplotne energije koja je potrebna drugim

potrošačima priključenim na grejni ciklus kogenerativnog postrojenja (eventualno štale itd.)

Da bi motori u dovoljnoj meri bili snabdeveni gasom, mora da se osigura određeni pritisak protoka pre ulaska u gasnu rampu. U slučaju skladištenja gasa bez pritiska, u tu svrhu pomoću odgovarajućih kompresora za gas treba izvršiti povećanje pritiska gasa.

Veliku ulogu u bezbednom radu motora igra ulje za podmazivanje. Pomoću ulja za podmazivanje neutrališu se kiseline koje nastaju u motoru. Ulje za podmazivanje bi usled starenja, zaprljanja i nitriranja, odnosno smanjenja moći neutralizacije, u zavisnosti od vrste motora, ulja i broja radnih sati, trebalo da se menja u redovnim razmacima. Pored redovnih intervala zamene ulja, pre svake zamene trebalo bi da se uzme uzorak ulja. Taj uzorak zatim može da se ispita u specijalizovanoj laboratoriji. Na osnovu laboratorijskih rezultata mogu da se dobiju informacije o dužini neophodnih intervala zamene ulja, kao i o habanju motora [6-11]. Često se ovi zadaci obavljaju eksterno na bazi ugovora o održavanju. Da bi se intervali u kojima je potrebno izvršiti zamenu ulja produžili, korišćena količina ulja često se povećava primenom proširenih korita za ulje koja se nude od strane mnogih proizvođača.

OdržavanjeRad kogenerativnog postrojenja na biogas zahteva ispunjavanje zadatih intervala održavanja. Tu spada i preventivno održavanje kao na primer zamena ulja i zamena habajućih delova. Neadekvatan remont i održavanje mogu da dovedu do oštećenja kogenerativnog postrojenja i usled toga da prouzrokuju značajne troškove [6-11], [6-22].

Svaki proizvođač kogenerativnih postrojenja na raspolaganje stavlja plan inspekcija i održavanja. Na osnovu tih planova može da se vidi koji radovi na održavanju i remontu modula moraju da se izvrše u kojim vremenskim intervalima. Vremenski razmak između različitih mera održavanja zavisi od faktora kao što je tip motora itd. Putem obuke koja se nudi od strane proizvođača kogenerativnih postrojenja, postoji mogućnost da se neki od radova izvedu u sopstvenoj režiji [6-11].

Pored planova održavanja nude se i ugovori o servisiranju. Pre kupovine kogenerativnog postrojenja trebalo bi razjasniti detalje ugovora o servisiranju, pri čemu posebno treba voditi računa o sledećim tačkama:• koje radove sprovodi operater,• koji oblik ugovora o servisiranju će se sklopiti,• ko isporučuje materijal za rad,• koji je rok trajanja ugovora,• da li ugovor uključuje i veliki remont,• kako će se tretirati pojava vanrednih problema.Koje će usluge biti obuhvaćene ugovorom o servisiranju, između ostalog zavisi i od toga koje radove operater može da izvrši u sopstvenoj režiji. Radna grupa za pogonske mašine Udruženja za mašinstvo i sistemski inženjering (VDMA) izradila je specifikaciju i tipski ugovor o remontu i održavanju. Bazirajući se na toj specifikaciji, nastale su smernice VDI 4680 „Kogenerativna postrojenja – načelna pitanja ugovora o servisiranju“. Tu mogu da se dobiju odgovarajuće informacije o sadržaju i strukturi tih ugovora [6-2]. Shodno VDMA mogu da se definišu različiti oblici ugovora o servisiranju.

121120


6

Ugovor o inspekciji obuhvata sve mere utvrđivanja i ocene stvarnog stanja kontrolisanog postrojenja. Naknada može da se utvrdi u vidu paušalnog iznosa ili se određuje prema obimu posla, pri čemu treba definisati da li će se inspekcije sprovoditi jednokratno ili redovno.

Ugovor o remontu obuhvata sprovođenje neophodnih mera za održavanje zadatog stanja. Predviđene radove treba taksativno navesti u jednoj listi koja čini sastavni deo ugovora. Radovi mogu da se izvode periodično ili u zavisnosti od stanja postrojenja. Ugovorne strane mogu da dogovore plaćanje prema obimu posla ili paušalno. U zavisnosti od ugovornog sporazuma, predviđene usluge mogu da obuhvataju i otklanjanje smetnji koje operater ne može da otkloni sam.

Ugovor o popravci obuhvata sve neophodne mere za ponovno uspostavljanje zadatog stanja. Radovi koje je potrebno izvršiti proističu iz okolnosti pojedinačnog slučaja. Naknada se uglavnom utvrđuje prema obimu posla [6-1].

Ugovor o održavanju, nazvan i ugovor o kompletnom remontu, obuhvata mere neophodne za održavanje sigurnog režima rada (remont i popravke, montaža rezervnih delova i pogonski materijali osim goriva). Usled dužine trajanja ugovora (po pravilu 10 godina), on takođe obuhvata i takozvani generalni remont. Ovaj ugovor je u velikoj meri adekvatan garanciji. Naknada se uglavnom utvrđuje u vidu paušalnog iznosa [6-1].

Radni vek motora sa inicijalnim paljenjem prosečno iznosi 35.000 sati u pogonu [6-27] [6-28], što uz 8.000 sati u pogonu u toku godine ukupno čini oko 4½ godine. Nakon toga je potreban generalni remont motora, pri čemu se uglavnom menja ceo motor, pošto se generalni remont usled niskih cena motora ne isplati. Kod gasnih Otto motora može da se pođe od prosečnog radnog veka od 60.000 sati u pogonu, odnosno oko 7½ godina. Nakon toga se sprovodi generalni remont motora. Tada se menjaju gotovo svi delovi osim bloka motora i kolenastog vratila. Nakon generalnog remonta može da se očekuje ista dužina radnog veka [6-2]. Radni vek, između ostalog, u velikoj meri zavisi od održavanja i nege motora, zbog čega može veoma da varira.

Mesto postavljanjaKogenerativna postrojenja trebalo bi da se postavljaju samo u za to pogodnim objektima. Radi smanjenja emisije buke trebalo bi da objekti poseduju zvučnu izolaciju, a sami kogenerativni moduli da se opreme kućištem kao akustičnom zaštitom. Pored dovoljno mesta za sprovođenje radova na remontu, treba voditi računa o dovoljnoj ventilaciji da bi motori imali dovoljno vazduha. Za to može biti potrebno korišćenje odgovarajućih ventilatora za dovod i odvod vazduha. Drugi detaljni zahtevi u pogledu mesta postavljanja kogenerativnih postrojenja mogu da se pronađu u Bezbednosnim pravilima za poljoprivredna biogas postrojenja.

Za postavljanje na otvorenom prostoru nude se kogenerativni moduli koji su instalirani u zvučno izolovane kontejnere. U tim kontejnerima su u normalnom slučaju već od strane proizvođača kogenerativnog postrojenja ispunjeni zahtevi u odnosu na mesto postavljanja. Dodatnu prednost kontejnerske izvedbe predstavlja to što se postrojenja kompletno montiraju kod proizvođača i nakon toga testiraju. Tako vreme od postavljanja do puštanja u rad može da se smanji na jedan do dva dana. Primeri za postavljanje kogenerativnih postrojenja prikazani su na slici 6.9.

6.2.2 Stirlingovi motoriStirlingov motor spada u toplotne ili ekspanzione motore. Ovde se klip, za razliku od motora sa unutrašnjim sagorevanjem, ne pomera usled ekspanzije gasova nastalih unutrašnjim sagorevanjem, već širenjem (ekspanzijom) zatvorenog gasa koji se širi usled dovoda energije, odnosno toplote iz eksternog izvora. Usled ovog odvajanja izvora energije, odnosno toplote, od faktičke proizvodnje snage u Stirlingovom motoru, neophodna toplota može da se obezbedi iz različitih izvora energije, kao na primer gasnog gorionika koji radi na biogas.

Načelni princip funkcionisanja Stirlingovog motora baziran je na efektu da gas prilikom promene temperature menja zapreminu. Ako se ovaj radni gas neprekidno pomera iz prostora sa konstantno visokom temperaturom u prostor sa konstantno niskom temperaturom i nazad, moguć je kontinualni rad motora. Na taj način radni gas ostaje u zatvorenom ciklusu. Princip rada prikazan je na slici 6.10. Stirlingovi motori usled kontinualnog sagorevanja imaju niske emisije štetnih materija

Slika 6.9: Kogenerativno postrojenje postavljeno u građevinskom objektu i kontejnerska izvedba kogenerativnog postrojenja [FNR/D. Riesel]

i buke, kao i niske zahteve u pogledu održavanja. Oni su usled niskog opterećenja konstruktivnih elemenata i zatvorenog gasnog ciklusa povezani sa niskim troškovima održavanja. Električni stepeni korisnosti su, u poređenju sa konvencionalnim gasnim Otto motorima, niži i kreću se između 24 i 28 %. Snaga Stirlingovih motora se prvenstveno kreće u rasponu ispod 100 kWel [6-33].

Zbog spoljnog sagorevanja postavljaju se samo niski zahtevi u pogledu kvaliteta biogasa, zbog čega mogu da se koriste i gasovi sa niskim sadržajima metana [6-13]. Nepostojanje potrebe za prethodnim prečišćavanjem biogasa moglo bi da predstavlja najveću prednost Stirlingovog motora u odnosu na konvencionalne motore na biogas sa unutrašnjim sagorevanjem. Kao nedostatak treba navesti inertnost prilikom promene opterećenja, što kod stacionarnih postrojenja, kao što su kogenerativna postrojenja, međutim, nije toliko značajno kao na primer kod motornih vozila.

Stirlingovi motori koji rade na prirodni gas na tržištu su raspoloživi u kategoriji veoma malih snaga. Međutim, da bi bili konkurentni u oblasti korišćenja biogasa, potreban je dalji tehnički razvoj. Stirlingov motor, kao i motori sa inicijalnim paljenjem ili gasni Otto motori, može da se koristi u kogenerativnom postrojenju, ali u Nemačkoj trenutno postoji samo nekoliko pilot-projekata.

6.2.3 Mikro gasne turbineMikro gasnim turbinama ili mikroturbinama nazivaju se male brzohodne gasne turbine sa niskim temperaturama i pritiscima u komori za sagorevanje u donjem rasponu električne snage do 200 kWel. Trenutno postoje razni proizvođači mikro gasnih turbina u SAD i Evropi. Mikro gasne turbine radi poboljšanja stepena korisnosti, za razliku od „normalnih“ gasnih turbina, poseduju rekuperator u kom se vazduh za sagorevanje prethodno zagreva. Konstrukcija mikro gasne turbine prikazana je na slici 6.11.

U gasnim turbinama usisava se atmosferski vazduh i sabija pomoću kompresora. Vazduh dospeva u komoru za sagorevanje u kojoj se uz dodavanje biogasa odvija sagorevanje. Povećanje temperature, do kog dolazi tom prilikom, dovodi do zapreminskog širenja. Vreli gasovi dospevaju u turbinu gde dolazi do njihove relaksacije. Pri tome se oslobađa znatno više snage nego što je potrebno za rad kompresora. Pomoću snage koja nije potrebna za pogon kompresora pokreće se generator za proizvodnju električne energije.

Uz broj obrataja od oko 96.000 o/min. proizvodi se visokofrekventna naizmenična struja, koja se pomoću uređaja energetske elektronike tretira tako da može da se isporuči u elektromrežu. U slučaju da mikro gasne turbine treba da se koriste za biogas, potrebno je da se, u odnosu na rad na prirodni gas, između ostalog izvrše modifikacije na komori za sagorevanje i mlaznicama za gorivo [6-8]. Emisije buke mikro gasnih turbina kreću se u rasponu visokih frekvencija i mogu dobro da se izoluju.

Pošto biogas mora da se utisne u komoru za sagorevanje mikro gasne turbine, u kojoj može da se javi natpritisak od nekoliko bara, potrebno je povećanje pritiska gasa. Pored pritiska u komori za sagorevanje u obzir treba uzeti i gubitke pritiska uslovljene strujanjem i masenim protokom preko

gasovoda, ventila i gorionika, tako da povećanje pritiska iznosi do 6 bara iznad atmosferskog pritiska. U tu svrhu se na mikro gasnu turbinu ispred dotura goriva priključuje kompresor.

Nepoželjne primese u biogasu (pre svega voda i siloksani) mogu da oštete mikro gasnu turbinu, zbog čega mora da se sprovodi sušenje, odnosno filtriranje gasa (kod sadržaja siloksana preko 10 mg/m3 CH4). Pri tome mikro gasna turbina u poređenju sa gasnim motorima poseduje veću toleranciju u odnosu na sadržaj sumpora. Mikro gasne turbine mogu da prerade biogas sa sadržajima metana od 35 do 100 % [6-7], [6-8].

Usled kontinualnog sagorevanja sa viškom vazduha i niskim pritiscima u komori za sagorevanje, mikro gasne turbine proizvode znatno niže emisije otpadnih gasova od motora. To omogućava nove načine iskorišćenja otpadnih gasova, kao na primer direktno sušenje stočne hrane ili đubrenje biljaka sa CO2 u stakleničkoj proizvodnji. Otpadna toplota je raspoloživa na relativno visokoj temperaturi i prenosi se samo preko otpadnih gasova. Na taj način nastala toplota može da se iskoristi troškovno povoljnije i tehnički jednostavnije nego kod motora sa unutrašnjim sagorevanjem [6-8], [6-38], [6-36].

Intervali održavanja su, makar kod mikro gasnih turbina koje rade na prirodni gas, znatno duži nego kod motora. Od strane

Slika 6.10: Princip rada Stirlingovog motora iz [6-13] prema [6-20]

Slika 6.11: Konstrukcija mikro gasne turbine [E-quad Power Systems GmbH]

123122


6

proizvođača se kao interval održavanja navodi 8.000 sati uz životni vek od oko 80.000 sati. Nakon oko 40.000 sati treba predvideti generalni remont sa zamenom komponenti sistema za vreli gas.

Nedostatak mikro gasnih turbina predstavlja električni stepen korisnosti koji je sa oko 30 % relativno nizak. Ova, u poređenju sa konvencionalnim biogas-motorima, relativno niska vrednost se, međutim, kompenzuje dobrim ponašanjem pri delimičnom opterećenju (50–100 %) i konstantnim stepenima korisnosti između intervala održavanja. Investicioni troškovi su u poređenju sa konceptima korišćenja biogasa baziranim na motorima iste snage za 15 do 20 % veći [6-38]. Očekuje se, međutim, smanjenje troškova kada mikro gasne turbine budu više zastupljene na tržištu. Trenutno se sprovode ogledi sa mikro gasnim turbinama na biogas, mada one još uvek nisu relevantne u praksi.

6.2.4 Gorive ćelijeNačin delovanja gorive ćelije načelno se razlikuje od konvencionalnih načina proizvodnje energije iz biogasa. Konverzija hemijske energije u električnu energiju se ovde odvija direktno. Goriva ćelija garantuje visoke električne stepene korisnosti do 50 % pri radu gotovo bez emisija. I u režimu rada sa delimičnim opterećenjem mogu da se ostvare dobri stepeni korisnosti.

Princip funkcionisanja gorive ćelije može da se uporedi sa obrnutim procesom elektrolize vode. Kod elektrolize se uz dodavanje električne energije molekul vode cepa na vodonik (H2) i kiseonik (O2). U gorivoj ćeliji naspram toga uz dodavanje električne energije i toplote H2 i O2 formiraju vodu (H2O). Njoj su shodno tome za elektro-hemijsku reakciju kao „gorivo“ potrebni vodonik i kiseonik [6-16]. Konstrukcija gorive ćelije je pri tome načelno uvek ista. Ćelija se sastoji od dve gasoprovodne ploče (anoda i katoda) koje su razdvojene elektrolitom. Kao elektroliti u raznim tipovima gorivih ćelija mogu da se koriste razni materijali. Primer načina funkcionisanja prikazan je na slici 6.12.

Biogas načelno mora da se tretira pre korišćenja u gorivim ćelijama. Pre svega mora da se ukloni sumpor putem postupaka prikazanih u poglavlju 6.1.1. Metan se pomoću reformiranja biogasa konvertuje u vodonik, pri čemu za razne tipove gorivih ćelija moraju da se sprovedu različiti stepeni koji su detaljno prikazani u [6-30]. Tipovi gorivih ćelija navedeni su prema vrsti korišćenih elektrolita i mogu da se podele na niskotemperaturne (AFC, PEMFC, PAFC, DMFC) i visokotemperaturne gorive ćelije (MCFC, SOFC). Koja je ćelija najpogodnija za korišćenje, zavisi od načina iskorišćenja toplote i raspoloživih kategorija snage.

Polimerno elektrolitska membranska (PEM) goriva ćelija predstavlja obećavajuću opciju za primenu u malim biogas postrojenjima. Usled svoje radne temperature (80 °C), toplotna energija može direktno da se isporuči u postojeću toplovodnu mrežu. Usled vrste korišćenog elektrolita može da se očekuje dug životni vek PEM, mada je veoma osetljiva na nečistoće u gorivom gasu. Trenutno se pre svega uklanjanje ugljen-monoksida koji nastaje prilikom reformiranja još smatra kritičnim.

Najrazvijenija je fosforno oksidna goriva ćelija (PAFC – Phosphoric Acid Fuel Cell). Ona se uz primenu prirodnog gasa koristi najčešće u svetu i trenutno predstavlja jedinu komercijalno raspoloživu gorivu ćeliju, koja je u okviru testiranja u praksi ostvarila do 80.000 sati u pogonu [6-30]. Trenutno za korišćenje biogasa na raspolaganju stoje PAFC ćelije koje pokrivaju raspon snage od 100–200 kWel. Moguće je ostvariti stepene korisnosti do 40 %. PAFC je manje osetljiva na ugljen-dioksid i ugljen-monoksid.

Rastopljeno karbonatna goriva ćelija (MCFC – Molten Carbonate Fuel Cell) radi sa rastopljenim karbonatom kao elektrolitom i nije osetljiva na ugljen-monoksid i tolerantna je na ugljen-dioksid do zapreminskog udela od 40 %. Usled svoje radne temperature (600–700 °C), reformiranje može da se odvija unutar ćelije. Njena otpadna toplota može na primer dalje da se iskoristi u priključenim turbinama. MCFC-postrojenja mogu da ostvare električne stepene korisnosti do 50 % u rasponu snage od 40–300 kWel i trenutno se nalaze u fazi uvođenja na tržište [6-30].

Još jednu visokotemperaturnu gorivu ćeliju predstavlja čvrsto oksidna (SOFC – Solid Oxide Fuel Cell). Ona radi pri temperaturama između 600 i 1.000 °C. Postiže visoke električne stepene korisnosti (do 50 %) i ovde reformiranje metana u vodonik može da se odvija unutar ćelije. Ona pokazuje nisku osetljivost na sumpor što predstavlja prednost prilikom korišćenja biogasa. Primena biogasa se ovde, međutim, nalazi još u fazi istraživanja, odnosno pilot-projekata. Zamisliva je primena u oblasti najmanjih postrojenja za mikromreže biogasa.

Trenutno proizvođači prednost daju PEMFC gorivoj ćeliji, pri čemu ona u rasponu malih snaga konkuriše SOFC (veći stepeni korisnosti, ali i veći troškovi SOFC) [6-30]. Međutim, do sada je PAFC dominantna na tržištu.

Trenutno su za sve tipove gorivih ćelija investicioni troškovi još veoma visoki i daleko iznad kogenerativnih postrojenja sa motornim pogonom. Prema [6-30] cena PEMFC iznosi između 4.000 i 6.000 €/kW. Ovde bi ciljna vrednost bila između 1.000 i 1.500 €/kW. U raznim pilot-projektima se ispituje u kojoj meri investicioni troškovi mogu da se smanje i da li mogu da se delom otklone postojeći tehnički problemi, koji se javljaju pre svega prilikom korišćenja biogasa.

6.2.5 Iskorišćenje otpadne toplote u kogenerativnim postrojenjima u režimu prioritetne proizvodnje električne energije

Referentnu veličinu za regulaciju rada kogenerativnih postrojenja u oblasti prirodnog gasa/biometana u većini slučajeva predstavlja potrošnja toplotne energije. To znači da električna energija može da se isporučuje neograničeno, dok kogenerativno postrojenje radi u zavisnosti od potrebne toplotne energije. Pri tome kogenerativna postrojenja u režimu prioritetne proizvodnje toplotne energije u većini slučajeva treba da pokriju osnovno toplotno opterećenje snabdevanog objekta (70–80 % godišnje potrošnje), dok se vršno opterećenje pokriva dodatnim kotlovima. Za razliku od toga o kogenerativnom postrojenju u režimu prioritetne proizvodnje električne energije govorimo kada se kriva opterećenja kogenerativnog postrojenja definiše iz potrošnje električne energije. To može biti slučaj ako se električna energija ne isporučuje u elektromrežu ili ako postoji relativno konstantna potrošnja električne energije. Za to su predviđena velika postrojenja, odnosno industrijske lokacije sa dovoljnim odvodnicima toplote. Da bi se ostvario veliki broj radnih sati, trebalo bi da postoji akumulator toplote i da se isključivo pokriva osnovno opterećenje. Postrojenja su često opremljena sistemom za upravljanje opterećenjem. To znači da je kogenerativno postrojenje u stanju da u slučaju potrebe pređe sa jedne na drugu opciju korišćenja, što može biti prednost na primer u stambenim naseljima ili bolnicama.

Praktično se kod biogas postrojenja sa decentralizovanom proizvodnjom električne energije u većini slučajeva radi o kogenerativnom postrojenju u režimu prioritetne proizvodnje električne energije, kod kog se proizvedena količina električne energije orijentiše prema maksimalnoj količini koja može da se isporuči u mrežu. Ona je ograničena samo raspoloživom količinom gasa, odnosno veličinom kogenerativnog postrojenja. Pregled ekonomske isplativosti mogućih koncepata korišćenja toplote dat je u poglavlju 8.4.

Kao treći, ka budućnosti orijentisani, ali ovde ne bliže razmatrani režim rada, u obzir još dolazi režim prioritetne isporuke energije u distributivnu mrežu. Pri tome se za nekoliko postrojenja sa centralnog mesta unapred definiše nivo kapaciteta (virtuelna elektrana). Načelni izbor između ova dva režima rada se u prvoj liniji vrši na osnovu ekonomskih aspekata.

6.2.5.1 Snabdevanje toplotnom energijom/distribucija toplote (mreže lokalnog sistema grejanja)

Odlučujući faktor za ekonomski isplativ rad biogas postrojenja sa nadovezujućom proizvodnjom električne energije na licu mesta predstavlja prodaja toplote nastale prilikom proizvodnje električne energije. Pre svega u ruralnim predelima nameće se mogućnost prodaje te toplotne energije okolnim stanovnicima. Za prodaju na širem području bi u tim slučajevima moglo da se razmotri instaliranje mreža lokalnog sistema grejanja. Ta mreža se sastoji od snopa dveju predizolovanih čeličnih ili plastičnih cevi koje vodu transportuju na 90 °C (potisni vod) i 70 °C (povratni vod). Prenos toplote iz biogas postrojenja u mrežu vrši se preko razmenjivača toplote, dok su pojedinačni objekti opremljeni podstanicama i kalorimetrima. Cevi sistema lokalnog grejanja trebalo bi da raspoložu sistemom za detekciju

Slika 6.14: Primer apsorpcione rashladne mašine [EAW Energieanlagenbau GmbH]

Slika 6.12: Princip funkcionisanja gorive ćelije [TI]

Slika 6.13: Šema funkcionisanja apsorpcione rashladne mašine

curenja i da su postavljene na dovoljnoj dubini (1 m) da bi izdržale saobraćajno opterećenje i niske temperature. Osim toga bi trebalo voditi računa o sledećim tačkama: • blagovremeno planiranje i izrada koncepta,• visok nivo minimalne potrošnje toplote,• dovoljan broj priključenih stambenih jedinica (min. 40),• po mogućnosti velika gustina priključenih stambenih jedinica.Za priključene potrošače toplotne energije postoji prednost u vidu nezavisnosti od velikih energetskih tržišta, a povezano sa tim velika sigurnost snabdevanja i na kraju i smanjenje troškova energije. Do sada je ovaj oblik prodaje toplotne energije realizovan u mnogim bioenergetskim selima (na primer Jinde, Frajamt ili Volpertshauzen). Dužine vodova kreću se između 4 i 8 km. Ekonomska isplativost mreža lokalnog sistema grejanja pobliže je razmatrana u poglavlju 8.4.3.

6.2.5.2 Proizvodnja rashladne energijeJoš jednu mogućnost korišćenja toplote nastale u procesu sagorevanja biogasa predstavlja konverzija toplotne u rashladnu energiju. To se dešava takozvanim postupkom sorpcije, koji može da se podeli na postupak adsorpcije i postupak apsorpcije rashladne energije. Ovde će iz razloga veće relevantnosti biti opisan postupak apsorpcije, odnosno apsorpciona rashladna mašina, kakva je načelno poznata iz starih frižidera. Princip postupka prikazan je na slici 6.13. Primer realizacije u biogas postrojenju može da se vidi na slici 6.14.

125124


6

Za proizvodnju rashladne energije koriste se dva radna medijuma, od kojih je jedan rashladna tečnost, a drugi apsorpciona tečnost. Apsorpciona tečnost apsorbuje rashladnu, nakon čega se ponovo razdvajaju. Kao radni medijumi mogu da se koriste voda (rashladna tečnost) i litijum-bromid (apsorpciona tečnost) za temperature do 6/12 °C ili amonijak (rashladna tečnost) i voda (apsorpciona tečnost) za temperature do –60 °C.

Apsorpcioni i rashladni fluid razdvajaju se u generatoru. U tu svrhu rastvor mora da se zagreje, za šta se koristi toplota iz kogenerativnog postrojenja. Rashladni fluid usled svoje niže tačke ključanja isparava prvo i dospeva u kondenzator. Rastvor koji je sada osiromašen rashladnom tečnošću dospeva u apsorber. U kondenzatoru se rashladno sredstvo hladi i time postaje tečno. Nakon toga u ekspanzionom ventilu ekspandira na željenu temperaturu i pritisak. Rashladno sredstvo nakon toga u isparivaču isparava uz apsorpciju toplote. Tu se odvija faktičko hlađenje strujnog kruga rashladne vode na koji su priključeni potrošači. Para rashladne tečnosti koja pri tome nastaje odlazi u apsorber. U apsorberu apsorpciona tečnost apsorbuje rashladnu tečnost, čime je ciklus zaokružen [6-12], [6-37].

Jedini mehanički pokretljiv deo predstavlja pumpa za rastvor, čime je smanjeno habanje i stoga i potrebno održavanje tih uređaja. Druga prednost apsorpcionih rashladnih uređaja sastoji se u njihovoj niskoj potrošnji električne energije u poređenju sa kompresorskim rashladnim uređajima, koji doduše mogu i da proizvedu niže temperature. Ovaj postupak se danas koristi u mnogim oblastima poljoprivrede, kao što su hlađenje mleka ili klimatizovanje štala.

6.2.5.3 Koncepti naknadne proizvodnje električne energije

Sa tehnikom organskog Rankinovog ciklusa (ORC) na raspolaganju stoji tehnologija, koja je u stanju da deo viška otpadne toplote iz kogenerativnog postrojenja, i sa niskim temperaturama, konvertuje u električnu energiju. Princip funkcionisanja ove tehnologije oslanja se na parni proces (vidi [6-13]), samo što se ovde kao radni medijum ne koristi voda, već materije sa nižim temperaturama ključanja, odnosno kondenzacije. Proces potiče iz proizvodnje električne energije iz geotermalnih izvora i tamo se već godinama uspešno primenjuje. Kao radni medijum se trenutno testiraju ekološki prihvatljive materije (silikonsko ulje), čime sa tržišta treba da se potisnu do sada korišćene lako zapaljive (na primer toluen, pentan, propan), odnosno ekološki štetne (hlorofluorougljenik) materije [6-13]. ORC proces je doduše do sada već često realizovan u kombinaciji sa termoelektranama na drvo, ali se ova tehnologija u kombinaciji sa motornim sagorevanjem biogasa nalazi još u početnoj fazi.

Pomoću ORC procesa u kogenerativnom postrojenju snage 1 MWel prema proceni može dodatno da se proizvede električna energija reda veličine 70–100 kWel (7–10 %) [6-27].

Do sada je prema [6-18] razvijen prototip ORC sa projektovanom snagom od oko 100 kWel uz efikasnost od 18,3 %. U međuvremenu postoji nekoliko biogas postrojenja sa nadovezujućom tehnologijom za ORC koja su otpočela sa radom.

Alternativno, uz ORC tehniku postoje pokušaji da se direktno na turbinu baziranu na korišćenju otpadnog gasa priključi dodatni generator i time generiše dodatna električna energija i poveća stepen korisnosti motora.

6.3 Upumpavanje gasa u mrežu

6.3.1 Upumpavanje u mrežu prirodnog gasaU Nemačkoj se upumpavanje biometana vrši u dobro razvijenu mrežu prirodnog gasa. Kako u zapadnoj, tako i u istočnoj Nemačkoj postoje veliki sistemi prirodnog gasa koji omogućavaju teritorijalno pokriveno snabdevanje stanovništva, ali i preuzimanje biometana. Ukupna dužina mreže iznosi oko 510.000 km [6-43]. Snabdevanje prirodnim gasom je najvećim delom bazirano na uvozu iz drugih evropskih zemalja (85 %). Pri tome vodeću ulogu igraju pre svega Rusija (41 %), Norveška (26 %) i Holandija (26 %) [6-43]. U Nemačkoj se zbog različitih dobavljača razvilo pet različitih mreža prirodnog gasa, koje se razlikuju po kvalitetu transportovanog gasa (mreže za gas visoke kalorijske vrednosti – „high“ gas i mreže za gas niske kalorijske vrednosti – „low“ gas).

Tretirani biogas može da se upumpa u različite tipove mreža sa različitim nivoima pritiska. Tako se pravi razlika između mreža niskog pritiska (do 100 mbara), srednjeg pritiska (100 mbari do 1 bar) i visokog pritiska (1 do 120 bara). Često se razlikuju i četiri nivoa snabdevanja, tj. međunarodna daljinska transportna mreža, nadregionalna transportna mreža, regionalna transportna mreža i regionalna distributivna mreža [6-5]. Radi optimizacije troškova snabdevanja, postupak tretmana sa svojim izlaznim pritiskom trebalo bi da se prilagodi postojećem pritisku u mreži, da bi se troškovi naknadnog komprimovanja sveli na minimum. Za upumpavanje tretiranog biogasa potrebno je povećanje pritiska iznad pritiska koji postoji u prenosnom vodu na tački isporuke u mrežu. Svaka tačka isporuke stoga mora da poseduje sopstvenu stanicu za regulisanje i merenje pritiska radi praćenja njegovog nivoa.

Za upumpavanje biogasa u mrežu je u toku proteklih godina stvoren niz zakonskih olakšica. Pored izmene Zakona o obnovljivim izvorima energije (01.01.2012.) je pomoću Uredbe o pristupu gasnoj mreži i Uredbe o naknadi za pristup gasnoj mreži, koje su izmenjene 2012. i 2010. godine, bilo moguće da se ekonomski i tehnički sporna pitanja reše u korist upumpavanja biogasa u mrežu. Između ostalog je utvrđeno da investicioni troškovi priključka na mrežu, tj. pre svega uređaja za regulisanje i merenje pritiska gasa, kompresora i spojnog voda do javne mreže prirodnog gasa, u slučaju da udaljenost biogas postrojenja do javne mreže prirodnog gasa iznosi do deset kilometara, u visini od 75 % idu na teret operatera mreže, a u visini od 25 % na teret isporučioca biogasa. Osim toga je udeo u troškovima priključka na mrežu za isporučioca u slučaju udaljenosti do jednog kilometra ograničen na 250.000 €. Nadalje tekuće operativne troškove snosi operater mreže. Najznačajnija novina sastojala se u tome što se proizvođaču biometana odobrava prioritetni priključak na mrežu i transport gasa [6-10]. U mrežnim područjima (distributivna mreža), odnosno u periodima sa slabim protokom („blaga letnja noć“), može da se desi da količina koja treba da se utisne u mrežu

premašuje kapacitet prihvatanja, usled čega operater mreže višak gasa mora da komprimuje i utisne u nadređenu mrežu. Upumpavanje u mreže visokog pritiska do sada ne odgovara stanju tehnike. Međutim, na tržištu su raspoloživi kompresori različitih izvedbi za različite zapreminske protoke. Tačnije informacije o pravnim okvirnim uslovima mogu da se pronađu u poglavlju 7.

Zahtevi kvaliteta u pogledu biogasa koji se upumpava u mrežu prirodnog gasa takođe su regulisani i dokumentovani u merodavnim regulativama udruženja DVGW. Pri tome radni list G262 daje upustva u vezi sa karakteristikama gasa iz obnovljivih izvora, G260 reguliše kvalitet gasa, a G685 obračun biometana utisnutog u mrežu. Isporučilac je dužan da biometan tretira do nivoa kvaliteta zahtevanog u tim regulativama, dok fino prilagođavanje (prilagođavanje gornje toplotne moći, odorizacija, prilagođavanje pritiska) vrši operater mreže. Ono bi trebalo da se izvrši što je moguće preciznije, da bi se sprečile takozvane zone mešovitog i promenljivog kvaliteta gasa.

U slučaju nameravanog upumpavanja biogasa u mrežu prirodnog gasa, načelno se u pogledu konfiguracije biogas postrojenja, osim izostanka kogenerativnog postrojenja, ništa ne menja. Usled izostanka kogenerativnog postrojenja moraju da se pronađu alternative za obezbeđivanje električne i toplotne energije za potrebe procesa. Električna energija za proces može da se obezbedi iz mreže, a zagrevanje fermentora i eventualno potrebna procesna toplota za tehnologije tretmana gasa (na primer aminsko pranje) bi na primer mogla da se obezbedi pomoću grejnog kotla. Druga mogućnost bi se sastojala u paralelnom radu kogenerativnog postrojenja koje je konfigurisano tako da može da obezbedi energiju neophodnu za proces. Preostali biogas bi mogao da se upumpa u mrežu prirodnog gasa.

6.3.2 Upumpavanje u mikro gasne mrežeMikro gasna mreža predstavlja spoj između biogas postrojenja i jednog, odnosno nekoliko, postrojenja za korišćenje gasa („satelitska“ kogenerativna postrojenja) u vidu cevovoda. Ona u obzir dolazi kada biogas ne može u celini da se iskoristi na licu mesta, ali u prihvatljivoj blizini postoje potrošači toplotne energije. Ovaj postupak principijelno liči na upumpavanje biometana u mrežu prirodnog gasa. Razlika pri tome postoji samo u manjoj potrebi za prečišćavanjem. Pošto ne mora da se menja energetski sadržaj gasa, potrebno je samo sušenje gasa i desumporizacija pomoću postupaka opisanih pod 6.1.1 i 6.1.2. Dodatnu prednost predstavlja bolje iskorišćenje toplotne energije i sa tim povezano povećanje ukupnog stepena korisnosti.

Načelno se primenjuju dve varijante postupka: s jedne strane isključivi rad na biogas, a s druge strane permanentno (uspostavljanje zahtevanog kvaliteta gasa), odnosno povremeno (vršna potrošnja) mešanje sa prirodnim gasom. Kao preferirane oblasti primene u obzir dolaze zatvoreni krugovi potrošača, javne ustanove, industrijski procesi i velika poljoprivredna gazdinstva.

Subvencionisanje mikro gasnih mreža prema EEG za sada nije moguće, pošto finansijski teret ovde pretežno proističe iz investicionih troškova. Operativni troškovi su, za razliku od toga, dosta niski. Podsticanje investicije je, međutim, moguće preko

Slika 6.15: Pumpna stanica sa ponudom biogasa [FNR/D. Riesel]

programa tržišnih podsticaja kojim se odobravaju subvencije u visini od 30 % troškova cevovoda za sirovi biogas koji su duži od 300 m [6-6].

Mikro gasne mreže su do sada u Nemačkoj višestruko realizovane, pri tome dobar primer predstavljaju mreže biogasa u Braunšvajgu, odnosno centru za poljoprivredu Ajhhof. Pošto se i na mikro gasne mreže primenjuju propisi o tarifiranju iz EEG, ovaj vid korišćenja biogasa predstavlja efikasnu opciju za upumpavanje biogasa u mrežu.

6.4 Pogonsko gorivo za motorna vozila

U Švedskoj i Švajcarskoj se biogas već godinama koristi kao pogonsko gorivo za autobuse, kamione, ali i u privatnom sektoru. I u Nemačkoj je realizovano nekoliko projekata koji, međutim, još nisu doveli do široke implementacije. Pored nekih pumpnih stanica koje prodaju čisti biometan (na primer Jameln), se krajem 2012. godine već na 288 pumpnih stanica za prirodni gas nudio biometan u različitim mešavinama [6-3].

U slučaju da biogas treba da se koristi kao pogonsko gorivo za vozila, on mora da se tretira do nivoa kvaliteta koji je prihvatljiv za primenu u motorima trenutno uobičajenim u vozilima. Pored materija koje deluju korozivno na motor, kao na primer vodonik-sulfid, iz biogasa mora da se ukloni i ugljen-dioksid (CO2), kao i vodena para. Pošto se kod ponuđenih vozila uglavnom radi o vozilima na prirodni gas, preporučuje se tretman biogasa do nivoa kvaliteta prirodnog gasa (vidi poglavlja 6.3.1).

Vozila sa pogonom na gas načelno su raspoloživa na svetskom tržištu i nude se pretežno od strane renomiranih proizvođača motornih vozila. Izbor se, međutim, pri tome odnosi na modele sa monovalentnim ili bivalentnim pogonom. Monovalentna vozila imaju pogon samo na gas, ali poseduju mali pomoćni rezervoar za benzin. Kod bivalentnog pogona motor po izboru može da radi na gas ili na benzin. Usled velikih zapremina, sa nekomprimovanim biogasom ne mogu da se pređu velike relacije. Iz tog razloga se biogas skladišti u zadnjem delu vozila, odnosno na podu vozila, u rezervoarima pod pritiskom od oko 200 bara.

127126


6

Biometan korišćen kao motorno gorivo može da se prizna u propisanu kvotu biogoriva, odnosno, za sada je, ako se ne prizna u propisanu kvotu biogoriva, alternativno do 2015. godine oslobođen od poreza. Troškovi tretmana biogasa su istog reda veličine kao i troškovi uređaja za upumpavanje u mrežu. Uz to dolaze povećani rashodi za komprimovanje biometana na potreban nivo pritiska.

6.5 Termičko korišćenje biogasa

Sagorevanje tretiranog biogasa radi proizvodnje toplotne energije moguće je bez problema. Gorionici koji se za to koriste su uglavnom univerzalni gasni uređaji koji mogu da se podese za razna goriva. U slučaju biogasa koji nije tretiran do nivoa kvaliteta prirodnog gasa, uređaj mora da se prilagodi za rad na biogas. Kod uređaja koji sadrže delove od obojenog metala ili legura čelika, zbog vodonik-sulfida sadržanog u biogasu treba računati sa korozijom, zbog čega ti metali moraju da se zamene, odnosno biogas mora da se prečisti.

Razlikuju se atmosferski gorionici i ventilatorski gorionici. Atmosferski uređaji se vazduhom za sagorevanje snabdevaju samousisavanjem iz atmosfere. Potreban pretpritisak gasa iznosi oko 8 mbara i često može da se obezbedi iz biogas postrojenja. Kod ventilatorskih gorionika se vazduh za sagorevanje obezbeđuje preko ventilatora. Potreban pretpritisak gorionika iznosi uglavnom 15 mbara. Radi obezbeđivanja potrebnog pretpritiska gasa, eventualno može biti neophodno korišćenje gasnih kompresora [6-12].

Korišćenje biogasa za proizvodnju toplotne energije dobilo je na značaju izmenom EEG. Zakon vlasnike objekata izgrađenih posle 01.01.2009. godine obavezuje da za proizvodnju toplotne energije moraju da koriste obnovljive izvore. Ovaj zakon se, međutim, pored toga što se ograničava na novoizgrađene objekte (sa izuzetkom pokrajine Baden-Virtemberg) u pogledu korišćenja biogasa ograničava na toplotnu energiju iz kogenerativnih postrojenja.


[6-1] Arbeitsgemeinschaft für sparsamen und umweltfreundlichen Energieverbrauch e. V. (ASUE), Energiereferat der Stadt Frank-furt Referat 79A.2, BHKW-Kenndaten 2001

[6-2] Arbeitsgemeinschaft für sparsamen und umweltfreundlichen Energieverbrauch e. V. (ASUE), Energiereferat der Stadt Frank-furt Referat 79A.2, BHKW-Kenndaten 2005

[6-3] Biomethan auf der Überholspur, www.dena.de/presse- medien/pressemitteilungen/biomethan-auf-der- ueberholspur.html, zuletzt besucht 28.3.2013

[6-4] Brauckmann, J.: Planung der Gasaufbereitung eines mobilen Brennstoffzellenstandes. Diplomarbeit, Fraunhofer UMSICHT und FH Münster, 2002

[6-5] Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V. (Hrsg.): Einspei-sung von Biogas in das Erdgasnetz, Leipzig, 2006

[6-6] Daniel, J.; Scholwin, F.; Vogt, R.: Optimierungen für einen nachhaltigen Ausbau der Biogaserzeugung und -nutzung in Deutschland, Materialband: D – Biogasnutzung, 2008

[6-7] Dielmann, K. P.; Krautkremer, B.: Biogasnutzung mit Mikrogas-turbinen in Laboruntersuchungen und Feldtests, Stand der Technik und Entwicklungschancen, Elftes Symposium Energie aus Biomasse Biogas, Pflanzenöl, Festbrennstoffe, Ostbayri-sches Technologie-Transfer-Institut e. V. (OTTI) Regensburg, Tagungsband, 11/2002

[6-8] Dielmann K. P.: Mikrogasturbinen Technik und Anwendung, BWK Das Energie-Fachmagazin, 06/2001, Springer VDI Verlag, 2001

[6-9] Dena biogaspartner, Mitteilung März 2013[6-10] Gasnetzzugangsverordnung vom 3. September 2010 (BGBl.

I S. 1261), zuletzt geändert durch Artikel 4 der Verordnung vom 30. April 2012 (BGBl. I S. 1002)

[6-11] Heinze, U.; Rockmann, G.; Sichting, J.: Energetische Verwer-tung von Biogasen, Bauen für die Landwirtschaft, Heft Nr. 3, 2000

[6-12] Jäkel, K.: Managementunterlage „Landwirtschaftliche Biogas-erzeugung und -verwertung“, Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft, 1998/2002

[6-13] Kaltschmitt, M.; Hartmann, H.: Energie aus Biomasse Grundla-gen, Techniken und Verfahren, Springer-Verlag, 2009

[6-14] Neumann, T.; Hofmann, U.: Studie zu Maßnahmen zur Minde-rung von Formaldehydemissionen an mit Biogas betriebenen BHKW, erschienen in der Schriftenreihe des Landesamtes für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie, Heft 8/2009, Dresden

[6-15] Novellierung der TA-Luft beschlossen, Biogas Journal Nr. 1/2002, Fachverband Biogas e. V., 2002

[6-16] Mikro-KWK Motoren, Turbinen und Brennstoffzellen, ASUE Arbeitsgemeinschaft für sparsamen und umweltfreundlichen Energieverbrauch e. V., Verlag Rationeller Erdgaseinsatz

[6-17] Mitterleitner, Hans: persönliche Mitteilung 2004[6-18] ORC-Anlage nutzt Abwärme aus Biogasanlagen,

www.energynet.de/2008/04/23/orc-anlage-nutzt- abwarme-aus-biogasanlagen/, zuletzt besucht: 05.08.2009

[6-19] Polster, A.; Brummack, J.; Mollekopf, N.: Abschlussbericht 2006 – Verbesserung von Entschwefelungsverfahren in landwirtschaftlichen Biogasanlagen, TU Dresden

[6-20] Raggam, A.: Ökologie-Energie, Skriptum zur Vorlesung, Institut für Wärmetechnik, Technische Universität Graz, 1997

[6-21] Ramesohl, S.; Hofmann, F.; Urban, W.; Burmeister, F.: Analyse und Bewertung der Nutzungsmöglichkeiten von Biomasse, Studie im Auftrag von BGW und DVGW, 2006

[6-22] Rank, P.: Wartung und Service an biogasbetriebenen Block-heizkraftwerken, Biogas Journal Nr. 2/2002, Fachverband Biogas e. V., 2002

[6-23] Richter, G.; Grabbert, G.; Shurrab, M.: Biogaserzeugung im Kleinen, Gwf-Gas Erdgas (1999), Nr. 8, S.528–535

[6-24] Swedish Gas Center: Report SGC 118 – Adding gas from biomass to the gas grid, Malmö, 2001, verfügbar unter: www.sgc.se/dokument/sgc118.pdf

[6-25] Schlattmann, M.; Effenberger, M.; Gronauer, A.: Abgasemis-sionen biogasbetriebener Blockheizkraftwerke, Landtechnik, Landwirtschaftsverlag GmbH, Münster, 06/2002

[6-26] schmittenertec GmbH, www.schmitt-enertec.de/deutsch/bhkw/bhkw_technik.htm, Zugriff 31.07.09

[6-27] Schneider, M.: Abwärmenutzung bei KWK – innovative Kon-zepte in der Verbindung mit Gasmotoren, Kooperationsforum Kraft-Wärme-Kopplung – Innovative Konzepte für neue Anwendungen, Nürnberg, 28. September 2006

[6-28] Schnell, H-J.: Schulungen für Planer- und Servicepersonal, Biogas Journal Nr. 2/2002, Fachverband Biogas e. V.,

[6-29] Schönbucher, A.: Thermische Verfahrenstechnik: Grundlagen und Berechnungsmethoden für Ausrüstungen und Prozesse, Springer-Verlag, Heidelberg, 2002

[6-30] Scholz, V.; Schmersahl, R.; Ellner J.: Effiziente Aufbereitung von Biogas zur Verstromung in PEM-Brennstoffzellen, 2008

[6-31] Solarenergieförderverein Bayern e. V.: Biogasaufbereitungs-systeme zur Einspeisung in das Erdgasnetz – Ein Praxisver-gleich, München, 2008

[6-32] Termath, S.: Zündstrahlmotoren zur Energieerzeugung Emissi-onen beim Betrieb mit Biogas, Elftes Symposium Energie aus Biomasse Biogas, Pflanzeöl, Festbrennstoffe, Ostbayrisches Technologie-Transfer-Institut e. V. (OTTI), Regensburg, Ta-gungsband, 11/2002

[6-33] Thomas, B.: Stirlingmotoren zur direkten Verwertung von Biobrennstoffen in dezentralen KWK-Anlagen, Vortrag Staats-kolloquium BWPLUS, Forschungszentrum Karlsruhe, 7. März 2007

[6-34] Urban, W.; Girod, K.; Lohmann, H.: Technologien und Kosten der Biogasaufbereitung und Einspeisung in das Erdgasnetz, Ergebnisse der Markterhebung 2007–2008

[6-35] Weiland, P.: Neue Trends machen Biogas noch interessanter, Biogas Strom aus Gülle und Biomasse, top agrar Fachbuch, Landwirtschaftsverlag GmbH, Münster-Hiltrup, 2002

[6-36] Weiland, P.: Notwendigkeit der Biogasaufbereitung, Ansprü-che einzelner Nutzungsrouten und Stand der Technik, Vortrag im Rahmen des FNR-Workshops „Aufbereitung von Biogas“ vom 17./18.06.2003 in Braunschweig

[6-37] Wie funktioniert eine Absorptionskältemaschine, www.bhkw-info.de/kwkk/funktion.html Zugriff 05.08.2009

[6-38] Willenbrink, B.: Einsatz von Micro-Gasturbinen zur Biogas-nutzung, Erneuerbare Energien in der Land(wirt)schaft 2002/2003 – Band 5, 1. Auflage Dezember 2002, Verlag für land(wirt)schaftliche Publikationen, Zeven

[6-39] Willenbrink, B.: Einsatz von Micro-Gasturbinen zur Biogasnut-zung, Firmenschrift PRO2

[6-40] ASUE (2011): BHKW Kenndaten[6-41] Aschmann V.; Kissel R.; Gronauer, A.: Umweltverträglichkeit

biogasbetriebener BHKW in der Praxis, Landtechnik 2/2008, S. 77-79

[6-42] Baumgarten, G.; Ungerank, M.; Schnitzer, Chr.; Kobus, A.: Hochleistungspolymere erzeugen Biomethan, Artikel in elements – der Forschungsnewsletter von Evonik, Nr. 36, Essen, 2011

[6-43] Bundesnetzagentur für Elektrizität, Gas, Telekommunikation, Post und Eisenbahnen, Referat 603 und Bundeskartellamt, Arbeitsgruppe Energie-Monitoring, Monitoringbericht 2012, Bonn, 2013

129128

Pravni okvir za proizvodnju energije iz biogasa

7

7PRAVNI OKVIR ZA PROIZVODNJU ENERGIJE IZ BIOGASA

Biogas u velikoj meri doprinosi održivoj proizvodnji električne i toplotne energije kao i motornih goriva. U Nemačkoj je krajem 2012. godine radilo oko 7.600 postrojenja za proizvodnju biogasa. Taj razvoj je pretežno uslovljen podsticanjem proizvodnje električne energije iz obnovljivih izvora u okviru Zakona o obnovljivim izvorima energije (EEG), kao i povlasticama baziranim na propisima o izgradnji shodno Građevinskom zakoniku (BauGB). Pravni okvir dozvoljava dalju ekspanziju proizvodnje električne i toplotne energije iz biogasa. Međutim, ekonomski uslovi se menjaju, i to pre svega usled konstantnog porasta cene supstrata. Takođe opada i politička podrška i prihvaćenost u društvu. Diskusija o budućoj izmeni EEG vezanoj za dalju podršku biogas postrojenjima značajno doprinosi velikoj nesigurnosti i suzdržanosti prilikom donošenja investicionih odluka od strane operatera biogas postrojenja.

U ovom poglavlju su – uglavnom sa stanovišta postojećih i potencijalnih operatera biogas postrojenja – prikazani pravni okvirni uslovi za proizvodnju električne i toplotne energije u biogas postrojenjima sa stanjem od aprila 2013. godine.

7.1 Finansiranje biogas postrojenja

U Nemačkoj je finansiranje biogas postrojenja, s obzirom da se radi o investicionim sumama od po pravilu nekoliko stotina hiljada evra do nekoliko miliona evra po postrojenju, u poređenju sa prethodnim godinama (2004-2011) postalo teže. Za to postoji nekoliko merodavnih razloga:• smanjenje podsticajne fid-in tarife (feed-in tariff) za električnu

energiju iz obnovljivih izvora na osnovu EEG 2012,• pooštreni zahtevi u odnosu na rad postrojenja shodno EEG

2012,• razvojne tendencije konstantnog porasta cene supstrata, tj.

konstantnog porasta operativnih troškova, • promenjena procena rizika od strane finansirajućih banaka

prilikom finansiranja postrojenja za proizvodnju biogasa, nakon što su prvi projekti biogas postrojenja dospeli u krizu, dok drugi finansirani projekti nisu ostvarili, niti će u perspektivi ostvariti, prognoziranu ekonomsku isplativost, kao i

• povećani zahtevi finansirajućih banaka za pružanje obezbeđenja.

Praktičan savet: operateri biogas postrojenja trebalo bi da blagovremeno uspostave kontakt sa specijalizovanim bankama i da pri tome očekuju sve restriktivnije odobravanje kredita.

Finansiranje biogas postrojenja zahteva da banke jako dobro poznaju branšu i uslove na tržištu supstrata, procesne opreme i proizvođača postrojenja. Neke banke su se već od pre nekoliko godina specijalizovale na finansiranje biogas projekata i u toj oblasti posluju nadregionalno. Te banke su uglavnom formirale iskusne interdisciplinarne timove za savetovanje primaoca kredita, praćenje i analizu tržišta, kao i donošenje odluke o kreditnoj strukturi i odobravanju kredita.

Banke po pravilu odobravanje kredita za biogas postrojenje vezuju za opšte zahteve u odnosu na finansiranje projekta:• hipotekarno obezbeđenje,• privremeni prenos imovine radi obezbeđenja kredita,• jemstva i izjave o preuzimanju obaveze u slučaju

insolventnosti. Osim toga, banke prilikom finansiranja biogas postrojenja postavljaju sledeće dodatne uslove:• ugovorno pravo finansirajuće banke da preuzme ugovore

koji se tiču biogas postrojenja (na primer ugovori o isporuci supstrata, ugovor o upravljanju postrojenjem itd.) i

• dokaz o dugoročnoj ugovorno obezbeđenoj isporuci supstrata, što u krajnjoj liniji doprinosi iskorišćenosti i ekonomskoj isplativosti biogas postrojenja (visok procentualni udeo dugoročno obezbeđene isporuke supstrata u trajanju od, na primer, najmanje pet ili deset godina; visok udeo korišćenja sopstvenog supstrata iz kruga suvlasnika postrojenja u slučaju poljoprivrednih biogas postrojenja).

Nosioci projekta/operateri postrojenja pri tome takođe moraju da uzmu u obzir da u Nemačkoj banke kod finansiranja biogas postrojenja prilikom određivanja visine kamatne stope za kredit uračunavaju i dodatak za kreditni rizik, odnosno odbijaju finansiranje neobezbeđenih projekata. Neobezbeđenim se smatraju oni projekti kod kojih isporuka supstrata nije obezbeđena dugoročno i/ili po unapred utvrdivim cenama.

Praktičan savet: nosioci projekata/operateri postrojenja trebalo bi da blagovremeno kontaktiraju dve ili tri specijalizovane banke koje poznaju branšu i imaju iskustva. Ukoliko je to uz prihvatljive troškove moguće, trebalo bi paralelno voditi pregovore sa dve ili tri banke.

U slučaju finansiranja putem kredita treba proveriti da li, u kojoj meri i pod kojim uslovima može da se ostvari pravo na državne podsticaje (na primer, povlašćeni krediti KfW-a).

Kod finansiranja biogas postrojenja treba voditi računa da banke po pravilu ne finansiraju već započete projekte i da za takve projekte u svakom slučaju ne mogu da se dobiju podsticaji iz državnih programa podrške.

7.2 Osiguranje biogas postrojenja

Još jedan značajan aspekat u pravnom, finansijskom i ekonomskom pogledu predstavlja zaštita od potencijalnih šteta nastalih u toku izgradnje i rada biogas postrojenja putem sklapanja ugovora o osiguranju.

U odnosu na fazu izgradnje treba proveriti da li investitor i/ili operater postrojenja, generalni izvođač ili proizvođač postrojenja mora da zaključi ugovore o osiguranju tipične za izgradnju tehničkih postrojenja.

Za operativnu fazu postrojenja trebalo bi obavezno sklopiti sledeće dve vrste ugovora o osiguranju:• osiguranje od loma mašina (nadoknađuje materijalnu štetu u

slučaju neispravnih komponenti postrojenja), kao i• osiguranje od prekida rada postrojenja (nadoknađuje

imovinsku štetu).Specijalizovana osiguravajuća društva nude međusobno usklađene koncepte osiguranja sa sveobuhvatnom zaštitom – sve do osiguranja od svih rizika u jednoj objedinjenoj polisi osiguranja. U slučaju da se ne koristi ova poslednja opcija, odnosno ako ona nije obuhvaćena kompletnim paketom osiguranja, preporučuje se i osiguranje od odgovornosti za

Praktičan savet: preporučuje se blagovremeno kontaktiranje adekvatno specijalizovanog i sa branšom upoznatog osiguravajućeg društva, odnosno nezavisnog agenta osiguranja, da bi se definisala i dogovorila optimalna i obuhvatna zaštita za izgradnju i rad biogas postrojenja.

zagađenje životne sredine. Time se pokrivaju potencijalne ekološke štete (između ostalog zagađenje voda) prouzrokovane od strane biogas postrojenja. U branši je uobičajeno da se ugovori o osiguranju od štete na stvarima i osiguranju imovine sklope odvojeno kod istog osiguravajućeg društva.

Od 2012. godine je za neke operatere biogas postrojenja postalo teže da uopšte dobiju, odnosno da za prihvatljive premije dobiju adekvatno osiguranje. Bilo je više slučajeva kada su osiguravajuća društva operaterima postrojenja otkazala postojeće ugovore o osiguranju. Neka postojeća postrojenja određenih proizvođača koja su starija od dve godine teško mogu da se osiguraju. Vodeća osiguravajuća društva sve više zahtevaju da se proizvođači postrojenja sertifikuju kod njih. Neki sertifikovani proizvođači postrojenja operaterima nude i kompletno osiguranje u trajanju od nekoliko godina.

Može se očekivati da će premije osiguranja, kako kod osiguranja od štete na stvarima, tako i kod osiguranja imovine, ubuduće usled sve češćih slučajeva štete biti u konstantnom porastu.

7.3 Dozvola za biogas postrojenja

Za izgradnju i rad biogas postrojenja potrebna je dozvola. Pri tome u obzir dolaze dva različita postupka izdavanja: • građevinska dozvola prema BauGB [7-1] i odgovarajućem

važećem pokrajinskom zakonu o izgradnji,• dozvola prema Saveznom zakonu o zaštiti od emisija

(BImSchG) [7-2]. Koji od ova dva postupka izdavanja dozvole će se primeniti na operatera postrojenja, zavisi od kapaciteta i snage planiranog postrojenja i supstrata čije je korišćenje planirano u postrojenju.

Biogas postrojenja moraju da ispune kako zahteve iz propisa o izgradnji, tako i kriterijume iz propisa o zaštiti od emisija. I postrojenje kojem je dozvola izdata „samo“ prema propisima o izgradnji, ne sme da prouzrokuje štetan uticaj na životnu sredinu, zabranjen prema propisima o zaštiti od emisija.

Administrativna praksa organa nadležnih za izdavanje dozvole za biogas postrojenja delom se u velikoj meri razlikuje između saveznih pokrajina, a donekle čak i od okruga do okruga unutar jedne savezne pokrajine.

Praktičan savet: preporučuje se blagovremeno kontaktiranje organa nadležnih za izdavanje dozvole i usklađivanje konfiguracije postrojenja i zahteva za izdavanje dozvole. To doduše može da dovede do vremenskog odlaganja u ranoj fazi planiranja, ali često mogu da se izbegnu kasniji konflikti i kašnjenja.

7.3.1 Izdavanje dozvole prema BauGB Svako biogas postrojenje predstavlja „građevinski objekat“ i stoga je potrebna makar građevinska dozvola prema Građevinskom zakoniku u vezi sa važećim pokrajinskim zakonom o izgradnji.

Organ nadležan za izdavanje dozvole proverava da li postrojenje sme da se izgradi na predviđenoj lokaciji. To se određuje prema BauGB.

Praktičan savet: operater, odnosno nosilac projekta izgradnje biogas postrojenja, trebalo bi da svoju banku uključi još u ranoj fazi planiranja i da njene zahteve i kriterijume u pogledu finansiranja projekta uzme u obzir već prilikom izrade i sklapanja značajnih ugovora.

131130

Priručnik o biogasu –Od proizvodnje do korišćenja Pravni okvir za proizvodnju energije iz biogasa

7

S druge strane, nadležni organ u postupku izdavanja građevinske dozvole proverava konstrukciju i način izgradnje konkretnog objekta (prema odredbama odgovarajućeg pokrajinskog zakona o izgradnji).

Propisi o planiranju i izgradnji prema BauGBPrilikom provere da li je izgradnja objekta dozvoljena prema propisima o planiranju i izgradnji, treba praviti razliku između biogas postrojenja koja se grade u zoni za koju postoji plan detaljne regulacije i onih koja se grade u rubnoj zoni koja nije obuhvaćena planom.

Biogas postrojenja u zoni plana detaljne regulacije Ukoliko se lokacija planiranog biogas postrojenja nalazi u području za koje postoji plan detaljne regulacije, za izdavanje dozvole za biogas postrojenje merodavne su odredbe tog plana. Planirana izgradnja može da se odobri ako ispunjava kriterijume plana detaljne regulacije i ako je obezbeđeno komunalno opremanje i uređenje, vidi § 30 stav 1 BauGB.

Kod mnogih projekata izgradnje biogas postrojenja opština donosi takozvani projektno orijentisani plan detaljne regulacije. On se odnosi samo na taj konkretan projekat, pa samim tim na izgradnju biogas postrojenja. U tu svrhu se prvo sklapa ugovor između opštine i (budućeg) operatera postrojenja. Pri tome redovno dolazi do usklađivanja interesa opštine i operatera postrojenja. Projektno orijentisani plan detaljne regulacije često sadrži tačne odredbe vezane za detaljni koncept postrojenja. Međutim, operater postrojenja nema pravo da zahteva donošenje jednog takvog projektno orijentisanog plana detaljne regulacije.

Povlastice za biogas postrojenja u rubnim zonamaČesto se lokacija planiranog biogas postrojenja nalazi u rubnoj zoni, po pravilu u neposrednoj blizini poljoprivrednog gazdinstva operatera postrojenja. Tada se o izdavanju dozvole za izgradnju postrojenja odlučuje prema § 35 BauGB.

U rubnoj zoni načelno ne sme da se gradi. BauGB, međutim, upravo u toj zoni dozvoljava izgradnju nekih objekata. U te povlašćene objekte spadaju i biogas postrojenja koja se grade na mestu poljoprivrednog gazdinstva. Shodno § 35 stav 1 tačka 6 BauGB moraju biti ispunjeni sledeći preduslovi:• Biogas postrojenje organizaciono mora da pripada

poljoprivrednom gazdinstvu. Vlasnik poljoprivrednog gazdinstva istovremeno mora da je vlasnik biogas postrojenja ili da makar poseduje merodavan uticaj u privrednom društvu koje upravlja postrojenjem. On, dakle, mora da poseduje najmanje većinu vlasničkih udela u društvu.

Praktičan savet: organ nadležan za izdavanje dozvole izgradnju biogas postrojenja u rubnoj zoni može da uslovi dodatnim zahtevima, prema kojima vlasnik poljoprivrednog gazdinstva mora trajno da poseduje većinsko vlasništvo nad privrednim društvom koje upravlja biogas postrojenjem. Da li su takvi dodatni zahtevi zaista potrebni, nadležni organ u pojedinačnom slučaju može da proveri na osnovu odredbi ugovora o osnivanju društva. Tako ugovor o osnivanju društva za upravljanje postrojenjem može da posluži kao dokaz ispunjenosti uslova za izdavanje dozvole.

• Biomasa korišćena u biogas postrojenju „pretežno“, dakle sa preko 50 %, mora da potiče iz poljoprivrednog gazdinstva u čijem se krugu nalazi ili gazdinstava iz neposredne okoline. Ovim ograničenjem treba da se spreči značajno povećanje saobraćaja usled transporta sirovina.

• Za svako gazdinstvo može da se odobri samo jedno biogas postrojenje.

U okviru izmene propisa o izgradnji u proleće 2013. godine dodatno su pojednostavljeni preduslovi za izdavanje građevinskih dozvola za biogas postrojenja u rubnim zonama. Do sada su biogas postrojenja u rubnim zonama mogla da se odobre samo ako je proizvodni kapacitet iznosio maksimalno 2,3 miliona Nm3/a sirovog biogasa i toplotna snaga ložišta maksimalno 2,0 MW.

Gornja granica od 2,0 MW toplotne snage ložišta ukida se sa stupanjem na snagu nove regulative u jesen 2013. godine. U izmenjenom Građevinskom zakoniku [7-3] važi samo uslov maksimalnog proizvodnog kapaciteta od 2,3 miliona Nm3/a. Na taj način i biogas postrojenja u rubnim zonama mogu da iskoriste mogućnosti fleksibilnog plasmana električne energije na tržište.

Ukoliko navedeni zahtevi nisu ispunjeni, organ nadležan za izdavanje dozvole biogas postrojenje može da odobri kao objekat ostale namene shodno § 35 stav 2 BauGB. Prema ovom propisu građevinski objekti u rubnoj zoni mogu da se odobre samo ako ne ugrožavaju opšte javne interese i ako je obezbeđeno komunalno opremanje i uređenje.

Propisi prema važećem pokrajinskom zakonu o izgradnjiDodatno, pored toga da li je izgradnja dopuštena prema BauGB, nadležni organ proverava i da li je biogas postrojenje u skladu sa pokrajinskim zakonom o izgradnji. Pri tome se radi o integrisanju u postojeće izgrađene strukture i karakteristikama samog postrojenja.

Ti zahtevi su regulisani odgovarajućim pokrajinskim zakonima o izgradnji i stoga se razlikuju od pokrajine do pokrajine. Međutim, osnovna struktura pojedinačnih pokrajinskih zakona o izgradnji je slična. Tako su, na primer, regulisani udaljenost do susednih parcela, mere protivpožarne zaštite ili tehnička opremljenost objekta.

Građevinska inspekcija u okviru postupka izdavanja dozvole pre svega proverava pogonsku bezbednost potencijalno opasnih postrojenja sa ložištima, rezervoarima za gas, cevovodima ili sličnim uređajima za manipulisanje gorivim gasovima ili drugim opasnim materijama.

Pravna zaštita susedaSusedi u neposrednoj blizini lokacije biogas postrojenja imaju pravo da, u slučaju da nisu ispunjeni propisi iz BauGB, Pravilnika o korišćenju građevinskih objekata i zakona o izgradnji dotične savezne pokrajine, ulože prigovor ili podnesu tužbu protiv izgradnje. U slučaju prigovora suseda ili podnošenja tužbe protiv već izdate građevinske dozvole, operater postrojenja po pravilu ne mora odmah da zaustavi dalju realizaciju projekta. Naime, pravna sredstva koja su od strane suseda uložena protiv građevinske dozvole shodno § 212a BauGB ne poseduju odložno dejstvo.

7.3.2 Izdavanje dozvole prema BImSchG Postupak izdavanja dozvole prema BImSchG je kompleksniji i po pravilu vremenski, organizaciono i finansijski složeniji od postupka izdavanja dozvole prema BauGB.

Za postrojenja je dozvola prema BImSchG uvek potrebna u onim slučajevima kada vrše štetne uticaje na životnu sredinu ili na drugi način mogu da prouzrokuju značajno uznemiravanje i negativno utiču na javnost ili susede.

Za razliku od dozvole prema BauGB, dozvola prema BImSchG poseduje takozvano kumulativno dejstvo. To znači da je većina zvaničnih provera i odluka vezanih za odobravanje planirane izgradnje postrojenja obuhvaćena postupkom koji se sprovodi prema BImSchG (izuzetak: provera ispunjenosti propisa o zaštiti voda). Po tome se dozvola izdata prema BImSchG razlikuje od dozvole izdate prema BauGB.

Međutim, dozvola prema BImSchG izdaje se samo ako su ispunjeni i zahtevi iz BauGB, odovarajućeg pokrajinskog zakona o izgradnji, kao i Zakona o proceni uticaja na životnu sredinu (UVPG) [7-4].

Praktičan savet: postupak izdavanja dozvole prema BImSchG, koji je bez sumnje kompleksniji, i te kako ima svoje prednosti. U okviru tog postupka se, naime, različite provere sprovode od strane samo jednog nadležnog organa i pravna sigurnost može da se uspostavi već u ranoj fazi planiranja.

Biogas postrojenja koja zahtevaju dozvolu prema BimSchG4. Savezna uredba o zaštiti od emisija (4. BImSchV) koja je izmenjena 1. juna 2012. godine [7-5] u prilogu sadrži konačan spisak postrojenja za koja je potrebna dozvola prema BImSchG. Shodno tački 1.15 priloga uz 4. BImSchV ova dozvola je potrebna za postrojenja za proizvodnju biogasa, čiji minimalni proizvodni kapacitet iznosi 1,2 miliona kubnih metara sirovog biogasa godišnje.

Prilog uz 4. BImSchV sadrži različita činjenična stanja za koja takođe mora da se izda dozvola. Tako obaveza pribavljanja dozvole prema BImSchG u zavisnosti od snage postoji i u slučaju da toplotna snaga ložišta kogenerativnog postrojenja na biogas ili sa gasnom turbinom iznosi najmanje 1 MW.

Pored toga je dozvola prema BImSchG potrebna za biogas postrojenja koja se grade u okviru stočne farme za koju je takođe potrebna dozvola prema istoj regulativi. Osim toga i u slučaju skladištenja opasnog i bezopasnog otpada (vidi tačku 8.12 a), odnosno b), kolone 2 priloga uz 4. BImSchV) i izgradnje skladišta za tečni stajnjak zapremine 6.500 kubnih metara (vidi tačku 8.12 b) bb) kolone 2 priloga uz 4. BImSchV) takođe postoji obaveza izdavanja dozvole prema BImSchG.

Prag za obavezu pribavljanja dozvole je izričitim navođenjem postrojenja za proizvodnju biogasa sa proizvodnim kapacitetom od 1,2 miliona kubnih metara sirovog biogasa u 4. BImSchV, u poređenju sa prethodnim regulativama, znatno smanjen. Stoga za niz postrojenja, za koja ranije nije bila potrebna dozvola, sada mora da se pribavi dozvola prema BImSchG. Operateri za čija postrojenja sada postoji obaveza pribavljanja dozvole prema § 67 stav 2 BImSchG moraju da se prijave organu nadležnom za izdavanje dozvole. Nakon prijavljivanja operater postrojenja dužan je da nadležnom organu u roku od dva meseca podnese

određenu dokumentaciju neophodnu za izdavanje dozvole. Postojanje obaveze pribavljanja dozvole za biogas postrojenje trebalo je da se organu nadležnom za zaštitu od emisija prijavi u roku od tri meseca od stupanja na snagu izmenjene 4. BImSchV, tj. najkasnije do 31. avgusta 2012. godine. Operateri biogas postrojenja koji su propustili da se prijave i da pribave dozvolu dužni su da i nakon isteka roka pribave dozvolu za svoje biogas postrojenje. Neprijavljivanje i nepribavljanje dozvole u datom slučaju može da se kazni novčanom kaznom.

Praktičan savet: operateri postojećih postrojenja proizvodnog kapaciteta od najmanje 1,2 miliona kubnih metara sirovog biogasa trebalo bi da provere da li njihovo postrojenje poseduje dozvolu prema BImSchG. Ukoliko to nije slučaj, trebalo bi naknadno da se prijave i da od nadležnog organa pribave dozvolu.

Postupak izdavanja dozvolePrilikom sprovođenja postupka za izdavanje dozvole prema BImSchG načelno treba voditi računa o sledećim koracima:• Operater postrojenja još pre podnošenja zahteva može

da zatraži preliminarno savetovanje sa odgovornim licem nadležnog organa (takozvani „scoping“). U okviru tog savetovanja trebalo bi pre svega utvrditi posebne preduslove za izdavanje dozvole vezane za odabranu lokaciju, kao i vremenski tok postupka izdavanja dozvole.

• Operater postrojenja zahtev za izdavanje dozvole podnosi nadležnom organu. Neophodna dokumentacija obuhvata tačne podatke o lokaciji, kao i opis postupka proizvodnje biogasa. Sa zahtevom za izdavanje dozvole takođe mora da se podnese i opis predviđenih mera za sprečavanje štetnih uticaja na životnu sredinu. U slučaju da je potrebno izvršiti procenu uticaja na životnu sredinu, treba detaljno opisati okruženje i očekivane posledice planiranog projekta. Nadležni organ je shodno § 10 stav 6a BImSchG dužan da proveru zahteva okonča i odluku o zahtevu donese u roku od tri meseca u slučaju sprovođenja pojednostavljenog postupka, odnosno u roku od sedam meseci u slučaju sprovođenja formalnog postupka.

• Kod formalnog postupka predviđena je participacija građana. Nakon objavljivanja projekta i stavljanja zahteva i dokumentacije na javni uvid, u roku od dve nedelje po javnom izlaganju mogu da se iznesu prigovori protiv projekta. Ti prigovori se razmatraju u okviru termina javne rasprave. Formalni postupak shodno § 10 BImSchG, u okviru kog se projekat objavljuje i zahtev i prateća dokumentacija stavljaju na javni uvid, samo se u pojedinim slučajevima primenjuje prilikom odobravanja biogas postrojenja. Po pravilu se sprovodi pojednostavljeni postupak shodno § 19 BImSchG bez participacije građana.

• Ako su ispunjeni svi propisani preduslovi, nadležni organ donosi rešenje o izdavanju dozvole. To rešenje često obuhvata niz dodatnih zahteva, na primer u odnosu na zaštitu voda.

133132


7

Praktičan savet: podnosilac zahteva trebalo bi da vodi računa o tome da je dokumentacija koja je podneta uz zahtev za izdavanje dozvole kompletna i da može da se proveri. Tek tada za nadležni organ počinje da teče rok u kome mora da odluči po osnovu zahteva.

Procena uticaja na životnu sredinuKod nekih biogas postrojenja potrebna je takozvana procena uticaja na životnu sredinu prema Zakonu o proceni uticaja na životnu sredinu (UVPG).

Pitanje da li je za biogas postrojenja potrebna procena uticaja na životnu sredinu i u kom obimu će se ona izvršiti, zavisi od toplotne snage ložišta postrojenja za proizvodnju energije, proizvodnog kapaciteta postrojenja za proizvodnju gasa i korišćenih sirovina, pogotovo ako se koristi otpad.

Cilj procene uticaja na životnu sredinu jeste utvrđivanje, opis i evaluacija direktnih i indirektnih posledica projekta po životnu sredinu.

Praktičan savet: podnosilac zahteva trebalo bi da u postupku pribavljanja dozvole blagovremeno razjasni sa nadležnim organom da li je za dotičnu lokaciju uopšte potrebna procena uticaja na životnu sredinu; ukoliko nije, može da uštedi dosta vremena i novca.

Pravna zaštita susedaTreća lica, na koja se planirani projekat odražava, mogu da preduzmu pravne mere protiv njega, na primer u slučaju da nisu ispunjene granične vrednosti za sprečavanje štetnog uticaja na životnu sredinu. Prigovor suseda protiv dozvole izdate prema BImSchG – za razliku od slučaja dozvole prema BauGB – načelno poseduje odložno dejstvo. Međutim, pošto nadležni organ dozvolu često proglašava trenutno izvršivom, pravna zaštita suseda odnosi se u prvoj liniji na ponovno uspostavljanje odložnog dejstva prigovora.

Kod dozvola izdatih u okviru formalnog postupka sprovodi se objavljivanje i izlaganje prateće dokumentacije na javni uvid. Treća lica nakon okončanog javnog izlaganja kasnije više ne mogu da ulože prigovor (takozvano prekluzivno dejstvo). Za podnosioca zahteva se usled te prekluzije već u ranoj fazi realizacije uspostavlja izvesna pravna sigurnost.

Naknadni zahtevi organa nadležnog za izdavanje dozvole i obustavljanje rada postrojenja Svi zakonski preduslovi koji se odnose na rad postrojenja načelno moraju biti ispunjeni u toku celokupnog vremena rada. Organ nadležan za izdavanje dozvole ima pravo da kontroliše ispunjenost uslova i da po potrebi naknadno naloži ispunjavanje dodatnih zahteva.

Nadležni organ ovlašćen je da u pojedinim opravdanim slučajevima, u kojima postrojenje ne ispunjava zakonske uslove, naloži obustavljanje rada postrojenja radi sprečavanja opasnosti ili negativnih uticaja na javnost ili prirodne resurse.

7.3.3 Zahtevi prema BImSchG BImSchG zahteva sprečavanje štetnih uticaja na životnu sredinu i ostalih rizika, značajnih negativnih posledica i uznemiravanje javnosti i suseda. To važi pre svega za biogas postrojenja koja zahtevaju dozvolu prema BImSchG, ali i za ona postrojenja koja se odobravaju isključivo prema BauGB.

Za biogas postrojenja je pre svega značajno sprečavanje zagađenja vazduha, buke i potresa, kao i neprijatnih mirisa.

Zakonodavac je značajne granične vrednosti predviđene prema BImSchG definisao u uredbama i administrativnim propisima kao što su TU buka [7-6], TU vazduh [7-7], ali i Smernice za izbegavanje emisija neprijatnih mirisa [7-8].

TU vazduhZagađenje vazduha može da potiče od motora sa unutrašnjim sagorevanjem ili postrojenja za fermentaciju. Pri tome uvek moraju da budu ispunjeni zahtevi iz tačke 5.4.1.4, odnosno 5.4.8.6.1 TU vazduh. One na primer sadrže minimalne udaljenosti do ostalih izgrađenih struktura ili granične vrednosti za motore sa unutrašnjim sagorevanjem (vidi tabelu 6.10).

Organ nadležan za izdavanje dozvole može da utvrdi od toga odstupajuće niže granične vrednosti, ukoliko emisije mogu da se smanje intervencijama na motoru ili drugim merama u skladu sa stanjem tehnike.

Veliki praktičan značaj poseduju propisi iz EEG 2012, kojima se za novoizgrađena skladišta za ostatak fermentacije zahteva gasno nepropusno pokrivanje skladišta i retenciono vreme za ostatak fermentacije od najmanje 150 dana. Taj zahtev služi sprečavanju emisija metana. Međutim, EEG 2012 ispunjenost ovog zahteva ne propisuje kao preduslov za izdavanje dozvole, već kao uslov za odobravanje podsticajne tarife (o tome više u poglavlju 7.5.1).

TU bukaTU buka konkretizuje referentne vrednosti u odnosu na štetne emisije buke prema BImSchG. Granične vrednosti dopuštenih emisija buke pri tome, zavisno od topografskih karakteristika lokacije postrojenja i doba dana, variraju između 35 i 70 dB (A). Emisije buke kod postrojenja za proizvodnju biogasa nastaju pre svega usled rada motora. Pri tome u obzir treba uzeti i radom postrojenja uslovljen saobraćaj u krugu biogas postrojenja prilikom isporuke supstrata i transporta ostatka fermentacije.

Emisije neprijatnih mirisaZa emisije neprijatnih mirisa u nekim saveznim pokrajinama važe uredbe kojima se merodavnim proglašavaju Smernice za izbegavanje emisija neprijatnih mirisa sastavljene od strane odgovarajućeg pokrajinskog odbora za zaštitu od emisija. One sadrže postupke za procenu neprijatnih mirisa i na osnovu toga određuju granične vrednosti koje se razlikuju u zavisnosti od klasifikacije dotičnog područja.

7.3.4 Uredba o havarijamaUredba o havarijama [7-9] dopunjava Savezni zakon o zaštiti od emisija. Ona reguliše bezbednost rada postrojenja u kojima su prisutne opasne materije. U takve materije kao visokozapaljiva supstanca spada i biogas, ukoliko je prisutan u odgovarajućoj količini. Stoga je Uredba o havarijama primenjiva tek u slučaju prekoračenja utvrđenih graničnih vrednosti. Radi utvrđivanja relevantne količine biogasa, Savezna agencija za životnu sredinu sastavila je smernice u kojima je naveden proračun količine biogasa. Načelno se graničnom vrednošću može smatrati 10.000 kg biogasa u posmatranom delu postrojenja.*

Ukoliko se, prema tome, primenjuje Uredba o havarijama, operater postrojenja dužan je da preduzme mere za sprečavanje havarija (§ 3 stav 1 12. BImSchV). Tu na primer spadaju odgovarajući merni i regulacioni uređaji, kao i mere protivpožarne zaštite itd.

Operater postrojenja je takođe dužan da nastale havarije ili smetnje u radu u smislu 12. BImSchV prijavi nadležnom pokrajinskom organu.

Praktičan savet: podnosilac zahteva bi trebalo da blagovremeno sam sastavi ili da naloži izradu sveobuhvatnog koncepta sprečavanja havarija shodno § 8 Uredbe o havarijama. Organi nadležni za izdavanje dozvole povremeno postavljaju visoke zahteve u odnosu na obim i stepen detaljnosti koncepata sprečavanja havarija u radu postrojenja za tretman biogasa.

7.3.5 Propisi o zaštiti vodaNeke komponente biogas postrojenja predstavljaju uređaje za manipulisanje materijama koje se prema propisima o zaštiti voda smatraju potencijalnim zagađivačima, § 62 Zakona o upravljanju vodama (WHG) [7-10]. U oblast primene WHG spadaju pre svega skladište supstrata, fermentor i skladište za ostatak fermentacije. To eventualno može da se odnosi i na kogenerativna postrojenja.

Iz tog razloga, pre izgradnje i puštanja u rad biogas postrojenja uglavnom mora da se pribavi i dozvola prema WHG. Ona – gotovo kao jedina dozvola – nije obuhvaćena kumulativnim dejstvom dozvole prema BImSchG.

Operater postrojenja dužan je da uređaje za manipulisanje materijama koje su potencijalni zagađivači voda postavi i njima upravlja tako da ne dolazi do negativnih uticaja na vode.

Detaljni zahtevi proističu iz pokrajinskih uredbi o manipulisanju materijama koje su potencijalni zagađivači voda. Na nivou savezne države planirano je usvajanje jedinstvene uredbe. Međutim, odgovarajući nacrt u trenutku isteka roka za završetak ovog priručnika u aprilu 2013. godine još nije stupio na snagu. Trenutno važi prelazna uredba o uređajima za manipulisanje materijama koje su potencijalni zagađivači voda [7-11].

Ova regulativa, na primer, sadrži zahteve u odnosu na mesta postavljanja i hermetičnost različitih rezervoara ili sigurnosnih uređaja za sprečavanje prepunjavanja.

7.3.6 Pogonska bezbednostUredba o pogonskoj bezbednosti [7-12] reguliše obezbeđivanje radnih materijala od strane poslodavca, korišćenje radnih materijala od strane zaposlenih prilikom rada, kao i rad uređaja koji zahtevaju nadzor u smislu zaštite na radu. Osnovni elementi koncepta zaštite propisanog u Uredbi o pogonskoj bezbednosti su • jedinstvena procena rizičnosti radnih materijala,• bezbednosno-tehnička procena za rad uređaja koji zahtevaju

nadzor,• „stanje tehnike“ kao jedinstveno merilo bezbednosti,• odgovarajuće mere zaštite i kontrole kao i• minimalni zahtevi u odnosu na svojstva radnih materijala.

7.3.7 Zahtevi prema § 49 Zakona o energeticiI Zakon o energetici (EnWG) sadrži zahteve koji se odnose na biogas postrojenja, pre svega u § 49 EnWG [7-13]. Operateri postrojenja odgovorni su za primenu priznatih tehničkih standarda, tj. oni shodno tome energetska postrojenja moraju da izgrade i da njima upravljaju tako da obezbede tehničku bezbednost postrojenja i spreče specifične rizike.

§ 49 EnWG ne predstavlja preduslov za izdavanje dozvole za biogas postrojenje u formalnom smislu. Tehnička bezbednost postrojenja prema § 49 stav 1 EnWG ne proverava se ni u okviru izdavanja dozvole prema BImSchG. § 49 EnWG normira stručno specifične zahteve iz oblasti energetike koji postoje nezavisno od drugih regulativa – na primer propisa o zaštiti životne sredine.

Operater postrojenja je zakonski obavezan da prilikom izgradnje i u toku rada postrojenja u svakom trenutku ispuni zahteve prema § 49 stav 1 EnWG. On, doduše, ne mora samoinicijativno da dokaže da ispunjava zahteve u odnosu na tehničku bezbednost postrojenja prema opštepriznatim tehničkim standardima. Međutim, operater postrojenja na zahtev pokrajinske agencije za energetiku mora da pruži informacije o tehničkim i ekonomskim prilikama u postrojenju. Zahtev nadležnog organa za dobijanje informacija može da se odnosi samo na ona činjenična stanja koja su zaista neophodna za kontrolu tehničke bezbednosti postrojenja. Upiti izvan tog okvira radi dobijanja opštih informacija u druge svrhe nisu dopušteni.

Pored ovog prava na dobijanje informacija, pokrajinska agencija za energetiku prema § 49 stav 7 EnWG takođe ima i pravo pristupa, kontrole i vršenja uvida radi provere ispunjenosti tehničkih zahteva u energetskom postrojenju.

* Klasifikacija opasnih materija je u prilogu I uz 12. BImSchV navedena samo kao granična količina u kg (vidi tačku 8 kolone 4 priloga I uz 12. BImSchV).

135134


7

7.4 Zakonski uslovi za korišćenje određenih supstrata

U zavisnosti od izbora ulaznih materijala prilikom rada biogas postrojenja postoje zahtevi koji proističu iz pravnih propisa o zbrinjavanju otpada, propisa o higijenskoj bezbednosti, odnosno propisa o đubrenju. Ti zahtevi se pre svega odnose na skladištenje i korišćenje ostatka fermentacije. Osim toga postoje i zahtevi u odnosu na korišćene sirovine, pre svega ako se radi o otpadu.

7.4.1 Korišćenje energetskih biljakaEnergetske biljke spadaju u obnovljive sirovine i proizvode se isključivo radi korišćenja u energetske svrhe. Ostaci fermentacije od energetskih biljaka spadaju u oblast primene Zakona o đubrivima (DÜG) [7-14] kojim se reguliše stručna primena đubriva.

Ostatak fermentacije biljnog porekla se nakon anaerobne fermentacije u biogas postrojenju zajedno sa ostalim ostacima fermentacije kao takozvano organsko đubrivo razastire po pašnjacima, odnosno oranicama. Uredba o đubrenju (DüV) između ostalog propisuje da đubriva, poštujući dobru stručnu praksu, vremenski i količinski treba razastirati na način da đubrivo ne ugrožava ljude ili životinje, niti ekosistem. Ostaci fermentacije kao đubrivo na poljoprivrednim površinama mogu da se razastiru samo prema potrebi i u toku vegetativnog perioda. Takođe i mehanizacija korišćena za razastiranje đubriva mora da ispunjava opštepriznate tehničke standarde i da osigura adekvatno odmeravanje količine i distribuciju đubriva. Đubriva ne smeju da se razastiru po površinama koje se nalaze direktno uz vode.

Propisi o đubrenju obuhvataju Uredbu o đubrivima (DüMV) [7-15] i Uredbu o đubrenju (DüV) [7-16].

7.4.2 Korišćenje tečnog stajnjaka i ostalih sporednih proizvoda životinjskog porekla

Organsko đubrivo životinjskog porekla, kao na primer tečni stajnjak ili ekskrementi peradi, nakon žetve glavnog useva po poljoprivrednim površinama može da se razastire samo još u ograničenoj meri i do određene maksimalne granice. Od 1. novembra do 31. januara zabranjeno je razastiranje organskog đubriva po poljoprivrednim površinama. Na pašnjacima ne sme da se razastire đubrivo u periodu od 15. novembra do 31. januara. Razastiranje ne sme da se sprovodi ni kada je zemlja skroz smrznuta i u toku dana se ne otopi ni na površini.

Osim toga se primenjuju propisi o zbrinjavanju sporednih proizvoda životinjskog porekla. To su konkretno• Uredba (EZ) 1069/2009 o zdravstvenim pravilima za

sporedne proizvode životinjskog porekla koji nisu namenjeni za ishranu ljudi [7-17],

• Uredba EU (EZ) 142/2011 [7-18] o zdravstvenim pravilima za sporedne proizvode životinjskog porekla koji nisu namenjeni za ishranu ljudi i u odnosu na neke uzorke i predmete koji se izuzimaju od veterinarske kontrole na granici.

Shodno tome se sporedni proizvodi životinjskog porekla u zavisnosti od potencijalnog rizika svrstavaju u razne kategorije. U navedenim uredbama utvrđeno je koji tehnički zahtevi moraju

da se ispune u odnosu na zbrinjavanje sporednih proizvoda životinjskog porekla, na primer • postojanje dela postrojenja za pasterizaciju/dekontaminaciju, • zahtevi u odnosu na udaljenost biogas postrojenja od

prostora u kome se drže životinje, • prostorno razdvajanje stočnog fonda, biogas postrojenja,

stočnih hraniva i prostirke, kao i • dopuštene granične vrednosti za ostatak fermentacije itd.Zakon o zbrinjavanju sporednih proizvoda životinjskog porekla (TierNebG) [7-19] i Uredba o zbrinjavanju sporednih proizvoda životinjskog porekla (TierNebV) [7-20] sadrže dodatne konkretne zahteve za tretman raznih vrsta sporednih proizvoda životinjskog porekla i tečnog stajnjaka u biogas postrojenjima.

Savezna vlada i savezne pokrajine su se u februaru 2013. godine u okviru smernica za sprovođenje Zakona o cirkularnoj ekonomiji (KrWG) saglasile da tečni stajnjak, koji je pre nego što će se iskoristiti kao đubrivo bio korišćen u biogas postrojenjima, po pravilu mora da se kategoriše kao sporedni proizvod stočarstva, a ne kao otpad. Međutim, i dalje u pojedinačnom slučaju treba proveriti da li se primenjuju dodatni zahtevi i dozvole prema propisima o zbrinjavanju otpada, kao i dodatne obaveze kontrole i izveštavanja prema KrWG [7-21]. Ako se tečni stajnjak i sporedni proizvodi životinjskog porekla klasifikuju kao otpad, osim toga se primenjuju i propisi o zbrinjavanju otpada, pre svega KrWG.

7.5 Fid-in tarifa za električnu energiju prema EEG 2012

Za električnu energiju proizvedenu iz biomase operateru postrojenja odobrava se fid-in tarifa utvrđena u EEG [7-22]. Ona je zagarantovana na period od 20 godina uz godinu puštanja u rad. Visina tarife pre svega zavisi od godine puštanja u rad, veličine postrojenja, dakle nazivne snage, i korišćenih supstrata. Pri tome, sa izuzetkom korišćenih supstrata, nije merodavno postrojenje za proizvodnju biogasa, već kogenerativno postrojenje koje proizvodi električnu energiju.

Za biogas postrojenja koja su puštena, odnosno biće puštena u rad nakon 1. januara 2012. godine, važe fid-in tarife navedene u tabeli 7.1 prema EEG 2012 (u slučaju da su postrojenja puštena u rad 2012. godine).

Objašnjenja:• Zakon za nova postrojenja odobrava osnovnu tarifu, čija

se visina određuje prema snazi postrojenja. Ona je 2012. godine iznosila između 6,0 ct/kWh i 14,3 ct/kWh.

• Osnovna tarifa, tarifa za postrojenja za fermentaciju organskog otpada i za mala postrojenja na bazi tečnog stajnjaka, kao i bonus za tretman gasa prema § 20 podležu smanjenju: tarifne stope se sa 1. januarom svake godine za nova postrojenja, koja se od tog trenutka puštaju u rad, smanjuju za fiksnu procentnu stopu od 2 %. Tarifna stopa, koja je na taj način utvrđena u godini puštanja u rad, ostaje neizmenjena za celokupan podsticajni period od 20 godina.

• Osnovna tarifa se prema § 27 stav 2 povećava u slučaju korišćenja određenih supstrata koji se dele u dve takozvane kategorije sirovina. Različiti bonusi prema EEG 2009 i EEG 2004 se ukidaju.

Kategorija snage do 75 kWu ct/kWh

Kategorija snagedo 150 kWu ct/kWh



Kategorija snage do 5 MWu ct/kWh

Kategorija snage do 20 MWu ct/kWh

Osnovna tarifa 14,3 14,3 12,3 11 11 6

I kategorija sirovina 6 6 6 5 4 –II kategorija sirovina 8 8 8 8/6 8/6 –

Bonus za tretman gasado 700 Nm3/h: 3 ct/kWh

do 1.000 Nm3/h: 2 ct/kWhdo 1.400 Nm3/h: 1 ct/kWh

–

Postrojenja za fermentaciju organskog otpada (§ 27a EEG 2012)

16 16 16 14 14 14

Mala postrojenja na bazi tečnog stajnjaka (§ 27b EEG 2012)

25 – – – – –

TAB. 7.1: TARIFNE STOPE PREMA EEG 2012 ZA BIOGAS POSTROJENJA PUŠTENA U RAD 2012. GOD.

Godina puštanja u rad

Kategorija snage do 150 kW u ct/kWh

Kategorija snage 150–500 kW u ct/kWh

Kategorija snage 500 kW–5 MW u ct/kWh

Kategorija snage 5–20 MW u ct/kWh

2013 14,01 12,05 10,78 5,88

2014 13,73 11,81 10,56a 5,76a

2015 13,46 11,58 10,35a 5,65a

2016 13,19 11,35 10,15a 5,53a

2017 12,93 11,12 9,94a 5,42a

2018 12,67 10,90 9,74a 5,32a

2019 12,41 10,68 9,55a 5,21a

2020 12,17 10,46 9,36a 5,10a

… … … … …

TAB. 7.2: SMANJENJE OSNOVNE TARIFE ZA POSTROJENJA ZA PROIZVODNJU ELEKTRIČNE ENERGIJE IZ BIOMASE

a Za biogas postrojenja električne snage preko 750 kW koja se puštaju u rad nakon 31. decembra 2013. godine obavezan je direktan plasman na tržište. Prikazane tarifne stope predstavljaju osnov za obračun tržišne premije.

• Za korišćenje materijala iz I kategorije sirovina tarifa se povećava za do 6,0 ct/kWh (uz smanjenje: od nazivne snage od 500 kW povećanje se smanjuje na 4,0, odnosno 5,0 ct/kWh). U I kategoriji sirovina nalaze se pretežno supstrati koji su do sada tarifirani kao obnovljive sirovine, na primer kukuruz, trava, zelena raž itd. Lista I kategorije sirovina je u velikoj meri skraćena u odnosu na pozitivnu listu obnovljivih sirovina u EEG 2009.

• Za korišćenje supstrata iz II kategorije sirovina tarifa se povećava za 8,0 ct/kWh. II kategorija sirovina obuhvata pre svega tečni i čvrsti stajnjak i osim toga materijal od održavanja pejzaža. Izmenama Uredbe o biomasi iz 2012. godine ograničena je mogućnost podsticajnog tarifiranja električne energije iz materijala od održavanja pejzaža.

• Za električnu energiju proizvedenu iz tečnog stajnjaka u kategoriji snage preko 500 kW do 5 MW odobrava se tarifa od 6 ct/kWh.

• Obračun tarife vrši se na osnovu prinosa energije različitih korišćenih sirovina shodno Uredbi o biomasi iz 2012. godine. [7-23].

• Sve sirovine mogu da se koriste u mešavinama. • Za postrojenja sa električnom snagom od minimalno 750 kW

koja se puštaju u rad posle 1. januara 2014. godine ne odobrava se minimalna fid-in tarifa prema EEG; električna energija mora direktno da se plasira na tržište.

Za tarifne stope prema EEG ne sprovodi se prilagođavanje inflacionim tokovima, odnosno korekcija cene u korist operatera postrojenja. Troškovi isporuke supstrata i operativni troškovi postrojenja se menjaju. Za razliku od toga, jedini ili glavni izvor prihoda biogas postrojenja, fid-in tarifa prema EEG, 20 godina ostaje konstantna.

7.5.1 Preduslovi za ostvarivanje fid-in tarife prema EEG 2012

Ostvarivanje fid-in tarife prema EEG 2012 vezano je za ispunjavanje sledećih preduslova: • Obaveza korišćenja toplotne energije: toplota koja nastaje

prilikom proizvodnje električne energije u godini puštanja u rad i u toku 1. naredne godine rada mora svrsishodno da se iskoristi u visini od 25 %, odnosno u visini od 60 % u toku

137136


7

narednih godina rada. Dopuštene mogućnosti korišćenja toplotne energije opširno su opisane u poglavlju 7.11. Alternativno, obaveza korišćenja toplotne energije može da se zaobiđe visokim udelom tečnog stajnjaka.

• Takozvano „limitiranje kukuruza“: kukuruz i zrno žitarica, uključujući mešavinu zrna i klipa ili kukuruz u zrnu kao i silažu od kukuruznog klipa i lista komušine, u proizvodnji električne energije iz biomase mogu da se koriste samo do 60 % masenog udela. O korišćenju supstrata mora da se vodi evidencija u vidu dnevnika sirovina.

• Tehnički zahtevi: – Biogas postrojenje mora da raspolaže dodatnim uređajem za potrošnju gasa radi sprečavanja oslobađanja biogasa (na primer gasna baklja ili gasni gorionik). To od 1. januara 2014. godine važi i za postojeća postrojenja.

– Sva nova postrojenja shodno § 6 stav 4 tačka 1 EEG 2012 moraju da poseduju gasno nepropusno pokriveno skladište za ostatak fermentacije. Osim toga, fermentacioni supstrati i iz njih proistekli ostaci fermentacije moraju da se skladište 150 dana u gasno nepropusnom sistemu koji je priključen na uređaj za korišćenje gasa.

Napomena: u slučaju neispunjavanja dodatnih zahteva preti gubitak prava na tarifiranje prema EEG. Stoga preduslovi za tarifiranje moraju biti ispunjeni u bilo kom trenutku.

7.5.2 Dnevnik sirovinaKao dokaz da ispunjavanja preduslova za ostvarivanje podsticajne fid-in tarife, operater postrojenja dužan je da shodno § 27 EEG 2012 vodi dnevnik sirovina. U dnevniku moraju da se dokumentuju podaci o vrsti, količini i poreklu biomase korišćene za proizvodnju električne energije.

Dnevnik sirovina svake godine, tj. do 28. februara naredne godine, radi finalnog obračuna prethodne godine mora da se dostavi operateru mreže električne energije u za njega razumljivom obliku. U tu svrhu je dovoljno ako operater postrojenja korišćene sirovine navede u obrascu objavljenom od strane nadležnog mrežnog operatera. U obrascima mrežnog operatera je uglavnom predviđeno mesečno dokumentovanje korišćenih sirovina.

Da bi na razumljiv način moglo da se dokumentuje koja se biomasa tačno koristi za proizvodnju električne energije, operateri postrojenja trebalo bi da podatke o sirovinama evidentiraju svakodnevno i za svaku pojedinačnu sirovinu odvojeno.

Ako korišćene sirovine potiču iz sopstvenog gazdinstva, nije potreban dodatni dokaz. Za to je dovoljna izjava operatera postrojenja.

Za sirovine iz tuđeg gazdinstva uz dnevnik sirovina treba priložiti dokaz o poreklu. Taj dokaz obično sadrži potvrdu dobavljača o prodatoj biomasi sa podacima o isporučenoj količini, periodu isporuke i poreklu sirovina.

Dan

Tečni stajnjak Kukuruzna silaža Travna silaža ... Ukupno

sopstveni tuđi sopstvena tuđa sopstvena tuđa Količina ukupno

Maseni udeo tečnog

stajnjakakg/m3/l po danu

kg/m3/l po danu

kg/m3/l po danu

kg/m3/l po danu

kg/m3/l po danu

kg/m3/l po danu

kg/m3/l po danu % po danu

1.

2....

TAB. 7.4: PRIMER DNEVNIKA SIROVINA

7.5.3 Ekološki izveštajDa bi mogli da ostvare pravo na fid-in tarife prema EEG 2012, odnosno određene bonuse prema EEG 2009, kao što je bonus za obnovljive resurse, tečni stajnjak, materijal od održavanja pejzaža i kogeneraciju, operateri postrojenja jednom godišnje izveštajem ekološkog revizora moraju da dokažu da su ispunjeni odgovarajući važeći preduslovi za tarifiranje. Ekološki revizor pri tome deluje kao nezavisan i nepristrasan stručnjak i na osnovu važeće verzije Zakona o ekološkoj reviziji. Da bi stekli propisani sertifikat, ekološki revizori moraju da prođu priznati postupak provere i sertifikovanja pri Nemačkom društvu za akreditovanje i sertifikovanje ekoloških revizora (DAU), u okviru kog se utvrđuje neophodna pouzdanost, nezavisnost i stručnost za obavljanje predviđenih zadataka. Ekološki revizori podležu nadzoru DAU.

Operater radi ocene odgovarajućeg postrojenja angažuje ekološkog revizora, čiji radni nalog uglavnom obuhvata nekoliko postupaka kontrole. U tu svrhu sklapa se pismeni sporazum. Troškove za angažovanje ekološkog revizora snosi operater postrojenja.

U zadatke ekološkog revizora između ostalog spada uvid u dnevnik sirovina i opis postrojenja i motora i njihova kontrola. Ekološki revizor ovlašćen je da izvrši uvid u situacione planove, dostavnice, masene bilanse i dokaze o proizvedenim količinama električne, odnosno toplotne energije, kao i da za tekuću godinu proveri obračune operatera električne mreže na bazi fid-in tarifa za električnu energiju prema EEG.

Nakon što je obavio sve kontrole, ekološki revizor daje sveobuhvatnu, transparentnu i razumljivu ukupnu ocenu biogas postrojenja (na primer o konfiguraciji postrojenja, konceptu korišćenja toplotne energije), odnosno korišćenih sirovina.

Izveštaj ekološkog revizora i dnevnik sirovina najkasnije do 28. februara naredne godine mora da se dostavi mrežnom operateru.

7.5.4 Pojam postrojenja shodno EEG 2012U EEG 2012 kao i EEG 2009 koristi se pojam postrojenja. Pojam postrojenja je pre svega značajan za određivanje konkretne visine tarife. Pojam postrojenja je takođe i prilikom proširenja postrojenja merodavan radi razjašnjenja pitanja da li će se nekoliko kogenerativnih jedinica na istoj lokaciji tretirati kao jedno postrojenje i da li se prilikom proširenja na novo postrojenje primenjuje EEG 2012.

Prilikom definisanja pojma postrojenja treba utvrditi koje komponente spadaju u „postrojenje“ u smislu EEG 2012 i koje tarifne stope važe za tarifiranje jednog ili eventualno nekoliko postrojenja.

O pojmu postrojenja i dalje (stanje: april 2013. godine) postoje različita mišljenja:

Pojam postrojenja u užem smisluPrema pojmu postrojenja u užem smislu, svaki pojedinačni uređaj koji direktno u tehničkom procesu može samostalno da proizvede električnu energiju predstavlja samostalno postrojenje. Prema ovom shvatanju, u slučaju postojanja nekoliko kogenerativnih jedinica, svaka predstavlja samostalno postrojenje za sebe, čak i kada rade na biogas iz istog fermentora.

Ovom pojmu postrojenja se zamera da pri ovakvom shvatanju operater postrojenja u krajnjoj liniji tarifu podelom na nekoliko kogenerativnih jedinica može da poveća na veštački način.

Pojam postrojenja u širem smisluU saglasnosti sa obrazloženjem uz EEG, pojam postrojenja se gotovo konsekventno koristi u širem smislu.

Prema tome, nekoliko kogenerativnih jedinica, koje se nalaze na jednoj lokaciji i koje su povezane sa jednim istim ili nekoliko istih fermentora, čini jedan ukupan sistem, tj. jedno postrojenje. Prema širem shvatanju postrojenja, kogenerativna jedinica smatra se samostalnim postrojenjem samo,• ako postoji dovoljna prostorna udaljenost (oko 500 m) do

ukupnog sistema („satelitska“ kogenerativna postrojenja) i• ako je integrisana u svrsishodan koncept korišćenja toplotne

energije. Prema širem shvatanju pojma, postrojenje obuhvata sve komponente neophodne za proizvodnju električne energije. To se prema sudskoj praksi [7-24] odnosi na celokupnu fermentacionu liniju, uključujući uređaje za punjenje, fermentor i postfermentor, kao i na skladište za ostatak fermentacije. Stoga zajedničko korišćenje tih komponenti postrojenja prema širem shvatanju pojma dovodi do objedinjavanja u jedno postrojenje.

Pojam postrojenja prema shvatanju kancelarije za kliring EEGPojam postrojenja je osim toga već 2010. godine bio predmet preporuke izdate od strane kancelarije za rešavanje sporova i spornih pitanja proisteklih iz EEG (kancelarija za kliring EEG). Prema mišljenju kancelarije je za objedinjavanje u jedno postrojenje, jedino merodavno da li su kumulativno ispunjeni preduslovi iz § 19 stav 1 EEG. Propis iz § 19 stav 1 rečenica 1 EEG 2009 je u velikoj meri preuzet u verziju EEG 2012.

U trenutku isteka roka za završetak priručnika (april 2013.) su se još tri vrhovna pokrajinska suda [7-25] priključila takozvanom „širem“ shvatanju postrojenja i time nisu usvojila mišljenje kancelarije za kliring EEG. Postoje, međutim, i presude u kojima se zastupa takozvani „uži“ pojam postrojenja kancelarije za kliring [7-31]. Savezni sud o tome treba da odluči do kraja 2013. godine.

Prema EEG 2012 nema „satelitskih“ kogenerativnih postrojenjaZakonodavac u EEG 2012 nije razjasnio pojam postrojenja. U § 19 stav 1 rečenica 2 EEG 2012 dodata je samo nova odredba, prema kojoj se postrojenja prilikom utvrđivanja tarife objedinjuju ukoliko koriste biogas iz iste proizvodne jedinice.

Stoga se u slučaju izgradnje novih, takozvanih „satelitskih“ kogenerativnih postrojenja nakon 1. januara 2012. godine više ne primenjuju navedeni kriterijumi za samostalnost postrojenja. Štaviše, prema § 19 stav 1 rečenica 2 EEG 2012 kogenerativna postrojenja koja koriste biogas iz istog fermentora u svrhu utvrđivanja tarife moraju da se objedine.

Godina puštanja u rad

Postrojenja za fermentaciju

organskog otpada do

500 kW u ct/kWh

Postrojenja za fermentaciju

organskog otpada do

20 MW u ct/kWh

Mala postrojenja na bazi tečnog stajnjaka do

75 kW u ct/kWh

Bonus za tretman gasa

do 700 Nm3/h u ct/kWh

do 1.000 Nm3/h u ct/kWh

do 1.400 Nm3/h u ct/kWh

2013 15,68 13,72 24,50 2,94 1,96 0,98

2014 15,37 13,45 24,01 2,88 1,92 0,962015 15,06 13,18 23,53 2,82 1,88 0,942016 14,76 12,91 23,06 2,77 1,84 0,922017 14,46 12,65 22,60 2,71 1,81 0,902018 14,17 12,40 22,15 2,66 1,77 0,892019 13,89 12,15 21,70 2,60 1,74 0,872020 13,61 11,91 21,27 2,55 1,70 0,85

TAB. 7.3: SMANJENJE TARIFA ZA POSTROJENJA ZA FERMENTACIJU ORGANSKOG OTPADA, ZA MALA POSTROJENJA NA BAZI TEČNOG STAJNJAKA I BONUS ZA TRETMAN GASA

139138


7

7.5.5 Posebni podsticaji za manja postrojenja na farmama

EEG 2012 u § 27b predviđa poseban podsticaj za mala biogas postrojenja do 75 kW na bazi tečnog stajnjaka. Ta takozvana postrojenja na farmama moraju da rade sa najmanje 80 % tečnog stajnjaka, da bi u potpunosti ostvarila pravo na podsticaj. Tečnim stajnjakom smatra se stajnjak konja, čvrsti stajnjak goveda, tečni stajnjak goveda, stajnjak ovaca ili koza čvrsti stajnjak svinja ili tečni stajnjak svinja (vidi prilog 3 uz Uredbu o biomasi, tamo tačke 9, 11-15). Usled relativno jednostavne tarifne strukture i visoke paušalne tarife, mala postrojenja na farmama mogu ekonomski biti veoma interesantna upravo za farmere sa konstantnom količinom stajnjaka sa sopstvene farme.

Preduslov je da instalisana električna snaga iznosi maksimalno 75 kW i da se za proizvodnju električne energije u dotičnoj kalendarskoj godini prosečno koristi najmanje 80 % masenog udela tečnog stajnjaka. Stoga odgovarajuće količine tečnog stajnjaka moraju konstantno da stoje na raspolaganju. Preostale količine supstrata do 20 % mogu da se pokriju korišćenjem drugih sirovina prema Uredbi o biomasi. Korišćenje određenih supstrata dokazuje se dokumentovanjem u dnevniku sirovina. Odobravanje tarife nije vezano za korišćenje toplotne energije.

Iz prava na ovu tarifu isključena su takozvana „satelitska“ kogenerativna postrojenja, koja se grade na određenoj udaljenosti od mesta proizvodnje biogasa i preko gasovoda snabdevaju biogasom.

7.5.6 Pravo na posebnu tarifu za korišćenje određenog organskog otpada

Za fermentaciju organskog otpada § 27a EEG 2012 predviđa pravo na posebnu tarifu. Tarifa je u slučaju puštanja u rad u 2012. godini za postrojenja do nazivne snage od 500 kW iznosila 16,00 ct/kWh, a za nazivnu snagu iznad toga do 20 MW tarifa je iznosila 14,00 ct/kWh. I ova posebna tarifa podleže smanjenju od 2 % godišnje.

Povlašćeno tarifiranje električne energije iz fermentacije organskog otpada vezano je za sledeće preduslove:• U proseku organski otpad u postrojenju godišnje čini

najmanje 90 masenih udela korišćenih supstrata.• Za proizvodnju električne energije koriste se sirovine u smislu

tačke 1 priloga 1 (indeksni brojevi otpada 20 02 01, 20 03 01 i 20 03 02) Uredbe o organskom otpadu [7-26], na primer baštenski otpad i otpad iz parkova, otpad od održavanja pejzaža, odvojeno prikupljeni komunalni organski otpad iz domaćinstava i male privrede (otpad iz takozvanog „zelenog“ kontejnera).

• Postrojenje za fermentaciju organskog otpada mora biti direktno povezano sa rezervoarom za postfermentaciju čvrstih komponenti ostatka fermentacije. Osim toga, nakon postfermentacije mora da usledi materijalno iskorišćenje ostatka fermentacije.

Za fermentaciju organskog otpada ne postoji obaveza korišćenja minimalno propisanog udela toplotne energije (osim kod postrojenja za proizvodnju biometana). Shodno tome se radi o izuzetku od obaveze korišćenja toplotne energije.

I postrojenja koja su već puštena u rad u vreme dok je bio na snazi EEG 2009 mogu da se tarifiraju prema odredbama važećim za fermentaciju organskog otpada. To u slučaju da su ispunjeni svi propisi iz EEG 2012 može da dovede do osetnog povećanja tarife.

7.5.7 Podsticanje tretmana biogasa putem bonusa za tretman gasa

Bonus za tretman gasa koji se u EEG 2009 naziva tehnološkim bonusom se, u poređenju sa regulativom iz EEG 2009, povećava u velikoj meri i odobrava obrnuto proporcionalno nazivnoj snazi postrojenja za proizvodnju biometana. Za nazivnu snagu od 700 normiranih kubnih metara biogasa postoji pravo na 3,0 ct/kWh. Bonus se kod nazivne snage od maksimalno 1.000 normiranih kubnih metara smanjuje na 2,0 ct/kWh, a kod maksimalno 1.400 normiranih kubnih metara na 1,0 ct/kWh.

Da bi se ostvarilo pravo na bonus za tretman gasa, mora da se dokaže ispunjenost sledećih preduslova:• atmosferske emisije metana prilikom tretmana iznose

maksimalno 0,2 %,• maksimalni broj vat-časova za potrošnju električne energije

po normiranom kubnom metru sirovog gasa,• procesna toplota za tretman biometana obezbeđuje se bez

korišćenja dodatnih fosilnih energenata i• nazivna snaga postrojenja za tretman gasa iznosi maksimalno

1.400 normiranih kubnih metara tretiranog biogasa po satu.

7.5.8 Efekti EEG 2012 za postojeća postrojenja Za biogas postrojenja koja su puštena u rad pre stupanja na snagu važećeg EEG 2012, tj. pre 1. januara 2012. godine, do sada postojeće tarife načelno ostaju neizmenjene. Tarifiranje se i dalje vrši u vidu odobravanja osnovne tarife kao i eventualnih bonusa (bonus za obnovljive sirovine i tečni stajnjak, tehnološki bonus, bonus za kogeneraciju, bonus za nezagađivanje vazduha, bonus za materijal od održavanja pejzaža).

Međutim, sledeće izmene odnose se i na operatere postojećih postrojenja:• Dodatni uređaj za potrošnju gasa: od 1. januara 2014.

godine operateri postojećih postrojenja moraju da obezbede da se prilikom proizvodnje električne energije iz biogasa koristi dodatni uređaj za potrošnju gasa radi izbegavanja oslobađanja biogasa (na primer gasna baklja). U suprotnom se odobrena tarifa smanjuje na nulu.

• Upravljanje isporukom električne energije u mrežu: na postrojenja na biomasu, odnosno biogas postrojenja, koja su puštena u rad pre 1. januara 2012. godine i koja poseduju snagu preko 100 kWel primenjuje se obaveza upravljanja isporukom u mrežu prema § 11 EEG 2012. Obaveza dodatnog opremanja postojala je već od 1. januara 2011. godine.

• Maksimalna emisija metana: maksimalna atmosferska emisija metana od 1. maja 2012. godine prilikom tretmana biogasa umesto maksimalnih 0,5 % može da iznosi samo 0,2 %.

• Direktan plasman na tržište: direktan plasman na tržište važi za sva postrojenja. Postojeća postrojenja takođe mogu i da pređu na tržišnu premiju ili premiju za fleksibilnost. Obračun tržišne premije vrši se prema važećem EEG.

• Fermentacija organskog otpada: na postrojenja koja su puštena u rad pre 1. januara 2012. godine i koja koriste biogas dobijen iz fermentacije organskog otpada analogno se primenjuje § 27a EEG 2012. Moguć je prelazak starih postrojenja na tarifiranje prema § 27a EEG 2012.

Kod sledećih izmena do isteka roka za završetak priručnika u aprilu 2013. godine nije bilo pravno razjašnjeno da li one važe i za postojeća postrojenja:• Sistemi za maseno bilansiranje: odredba iz § 27c stav

1 tačka 2 EEG 2012 koja se odnosi na gasovite energente i prema kojoj za celokupan transport i distribuciju gasa od proizvodnje do izuzimanja iz mreže prirodnog gasa moraju da se koriste sistemi za maseno bilansiranje, ne važi za električnu energiju koja je proizvedena pre 1. januara 2013. godine. Od 1. januara 2013. godine za ostvarivanje prava na fid-in tarifu za električnu energiju prema EEG za kogenerativna postrojenja puštena u rad nakon 1. januara 2012. godine postoji obaveza korišćenja takvih sistema za maseno bilansiranje.

Prema „Uputstvu za tumačenje pitanja masenog bilansiranja prema § 27c stav 1 tačka 2 EEG 2012“ objavljenom 29. juna 2012. godine od strane Saveznog ministarstva za životnu sredinu, zaštitu prirode i bezbednost reaktora, koje je doduše pravno neobavezujuće, novouvedena obaveza korišćenja sistema za maseno bilansiranje odnosi se i na operatere starijih postrojenja koja ne potpadaju pod EEG 2012. Ovo pravno mišljenje, međutim, nije obavezujuće. Pravno nije razjašnjeno da li operateri svih postrojenja moraju da dokažu poreklo biogasa korišćenog za proizvodnju električne energije putem sistema za maseno bilansiranje, ili samo operateri novih postrojenja prema EEG 2012.

• Gasno nepropusno pokriveno skladište za ostatak fermentacije: u kojoj meri i operateri postojećih postrojenja na mestu proizvodnje biogasa moraju da obezbede tehnički gasno nepropusno pokriveno skladište za ostatak fermentacije, iz EEG 2012 ne proističe jednoznačno. Prelazne odredbe EEG 2012 utoliko ne predviđaju izričitu primenu § 6 stav 4 rečenica 1 tačka 1 EEG 2012 na postojeća postrojenja.

Dok je na snazi bio EEG 2009, jedino je za ostvarivanje bonusa za obnovljive sirovine obaveza gasno nepropusnog pokrivanja skladišta za ostatak fermentacije postojala već za postrojenja koja zahtevaju dozvolu prema BImSchG, kao što je sada u § 6 stav 4 rečenica 1 tačka 1 EEG 2012 načelno propisano za sva nova postrojenja. Međutim, pravno nije razjašnjeno da li i operateri postojećih postrojenja moraju da izgrade gasno nepropusna pokrivena skladišta za ostatak fermentacije ili samo operateri novih postrojenja prema EEG 2012.

Sledeće izmene ne važe za postojeća postrojenja:• Obaveza korišćenja toplotne energije: prema § 27 stav 4

EEG 2012 obaveza korišćenja toplotne energije ne primenjuje se na postojeća postrojenja.

• Limitiranje kukuruza: na biogas postrojenja ne primenjuje se propis o takozvanom limitiranju kukuruza u visini od 60 % masenog udela, ako biogas potiče iz postrojenja za proizvodnju biogasa koje je već pre 1. januara 2012. godine proizvodilo biogas (postojeće postrojenje).

7.6 Rešavanje konflikata i pružanje informacija od strane Kancelarije za kliring EEG

Kontakt mesto za sporove i pitanja tumačenja u vezi sa EEG, na primer o fid-in tarifama za električnu energiju, predstavlja Kancelarija za kliring EEG sa sedištem u Berlinu.

Operaterima postrojenja, ali i mrežnim operaterima, na raspolaganju stoje različite vrste postupaka za vansudsko rešavanje nesuglasica u vezi sa fid-in tarifama prema EEG.

Postupak izglasavanjaU slučaju nerešenih pravnih pitanja koja su konkretno vezana za pojedinačan slučaj, u obzir dolazi postupak izglasavanja shodno § 26 Pravilnika o radu Kancelarije za kliring EEG. Kancelarija za kliring EEG postupak izglasavanja sprovodi samo na osnovu saglasne volje stranaka. Predmet postupka je pre svega pravna ocena pojedinačnog slučaja, odnosno konkretnog pravnog pitanja, od strane nezavisnih stručnjaka Kancelarije za kliring EEG.

Nagodbeni postupakU slučaju konkretnog razilaženja mišljenja, prema saglasnoj volji stranaka Kancelarija za kliring EEG može da sprovede nagodbeni postupak. Prema §§ 17 et. seq. Pravilnika o radu, predmet nagodbenog postupka su pre svega sporovi kod kojih se – slično kao i kod medijacije – rešenje nalazi pomoću dijaloga između stranaka. Nagodbeni postupak je najbrži postupak pri Kancelariji za kliring EEG.

Arbitražni postupakKancelarija za kliring EEG odlučuje i kao arbitražni sud u smislu Zakona o parničnom postupku o sporovima za koje stranke žele da dobiju obavezujuću odluku. Arbitražni postupak shodno § 21a Pravilnika o radu je tek od januara 2012. godine uvršten u katalog postupaka Kancelarije za kliring EEG.

Postupak davanja preporukeKod načelnih pitanja primene i tumačenja EEG koja se odnose na veliki broj operatera postrojenja i mrežnih operatera i po pravilu na više od jednog nosioca energije, u obzir dolazi postupak davanja preporuke prema §§ 22 Pravilnika o radu. Predmet postupka je apstraktno i kompleksno pravno pitanje koje je eventualno od suštinskog značaja za nekoliko energenata.

Praktičan savet: po pravilu se materijalno iskorišćenje sprovodi razastiranjem ostatka fermentacije kao đubriva po poljoprivrednim površinama. Pri tome pored Uredbe o đubrivima treba voditi računa o zahtevima iz Uredbe o organskom otpadu, odnosno Zakona o cirkularnoj ekonomiji, pre svega u odnosu na higijenizaciju organskog otpada.

141140


7

Postupak utvrđivanja smernicaPutem postupka utvrđivanja smernica shodno §§ 25a et seq. Pravilnika o radu mogu da se razjasne manje kompleksna načelna pitanja primene i tumačenja EEG. Kancelarija za kliring EEG na inicijativu mrežnih operatera ili operatera postrojenja, javnih službi, asocijacija ili državnih organa pokreće postupak utvrđivanja smernica u kojem, kao i kod postupka davanja preporuke, ne postoje stranke. U toku postupka utvrđivanja smernica pozivaju se asocijacije i javne službe, na koje se dato pravno pitanje odnosi, da daju svoje mišljenje. Cilj postupka utvrđivanja smernica jeste da se unapred izbegnu konkretni sporovi i nejasnoće prilikom primene zakona.

Kancelarija za kliring EEG preporuke i smernice objavljuje javno dostupno u svojoj obuhvatnoj i uvek aktualizovanoj bazi podataka, u kojoj pored rezultata sopstvenog rada mogu da se pronađu i zakonski propisi i sudske presude u vezi sa EEG.

Za postupke izglasavanja, nagodbene i arbitražne postupke se od 1. januara 2013. godine plaća naknada. Visina troškova postupka određuje se prema energentu na koji se pravno pitanje odnosi i kapacitetu postrojenja obuhvaćenog EEG.

Pred Kancelarijom za kliring EEG ne postoji obaveza zastupanja od strane advokata. U praksi mnogi operateri postrojenja u postupcima izglasavanja, nagodbenim i arbitražnim postupcima bivaju zastupljeni od strane specijalizovanih advokata, koji su upoznati sa tokom postupka i praksom odlučivanja kancelarije.

Rad i odluke Kancelarije za kliring EEG stekli su veliki značaj za dalji razvoj veoma dinamičnog pravnog uređenja oblasti obnovljivih izvora energije. Kancelarija za kliring EEG uživa visok stepen prihvaćenosti od strane mrežnih operatera, operatera postrojenja i celokupne branše obnovljivih izvora energije. To pokazuje i veliki broj upita koji se upućuju Kancelariji za kliring EEG. Veliki broj predmeta, međutim, utiče na dužinu trajanja postupaka pred Kancelarijom za kliring EEG.

7.7 Povećanje snage („repowering“): proširenje biogas postrojenja

Za operatere biogas postrojenja proširenje i optimizacija postojećih biogas postrojenja postaje sve interesantnije. U tom kontekstu operateri postrojenja često imaju sledeća pitanja:• Koja je godina puštanja u rad nakon proširenja postrojenja

merodavna za tarifiranje proizvedene i u mrežu isporučene električne energije?

• Da li se nakon proširenja postrojenja na proizvedenu električnu energiju primenjuju iste tarifne stope i preduslovi za podsticajno tarifiranje?

• Na koje preduslove za dobijanje dozvole treba obratiti pažnju?

Praktičan savet: operater postrojenja trebalo bi da planirano proširenje blagovremeno uskladi sa mrežnim operaterom. U spornom slučaju trebalo bi da od mrežnog operatera unapred pribavi informaciju o merodavnom datumu puštanja u rad postrojenja i odgovarajućoj tarifnoj stopi.

7.7.1 Izgradnja dodatnog biogas postrojenja na lokaciji postojećeg biogas postrojenja

Ako se potpuno novo biogas postrojenje izgradi pored već postojećeg biogas postrojenja, treba voditi računa o tome da sve komponente od funkcionalnog značaja, kao na primer vodovi za dovod supstrata, fermentor ili skladište za ostatak fermentacije, budu izgrađeni i da rade odvojeno i nezavisno jedni od drugih. U suprotnom slučaju će biogas postrojenja biti objedinjena u jedan ukupan sistem. U tom nepovoljnom slučaju bi fid-in tarifa za električnu energiju shodno EEG usled smanjenja tarifnih stopa, u poređenju sa samostalnim postrojenjem, bila srazmerno niža.

Prilikom proširenja postojećeg biogas postrojenja postoji nekoliko alternativa.

7.7.2 Izgradnja dodatnog novog kogenerativnog postrojenja na lokaciji biogas postrojenja

Proširenje postojećeg biogas postrojenja može da se izvrši izgradnjom dodatnih komponenti postrojenja, na primer fermentora ili novog kogenerativnog postrojenja.

+

Staro kogenerativno

postrojenje

Novo kogenerativno

postrojenje

Slika 7.1: Izgradnja dodatnog novog kogenerativnog postrojenja na lokaciji postojećeg biogas postrojenja

Ako se na lokaciji postojećeg biogas postrojenja izgradi i u rad pusti novo kogenerativno postrojenje, postojeće/a kogenerativno/a postrojenje/a zadržava/ju svoj datum puštanja u rad. Postojeće/a kogenerativno/a postrojenje/a i novo kogenerativno postrojenje se, međutim, u pogledu nazivne snage prilikom utvrđivanja tarife prema EEG 2012 objedinjavaju u jedno.

Shodno § 19 stav 1 rečenica 2 EEG 2012 se od 1. januara 2012. godine nekoliko postrojenja, nezavisno od vlasničke strukture i isključivo u svrhu utvrđivanja fid-in tarife za generator koji je poslednji pušten u rad, smatraju jednim postrojenjem, ako • proizvode električnu energiju iz biogasa sa izuzetkom

biometana i• biogas potiče iz istog postrojenja za proizvodnju biogasa.Dodatno novo kogenerativno postrojenje se u pogledu snage objedinjava sa postojećim ukupnim sistemom. Stoga se električna energija proizvedena u dodatnom novom kogenerativnom postrojenju tarifira samo prema tarifnoj stopi koja nije već „iskorišćena“ od strane kogenerativnog/ih postrojenja koje je/koja su ranije pušteno/a u rad.

Pod tim preduslovima za novo kogenerativno postrojenje nije merodavan datum puštanja u rad biogas postrojenja, već sopstveni datum puštanja u rad. Shodno tome se električna energija proizvedena u novom kogenerativnom postrojenju

Praktičan savet: pre proširenja postrojenja trebalo bi utvrditi povećanu količinu potrebnih supstrata i dugoročno osigurati njihovu raspoloživost. Ako proširenje postrojenja dovodi do primene EEG 2012, takođe treba osigurati dovoljno iskorišćenje procesne toplote koje predstavlja dodatni preduslov za tarifiranje prema EEG 2012.

tarifira prema tarifnim stopama iz EEG 2012. § 19 stav 1 rečenica 2 EEG 2012, utoliko pruža osnov za tretiranje postojećeg biogas postrojenja i novog kogenerativnog postrojenja kao jednog ukupnog sistema sa jedinstvenim datumom puštanja u rad.

Primer slučaja: operater postrojenja A je 2010. godine u rad pustio biogas postrojenje sa kogenerativnim postrojenjem i električnom snagom od 400 kW. On planira da 2014. godine na lokaciji biogas postrojenja izgradi dodatno novo kogenerativno postrojenje električne snage 500 kW. Postrojenje će tako ukupno biti prošireno na električnu snagu od 900 kW.

Novo instalirano kogenerativno postrojenje preuzima godinu puštanja u rad postojećeg biogas postrojenja. Visina fid-in tarife za električnu energiju odobrena prema EEG se i dalje određuje prema tarifnoj stopi koja važi za datum prvobitnog puštanja u rad biogas postrojenja na koje se priključuje novo kogenerativno postrojenje.

Međutim, fid-in tarifa prema EEG odobrava se samo za „ostatak perioda“ koji preostaje za postojeće biogas postrojenje.

Primer slučaja: operater postrojenja B je 2010. godine u rad pustio biogas postrojenje sa kogenerativnim postrojenjem i električnom snagom od 400 kW. On planira da 2014. godine postojeće kogenerativno postrojenje na lokaciji biogas postrojenja zameni novim kogenerativnim postrojenjem iste električne snage od 400 kW. Pravo na tarifiranje prema EEG ukupno prestaje sa 31. decembrom 2030. godine.

Kategorija snage (udeo u ukupnoj snazi)

Primenjiv zakon

Visina osnovne tarife

do 150 kW (= 150 kW) EEG 2009 11,55 ct/kWh

150–400 kW (= 250 kW) EEG 2009 9,09 ct/kWh400–500 kW (= 100 kW) EEG 2012 11,81 ct/kWh500–900 kW (= 400 kW) EEG 2012 10,56 ct/kWh

TAB. 7.5: PROJEKTOVANA TARIFA PREMA EEG ZA PROIZVEDENU ELEKTRIČNU ENERGIJU NAKON PROŠIRENJA POSTROJENJA DOGRADNJOM KOGP

Pravno još nije razjašnjeno da li puštanje u rad novog kogenerativnog postrojenja nakon 1.1.2014. godine dovodi do toga, da ukupan sistem dostiže instalisanu snagu preko 750 kW i tako podleže direktnom plasmanu na tržište.

7.7.3 Zamena postojećeg kogenerativnog postrojenja novim na lokaciji biogas postrojenja

Zamena postojećeg kogenerativnog postrojenja novim na lokaciji biogas postrojenja ne odražava se na datum puštanja u rad ukupnog biogas postrojenja.

U slučaju da se novo kogenerativno postrojenje po prvi put pušta u rad nakon datuma puštanja u rad biogas postrojenja, to biogas postrojenje zadržava svoj prvobitni datum puštanja u rad.

Staro kogenerativno

postrojenje

Novo kogenerativno

postrojenje

zamena za

Slika 7.2: Zamena postojećeg kogenerativnog postrojenja novim na lokaciji biogas postrojenja


Primenjiv zakon


do 150 kW (= 150 kW) EEG 2009 11,55 ct/kWh

150–400 kW (= 250 kW) EEG 2009 9,09 ct/kWh400–500 kW (= 100 kW) EEG 2009 9,09 ct/kWh

TAB. 7.6: PROJEKTOVANA TARIFA PREMA EEG ZA PROIZVEDENU ELEKTRIČNU ENERGIJU NAKON PROŠIRENJA POSTROJENJA ZAMENOM KOGP

7.7.4 Zamena postojećeg kogenerativnog postrojenja novim postrojenjem veće snage na lokaciji biogas postrojenja

Isto važi kada novo instalirano kogenerativno postrojenje poseduje veću snagu od postrojenja koje je do sada korišćeno u biogas postrojenju i koje se zamenjuje.

Postoje pojedina mišljenja da, pogotovo ako je snaga novog kogenerativnog postrojenja značajno veća od one dosadašnjeg, udeo više proizvedene električne energije mora da se tarifira prema stopama koje važe za nova postrojenja. To se obrazlaže time da se radi o novom drugačijem postrojenju ili makar o novom ponovnom puštanju u rad sada izmenjenog starog postrojenja.

Ovo pravno shvatanje nije uverljivo i stoga ga treba odbaciti. Ako bismo se držali ovog stava, operater postrojenja bi ponovljenom ugradnjom novih generatora uvek veće snage mogao da produži period tarifiranja, a da ne mora iznova da snosi neophodne investicione troškove. U EEG 2012 pre svega nije regulisano kako treba da se utvrdi onaj udeo električne energije koji mora da se tarifira prema EEG 2012. U EEG 2012 takođe nije regulisano, kako treba da se utvrdi udeo električne energije za koji su vezani dodatni uslovi uvedeni sa EEG 2012.

Štaviše, i u slučaju zamene u biogas postrojenju postojećeg kogenerativnog postrojenja novim postrojenjem veće snage, ukupan sistem zadržava jednom utvrđeni datum puštanja u rad i odgovarajuće tarifne stope (u vezi sa tim vidi i objašnjenja i primer slučaja u poglavlju 7.7.3).

143142


7

7.7.5 Zamena postojećeg „satelitskog” kogenerativnog postrojenja novim postrojenjem na istoj lokaciji

Ako se radi o zameni postojećeg „satelitskog“ kogenerativnog postrojenja novim kogenerativnim postrojenjem na istoj lokaciji, to je onda prosta zamena postojećeg postrojenja.

Staro kogenerativno

postrojenje

Novo kogenerativno

postrojenje

zamena za

Slika 7.3: Zamena postojećeg „satelitskog“ kogenerativnog postrojenja novim na istoj lokaciji

Za razliku od prethodno prikazanih konstelacija (na lokaciji biogas postrojenja) se kod „satelitskog“ kogenerativnog postrojenja puštenog u rad prema EEG 2009 ne radi samo o lokaciji, već o samostalnom postrojenju. Stoga u slučaju zamene dosadašnjeg „satelitskog“ kogenerativnog postrojenja od njega ostaje samo temelj i postojeći cevovod za sirovi biogas. To nije dovoljno da bi se konstruisao ukupan sistem čiji bi datum puštanja u rad novo zamensko kogenerativno postrojenje moglo da preuzme.

Kogenerativno postrojenje koje će se instalirati na „satelitskoj“ lokaciji stoga dobija sopstveni datum puštanja u rad. Na puštanje u rad novog kogenerativnog postrojenja primenjuje se EEG 2012. Novo kogenerativno postrojenje se u pogledu nazivne snage merodavne za tarifiranje shodno § 19 stav 1 rečenica 2 EEG 2012 objedinjava sa već postojećim kogenerativnim postrojenjem na lokaciji biogas postrojenja. Osnovna tarifa je za novo kogenerativno postrojenje usled smanjenja tarifnih stopa u poređenju sa samostalnim postrojenjem srazmerno niža.

Primer slučaja: operater postrojenja C je 2010. godine u rad pustio biogas postrojenje sa kogenerativnim postrojenjem električne snage 250 kW i „satelitsko“ kogenerativno postrojenje električne snage 400 kW. On planira da 2014. godine „satelitsko“ kogenerativno postrojenje zameni novim kogenerativnim postrojenjem električne snage 500 kW. Postrojenje se za električnu snagu od 100 kW proširuje na

ukupno 750 kW. Pravo na tarifiranje prema EEG za zamenjeno „satelitsko” kogenerativno postrojenje prestaje sa 31. decembrom 2034. godine.

Pravno pitanje, kako zamena kogenerativnog postrojenja i povećanje snage treba da se ocene prema EEG 2012, u trenutku isteka krajnjeg roka za završetak priručnika u aprilu 2013. godine još nije bilo konačno razjašnjeno. Kancelarija za kliring EEG trenutno sprovodi postupak davanja preporuke koji se bavi pojmovima postrojenja i puštanja u rad prema EEG 2012 u slučaju zamene i premeštanja postrojenja i komponenti postrojenja (postupak davanja preporuke 2012/19).

7.7.6 Potrebna dozvola Zamena postojećeg kogenerativnog postrojenja, odnosno izgradnja novog dodatnog kogenerativnog postrojenja, i u pogledu potrebne dozvole uvek predstavlja značajnu izmenu ili proširenje ukupnog biogas postrojenja.

Za izmene i proširenja biogas postrojenja koja ne spadaju u oblast primene BImSchG načelno je potrebna građevinska dozvola prema odgovarajućem pokrajinskom zakonu o izgradnji.

Za biogas postrojenja koja su odobrena prema BImSchG potrebna je ili samo prijava izmene ili dozvola za sprovođenje izmene.

Prijava izmeneU okviru pisane prijave izmene shodno § 15 BImSchG koja se podnosi organu nadležnom za izdavanje dozvole treba prijaviti izmenu položaja, konfiguracije ili rada postrojenja. Prijava mora da se podnese najmanje jedan mesec pre početka radova na izmeni. Prijava nije potrebna ako se odmah podnosi zahtev za izdavanje dozvole za sprovođenje izmene.

Nadležni organ u roku od jednog meseca od prijema prijave proverava da li je za izmenu potrebna dozvola. Dozvola za sprovođenje izmene nije potrebna ako se radi o beznačajnim izmenama čije se negativne posledice ocenjuju kao očigledno male. To je slučaj kada se u okvirima već postojeće dozvole samo zamenjuju manje značajne komponente postrojenja.

Zamena motora kogenerativnog postrojenja motorom uporedive snage redovno predstavlja beznačajnu izmenu i za nju je potrebna samo prijava izmene.

Tek nakon obaveštenja od strane nadležnog organa da nije potrebna dozvola, može da se otpočne sa planiranom izmenom. To obaveštenje, međutim, ne poseduje kumulativno dejstvo poput dozvole prema BImSchG. Stoga operater postrojenja mora sam da proveri da li su potrebne dodatne dozvole, na primer prema propisima o izgradnji. Operater postrojenja može sam da odluči da li će umesto prijave podneti zahtev za izdavanje dozvole za sprovođenje izmene u pojednostavljenom postupku i time ostvariti kumulativno dejstvo, § 16 stav 4 BImSchG.

Dozvola za sprovođenje izmeneDozvola za sprovođenje izmene potrebna je uvek kada se kod planirane izmene radi o „izmeni značajnih razmera“. Prema § 16 stav 1 BImSchG izmena značajnih razmera postoji kada njome mogu da se prouzrokuju negativne posledice koje mogu biti značajne.

To je pre svega moguće prilikom izgradnje dodatnog kogenerativnog postrojenja ili zamene postojećeg kogenerativnog postrojenja novim postrojenjem veće snage. Dozvola za sprovođenje izmene je u svakom slučaju potrebna ako proširenje po sebi zahteva dozvolu prema BImSchG.

Primer slučaja: u slučaju da je planirano dodatno kogenerativno postrojenje toplotne snage ložišta od minimalno 1 MW, svakako treba pribaviti dozvolu za sprovođenje izmene.

Predmet postupka izdavanja dozvole za sprovođenje izmene su one komponente postrojenja koje dovode do izmene ili proširenja postrojenja, kao i njihovi potencijalni uticaji na ukupan sistem. Obim provere uporediv je sa onim prvobitnog postupka izdavanja dozvole, u okviru kojeg moraju da se uzmu u obzir i zahtevi iz TU vazduh i TU buka i ispune odgovarajuće granične vrednosti. Da li će se sprovesti formalni ili pojednostavljeni postupak odobravanja, određuje se prema konfiguraciji postrojenja u trenutku nakon planirane izmene.

I kod prijavljivanja izmene i izdavanja dozvole za sprovođenje izmena ne postoji jedinstvena praksa postupanja u pojedinim saveznim pokrajinama i organima nadležnim za izdavanje dozvole.

Praktičan savet: treba unapred razjasniti da li nadležni organ izmenu poput zamene kogenerativnog postrojenja ocenjuje kao značajnu izmenu u smislu § 16 BImSchG. Stoga se preporučuje blagovremena prijava zamene kogenerativnog postrojenja nadležnom organu shodno § 15 BImSchG. Organ nadležan za izdavanje dozvole u roku od jednog meseca proverava da li je potrebna dozvola za sprovođenje izmene, tako da može da se uspostavi pravna sigurnost za dalju realizaciju projekta.

7.8 Obaveza mrežnog operatera da izvrši priključenje na mrežu

EEG mrežnog operatera obavezuje da postrojenja za proizvodnju električne energije iz biogasa odmah prioritetno priključi na svoju mrežu, § 5 stav 1 EEG 2012.

Utvrđivanje tačke priključenja na mrežu za operatera biogas postrojenja može biti od velikog ekonomskog značaja, pošto on mora da snosi troškove priključka na mrežu.

Prema EEG 2012 priključenje na mrežu treba ostvariti na mestu na kom nastaju najmanji makroekonomski troškovi. Načelno, tačka priključenja na mrežu treba da je od postrojenja vazdušnom linijom udaljena najmanje moguće, osim ako neka druga mreža ne poseduje tehnički i ekonomski povoljnije mesto priključenja. Pri tome operater postrojenja shodno § 5 stav 2 EEG 2012 ima pravo da bira drugo mesto priključenja. Prema sudskoj praksi Saveznog suda se pravo operatera postrojenja na slobodan izbor mesta priključenja ograničava kada taj izbor mrežnom operateru prouzrokuje značajne dodatne troškove. Alternativna mesta priključenja na mrežu moraju da se uzmu u obzir, kako u sopstvenoj mreži mrežnog operatera, tako i u mrežama trećih lica.

7.9 Upravljanje isporukom električne energije u mrežu

Već je EEG 2009 sadržao tehničke zahteve za postrojenja za proizvodnju električne energije iz biogasa. Zakon je pre svega zahtevao da biogas postrojenja sa električnom snagom preko 100 kW moraju da poseduju – tehnički ili pogonski – uređaj za upravljanje isporukom u mrežu. Mrežni operater je prema tome već shodno EEG 2009 imao pravo da u opravdanim slučajevima preopterećenosti mreže električnom energijom proizvedenom prema EEG smanji isporuku iz pojedinih biogas postrojenja i tako ponovo uspostavi stabilnost mreže.

Ta regulativa dalje važi i u EEG 2012. Ukoliko zaista nastupi slučaj smanjenja isporuke iz jednog postrojenja, mrežni operater dužan je da operateru postrojenja nadoknadi propuštenu fid-in tarifu. Međutim, u § 12 stav 1 EEG 2012 se ta nadoknada smanjuje na 95 % propuštenih prihoda. Mrežni operater je dužan da nadoknadi propuštenu fid-in tarifu uz propuštene prihode za toplotnu energiju. Ušteđeni rashodi, kao na primer troškovi goriva, se prebijaju. Ako propušteni prihodi u jednoj godini pređu 1 % ukupnih prihoda ostvarenih u toj godini, operateri postrojenja na koje se ova regulativa odnosi od tog trenutka imaju pravo na nadoknadu u visini od 100 %. Visina nadoknada utvrđuje se prema aktuelnim smernicama o upravljanju isporukom u mrežu shodno EEG Savezne agencije za upravljanje mrežama od 29. marta 2011. godine.

Operateri biogas postrojenja su sve više pogođeni upravljanjem isporuke u mrežu. Prema EEG 2012 su mrežni operateri dužni da operatera postrojenja najkasnije prethodnog dana obaveste o merama upravljanja isporukom u mrežu. To, međutim, važi samo kod predvidivih mera.

7.10 Direktan plasman na tržište

Operateri postrojenja, alternativno, uz ostvarivanje fid-in tarife prema EEG električnu energiju proizvedenu iz biogasa mogu i direktno da plasiraju na tržište, vidi §§ 33a et seq. EEG 2012.

U okviru direktnog plasmana na tržište električna energija isporučena u mrežu može direktno da se proda trećem licu ili ponudi na berzi električne energije EEX. Električnom energijom iz obnovljivih izvora se na berzi trguje identično kao i konvencionalno proizvedenom električnom energijom i ona se shodno tome prodaje po tržišnoj ceni.

7.10.1 Vrste direktnog plasmana na tržišteEEG 2012 omogućava tri različita načina direktnog plasmana na tržište:• direktan plasman radi ostvarivanja prava na tržišnu premiju,• direktan plasman radi ostvarivanja povlastice za električnu

energiju iz obnovljivih izvora (tzv. „zelenu struju“) i• „ostali“ direktan plasman za sve ostale slučajeve.


Primenjiv zakon


do 150 kW (= 150 kW) EEG 2009 11,55 ct/kWh

150–250 kW (= 100 kW) EEG 2009 9,09 ct/kWh250–500 kW (= 250 kW) EEG 2012 11,81 ct/kWh500–750 kW (= 250 kW) EEG 2012 10,56 ct/kWh

TAB. 7.7: PROJEKTOVANA TARIFA PREMA EEG ZA PROIZVEDENU ELEKTRIČNU ENERGIJU NAKON PROŠIRENJA POSTROJENJA ZAMENOM „SATELITSKOG“ KOGP

Praktičan savet: preporučuje se da se pre izbora lokacije biogas postrojenja sa mrežnim operaterom nedvosmisleno razjasni tačka priključenja na mrežu.

145144


7

Operateri biogas postrojenja koriste pre svega model tržišne premije. Nasuprot tome, druge dve mogućnosti direktnog plasmana na tržište u praksi ne igraju veliku ulogu.

Operater postrojenja i prilikom prelaska na direktan plasman na tržište pak mora da ispuni sve preduslove za dobijanje fid-in tarife prema EEG.

Operateri novih postrojenja sa insalisanom električnom snagom preko 100 kW moraju da poseduju tehničke uređaje kojim mrežni operater u slučaju preopterećenja mreže u bilo kom trenutku daljinskim upravljanjem može da smanji isporučenu snagu i da izvrši uvid u stvarnu isporuku. Operateri postrojenja, koji do sada nisu morali da imaju ovakav uređaj, moraju da ga ugrade naknadno.

Osim toga moraju da se ispune svi ostali zahtevi za proizvodnju biogasa, na primer takozvano „limitiranje kukuruza“. Biogas postrojenja koja su biogas po prvi put proizvela nakon 1. januara 2012. godine, shodno § 27 stav 5 EEG 2012 mogu da koriste maksimalno 60 % masenog udela kukuruza (cela biljka) i zrna žitarica, uključujući mešavinu zrna i klipa i kukuruz u zrnu kao i silažu od kukuruznog klipa i lista komušine.

Ako postrojenje predstavlja deo jednog ukupnog sistema i ako se zajedno sa drugim postrojenjima obračunava preko istog mernog uređaja, celokupna električna energija proizvedena u ukupnom sistemu mora direktno da se plasira na tržištu. Ako električna energija samo delom treba da se plasira direktno, potrebna je instalacija dodatnog mernog uređaja.

Za električnu energiju iz postrojenja sa instalisanom električnom snagom preko 750 kW koja koriste biogas i koja su puštena u rad nakon 31. decembra 2013. godine ne isplaćuje se fid-in tarifa prema EEG. Ta nova postrojenja su u obavezi da učestvuju u direktnom plasmanu na tržištu, § 27 stav 3 u vezi sa § 33c stav 3 EEG 2012.

Operater postrojenja uvek mora da jedan mesec pre početka direktnog plasmana na tržište nadležnog mrežnog operatera obavesti o promeni načina tarifiranja.

Operater postrojenja može, nakon što je mrežnog operatera blagovremeno obavestio, da prestane sa direktnim plasmanom na tržište i da se vrati na ostvarivanje fid-in tarife prema EEG. Međutim, ta mogućnost mora biti predviđena u ugovoru sa kupcem električne energije. Proizvedena i u mrežu isporučena električna energija se u tom slučaju nadalje tarifira uzimajući u obzir iste tarifne stope i isti datum puštanja u rad.

2013 0,275 ct/kWh

2014 0,25 ct/kWh

od 2015 0,225 ct/kWh

TAB. 7.8: PREMIJA ZA UPRAVLJANJE PLASMANOM ZA BIOMASU, HIDROENERGIJU I DRUGE UPRAVLJIVE OBNOVLJIVE IZVORE

7.10.2 Tržišna premijaOperateri postrojenja koji učestvuju u direktnom plasmanu na tržište, dodatno uz prihode koje ostvaruju za prodaju električne energije na slobodnom tržištu, od strane mrežnog operatera dobijaju i takozvanu tržišnu premiju. Ta tržišna premija služi za kompenzaciju razlike između tržišne cene i fid-in tarife prema EEG. Tako se operater postrojenja ekonomski dovodi u istu situaciju kao da je primio fid-in tarifu prema EEG.

Tržišna premija treba da podstakne prelazak operatera postrojenja na direktan plasman na tržište. Prilikom prelaska na direktan plasman na tržište operater postrojenja sam bira svog poslovnog partnera i takođe i sam snosi cenovni rizik i ugovorne rizike. Ti rizici se u velikoj meri kompenzuju tržišnom premijom.

Visina tržišne premije obračunava se svakog kalendarskog meseca iz razlike između dosadašnje fid-in tarife prema EEG i tržišne cene. Pri tome se tržišnom cenom smatra prosečna, za energent specifična cena električne energije ostvarena onog meseca u kom se trgovalo na berzi. Razlika između te tržišne cene i fid-in tarife isplaćuje se u vidu tržišne premije. Ako operater postrojenja uspe da za isporučenu električnu energiju ostvari prihod iznad tržišne cene, tržišna premija se ne smanjuje srazmerno. Operateri postrojenja tako imaju mogućnost da za električnu energiju ostvare prihod iznad fid-in tarife.

Za administrativne i troškove restrukturiranja operater postrojenja dodatno može da ostvari takozvanu „premiju za upravljanje plasmanom“. Ona se do 2016. godine postepeno smanjuje na 0,225 ct/kWh.

EEG 2012 sada za neispunjavanje obaveza prilikom ostvarivanja prava na tržišnu premiju, kao na primer obaveze obaveštavanja mrežnog operatera, predviđa konkretne sankcije.

7.10.3 Premija za fleksibilnostPored tržišne premije, operateri postrojenja mogu da ostvare i premiju za fleksibilnost shodno § 33i EEG 2012, ako obezbeđuju rezervni kapacitet koji mrežni operater može da iskoristi po potrebi. Premija za fleksibilnost treba da ponudi finansijski podsticaj za sprovođenje neophodnih investicija u izgradnju dodatnog kogenerativnog postrojenja ili izgradnju novog rezervoara za gas ili akumulacionog rezervoara toplotne energije.

Premija za fleksibilnost plaća se za ukupnu električnu energiju proizvedenu u postrojenju i direktno plasiranu na tržište. U slučaju ostvarivanja prava na premiju za fleksibilnost nije dopušten srazmeran direktan plasman na tržište. Osim toga direktan plasman na tržište mora da se sprovodi u periodu od deset godina (33i stav 4 rečenica 1 EEG 2012). U slučaju da se u međuvremenu odustane od direktnog plasmana na tržište prema 33d stav 1 EEG 2012, trajno se gubi pravo na premiju.

Konfiguracija postrojenja mora da ispuni tehničke zahteve za direktan plasman na tržište prema 33c EEG 2012. To su obavezujući preduslovi za isplatu premije za fleksibilnost. Premija za fleksibilnost za električnu energiju iz dotičnog postrojenja može da se ostvari samo ako postrojenje poseduje nazivnu snagu od najmanje 20 % instalisane snage. Nazivna snaga odgovara prosečnoj godišnjoj iskorišćenosti kogenerativnog postrojenja. Ako operater postrojenja želi da iskoristi premiju za fleksibilnost, potrebna je potvrda o tehničkoj pogodnosti njegovog postrojenja izdata od strane sertifikovanog ekološkog revizora.

Visina premije za fleksibilnost obračunava se prema formuli utvrđenoj u prilogu 5 uz EEG 2012. Nazivna snaga se množi sa 1,1 (za biogas), odnosno 1,6 (za biometan), i odbija od instalisane snage. Premija za fleksibilnost određuje se prema rezervisanoj „dodatnoj snazi“ postrojenja. Po svakom kilovatu dodatne snage isplaćuje se 130 evra godišnje.

Operater postrojenja takođe ima i mogućnost da ponovo odustane od direktnog plasmana na tržište. Nakon što je mrežnog operatera blagovremeno obavestio, može da ostvari fid-in tarife prema EEG, ukoliko je ta mogućnost predviđena u ugovoru sa kupcem električne energije. Proizvedena i u mrežu isporučena električna energija se u tom slučaju nadalje tarifira uzimajući u obzir iste tarifne stope i isti datum puštanja u rad.

7.10.4 Povlastica za „zelenu struju“ Dodatna mogućnost za direktan plasman električne energije iz obnovljivih izvora na tržište postoji kroz ostvarivanje povlastice za takozvanu „zelenu struju“.

Operater postrojenja svoju električnu energiju može da proda trgovcu električnom energijom koji ostvaruje pravo na povlasticu za takozvanu „zelenu struju“. Povlastica za zelenu struju za trgovce električnom energijom postoji kada se izvestan deo portfolija sastoji od električne energije iz obnovljivih izvora. Tada su količine električne energije koju trgovac isporučuje finalnim potrošačima u celini ili delimično oslobođene od plaćanja naknade za obnovljive izvore energije.

Operateri postrojenja tako prodajom svoje električne energije trgovcu za svoju energiju mogu da ostvare veće cene od tržišno uobičajenih. Trgovac električnom energijom ekonomsku korist, na primer, ostvaruje i od toga što električnu energiju koja potiče iz obnovljivih izvora može da iskaže kao „zelenu struju“ i da je na tržištu proda za veću cenu.

7.10.5 Učešće na tržištu regulacione energije Od stupanja na snagu EEG 2012, tj. od 1. januara 2012. godine, postrojenja koja proizvode električnu energiju iz obnovljivih izvora koju direktno plasiraju na tržište mogu da učestvuju na tržištu regulacione energije.

Ukoliko su ispunjeni dodatni preduslovi, kao na primer dokaz operatera postrojenja o tehničkoj osposobljenosti i mogućnosti isporuke regulacione energije pod pogonskim uslovima, to predstavlja dodatni ekonomski podsticaj za učešće u direktnom plasmanu na tržište.

Za operatere postrojenja je pre svega interesantno da se sa drugim operaterima udruže u virtuelne elektrane i da na tržištu regulacione energije učestvuju u okviru takve asocijacije. Na taj način na tržištu može da se ponudi veća fleksibilnost. U krajnjoj liniji se i fid-in tarifa povećava u skladu sa rezervisanim kapacitetom i fleksibilnošću.

7.11 Korišćenje toplotne energije

Za razliku od EEG 2009, korišćenje toplotne energije sada u EEG 2012 predstavlja obavezan preduslov za isplatu fid-in tarife. S druge strane je ukinut bonus za kogeneraciju koji se do sada odobravao shodno EEG 2009. Međutim, preduslovi za korišćenje toplotne energije koje je sada propisano kao

obavezno, suštinski u velikoj meri odgovaraju propisima o bonusu za kogeneraciju iz EEG 2009.

U godini puštanja u rad i prvoj godini rada proizvedena toplotna energija u visini od 25 % proizvedene električne energije mora da se iskoristi svrsishodno. U narednim godinama najmanje 60 % proizvodnje električne energije mora da se ostvari putem kogeneracije. 25 % toplotne energije već se paušalno priznaje za zagrevanje fermentora. Ako se obaveza korišćenja toplotne energije ne ispuni, srazmerno se smanjuje fid-in tarifa za dotičnu godinu rada. Operater postrojenja, međutim, pravo na tarifu ne gubi trajno. Ukoliko u jednoj od narednih godina može da dokaže korišćenje propisanog minimalnog udela toplotne energije, ponovo može da ostvari fid-in tarifu.

Preduslovi za priznavanje iskorišćenja toplote• proizvodnja električne energije u kogeneraciji• bez načina korišćenja toplote u smislu negativne liste• način korišćenja toplote naveden na pozitivnoj listi ili• korišćenje toplote prema generalnoj klauzuli, tj. korišćenje

toplote na način kojim se dokazano zamenjuju fosilni energenti.

EEG 2012 sadrži sledeće izuzetke od obaveze korišćenja toplote: • Učešće u modelu tržišne premije: postrojenja koja učestvuju

u direktnom plasmanu na tržištu i primaju tržišnu premiju izuzeta su od obaveze korišćenja toplote.

• Korišćenje tečnog stajnjaka: biogas postrojenja u kojima se koristi najmanje 60 masenih udela tečnog stajnjaka izuzeta su od obaveze korišćenja toplote.

• Korišćenje organskog otpada: još jedan izuzetak od obaveze korišćenja propisanog minimalnog udela toplote postoji za postrojenja za fermentaciju organskog otpada.

Pozitivna listaAko se električna energija proizvodi u kogeneraciji i ako se primenjuje način korišćenja shodno pozitivnoj listi, obaveza korišćenja propisanog minimalnog udela toplotne energije smatra se ispunjenom.

Na pozitivnoj listi nalazi se pre svega grejanje stambenih objekata i raznih stajskih objekata, kao i korišćenje u vidu procesne toplote za različite industrijske procese. EEG 2012 sada pre svega izričito navodi korišćenje toplotne energije za sušenje drveta. Na kraju se na pozitivnoj listi – kao i do sada – nalazi isporuka u toplotnu mrežu minimalne dužine 400 metara, pri čemu gubitak toplote u mreži mora da iznosi manje od 25 %. Stoga se izgradnja mreža lokalnog sistema grejanja i dalje indirektno podstiče preko EEG 2012.

Negativna listaAko konkretan način korišćenja toplotne energije nije naveden na pozitivnoj listi, treba proveriti da li se nalazi na takozvanoj negativnoj listi. Načini korišćenja toplotne energije koji se nalaze na toj listi izričito se ne priznaju kao ispunjavanje obaveze korišćenja propisanog minimalnog udela toplotne energije.

Na toj listi se trenutno nalazi korišćenje toplotne energije iz postrojenja na biomasu koja (takođe) koriste fosilna goriva, kao i grejanje određenih objekata koji ne potpadaju pod Uredbu

Praktičan savet: u branši se direktan plasman na tržište uglavnom odvija preko profesionalnih direktnih trgovaca koji operateru postrojenja garantuju minimalnu naknadu u visini tarifne stope prema EEG i osim toga sa operaterom postrojenja dele premiju za upravljanje plasmanom.

147146


7

o energetskoj efikasnosti građevinskih objekata. To su pre svega objekti čije se grejanje sa stanovišta klimatske politike ne smatra svrsishodnim, kao na primer mašinske hale ili drugi objekti koji se stalno drže otvorenim.

Generalna klauzulaIako određeni način korišćenja toplotne energije nije naveden na pozitivnoj listi, on uprkos tome može biti dopušten za ispunjavanje obaveze korišćenja propisanog minimalnog udela toplotne energije. To je slučaj kada se iskorišćenjem toplote dokazano zamenjuju fosilni energenti koji bi se koristili za proizvodnju toplotne energije.

Kao i do sada, u slučaju ostvarivanja prava na podsticajnu tarifu, iskorišćenje propisanog minimalnog udela toplotne energije jednom godišnje mora da potvrdi ekološki revizor. Za manja postrojenja do električne snage od 2 MW je umesto izveštaja ekološkog revizora za prvobitno ostvarivanje fid-in tarife dovoljna odgovarajuća napomena proizvođača.

Podsticaj za izgradnju toplotnih mrežaPored fid-in tarife postoje i druge mogućnosti podsticanja izgradnje toplotnih mreža.

Tu spada takozvani program tržišnih podsticaja [7-27] koji čini sastavni deo Zakona o toplotnoj energiji iz obnovljivih izvora (EEWärmeG) [7-28]. Prema njemu mogu da se odobre podsticaji za mreže lokalnog sistema grejanja u koje se isporučuje toplotna energija iz postrojenja za proizvodnju biogasa.

Osim toga, program za obnovljive izvore energije KfW-a odobrava podsticaj za izgradnju toplotnih mreža u koje se isporučuje energija iz obnovljivih izvora, i to u vidu kredita sa povoljnim kamatama, subvencijama za otplatu kredita i periodom počeka do tri godine.

Proizvodnja električne energije u kogeneraciji kao i izgradnja toplotnih mreža podržava se zasebnim podsticajnim režimom, naime preko Zakona o kogeneraciji (KWKG). KWKG ne zahteva korišćenje obnovljivih energenata kao goriva. On načelno podstiče visok stepen korisnosti uz istovremenu (povezanu) proizvodnju električne i toplotne energije. Istovremeno ostvarivanje podsticaja prema EEG i KWKG nije moguće.

7.12 Tretman biogasa i upumpavanje biometana u mrežu

Osim za proizvodnju električne energije (uz tarifiranje električne energije proizvedene iz biogasa prema EEG 2012), biogas može da se iskoristi i na druge načine. Biogas se u tu svrhu tretira do nivoa kvaliteta prirodnog gasa, tj. prerađuje u biometan, i upumpava u gasnu mrežu.

Zakonodavac je postavio cilj da do 2020. godine godišnje u mrežu prirodnog gasa mora da se upumpa šest milijardi m³ biometana, a do 2030. godine deset milijardi m3 biometana. Dosadašnji razvoj daleko zaostaje za prognozom. Razlog za to predstavljaju pre svega visoki i nedovoljno predvidivi troškovi priključenja na mrežu, kao i kašnjenja do kojih redovno dolazi u postupku priključivanja na mrežu.

Kod upumpavanja biometana u mrežu prirodnog gasa ključnu ulogu ima priključak na mrežu. Da bi biogas tretiran do nivoa kvaliteta prirodnog gasa (biometan) mogao da se upumpa u mrežu lokalnog operatera mreže prirodnog gasa, postrojenje za biometan mora da se priključi na gasnu mrežu. Za upumpavanje tretiranog sirovog biogasa u gasnu mrežu merodavan je Zakon o energetici (EnWG) kao i na njemu bazirane uredbe. Uredba o pristupu gasnoj mreži (GasNZV) reguliše upumpavanje biogasa tretiranog do nivoa kvaliteta prirodnog gasa u mreže prirodnog gasa.

7.12.1 Zakonski propisi o priključenju na gasnu mrežu

Propisi koji su merodavni za priključenje postrojenja za biometan na gasnu mrežu sadržani su u delu 6, tj. u §§ 31 do 37 GasNZV [7-30]. Oni sadrže obuhvatne odredbe kojima se biogas u odnosu na prirodni gas povlašćuje u pogledu priključenja na mrežu i pristupu mreži. 6. deo GasNZV sadrži propis o prioritetnom priključenju postrojenja za biometan na mrežu.

U postupku priključenja na mrežu utvrđuje se željeni kapacitet upumpavanja, konkretna tačka priključenja na mrežu i samim tim mesto postavljanja uređaja na kom biometan treba da se upumpa u mrežu za distribuciju gasa. Pri tome korisnik priključka načelno ima pravo izbora u pogledu tačke priključenja na mrežu koja je za njega najpovoljnija.

Postupak priključenja postrojenja za biometan na mrežu sprovodi se prema § 33 stav 4 do 7 GasNZV. On je načelno podeljen na sledeće korake:• zahtev za priključenje na mrežu• provera kompatibilnosti sa mrežom• sklapanje ugovora o priključenju na mrežu• izrada plana realizacije• zajedničko planiranje priključenja na mrežu• izgradnja i puštanje u rad mrežnog priključkaOperater gasne mreže dužan je da korisniku priključka u roku od tri meseca nakon što ga je obavestio o donošenju pozitivne odluke o zahtevu za priključenje dostavi obavezujući ugovor o priključenju na mrežu (§ 33 stav 6 rečenica 3 GasNZV).

Operater gasne mreže i korisnik priključka nakon sklapanja ugovora o priključenju zajednički planiraju realizaciju projekta priključenja na mrežu.

Prema § 36 stav GasNZV isporučilac mora da osigura da gas na tački upumpavanja u mrežu i u toku upumpavanja ispunjava zahteve iz radnih listova G 260 i G 262 Nemačkog stručnog i naučnog udruženja za gas i vodu (DVGW) (stanje od 2007.) On takođe snosi sa tim povezane troškove.

7.12.2 Transport gasa i korišćenje biometanaNakon što je biometan upumpan u mrežu prirodnog gasa, na transport biometana do mesta potrošnje primenjuju se propisi iz Uredbe o pristupu gasnoj mreži (GasNZV) koji se odnose na biometan.

Mrežni operateri dužni su da u mreži prirodnog gasa prioritetno transportuju biogas. Taj prioritet ne važi samo za transport unutar jednog tržišnog područja, već i izvan granica tržišnog područja (takozvani prekotržišni transport).

Biometan koji se isporučuje od strane korisnika priključka mora da je kompatibilan sa gasom koji se nalazi u dotičnoj mreži. U tom pogledu pre svega prilikom trgovine, transporta i dokumentovanja transporta biometana preko granica tržišnog područja postoje povećani zahtevi. U slučaju da korisnik priključka na primer želi da isporuči biometan do mesta potrošnje koje se nalazi u drugom tržišnom području, mora da vodi računa o obuhvatnim pravilima bilansiranja i da plati naknade za transport i konverziju.

Nekoliko branšnih udruženja je radi tumačenja propisa iz GasNZV koji se tiču bilansiranja biogasa izradilo zajednički priručnik – Bilansiranje biogasa – od 29. juna 2012. godine, čija se primena preporučuje i od strane Nemačke savezne agencije za upravljanje mrežama.

Nakon izuzimanja iz mreže prirodnog gasa, pored proizvodnje električne energije, biometan može da se koristi i na tržištu toplotne energije i biogoriva. Biometan se tada u decentralizovanim kogenerativnim postrojenjima koristi za proizvodnju toplotne energije ili kao gorivo u vozilima na gas. Nakon izuzimanja iz mreže treba voditi računa o propisima vezanim za dotični specifičan način korišćenja.

Za operatere kogenerativnih postrojenja su prilikom proizvodnje električne energije iz biometana isporučenog iz gasne mreže pre svega odlučujući zakonski preduslovi vezani za ekvivalent gasa, vođenje evidencije kao i za korišćenje toplotne energije.

Savezna vlada u okviru EEWärmeG podstiče korišćenje obnovljivih izvora za proizvodnju toplotne energije. Shodno tom zakonu obaveza korišćenja obnovljivih izvora može da se ispuni i korišćenjem biometana. Tada u dotičnom objektu 30 % potrošnje toplotne energije mora da se pokrije biometanom. Biometan pri tome mora da se koristi u visokoefikasnom kogenerativnom postrojenju.

Zakonodavac je radi podsticanja prodaje biometana kao goriva 2009. godine uveo dva alternativna podsticajna instrumenta:• Za stavljanje u promet biometana kao biogoriva odobravaju

se poreske povlastice. • Naftne kompanije usled postojanja obavezne kvote za

biogoriva mogu da otkupljuju biometan. Kvotama za biogoriva koje se ispunjavaju stavljanjem u promet biometana može da se trguje i one tako mogu da se prodaju drugim naftnim kompanijama obavezanim na ispunjavanje kvote.

Biometan se uprkos tome na tržište goriva plasira tek u neznatnom obimu. Razlog za to jeste još relativno mali broj vozila na prirodni gas, odnosno pumpnih stanica za prirodni gas.

Pravni okvirni uslovi za priključenje na mrežu, upumpavanje u mrežu i korišćenje biometana opširno su prikazani u priručniku „Tretman biogasa i njegovo upumpavanje u mrežu“ Stručne agencije za obnovljive sirovine.

7.13 Tipični ugovori

Nosioci projekata i operateri biogas postrojenja moraju da sklope mnoštvo ugovora. Njihov broj i pravna priroda variraju u zavisnosti od poslovnog modela. Uglavnom je neizostavan ugovor o izgradnji postrojenja. I snabdevanje supstratom i preuzimanje ostatka fermentacije moraju da se regulišu ugovorno. Osim toga može da se zaključi ugovor o upravljanju postrojenjem. Kod proizvodnje električne energije iz biogasa u sopstvenom kogenerativnom postrojenju sprovođenje svrsishodnog koncepta korišćenja toplotne energije može da zahteva sklapanje dodatnih ugovora. Ako se sirovi biogas prodaje, u celini ili delimično, treba pre svega sklopiti ugovor o isporuci biogasa. Od značaja su i ugovori o ustupanju prava korišćenja sa vlasnicima privatnog zemljišta, kao i ugovori o pravu prolaza sa lokalnom samoupravom. Svi ugovori trebalo bi da su prilagođeni individualnim potrebama ugovornih strana da bi što je bolje moguće pomirili njihove interese.

7.13.1 Ugovor o izgradnji postrojenjaUgovor o izgradnji postrojenja reguliše konstruktivnu izvedbu i predstavlja ključni element za izgradnju biogas postrojenja. Suštinske tačke ugovora u velikoj meri zavise od konfiguracije i veličine postrojenja.

Sa stanovišta operatera postrojenja u ugovoru o izgradnji postrojenja pre svega treba regulisati sledeće tačke: • Izgradnju od strane jednog preduzimača: preporučljivo

je da se sa ugovornim partnerom dogovori izgradnja biogas postrojenja po principu ključ u ruke, po mogućnosti uključujući izvođenje svih neophodnih radova i uz definisanje konkretnih obaveza. Tako mogu da se izbegnu sporovi oko odgovornosti za pojedinačne radove. Ugovor o izgradnji postrojenja trebalo bi da sadrži detaljnu specifikaciju radova i isporuka.

• Tehnički zahtevi: moraju da se ispune tehnički zahtevi za ostvarivanje prava na fid-in tarifu prema EEG (na primer hidrauličko retenciono vreme fermentacionih supstrata u gasno nepropusnom sistemu od najmanje 150 dana).

• Trebalo bi dogovoriti konkretan datum završetka, kao i regulisati slučajeve kašnjenja radi kompenzovanja propuštenih prihoda (ugovorna kazna).

• Obezbeđenja: bankovne garancije ili druga vrednosna obezbeđenja mogu da umanje troškovni rizik kako u fazi izgradnje, tako i u garantnom roku.

• Puštanje u rad: jasnim regulisanjem probnog rada (obim, trajanje, zahtevana operativnost, ponovljena testiranja itd.) i tehničkog prijema izbegavaju se sporovi.

• Naknadni dogovori: odredbe o tome „da li i kako“ su moguće naknadne izmene obima ugovorenih radova (smanjenje i/ili proširenje) povećavaju fleksibilnost, čak i ako želja za izmenom još nije predvidiva prilikom sklapanja ugovora.

• Odgovornost/garancija: po mogućnosti treba izbegavati smanjenje zakonski propisanog opsega garancije. Umesto toga cilj operatera postrojenja jeste da ostvari produženje garantnog roka. Izvođač radova, nasuprot tome, želi da se

Praktičan savet: pre svega se za „novajlije“ preporučuje angažovanje profesionalnog projektanta postrojenja.

149148


7

što je pre moguće oslobodi svojih obaveza. Zakonski propisi o garanciji su uglavnom dovoljno sadržajni, ali se redovno vremenski ograničavaju na period od maksimalno pet godina (Građanski zakonik: 5 godina, Zakon o dodeljivanju i ugovaranju građevinskih radova: 4 godine).

• Isporuka rezervnih delova: prediktivno planiranje obuhvata ugovorno pravo na isporuku rezervnih delova po fiksno utvrđenim ili makar utvrdivim cenama (klauzule o korekciji cena) na period od 20 godina u kom se ostvaruje pravo na tarifiranje prema EEG.

• Rok plaćanja: uglavnom se dogovara plaćanje prema realizovanim fazama izgradnje. Visina delimičnih isplata utvrđuje se prema ekonomskoj vrednosti radova, odnosno delimične isporuke, pri čemu one dospevaju u skladu sa planom realizacije projekta/dinamičnim planom izgradnje. Isplata poslednje rate ne bi trebalo da usledi pre isteka garantnog roka, a svakako ne pre polaganja određenih sredstava obezbeđenja (garancija za dobro izvršenje posla).

7.13.2 Ugovor o upravljanju postrojenjem/održavanju

Biogas postrojenje mora redovno da se remontuje i održava. Operateri biogas postrojenja po pravilu za svoje postrojenje sklapaju ugovore o održavanju, a povremeno dodatno i ugovor o upravljanju postrojenjem.

Ako proizvođač postrojenja, odnosno preduzimač, ne nudi usluge održavanja, trebalo bi od njega ipak pismeno zatražiti uputstva za održavanje. Intervale i obim održavanja trebalo bi utvrditi što je moguće detaljnije i u pisanoj formi.

Pored toga operater postrojenja organizaciju operativnih procesa, dakle upravljanje postrojenjem, može da prenese na eksterne pružaoce usluga. To se pre svega nameće za institucionalne operatere postrojenja koji nisu ili nisu redovno prisutni na licu mesta.

Praktični saveti: • „Spajanje“: pored ugovora o izgradnji postrojenja preporučuje

se istovremeno sklapanje ugovora o održavanju sa proizvođačem postrojenja, odnosno preduzimačem.

• Rok trajanja ugovora o održavanju ne bi trebalo da je kraći od garantnog roka iz ugovora o izgradnji postrojenja.

• Ugovor o održavanju je radi ostvarivanja prava na garanciju svrsishodan i za operatere biogas postrojenja koji sami raspolažu tehničkim sposobnostima za održavanje postrojenja.

7.13.3 Ugovor o isporuci supstrata i preuzimanju ostatka fermentacije

Pored početnih investicija su za ekonomski isplativ rad biogas postrojenja pre svega odlučujući operativni troškovi postrojenja i troškovi fermentacionih supstrata. Razvoj cene supstrata ne može da se kompenzuje tarifnim stopama utvrđenim shodno EEG, koje ne dozvoljavaju prilagođavanje inflacionim tokovima

i ugovorno prilagođavanje. Troškove i modalitete snabdevanja supstratom prilikom obračuna ekonomske isplativosti blagovremeno treba uzeti u obzir preko odgovarajućih rezervi za pokrivanje tog rizika.

U ugovorima o isporuci supstrata se po pravilu količine isporuke definišu u odnosu na površine, pošto žetveni prinos nije unapred utvrđen. U godinama dobre žetve stoga može da dođe do snabdevanja prevelikom količinom supstrata, a u lošim godinama do nedovoljnog snabdevanja.

Takođe treba ugovorno regulisati korišćenje ostatka fermentacije nakon završetka procesa fermentacije i odgovarajućeg skladištenja u skladištu za ostatak fermentacije. U praksi je uobičajeno da dobavljač preuzme ostatak fermentacije da bi ga na svojim poljoprivrednim površinama koristio kao đubrivo.

Ugovori o isporuci supstrata i preuzimanju ostatka fermentacije sadrže – pored uobičajenih odredbi o odgovornosti itd. – i odredbe koje se odnose na sledeće tačke: • trajanje ugovora, uključujući odredbe o raskidu i produžetku

ugovora, • isporučive količine, odnosno podatke o zasađenim

površinama uz navođenje očekivanog prinosa i eventualnim minimalnim količinama isporuke, eventualno uključujući opcije,

• mehanizme za korekciju cena, uglavnom oslanjajući se na jedan ili nekoliko indeksa (indeks potrošačkih cena, indeks dizel goriva ili indeks cena supstrata), u zavisnosti od trajanja ugovora,

• sprovođenje žetve i transportnu logistiku, tj. dogovor o tome da li operater postrojenja ili dobavljač supstrata obavlja žetvu, seckanje, transport, siliranje uključujući komprimovanje supstrata, gde će se skladištiti i koliko dugo mora/sme da se skladišti kao i

• preuzimanje ostatka fermentacije (obim, odgovornost, vremena, periodi, rokovi, cene) uključujući logistiku (pre svega transport, skladištenje, razastiranje) uzimajući u obzir propise o korišćenju ostatka fermentacije kao đubriva.

Alternativno ili kumulativno uz ugovore o isporuci supstrata i preuzimanju ostatka fermentacije može da se zaključi i ugovor o upravljanju sirovinama. Ovde ugovorni partner operatera postrojenja garantuje snabdevanje postrojenja sirovinama uz (pretežno) slobodan izbor supstrata, uzimajući u obzir dodatne zadate kriterijume (limitiranje kukuruza, prinos gasa dotičnih supstrata, obaveze dokazivanja porekla sirovina i korišćenje ostatka fermentacije, transportna logistika itd.). Ovaj ugovorni model pogodan je pre svega za institucionalne operatere postrojenja, koji i celokupno upravljanje postrojenjem prenose na eksterne pružaoce usluga.

7.13.4 Ugovor o isporuci biogasaProizvedeni sirovi biogas se po pravilu koristi za proizvodnju električne energije u jednom ili nekoliko kogenerativnih postrojenja na istoj lokaciji ili u okolini („satelitsko“ kogenerativno postrojenje). To, međutim, nije obavezno. Operater postrojenja dobijeni sirovi biogas može i da proda u celini ili delom. Tada ga kupac dalje koristi, na primer za proizvodnju električne ili toplotne energije u sopstvenom kogenerativnom postrojenju ili preradu u biometan do nivoa kvaliteta prirodnog gasa u postrojenju za tretman biogasa radi upumpavanja u javnu gasnu mrežu.

Ugovor o isporuci sirovog gasa ne podleže posebnim pravnim propisima iz oblasti energetike. Transport sirovog biogasa vrši se uglavnom preko sopstvenih cevovodnih sistema; tada se ne primenjuju zakonske odredbe o naknadama i pristupu daljinskim prenosnim i distributivnim gasnim mrežama (Uredba o naknadi za pristup gasnoj mreži = GasNEV; Uredba o pristupu gasnoj mreži = GasNZV).

Ugovor o isporuci biogasa trebalo bi da na adekvatan način u obzir uzme tehničke, ekonomske i pravne interese obe ugovorne strane. Ugovor o isporuci biogasa uglavnom sadrži sledeće odredbe: • Količine isporuke: za branšu je uobičajeno regulisanje obima

isporuke za određeni vremenski period preko minimalnih, odnosno maksimalnih količina (broj kilovat časova biogasa po času/danu itd.). Takav način određivanja količina isporuke u obzir uzima prirodno uslovljene oscilacije u proizvodnji biogasa, a da se ne zanemaruje potreba obe ugovorne strane za dovoljnom mogućnošću planiranja.

• Trajanje: (minimalan) period trajanja ugovora i tačno definisani mehanizmi raskidanja i produženja ugovora značajni su za obe ugovorne strane. Što je period trajanja ugovora duži, to su značajnije klauzule o korekciji cena.

• Klauzule o korekciji cena mogu da se vežu za neutralne indekse (na primer cene električne energije ili cene supstrata na berzi, indeks potrošačkih cena itd.). Klauzule o korekciji cena trebalo bi da u prvoj liniji odslikavaju odgovarajuće troškovne rizike, i to svedeno na celokupan fiksno utvrđeni period trajanja. Visina tarifa i period ostvarivanja prava na fid-in tarife prema EEG mogu da predstavljaju dobar orijentir; ugovor treba izričito da reguliše da li i kako će se izmene zakonske regulative o tarifiranju odraziti na kupovnu cenu sirovog biogasa.

• Kriterijumi kvaliteta sirovog biogasa: u zavisnosti od nameravanog načina korišćenja sirovog biogasa od strane kupca, preporučuje se definisanje određenih zadatih karakteristika sirovog biogasa. Kupac će u slučaju proizvodnje električne energije u sopstvenom kogenerativnom postrojenju insistirati na garanciji da sirovi biogas ispunjava zahteve EEG da bi mogao da ostvari pravo na fid-in tarifu prema EEG (dnevnik sirovina, limitiranje kukuruza, odnosno korišćenje tečnog stajnjaka, retenciono vreme ostatka fermentacije). Kupac će u zavisnosti od načina rada i tehničkih zahteva jedinice za proizvodnju električne energije (kogenerativno postrojenje) postavljati određene zahteve u odnosu na kvalitet sirovog biogasa (minimalan sadržaj metana itd.). Kvalitet gasa je bitan i za one kupce koji sirovi biogas u postrojenjima za tretman biogasa prerađuju

u biometan. U tom slučaju se kriterijumi određuju prema tehničkim zahtevima postrojenja za tretman biogasa.

• Prelaz svojine: na kom mestu svojina na sirovom biogasu treba da pređe na kupca, mora da se reguliše da bi se odredilo ko snosi rizik. Pri tome u obzir treba uzeti lokalne okolnosti i prava svojine, na primer na cevovodnom sistemu, odnosno jednom ili nekoliko rezervoara za gas.

• Merenje: ugovorna obaveza isporuke obuhvata prenos svojine nad određenom količinom sirovog biogasa definisanog kvaliteta. Stoga je potrebno sklopiti dogovor o merenju količine i kvaliteta sirovog biogasa i regulisati, ko je dužan da snosi odgovarajuće troškove.

7.13.5 Ugovor o isporuci toplotne energijeUgovor o isporuci toplotne energije ne mora da se sklopi za svaki slučaj korišćenja toplotne energije propisan prema EEG kao preduslov za ostvarivanje prava na podsticajne tarife. Preduslov za tarifiranje smatra se, naime, ispunjenim nezavisno od toga da li toplotnu energiju koriste treća lica na bazi odgovarajućeg ugovora ili sam operater postrojenja, pa samim tim po prirodi bez ugovorne osnove. Od odlučujućeg značaja je da se počevši od 2. pune godine rada postrojenja u toku kalendarske godine najmanje 60 % električne energije proizvede kogeneracijom.

Prilikom sklapanja ugovora o isporuci toplotne energije treba voditi računa o sličnim tačkama kao i kod ugovora o isporuci biogasa, kao na primer odredbama o količinama isporuke, trajanju ugovora ili tarifiranju; stoga se ukazuje na ranija objašnjenja (vidi 7.4)

Osim toga, postoje dodatne tačke koje treba regulisati: ispunjenost propisanog udela od 60 % (kogeneracija) dokazuje se izveštajem ekološkog revizora, tako da treba osigurati saradnju kupca toplotne energije sa revizorom. U zavisnosti od načina korišćenja toplotne energije (grejanje objekta, isporuka u toplotnu mrežu, korišćenje za procesnu toplotu itd.), postoje različiti zahtevi koji moraju da se uzmu u obzir i čije ispunjenje mora da se osigura u ugovoru o isporuci toplotne energije. Sa stanovišta operatera kogenerativnog postrojenja bitno je da sa potrošačem toplotne energije ugovori obaveznu ukupnu, odnosno minimalnu količinu energije, koju je on dužan da preuzme.

Praktičan savet: u zavisnosti od koncepta korišćenja toplotne energije u dogovoru sa ekološkim revizorom blagovremeno treba razjasniti koje obaveze dokazivanja postoje i regulisati ih u ugovoru o isporuci toplotne energije.

7.13.6 Ugovor o ustupanju prava korišćenja sa vlasnicima zemljišta

Izgradnja i rad biogas postrojenja na sopstvenom zemljištu/gazdinstvu predstavlja normalan slučaj. Međutim, ako postoji „satelitsko“ kogenerativno postrojenje kojim se upravlja samostalno ili od strane trećeg lica, ili ako se proizvedeni sirovi biogas u celini ili delom isporučuje preko cevovoda, odnosno proizvedena toplotna energija preko toplovoda, može biti potrebna saglasnost vlasnika susednog zemljišta. U tu svrhu sklapaju se obligaciono-pravni ugovori o ustupanju prava korišćenja. Period trajanja jednog takvog ugovora trebalo bi da

Praktičan savet: blagovremeno obezbeđivanje skladišnih kapaciteta može da pomogne pri kompenzovanju oscilacija žetvenih prinosa.

Praktičan savet: zbog zakonskih propisa o razastiranju đubriva po poljoprivrednim površinama preporučuje se jasno ugovorno regulisanje preuzimanja ostatka fermentacije (logistika, privremeno skladištenje, troškovi, rokovi i datumi itd.).

151150


7

je usklađen sa očekivanim periodom korišćenja. S obzirom da se ovi ugovori sklapaju sa dugim periodom trajanja, trebalo bi da sadrže mehanizme za korekciju cena. Prava korišćenja na tuđem zemljištu trebalo bi obavezno da se osiguraju upisom odgovarajućih službenosti u zemljišnu knjigu. Samo tako je osigurano da se prava korišćenja ne izgube u slučaju prodaje zemljišta ili stečaja ugovornog partnera.

7.13.7 Ugovor o pravu prolaza sa lokalnom samoupravom

Ako se vodovi za sirovi biogas ili vodovi za mrežu sistema lokalnog grejanja postavljaju duž javnih saobraćajnica, može biti potrebno da operater biogas postrojenja, odnosno operater toplotne mreže sa organima nadležnim za izgradnju puteva sklopi ugovor o pravu prolaza. U njemu se po pravilu dogovaraju jednokratne ili godišnje naknade za ustupanje prava prolaza. Jednokratne naknade za ustupanje prava prolaza orijentišu se često prema naknadi za odobravanje i upis službenosti na nepokretnosti. Godišnje naknade za ustupanje prava prolaza orijentišu se često prema koncesionoj naknadi za gas za posebne ugovorne kupce shodno Uredbi o koncesionim naknadama (0,03 ct/kWh).


[7-1] Baugesetzbuch in der Fassung der Bekanntmachung vom 23. September 2004 (BGBl. I Seite 2.414), zuletzt geändert durch Artikel 1 des Gesetzes vom 22. Juli 2011 (BGBl. I Seite 1.509).

[7-2] Bundes-Immissionsschutzgesetz in der Fassung der Bekannt-machung vom 26. September 2002 (BGBl. I Seite 3.830), zuletzt geändert durch Artikel 1 des Gesetzes vom 8. April 2013 (BGBl. I Seite 734).

[7-3] Bundestag-Drucksache 17/13272[7-4] Gesetz über die Umweltverträglichkeitsprüfung in der Fassung

der Bekanntmachung vom 24. Februar 2010 (BGBl. I Seite 94), zuletzt geändert durch Art. 6 des Gesetzes vom 8. April 2013 (BGBl. I Seite 734).

[7-5] Vierte Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissions-schutzgesetzes (Verordnung über genehmigungsbedürftige Anlagen) in der Fassung vom 14. März 1997 (BGBl. I Seite 504), zuletzt geändert durch Art. 7 des Gesetzes vom 17. Au-gust 2012 (BGBl. I Seite 1.726).

[7-6] Sechste Allgemeine Verwaltungsvorschrift zum Bundes-Im-missionsschutzgesetz (Technische Anleitung zum Schutz ge-gen Lärm – TA Lärm) vom 26. August 1998 (GMBl. Nummer 26/1998, Seite 503).

[7-7] Erste Allgemeine Verwaltungsvorschrift zum Bundes-Immis-sionsschutzgesetz (Technische Anleitung zur Reinhaltung der Luft – TA Luft) vom 24. Juli 2002 (GMBl. 2002 Nummer 25/2002, Seite 511).

[7-8] Geruchsimmissions-Richtlinie in der Fassung vom 29. Februar 2008 und einer Ergänzung vom 10. September 2008.

[7-9] 12. BImSchV, Störfall-Verordnung in der Fassung der Be-kanntmachung vom 8. Juni 2005 (BGBl. I Seite 1.598), zuletzt geändert durch Art. 5 der Verordnung vom 26. November 2010 (BGBl. I, Seite 1.643).

[7-10] Wasserhaushaltsgesetz vom 31. Juli 2009 (BGBl. I Seite 2.585), zuletzt geändert durch das Gesetz vom 8. April 2013 (BGBl. I Seite 734).

[7-11] Verordnung über Anlagen zum Umgang mit wassergefährden-den Stoffen vom 31. März 2010 (BGBl. I Seite 377).

[7-12] Betriebssicherheitsverordnung vom 27. September 2002 (BGBl. I Seite 3.777), zuletzt geändert durch Artikel 5 des Gesetzes vom 8. November 2011 (BGBl. I Seite 2.178).

[7-13] Energiewirtschaftsgesetz vom 7. Juli 2005 (BGBl. I Seite 1.970, 3.621), zuletzt geändert durch Artikel 1 des Gesetzes vom 21. Februar 2013 (BGBl. I, Seite 346).

[7-14] Düngegesetz vom 9. Januar 2009 BGBl. I, Seite 54, 136, zuletzt geändert durch Artikel 1 des Gesetzes vom 15. März 2012 BGBl. I, Seite 481.

[7-15] Düngemittelverordnung vom 5. Dezember 2012, BGBl. I, Seite 2.482.

[7-16] Düngeverordnung in der Fassung der Bekanntmachung vom 27. Februar 2007, BGBl. I, Seite 221, zuletzt geändert durch Artikel 5 Absatz 36 des Gesetzes vom 24. Februar 2012 (BGBl. I, Seite 212).

[7-17] Verordnung (EG) Nr. 1069/2009 des Europäischen Parlaments und des Rates vom 21. Oktober 2009 mit Hygienevorschriften für nicht für den menschlichen Verzehr bestimmte tierische Nebenprodukte und zur Aufhebung der Verordnung (EG) Nr. 1774/2002 (Verordnung über tierische Nebenprodukte).

[7-18] Verordnung (EU) Nr. 142/2011 der Kommission zur Durchführung der Verordnung (EG) Nr. 1069/2009 des Euro-päischen Parlaments und des Rates mit Hygienevorschriften für nicht für den menschlichen Verzehr bestimmte tierische Nebenprodukte sowie zur Durchführung der Richtlinie 97/78/EG des Rates hinsichtlich bestimmter gemäß der genannten Richtlinie von Veterinärkontrollen an der Grenze befreiter Proben und Waren vom 25. Februar 2011 in der geltenden Fassung.

[7-19] Tierische Nebenprodukte-Beseitigungs-Gesetz vom 25. Januar 2004 (BGBl. I Seite 82), zuletzt geändert durch Artikel 2 Absatz 91 des Gesetzes vom 22. Dezember 2011 (BGBl. I Seite 3.044).

[7-20] Tierische Nebenprodukte-Beseitigungs-Verordnung vom 27. Juli 2006 (BGBl. I Seite 1.735), zuletzt geändert durch Artikel 2 der Verordnung vom 23. April 2012 (BGBl. I Seite 611).

[7-21] Gesetz zur Förderung der Kreislaufwirtschaft und Sicherung der umweltverträglichen Bewirtschaftung von Abfällen (Kreis-laufwirtschaftsgesetz) vom 24. Februar 2012 (BGBl. I Seite 212), zuletzt geändert durch Artikel 3 des Gesetzes vom 8. April 2013 (BGBl. I Seite 734).

[7-22] Erneuerbare-Energien-Gesetz vom 25. Oktober 2008 (BGBl. I Seite 2.074), zuletzt geändert durch Artikel 5 des Gesetzes vom 20. Dezember 2012 (BGBl. I Seite 2.730).

[7-23] Verordnung über die Erzeugung von Strom aus Biomasse vom 21. Juni 2001 (BGBl. I Seite 1.234), zuletzt geändert durch Artikel 5 Absatz 10 des Gesetzes vom 24. Februar 2012 (BGBl. Seite 212).

[7-24] OLG Brandenburg, Urteil vom 16. September 2010, Az. 12 U 79/10.

[7-25] OLG Brandenburg, Urteil vom 16. September 2010, Az. 12 U 79/10, OLG Stuttgart, Urteil vom 25. Mai 2012, Az. 3 U 193/11, OLG Düsseldorf, Urteil vom 5. Dezember 2012, Az. VI – 2 U (Kart) 7/12.

[7-26] Verordnung über die Verwertung von Bioabfällen auf land-wirtschaftlich, forstwirtschaftlich und gärtnerisch genutzten Böden (Bioabfallverordnung – BioAbfV) in der Fassung der Bekanntmachung vom 4. April 2013 (BGBl. I Seite 658).

[7-27] Richtlinie zur Förderung von Maßnahmen zur Nutzung erneu-erbarer Energien im Wärmemarkt vom 20. Juli 2012 (BAnz. AT vom 8. August 2012).

[7-28] Erneuerbare-Energien-Wärmegesetz vom 7. August 2008 (BGBl. I Seite 1.658), zuletzt geändert durch Artikel 2 Absatz 68 des Gesetzes vom 22. Dezember 2011 (BGBl. I Seite 3.044).

[7-29] Kraft-Wärme-Kopplungsgesetz vom 19. März 2002 (BGBl. I Seite 1.092), zuletzt geändert durch Artikel 1 des Gesetzes vom 12. Juli 2012 (BGBl. I Seite 1.494).

[7-30] Gasnetzzugangsverordnung vom 3. September 2010 (BGBl. I Seite 1.261). Zuletzt geändert durch Artikel 4 der Verordnung vom 30. April 2012 (BGBl. I Seite 1.002).

[7-31] LG Regensburg: Urteil vom 21.Juli 2011, Az. 3 O 896/11 (3), nicht rechtskräftig

Dodatna literatura

Bayerisches Landesamt für Umwelt (Hrsg.): Biogashandbuch Bayern – Materialienband, Kapitel 2.2.1 Baurecht, Stand: April 2012, Kapitel 2.2.2 Immissionsschutz, Stand: März 2011, Augsburg

Herrmann, M.; Gottwald, T.: Repowering – Mit dem richtigen Vergütungsanspruch planen, in: Biogas Journal, 6/2012, Seiten 148–154

Kruschinski, H.-U.: Biogasanlagen als Rechtsproblem, Errichtung und wirtschaftlicher Betrieb als Beitrag zu einer nachhaltigen Energieversorgung, 1. Auflage, 2010

Loibl, H.; Maslaton, M.; von Bredow, H.; Walter, R. (Hrsg.): Biogasanlagen im EEG, 3. Auflage, 2013

Maslaton, M.: Rechtliche Rahmenbedingungen der Errichtung und des Betriebs von Biomasseanlagen, 2. Auflage, 2010

Müller, D.: Mehr Effizienz, weniger Boni – die Förderung von Strom aus Biomasse nach dem EEG 2012, in: Zeitschrift für Umweltrecht 1/2012, Seiten 22–31

Valentin, F.: Das neue System der Direktvermarktung von EEG-Strom im Überblick, in: Recht der Erneuerbaren Energien 2012, Seiten 11–17

Wustlich, G.; Müller, D.: Die Direktvermarktung von Strom aus erneuerbaren Energien im EEG 2012 – Eine systematische Einführung in die Marktprämie und die weiteren Neuregelungen zur Marktintegration, in: Zeitschrift für Neues Energierecht 2012, Seiten 380–396

Linkovi za dodatne informacije

www.clearingstelle-eeg.de – Obuhvatna baza podataka o aktuelnim odlukama Kancelarije za kliring EEG, sudskim presudama u vezi sa EEG i zakonskim propisima

www.erneuerbare-energien.de – Aktuelne brojke i informacije Saveznog ministarstva za životnu sredinu, zaštitu prirode i bezbednost reaktora u vezi sa obnovljivim izvorima energije

www.dena.de – Nemačka energetska agencija uredila je onlajn platformu za upumpavanje biogasa u mrežu prirodnog gasa i tamo objavljuje aktuelne novosti iz branše.

153152

Ekonomski aspekti

8

8 EKONOMSKI ASPEKTI

Odlučujući aspekat prilikom donošenja odluke o izgradnji biogas postrojenja predstavlja pitanje da li može da se očekuje dovoljan povrat uloženog kapitala i rada. Drugim rečima: da li planirano postrojenje može da posluje ekonomski isplativo?

Da bi se olakšala procena ekonomske isplativosti poljoprivrednih biogas postrojenja, ona se u narednom delu ilustruje na primerima različitih model postrojenja za mokru fermentaciju. To važi za postrojenja na bazi tečnog stajnjaka snage od 75 kWel do postrojenja koja rade sa različitim udelima tečnog stanjaka ili isključivo sa obnovljivim sirovinama. Takođe su razmatrana postrojenja sa direktnim plasmanom električne energije na tržište, kao i sa tretmanom biogasa i upumpavanjem u mrežu prirodnog gasa.

8.1 Prikaz model postrojenja – pretpostavke i karakteristike

Prilikom dimenzioniranja postrojenja i izbora supstrata u obzir se uzimaju uslovi za odobravanje podsticajnih tarifa, kao i restrikcije u primeni supstrata prema Zakonu o obnovljivim izvorima energije (EEG 2012). Kao godina puštanja u rad pretpostavljena je 2013.

Podaci i parametri koji su korišćeni za obračun i ocenu ekonomske isplativosti model postrojenja potiču iz baze podataka Kuratorijuma za tehniku i građevinu u oblasti poljoprivrede (KTBL, stanje 2012). Osnovu za planske podatke KTBL načelno čine podaci i parametri utvrđeni u praksi, u institutima za istraživanje i testiranje, kao i od strane proizvođača i eksperata. Kod navedenih cena radi se o neto iznosima.

Model Instalisana snaga

Supstrati Iskorišćenje toplotne energijeb

SpecifičnostiTečni stajnjak

Obnovljive sirovinea

I 75 kWel 80 % 20 % 20 % Malo postrojenje na bazi tečnog stajnjaka shodno § 27b EEG. Električna energija se proizvodi u KOGP sa motorom sa inicijalnim paljenjem.

II 150 kWel 30 % 70 % 45 % Električna energija se proizvodi u KOGP sa motorom sa inicijalnim paljenjem.III 250 kWel 20 % 80 % 45 % Separacija i vraćanje recirkulata.IV 250 kWel 60 % 40 % 20 %V 500 kWel 20 % 80 % 45 % Separacija i vraćanje recirkulata.VI 750 kWel 20 % 80 % 45 % Separacija i vraćanje recirkulata.

VIIEEG / VIIDV 1.000 kWel – 100 % 45 % Separacija i vraćanje recirkulata.Varijanta modela sa direktnim plasmanom sa fleksibilnom proizvodnjom električne energije i 1.500 kW instalisane električne snage.

VIII 400 mn3/hc

(1.050 kWel-ekv.)– 100 % – Postrojenje za tretman sirovog biogasa do nivoa kvaliteta prirodnog gasa

(biometan) i upumpavanjem u mrežu prirodnog gasa. Separacija i vraćanje recirkulata.Toplotna energija za biogas postrojenje i postrojenje za tretman obezbeđuje se preko kotla na biogas (potrošnja 80 mn3/h).

TAB. 8.1: PREGLED I KARAKTERISTIKE MODEL POSTROJENJA

a maks. 60 % kukuruza i zrna žitarica u mešavini supstrata (vidi tabelu 8.3); zahtevi prema EEG.b eksterno korišćenje toplotne energije, dodatno u propisani minimalni udeo toplotne energije koji shodno EEG mora da se iskoristi paušalno može

da se prizna 25 % za zagrevanje fermentora.c Kapacitet tretmana gasa u normiranim kubnim metrima sirovog gasa po satu (uz navod ekvivalentne električne snage u odnosu na proizvodnju sirovog

biogasa u biogas postrojenju [480 mn3/h]).

SupstratSM oSM Prinos

biogasaaUdeo

metanaaPrinos

metanaa KSb Energetski prinosc

Cena supstratad

% % SM mn3/t oSM % mn

3/t SM mn3/t SM €/t SM

Tečni stajnjak goveda(sa ostacima stočne hrane) 10 80 380 55 17 II 17 0,00

SCB žitarica(srednji udeo zrna) 35 95 620 53 109 I 103 31,11

Zrno žitarica (drobljeno/mleveno) 87 97 730 52 320 I 320 141,00

Travna silaža 35 90 600 53 100 I 100 28,52Kukuruzna silaža(voštana zrelost, bogata zrnom) 35 95 650 52 112 I 106 32,00

TAB. 8.2: PARAMETRI I CENE SUPSTRATA

a prema KTBL [8-3]b KS = kategorija sirovine prema prilogu 2 i 3 Uredbe o biomasi 2012 [8-4]c Standardni prinos metana po toni sveže mase shodno prilogu 2 i 3 Uredbe o biomasi 2012 [8-4]d Cene za žetveni materijal isporučen do silo-rova

8.1.1 Snaga postrojenjaSnaga postrojenja se u toku proteklih godina sukcesivno povećavala. Međutim, sa uvođenjem posebne tarifne kategorije za mala postrojenja na bazi tečnog stajnjaka do 75 kW instalisane snage u EEG 2012 [8-1] treba da se poveća i broj malih postrojenja sa ciljem sveobuhvatnog iskorišćenja organskih đubriva. Da bi se stekao uvid u raspon postrojenja izgrađenih u praksi, projektovano je osam model postrojenja električne snage od 75 kW do 1 MW, kao i jedno postrojenje za tretman biogasa sa kapacitetom prerade od 400 mn

3 sirovog biogasa po satu (vidi tabelu 8.1). Prilikom izbora veličine postrojenja uzeta je u obzir kako situacija u pogledu propisa o tarifiranju iz EEG sa graničnim snagama od 150 i 500 kWel, tako i granične

snage iz Saveznog zakona o zaštiti od emisija merodavne za dobijanje dozvole. Maksimalno dopušteni kapacitet prerade od 1,2 miliona mn

3 godišnje shodno 4. BImSchV dovodi do toga da se često grade postrojenja električne snage 250 kW koja ne prelaze taj prag.

8.1.2 SupstratiKao fermentacioni supstrati model postrojenja biraju se vrste biomase uobičajene u poljoprivredi i pogodne za korišćenje u biogas postrojenju. Tu spadaju organska đubriva koja izvorno potiču iz poljoprivrede i silaže od obnovljivih sirovina.

Tabela 8.2 pokazuje karakteristike korišćenih supstrata. Osnov za orijentacioni prinos gasa predstavljaju standardne

Model postrojenje

I II III IV V VI VII VIII

75 kWel 150 kWel 250 kWel 250 kWel 500 kWel 750 kWel 1.000 kWel

biometan400 mn³/h sirovi gasa

Korišćeni supstrat 80 % tečni stajnjak,

20 % obnov. sir.

30 % tečni stajnjak,

70 % obnov. sir.


80 % obnov. sir.


40 % obnov. sir.


80 % obnov. sir.


80 % obnov. sir.

100 % obnov. sir.

100 % obnov. sir.Jedinica

Tečni stajnjak goveda(sa ostacima hraniva)

t SM/a 3.300 1.000 1.200 5.900 2.200 3.200

SCB žitarica(srednji udeo zrna)

t SM/a 350 1.100 3.200 5.900 7.200

Zrno žitarica(drobljeno/mleveno)

t SM/a 300

Travna silaža t SM/a 1.200 1.000 1.100 1.100Kukuruzna silaža(voštana zrelost, bogata zrnom)

t SM/a 790 2.000 3.400 2.900 6.500 9.500 10.400 10.100

TAB. 8.3: PROJEKCIJA SUPSTRATA KORIŠĆENIH U MODEL POSTROJENJIMA

Napomena: O utvrđivanju količine žetvenog materijala koji mora da se uskladišti za pokrivanje gubitaka usled siliranja vidi poglavlje 8.1.2 o supstratima.a Kapacitet tretmana gasa u normiranim kubnim metrima sirovog gasa po satu

155154

Priručnik o biogasu –Od proizvodnje do korišćenja Ekonomski aspekti

8

vrednosti utvrđene od strane radne grupe KTBL za „prinose biogasa” iz publikacije KTBL „Prinos gasa u poljoprivrednim biogas postrojenjima” [8-3]. Klasifikacija u tarifne kategorije prema korišćenim sirovinama, kao i standardni prinosi gasa, koji su podjednako relevantni za obračun tarifa prema EEG, preuzeti su iz Uredbe o biomasi [8-4].

Polazi se od toga da se biogas postrojenje nalazi na lokaciji farme i da tako ne nastaju troškovi za korišćenje organskog đubriva. U slučaju da je potrebno dopremanje, moraju dodatno da se uračunaju transportni troškovi.

Tabela 8.2 pokazuje karakteristike i cene pretpostavljenih supstrata. Za obnovljive sirovine polazi se od prosečnih cena snabdevanja shodno bazi podataka KTBL. Za supstrate kojima

Pretpostavljena tehnička konfiguracija

Opterećenje fermentora organskom materijom (OOrgM)

Polazeći od vertikalnog fermentora sa potpunim mešanjem i korišćenja obnovljivih sirovina i organskog đubriva kao ulaznih supstrata pretpostavlja se opterećenje fermentora od maksimalno 3 kg oSM/(m3 ⋅ d) svedeno na zbir neto zapremine fermentora (korisna zapremina) uz vođenje jednostepenog procesa. Kod vođenja dvo-, odnosno višestepenog procesa se pod gore navedenim pretpostavkama polazi od opterećenja fermentora od maksimalno 2,5 kg oSM/(m3 ⋅ d) za zbir neto zapremine fermentora (korisna zapremina). Kod višestepenih sistema je za gorenavedene pretpostavke projektovano opterećenje fermentora od 5 kg oSM/(m3 ⋅ d) u prvom stepenu da se ne bi preopteretio sistem.

Vrsta procesa Jednostepeni proces (jedan fermentor): < 350 kWel

Dvostepeni proces (dva fermentora, linearno povezana): ≥ 350 kWel.Sadržaj suve materije u mešavini

Maksimalno 30 % SM, uzima se u obzir separacija i vraćanje recirkulata.

Pretovarno-transportna mehanizacija

Prednji utovarivač (model postrojenje I) ili utovarivač točkaš (67 ili 102 kW) za punjenje dozatora čvrste materije su zavisno od količine supstrata koju treba manipulisati srazmerno pripisani biogas postrojenju.

Zapremina fermentora Bruto zapremina fermentora odgovara potrebnoj zapremini rezervoara uz opterećenje organskom materijom od 2,5 kg oSM/(m3 ⋅ d), odnosno 3 kg oSM/(m3 ⋅ d) kod jednostepenih postrojenja, plus 50 cm nadvišenja.

Instalisana snaga uređaja i opreme za mešanje

1. fermentor: 16–23 W/m3 neto zapremina fermentora, 2. fermentor: 15–17 W/m3 neto zapremina fermentora, zavisno od karakteristika supstrata, broj mešalica zavisno od veličine fermentora.

Skladištenje ostatka fermentacije

Potrebna bruto zapremina skladišta za ostatak fermentacije: skladišni prostor za period skladištenja od 6 meseci plus 50 cm nadvišenja po skladišnom rezervoaru. Skladište za ostatak fermentacije pokriveno je krovom sa dvostrukom membranom (rezervoar za gas). Separacija i vraćanje recirkulata uzimaju se u obzir u zavisnosti od specifičnosti postrojenja.

Konstrukcija kogenerativ-nog postrojenja

75 kWel i 150 kWel: motor sa inicijalnim paljenjembiogas postrojenje ≥ 250 kWel: gasni Otto motor

Stepen korisnosti kogene-rativnog postrojenja

Od 38 % (250 kWel) do 42 % (1.000 kWel)

Sati punog opterećenja Za kogenerativno postrojenje kao i postrojenje za tretman biogasa polazi se od 8.000 sati punog opterećenja godišnje. Potrošnja električne energije

Zavisno od veličine i režima rada postrojenja, kao i korišćenog supstrata, sopstvena potrošnja električne energije iznos između 6,5 i 8,0 % ukupno proizvedene količine električne energije. Za proizvodnju biometana sopstvena potrošnja električne energije biogas postrojenja iznosi 0,10 kWhel/mn

3 sirovog gasa. Sopstvena potrošnja električne energije za tretman biogasa iznosi 0,08 kWhel/mn

3 sirovog gasa.Pretpostavljena cena nabavljene električne energije je 19 ct/kWh.

Potrošnja toplotne energije

Za procesnu toplotu potrebnu u biogas postrojenju projektovano je 25 % ukupno proizvedene količine toplotne energije koja shodno EEG 2012 može da se prizna za to.Kod biogas postrojenja sa unosom tečnog stajnjaka od > 60 masenih udela polazi se od sopstvene potrošnje toplotne energije od 25 %. Potrošnja toplotne energije za tretman biogasa iznosi 0,6 kWhterm/mn

3 sirovog gasa.Prodaja toplotne energije Udeo eksterno iskorišćene toplotne energije iznosi 45 % svedeno na ukupnu proizvodnju toplotne energije. Kod biogas

postrojenja sa unosom tečnog stajnjaka od > 60 masenih udela udeo eksterno iskorišćene toplotne energije iznosi 20 %. Međusklop predstavlja prenosnik toplote kogenerativnog postrojenja.Prodaja toplotne energije vrši se po ceni od 2 ct/kWhterm.

Transmisioni gubici Transmisioni gubici iznose 1 % proizvedene električne energije.

TAB. 8.4: PROJEKCIJE TEHNIČKIH I PROCESNO-TEHNIČKIH KARAKTERISTIKA I PARAMETARA MODEL POSTROJENJA

se ne trguje na tržištu, kao što je travna silaža i silaža celih biljaka, cene su izvedene uzimajući u obzir odnos prinosa energije i tržišne cene silažnog kukuruza (32 €/t).

Biljke predviđene za siliranje se od strane dobavljača istovaruju na lokaciji postrojenja, skladište i komprimuju. U narednim modelima se troškovi za pokrivanje silaže i silo-rov pripisuju biogas postrojenju. Usled gubitaka silaže u visini od 12 %, količina potrebna za skladištenje obračunava se na sledeći način:

= 0,88

Količina žetvenog materijala za uskladištenje

Potrebna količina silaže

Konstruktivni element Odabrane projektovane tehničke konfiguracije

Prijem i skladište supstrata Silo-rov, ploče od betona (za biogas postrojenje sa 75 kWel), kolska vaga (osim biogas postrojenja sa 75 i 150 kWel). Uzeta je u obzir pretovarno-transportna mehanizacija (srazmerno).

Prijemni rezervoar (za postrojenja koja koriste tečni stajnjak)

Betonski rezervoarOprema za mešanje, usitnjavanje i pumpanje, eventualno šaht za punjenje rezervoara, cevovodi za supstrat, merenje nivoa napunjenosti, detekcija curenja.

Unos čvrste materije Skladišni rezervoar, dotur preko pužnog transportera ili mešalice za stočnu hranu, uređaj za merenje težine, punjenje fermentora.

Fermentor Nadzemni vertikalni betonski rezervoarSistem grejanja, izolacija, obloga, uređaj za mešanje, gasno nepropusni krov rezervoara (skladištenje gasa), cevovodi za supstrat i gas, merna, regulaciona i sigurnosna tehnika, detekcija curenja.

Gruba desumporizacija Sprovodi se biološka desumporizacija putem uduvavanja vazduha. Kod korišćenja tečnog stanjaka od > 80 masednih udela, kao i tretmana sirovog gasa u postrojenju za biometan predviđena je interna desumporizacija dodavanjem sredstava za taloženje. Desumporizacija uključujući tehničko opremanje i postavljanje cevovoda.

Centralna pumpna stanica Pumpna tehnika, merna, regulaciona i sigurnosna tehnika, postavljanje cevovoda, potiskivač supstrata, kućište.Separator Separator uklj. upravljačku tehniku (postrojenja sa vraćanjem recirkulata).Kogenerativno postrojenje Motor sa inicijalnim paljenjem ili gasni Otto motor.

Blok motora, generator, razmenjivač toplote, razvodnik toplote, pomoćni hladnjak, upravljački sistem, gasovodi, merna, regulaciona i sigurnosna tehnika, kalorimetar i električno brojilo, senzori, odvajač kondenzata, kompresorska stanica, eventualno dodatna gasna tehnika, prečišćavanje biogasa i otpadnog gasa, rezervoar za ulje, kontejner.

Tretman gasa i upumpavanje u mrežu

Postupak za tretman sirovog gasa (uklanjanje CO2): aminsko pranje Sušenje gasa, fino prečišćavanje (aktivni ugalj) i upravljački sistem postrojenja.Za obezbeđivanje toplotne energije za postrojenje za tretman biogasa uzet je u obzir kotao za termalno ulje sa pogonom na biogas (400 kWterm) sa ventilatorom sa bočnim kanalom, cirkulacionom pumpom za termalno ulje, gasnim brojilom sa rotirajućim klipom, ekspanzionom posudom, kolektorskim rezervoarom, pumpom za punjenje i pražnjenje, kontrolnim sistemom postrojenja na termalno ulje, kontejnerom i cirkulacijom termalnog ulja.

Gasna baklja Gasna baklja, uključujući gasnu tehnikuSkladište za ostatak fermentacije

Nadzemni vertikalni betonski rezervoar.Uređaj za mešanje, krov sa dvostrukom membranom (skladištenje gasa), cevovodi za supstrat i gas, merna, regulaciona i sigurnosna tehnika, detekcija curenja, uređaj, odnosno mesto za izuzimanje.

Potrebna površina Ukupna potrebna površina uklj. površine za silose i puteve zavisno od veličine postrojenja iznosi između 0,21 ha (biogas postrojenje sa 75 kWel) i 1,65 ha (postrojenje sa 1.000 kWel), odnosno 1,8 ha (postrojenje za biometan). Kompenzacione površine i retencioni bazen za atmosferske vode nisu uzeti u obzir.

TAB. 8.5: PROJEKTOVANA TEHNOLOGIJA MODEL POSTROJENJA

Troškovi za nabavku supstrata su u obračunu troškova i učinaka svedeni na količinu žetvenog materijala koji treba uskladištiti. Polazi se od toga da će dobavljač supstrata da preuzme količinu ostatka fermentacije adekvatnu isporučenoj količini supstrata. Time se ne ostvaruju prihodi od prodaje ostatka fermentacije.

Kod supstrata odabranih za model postrojenja nije potrebna higijenizacija. Dodatni tretman biomase se ne uzima u obzir.

Tabela 8.3 daje pregled vrste i količine supstrata korišćenih u pojedinim model postrojenjima. Supstrati su odabrani tako da model postrojenje I sa udelom korišćenog tečnog stajnjaka od preko 80 % ostvaruje posebnu tarifu za mala postrojenja na bazi tečnog stajnjaka (EEG 27b).

Za sva druga postrojenja uzima se u obzir u EEG propisani maksimalni udeo kukuruza i zrna žitarica u visini od 60 % (shodno EEG 27 stav (5) tačka 1.) koji mora da se ispuni za dobijanje fid-in tarife shodno EEG.

8.1.3 Biološka i tehnička konfiguracijaU okviru sledećih model postrojenja razmatraju se isključivo postrojenja za mokru fermentaciju sa vertikalnim fermentorima sa potpunim mešanjem koja rade u mezofilnom temperaturnom režimu. Kod model postrojenja I, II, III i IV sprovodi se jednostepeni proces, dok se kod svih ostalih biogas postrojenja sprovodi dvostepeni proces.

Izbor supstrata za model postrojenja izvršen je tako da dato postrojenje sa količinom biogasa, odnosno energije, očekivane iz supstrata ostvaruje iskorišćenost od 8.000 sati punog opterećenja godišnje. Zatim su u zavisnosti od korišćenih vrsta i količina supstrata utvrđeni parametri za skladištenje supstrata, punjenje, fermentor i skladište za ostatak fermentacije.

Da bi se obezbedio biološki i tehnički stabilan rad postrojenja, uzimajući u obzir ekonomsku isplativost, primenjeni su parametri navedeni u tabeli 8.4.

Tabela 8.5 pokazuje koje su tehnologije i objekti, objedinjeni u konstruktivne elemente, uzeti u obzir u model postrojenjima.

157156


8

Osim toga se za obračun model postrojenja polazi od sledećih pretpostavki:

Unos čvrste materijeUsled vrste i količine korišćenih supstrata je za postrojenje neophodan sistem za unos čvrste materije. Dimenzije su definisane tako da skladišni rezervoar mora da se puni jednom dnevno.

Skladištenje ostatka fermentacijeKod svih model postrojenja planirani su skladišni kapaciteti za količinu ostatka fermentacije nastalu u toku šest meseci, opremljeni krovom sa dvostrukom membranom. Time se uzima u obzir da EEG propisuje obavezno gasno nepropusno pokrivena skladišta za ostatak fermentacije i vreme zadržavanja u gasno nepropusnom sistemu od 150 dana, ukoliko se kao supstrat ne koristi isključivo tečni stajnjak.

Upumpavanje gasa u mrežuKod opreme za upumpavanje gasa u mrežu razmatran je celokupan procesni lanac do upumpavanja biometana u mrežu prirodnog gasa. Doduše, prikazuju se i troškovi koji nastaju na tačkama isporuke sirovog gasa, odnosno biometana, pošto u praksi postoje različiti modeli saradnje sa mrežnim operaterima i distributerima gasa. Prema izmenjenoj Uredbi o pristupu gasnoj mreži (GasNZV, 2012) propisano je da mrežni operater snosi 75 %, a korisnik priključka 25 % troškova priključenja na mrežu. Za izgradnju predajne stanice sa priključnim vodom do mreže prirodnog gasa u dužini do jednog kilometra predviđeno je ograničenje troškovnog udela korisnika priključka na 250.000 €. Tekuće troškove snosi mrežni operater [8-5].

Za model postrojenje VIII je pretpostavljeno da korisnik priključka snosi troškove za priključenje na mrežu u visini od 250.000 €.

8.1.4 Tehničke i procesno-tehničke karakteristikeTabele 8.6, 8.7 i 8.8 daju pregled tehničkih i procesno-tehničkih karakteristika dotičnih model postrojenja.

Tehnički i procesno-tehnički podaci

Model postrojenje I II III IVKorišćeni supstrat 80 % tečni

stajnjak, 20 % obnov. sir.


70 % obnov. sir.


80 % obnov. sir.


40 % obnov. sir.Jedinica

Električna snaga kW 75 150 250 250

Vrsta motora kogeneracije – sa inicijalnim paljenjem

sa inicijalnim paljenjem

gasni Otto motor gasni Otto motor

Električni stepen korisnosti % 39,2 41,3 38,2 38,2

Termički stepen korisnosti % 38,0 39,2 46,5 46,5

Bruto zapremina fermentora m3 600 900 1.600 1.800

Sadržaj SM u mešavini supstrata (uklj. recirkulat) % 14,8 27,5 27,5 19,9

Prosečno hidrauličko retenciono vreme (HRV) u aktivnim fazama d 36 73 72 51

Ukupno opterećenje organskom materijom fermentora (OOrgM)

kg oSM/(m3⋅d) 3,0 3,0 3,0 3,0

Bruto zapremina skladišta za ostatak fermentacije

m3 2.200 1.500 2.600 4.900

Prinos biogasa mn3/a 271.059 534.803 998.105 995.123

Sadržaj metana % 53,1 52,3 52,3 52,7

Količina električne energije isporučene u mrežu

kWh/a 593.933 1.204.787 1.968.318 1.977.886

Proizvedena količina toplotne energije

kWh/a 580.514 1.155.499 2.423.531 2.433.244

TAB. 8.6: TEHNIČKE I PROCESNO-TEHNIČKE KARAKTERISTIKE MODEL POSTROJENJA I DO IV

Tehnički i procesno-tehnički podaciModel postrojenje V VI VIIEEG/DP

Korišćeni supstrat 20 % tečni stajnjak, 80 % obnov. sir.

20 % tečni stajnjak, 80 % obnov. sir. 100 % obnov. sir.

JedinicaElektrična snaga kW 500 750 1.000

Vrsta motora kogeneracije – gasni Otto motor gasni Otto motor gasni Otto motor

Električni stepen korisnosti % 40,1 41,3 42,0

Termički stepen korisnosti % 43,2 42,5 42,6

Bruto zapremina fermentora m3 3.800 5.400 7.000

Sadržaj SM u mešavini supstrata (uklj. recirkulat) % 28,1 28,2 27,2

Prosečno hidrauličko retenciono vreme (HRV) u aktivnim fazama d 89 90 88

Ukupno opterećenje organskom materijom fermentora (OOrgM)

kg oSM/(m3⋅d) 2,5 2,5 2,5

Bruto zapremina skladišta za ostatak fermentacije

m3 4.800 6.900 7.100

Prinos biogasa mn3/a 1.906.358 2.810.148 3.671.885

Sadržaj metana % 52,3 52,3 52,4

Količina električne energije isporučene u mrežu kWh/a 3.945.828 5.989.177 7.972.826

Proizvedena količina toplotne energije kWh/a 4.294.552 6.237.551 8.162.783

TAB. 8.7: TEHNIČKE I PROCESNO-TEHNIČKE KARAKTERISTIKE MODEL POSTROJENJA V DO VII

Tehnički i procesno-tehnički podaciModel postrojenje VIIIa

Korišćeni supstrat100 % obnov. sir.

JedinicaProizvodnja sirovog gasa (BGP)

Proizvodnja sirovog gasa mn3/h 480

Ekvivalent električne snage (proizvodnja sirovog gasa) ekvivalent kWel 1.050

Proizvedena količina energije sirovi gas kWh (Hs,n)/a 22.286.346

Proizvedeni sirovi gas za PTBG mn3/h sirovi gas 400

Udeo metana u sirovom gasu % 52,4

Bruto zapremina fermentora m3 7.200

Sadržaj SM u mešavini supstrata (uklj. recirkulat) m3 27,9

Prosečno hidrauličko retenciono vreme (HRV) u aktivnim fazama d 90

Ukupno opterećenje organskom materijom fermentora (OOrgM) kg oSM/(m3⋅d) 2,5

Prinos biogasa m3 7.000

Potrošnja električne energije BGP kWhel/mn3 sirovi gas 0,1

Termička snaga kotla na biogas za BGP i PTBGc kWth 400

Proizvodnja biometana (PTBG)

Kapacitet tretmana aminskog pranja mn3/h sirovi gas 400

U mrežu utisnuta količina biometana mn3/h biometan 211

Gubitak metana % 0,1

Udeo metana u proizvedenom gasu (biometan) % 99

Potrošnja električne energije PTBG kWhel/mn3 sirovi gas 0,08

Potrošnja toplotne energije PTBG kWhth/mn3 sirovi gas 0,6

U mrežu utisnuta količina energije biometanb kWh/a (Hs,n) 18.504.930

TAB. 8.8: TEHNIČKE I PROCESNO-TEHNIČKE KARAKTERISTIKE MODEL POSTROJENJA ZA BIOMETAN VIII

a Uz primneu [8-5]b Bez korišćenja tečnog gasa za kondicioniranje gasa radi upumpavanja u mrežuc Potrošnja kotla na biogas 80 mn

3/h

159158


8

8.1.5 Investicije za funkcionalne jedinice model postrojenja

Tabele 8.9, 8.10 i 8.11 daju pregled pretpostavljenih investicionih troškova za dotična model postrojenja. Navedeni konstruktivni elementi između ostalog obuhvataju sledeće stavke (vidi tabelu 8.5):• skladištenje i unos supstrata

– silo-rov – eventualno kolska vaga – predjama, uključujući uređaj za mešanje – pretovarno-transportna mehanizacija (prednji utovarivač, odnosno utovarivač točkaš)

– dotur čvrste materije, uključujući prijemni rezervoar• fermentor

– betonski rezervoar, uključujući sistem za detekciju curenja, grejanje, izolacija i oblogu

– mešalice – eventualno uređaj za internu desumporizaciju (taloženje) – interni rezervoar za gas – vodovi za gas i supstrat, pumpe – merna, sigurnosna i regulaciona tehnika

• korišćenje gasa i regulacija – kogenerativno postrojenje (uključujući okolnu infrastrukturu) – gasna baklja – eventualno tretman biogasa i upumpavanje biometana u mrežu, uključujući priključak na mrežu (udeo u troškovima predajne stanice i priključnog voda do mreže prirodnog gasa)

– upravljački sistem postrojenja – merna, sigurnosna i regulaciona tehnika

• Skladištenje ostatka fermentacije – betonski rezervoar, uključujući sistem za detekciju curenja i oblogu

– mešalice – interni rezervoar za gas – vodovi za gas i supstrat – merna, sigurnosna i regulaciona tehnika – eventualno separator – mesto za izuzimanje iz skladišta.

Pored investicija u gorenavedene konstruktivne elemente, prilikom utvrđivanja potrebnih investicija u obzir treba uzeti i troškove planiranja i pribavljanja dozvola za postrojenje, kao i kasnijeg puštanja u rad. Kod utvrđivanja visine tih troškova polazi se od 10 % od ukupne investicije za biogas postrojenja i 5 % od ukupne investicije za deo postrojenja za tretman biogasa (uključujući troškove zemljišta).

Osim toga, uzeti su u obzir troškovi zemljišta, komunalnog opremanja zemljišta (struja, voda itd.) i izgradnju saobraćajnica i puteva koji su specifični za svako postrojenje. Troškovi komunalnog opremanja zemljišta projektovani su u visini od 5 % ukupne investicije. Površine potrebne za model postrojenja prikazane su u tabeli 8.5. Kod zemljišta pretpostavljena je vrednost od 10 €/m2.

8.2 Ekonomska isplativost model postrojenja

8.2.1 PrihodiU biogas postrojenjima prihodi mogu da se generišu na sledeći način:• prodaja električne energije,• prodaja toplotne energije,• prodaja gasa (biogas ili biometan)• naknade za zbrinjavanje fermentacionih supstrata • prodaja ostatka fermentacije.Glavni izvor prihoda biogas postrojenja, ako se zanemare postrojenja za upumpavanje gasa u mrežu prirodnog gasa, predstavlja prodaja električne energije. Usled zakonski regulisane visine i trajanja podsticajnih tarifa shodno EEG [8-1] (ostatak godine puštanja u rad uz dodatnih 20 kalendarskih godina), očekivani prihodi od fid-in tarifa shodno EEG mogu da se obračunaju sa sigurnošću (vidi poglavlje 7.5).

Fid-in tarifa, u zavisnosti od vrste i količine korišćenih supstrata, snage postrojenja i ispunjavanja drugih kriterijuma, podleže značajnim oscilacijama. Osnovna tarifa u zavisnosti od veličine postrojenja može da iznosi između 5,88 i 24,50 ct/kWhel (od 2013. kao godine puštanja u rad). Korišćenjem definisanih supstrata, ona (fid-in tarifa za kategorije sirovina) individualno može da se dodatno poveća za maksimalno 8 ct/kWhel. Za korišćenje biometana u kogenerativnim postrojenjima u režimu prioritetne proizvodnje toplotne energije odobrava se bonus do 2,94 ct/kWhel (u zavisnosti od kapaciteta postrojenja za tretman). Pravni propisi o fid-in tarifama detaljno su razmatrani u poglavlju 7.5.

Fid-in tarife shodno EEG projektovane za model postrojenja odnose se na puštanje u rad u 2013. godini. Tabela 8.12 pokazuje strukturu fid-in tarifa za električnu energiju dotičnog model postrojenja i koji se udeo pri tome odnosi na tarifu za odgovarajuću kategoriju sirovine. Visina tarife modela sa direktnim plasmanom na tržište sastoji se od tržišne premije (uključujući premiju za upravljanje plasmanom), premije za fleksibilnost i prodajne cene električne energije.

EEG pored isporuke električne energije u elektromrežu po fiksnim tarifnim stopama nudi i mogućnost direktnog plasmana proizvedene električne energije na berzi. Razlika u odnosu na prosečnu berzansku cenu kompenzuje se tržišnom premijom, koja dodatno treba da pokrije veće troškove plasmana (premija za upravljanje plasmanom kao sastavni deo tržišne premije). Cilj je da se težište proizvodnje električne energije prebaci na periode sa većom potrošnjom i tako ostvari prodajna cena iznad mesečne prosečne berzanske cene, čime se omogućuju dodatni prihodi.

Međutim, da bi proizvodnja električne energije mogla da se prilagodi potražnji, po pravilu uz inače iste uslove moraju da se povećaju kapaciteti kogenerativnog postrojenja, kao i eventualno kapaciteti rezervoara za gas i akumulacionog rezervoara toplotne energije postrojenja. Sa time povezani dodatni troškovi mogu da se pokriju većim prihodima od prodaje električne energije, kao i premijom za fleksibilnost koja se odobrava za dodatno obezbeđenu snagu.

Investicija

Model postrojenje I II III


30 % tečni stajnjak, 70 % obnov. sir.


Jedinica 75 kWel 150 kWel 250 kWel

Skladištenje supstrata, pretovarno-transportna mehanizacija, punjenje

€ 149.369 242.622 360.255

Fermentor € 126.626 150.888 216.496Korišćenje gasa i upravljački sistem € 130.012 266.814 312.306Skladištenje ostatka fermentacije € 192.789 157.462 240.225Zbir konstruktivnih elemenata € 598.796 817.786 1.129.282Planiranje, dozvole i puštanje u rad € 44.592 85.999 117.645Troškovi zemljišta, komunalno opremanje, izgradnja saobraćajnica i puteva € 50.820 73.292 169.235

Ukupna investicija € 694.208 977.077 1.416.162Specifična investicija €/kWel 9.256 6.514 5.665

TAB. 8.9: INVESTICIJE ZA FUNKCIONALNE JEDINICE MODEL POSTROJENJA I DO III

Investicija

Model postrojenje IV V VI




Jedinica 250 kWel 500 kWel 750 kWel


€ 347.810 500.774 718.216

Fermentor € 233.343 466.441 581.748Korišćenje gasa i upravljački sistem € 315.102 515.810 683.894Skladištenje ostatka fermentacije € 307.033 343.794 432.608Zbir konstruktivnih elemenata € 1.203.288 1.826.819 2.416.466Planiranje, dozvole i puštanje u rad € 128.352 191.692 250.236Troškovi zemljišta, komunalno opremanje, izgradnja saobraćajnica i puteva € 182.732 277.239 361.937

Ukupna investicija € 1.514.372 2.295.750 3.028.639Specifična investicija €/kWel 6.057 4.610 4.038

TAB. 8.10: INVESTICIJE ZA FUNKCIONALNE JEDINICE MODEL POSTROJENJA IV DO VI

Investicija

Model postrojenje VIIEEG VIIDV VIIIa

Korišćeni supstrat 100 % obnov. sir. 100 % obnov. sir. 100 % obnov. sir.

Jedinica 1.000 kWel 1.000 kWelbiometan

400 mn³/h sirovi gasb


€ 841.248 841.248 920.215

Fermentor € 674.896 674.896 682.048Korišćenje gasa i upravljački sistem € 838.835 1.160.657 1.954.337Skladištenje ostatka fermentacije € 437.861 437.861 432.736Zbir konstruktivnih elemenata € 2.792.840 3.114.662 3.989.336Planiranje, dozvole i puštanje u rad € 291.439 321.633 281.708Troškovi zemljišta, komunalno opremanje, izgradnja saobraćajnica i puteva € 429.861 477.714 438.131

Ukupna investicija € 3.514.140 3.914.009 4.709.175c

Specifična investicija€/kWel

€/mn3/hsirovi gas

3.514 3.914d 9.811

TAB. 8.11: INVESTICIJE ZA FUNKCIONALNE JEDINICE MODEL POSTROJENJA VII DO VIII

a uz primenu [8-5]b Kapacitet postrojenja za tretman biogasa u normiranim kubnim metrima sirovog gasa po satuc uklj. srazmerne troškove građevinskih radova za korisnika priključka za predajnu stanicu i priključni vod u visini od 250.000 € (shodno GasNZV)d Svedeno na 1.000 kWel isporučene snage, da bi se omogućilo poređenje sa postrojenjem VIIEEG. Faktički je instalisano 1.500 kWel što bi zahtevalo specifične investicije

od 2.592 €/kWel.

161160


8

Model postrojenje

I II III IV V VI VIIEEG VIIDV VIII

75 kWel 150 kWel 250 kWel 250 kWel 500 kWel 750 kWel 1.000 kWel 1.000 kWel

biometan400 mn³/h sirovi gasa


20 % obnov. sir.


70 % obnov. sir.


80 % obnov. sir.


40 % obnov. sir.


80 %obnov. sir.


80 % obnov. sir.

100 % obnov. sir.

100 % obnov. sir.

100 % obnov. sir.

Mala postrojenja na bazi tečnog stajnjakab

x

Osnovna tarifa x x x x x x xPlus kategorija sirovine Ic Udeo u tarifnoj stopi

x27,9 %

x29,6 %

x24,4 %

x30,7 %

x30,7 %

x32,0 %

Plus kategorija sirovine IIc Udeo u tarifnoj stopi

x2,5 %

x1,7 %

x8,0 %

x1,7 %

x1,6 %

Plus bonus za tretman gasa x

Direktan plasman na tržište x

Tarifna stopa u ct/kWhel

24,50 20,14 19,45 19,75 18,79 17,94 17,35 18,85d –e

TAB. 8.12: MOGUĆNOSTI PODSTICAJNOG TARIFIRANJA MODEL POSTROJENJA SHODNO EEG 2012 U SLUČAJU PUŠTANJA U RAD 2013. GOD.

a Kapacitet postrojenja za tretman biogasa u normiranim kubnim metrima sirovog gasa po satub Posebno tarifiranje za postrojenja koja koriste najmanje 80 % tečnog stajnjaka i do instalisane snage od 75 kWel; ne može da se kombinuje [8-1]c Kategorija sirovine (KS) shodno prilogu 2 i 3 Uredbe o biomasi 2012 [8-4]d Visina tarife sastoji se od tržišne premije (uklj. premiju za upravljanje plasmanom), premije za fleksibilnost i prodajne cene električne energije.e Tarifna stopa zavisi od veličine jedinice za proizvodnju električne energije koja koristi biometan (bilansno) iz mreže prirodnog gasa.

Mogućnosti direktnog plasmana na tržištu detaljno su razmatrane u poglavlju 7.10. Za postrojenja sa instalisanom snagom preko 750 kWel koja se puštaju u rad nakon 31.12.2013. godine više ne postoji mogućnost izbora između tarifiranja shodno EEG i direktnog plasmana na tržište. Ona su tada u obavezi da svoju električnu energiju direktno plasiraju na tržište.

U tabeli 8.14 se na primeru model postrojenja VII pokazuje koje posledice direktan plasman na tržište i fleksibilna proizvodnja električne energije imaju po ekonomsku isplativost biogas postrojenja. Tehnički preduslovi model postrojenja su za potrebe poređenja prilagođeni proizvodnji električne energije u skladu sa potražnjom, tako što su u obzir uzeti kogenerativni modul snage 1.500 kWel za dnevnu proizvodnju električne energije u trajanju od oko 14,5 sati i akumulacioni rezervoar za obezbeđivanje procesne toplote u toku prekida proizvodnje električne energije. Pošto rezervoar za gas koji već postoji u postrojenju VII može da primi gas proizveden u periodu od preko 7 sati, nije uzet u obzir dodatni skladišni kapacitet.

Za proizvodnju električne energije postrojenja VIIDP usklađenu sa potražnjom projektovana je mesečna prosečna berzanska vrednost (EPEX Spot SE) od 4,75 ct/kWhel i ostvarena prodajna cena električne energije od 5,14 ct/kWhel.

Prodaja toplotne energije se za razliku od prodaje električne energije odvija znatno teže. Stoga bi već prilikom izbora lokacije trebalo uzeti u obzir potencijalne potrošače toplotne energije. U praksi je prema iskustvu, usled sezonski veoma različite potrošnje toplotne energije većine potrošača, višak toplotne energije teško iskoristiti na svrsishodan način. Količina

toplotne energije koju biogas postrojenje može da obezbedi je, usled veće sopstvene potrošnje energije u zimskim mesecima, uglavnom suprotna potrebi potencijalnih kupaca, čija je potrošnja u zimskim mesecima takođe uglavnom povećana.

U izmenjenoj verziji EEG je za ostvarivanje prava na podsticajne tarife propisan minimalni udeo toplote koji mora da se iskoristi u visini od 60 % proizvedene količine toplotne energije, pri čemu 25 % paušalno može da se prizna za zagrevanje fermentora (vidi poglavlje 7.5). Shodno tome 35 % proizvedene toplotne energije mora da se iskoristi eksterno. Pozitivna lista dozvoljenih načina korišćenja toplotne energije navedena je u prilogu 2 EEG. Od obaveze korišćenja propisanog minimalnog udela toplotne energije izuzeta su postrojenja koja koriste preko 60 % tečnog stajnjaka (model postrojenje I i IV) i postrojenja koja svoju električnu energiju shodno §§ 33a et seq. EEG [8-1] direktno plasiraju na tržištu.

Načelno se za model postrojenja polazi od toga da 45 % proizvedene toplotne energije može da se iskoristi svrsishodno, tj. shodno prilogu 2 EEG, i da može da se proda za 2 ct/kWhterm. Tako se, uzimajući u obzir paušalni udeo za zagrevanje fermentora, do 70 % proizvedene toplotne energije godišnje iskoristi shodno EEG.

Model postrojenja I i IV ne podležu obavezi korišćenja propisanog minimalnog udela toplotne energije prema EEG i, pošto je ovde usled visokog udela tečnog stajnjaka potrebna znatno veća količina toplote za zagrevanje fermentora, prodaju samo 20 % proizvedene toplotne energije.

Alternativno, od dobijenog biogasa ne mora da se proizvodi električna energija u kogenerativnom procesu, već on može da

se tretira do nivoa kvaliteta prirodnog gasa i upumpava u mrežu. Ta postrojenja svoje prihode načelno ostvaruju od prodatog gasa (biometana). Pošto ovde ne postoji zakonska regulativa, cena gasa u ovom slučaju mora slobodno da se ugovara između proizvođača i kupca. EEG, međutim, predviđa mogućnost da se utisnuti biometan na drugom mestu izuzme iz mreže prirodnog gasa i da se od njega u kogenerativnom postrojenju u režimu prioritetne proizvodnje toplotne energije proizvede električna energija po uslovima shodno EEG.

U retkim slučajevima za korišćene supstrate može da se ostvari naknada za zbrinjavanje. To, međutim, treba tačno proveriti i eventualno osigurati ugovorno, pre nego što se uključi u finansijsku projekciju.

Utvrđivanje vrednosti ostatka fermentacije zavisi od mnogobrojnih faktora. U zavisnosti od snabdevenosti regiona đubrivima mogu da se projektuju pozitivne ili negativne vrednosti, pošto eventualno moraju da se uzmu u obzir velike udaljenosti i samim tim visoki transportni troškovi. Hranljiva vrednost korišćenih organskih đubriva, osim toga, zavisi od sektora stočarstva. Za obračun model postrojenja pošlo se od toga da se ostatak fermentacije za 0 €/t koristi u biljnoj proizvodnji. Tom prilikom nastaju samo troškovi za razastiranje po površinama, mada usled toga mogu da se obezbede i povoljniji supstrati.

8.2.2 RashodiTroškovne stavke se odnose na celokupno biogas postrojenje (uključujući korišćenu pretovarno-transportnu mehanizaciju) kao i postrojenje za tretman biogasa (u slučaju model postrojenja VIII). One načelno poseduju sledeću strukturu:• Varijabilni troškovi: između ostalog supstrati, pogonski materijali, održavanje i

popravke kao i laboratorijske analize.• Fiksni troškovi: troškovi vezani za investiciju (kao na primer amortizacija,

kamate, osiguranje) i troškovi rada.Ove pojedinačne troškovne stavke razmatrane su u narednom delu.

8.2.2.1 Varijabilni troškoviTroškovi supstrataTroškovi supstrata biogas postrojenja mogu da iznose do 60 % ukupnih troškova. To pre svega važi za postrojenja koja koriste isključivo obnovljive sirovine. Troškovi koji moraju da se uzmu u obzir za pojedinačne supstrate prikazani su u tabeli 8.2. Zbir troškova supstrata prikazan je u obračunima troškova i prihoda model postrojenja (vidi tabele 8.13 do 8.15).

Usled toga što u zavisnosti od supstrata dolazi do različitih gubitaka u toku skladištenja, odnosno konzervacije, masa koju treba uskladištiti jeste veća od količine biomase korišćene u postrojenju. To je bliže opisano u poglavlju 8.1.2 o supstratima.

Pogonski materijaliU pogonske materijale u prvoj liniji spadaju potrošena električna energija, startno gorivo za kogenerativna postrojenja sa motorom na inicijalno paljenje, dizel gorivo za pretovarno-transportnu mehanizaciju, kao i folije i džakovi sa peskom za prekrivanje silaže. Kod nekih model postrojenja su osim toga

potrebna dodatna sredstva za rad, kao što je aktivni ugalj za prečišćavanje gasa (postrojenje za tretman gasa) ili sredstva za taloženje za dodatnu internu desumporizaciju (I i VIII).

Održavanje i popravkeZa troškove održavanja i popravki se u zavisnosti od konstruktivnog elementa polazi od 1 do 3 % ukupnih investicionih troškova.

Kod nekih konstruktivnih elemenata postoje tačniji podaci, tako da rashod može da se obračuna u zavisnosti od snage. Tako se na primer kod gasnih Otto motora zavisno od veličine agregata u pogledu troškova popravki polazi od specifičnih troškova u visini od 0,34–0,81 ct/kWhel, a kod troškova održavanja od 0,63–1,22 ct/kWhel. Kod motora sa inicijalnim paljenjem se u pogledu troškova popravki polazi od 1,44–1,67 ct/kWhel, a kod troškova održavanja od 1,54–2,23 ct/kWhel.

Za proizvodnju biometana (aminsko pranje) podrazumeva se da postoji ugovor o kompletnom remontu i održavanju (uključujući otklanjanje smetnji i paket zamene habajućih delova). Troškovi iznose oko 1,6 ct/mn

3 sirovog gasa.

Laboratorijske analizeZa profesionalnu regulaciju procesa potrebne su laboratorijske analize sadržaja fermentora. U obračunima model postrojenja polazi se od 2 analize godišnje po 150 €. U kritičnim situacijama ili u slučaju značajnih promena sastava supstrata mogu biti svrsishodne i češće analize.

Troškovi kamata za sredstva za rad (obrtna sredstva)Na rashode za gorenavedena sredstva za rad dodaju se mesečne kamate (4 % p. a./12 meseci = 0,33 % mesečno).

8.2.2.2 Fiksni troškoviTroškovi vezani za investicijuTroškovi vezani za investiciju sastoje se od amortizacije, kamata i osiguranja. Amortizacija zavisi od konstruktivnog elementa. Kod građevinskih objekata vrši se linearna amortizacija na period od 20 godina, a za instalirane tehničke uređaje na period od 4 do 10 godina. Na vezani kapital obračunava se kamatna stopa od 4 %. Za ovde prikazane obračune ekonomske isplativosti ne pravi se razlika između sopstvenog i stranog kapitala.

Kod troškova osiguranja se za obračune model postrojenja paušalno polazi od 0,5 % ukupne investicije.

Kod zemljišta potrebnog za model postrojenja (vidi poglavlje 8.1.5) se kao godišnji troškovi u obzir uzimaju samo kamate za investicionu sumu, pošto se polazi od toga da ne dolazi do smanjenja vrednosti zemljišta.

Troškovi radaZa model postrojenja se u svrhu utvrđivanja troškova rada polazi od potrebnog neto radnog vremena. Potrebno radno vreme se načelno sastoji od vremena potrebnog za unos supstrata, upravljanje (regulacija, kontrola i praćenje procesa kao i održavanje, otklanjanje smetnji i popravke), kao i za poslove održavanja higijene i kancelarijske poslove. Vreme potrebno za upravljanje je u zavisnosti od instalisane snage projektovano shodno slici 9.3 u poglavlju o organizaciji rada (poglavlje 9.1.3.2 Radno vreme potrebno za upravljanje biogas postrojenjem).

163162


8

Vreme potrebno za unos supstrata se u zavisnosti od korišćenih supstrata i primenjene tehnike obračunava pomoću podataka KTBL. Polazi se od cene rada od 15 €/h.

8.2.3 Obračun prihoda i troškovaMinimalni cilj poslovanja biogas postrojenja mora biti dovoljan povraćaj uloženog kapitala i rada. Dobit ostvarena iznad toga dodatno opravdava preuzeti poslovni rizik. U narednom delu razmatran je ekonomski rezultat koji može da se očekuje od poslovanja model postrojenja.

Model I uprkos visokim tarifama ne može da ostvari pozitivan rezultat poslovanja. Razlog za to su veoma visoke specifične investicije (znatno iznad 9.000 €/kWel) kod ovog malog postrojenja. To je uglavnom uslovljeno činjenicom da su kod postrojenja sa ovim odabranim supstratima potrebne velike zapremine rezervoara (visok udeo tečnog stajnjaka i 150 dana gasno nepropusni sistem) i osim toga to što za ovo egzemplarno razmatranje nisu uzeti u obzir postojeći prateći objekti, kao što je skladište za supstrate ili rezervoar za tečni stajnjak, koji su od suštinskog značaja za ekonomsku isplativost malih postrojenja na bazi tečnog stajnjaka.

Kod modela II i III su specifične investicije manje nego kod biogas postrojenja snage 75 kWel, ali i ova dva postrojenja prema datim pretpostavkama ne mogu da ostvare pozitivan finansijski rezultat.

Model postrojenja III i IV se načelno razlikuju po korišćenim supstratima, što dovodi do značajne razlike u njihovim poslovnim rezultatima. Iako postrojenje IV usled većeg udela tečnog stajnjaka zahteva veće zapremine rezervoara, pa samim tim i veće specifične investicije (plus 400 €/kWel), niži troškovi supstrata postrojenja vidno se odražavaju na finansijsku isplativost. Postrojenje IV, međutim, može da ostvari samo veoma malu dobit.

Postrojenja V, VI i VII ostvaruju dobit između 67.000 € i 177.000 €. Rastuća rentabilnost ukupnog kapitala pokazuje da je smanjenje visine tarifnih stopa čak i prekompenzovana pozitivnim efektima, kao što je smanjenje potrebnih specifičnih investicija i povećanje električnih stepena korisnosti (i samim tim manja potreba za supstratima).

Dve prikazane varijante model postrojenja VII ne razlikuju se u pogledu korišćenog supstrata i postupka proizvodnje biogasa. Postrojenje za direktan plasman na tržište je za

Vrsta prihoda/troška Jedinica

I II III IV80 % tečni stajnjak,

20 % obnov. sir.30 % tečni stajnjak,



80 % obnov. sir.75 kWel 150 kWel 250 kWel 250 kWel

Prihodi

Fid-in tarifa shodno EEG €/a 145.514 242.672 382.717 390.657

Prodaja toplotne energije €/a 2.322 10.400 21.812 9.733

Ukupni prihodi €/a 147.836 253.072 404.529 400.390

Varijabilni troškovi

Supstrat €/a 28.727 85.100 162.530 137.866

Pogonski materijali €/a 29.972 39.876 34.201 36.765

Održavanje i popravke €/a 31.429 48.704 58.111 57.563

Laboratorijske analize €/a 300 300 300 300

Troškovi kamata (1 mesec) €/a 300 579 849 774

Zbir varijabilnih troškova €/a 90.728 174.559 255.991 233.268

Iznos pokrića €/a 57.108 78.513 148.538 167.122

Fiksni troškovi

Amortizacija €/a 60.669 89.336 104.703 109.457

Troškovi kamata za investicioni kapital €/a 14.242 20.102 29.282 31.405

Osiguranje €/a 3.471 4.885 7.081 7.572

Troškovi rada €/a 9.570 12.146 14.331 14.355

Zbir fiksnih troškova €/a 87.952 126.469 155.397 162.789

Prihod umanjen za direktne troškove €/a –30.844 –47.956 –6.859 4.333

Opšti troškovi €/a 375 761 2.485 2.497

Ukupni troškovi €/a 179.054 301.789 413.873 398.554

Troškovi proizvodnje električne energije ct/kWhel 29,76 24,19 19,92 19,66

Računovodstvena dobit €/a –31.219 –48.717 –9.344 1.836

Ukupna rentabilnost kapitala % –4,8 –5,7 –3,2 4,7

TAB. 8.13: OBRAČUN TROŠKOVA I PRIHODA ZA MODEL POSTROJENJA I DO IVVrsta prihoda/troška Jedinica

V VI VIIEEG VIIDP


20 % tečni stajnjak, 80 % obnov. sir. 100 % obnov. sir. 100 % obnov. sir.

500 kWel 750 kWel 1.000 kWel 1.000 kWel

Prihodi

Fid-in tarifa shodno EEG/prihodi od direktnog plasmana

€/a 741.242 1.074.503 1.383.467 1.502.478

Prodaja toplotne energije €/a 38.651 56.138 73.465 73.465

Ukupni prihodi €/a 779.893 1.130.641 1.456.932 1.575.943


Supstrat €/a 310.904 458.582 622.413 622.413

Pogonski materijali €/a 62.910 103.078 143.683 143.683

Održavanje i popravke €/a 84.923 107.522 124.823 143.192

Laboratorijske analize €/a 300 300 300 300

Prodaja električne energije €/a – – – 10.963

Troškovi kamata (1 mesec) €/a 1.529 2.231 2.970 3.068

Zbir varijabilnih troškova €/a 460.566 671.713 894.189 923.618

Iznos pokrića €/a 319.327 458.928 562.743 652.325

Fiksni troškovi

Amortizacija €/a 169.242 224.759 261.476 300.133

Troškovi kamata za investicioni kapital €/a 47.755 63.168 73.581 80.826

Osiguranje €/a 11.479 15.143 17.571 19.570

Troškovi rada €/a 18.116 20.852 22.962 22.962

Zbir fiksnih troškova €/a 246.592 323.922 375.590 423.491

Prihod umanjen za direktne troškove €/a 72.735 135.006 187.153 228.834

Opšti troškovi €/a 4.982 7.562 10.067 10.067

Ukupni troškovi €/a 712.139 1.003.197 1.279.846 1.357.176

Proizvodni troškovi električne energije ct/kWhel 17,07 15,81 15,13 16,10

Računovodstvena dobit €/a 67.754 127.444 177.086 218.767

Ukupna rentabilnost kapitala % 10,5 13,1 14,8 15,8

TAB. 8.14: OBRAČUN TROŠKOVA I PRIHODA ZA MODEL POSTROJENJA V DO VII

potrebe sa potražnjom usklađene proizvodnje električne energije opremljeno većim kogenerativnim postrojenjem i akumulacionim rezervoarom za toplotnu energiju. Ova tehnička nadogradnja povezana je sa dodatnim investicijama u visini od oko 400.000 €, dok se kod godišnjih troškova pošlo od oko 57.000 €. Jedan deo premije za upravljanje plasmanom se u vidu troškova prodaje električne energije prosleđuje trgovcu (vidi tabelu 8.14: varijabilni troškovi za prodaju električne energije). Prihodi od premije za felksibilnost godišnje iznose oko 66.000 €. Tržišna premija, uključujući premiju za upravljanje plasmanom, donosi dodatni prihod od 1.026.500 €. U tom iznosu sadržano je 21.900 € premije za upravljanje plasmanom koja se isplaćuje za pokriće troškova plasmana na tržište. Za ove modele se pošlo od toga da će se 50 % premije za upravljanje plasmanom utrošiti na prodaju električne energije.

Prodaja električne energije na berzi donosi oko 410.000 €. Pod ovim pretpostavkama i uz projektovane tarife (vidi poglavlje 8.2.1), direktnim plasmanom na tržište za razliku od tarifiranja

prema EEG može da se ostvari dodatni prihod od preko 41.000 € godišnje, čime rentabilnost ukupnog kapitala raste za jedan procentni poen.

Pošto za biometan koji se upumpava u mrežu prirodnog gasa trenutno ne postoji fiksno utvrđena tržišna cena, za postrojenje se za biometan umesto obračuna prihoda i troškova navode samo troškovi. Prikazani ukupni troškovi obuhvataju troškove proizvodnje sirovog gasa, tretman gasa i upumpavanje u mrežu. Investicije za izgradnju predajne stanice i priključnog voda do tačke upumpavanja u mrežu (za koji je projektovana dužina od 500 metara) su za korisnika priključka ograničene na 250.000 € [8-5]. Specifični troškovi za pojedine procesne korake prikazani su u donjoj trećini tabele 8.15 i odnose se na proizvodnju biometana isporučenog do mreže prirodnog gasa. Pod stavkom transport i distribucija biometana podrazumevaju se nastali administrativni troškovi za bilansiranje biogasa, pregovaranje i sklapanje ugovora, kao i za trgovinu i distribuciju biometana za koje je paušalno predviđeno 0,2 ct/kWh (Hs,n).

165164


8

Vrsta učinka/troška Jedinica

VIIIa

biometan400 mn³/h sirovi

gas100 % obnov. sir.

PrihodiU mrežu utisnuti biometanb kWh/a (Hs,n) 18.504.930


Supstrat €/a 664.110

Pogonski materijali €/a 186.717

Održavanje i popravke (uklj. ugovor o kompletnom remontu za PTBG)

€/a 103.491

Laboratorijske analize €/a 300

Troškovi kamata (1 mesec) €/a 3.181

Zbir varijabilnih troškova €/a 957.799

Fiksni troškovi

Amortizacija €/a 315.168

Troškovi kamata za investicioni kapital

€/a 97.785

Osiguranje €/a 23.546Troškovi radac €/a 26.073

Zbir fiksnih troškova €/a 462.572

Opšti troškovi €/a 10.560

Ukupni troškovi €/a 1.430.931

Specifični proizvodni troškovi (nabavka biometana)

Proizvodnja sirovog gasa ct/kWh (Hs,n)

6,38

Tretman biogasa (uklanjanje CO2)

ct/kWh (Hs,n) 1,35

Transport i distribucija biometana

ct/kWh (Hs,n) 0,20

Troškovi proizvodnje biometana isporučenog do mreže prirodnog gasa (ukupno)

ct/kWh (Hs,n) 7,93

TAB. 8.15: OBRAČUN TROŠKOVA ZA MODEL POSTROJENJA ZA BIOMETAN VIII

Napomena PTBG: postrojenje za tretman biogasaa uz primenu [8-5]b bez korišćenja tečnog gasa za kondicioniranje gasa za upumpavanje u mrežu c u okviru ugovora o kompletnom remontu nisu uzeti u obzir troškovi rada

8.3 Analiza osetljivosti

Na osnovu analize osetljivosti može da se utvrdi koji faktori imaju najveći uticaj na ekonomsku isplativost jednog biogas postrojenja. U tabelama 8.16 i 8.17 prikazano je u kojoj meri se rezultat poslovanja model postrojenja menja ako se dotični faktori izmene za navedenu veličinu.

Najveći uticaj imaju izmene u odnosu na prinos gasa, sadržaj metana ili električni stepen korisnosti, kao i izmene troškova supstrata. Očekivano, poslednji faktor se posebno odražava kod postrojenja sa velikim udelom obnovljivih sirovina. Na model postrojenja sa visokim udelom tečnog stajnjaka se to manje odražava. Uticaj promene visine investicije je utoliko veći što su veće specifične investicije jednog postrojenja, tj. ta promena kod malih postrojenja ima veću težinu nego kod većih.

Manji uticaj imaju izmene faktora radnog vremena, troškova održavanja i popravki, kao i prodaje toplotne energije. Situacija sa prodajom toplotne energije bi, međutim, bila drugačija, ako bi mogao da se realizuje koncept sa znatno većim iskorišćenjem toplotne energije i eventualno većim cenama.

Do promene visine fid-in tarife za električnu energiju može da dođe usled učešća u direktnom plasmanu na tržište ili odloženog puštanja u rad. Međutim, promena fid-in tarife za električnu energiju za 0,1 ct/kWh, u poređenju sa stavkama potrebnih investicija, prinosa gasa, sadržaja metana, stepena korisnosti i troškova supstrata, ima znatno manji uticaj na rezultat poslovanja.

Postrojenja I i II pod datim pretpostavkama ne mogu da posluju ekonomski isplativo, ni ako se svi navedeni parametri promene u korist boljeg rezultata poslovanja. Ovde je potrebno iskoristiti već postojeće objekte poljoprivrednog gazdinstva (kao na primer skladište za supstrat, rezervoar za tečni stajnjak) da bi se na taj način značajno smanjili troškovi nabavke.

Veliki efekti bi mogli da se ostvare kad bi bila moguća promena nekoliko stavki za samo nekoliko procentnih poena. Da bi se sa postrojenjem III ostvario poslovni rezultat od 20.000 €/a, troškovi nabavke i troškovi supstrata moraju da se smanje za po 5 %, troškovi za održavanje i popravke za 3 %, a prinos gasa i prodaja toplotne energije da se povećaju za po 2 %.

Postrojenja takođe mogu da ostvare negativan poslovni rezultat u pogledu ekonomske isplativosti. To bi kod model postrojenja IV bio slučaj, ako se ne ostvari (kao što je pretpostavljeno) prodaja 20 % toplotne energije, već samo 10 % (ako se, dakle, prodata količina toplotne energije smanji za 50 %).

Pošto kod postrojenja za tretman biogasa (VIII) nije projektovana cena za biometan upumpan u mrežu prirodnog gasa, za postrojenje se za biometan umesto obračuna učinaka i troškova navode samo troškovi. Usled toga podatke u tabeli 8.17 treba shvatiti kao promenu troškova.

Analiza osetljivostiPromena dobiti u €/a

I II III IV V80 % tečni stajnjak,





80 % obnov. sir.75 kWel 150 kWel 250 kWel 250 kWel 500 kWel

Promena nabavnih troškova (izuzev pretovarno-transportne mehanizacije i zemljišta) za 10 %

7.735 11.096 13.693 14.429 22.292

Promena nabavnih troškova (izuzev pretovarno-transportne mehanizacije i zemljišta) za 10 %

2.873 8.510 16.253 13.787 31.090

Promena prinosa gasa ili sadržaja metana ili električnog stepena korisnosti za 5 % 6.452 10.878 16.118 16.509 32.988

Promena potrebnog radnog vremena za 10 % 957 1.215 1.434 1.436 1.812Promena troškova održavanja i popravki za 10 % 3.021 4.749 5.662 5.607 8.294Promena tarife za električnu energiju za 0,1 ct/kWh 594 1.233 1.847 2.002 3.767Promena prodaje toplotne energije za 10 % 232 1.040 2.181 973 3.865

TAB. 8.16: ANALIZA OSETLJIVOSTI ZA MODEL POSTROJENJA I DO V

Analiza osetljivostiPromena dobiti u €/a

VI VIIEEG VIIDV VIII20 % tečni stajnjak,

80 % obnov. sir. 100 % obnov. sir. 100 % obnov. sir. 100 % obnov. sir.

750 kWel 1.000 kWel 1.000 kWelbiometan

400 mn³/h sirovi gasa

Promena nabavnih troškova (izuzev pretovarno-transportne mehanizacije i zemljišta) za 10 % 29.322 34.151 38.941 42.515

Promena troškova supstrata za 0 % 45.858 62.241 62.241 66.411Promena prinosa gasa ili sadržaja metana ili električnog stepena korisnosti za 5 % 43.618 58.275 53.200 –

Promena potrebnog radnog vremena za 10 % 2.085 2.296 2.296 2.607Promena troškova održavanja i popravki za 10 % 10.461 12.155 13.998 10.349Promena tarife za električnu energiju za 0,1 ct/kWh 6.034 8.155 7.973 –Promena prodaje toplotne energije za 10 % 5.614 7.347 7.347 –

TAB. 8.17: ANALIZA OSETLJIVOSTI ZA MODEL POSTROJENJA VI DO VIII

a Kapacitet postrojenja za tretman biogasa u normiranim kubnim metrima sirovog gasa po satu

8.4 Ekonomska isplativost odabranih načina korišćenja toplotne energije

Iskorišćenje toplotne energije nastale u procesu kogeneracije, pored prihoda od električne energije, sve više predstavlja odlučujući faktor za ekonomski uspeh biogas postrojenja. Da li korišćenje toplotne energije može u značajnoj meri da doprinese tom uspehu, i ako da, koji vidovi korišćenja, pre svega zavise od prodatih količina toplotne energije i ostvarenih cena.

Može da se konstatuje da su koncepti korišćenja toplotne energije biogas postrojenja sve više usmereni na to da se veći deo toplotne energije iskoristi izvan procesa proizvodnje biogasa. Time se povećava ukupna efikasnost biogas postrojenja. Pri tome se udeo eksterno korišćene količine toplotne energije, kao i način korišćenja, razlikuje od postrojenja do postrojenja. Anketiranje operatera postrojenja u okviru monitoringa za praćenje implementacije EEG pokazalo je da se u proseku oko 45 % raspoložive količine toplotne energije koristi eksterno [8-6].

8.4.1 Korišćenje toplotne energije za sušenje8.4.1.1 Sušenje žitaricaSušenje žitarica predstavlja samo vremenski ograničenu varijantu korišćenja toplotne energije iz proizvodnje biogasa. Žitarice se suše da bi se povećala njihova skladišna sposobnost. U proseku oko 20 % žetvenog prinosa sa sadržajem vlage od 20 % mora da se osuši na preostali sadržaj vlage od 14 % – to se često čini pomoću šaržnih, odnosno mobilnih sušara. Prednost sušenja žitarica toplotnom energijom iz kogenerativnog postrojenja sastoji se u tome što se toplotna energija koristi leti kada su smanjene druge mogućnosti korišćenja toplotne energije, kao na primer za grejanje objekata.

Da li je sušenje uz korišćenje toplotne energije iz kogeneracije ekonomski isplativije u odnosu na varijantu sa fosilnim energentom, pokazuju sledeći proračuni.

Pretpostavke:• sušenje žitarica vrši se pomoću šaržne sušare,• sušara poseduje stepen efikasnosti od 85 %,

167166


8

UDEO EKSTERNO KORIŠĆENE TOPLOTNE ENERGIJE KOD BIOGAS POSTROJENJA

0

Učestalost (broj navoda)

20

40

60

80

100

120

Udeo eksterno korišćene toplotne energije< 10 % 10 do 25 % 25 do 50 % 50 do 75 % 75 do 90 % 90 do 100 %

Slika 8.1: Pregled udela eksterno korišćene toplotne energije kod biogas postrojenja sa kogenerativnim procesom kao rezultat anketiranja operatera (n = 468, mogući višestruki navodi) [8-6]

• udaljenost od biogas postrojenja do sušare iznosi 50 m,• gubici u vodu iznose 23 W/m,• 20 % žetvenog prinosa se sa udela vlage u zrnu od 20 % suši

na 14 %,• žetveni prinos iznosi 800 t/a – time količina za sušenje iznosi

160 t/a i• sušara radi 20 sati dnevno u trajanju od ukupno 10 dana

godišnje.Za sušenje količine žitarica od 160 t/a u navedenom periodu potrebna je snaga grejnog registra od 112 kW. To znači da je godišnje potrebno 22.334 kWh toplotne energije.

Ako se, na primer, kod model postrojenja II pretpostavi toplotna energija od 1.155.499 kWh/a, sa sušenjem 160 t žitarica iskorišćava se samo oko 1,9 % toplotne energije proizvedene u biogas postrojenju. Količina energije koja se ovde koristi za sušenje odgovara ekvivalentu nafte od oko 2.220 l lož-ulja.

U tabeli 8.18 su paralelno prikazani troškovi sušenja žitarica uz korišćenje biogasa i lož-ulja kao nosioca toplote.

Uz pretpostavljenu cenu lož ulja od 0,71 €/l, zamenom lož-ulja biogasom može da se uštedi oko 1.576 €/a. Ova stavka predstavlja razlog što su varijabilni troškovi kod varijante sušenja uz primenu biogasa, u poređenju sa varijantom sa lož-uljem, toliko niži. Svedeno na količinu žetvenog prinosa, troškovi sušenja biogasom iznose 2,26 € po toni žitarica spremnih za prodaju, naspram 4,61 €/t kod sušenja lož-uljem. To predstavlja uštedu troškova od 1.851 € godišnje.

Kao što ovaj obračunski primer pokazuje, isplativo je korišćenje već i malog udela toplotne energije proizvedene iz biogasa iz kogenerativnog postrojenja za sušenje žitarica. Osim toga, ono kao dodatna sezonska mera uz druge koncepte korišćenja toplotne energije može da doprinese povećanju ukupnog stepena iskorišćenosti toplotne energije biogas postrojenja.

Parametar JedinicaSušenje žitarica

biogasom lož-uljemTroškoviZbir varijabilnih troškova €/a 228 1.963Zbir fiksnih troškova €/a 1.016 1.132Zbir troškova rada €/a 390 390Zbir opštih troškova €/a 150 150Zbir troškova €/a 1.784 3.635Specifični troškoviTroškovi po t žitarica spremnih za prodaju €/t 2,26 4,61

TAB. 8.18: OBRAČUN TROŠKOVA SUŠENJA ŽITARICA UZ KORIŠĆENJE BIOGASA ILI LOŽ-ULJA KAO NOSIOCA TOPLOTE

U slučaju da postoji mogućnost korišćenja većih količina toplotne energije za sušenje (na primer uslužnim sušenjem), moguće je dodatno povećanje ekonomske isplativosti, kao što pokazuju egzemplarni obračuni u [8-7]:

Pretpostavlja se da 9 % raspoložive količine toplotne energije iz biogas postrojenja može da se koristi oko 50 dana u toku letnjih meseci jula i avgusta. Toplotna snaga kogenerativnog postrojenja pokriva toplotno opterećenje za sušaru i fermentor. Ne mora da se angažuje dodatna eksterna toplotna energija.

Tabela 8.19 i tabela 8.20 pokazuju da pod ovim uslovima već i kod malih biogas postrojenja (150 kW) može da se ostvari zapažena dobit, ako se kao povećanje vrednosti žitarica usled bolje skladišne sposobnosti i bolje mogućnosti prodaje pretpostavi 10 €/t SvM.

Ako se lož-ulje kao nosilac toplote zameni biogasom, već sami ušteđeni troškovi lož-ulja, makar kod većih biogas postrojenja (500 kW), pokrivaju ukupne troškove varijante sušenja toplotnom energijom iz kogenerativnog postrojenja (vidi tabele 8.19 i 8.20).

JedinicaKontinualna protočna sušara Sušara sa mešalicom Mobilna sušara150 kWel 500 kWel 500 kWel 150 kWel 500 kWel

Pretpostavka: sušara se umesto korišćenja prenosnika toplote (lož-ulje) toplotnom energijom snabdeva putem kogeneracije (KOGP na biogas).

Iskoristiva toplotna energija biogas postrojenja posle odbitka grejanja fermentora

MWh/a 1.136 3.338 3.338 1.136 3.338

Udeo iskorišćene toplotne energije biogas postrojenjaa %/a 9 9 13 9 9

Iskorišćena toplotna energija kWh 102.240 300.420 433.940 102.240 300.420

Količina protoka proizvoda (žitarice) t SM/a 1.023 3.009 4.815 1.023 2.972

Instalisana toplotna snaga kW 88 283 424 88 283Ukupna investicijab € 53.526 83.421 117.976 30.939 55.100

Troškovi

Investicija i održavanje €/a 5.673 8.912 12.383 3.732 6.825

Električna energija €/a 844 1.878 2.450 738 1.633

Radh/a 260 260 293 326 456

€/a 3.900 3.900 4.395 4.890 6.840

Osiguranje €/a 276 431 611 159 284

Zbir troškova €/a 10.693 15.121 19.839 9.519 15.582

UčinakPovećanje vrednosti proizvoda sušenjemc €/a 13.105 38.550 61.684 13.105 38.076

Računovodstvena dobit €/a 2.412 23.429 41.845 3.586 22.494Prelomna tačka rentabilnosti €/t SM 2,36 7,79 8,69 3,51 7,57

TAB. 8.19: OBRAČUN TROŠKOVA I PRIHODA ZA POSTUPAK SUŠENJA ŽITARICA SA TOPLOTNOM ENERGIJOM IZ KOGP NA BIOGAS ([8-8], IZMENJENO PREMA [8-7])

a Period sušenja: jul i avgust, pri čemu se u tom periodu kod sušenja u kontinualnoj protočnoj sušari i mobilnoj sušari iskoristi 50 % termičke snage biogas postrojenja, a kod sušara sa mešalicom se u tom periodu iskoristi 75 % termičke snage biogas postrojenja

b Investicija za sušaru uklj. postavljanje vodova, priključak, prateću infrastrukturu i 50 m toplovoda c Povećanje vrednosti ostvareno usled bolje skladišne sposobnosti, bolje šanse za plasman: 10 €/t SM

JedinicaKontinualna protočna sušara Sušara sa mešalicom Mobilna sušara150 kWel 500 kWel 500 kWel 150 kWel 500 kWel

Zamena fosilnih energenataUšteda u količini lož-uljaa l/a 11.956 35.133 50.747 11.956 35.133Ušteda u troškovima lož-uljab €/a 8.489 24.944 36.031 8.489 24.944

TAB. 8.20: UŠTEDA LOŽ-ULJA KOD SUŠENJA ŽITARICA SA TOPLOTNOM ENERGIJOM IZ KOGP NA BIOGAS

a Ušteđena količina lož-ulja kod korišćenja lož-ulja kao fosilnog nosioca toplote prilikom sušenja. Stepen korisnosti generatora toplog vazduha na lož-ulje 85 %b Cena lož-ulja: 0,71 €/l

Prilikom poređenja primenjenih tehnologija postaje jasno da je kod primene mobilnih sušara uprkos 55 % nižim investicijama u odnosu na primenu kontinualnih protočnih sušara očekivana dobit uporediva sa dobiti ove druge tehnologije. To je uslovljeno 25 %, odnosno 75 % većim troškovima rada i mehanizacije kod korišćenja mobilne sušare (na primer, usled zamene prikolice).

8.4.1.2 Sušenje ostatka fermentacijeSušenje ostatka fermentacije ocenjeno je kao podrške vredan postupak korišćenja toplotne energije iz kogenerativnih procesa i kao takvo je uvršteno u pozitivnu listu EEG 2012 [8-1]. Ukupna količina toplotne energije, koja je kod ovog koncepta

korišćenja toplote potrebna za sušenje, priznaje se u propisanu minimalnu količinu toplotne energije koja mora da se iskoristi, pod preduslovom da se procesna toplota koristi za propisanu neophodnu higijenizaciju ili pasterizaciju ostatka fermentacije, ili ako proizvod tretmana može da se koristi kao đubrivo. Ovaj vid korišćenja toplotne energije se na ekonomsku isplativost biogas postrojenja pozitivno odražava samo ako promena karakteristika ostatka fermentacije dovodi do povećanih prihoda usled odgovarajućih koncepata korišćenja, odnosno prodaje, odnosno ako sušenje ostatka fermentacije osigurava pravo na tarife prema EEG, jer može da se ispuni propisani minimalni udeo toplotne energije koji mora da se iskoristi.

169168


8

8.4.2 Korišćenje toplotne energije za grejanje staklenika

Staklenici u toku dužeg vremenskog perioda mogu da troše velike količine toplotne energije, što s jedne strane dovodi do sigurnih prihoda, a s druge strane do niskih troškova snabdevanja toplotnom energijom za vlasnika staklenika. U narednom primeru prikazano je snabdevanje toplotnom energijom za različite vidove biljne proizvodnje, kao i za dve različite veličine staklenika.

Kod proizvodnje ukrasnih biljaka pravi se razlika između tri specifična temperaturna režima: uzgoj u „hladnom“ (< 12 °C), „umerenom“ (12–18 °C) kao i „toplom“ (> 18 °C) režimu.

Za obračun ekonomske isplativosti se, primera radi, posmatra biogas postrojenje sa instalisanom električnom snagom od 500 kWel. Polazi se od toga da je ukupno 30 % toplotne energije proizvedene u kogenerativnom postrojenju potrebno za zagrevanje fermentora. Tako oko 70 % proizvedene toplote, a to je oko 3.200 MWhterm godišnje, stoji na raspolaganju za grejanje.

U tabeli 8.21 upoređuje se potrošnja toplotne energije za različite režime proizvodnje kod staklenika sa površinom pod staklom od 4.000 m2 i 16.000 m2 i iskorišćenje termičkog potencijala kogenerativnog postrojenja snage 500 kWel, u zavisnosti od toplotnog režima proizvodnje i veličine staklenika.

U obračunskom primeru se umesto korišćenja lož-ulja za proizvodnju toplotne energije polazi od korišćenja toplotne energije iz kogenerativnog postrojenja. Toplotna energija

Način proizvodnjeJedinica

Proizvodnja ukrasnih biljakaTemperaturni režim hladan umereni topaoPovršina pod staklom m² 4.000 16.000 4.000 16.000 4.000 16.000

Količina toplotne energije potrebne za zagrevanje MWh/a 414 1.450 1.320 4.812 1.924 6.975

Eksterno iskorišćeni termički potencijal biogas postrojenja od 500 kWel

a % 11,7 41,0 37,3 100 54,4 100

TAB. 8.21: GODIŠNJA POTROŠNJA TOPLOTNE ENERGIJE STAKLENIKA I ISKORIŠĆENJE TERMIČKOG POTENCIJALA BIOGAS POSTROJENJA SA 500 kWel UZ RAZLIČITE REŽIME PROIZVODNJE I VELIČINE STAKLENIKA

a Prema EEG [8-1] zahteva se eksterno iskorišćenje toplote od minimalno 35 % toplotne energije proizvedene kogeneracijom. Iskorišćenje toplote mora da se dokaže na godišnjem nivou.

Jedinica

Površina pod staklom4.000 m² 16.000 m²Snabdevanje toplotnom energijom putem

lož-ulja biogasa lož-ulja biogasaInvesticija € 86.614 140.614 155.539 213.539

Zbir promenljivih troškova (održavanje i troškovi goriva) €/a 38.285 18.409 129.174 58.831Zbir fiksnih troškova (amortizacija, kamate, osiguranje) €/a 7.940 12.890 14.258 19.574Zbir troškova rada €/a 390 390 390 390Zbir opštih troškova €/a 500 500 500 500Zbir troškova €/a 47.140 32.189 144.348 79.295Razlika grejanje na lož-ulje/biogas €/a 14.951 66.853Ušteda biogas naspram lož-ulja % 31,7 45,7

TAB. 8.22: POREĐENJE TROŠKOVA SNABDEVANJA TOPLOTNOM ENERGIJOM PUTEM GREJANJA NA LOŽ-ULJE I TOPLOTNE ENERGIJE IZ KOGP NA BIOGAS NA PRIMERU DVE VELIČINE STAKLENIKA UZ „HLADAN“ TEMPERATURNI REŽIM

iz kogenerativnog postrojenja pri tome pokriva osnovno opterećenje, dok grejanje na lož-ulje obezbeđuje pokrivanje vršnog opterećenja. U obračunima su uzeti u obzir odgovarajući troškovi za pokriće vršnog opterećenja (vidi tabelu 8.22). Toplotna energija se iz kogenerativnog postrojenja izdvaja u vidu tople vode i preko 200 m dugog lokalnog toplovoda isporučuje do staklenika.

Grejanje staklenika je, doduše, kao postupak korišćenja toplotne energije navedeno na pozitivnoj listi EEG 2012, međutim, pravo na priznavanje u propisanu minimalnu količinu toplotne energije koja mora da se iskoristi postoji samo ako se takvim korišćenjem toplote dokazano zamenjuju fosilni energenti u obimu potrebnom za proizvodnju ekvivalentne toplotne energije.

Polazi se od toga da operater biogas postrojenja toplotnu energiju prodaje po ceni od 0,02 €/kWhterm. On tako ostvaruje dodatne prihode od prodaje.

Vlasnik staklenika kod proizvodnje ukrasnih biljaka u „hladnom“ režimu, uz gore navedene troškove toplotne energije od 0,02 €/kWhterm i uprkos dodatnim investicijama za toplovod, ostvaruje uštedu troškova od 14.951, odnosno 66.853 €/a, u poređenju sa isključivim korišćenjem lož-ulja za grejanje (vidi tabelu 8.22).

Obračuni su bazirani na ceni lož-ulja od 71 ct/l. Za proizvodnju u „umerenom” i „toplom” režimu se potencijalna ušteda, usled veće potrošnje toplotne energije uz samo neznatno povećanje fiksnih troškova, povećava i do 65 %.

8.4.3 Isporuka toplotne energije u javnu mrežu lokalnog sistema grejanja

Zakonski okvirni uslovi sa izmenjenim Zakonom o toplotnoj energiji iz obnovljivih izvora, Zakonom o kogeneraciji i sa njima povezanim podsticajnim mogućnostima pokrajina i okruga, kao i kreditima sa povoljnim kamatama, stvaraju osnov za korišćenje, proširenje i izgradnju novih toplotnih mreža.

U tabeli 8.23 su u planskom primeru prikazani pokazatelji jedne lokalne samouprave koja treba da se snabdeva toplotnom energijom. Upoređuje se snabdevanje toplotnom energijom preko kotla na drvnu sečku sa toplotnom energijom proizvedenom iz kogenerativne jedinice biogas postrojenja. Polazi se od pokrića osnovnog opterećenja (oko 30 % potrebne snage) preko kotla na sečku ili biogas postrojenja, dok se pokrivanje vršnog opterećenja vrši preko kotla na lož-ulje (oko 70 % potrebne snage). U lokalnoj samoupravi postoji 200 stambenih objekata, jedna škola i jedna upravna zgrada. Toplotna energija se do potrošača distribuira preko toplovodne mreže. Za lokalnu samoupravu utvrđeno je toplotno opterećenje u visini od 3,6 MW; stoga kotao na sečku, odnosno biogas postrojenje, mora da se projektuje sa minimalnom toplotnom snagom od 1,1 MW.

Za ove primere treba poći od investicija u visini od 3,15 miliona € (biogas), odnosno 3,46 miliona € (sečka). Investicija za biogas postrojenje se ne pripisuje proizvodnji toplotne energije, iz čega proističe niža investiciona suma. Mreža lokalnog sistema grejanja (sa glavnim vodom) kao i podstanice i kućni priključci sa oko 70 % čine najveći deo investicija. Pošlo se od toga da je za lokalnu toplotnu mrežu prosečno potrebno

Jedinica

Toplotna energija iz KOGP na biogas

Drvna sečka

Postojeći objekti Broj 200

Škola Učenici 100

Upravni/kancelarijski objekat Zaposleni 20

Toplotno opterećenje ukupno MW 3,6

Toplotna snaga biogas/drvna sečka MW 1,1

Toplotna snaga kotla na lož-ulje MW 2,6

Ukupna godišnja potrošnja toplotne energije MWh/a 8.055

od toga toplotna energija iz biogasa/drvne sečke

MWh/a 5.600 5.200

Dužina mreže m 4.000

Godišnja potrošnja toplotne energije bez mrežnih gubitaka

MWh/a 6.861

TAB. 8.23: PROJEKCIJE I POKAZATELJI SNABDEVANJA TOPLOTNOM ENERGIJOM PREKO JAVNE MREŽE LOKALNOG SISTEMA GREJANJA(sa pokrićem osnovnog opterećenja toplotnom energijom iz KOGP na biogas i kotlom na drvnu sečku [prema 8-11, izmenjeno])

Jedinica Toplotna energija iz KOGP na biogasDrvna sečka

Prodajna cena toplotne energije iz biogasa ct/kWh 1 3,5 5Potrebne investicijea € 3.151.690 3.464.821Investicije potrebne za distribuciju toplotne energijeb € 2.399.200Troškovi €/a 599.929 740.629 825.049 738.451Troškovi proizvodnje toplotne energije ct/kWh 8,74 10,79 12,03 10,76

od toga troškovi distribucije toplotne energijeb ct/kWh 3,50

TAB. 8.24: POTREBNE INVESTICIJE I TROŠKOVI PROIZVODNJE TOPLOTNE ENERGIJE ZA JAVNU MREŽU LOKALNOG SISTEMA GREJANJA ZAVISNO OD PRODAJNE CENE OTPADNE TOPLOTNE ENERGIJE IZ KOGP NA BIOGAS [8-11, IZMENJENO]

a Obuhvaćeni su: grejni i tehnički uređaji, komponente postrojenja za pokriće vršnog opterećenja (kotao na ulje i rezervoar za ulje), zajedničke komponente postrojenja (akumulacioni rezervoar, elektroinstalacije, merno-regulacioni sistemi, sanitarni čvorovi, ventilacioni i klimatski uređaji), mreža daljinskog grejanja, sporedni troškovi izgradnje (planiranje i dozvole). Za drvnu sečku uzete su u obzir dodatno potrebne investicije za kotao na biomasu kao i za skladištenje biomase.

b Biogas postrojenje ne čini sastavni deo investicije. Toplotna energija se iz KOGP isporučuje u ovde razmatranu mrežu.

Slika 8.2: Izgradnja toplotne mreže [Inženjering Tannhäuser]

investirati 410 €/m, od čega na toplovodne cevi otpada samo oko 50 do 90 €/m.

Zavisno od prodajne cene toplotne energije iz kogenerativne jedinice biogas postrojenja, troškovi proizvodnje toplotne energije iznose oko 8,7 do 12,0 ct/kWh. Samo troškovi distribucije toplotne energije već iznose 3,50 ct/kWh. Još jednu bitnu troškovnu stavku čini nabavka lož-ulja (vršno opterećenje). Pokazuje se, da bi u ovom primeru cena toplotne energije iz kogenerativne jedinice biogas postrojenja trebalo da bude oko 3,5 ct/kWh da bi mogla da konkuriše toplani na drvnu sečku.

171170


8.5 Kvalitativna ocena različitih načina korišćenja toplotne energije

Završni pregled kvalitativne ocene različitih načina korišćenja toplotne energije pruža tabela 8.25.


[8-1] Gesetz für den Vorrang Erneuerbarer Energien (Erneuerbare-Energien-Gesetz – EEG) vom 1. Januar 2012

[8-2] Vierte Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissions-schutzgesetzes – Verordnung über genehmigungsbedürftige Anlagen (4. BImSchV) vom 17.8.2012

[8-3] KTBL (2010): Gasausbeute in landwirtschaftlichen Biogasan-lagen. Kuratorium für Technik und Bauwesen in der Landwirt-schaft e. V. (Hrsg.), Darmstadt

[8-4] Verordnung über die Erzeugung von Strom aus Biomasse (Biomasseverordnung) vom 24.2.2012

[8-5] KTBL (2012): Biomethaneinspeisung in der Landwirtschaft Geschäftsmodelle – Technik – Wirtschaftlichkeit. Kuratorium für Technik und Bauwesen in der Landwirtschaft e. V. (Hrsg.), Darmstadt

[8-6] BMU (2012): Monitoring zur Wirkung des Erneuerbare-Energi-en-Gesetz (EEG) auf die Entwicklung der Stromerzeugung aus Biomasse. Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (Hrsg.), Berlin

Način korišćenja toplotne energije/potrošači toplote Investicije Količina isporučene

toplotne energije

Proizvodnja toplotne energije (kontinuitet

proizvodnje)Zamena fosilnih energenata

Sušenje

• žitarice ++/+ 0 – +• ostatak fermentacije 0 ++ ++ –• drvo +/0 +a 0 0/–Grejanje• rasadnici +/0 ++ a 0 b ++• stambeni objekti – +/++ c + d ++• industrijski objekti +/0 +/++ c ++ d ++• stajski objekti +/0 0 a 0 +• naknadna proizvodnja

električne energije (ORC i KC postrojenja)

0/– ++ ++ –

Hlađenje• mlekare – e ++ ++ ++• predhlađenje mleka – e 0 + –

TAB. 8.25: KVALITATIVNA OCENA RAZLIČITIH NAČINA KORIŠĆENJA TOPLOTNE ENERGIJE

Napomena: ORC: Organski Rankinov ciklus; KC: kalina ciklus++ = odlično, odnosno kod investicija: veoma niske, + = dobro, odnosno kod investicija: niske,0 = srednje, odnosno kod investicija: neutralno, – = loše, odnosno kod investicija: visoke, odnosno veoma visoke.

a količina isporučene toplotne energije ograničena shodno gornjim vrednostima iz EEG 2012 prilog 2 [8-1] b prodaja toplotne energije eventualno samo u zimskim mesecima i veoma različita u zavisnosti od temperaturnog režima proizvodnje i veličine staklenikac u zavisnosti od strukture grejanih stambenih objekata. Interesantno kod guste naseljenosti sa loše izolovanim objektima,

kao i kod velikih javnih i industrijskih potrošača.d izvodljivo samo za pokriće osnovnog opterećenja. Vršno opterećenje mora da se pokrije preko drugih energenata.e investicija u apsorpcioni rashladni uređaj

[8-7] Gaderer, M.; Lautenbach, M.; Fischer, T.; Ebertsch, G. (2007): Wärmenutzung bei kleinen landwirtschaftlichen Biogasanla-gen. Bayerisches Zentrum für angewandte Energieforschung e. V., Augsburg, verändert

[8-8] KTBL (2009): Faustzahlen Biogas. Kuratorium für Technik und Bauwesen in der Landwirtschaft e. V. (Hrsg.), Darmstadt, verändert

[8-9] Döhler, H.; et al. (2009): Kommunen sollten rechnen. Joule 01.2009, verändert

9 ORGANIZACIJA RADA

Razvoj sektora proizvodnje biogasa u okviru poljoprivrednog gazdinstva ili zajedničkog preduzeća, odnosno prelazak gazdinstva na proizvodnju biogasa, načelno može biti zasnovan na sledećim bitnim argumentima:• razvoj novog poslovnog sektora radi proširenja proizvodne

osnove,• obezbeđivanje rizika od izostanka prihoda korišćenjem

zagarantovanih cena za električnu energiju iz biogasa,• obezbeđivanje likvidnih sredstava u toku cele poslovne

godine,• korišćenje površina nezavisno od tržišta,• energetsko iskorišćenje glavnih i sporednih proizvoda,• smanjenje emisija i neprijatnih mirisa od skladištenja

i razastiranja organskog đubriva po poljoprivrednim površinama,

• povećanje raspoloživosti hranljivih materija iz organskog đubriva za biljke,

• nezavisno snabdevanje energijom i• poboljšanje imidža.Pre sprovođenja odluke o proizvodnji biogasa treba razmotriti sledeće mogućnosti proizvodnje i korišćenja biogasa, između ostalog i sa stanovišta spremnosti pojedinca da preuzime rizik (vidi sliku 9.1).

Mogućnost 1: Isporuka supstrata postojećem ili za izgradnju planiranom biogas postrojenju; usled toga mali rizik u pogledu investicija i rada biogas postrojenja, ali i manje učešće u dodatnoj vrednosti ostvarenoj od biogasa.

Mogućnost 2: Izgradnja sopstvenog, odnosno zajedničkog biogas postrojenja sa sopstvenom proizvodnjom električne energije iz biogasa, odnosno prodajom proizvedenog biogasa, na primer postrojenju za tretman gasa; usled toga visok rizik u pogledu investicija i rada biogas postrojenja, ali veliko učešće u dodatnoj vrednosti ostvarenoj od biogasa.

Mogućnost 1 razvoja sektora proizvodnje biogasa može da se uporedi sa proizvodnjom komercijalnih ratarskih kultura. Međutim, pre svega kod, na primer, proizvodnje kukuruzne silaže treba voditi računa o tome da usled sadržaja SM u svežoj masi od oko 30–40 % i skladišne sposobnosti siliranog

Slika 9.1: Mogućnosti poljoprivrednika u sektoru proizvodnje biogasa

materijala od maksimalno 24 sata nakon izuzimanja postoji samo ograničena isplativost transporta. Shodno tome, sve dok se silos nalazi kod proizvođača, može da se pođe od maksimalno regionalnog tržišta.

U slučaju prodaje sa polja, kao što je često uobičajeno u južnim saveznim pokrajinama, kapacitet siliranja zavisi od korisnika, tj. biogas postrojenja. I ovde usled potrebnih transportnih kapaciteta postoji samo regionalno tržište.

Ova regionalizacija je dodatno uslovljena transportnim troškovima za korišćenje ostatka fermentacije koji se uglavnom skladišti na lokaciji biogas postrojenja. Sa stanovišta operatera biogas postrojenja poželjni su dugoročni ugovori radi obezbeđivanja konstantno potrebnih supstrata. To za poljoprivrednika u pogledu ispunjenja ugovora može biti problematično, pre svega u slučaju agrotehnički nepovoljnih lokacija i oscilirajućih prihoda.

Mogućnost 2 razvoja sektora proizvodnje biogasa, za razliku od toga, može da se uporedi sa razvojem stočarske proizvodnje. „Oplemenjivanje“ se vrši u gazdinstvu sa ciljem ostvarivanja dobiti od prerade, proširenja proizvodnje, odnosno investiranja u budućnost. Za to su potrebne dodatne investicije u visini od 9.000 €/ha i više, uz dug period vezivanja kapitala i površina u trajanju od oko 20 godina. Cilj je odgovarajući povraćaj uloženog kapitala. To treba proveriti u okviru analize investicije (vidi poglavlje 8.2.3).

Ugovor o isporuci npr. isporučiocu gasa u mrežu

Prodaja proizvoda

Tržišne cene, subvencije po obradivoj površini

Proizvodnja komercijalnih ratarskih kultura

Izgradnja poljoprivrednog biogas postrojenja

Oplemenjivanje u poljoprivrednom gazdinstvu

Granični troškovi korišćenja, okvirni uslovi EEG

Razvoj stočarske proizvodnje

Opcija 1 Opcija 2

Uporedivo sa

Ekonomski okvir

173172

Priručnik o biogasu –Od proizvodnje do korišćenja Organizacija rada

9

Polazište za izgradnju poljoprivrednog biogas postrojenja trebalo bi da čini raspoloživa količina organskog đubriva, svrsishodno iskoristiva količina toplotne energije, potrebne površine za obezbeđivanje supstrata, kao i potencijalne mogućnosti korišćenja ostatka fermentacije.

Za to je u pojedinačnom slučaju potrebno da se utvrdi raspoloživa količina organskog đubriva, kao i sadržaj suve materije (SM) (referentna vrednost 0,15 ... 0,2 kW/UG). Za utvrđivanje raspoložive količine mogu da se koriste i referentne vrednosti, na primer pokrajinskih instituta i KTBL, ako su poznati sadržaji SM. Pri tome treba voditi računa da jedan pojedinačni uzorak tečnog stajnjaka često daje samo nepouzdanu vrednost.

Dodatno treba utvrditi raspoloživu količinu poljoprivrednih ostataka (kao što su ostaci stočne hrane, pokrivni slojevi iz silosa itd.) i eventualno raspoložive sporedne proizvode kao potencijalne troškovno neutralne supstrate, uzimajući u obzir vremensku i količinsku raspoloživost i transportne udaljenosti. Usled propisa o tarifiranju iz EEG, kod korišćenih supstrata sadržaj SM poseduje veliki značaj, pošto se za obračun tarife za određenu kategoriju sirovine polazi od fiksnog prinosa gasa izvedenog iz utrošene sveže mase (vidi poglavlje 7.5).

Ukoliko se uzima u obzir fermentacija otpada, treba proveriti raspoloživost organskog otpada, transportnu udaljenost, eventualne zahteve u pogledu konzerviranja, da li je njegovo korišćenje bezbedno za biološki proces fermentacije i pravno dopušteno, kao i potrebu za higijenizacijom (vidi poglavlje 10.3.5).

Poljoprivrednik bi u pogledu ratarskih kultura trebalo da prilikom planiranja svog poljoprivrednog biogas postrojenja razjasni koji udeo površina, sa kojim prinosima i vrstama kultura može da se stavi u funkciju proizvodnje biogasa. Grubo procenjeno, može da se pođe od 0,5 ha/kWel. Pri tome, uzimajući u obzir plodoredna pravila i ekonomično upravljanje radnim vremenom, prednost treba dati visokoprinosnim kulturama sa niskim troškovima po jedinici suve materije, odnosno po kubnom metru metana. Kao ograničenje u obzir treba uzeti da shodno EEG 2012 može da se koristi maksimalno 60 % kukuruza i zrna žitarica [9-3]. Međutim, i mimo toga gajenje drugih kultura pogodnih za siliranje cele biljke osim kukuruza može biti poslovno svrsishodno, ako time može da se kompenzuje maksimalna radna angažovanost na žetvi kukuruza i omogući ranije oslobađanje obradivih površina, na primer za setvu uljane repice.

Stavljanje svih obradivih površina u funkciju proizvodnje krmnih biljaka za potrebe uzgoja goveda i proizvodnje supstrata često nije svrsishodno, pošto tada više nije moguće učešće na tržištu. Takva rešenja treba odbaciti i iz razloga pridržavanja pravila plodoreda na obradivim površinama.

Dokupljivanje biomase predstavlja rešenje koje se često praktikuje, ako na sopstvenim površinama ne može da se proizvede dovoljno supstrata. Iako se ovde teži ka sklapanju dugoročnih ugovora – često sa klauzulom o korekciji cena – za biogas postrojenje postoji manja materijalna i ekonomska sigurnost. Izgradnja dodatnih postrojenja u regionu ili promena cena poljoprivrednih proizvoda može značajno da utiče na regionalno tržište.

Prilikom planiranja supstrata koji bi se koristili, u obzir treba uzeti sledeće tačke: • raspoloživo organsko đubrivo (uz informaciju o sadržaju SM

i oSM),• u gazdinstvu raspoloživi poljoprivredni ostaci,• raspoložive površine, prinosi i troškovi proizvodnje obnovljivih

sirovina kao i• raspoloživost ostataka iz prehrambene i industrije stočne

hrane.Osim toga u obzir treba uzeti i neke okvirne uslove:• postojeći skladišni kapaciteti (za silažu, ostatak fermentacije),• potrošnja toplotne energije gazdinstva ili okolnih potrošača

(količine, godišnja kriva potrošnje),• tačke isporuke električne i toplotne energije u mrežu,• iskoristivi građevinski objekti,• površine koje bi se đubrile ostatkom fermentacije,• poštovanje BioAbfV,• transportne udaljenosti za ulazne supstrate i razastiranje

ostatka fermentacije po poljoprivrednim površinama, kao i• kalkulaciju fid-in tarife koja može da se ostvari korišćenjem

specijalnih supstrata.*Međutim, prilikom donošenja odluke o veličini planiranog biogas postrojenja, pored obezbeđivanja supstrata, mogućnosti korišćenja ostatka fermentacije i svrsishodno iskoristive količine toplotne energije, treba voditi računa i o tehničkim, pravnim, administrativnim i pitanjima fid-in tarifa. Opcija koja se povremeno bira, da se željena veličina biogas postrojenja definiše nezavisno od konkretne lokacije (potrošnja toplotne energije, korišćenje ostatka fermentacije, veličine i strukture gazdinstava itd.), raspoloživosti supstrata i pitanja ekonomičnog upravljanja radnim vremenom, može da dovede do značajnih ekonomskih i strukturnih problema i nije preporučljiva.

Ukupno treba imati u vidu da su kod materijalnog integrisanja biogas postrojenja u poljoprivredno gazdinstvo sledeći faktori od velikog značaja:• Potrebne površine i rokovi obavezivanja (20 godina), na šta

eventualno može da se utiče, na primer, dokupljivanjem supstrata.

• Režim đubrenja: potencijalno povećanje količine materijala za razastiranje po poljoprivrednim površinama i hranljivih materija u proizvodnom ciklusu.

• Korišćenje osnovnih sredstava: mogućnosti korišćenja postojećih silosa, skladišta tečnog stajnjaka itd.

• Ekonomično upravljanje radnim vremenom: ovde podjednako u obzir treba uzeti proizvodnju, žetvu i skladištenje ili nabavku sirovina (supstrata), upravljanje postrojenjem sa pripremom i punjenjem supstrata, kontrolu procesa, opsluživanje, održavanje i otklanjanje smetnji i oštećenja, administrativne zadatke, kao i razastiranje ostatka fermentacije po poljoprivrednim površinama (na primer: proizvodnja, žetva i skladištenje žitarica: 6 ... 8 h/ha naspram silažnog kukuruza: 13 ... 15 h/ha).

Radi ublažavanja rizika, projekat može da se realizuje sa partnerskim gazdinstvom u okviru zajedničkog preduzeća. U tu svrhu, između ostalog, može da se osnuje društvo građanskog prava za preradu biomase koje će obezbeđivati

* Pri tome za kalkulaciju visine fid-in tarife u obzir treba uzeti zahteve iz EEG 2012 i priloge uz Uredbu o biomasi [9-4]

osnovna sredstva kao što su sirovine i tečni stajnjak, ali i druge materijale, kao na primer masti (vidi poglavlje 9.2.2).

U narednom delu navedeni su najznačajniji uticajni faktori prilikom restrukturiranja gazdinstva.

9.1 Restrukturiranje gazdinstva – perspektive i mogućnosti optimizacije

Prilikom pripreme i izgradnje postrojenja je kod različitih aktivnosti potrebno učešće poljoprivrednika. Sledeća lista daje pregled najznačajnijih odluka i zadataka poljoprivrednika prilikom planiranja, odnosno integracije biogas postrojenja u poljoprivredno gazdinstvo:• izbor lokacije,• rešavanje pitanja elektrotehničkog priključka za isporuku

proizvedene električne energije u mrežu, uključujući često potrebnu izgradnju nove trafo stanice, odnosno mogućnosti pristupa gasnoj mreži,

• rešavanje pitanja integrisanja postrojenja u snabdevanje gazdinstva i drugih potrošača toplotnom energijom,

• rešavanje pitanja integrisanja postrojenja sa stanovišta supstrata,

• postupak pribavljanja dozvole (priprema zahteva),• participacija građana,• izveštaji i studije veštaka (ispitivanje tla za lokaciju

postrojenja, statika za rezervoare i nove građevinske objekte, plan bezbednosti i zaštite zdravlja na gradilištu, tehnički prijem, ...),

• eventualno potrebno proširenje skladišta usled dodatnih ostataka fermentacije od kosupstrata ili skladišta tečnog stajnjaka koja ne mogu naknadno da se pokriju gasno nepropusno,

• uređenje gradilišta (spoljna rasveta, ograde, znakovi, putevi, vodovod, kompenzaciono ozelenjavanje ...) i

• prvo puštanje u rad postrojenja i otklanjanje smetnji u fazi pokretanja procesa i opsluživanje u toku prvih šest meseci rada.

9.1.1 Izbor odgovarajuće lokacije postrojenjaNa narednoj slici 9.2 navedeni su svi značajni parametri za izbor lokacije. Sa povećanjem veličine postrojenja pitanje optimalne lokacije dobija na značaju. Pri tome su posebno bitne mogućnosti distribucije i korišćenja energetskih proizvoda (11.2.2).

Takođe treba uzeti u obzir da je transport toplotne energije ekonomski svrsishodan samo na kratkim relacijama i da transport električne energije u niskonaponskoj mreži dovodi do značajnih mrežnih gubitaka i samim tim do umanjenja ekonomske dobiti.

Prilikom izbora lokacije je osim toga bitno u kom okviru može da se realizuje transport supstrata i ostatka fermentacije koji je neophodan za dimenzionisanje postrojenja (vidi poglavlje 11.2.2). Osim toga treba razjasniti da li su na dotičnoj lokaciji dugoročno raspoložive neophodne količine i kvaliteti supstrata. Zatim treba poštovati udaljenosti do stajskih objekata, stambenih objekata ili osetljivih vodenih površina utvrđenih u propisima o izdavanju dozvole. Prilikom planiranja trebalo bi uzeti u obzir i buduće proširenje.

Pored administrativnih parametara za planiranje, prilikom izbora lokacije treba voditi računa i o geološkim faktorima kao što je nivo podzemnih voda ili karakteristike tla (vrsta tla, stenovite formacije itd.). Za finansiranje postrojenja moglo bi biti interesantno da li za lokaciju postrojenja postoje podsticaji od strane lokalne samouprave, okruga ili pokrajine.

9.1.2 Uticaj biogas postrojenja na plodoredUsled proizvodnje biomase može biti potrebno uvođenje novog plodoreda. Sada u prvom planu stoji gajenje kultura za proizvodnju gasa što je moguće bliže gazdinstvu, da bi se transportni troškovi sveli na najmanju moguću meru. Ovaj cilj, međutim, uzimajući u obzir veličinu postrojenja, potrebne količine supstrata (obnovljivih sirovina), kao i plodoredna pravila, ne može uvek da se ostvari. Tako za operatera postrojenja koji u okviru gazdinstva poseduje i farmu svinja i te kako može biti ekonomski svrsishodno da ozimi ječam sa vlastitih površina više ne koristi za prehranu svinja, već da ga

Slika 9.2: Faktori koji utiču na izbor lokacije postrojenja (KOG: kogeneracija)

175174


9

ranije u fazi voštane zrelosti poseče radi siliranja celih biljaka za proizvodnju biogasa. Svinje će se tada alternativno prehranjivati dokupljenim krmnim ječmom. Usled rane žetve ječma postoji mogućnost da se na povoljnim lokacijama kao drugi, odnosno glavni usev gaje rane sorte silažnog kukuruza. Gajenje kukuruza u uslovima glavne kulture osim toga, kao sporedni efekat, pruža mogućnost da se raspoloživi ostatak fermentacije u toku dužeg vremenskog perioda ekološki svrsishodno iskoristi u ratarskoj proizvodnji.

Usled promene plodoreda sa težištem na proizvodnji biogasa može da se ostvari gotovo celogodišnje ozelenjavanje oranica, što sa stanovišta iskorišćenja azota ima pozitivan efekat.

U zavisnosti od vlažnosti zemljišta u trenutku žetve silažnog kukuruza, upotreba mehanizacije pri nepovoljnim uslovima zemljišta može imati negativan uticaj na njegovu strukturu, pre svega u slučaju žetve kukuruza kao glavnog useva.

U biogas postrojenjima se kako sa poljoprivrednog aspekta, tako i sa aspekta biološkog procesa fermentacije, dobrim pokazalo korišćenje raznovrsne mešavine supstrata. Gajenje žitarica za SCB dovodi do ranog oslobađanja površina i omogućava, na primer, blagovremenu setvu uljane repice. Kukuruz kao veoma prinosna kultura u proleće može jako dobro da iskoristi ostatak fermentacije. Takođe je preporučljivo i korišćenje zrna žitarica, na primer kao sredstvo za regulaciju proizvodnje gasa. Osim toga, dokupljivanjem zrna žitarica mogu da se kompenzuju oscilacije u prinosu samostalno proizvedenih supstrata i izbegnu eventualno veće transportne udaljenosti i količine. Međutim, korišćenje zrna žitarica je, ekonomski posmatrano, svrsishodno samo u slučaju niskih cena.

9.1.3 Potrebne površine i potrebno radno vremePrilikom integrisanja sektora proizvodnje biogasa pored pitanja ekonomičnog upravljanja radnim vremenom usled promene setvene strukture (na primer, gajenje kukuruza umesto žitarica) i upravljanja biogas postrojenjem, u obzir treba uzeti i količinu potrebnog kapitala i dugoročno vezane površine. Proizvodnja biogasa dovodi do veće vezanosti kapitala po ha nego proizvodnja mleka. Površine koje su poljoprivredniku potrebne, odnosno koje će dugoročno biti vezane, proističu iz veličine biogas postrojenja i potreba stočarske proizvodnje.

Iz potrebnih površina proističe i radno vreme i radna snaga koji su u različitim periodima ratarske proizvodnje potrebni za obezbeđivanje supstrata. I upravljanje poljoprivrednim biogas postrojenjem sa svim svojim međuzavisnostima između vrste i količine korišćenih supstrata, tehničkih i građevinskih rešenja i integrisanja tog postrojenja ili proizvodnog sektora u postojeće gazdinstvo ili novoosnovano preduzeće, zahteva radno vreme. Potrebno radno vreme po potrebnoj površini kod biogas postrojenja je znatno manje nego kod uzgoja mlečnih krava.

U slučaju kombinacije proizvodnje biogasa i stočarstva postoje jasni sinergijski efekti u pogledu ekonomske isplativosti, smanjenja emisija, a često i u pogledu ekonomičnog upravljanja radnim vremenom. Bitno je da se veličina biogas postrojenja, pa samim tim i potrebno radno vreme, prilagodi uslovima u gazdinstvu. U uslovima krupno strukturiranih poljoprivrednih gazdinstava, kakva preovlađuju na istoku Nemačke, često se

pokazalo dobrim da na primer lice koje je na farmi mlečnih krava nadležno za nabavku, skladištenje, konzerviranje i pripremu stočne hrane sa svojim stručnim poznavanjem bioloških procesa preuzme i opsluživanje biogas postrojenja.

Radno vreme potrebno za upravljanje biogas postrojenjem načelno može da se pripiše sledećim značajnim procesnim koracima:• proizvodnja, žetva i uskladištenje ili nabavka sirovina

(supstrata),• pokretanje postrojenja sa pripremom i punjenjem supstrata,• opsluživanje postrojenja sa praćenjem procesa, remontom,

održavanjem i otklanjanjem smetnji i defekata kao i administrativnim zadacima i

• razastiranje ostatka fermentacije po poljoprivrednim površinama.

Svi procesni koraci su neophodni za rad. Oni, međutim, u zavisnosti od režima rada i supstrata mogu da zahtevaju različit broj radnih sati. Potrebno radno vreme u fazi preliminarnog planiranja u svakom slučaju mora da se uzme u obzir, da bi se izbegla neprijatna iznenađenja. Za to najzad postoje u praksi isprobana i dokazana alternativna rešenja.

Tako recimo radovi iz oblasti ratarske proizvodnje, kao na primer žetva, transport i razastiranje ostatka fermentacije po poljoprivrednim površinama mogu da se povere eksternim izvođačima. Čak i u oblasti upravljanja postrojenjem radovi na remontu i praćenju procesa (daljinski nadzor) za određenu naknadu mogu da preuzmu stručnjaci. Koje je rešenje za postrojenje odgovarajuće i isplativo, može da se utvrdi samo u okviru detaljnog planiranja svakog pojedinačnog postrojenja.

9.1.3.1 Proizvodnja, žetva i skladištenje sirovinaUkoliko se proizvodnja vrši na samostalno obrađivanim površinama, na primer gajenjem kukuruza za proizvodnju silaže, korišćenjem žitarica za silažu celih biljaka ili otkosom pašnjaka, za proizvodnu tehniku na raspolaganju stoje detaljni planski podaci. Stoga su za naredne obračune korišćene poznate obračunske osnove za „energetske biljke” iz baze podataka KTBL [9-1]. Međutim, po pravilu mogu da se koriste i postojeći podaci za uobičajenu proizvodnu tehniku bez potrebe većeg prilagođavanja proizvodnji sirovina.

Radno vreme potrebno za proizvodnju supstrata za model postrojenje VZa potrebe ilustrovanja i procene uticaja na potrebno radno vreme posmatrano je model postrojenje V (vidi i poglavlje 8). Ovo model postrojenje prerađuje 2.200 t tečnog stajnjaka koji potiče sa farme mlečnih krava sa stočnim fondom od oko 110 UG. Kao obnovljive sirovine koriste se 6.500 t kukuruzne silaže, 1.100 t SCB žitarica i 1.100 t travne silaže. To, polazeći od prinosa od 50 t/ha silažnog kukuruza, 40 t/ha žitarica (cela biljka) i 29 t/ha trave i uzimajući u obzir gubitak prilikom siliranja od 12 %, odgovara obradivoj površini za energetske biljke od oko 223 ha (148 ha kukuruz, 31 ha SCB žitarica i 44 ha travna silaža).

Pri tome nije merodavno da li se te površine obezbeđuju iz vlastitih ili zakupljenih površina, zamenom površina ili u

kooperaciji sa drugim gazdinstvima. Te površine više ne stoje na raspolaganju za proizvodnju osnovnih hraniva. Da li će ukupno biti očuvan uravnoteženi plodored, treba proveriti.

Za model postrojenje V pošlo se od toga da uz prosečnu veličinu polja od 5 ha i uz udaljenost između ekonomskog dvorišta i polja od 2 km postoje dobri preduslovi za proizvodnju. Velikim delom se za žetvu i seckanje ne koristi sopstvena žetvena i transportna mehanizacija, pošto zahtevne radove povezane sa visokim investicijama u uslovima sitno strukturiranih poljoprivrednih gazdinstava treba poveriti eksternom izvođaču.

Pod ovim pretpostavkama može da se računa sa godišnje ukupno potrebnim radnim vremenom od oko 1.200 radnih sati.

Tabela 9.1 daje primer pregleda očekivanog radnog vremena. Podaci su uzeti iz baze podataka KTBL koja nudi veliki broj planskih varijanti.

U periodu žetve silažnog kukuruza, u septembru i početkom oktobra, u zavisnosti od korišćene mehanizacije potrebno je oko 1.000 radnih sati da bi se izvršio transport od polja do silosa, kao i skladištenje i komprimovanje. Taj posao delom može da preuzme, odnosno organizuje poljoprivrednik.

Treba istaći da svaka tona proizvedenog supstrata sa oko 0,3 radnih sati, uključujući razastiranje ostatka fermentacije po poljoprivrednim površinama, polazeći od satnice od 15,00 € „prouzrokuje“ troškove rada od 4,50 €.

Proizvodnja silaže i žitarica u pojedinim periodima godine zahteva isto radno vreme koje bi moralo da se planira i u slučaju drugačijeg načina korišćenja, na primer za prodaju ili prehranu. Ovim postupcima proizvodnje je zajedničko to što se korišćenje uskladištenog proizvoda vrši u toku dužeg vremenskog perioda, često čak i na isti način u toku cele godine. To može pozitivno da se odrazi na celokupno vođenje procesa. U svakom slučaju je za dotur supstrata u biogas postrojenje potreban relativno ravnomerno raspoređen i pretežno konstantan broj radnih sati.

Potrebno radno vreme može mnogo manje da se planira i predvidi, ako je predviđeno korišćenje ostataka koji nastaju i treba da se koriste u toku vegetacije i samo u određenim periodima. Primer za to bilo bi korišćenje sveže posečene zelene mase ili korišćenje ostataka od povrća koji nastaju samo u određenim periodima. Sa aspekta ekonomičnog upravljanja radnim vremenom i procesne tehnike će uvek biti povoljnije ako u slučaju korišćenja sezonski raspoloživih supstrata mogu da se koriste uskladišteni „rezervni supstrati“ da bi se izbegla kratkotrajna uska grla u snabdevanju.

Ne smeju ni da se zanemare negativni uticaji na proces fermentacije usled jako promenljivih sastava supstrata u slučaju pretežnog korišćenja sezonskih supstrata.

Postupak proizvodnje Uzgoj[radni sati/ha]

Žetva[radni sati/ha]

Silažni kukuruz 5,23 5,57

SCB žitarica 5,21 3,19

Gazdovanje pašnjacima 6,85 6,30

TAB. 9.1: POTREBNO RADNO VREME U ZAVISNOSTI OD POSTUPKA PROIZVODNJE

Ovaj problem postaje još značajniji ako supstrati nisu raspoloživi u sopstvenom gazdinstvu. Ovde ne sme da se potceni radno vreme potrebno za nabavku. Međutim, o količini potrebnih radnih sati praktično ne postoje nikakva saznanja. U krajnjoj liniji, pitanje je trgovačke veštine operatera da li će uspeti da obezbedi dugoročno i po mogućnosti kontinualno snabdevanje. Ako se supstrat preuzima od strane operatera biogas postrojenja, radno vreme neophodno za to, naravno, utiče na organizaciju rada u postrojenju i sa tim povezane troškove.

Transport unutar i između proizvodnih sektora ne može da se izbegne kako u okviru pojedinačnih poljoprivrednih gazdinstava, tako posebno ne kod zajedničkih biogas postrojenja. Planiranjem ne treba obuhvatiti samo potrebno dodatno radno vreme, već od velikog značaja mogu biti i sa tim povezani troškovi. Ovo se posebno često odnosi na korišćenje tečnog ili čvrstog stajnjaka iz stočarske proizvodnje ili otpada iz prerađivačkog sektora (žitarice, repa, povrće, voće). Ovde je uvek merodavan odnos „vrednosti proizvoda“ za proizvodnju električne energije prema „ceni“, uključujući transport.

U slučaju da je potrebno sklapanje ugovora o kooperaciji ili isporuci, unapred mora da se ispita isplativost. To u posebnoj meri važi i prilikom određivanja lokacije postrojenja.

9.1.3.2 Radno vreme potrebno za opsluživanje biogas postrojenja

U okviru jednog projekta realizovanog po nalogu KTBL su od strane istraživačkog instituta Agroscope Reckenholz-Tänikon (ART) utvrđeni podaci o radnom vremenu potrebnom za praćenje rada biogas postrojenja [9-2]. Istraživanje je bazirano na merenju radnog vremena i ispitivanju prakse u postrojenjima. Utvrđeni podaci ušli su u obračunski model pomoću kojeg je obračunato radno vreme za različita model postrojenja.

Rezultati su dati u vidu neto radnog vremena, tj. vremena potrebnog za različite radne procese kao što su punjenje, kontrola i regulacija procesa, dokumentovanje, održavanje i popravke itd., ne uzimajući u obzir međuperiode i periode čekanja. Slika 9.3 pokazuje radno vreme potrebno za opsluživanje (svi neophodni radni procesi osim punjenja čvrstim supstratima) biogas postrojenja u zavisnosti od instalisane električne snage.

Analiza ovih i drugih dokumenata pokazuje da se specifično radno vreme po kWel smanjuje sa porastom veličine postrojenja, pošto mnogi od potrebnih radova moraju da se obavljaju nezavisno od veličine postrojenja.

Za ocenu ekonomske isplativosti model postrojenja (vidi poglavlje 8) korišćeni su rezultati ove analize [9-2].

Radno vreme potrebno za opsluživanje model postrojenja VPrema gorenavedenim podacima [9-2] je za dnevno opsluživanje biogas postrojenja V (uključujući otklanjanje smetnji) prosečno potrebno oko 2 h. To znači da za ovu veličinu postrojenja (500 kWel) za opsluživanje biogas postrojenja sa rutinskim radovima, prikupljanjem podataka, kontrolom i održavanjem kao i otklanjanjem smetnji godišnje mora da se računa sa oko 704 radna sata.

177176


99.1.3.3 Radno vreme potrebno za pripremu supstrata i unos u fermentor

U pogledu izbora supstrata, izuzimanja iz skladišta i nekih delova pripreme supstrata postoji poklapanje sa drugim poljoprivrednim radovima, tako da iz toga mogu da se izvedu referentne vrednosti koje su u dovoljnoj meri pouzdane. U ukupnoj oceni treba ukazati na to da se troškovi rada za upravljanje biogas postrojenjem kreću znatno ispod 10 % ukupnih troškova i usled toga nemaju merodavan značaj za ekonomsku isplativost. Uprkos tome, u slučaju postojanja uskih grla u organizaciji radnog vremena, eventualno moraju da se koriste eksterne usluge koje treba uzeti u obzir prilikom ocene ekonomske isplativosti. Treba istaći da će ubuduće za preciznije planiranje biti potrebne i pouzdanije referentne vrednosti potrebnog radnog vremena.

Radno vreme potrebno za pripremu supstrata i unos u fermentor u velikoj meri zavisi od vrste supstrata.

Tečni supstrati kao što je tečni stajnjak se po pravilu privremeno skladište unutar ili kod stajskog objekta, odakle se odvode u prijemni rezervoar iz kog se preko pumpnih agregata kojima se upravlja pomoću vremenskih prekidača ili koji rade intermitirano upumpavaju u fermentor (vidi poglavlje 8.1 Prikaz model postrojenja). Potrebno radno vreme ograničava se na kontrolu i podešavanje.

Slično stvari stoje i kod tečnih komina i pulpi iz proizvodnje vina, rakija ili voćnih sokova. Tečne masti i ulja se iz cisterni kojima se dopremaju upumpavaju u rezervoare ili sopstvene jame. I ovde se potrebno radno vreme po pravilu ograničava na kontrolu i podešavanje.

Prilikom korišćenja čvrstih supstrata, najveći udeo imaju silaže iz poljoprivrede. Osim toga u obzir dolaze zrna žitarica i otpad koji nastaje prilikom čišćenja i tretmana žitarica. Mogu da se koriste i korenaste i krtolaste biljke (repa, luk, krompir) kao i njihovi ostaci pri preradi.

Najveći deo radnog vremena odlazi na punjenje skladišnog rezervoara supstratom. Za punjenje različitih sistema za dotur u fermentor (preko prijemnog rezervoara ili levka za punjenje kosog transportera/hidrauličkog uređaja za utiskivanje) koristi se po pravilu mobilna pretovarno-transportna mehanizacija. Snaga i utovarni kapacitet odabrane pretovarno-transportne mehanizacije u velikoj meri utiču na radno vreme potrebno za punjenje biogas postrojenja. Međutim, da bi se troškovi unosa supstrata sveli na minimum, odabrana mehanizacija mora da se prilagodi godišnje korišćenoj količini supstrata. To dovodi do toga, da je kod manjih postrojenja sa malom količinom supstrata specifično radno vreme (u radnim min./t) potrebno za punjenje silaže znatno veće, pošto se ovde često koristi sopstvena mehanizacija gazdinstva, kao na primer

RADNO VREME POTREBNO ZA OPSLUŽIVANJE BIOGAS POSTROJENJA

2,0

5,0

1,0

0

Potrebno radno vreme (u radnim satima/kWel • a)

Veličina postrojenja (u kWel)

4,0

3,0

y = 94,556 x–0,663

R² = 0,8258

1.000800600400200

Slika 9.3: Radno vreme potrebno za opsluživanje bez punjenja

Mehanizacija Kukuruzna silaža [radni min/t]

Travna silaža [radni min/t]

SCB žitarica [radni min/t]

Traktor sa prednjim utovarivačem, utovarna lopata 0,8 m3 4,78 4,44 4,97

Utovarivač točkaš, utovarna lopata 2 m3 1,91 1,77 1,99

Utovarivač točkaš, utovarna lopata 3 m3 1,27 1,18 1,32

TAB. 9.2: RADNO VREME POTREBNO ZA PUNJENJE SUPSTRATA [9-2]

Pretpostavke: prosečna udaljenost ulaz u silos – punjenje supstrata: 80 m; smetnje i gubitak vremena 20 %, gustine: kukuruzna silaža 0,65 t/m3, travna silaža 0,7 t/m3, silaža celih biljaka 0,625 t/m3

traktor sa prednjim utovarivačem. Tabela 9.2 daje pregled neto vremena punjenja u zavisnosti od korišćene mehanizacije i transportovanog supstrata.

Posebno kod većih biogas postrojenja i prevoz od ulaza silosa do biogas postrojenja može znatno da poveća potrebno radno vreme. Adekvatnim izborom lokacije može da se spreči povećanje potrebnog radnog vremena.

Radno vreme potrebno za pripremu i unos supstrata kod model postrojenja V Polazi se od korišćenja utovarivača točkaša sa kapacitetom utovarne lopate od 3 m3 za punjenje agregata za dotur. Prilikom obračuna radnog vremena takođe je uzeto u obzir vreme koje je dnevno potrebno za pripremu, tj. za punjenje mašine gorivom, uklanjanje folije sa silosa i ponovno pokrivanje, pređeni put kao i kontrolu punjenja tečnim supstratima. Time radno vreme za dotur supstrata ukupno iznosi 453 radna sata godišnje.

9.1.3.4 Radno vreme potrebno za razastiranje ostatka fermentacije po poljoprivrednim površinama

Kod model postrojenja V se od oko 10.900 t supstrata, koliko se koristi godišnje (tečni stajnjak i obnovljive sirovine), oko 82 % organske suve materije konvertuje u biogas. Ta konverzija umanjuje unetu fermentacionu masu, tako da treba razastrti samo oko 8.382 t ostatka fermentacije.

Ovde se radno vreme potrebno za razastiranje srazmernih količina tečnog stajnjaka ne uzima u obzir, pošto bi masa tečnog stajnjaka unetog u biogas postrojenje i bez anaerobnog tretmana prouzrokovala troškove za razastiranje po poljoprivrednim površinama. U slučaju istog načina razastiranja i iste tehničke opreme potrebno je isto radno vreme.

Radno vreme koje je u slučaju korišćenja pumpne cisterne kapaciteta 12 m3 sa vučenim crevom potrebno za razastiranje po parcelama veličine 5 ha pri udaljenosti ekonomskog dvorišta od polja od 2 km i uz prosečno nanetu količinu od 20 m3 ostatka fermentacije po hektaru iznosi 0,96 radnih h/ha, odnosno 2,88 radnih min./m3. Tako dodatna količina ostataka fermentacije raspoloživih za razastiranje od 6.182 t (8.382 t–2.200 t tečnog stajnjaka) zahteva radno vreme od 297 radnih h/površini. Ukupno za razastiranje ostatka fermentacije treba predvideti 402 radna h/površini.

Potrebno radno vreme za model postrojenje V Oko 1.210 radnih sati potrebnih za celogodišnje opsluživanje postrojenja uključujući punjenje supstrata odnosi se pre svega na radove koji su relativno ravnomerno raspoređeni i koji se redovno ponavljaju. Za to je potreban najmanje jedan stalno zaposleni radnik sa pola radnog vremena.

Radno vreme potrebno za proizvodnju silažnog kukuruza na 148 ha, žitarica za SCB na 31 ha i trave za silažu na 44 ha iznosi 2.606 radnih sati (uključujući srazmerno razastiranje ostatka fermentacije i žetvu). Ako se za žetvu koriste eksterne usluge, potrebno radno vreme smanjuje se na 1.237 radnih sati godišnje. Od 1.369 radnih sati potrebnih za žetvu 1.018 radnih sati otpada na transport, skladištenje i komprimovanje žetvene mase u silo-rovu. Te radove makar delom može eventualno da obavi i poljoprivrednik, odnosno operater.

Vremenski raspored ukupno potrebnog radnog vremena za model postrojenje V prikazan je na slici 9.4.

POTREBNO RADNO VREME ZA MODEL POSTROJENJE V

0

Dvonedeljni radni sati

Opsluživanje BGP Proizvodnja supstrata bez žetve Žetva supstrata

100

200

300

400

500

600

700

JAN

1

JAN

2

FEB

1

FEB

2

MRZ

1

MRZ

2

APR

1

APR

2

MAJ

1

MAJ

2

JUN

1

JUN

2

JUL 1

JUL 2

AVG

2

SEP 1

SEP 2

OKT 1

OKT 2

NOV

2

AVG

1

NOV

1

DEC 2

DEC 1

Dvonedeljni period

Slika 9.4: Prikaz radnog vremena potrebnog za model postrojenje V

179178


9

9.1.4 Uticaj režima rada i iskorišćenosti kogenerativnog postrojenja

Prilikom upravljanja radom biogas postrojenja glavni cilj predstavlja da se proizvedeni biogas iskoristi u celini i što efikasnije, tako da neiskorišćeni biogas ne mora da se ispušta, na primer, preko gasne baklje.

To u režimu osnovnog opterećenja znači da se ostvaruje visoka iskorišćenost motora. Visoka iskorišćenost motora postoji kada on u toku godine što je moguće veći broj sati radi pod punim opterećenjem, tj. u opsegu maksimalnog stepena korisnosti. Za to je potrebno da se instalisana snaga motora optimalno uskladi sa realno očekivanim prinosom biogasa.

U okviru preliminarnog planiranja se veoma često projektuje radni vek motora od 8.000 sati u pogonu uz 100 %-tno puno opterećenje. Kod projekcija, kod kojih se u većoj meri u obzir uzimaju ekonomski rizici, polazi se eventualno od samo 7.000 sati u pogonu godišnje („sigurnosna margina“).

Međutim, iskorišćenost od 7.000 sati godišnje znači: da bi biogas proizveden u procesu fermentacije mogao da se konvertuje u energiju, dimenzije motora u poređenju sa godišnjim brojem radnih sati od 8.000 h mora da su veće za najmanje 13 %. Ovaj dodatni kapacitet (i kod svih drugih uređaja za transport, skladištenje i prečišćavanje gasa) zahteva dodatnu investiciju od 1.000 €/kW! Osim toga treba uzeti u obzir da motor ne sme da se optereti previše dnevno alternirajućim start-stop režimom rada. Iz tog razloga i da bi se osigurao kontinualni prenos procesne toplote (samo motor koji radi može da proizvodi toplotnu energiju), učinak motora koji bi trebalo da se ostvari za 7.000 sati punog opterećenja godišnje može da se postigne samo ako motor gotovo kontinualno radi u režimu delimičnog opterećenja (90 % nazivne snage). Režim delimičnog opterećenja, međutim, uvek znači i smanjenje stepena korisnosti.

Smanjenje stepena korisnosti uvek ide na teret količine električne energije isporučene u mrežu i samim tim na teret računa operatera. Detaljan pregled ekonomskih gubitaka, na primer u slučaju smanjenja stepena korisnosti za 5 %, daje poglavlje 8.3 o analizi osetljivosti. Stoga sa ekonomskog stanovišta treba težiti iskorišćenosti kogenerativnog postrojenja od 8.000 sati punog opterećenja godišnje. Međutim, pri ovakvoj iskorišćenosti motora treba voditi računa o tome da mora da postoji rezervoar za gas dovoljne zapremine (> 7 h) kojim mora efikasno da se upravlja. U normalnom režimu rada rezervoar za gas ne bi trebalo da je napunjen više od 50 %, da bi:• mogao da primi dodatni gas koji se oslobađa prilikom

homogenizacije,• kompenzovao povećanje zapremine usled solarne radijacije

i da bi• u slučaju smetnji na kogenerativnom postrojenju, odnosno

mrežno uslovljenog isključenja, mogao da skladišti gas.Izmenjeni EEG, međutim, odobrava podsticaje i za premeštanje težišta proizvodnje električne energije u periode veće potražnje (direktan plasman na tržište). Da bi se gas iskoristio u celini, u slučaju smanjenja sati punog opterećenja mora da postoji veća instalisana snaga i odgovarajući rezervoar za gas. Negativni uticaji ovog režima rada (manji životni vek kogenerativnog postrojenja usled start-stop režima, smanjenje stepena korisnosti usled režima delimičnog opterećenja,

dodatne investicije u kogenerativno postrojenje, rezervoar za gas, akumulacioni rezervoar za toplotnu energiju) mogu da se kompenzuju preko premije za fleksibilnost, veće fid-in tarife i pozitivnih efekata kao što su duži periodi amortizacije kogenerativnog postrojenja i veći stepeni korisnosti većih agregata.

9.2 Poreski i pravni aspekti izgradnje i rada biogas postrojenja

9.2.1 Poreski tretman prihoda od biogas postrojenja

Pored tehničkih pitanja proizvodnje i korišćenja biogasa u vidu treba imati i poreske aspekte. U narednom delu su u kratkom pregledu prikazani najznačajniji poreski propisi i efekti u oblasti poreza na dohodak, poreza na prihode od privredne delatnosti i poreza na dodatu vrednost. Poresko-pravno relevantna pitanja trebalo bi u svakom slučaju da se razmotre sa poreskim savetnikom ili poreskom upravom.

9.2.1.1 Aspekti oporezivanja prihodaOsnovno pitanje koje se postavlja sa aspekta oporezivanja prihoda jeste da li prihodi od biogas postrojenja spadaju u oblast oporezivih prihoda od poljoprivrede i šumarstva ili se već radi o prihodima od privredne delatnosti. Pored toga značajnu ulogu igraju i pitanja tretmana subvencija za izgradnju postrojenja, propisi o amortizaciji kao i moguće prebijanje gubitaka.

Razgraničenje poljoprivredne i privredne delatnostiKod pitanja da li biogas postrojenje poreski treba klasifikovati u poljoprivrednu ili privrednu delatnost, prvo treba definisati šta biogas postrojenje proizvodi. Ako se proizvodi biogas, to prema shvatanju poreske uprave još može da se smatra delom primarne poljoprivredne proizvodnje i šumarstva, ako se za to potrebna biomasa kao takva, pretežno proizvodi na sopstvenom gazdinstvu. Proizvodnja električne energije iz biogasa, nasuprot tome, više ne predstavlja delatnost koja može da se pripiše primarnoj poljoprivrednoj proizvodnji i šumarstvu. Proizvodnja električne energije stoga sa aspekta prihoda uvek mora da se tretira kao privredna delatnost. Ako postoji jedinstveni proizvodni proces, ako se dakle iz biomase direktno proizvodi

Postupak proizvodnje

Korišćenje biogasa... u sopstvenom

gazdinstvu ili prodaja

Korišćenje električne energije

... prodajaPretežno iz sopstvene proizvodnje (biljke, biljni ostaci, tečni stajnjak)

poljoprivreda i šumarstvo privredna delatnost

Pretežno iz tuđe proizvodnje (ostaci namirnica, masti)

poljoprivreda i šumarstvo kod prodaje: privredna delatnost

privredna delatnost

TAB. 9.3: PORESKA KLASIFIKACIJA POSTROJENJA KOD PROIZVODNJE ELEKTRIČNE ENERGIJE IZ BIOGASA

električna energija, celokupno biogas postrojenje i samim tim svi ostvareni prihodi, predstavljaju prihode od privredne delatnosti.

Kod ocene pitanja šta treba smatrati pretežnom proizvodnjom u sopstvenom gazdinstvu, nije merodavan odnos kubnih metara sopstvene biomase prema kofermentima, već „odnos hranljivih materija“ i iz njih rezultirajućih prinosa biogasa.

Tabela 9.3 prikazuje poresku klasifikaciju postrojenja u slučaju proizvodnje električne energije iz biogasa.

Tretman subvencijaProjekti izgradnje biogas postrojenja se često implementiraju uz pomoć subvencija iz javnih sredstava. Poreska uprava je u tom slučaju poreskom obvezniku dala pravo izbora. S jedne strane subvencije mogu da se tretiraju kao prihodi od obavljanja delatnosti, što utiče na dobit i tada moraju odmah da se oporezuju. S druge strane, poreski obveznik subvencije može da tretira i prihodovno neutralno, dakle bez uticaja na dobit. U tom slučaju se obračunska osnovica nabavnih ili proizvodnih troškova umanjuje za subvencije.

Obračunska osnovica nabavnih ili proizvodnih troškova merodavna je za kasniju amortizaciju biogas postrojenja. Ako se poreski obveznik odluči za mogućnost da subvencije tretira kao prihode od obavljanja delatnosti uz pomenuti efekat na dobit, on usled većih nabavnih ili proizvodnih troškova ostvaruje veću godišnju amortizaciju. Kod prihodovno neutralnog tretmana subvencija se za razliku od toga umanjuje obračunska osnovica za amortizaciju, tako da je godišnja amortizacija srazmerno niža.

Propisi o amortizacijiBiogas postrojenja uvek predstavljaju proizvodnu opremu, tako da se uslovi amortizacije određuju prema pravilima za osnovna sredstva.

Prema opštevažećim tabelama za amortizaciju u oblasti poljoprivrede i šumarstva za biogas postrojenja sa poreskog aspekta važi korisni vek od 16 godina, pa iz toga proističe normalna linearna stopa amortizacije u visini od 6 % nabavnih ili proizvodnih troškova godišnje. Međutim, u praksi se ova statična stopa amortizacije za celokupno biogas postrojenje nije pokazala dobrom, jer pojedinačna osnovna sredstva biogas postrojenja poseduju korisni vek različite dužine. Stoga je svrsishodno postrojenje podeliti na osnovna sredstva koja mogu da se koriste samostalno. Prema tome, kao razna osnovna sredstva u obzir dolaze objekti, dvorišta i putevi sa čvrstim zastorom, betonske ploče silosa ili silo-rovovi, fermentor i rezervoar za ostatak fermentacije, uređaji za punjenje i pražnjenje rezervoara, kogenerativno postrojenje, mešalica za tečni stajnjak i rezervoar za tečni stajnjak. Pri tome se pre svega za motor nameće korisni vek od maksimalno 4 do 6 godina, u zavisnosti od toga da li se radi o motoru sa inicijalnim paljenjem ili gasnom Otto motoru.

Pored linearne amortizacije, poreski obveznici opciono za nabavke izvršene u 2009. i 2010. godini mogu da primene i degresivnu amortizaciju. Kod degresivne amortizacije radi se o amortizaciji u opadajućim godišnjim iznosima od dotične neamortizovane vrednosti. Degresivna stopa amortizacije može da maksimalno 2,5 puta bude veća od iznosa linearne amortizacije i ukupno ne sme da pređe 25 %. Osim toga, kod

degresivne amortizacije u bilo kom trenutku može da se pređe na linearnu amortizaciju. U slučaju korisnog veka od 16 godina je prelazak na linearnu amortizaciju svrsishodan od 9. godine. Od te godine su iznosi linearne amortizacije veći od iznosa degresivne amortizacije.

Još jednu mogućnost amortizacije predstavlja vanredna amortizacija koja takođe može da se koristi za nabavku ili proizvodnju osnovnih sredstava biogas postrojenja. Kod vanredne amortizacije 20 % nabavnih ili proizvodnih troškova jednokratno ili po izboru raspoređeno na prvih pet godina od nabavke može da se prizna kao poslovni rashod i da se na taj način umanje prihodi. Stoga je iz razloga likvidnosti korišćenje mogućnosti vanredne amortizacije veoma povoljno.

Kombinacija vanredne i degresivne amortizacije ima za posledicu da je već nakon gotovo pet godina više od polovine prvobitnih nabavnih ili proizvodnih troškova otpisano. To pokazuje sledeći primer:

Primer: Poljoprivrednik je početkom 2009. godine kupio biogas postrojenje uz nabavne troškove u iznosu od 100.000 €. U prvoj godini je u celini iskoristio 20%-tnu vanrednu amortizaciju. Pored toga se prvo odlučuje za degresivnu amortizaciju. Iz toga proističe sledeći tok amortizacije:

Nabav./proizv. troškovi 100.000 € –

Vanredna amort. 20 % – 20.000 €

Degresivna amort. 15 %(2,5 puta 6 %)

– 15.000 €

Preostala neamortizov. vrednost (PNV)

65.000 € –

2. godina amort. 15 % od PNV – 9.750 €

Preostala neamorizov. vrednost 55.250 € –

3. godina amort. 15 % od PNV – 8.288 €

Preostala neamortizov. vrednost 46.962 € –

Zbir amortizacije nakon 3 godine – 53.038 €

Poljoprivrednik je stoga već nakon gotovo 3 godine osnovna sredstva otpisao na više od polovinu i utoliko ostvario računovodstveni gubitak u visini od 53.038 €. Njega eventualno može da prebije sa drugim pozitivnim prihodima.

Međutim, poljoprivredno gazdinstvo vanrednu amortizaciju može da koristi samo ako materijalna vrednost poljoprivrednog i šumskog gazdinstva u trenutku nabavke ili proizvodnje ne iznosi više od 125.000 € (u 2009. i 2010. godini: 175.000 €). Ukoliko se radi o privrednom preduzeću, u okviru kojeg se implementira projekat izgradnje biogas postrojenja, vrednost poslovne imovine privrednog preduzeća ne sme da iznosi više od 230.000 € (u 2009. i 2010. godini: 330.000 €).

Preko priznavanja rezervacija za buduće investicije u osnovna sredstva kao rashod, amortizacija može da se izvrši već do 3 godine pre nabavke osnovnih sredstava biogas postrojenja. Za priznavanje tih rezervacija kao rashoda važe ista pravila kao i za vanrednu amortizaciju (vidi gore). Tako do 40 % predviđenih nabavnih ili proizvodnih troškova već unapred može da se odbije od poreske osnovice. U godini faktičke nabavke se priznavanje rezervacija za buduće investicije kao osnovnih sredstava ukida,

181180


9

tj. one se ponovo pripisuju dobiti. Ovo povećanje dobiti u godini nabavke sa poreskog aspekta opciono može da se neutrališe dodatnom amortizacijom. Ako se nabavka ne izvrši, rezervacije za buduće investicije se retroaktivno u godini prvobitnog formiranja rezerve ponovo pripisuju dobiti. Na iz toga proistekli veći poreski teret obračunava se kamata od 6 % godišnje.

Prebijanje gubitakaUsled visoke amortizacije upravo u prvim godinama poslovanja u gazdinstvu nastaju visoki računovodstveni gubici.

Gubici jedne vrste prihoda u međuvremenu ponovo bez problema mogu da se prebiju sa dobicima druge vrste prihoda (vertikalno prebijanje gubitaka). Gubici ostvareni u okviru privredne delatnosti biogas postrojenja stoga mogu da se saldiraju i prebiju sa dobicima ostvarenim od poljoprivredne delatnosti.

Ako nakon toga i dalje postoji gubitak, on do iznosa od 511.500 € (kod supružnika 1.023.000 €) može da se prenese na prethodnu godinu. Prenos gubitaka na narednu godinu može da se vrši vremenski neograničeno.

9.2.1.2 Aspekti poreza na dodatu vrednostZakon o porezu na dodatu vrednost za poljoprivrednike i šumare predviđa posebne paušalne poreske stope. Za promete ostvarene u okviru poljoprivrednog i šumskog gazdinstva važi stopa poreza na dodatu vrednost od 10,7 % od date obračunske osnovice. Ako poljoprivrednik i šumar gas proizveden iz biomase prodaju, oni na to mogu da zaračunaju 10,7 % poreza na dodatu vrednost (PDV). S druge strane Zakon o porezu na dodatu vrednost predviđa da se poljoprivrednicima i šumarima ne odobrava odbitak PDV-a sadržanog u nabavnim ili proizvodnim troškovima kao prethodnog poreza.

Zato poljoprivrednici i šumari moraju da provere da li će prilikom izgradnje biogas postrojenja da odaberu opciju tzv. redovnog oporezivanja. To znači da su pet godina vezani za opšte propise Zakona o porezu na dodatu vrednost. Poljoprivrednik stoga na sve prodate proizvode – dakle ne samo na prodati biogas – mora da obračuna PDV po važećoj stopi od trenutno 7 % ili 19 % i da ga plati poreskoj upravi. Zauzvrat obračunati PDV može da ostvari kao prethodni porez i da poreskoj upravi podnese zahtev za povraćaj. Pošto iskustvo govori da prilikom realizacije projekata kao što je izgradnja biogas postrojenja nastaju visoki iznosi prethodnog poreza, treba uvek proveriti da li se za pojedinačno gazdinstvo isplati opcija redovnog oporezivanja. Ova opcija može da se izabere i retroaktivno do 10. januara jedne godine za prethodnu kalendarsku godinu.

Treba, međutim, imati u vidu da prednosti za biogas postrojenje eventualno mogu da imaju negativne posledice za ostalo poljoprivredno gazdinstvo. Pošto pre svega gazdinstva sa stočarskom proizvodnjom sa visokim prometima često imaju korist od paušalnog oporezivanja, ovu opciju treba detaljno ispitati.

9.2.1.3 Aspekti poreza na prihode od privredne delatnostiAko je već od samog početka jasno da se kod biogas postrojenja više ne radi o sporednoj delatnosti ili o poljoprivredi i šumarstvu, poreski obveznik utoliko ostvaruje prihode od privredne

delatnosti. U tom slučaju prema Zakonu o porezu na prihode od privredne delatnosti mora i da plati odgovarajući porez, mada su trenutno individualni preduzetnici i ortačka društva koja ostvaruju prihode do 24.500 € oslobođeni od ovog poreza. Ako prihodi od privredne delatnosti iznose više od toga, dužni su da plate porez.

Međutim, zakonodavac je za slučaj da zaista postoji obaveza plaćanja poreza na prihode od privredne delatnosti predvideo da ovaj porez paušalno može da se uračuna u plativ porez na dohodak građana. Stoga obaveza zasebnog plaćanja poreza na prihode od privredne delatnosti postoji tek kada stopa koja se primenjuje na obračunsku osnovicu iznosi preko 360 odsto.

9.2.2 Izbor pravnog oblika i poreske posledicePitanje pravnog oblika kod izgradnje biogas postrojenja treba razjasniti blagovremeno. Pri tome izbor pravnog oblika nije samo pitanje poreske obaveze, mada svakako postoji značajna međuzavisnost između korporacijskog i poreskog prava, pošto nemačko poresko pravo u zavisnosti od odgovarajućeg pravnog oblika predviđa različite posledice. Tako individualni preduzetnici i ortačka društva podležu obavezi plaćanja poreza na dohodak, dok se društva kapitala oporezuju prema Zakonu o porezu na dobit pravnih lica.

Prednosti određenog pravnog oblika u slučaju izgradnje ili kupovine biogas postrojenja načelno zavise od veličine biogas postrojenja i načina na koji se obezbeđuje potreban kapital. Kod manjih biogas postrojenja će redovno biti povoljnije da se vode u vidu sporedne delatnosti uz poljoprivredno i šumsko gazdinstvo. U tom slučaju je pravni oblik poljoprivrednog gazdinstva merodavan i za sporednu delatnost. Pri tome može da se radi o statusu individualnog preduzetnika ili o ortačkom društvu, kao na primer društvu građanskog prava.

Međutim, upravo kod većih biogas postrojenja je i učešće drugih preduzetnika, i samim tim i način obezbeđivanja potrebnog kapitala, od odlučujućeg značaja. Ta postrojenja se često vode paralelno sa izvornim poljoprivrednim gazdinstvom, tako da i sa pravnog aspekta mogu da se osamostale. Za to su pogodni pravni oblici komanditnog društva (KD) ili eventualno društva sa ograničenom odgovornošću (DOO). Razlike između ovih pojedinih pravnih oblika postoje na primer kod pitanja odgovornosti, raspodele dobiti, obaveza obelodanjivanja, obezbeđivanja kapitala i poslovnog rukovodstva.

Pored građansko-pravnih razlika između različitih pravnih oblika u obzir treba uzeti i poreske razlike koje su takođe prikazane u narednom delu.

9.2.2.1 Individualni preduzetnikU poljoprivredi i šumarstvu je najčešće zastupljen oblik klasičnog individualnog preduzetnika. Lice koje otpočne obavljanje poljoprivredne delatnosti, da li osnivanjem poljoprivrednog gazdinstva ili prenosom gazdinstva u okviru prevremenog preuzimanja nasledstva ili klasičnim nasleđivanjem, postaje individualni preduzetnik i ostvaruje oporezive prihode od poljoprivrede i šumarstva. Bitan element statusa individualnog preduzetnika predstavlja činjenica da on neograničeno odgovara svojom celokupnom ličnom i poslovnom imovinom. Upravljanje poslovanjem je u isključivoj nadležnosti vlasnika i njemu se sa aspekta poreskog prava takođe pripisuju poslovni

prihodi. Usled u poljoprivredi i šumarstvu uobičajene poslovne godine od 01.07. do 30.06., dobit iz jedne poslovne godine raspoređuje se na dotičnu kalendarsku godinu.

Obaveza vođenja poslovnih knjiga za poljoprivrednika – preduzetnika postoji samo ako samostalno obrađivana poljoprivredna i šumska površina ima vrednost preko 25.000 €, dobit iz poljoprivrede i šumarstva u kalendarskoj godini iznosi preko 50.000 € ili prometi u kalendarskoj godini iznose više od 500.000 €. Obaveza vođenja poslovnih knjiga tada postoji od one poslovne godine koja sledi nakon donošenja odgovarajuće odluke od strane poreske uprave. Ako se prethodno navedene granične vrednosti ne prekorače i ako ne postoji odluka poreske uprave, za individualne preduzetnike u oblasti poljoprivrede i šumarstva propisano je samo prosto knjigovodstvo.

Pored toga, za manje preduzetnike postoji mogućnost da svoju dobit utvrde paušalno. To je moguće sve dok samostalno obrađivana poljoprivredna površina nije veća od 20 ha, stočni fond nije veći od 50 stočnih jedinica i vrednost površina koje se samostalno obrađuju za posebne namene ne prelazi 2.000 DM* po posebnoj nameni. Pri tome se biogas postrojenja koja se vode kao sporedna delatnost glavnog poljoprivrednog gazdinstva smatraju posebnom namenom. Pošto sporedne delatnosti moraju da se ocene zasebno na bazi pojedinačne vrednosti prihoda, po pravilu – i za manja biogas postrojenja – postoji veća vrednost površina obrađivanih za posebne namene od 2.000 DM, tako da je paušalno utvrđivanje dobiti redovno isključeno.

Dokle god se ostvaruju samo prihodi od poljoprivrede i šumarstva, prema aktuelnoj pravnoj situaciji za preduzetnika ne postoji obaveza plaćanja poreza na prihode od privredne delatnosti. Međutim, ako se biogas postrojenje paralelno sa poljoprivrednim i šumskim gazdinstvom vodi u okviru privrednog preduzeća i ako se od njega ostvaruju prihodi, automatski nastaje obaveza po osnovu poreza na prihode od privredne delatnosti.

Prema Zakonu o porezu na dodatu vrednost poljoprivrednik – preduzetnik može da koristi mogućnost paušalnog obračunavanja PDV-a. Ta mogućnost ne postoji za preduzetnike koji obavljaju privrednu delatnost.

9.2.2.2 Ortačka društvaOrtačka društva koja se najčešće javljaju u oblasti poljoprivrede i šumarstva su društvo građanskog prava (DGP) i komanditno društvo (KD).

Društvo građanskog prava (DGP) Velika prednost DGP leži u njegovoj visokoj fleksibilnost u mnogim oblastima. Osim toga DGP može da se osnuje bez propisane forme sklapanjem ugovora o osnivanju društva koji može i da se sklopi usmeno. Iz razloga naknadnog dokazivanja se, međutim, uvek preporučuje pismeni ugovor o osnivanju društva da bi se izbegli nepotrebni sporovi između članova društva. Za osnivanje DGP nije potreban minimalni kapital. Društvom jednoglasno rukovode članovi društva, pri čemu u ugovoru o osnivanju društva mogu da se utvrde i od toga odstupajuće odredbe. Kao i kod individualnog preduzetnika, i

članovi DGP odgovaraju svojom ukupnom ličnom i poslovnom imovinom.

U pogledu knjigovodstvenih i računovodstvenih obaveza za DGP važe isti preduslovi kao i kod individualnog preduzetnika. Samo u slučajevima u kojima se prekorače prethodno već opisani granični iznosi i kada postoji odgovarajuća odluka poreske uprave, DGP mora da vodi poslovne knjige.

Dobit ili gubitak se prvo utvrđuje na nivou društva. Međutim, pošto samo društvo ne poseduje status poreskog obveznika, dobit ili gubitak utvrđen na taj način se u skladu sa ugovornim odredbama srazmerno pripisuje pojedinačnim članovima društva. To se na jedinstven način utvrđuje za svakog člana zasebno. Dotični član društva je zatim dužan da te prihode iskaže u svojoj prijavi poreza na dohodak i da na njih plati porez.

U pogledu poreza na dodatu vrednost i poreza na prihode od privredne delatnosti za DGP važe isti preduslovi kao i kod individualnog preduzetnika.

Komanditno društvo (KD)U poljoprivredi i šumarstvu je sve omiljeniji pravni oblik KD. Značajna prednost KD naspram DGP predstavlja činjenica da komanditari odgovaraju samo ograničeno svojim ulogom. Time se neograničena lična odgovornost celokupnom ličnom i poslovnom imovinom smanjuje na određeni novčani iznos. Pored jednog ili dva komanditara, doduše, uvek postoji još najmanje jedan komplementar koji se naziva licem sa punom odgovornošću. On mora da odgovara svojom celokupnom ličnom i poslovnom imovinom.

Da bi se neograničena odgovornost komplementara smanjila, postoji i kombinovani oblik komanditnog društva i DOO (nem. GmbH & Co. KG) kod god se takođe radi o društvu lica. Kod ovog pravnog oblika društvo sa neograničenom odgovornošću (DOO) preuzima ulogu komplementara. Izborom ovog pravnog oblika odgovornost komplementara može da se ograniči na ulog DOO.

Još jedna prednost KD leži u tome što mogu da se uključe komanditari koji nisu zainteresovani za samo preduzeće, ali mogu da obezbede kapital za finansiranje biogas postrojenja. Tako na primer mogu da učestvuju i drugi članovi porodice ili lica izvan porodice da bi se olakšalo i obezbedilo finansiranje biogas postrojenja.

Kao i kod individualnog preduzetnika i DGP, i kod KD nije potreban minimalni kapital. Načelno i ovde važi neobavezna forma prilikom osnivanja, mada kod kombinovanog oblika DOO i KD prethodno mora da se osnuje komplementarno DOO i da se na osnovu isprave overene od strane javnog beležnika upiše u trgovinski registar. Kod KD je za rukovođenje preduzećem redovno ovlašćen samo komplementar. Kod kombinovanog oblika DOO i KD je za rukovođenje ovlašćeno društvo sa ograničenom odgovornošću čijim poslovanjem upravlja njegov direktor.

U pogledu knjigovodstva za KD važe propisi iz Trgovinskog zakonika. Prema tome je uvek – nezavisno od određenih graničnih iznosa – potrebno kompletno knjigovodstvo.

Obveznik poreza na dohodak u slučaju KD nije društvo, već njegovi članovi, jer je KD kod poreza na dohodak neretko

* Ovde poresko pravo još nije prebačeno na €. Izvor: http://bundesrecht.juris.de/estg/__13a.html

183182


9

poreski subjekt. Stoga se i ovde dobit i gubitak prvo utvrđuju na nivou KD i zatim na jedinstveni način i srazmerno pripisuju svakom zasebnom članu. Članovi društva su zatim dužni da njima pripadajući udeo oporezuju sami.

Drugačija pravila utoliko postoje za porez na prihode od privredne delatnosti. U ovom pogledu KD predstavlja samostalni poreski subjekat i usled svoje pravne forme ovaj porez samostalno snosi društvo.

Ukoliko KD upravlja poljoprivrednim gazdinstvom, takođe može da iskoristi paušalni obračun poreza na dodatnu vrednost za poljoprivredna gazdinstva.

Društvo kapitalaDruštva kapitala u poljoprivredi i šumarstvu još ne igraju veliku ulogu. Načelno kao društva kapitala u obzir dolaze društvo sa ograničenom odgovornošću (DOO) kao i akcionarsko društvo (AD). U narednom delu je, međutim, prikazano samo DOO, pošto AD usled strožih propisa u pogledu forme redovno ne dolazi u obzir za poljoprivredna gazdinstva.

Osnovni princip društva kapitala jeste strogo razdvajanje između sfere društva i sfere članova društva. Društvo kapitala je kao pravno lice obveznik poreza na dobit pravnih lica i njegovi ostvareni prihodi se uvek tretiraju kao prihodi od privredne delatnosti.

Ukoliko društvo kapitala svojim članovima isplaćuje dobit, oni u trenutku isplate ostvaruju oporezive prihode. U slučaju da društvo svoju dobit isplaćuje svojim članovima, oni na udeo od 60 % isplaćene dobiti moraju da plate porez na lični dohodak. Ovde se na članove društva primenjuje takozvani postupak oporezivanja prihoda od udela u društvima kapitala.

Preduslov za osnivanje DOO predstavlja zaključivanje ugovora o osnivanju društva pred javnim beležnikom i upis društva u trgovinski registar. Skupština društva zatim mora da imenuje jednog ili nekoliko direktora, pošto je DOO poslovno sposobno samo preko svog direktora. Postoje doduše i DOO sa samo jednim članom.

Minimalni kapital DOO iznosi 25.000 €, od čega prilikom osnivanja mora da je uplaćena najmanje polovina. Značajna prednost DOO leži u tome što društvo odgovara samo svojom poslovnom imovinom, dakle najmanje minimalnim kapitalom. Pored toga, ne postoji dodatna lična odgovornost direktora ili članova društva. DOO podleže obavezama vođenja poslovnih knjiga i bilansiranja shodno Trgovinskom zakoniku.

U međuvremenu postoji i mogućnost osnivanja mini-DOO u vidu preduzetničkog društva ograničene odgovornosti (PD). Osnivački kapital pri tome iznosi najmanje 1 €. Preduzetničko društvo inače podleže istim propisima kao i DOO.

Sa poreskog aspekta se prihodi društva prema trenutno važećim propisima iz Zakona o porezu na dobit pravnih lica oporezuju po stopi od 15 %, pri čemu ovaj porez ne može da se prebija sa drugim vrstama poreza. DOO je pored toga i obveznik poreza na prihode od privredne delatnosti koji čini oko 14 % poslovnog prihoda. Stoga poreska obaveza društva kapitala ukupno iznosi oko 29 %.

Individualni preduzetnik Ortačka društva Društva kapitala

DGP KD DOO

Društvo građanskog prava Komanditno društvo Društvo sa ograničenom

odgovornošću

Obezbeđivanje kapitala Iz sopstvene imovine; bez minimalnog kapitala

Sva suvlasnička preduzeća/članovi društva zajedno; bez minimalnog kapitala

Članovi društva srazmerno; osnovni kapital od 25.000 €, pri osnivanju mora biti uplaćena najmanje polovina; Novo: moguće osnivanje preduzetničkog društva (PD) ograničene odgovornosti sa osnovnim kapitalom od 1 €

Odgovornost Neograničeno ličnom i poslovnom imovinom

Neograničeno ličnom i poslovnom imovinom

Komplementar kao lice sa punom odgovornošću poput individualnog preduzetnika; komanditar odgovara ulogom; DOO kao komplementar (GmbH + Co KG) odgovara samo poslovnom imovinom

Ograničena na imovinu društva

Poslovno rukovodstvo Individualni preduzetnik sam

Zajedničko poslovno rukovodstvo

Komplementar; komanditar isključen iz poslovnog rukovodstva

Direktora mora da imenuje skupština društva; moguće tuđe lice ili iz redova članova društva

Raspodela dobiti, rezultata poslovanja

Individualni preduzetnik sam

Svaki član društva nakon raspodele dobiti shodno ugovoru

Kamata od 4 % unapred, ostatak po osobi, odnosno prema ugovoru

Prema odluci skupštine članova društva; kod PD od ¼ dobiti mora da se formira rezerva

Obaveza vođenja poslovnih knjiga

Od 25.000 € materijalne vrednosti samostalno obrađivanih poljoprivrednih površina, od 50.000 € dobiti ili od 500.000 € prometa i uz odluku poreske uprave

Kao individualni preduzetnik

Da, prema Trgovinskom zakoniku

Da, prema obavezama vođenja poslovnih knjiga i bilansiranja iz Trgovinskog zakonika

Paušalni obračun PDV-a da; moguć izbor redovnog obračuna poreza

Kao individualni preduzetnik

Obaveza plaćanja poreza na prihode od privredne delatnosti

Otpada, dokle god samo prihodi od poljoprivrede i šumarstva

Kao individualni preduzetnik Da

Poreski subjekat i vrsta poreza Individualni preduzetnik, obaveza plaćanja poreza na dohodak

Ne društvo, već članovi društva shodno udelu u dobiti podležu obavezi plaćanja poreza na dohodak

Društvo podleže obavezi plaćanja poreza na dobit pravnih lica; isplaćenu dobit vlasnik udela oporezuje porezom na dohodak

TAB. 9.4: PREGLED NAJZNAČAJNIJIH PRAVNIH OBLIKA9.3 Spisak literature

[9-1] KTBL (2012): Datensammlung Energiepflanzen. Kuratorium für Technik und Bauwesen in der Landwirtschaft e. V. (Hrsg.), Darmstadt

[9-2] Arbeitserledigungskosten verschiedener Verfahren zur Erzeu-gung von Biogas, KTBL-Arbeitsprogramm Kalkulationsunterla-gen 2011, unveröffentlicht

[9-3] Gesetz für den Vorrang Erneuerbarer Energien (Erneuerba-re-Energien-Gesetz – EEG) vom 1. Januar 2012

[9-4] Verordnung über die Erzeugung von Strom aus Biomasse (Biomasseverordnung) vom 24.2.2012

185184

Kvalitet i korišćenje ostatka fermentacije

10

10 KVALITET I KORIŠĆENJE OSTATKA FERMENTACIJE

10.1 Karakteristike ostatka fermentacije

10.1.1 Karakteristike, hranljive materije i vredni sastojci

Karakteristike ostataka fermentacije, odnosno njihove sastojke, u najvećoj meri određuju materije korišćene za anaerobnu fermentaciju i sam proces fermentacije. U poljoprivrednim biogas postrojenjima pretežno se koristi tečni stajnjak goveda i svinja, čvrsti stajnjak goveda i svinja i ekskrementi peradi iz tova živine. Organska đubriva od kokošaka nosilja se zbog visokog sadržaja amonijuma i ostataka od dopunskog prehranjivanja stočnom kredom koriste u manjem obimu. Fermentacijom organskih đubriva se već dugo ostvaruju poznati i cenjeni efekti u pogledu karakteristika ostatka fermentacije kao što su:• smanjenje emisija neprijatnih mirisa usled razgradnje

isparljivih organskih jedinjenja,• pretežna razgradnja kratkolančanih organskih kiselina i usled

toga smanjenje rizika od nagrizanja lista,• poboljšanje reoloških svojstava (tečenja) i usled toga

smanjenje zaprljanja lista na krmnim biljkama i manji posao prilikom homogenizacije,

• poboljšanje kratkoročnog dejstva azota usled povećanja sadržaja brzodelujućeg azota i

• uništavanje ili inaktivacija semena korova i uzročnika bolesti (humani i zoopatogeni, kao i fitopatogeni).

Pošto se usled fermentacije načelno menja frakcija ugljenika u supstratu, u njemu sadržane hranljive materije ostaju sačuvane u celini. One su usled anaerobnog procesa razgradnje bolje rastvorljive i stoga je njihova raspoloživost za biljke bolja [10-1].

U slučaju da se za proizvodnju biogasa pretežno koriste energetske biljke, sa sličnim supstratima, odnosno stočnim hranivima, dolazi do bioloških procesa sličnih procesima u digestivnom traktu domaćih životinja. Stoga nužno moraju da nastanu ostaci fermentacije koji su po svojim karakteristikama uporedivi sa onim od organskih đubriva. Ta teza je potvrđena u ispitivanjima Centra za poljoprivredne tehnologije (LTZ) Augustenberg u kojim su ostaci fermentacije iz postojećih postrojenja u Baden-Virtembergu ispitani u pogledu količine

i kvaliteta hranljivih materija, vrednih sastojaka i efekata đubrenja. U tabeli 10.1 prikazane su karakteristične vrednosti ostataka fermentacije [10-2]. Ispitani su ostaci fermentacije koji potiču od fermentacije tečnog stajnjaka goveda i energetskih biljaka, tečnog stajnjaka svinja i energetskih biljaka, pretežno energetskih biljaka, kao i otpada (delom u mešavini sa energetskim biljkama). Radi bolje klasifikacije rezultata analiziran je proizvoljni uzorak naturalnog tečnog stajnjaka. Najznačajnija saznanja stečena iz tih ispitivanja su:• Sadržaji suve materije u ostacima fermentacije (u proseku

7 % SM) su za oko 2 % niži nego kod sirovog tečnog stajnjaka.• Sadržaji ukupnog azota u ostacima fermentacije su sa 4,6 do

4,8 kg/t SM nešto veći nego u tečnom stajnjaku goveda.• Odnos C/N kod ostataka fermentacije iznosi oko 5 do 6 i

stoga znatno manje od odnosa kod sirovog tečnog stajnjaka (C/N: 10).

• Razgradnja organske materije prouzrokuje prelazak organskog u neorganski vezani azot i usled toga veći udeo frakcije amonijuma (oko 60 % do 70 %) u ukupnom N u ostacima fermentacije.

• Ostaci fermentacije u mešavini tečnog stajnjaka svinja i ostataka fermentacije organskog otpada imaju tendenciju da pokazuju veće sadržaje fosfora, veće sadržaje amonijačnog azota, a naspram toga niže sadržaje suve materije i kalijuma, kao i niže sadržaje organske materije, nego ostaci fermentacije od tečnog stajnjaka goveda ili obnovljivih sirovina i njihovih mešavina.

• U pogledu hranljivih materija magnezijuma, kalcijuma i sumpora nisu utvrđene jasne razlike.

10.1.2 Štetne materijeVeća koncentracija štetnih materija u ostatku fermentacije u velikoj meri zavisi od korišćenih supstrata. Referentne vrednosti sadržaja teških metala u ostacima fermentacije u poređenju sa organskim đubrivima prikazane su u tabeli 10.2. U procesu nastanka biogasa ne dolazi do promene apsolutnih količina teških metala, a svođenjem na SM i razgradnjom organske materije se sadržaji teških metala nakon fermentacije

Parametar Jedinica, odnosno naziv

Sirovi tečni stajnjak Ostaci fermentacije

Pretežno tečni stajnjak goveda

Tečni stajnjak goveda i obnov.

sir.

Tečni stajnjak svinja i obnov.

sir.Obnov. sir. Otpad

(i obnov. sir.)

Suva materija % SvM 9,1 7,3 5,6 7,0 6,1

Stepen kiselosti pH 7,3 8,3 8,3 8,3 8,3Odnos ugljenik/azot C/N 10,8 6,8 5,1 6,4 5,2Bazno delujuće materije BDM (kg CaO/t SvM) 2,9 – – 3,7 3,5

kg/t SvMAzot Nukupni 4,1 4,6 4,6 4,7 4,8Amonijačni azot NH4-N 1,8 2,6 3,1 2,7 2,9Fosfor P2O5 1,9 2,5 3,5 1,8 1,8Kalijum K2O 4,1 5,3 4,2 5,0 3,9Magnezijum MgO 1,02 0,91 0,82 0,84 0,7Kalcijum CaO 2,3 2,2 1,6 2,1 2,1Sumpor S 0,41 0,35 0,29 0,33 0,32Organska materija o. m. 74,3 53,3 41,4 51,0 42,0

TAB. 10.1: POREĐENJE PARAMETARA I KARAKTERISTIČNIH VREDNIH SASTOJAKA OSTATAKA FERMENTACIJE I ORGANSKOG ĐUBRIVA [10-2]

SvM: sveža masa

Ostaci fermentacije

Ostvarenost vrednosti koje prema DüMV moraju da se

deklarišu

Ostvarenost graničnih vrednosti

prema DüMV

Ostvarenost graničnih vrednosti

prema BioAbfV

Tečni stajnjak goveda

Tečni stajnjak svinja

mg/kg SM % % % mg/kg SM mg/kg SMPb 2,9 2,9 1,9 < 5 3,2 4,8

Cd 0,26 26 17,3 17 0,3 0,5Cr 9,0 3 –a 9 5,3 6,9Ni 7,5 18,8 9,4 15 6,1 8,1Cu 69 14c (35) –b 70 37 184Zn 316 31 (158) –b 80 161 647Hg 0,03 6 3,0 < 5 – –Izvor [10-2] [10-19] [10-19] [10-23] [10-3] [10-3]

TAB. 10.2: POREĐENJE SADRŽAJA TEŠKIH METALA U OSTACIMA FERMENTACIJE I ORGANSKIM ĐUBRIVIMA

SM: suva materijaa samo granična vrednost za Cr (VI)b granične vrednosti prema Uredbi o đubrenju (DüV) za Cu = 900 mg/kg SM i za Zn = 5.000 mg/kg SMc deklarisana vrednost za organsko đubrivo

povećavaju. Od graničnih vrednosti za teške metale iz BioAbfV [10-23] se u odnosu na elemente olovo (Pb), kadmijum (Cd), hrom (Cr), nikl (Ni) i živa (Hg) ostvaruje samo maksimalno 17 %, a za bakar (Cu) i cink (Zn) 70 % i 80 %. Ukupno su sadržaji teških metala na sličnom nivou kao i kod tečnog stajnjaka goveda. Tečni stajnjak svinja sadrži znatno veće koncentracije Pb, Cd, Cu i Zn. Cu i Zn, koji doduše pripadaju teškim metalima, ali takođe predstavljaju i esencijalne mikro hranljive materije za prehranu životinja i biljaka, kao i mikrobiološke procese u biogas postrojenju. Oni se dodaju kako u prehrani životinja, tako i u biogas postrojenjima koja koriste obnovljive sirovine. Stoga za elemente Cu i Zn u Uredbi o đubrivima nisu definisane

granične vrednosti. Pri postojećim koncentracijama nije očekivano zagađenje zemljišta i voda usled korišćenja ostatka fermentacije.

10.1.3 Higijenske karakteristikeU tečnom stajnjaku i drugim organskim otpadima može da se javi niz infektivnih uzročnika bolesti (tabela 10.3).

I dalje se prilikom serijskih ispitivanja dobijaju pozitivni nalazi na salmonelu (tabela 10.4). Pri tome udeo pozitivnih nalaza salmonele doduše iznosi ispod 5 %, ali su pogođeni i klinički zdravi stočni fondovi. Stoga je radi prekida infekcionih ciklusa preporučljiva higijenizacija i ostataka fermentacije koji se

187186

Priručnik o biogasu –Od proizvodnje do korišćenja Kvalitet i korišćenje ostatka fermentacije

10

proizvode isključivo iz organskog đubriva životinjskog porekla, pre svega u slučaju njihovog stavljanja u promet. Međutim, u mnogim slučajevima je zakonski dopušteno da se udeo organskog đubriva u biogas postrojenju ne higijenizuje (vidi poglavlje 10.3.5). Da se strogi propisi o higijenizaciji koji važe za druge korišćene kofermente životinjskog porekla i komunalni organski otpad ne ispunjavaju uvek, pokazuje nalaz biogas postrojenja za fermentaciju organskog otpada.

U oblasti fitohigijene sprovođenjem mera higijenizacije pre svega preventivno treba sprečiti širenje takozvanih karantinskih štetnih organizama. Pri tome su od posebnog značaja bolesti krompira i repe (Clavibacter michiganensis, Synchytrium endobioticum, Rhizoctonia solani, Polymyxa betae kao i Plasmodiophora brassicae). Stoga bi odgovarajući otpad i otpadne vode iz prehrambene industrije pre korišćenja u biogas postrojenju uvek trebalo da se higijenizuju [10-6]. Pre svega ostaci iz industrije prerade krompira sa stanovišta higijeničnosti biljaka ne bi trebalo da se koriste u biogas postrojenjima sa mezofilnim režimom rada [10-27].

U okviru ispitivanja LTZ su uzorci gotovo 200 tečnih stajnjaka i ostataka fermentacije ispitani i u pogledu fitopatogenih gljivičnih uzročnika Helminthosporium, Sclerotinia sclerotiorum, Phytium intermedium i Fusarium oxysporum karakterističnih za kukuruz i žitarice. Pri tome je samo u jednom slučaju otkriven uzročnik [10-2].

Serijskim ispitivanjem je takođe dokazano da bioindikator relevantan za fitohigijenu „broj klijavih biljaka i delovi biljaka koji mogu da proizvedu izdanke“ po pravilu može da se ispuni u postojećim postrojenjima (vidi poglavlje 10.3.5).

10.2 Skladištenje ostatka fermentacije

Preduslov za korišćenje vrednih sastojaka i hranljivih materija sadržanih u ostacima fermentacije predstavlja skladištenje u odgovarajućim rezervoarima. Kao i kod naturalnih organskih đubriva, u toku skladištenja ostataka fermentacije dolazi do emisije klimatski relevantnih gasova kao što su metan (CH4) i azot-suboksid (N2O), kao i do emisije amonijaka (NH3) i neprijatnih mirisa.

10.2.1 Emisije amonijakaUsled procesa fermentacije povećani sadržaj amonijaka kao i visoke pH vrednosti u ostatku fermentacije (vidi tabelu 10.1) pogoduju emisijama amonijaka u toku skladištenja. Često je samo još u ograničenoj meri moguće formiranje plivajućeg sloja. Stoga se radi sprečavanja oslobađanja amonijaka, u slučaju otvorenih skladišnih rezervoara za ostatak fermentacije kod postrojenja puštenih u pogon pre 2012. godine, obavezno preporučuje pokrivanje, na primer seckanom slamom, to već iz razloga emisije neprijatnih mirisa povezane sa emisijom amonijaka (tabela 10.5).

Bakterije Virusi ParazitiSalmonele (TSG, TSS, KI) Uzročnici slinavke i šapa Valjkaste glisteEšerihija koli (TSG) Svinjska kuga Veliki strongiliBakterije antraksa (TSG) Vezikularna bolest svinja Pljosnate glisteBrucele (TSG, TSS) Svinjski grip Veliki metiljLeptospire (TSG, TSS) Transmisivni gastroenteritis svinja (TGE) Plućne glisteMikobakterije (TSG, TSS, KI) Rotavirusne infekcije Crevne glisteBakterije erizipela (TSS) Tešinska bolestKlostridije (HK) Aujeckijeva bolestStreptokoke Atipična kuga živineEnterobakterije Bolest plavog jezika

Retro-, Parvo-, Eho-, Enterovirusi

TAB. 10.3: UZROČNICI INFEKCIJA U TEČNOM STAJNJAKU I ORGANSKOM OTPADU [10-4]

TSG: tečni stajnjak goveda; TSS: tečni stajnjak svinja; EP: ekskrementi peradi

Sirovi tečni stajnjak Ostaci fermentacijeTečni stajnjak goveda,

tečni stajnjak svinja, klinički zdravPretežno tečni

stajnjak govedaTečni stajnjaci i

obnov. sir.Organski otpad i

obnov. sir.Broj uzoraka 280 132 51 190 18od toga pozitivan na salmonele

7 5 0 6 2

u % 2,5 3,8 0 3,2 11,1Godina uzorkovanja 1989 1990 2005 do 2008Izvor [10-5] [10-5] [10-2] [10-2] [10-2]

TAB. 10.4: POJAVA SALMONELE U SUPSTRATIMA I OSTACIMA FERMETNACIJE IZ BIOGAS POSTROJENJA

Pokrovni materijaliInvesticije (Ø 15 m) Korisni vek Godišnji

troškovi

Smanjenje emisija u poređenju sa nepokrivenim rezervoarima

Napomena

€/m2 Godine €/m2 %Prirodni plivajući sloj _ _ _ 20–70b Mala efikasnost kod čestog izuzimanja

ostatka fermentacije Seckana slama _ 0,5 < 1 70–90 Mala efikasnost kod čestog izuzimanja

ostatka fermentacijeGranule 11 10 2,5 80–90 Potrebna kompenzacija gubitka

materijePlivajući objekat 35 20 3,2 90–98c Dug korisni vek, novo, malobrojna

iskustvaPlivajuća membrana 38 10 5,3 80–90 Mala potreba za održavanjem,

usled visokih troškova nije pogodno za veoma velike rezervoare

Šatorasti krov 50 15 5,3 85–95 Mala potreba za održavanjem, bez unosa atmosferske vode

Betonski krov prohodan za vozila

85 30 6,2 85–95 Mala potreba za održavanjem, bez unosa atmosferske vode, do prečnika od oko 12 m

TAB. 10.5: POKROVI ZA SKLADIŠTA ZA OSTATAK FERMENTACIJE RADI SMANJENJA EMISIJA AMONIJAKa [10-7]

a Do sada postoji mali broj istraživanja o smanjenju emisija u radu postrojenja. Podaci su izvedeni iz iskustava i istraživanja sa tečnim stajnjakom svinja.b U zavisnosti od oblika plivajućeg slojac Nije pogodno za guste ostatke fermentacije Pretpostavke: kamatna stopa: 6 %; popravke: 1 % (samo kod plivajuće membrane, šatorskog sistema i betonskog krova); granule: 10 % godišnjih gubitaka kod granula; troškovi slame: 8 €/dt slame (komprimovanje, utovar, transport, seckanje), potrebna količina: 6 kg/m2

10.2.2 Klimatski relevantne emisijeFormiranje metana iz fermentisanog tečnog stajnjaka se, u poređenju sa naturalnim tečnim stajnjakom, usled anaerobnog procesa znatno smanjuje, pošto je u fermentoru već došlo do metabolizacije jednog dela organske materije fermentacionog supstrata, tako da u skladišnom rezervoaru na raspolaganju stoji znatno manje lako razgradivog ugljenika. Stoga stepen smanjenja emisija metana u odlučujućoj meri zavisi od stepena razgradnje organske materije i paralelno sa tim i od vremena zadržavanja početnog supstrata u fermentoru. Tako se u različitim ispitivanjima pokazalo da ostaci fermentacije sa kratkom fazom fermentacije, tj. kratkim retencionim vremenom, emituju više CH4 od ostataka fermentacije sa dužim vremenom zadržavanja u fermentoru (slika 10.1).

Kod veoma kratkog retencionog vremena, u poređenju sa naturalnim tečnim stajnjakom, može da dođe do povećanih emisija metana ako se supstrat koji je upravo inokulisan metanogenima nakon kratkog vremena ponovo izbacuje iz fermentora i dospeva u skladište za ostatak fermentacije [10-9]. Stoga treba izbegavati tzv. „kratkospojna“ strujanja.

Za procenu emisija metana iz ostatka fermentacije mogu da se koriste rezultati fermentacionih eksperimenata sa ostacima fermentacije u šaržnom postupku na 20–22 °C [10-8], pošto to otprilike odgovara temperaturnim uslovima u skladištu za ostatak fermentacije pod uobičajenim uslovima u praksi. Doduše, vrednosti preostalog gasnog potencijala koje su utvrđene pod mezofilnim uslovima (37 °C), nisu merodavne za faktičke emisije. One, međutim, mogu da ukažu na efikasnost procesa fermentacije, pošto odslikavaju potencijalnu biomasu koja je još sadržana u ostatku fermentacije i nije iskorišćena

u fermentoru. Oba parametra, doduše, zavise od vođenja procesa i korišćenih supstrata u pojedinačnom postrojenju. Stoga vrednosti navedene u tabeli 10.6 treba shvatiti samo kao orijentacione.

Kod višestepenih postrojenja je kako na 20–22 °C, tako i na 37 °C zabeležena tendencija nižeg preostalog gasnog potencijala (tabela 10.6). To je pre svega uslovljeno dužim retencionim vremenom povezanim sa višestepenim režimom postrojenja koje se odražava na smanjenje preostalog gasnog potencijala (slika 10.1).

Procesna temperaturaPreostali gasni potencijal

[% prinosa CH4]jednostepeni višestepeni

20–22 °C Prosečna vrednost

3,7 1,4

Min–Maks 0,8–9,2 0,1–5,437 °C Prosečna

vrednost10,1 5,0

Min–Maks 2,9–22,6 1,1–15,0

TAB. 10.6: PREOSTALI GASNI POTENCIJAL OSTATAKA FERMENTACIJE IZ POLJOPRIVREDNIH BIOGAS POSTROJENJA, SVEDEN NA OSTVARENI PRINOS METANA PO T ULAZNOG SUPSTRATAProsečne vrednosti kao i minimalna i maksimalna vrednost iz prakse 64 postrojenja uzorkovanih u okviru Saveznog programa monitoringa II [10-8]

189188


10Usled velikog doprinosa CH4 efektu staklene bašte (1 g

CH4 odgovara 23 g CO2) treba težiti smanjenju, odnosno sprečavanju emisija CH4 iz rezervoara za ostatak fermentacije. Stara postrojenja koja nisu opremljena gasno nepropusnim konačnim skladištima trebalo bi da pored višestepenog režima (kaskada fermentora) ispunjavaju makar jedan od sledećih zahteva:• prosečno hidrauličko retenciono vreme ukupno korišćene

zapremine supstrata od najmanje 100 dana pri temperaturi fermentacije u toku godine od konstantno najmanje 30 °C ili

• opterećenje organskom materijom fermentora < 2,5 kg oSM/mN

3 · d.*Prilikom proračuna zapremine supstrata u obzir treba uzeti sve što se unosi u fermentor/e (dakle, na primer i vodu i/ili recirkulat). Ako gorenavedeni zahtevi nisu ispunjeni, treba računati sa emisijama metana koje se kreću iznad prosečnih vrednosti utvrđenih u tabeli 10.6. U tim slučajevima preporučuje se naknadno gasno nepropusno pokrivanje skladišnog/ih rezervoara za ostatak fermentacije** najmanje u toku prvih 60 dana potrebnog vremena skladištenja ostatka fermentacije.

Za nova postrojenja na koja se primenjuje EEG 2012 postoji obaveza gasno nepropusnog pokrivanja skladišta za ostatak fermentacije sa vremenom zadržavanja u gasno nepropusnom sistemu od najmanje 150 dana. I postojeća postrojenja koja nakon 01.01.2012. godine grade novo skladište za ostatak fermentacije moraju da ispune ovaj zahtev. Za postojeća skladišta za ostatak fermentacije koja nisu gasno nepropusno pokrivena, odnosno otvorena, ne uvodi se obaveza naknadnog pokrivanja, pošto u mnogim slučajevima naknadno pokrivanje

* mN3: zbir iskoristivih zapremina fermentora.

** Za skladišni/e rezervoar/e za ostatak fermentacije važe sledeći zahtevi: a) ne sme biti instalirana aktivna regulacija temperature i b) rezervoar mora biti priključen na gasovodni sistem. Efikasno sprečavanje emisija CH4 iz ostatka fermentacije može da se ostvari već pokrivanjem skladišta u toku prvih 60 dana skladištenja ostatka fermentacije, pošto je prema iskustvu formiranje metana, pod u praksi preovlađujućim uslovima u toku ovog perioda, okončano.

skladišta nije moguće ili je moguće samo u ograničenoj meri (vidi gore).

Najzad, neiskorišćeni potencijal biomase, pre svega u slučaju visokog preostalog gasnog potencijala, znači izgubljenu dobit. Dodatno eksploatisani preostali gas može:• da se iskoristi za dodatnu proizvodnju (povećanje) električne

energije. Ovim bi se ostvario dodatni prihod od prodaje električne energije, odnosno

• da se iskoristi uz doslednu opterećenost motora – ali na ulaznoj strani mogu da se uštede sirovine u obimu adekvatnom dodatnoj količini gasa (kratkoročna opcija kod iskorišćenog kogenerativnog postrojenja; moguć veći prihod od dodatne električne energije isporučene u mrežu).

Pre svega za postrojenja sa visokim udelom obnovljivih sirovina (na primer > 50 % ulazne sveže mase) može da se isplati naknadno gasno nepropusno pokrivanje skladišta za ostatak fermentacije; ovde usled manje zapremine ostatka fermentacije koju treba pokriti – i samim tim i nižih investicija – već pri nižim prinosima preostalog gasa može da se ostvari odgovarajuća ekonomska korist (tabela 10.7). Kod postrojenja koja isključivo koriste, odnosno pretežno fermentišu organsko đubrivo, sa veličinom postrojenja raste i zapremina ostatka fermentacije koju treba pokriti, tako da dodatno ostvareni prihodi od isporuke električne energije u mrežu eventualno više nisu dovoljni za pokriće troškova gasno nepropusnog pokrivanja.

Od strane KTBL 2006. godine na nacionalnom nivou sprovedeno ispitivanje pokazalo je da je samo približno jedna četvrtina postojećih cilindričnih rezervoara (95 % obuhvaćenih skladišta za ostatak fermentacije) bila gasno nepropusno

Udeo tečnog stajnjaka u ulaznom supstratu < 30 % (= tarifiranje bez bonusa za tečni stajnjak)

> 30 % (= tarifiranje sa bonusom za tečni stajnjak)

Iskoristivi preostali gas 3 % 5 % 3 % 5 %

Investicija (Broj/prečnik rezervoara) Minimalna električna snagab [kW]

33.000 € (npr. 1/ < 25 m) 138 83 109 66

53.000 € (npr. 1/ > 25 m) 234 133 181 105

66.000 € (npr. 2/ < 25 m) 298 167 241 131

106.000 € (npr. 2/ > 25 m) 497 287 426 231

159.000 € (npr. 3/ > 25 m) 869 446 751 378

TAB. 10.7: PRAGOVI GUBITKAa KOD NAKNADNOG GASNO NEPROPUSNOG POKRIVANJA CILINDRIČNIH REZERVOARA ZA OSTATAK FERMENTACIJE

a Prag gubitka utvrđen na osnovu poređenja jediničnih troškova (godišnji troškovi po dodatnom kilovat času) i faktičke tarifne stope po kilovat času isporučenog u mrežu.b Obračunske osnovice: KOGP 8.000 sati punog opterećenja, srazmerni troškovi za proširenje KOGP shodno dodatnoj snazi dobijenoj iskorišćenjem preostalog gasa, stepen

efikasnosti prema ASUE (2005) [10-13], tarifa prema KTBL onlajn obračunu tarifa (2009). Investicije i godišnji troškovi pokrivanja obračunati su na osnovu korisnog veka od 10 godina, gasno nepropusno pokrivanje prvih 60 dana perioda skladištenja ostatka fermentacije (u okviru ovog perioda je pod u praksi preovlađujućim uslovima formiranje metana uglavnom završeno).

pokrivena [10-11]. To se poklapa sa rezultatima Programa za ispitivanje biogas postrojenja II (FNR 2009). Međutim, ne postoji kod svih skladišta za ostatak fermentacije tehnička mogućnost naknadnog gasno nepropusnog pokrivanja. Ekspertska grupa koja je pratila istraživanje utvrdila je da je to bez problema moguće samo kod jedne četvrtine postojećih otvorenih cilindričnih rezervoara. Za dodatnu četvrtinu je usled statike i/ili načina gradnje ocenjeno da je naknadno pokrivanje moguće samo uz značajne troškove. Za polovinu cilindričnih rezervoara, kao i za lagune (oko 5 % obuhvaćenih skladišta za ostatak fermentacije), utvrđeno je da nije moguće naknadno pokrivanje [10-11].

U slučaju ograničene pogodnosti za naknadno pokrivanje treba računati sa znatno većim troškovima od gorenavedenih. Kod jednostepenih postrojenja alternativno treba proveriti mogućnost izgradnje dodatnog fermentora, pošto u tim slučajevima pre svega pri kratkim retencionim vremenima treba računati sa povećanim potencijalno preostalim metanom i samim tim sa srazmerno većim prihodima.

Azot-suboksid nastaje iz amonijuma u toku nitrifikacije ili iz denitrifikacije nitrata. Pošto u strogo anaerobno skladištenom tečnom stajnjaku ili ostacima fermentacije postoji samo amonijum i ne može da se odvija nitrifikacija, potencijalno formiranje azot-suboksida ograničava se na plivajući sloj i zavisi od njegove vrste i provetrenosti. To se pokazuje i u istraživanjima emisija azot-suboksida iz tečnog stajnjaka i ostatka fermentacije, koja su delom došla do veoma različitih rezultata u pogledu uticaja fermentacije na emisije azot-suboksida. Emisije N2O iz skladišnih rezervoara za tečni stajnjak su uglavnom, u poređenju sa emisijama CH4 i NH3, zanemarljivo niske i bez značaja za bilansiranje emisija gasova sa efektom staklene bašte [10-11]. Međutim, gasno nepropusnim pokrivanjem se i one sprečavaju u celini.

10.3 Korišćenje ostatka fermentacije na poljoprivrednim površinama

Dovoljna snabdevenost faune zemljišta organskom materijom, kao i unos hranljivih materija u skladu sa potrebama biljaka i vrstom zemljišta, čine osnovne preduslove za održivo korišćenje poljoprivrednih površina.

Usled porasta cene mineralnih đubriva u toku poslednjih godina, dostignut je prag ekonomske isplativosti transporta i razastiranja ostatka fermentacije i organskih đubriva, tako da ostaci fermentacije zbog svoje hranljive vrednosti po pravilu predstavljaju materiju čiji se transport isplati. Osim toga, đubrenje ostacima fermentacije i organskim đubrivima u pogledu energetskog bilansa treba oceniti pozitivnijim od đubrenja baziranog isključivo na primeni mineralnih đubriva [10-12].

10.3.1 Raspoloživost i hranljivo dejstvo azotaKako rezultati analiza pokazuju (vidi tabelu 10.1), sadržaj SM se u supstratima usled fermentacije po pravilu smanjuje. Osim toga se odnos C/N u ostatku fermentacije usled metanske fermentacije smanjuje srazmerno stepenu razgradnje. To se prilikom đubrenja odražava povoljno, pošto raste udeo amonijuma raspoloživog za biljke. Odnos C/N se sa 10:1 kod tečnog stajnjaka smanjuje na oko 5 do 6:1, odnosno kod čvrstog stajnjaka sa 15:1 na 7:1. Međutim, time je jedan deo organske materije koja može da se mineralizuje već razgrađen. To znači da iz organski vezanog N za biljke na raspolaganju stoji samo oko 5 % u godini primene (odnosno 3 % u narednim godinama) [10-12].

Za obračun azota, koji je iz ostatka fermentacije nanetog po poljoprivrednim površinama raspoloživ u godini primene, mogu da se koriste ekvivalenti mineralnog đubriva (EMĐ). EMĐ u godini primene prevashodno zavisi od raspoloživosti amonijačnog azota. U narednim godinama se iz ostatka fermentacije oslobađaju samo još male količine N. Ako se u velikoj meri spreče gubici amonijaka, „kratkoročni EMĐ“

Minimalna instalisana električna snaga pri kojoj se uz različite investicione troškove za naknadno pokrivanje ostvaruje makar pokriće troškova [10-10; modif.] b

MEĐUZAVISNOST PREOSTALOG GASNOG POTENCIJALA I HIDRAULIČKOG RETENCIONOG VREMENA

0

Relativni preostali gasni potencijal (u % prinosa metana)

jednostepeni višestepeni diskontinualno

1

2

3

4

5

6

7

8

Retenciono vreme (d)50 100 150 200 250 300

Slika 10.1: Međuzavisnost relativnog preostalog gasnog potencijala pri 20–22 °C i hidrauličkog retencionog vremena [10-8]

191190


10

Organsko đubrivo

Gubici amonijaka u % nanetog amonijačnog azotaa

5 °C 10 °C 15 °C 25 °C,na slami

Tečni stajnjak goveda, gusti ostaci fermentacije b 30 40 50 90

Tečni stajnjak svinja, retki ostaci fermentacije b 10 20 25 70

Osoka 20Čvrsti stajnjak iz štala sa dubokom prostirkom i zreo čvrsti stajnjak

90

Suvi ekskrementi peradi 90

TAB. 10.8: KUMULATIVNI GUBICI AMONIJAKA NAKON RAZASTIRANJA ORGANSKIH ĐUBRIVA PO POLJOPRIVREDNIM POVRŠINAMA

a Emisija preostalog NH4-N nakon skladištenja.b Ostaci fermentacije su procenjeni kao tečni stajnjak goveda, odnosno svinja,

pošto nisu raspoloživa istraživanja u praksi.

iznosi 40–60 %. Taj udeo treba uračunati prilikom utvrđivanja potrebnog mineralnog đubriva. U slučaju dugoročnog korišćenja ostatka fermentacije (nakon 10-15 godina) može da se pođe od EMĐ od 60–70 % [10-12], [10-7].

Međutim, načelno se polazi od toga da na delotvornost azota iz ostatka fermentacije u velikoj meri utiču način i vreme razastiranja po poljoprivrednim površinama, vremenske prilike, vrsta zemljišta i vrsta kulture koja se uzgaja.

Veće pH vrednosti ostatka fermentacije se, u poređenju sa sirovim tečnim stajnjakom, samo neznatno odražavaju na gubitke amonijaka, pošto pH vrednosti ubrzo nakon razastiranja naturalizovanog tečnog stajnjaka takođe dostižu visinu od 8 do 8,5. Stoga se emisije amonijaka ne razlikuju značajno [10-15].

10.3.2 Mere za smanjenje gubitaka amonijaka nakon razastiranja ostatka fermentacije po poljoprivrednim površinama

10.3.2.1 Emisije amonijakaU tabeli 10.8 prikazani su gubici amonijaka nakon razastiranja organskih đubriva po poljoprivrednim površinama pri različitim temperaturnim uslovima. Jasno je vidljivo da sa porastom temperature rastu i gubici amonijaka. Posebno visoki gubici mogu da se očekuju kada se ostatak fermentacije na biljke i ostatke biljaka nanosi pri visokim temperaturama. Do najmanjih gubitaka dolazi kada se retki ostaci fermentacije, koji mogu brzo da se infiltriraju u zemlju, nanose pri niskim temperaturama. Tako je već samim izborom najboljeg trenutka razastiranja po poljoprivrednim površinama moguće značajno smanjenje gubitaka amonijaka.

10.3.2.2 Mehanizacija za razastiranjeZa razastiranje ostataka fermentacije po poljoprivrednim površinama u svrhu đubrenja primenjuje se mehanizacija koja se koristi i prilikom razastiranja tečnih organskih đubriva. Razastiranje se vrši pomoću cisterni za tečni stajnjak, uglavnom pomoću sistema za nanošenje kojim se smanjuju emisije (na primer tehnika sa vučenim crevima) i koji omogućava đubrenje zasada i u toku vegetacije u vreme najveće potrebe za hranljivim materijama.

Cilj razastiranja ostatka fermentacije po poljoprivrednim površinama mora biti da se u njemu sadržane hranljive materije radi ciljanog đubrenja nanesu sa sličnom preciznošću kao i kod primene mineralnih đubriva, da bi do korena biljke dospela maksimalna količina hranljivih materija i bio omogućen njihov minimalan gubitak.

Za razastiranje ostatka fermentacije koriste se sledeći sistemi:

CisternaRazlikuju se dve uobičajene izvedbe:• cisterna sa kompresorom• pumpna cisterna

Za ciljano razastiranje ostataka fermentacije uz male gubitke primenjuju se sledeći sistemi razastiranja:

Rasturač sa vučenim crevimaRasturači sa vučenim crevima poseduju širinu radnog zahvata od 6 do 24 m, mada se u novije vreme nude i oni sa radnim zahvatom od 36 m. Pojedinačna ispusna creva su po pravilu poređana u razmaku od 20 do 40 cm. Ostatak fermentacije se na površinu zemljišta nanosi u trakama širine od oko 5 do 10 cm.

Rasturač sa vučenim papučicamaRasturači sa vučenim papučicama poseduju širinu radnog zahvata od 3 do 12, ponekad 18 m, dok razmak između pojedinačnih ispusnih creva po pravilu iznosi 20 do 30 cm. Na

Slika 10.2: Rasturač sa vučenim crevima

Slika 10.4: Diskosni rasturač

kraju ispusta nalaze se specijalni distributori koji su uglavnom izvedeni u vidu pojačanja u obliku papučice, odnosno klizača, i na čijem se kraju odlaže ostatak fermentacije.

Rasturač se u toku postupka razastiranja vuče kroz zasad (ukoliko postoji). Usled konstruktivne izvedbe sa papučicama, zasad se u toku razastiranja pritiska malo u stranu. Nanošenje ostatka fermentacije vrši se u gornji sloj zemljišta (0 do 3 cm), tako da se u velikoj meri izbegava prljanje zasada.

Diskosni rasturačTipični diskosni rasturači poseduju širinu radnog zahvata od 6 do 9 m, pri čemu su pojedinačna ispusna creva po pravilu postavljena u razmaku od 20 do 30 cm. Nanošenje se vrši pomoću pojačanja sličnom papučici ispred koje je montiran rezni disk (odnosno čelični nož) koji raseca zemlju i na čijem se kraju ostatak fermentacije odlaže u prorez.

Tehnike/mere smanjenja Područja primeneSmanjenje emisija [%]Ostatak fermentacije Ograničenjagust redak

Rasturač sa vučenim crevima

Oranice:bez zasadazasad > 30 cmPašnjaci: biljni pokrov do 10 cmbiljni pokrov do > 30 cm

830

1030

3050

3050

Ne suviše strmi obronci, veličina i oblik površine, gust ostatak fermentacije, rastojanje između traka prohoda, visina zasada

Rasturač sa vučenim papučicama

OranicePašnjaci

3040

6060

Kao gore, ne na jako kamenitim zemljištima

Diskosni rasturač Pašnjaci 60 80 Kao gore, ne na kamenitim, previše suvim i nabijenim zemljištima, potrebna velika vučna snaga

Kultivator za razastiranje tečnog stajnjaka

Oranice > 80 > 80 Kao gore, ne na jako kamenitim zemljištima, potreba veoma velika vučna snaga, samo uslovno primenljivo na oranicama sa zasadom (eventualno okopavine)

Direktno zaoravanje (u roku od 1 h)

Oranice 90 90 Sa lakom mehanizacijom (drljača) nakon primarne obrade zemljišta, sa kultivatorom/plugom nakon žetve

TAB. 10.9: SMANJENJE GUBITKA AMONIJAKA NAKON RAZASTIRANJA TEČNIH OSTATAKA FERMENTACIJE PO POLJOPRIVREDNIM POVRŠINAMAa [10-7, IZMENJENO]

a Do sada postoji samo mali broj istraživanja o smanjenju emisija ostataka fermentacije; podaci su izvedeni iz istraživanja sa tečnim stajnjakom goveda i svinja.

Slika 10.5: Kultivator sa priključkom za razastiranje tečnog stajnjaka

Tabela 10.9 daje pregled mehanizacije za razastiranje tečnih organskih đubriva i ostataka fermentacije po poljoprivrednim površinama. Treba istaći da za razastiranje na raspolaganju stoje mnogobrojne mašine koje mogu da se koriste u zavisnosti od vrste kulture, vegetativne faze i lokacijskih uslova. Prilikom razastiranja postojeća tehnička i lokacijska ograničenja dovode do toga da se jedan deo amonijuma uvek u vidu amonijaka oslobađa u atmosferu.

10.3.3 Povoljni termini za razastiranje ostatka fermentacije

Prilikom izbora povoljnog termina za razastiranje po poljoprivrednim površinama postoji konflikt između poželjnog maksimalnog smanjenja emisija i postojećih agrotehničkih zahteva. Najveće smanjenje emisija može da se ostvari direktnim zaoravanjem. Ono može da se sprovede na obradivim površinama bez biljnog zasada u toku leta i jeseni. Kod đubrenja okopavina je prilikom razastiranja moguće istovremeno površinsko zaoravanje pomoću rotacionih kopačica ili zagrtača. Međutim, količina koja u tom terminu može da se koristi ograničena je propisima iz DüV (maksimalna dozvoljena količina iznosi 40 kg iskoristivog N).

Korišćenje ostatka fermentacije u toku leta i jeseni, pre setve okopavina kao glavnog plodorednog člana, iz agronomskih razloga je uglavnom ograničeno na đubrenje međuuseva. Hranljive materije potrebne za okopavine se tada pretežno

Sa širokozahvatnim rasturačem bez zaoravanja pri različitim temperaturama u roku od 48 sati [10-7, izmenjeno]

Slika 10.3: Rasturač sa vučenim papučicama

Direktno zaoravanje pomoću kultivatoraKultivatori sa takozvanim priključkom za razastiranje tečnog stajnjaka poseduju širinu radnog zahvata od 3 do 6 m, pri čemu su pojedinačna ispusna creva postavljena u međusobnom razmaku od 20 do 40 cm. Zemlja se obrađuje pomoću zupca kultivatora i u njegovom direktnom produžetku se u toku obrade ostatak fermentacije odlaže u zemlju. Pored toga postoje i diskosne drljače, kod kojih se zemlja obrađuje pomoću konkavnih diskova i đubrivo u zemlju odlaže na isti način.

193192


10

Slika 10.6: Periodi za razastiranje ostataka fermentacije [10-26]

Povoljni periodi za razastiranje čvrstog stajnjaka, komposta i dehidriranog kanalizacionog mulja1) po poljoprivrednim površinama

JUL AVG SEP OKT NOV DEC JAN FEB MAR APR MAJ JUN

2)

2)

2)

2)

2)

2)

3)

dobro iskorišćenje N lošije iskorišćenje N

1) zabrana za kanalizacioni mulj između 01.11. i 31.01. (zabrana shodno DüV, § 4 st. 5). 2) Samo ako je potreban azot, maksimalno 40 kg amonijačnog azota ili 80 kg ukupnog N/ha.3) Maksimalno 40 kg amonijačnog azota ili 80 kg ukupnog N/ha.4) Kod kanalizacionog mulja je samo nakon prethodnog zaoravanja moguća setva krmnih useva.5) Kanalizacioni mulj je zabranjen na trajnim pašnjacima; samo kompost od zelenog otpada, nije dozvoljen kompost od organskog otpada.

.

6) Organski otpad i mešavine shodno prilogu 1 su dozvoljene samo kod zaoravanja pre setve krmnih biljaka (BioAbfV 2012).7) U slučaju nanošenja organskog otpada životinjskog porekla ili mešavina koje sadrže takav otpad, treba sačekati 21 dan pre ispaše, odnosno otkosa za prehranu životinja. Opšta napomena: iskorišćenje hranljivih materija poboljšava se zaoravanjem, a istovremeno se sprečava gubitak na površini.

Quelle: KTBL (2012): Betriebsplanung Landwirtschaft 2012/2013. Kuratorium für Technik und Bauwesen inder Landwirtschaft e. V. (Hrsg.), Darmstadt

Pšenica

Ozimi ječam, tritikale, zelena raž

Letnje žitarice (osim pivskog ječma)

Ozima uljana repica

Silažni kukuruz, kukuruz za zrno

Šećerna repa, krmna repa

Krompir

Međuusevi

Poljska trava 4), 6), 7)

Pašnjaci 5), 7)

Strnište

Plodoredni članovi Silažni kukuruz

Ozima pšenica

Ozimi ječam

Ozima uljana repica

Očekivani prinosi kulture [dt/ha] SvM 500 80 65 35

Mogućnost uračunavanja organski vezanog N ostataka fermentacije a

Godina primene

1. naredna godina

Od 2. naredne godine

Stopa mineralizacije [%] 5 3 3

TAB. 10.10: PROJEKCIJE ZA PRORAČUN BILANSA HRANLJVIH MATERIJA

a [10-12]

Vrsta ostatka fermentacije

Koncentracija hranljivih materija [%/m3 SvM] SM

N NH4-N P2O5 K2O %Obračunski utvrđene komponente ostataka fermentacijea, b

M I/M II Ø 0,47 0,31 0,19 0,73 10,81M III 0,47 0,31 0,18 0,73 11,00M VII 1,05 0,68 0,51 0,57 12,35

TAB. 10.11: PRORAČUNATE KOMPONENTE TIPOVA OSTATKA FERMENTACIJE ODGOVARAJUĆIH MODEL POSTROJENJA

a Obračunato iz parametara supstrata uzimajući u obzir razgradnju biomaseb 65 % ukupnog N postoji u obliku amonijumaM: Model postrojenje [10-25]

obezbeđuju iz u zemljištu postojećih rezervi. Međutim, međuusevi u mnogim regionima igraju samo podređenu ulogu. Stoga se kod okopavina, pre svega kukuruza, razastiranje vrši prevashodno u proleće.

U slučaju da se za razliku od toga ostatak fermentacije razastire u nepovoljnim periodima, na primer u jesen na zemljište bez zasada, postoji veća opasnost od ispiranja hranljivih materija. Ta opasnost može pouzdano da se smanji ako se nanošenje prilagodi količini azota koja je potrebna dotičnoj vrsti biljne kulture [10-3], [10-12].

10.3.4 Hranljivo dejstvo i obnavljanje humusa na primeru jednog model postrojenja

U narednom delu se na primeru plodoreda sa „silažnim kukuruzom – ozimom pšenicom – ozimim ječmom – ozimom uljanom repicom“ prikazuje raspoloživost hranljivih materija, odnosno obnavljanje humusa primenom ostataka fermentacije.

10.3.4.1 Bilans hranljivih materijaZa obračun bilansa hranljivih materija pošlo se od sledećih pretpostavki (vidi tabelu 10.10. i 10.12):

Tabela 10.12 pokazuje raspoloživost azota u ostatku fermentacije model postrojenja I/II (vidi tabele 8.3 i 8.1). U pogledu načina razastiranja po poljoprivrednim površinama pošlo se od nanošenja pomoću vučenih creva uz direktno naknadno zaoravanje (gubici amonijaka od 10 %). Stopa mineralizacije organski vezanog azota projektovana je na 5 % u godini primene (tabela 10.10). Pri nanošenju 30 m³ ostatka

Očekivani prinos[500 dt/ha]

Nkg/ha

P2O5kg/ha

K2Okg/ha

Potrošnja hranljivih materija glavnog useva 235 98 279

Hranljive materije u žetvenim ostacima 40

Potrebne hranljive materije bruto 275 98 279

Postojeće rezerve hranljivih materija

Za kulturu specifičan korektivni faktor (– Nmin rezerve u proleće, + ostatak Nmin u jesen, + denitrifikacija, – dodatne hranljive materije iz žetvenih ostataka) 28 15 150

Potrebna prehrana 187 83 129

Količina hranljivih materija uneta sa ostatkom fermentacije 143 56 221

• od toga NH4-N (65 %) 93

• od toga organski vezani N 50

Umanjeno za gubitke NH3 (10 %) 9

Umanjeno za organski vezani N koji je u godini razastiranja bez dejstva (95 %) 48

Plus „C/N-efekat“ fermentacionog supstrata 4

U slučaju prvobitne primene teorijski biljkama raspoloživ N 90

Nakon 5-godišnje primene ukupno raspoloživ N 98

• U % nanetog ukupnog N 68

Preostali manjak, odnosno višak hranljivih materija 89 28 –92

… % potrebnih hranljivih materija pokrivenih ostatkom fermentacije 52 67 171

TAB. 10.12: BILANS HRANLJIVIH MATERIJA NA PRIMERU KUKURUZA PRI KOLIČINI OSTATKA FERMENTACIJE OD 30 m3/ha · a(Model postrojenja I/II prema [10-25], razastiranje pre setve uz direktno zaoravanje)

Povoljni periodi za razastiranje tečnog stajnjaka, tečnih ostataka fermentacije, osoke, tečnog kanalizacijskog mulja i suvih ekskremenata peradi po poljoprivrednim površinama

JUL AVG SEP OKT NOV DEC JAN FEB MAR APR MAJ JUNPšenica 3)

Ozimi ječam, tritikale, zelena raž

1),4) 3)

Letnje žitarice (osim pivskog ječma)

3),4)

Ozima uljana repica 1),4) 3)

Silažni kukuruz, kukuruz za zrno

3),4)

Šećerna repa, krmna repa 3),4)

Krompir 3),4)

Međuusevi 4)

Poljska trava 4)

Zabrana razastiranja

prema DüV § 4 st. 5

Pašnjaci 4)

Strnište 2),4)

dobro iskorišćenje N lošije iskorišćenje N Zabrana prema Uredbi o đubrenju

1) Samo ako je potreban N, maksimalno 40 kg amonijačnog azota ili 80 kg ukupnog azota/ha.2) Maksimalno 40 kg amonijačnog azota ili 80 kg ukupnog azota/ha 3) Do sada postoji samo mali broj istraživanja o smanjenju emisija ostataka fermentacije; podaci su izvedeni iz istraživanja sa tečnim stajnjakom goveda i svinja.4) Direktno zaoravanje dovodi do manjih gubitaka gasovitog azota i boljeg iskorišćenja hranljivih materija, a istovremeno se sprečava njihov gubitak na površini. Na neobrađenim površinama tečni stajnjak, osoku, tečni ostatak fermentacije i druga tečna organska i organsko-mineralna đubriva sa značajnim sadržajima raspoloživog azota i ekskremente peradi nakon nanošenja treba „odmah“ zaorati, tj. ili direktno zaoravanje, odnosno kod odvojenog nanošenja i zaoravanja što je pre moguće, ali najkasnije četiri sata nakon početka nanošenja.

Quelle: KTBL (2012): Betriebsplanung Landwirtschaft 2012/2013. Kuratorium für Technik und Bauwesen inder Landwirtschaft e. V. (Hrsg.), Darmstadt

195194


10

Vrst

a ost

atka

ferm

enta

cije

Nane

ta ko

ličin

a [m

3 /ha i

godi

ni]

Tehn

ika r

azas

tiran

ja

Hran

ljive

mat

erije

Osta

tkom

ferm

enta

cije n

anet

a ko

ličin

a hra

nljiv

ih m

ater

ija

[kg/

ha]

Prili

kom

prv

e prim

ene

osta

tka f

erm

enta

cije b

iljka

ma

teor

ij. ra

spol

oživ

N [k

g/ha

]

U %

nane

tog u

kupn

og N

Nako

n 5

– go

dišn

je

kont

inua

lne p

rimen

e uku

pno

rasp

olož

iv N

[kg/

ha]

U %

nane

tog u

kupn

og N

Preo

stal

i man

jak,

odn.

viša

k hr

anlji

vih m

ater

ija [k

g/ha

]

… %

pot

rebn

ih h

ranl

jivih

m

ater

ija p

okriv

enih

osta

tkom

fe

rmen

tacij

e

M I/M II Ø 16

Širokozahvatni rasturač

N 76 33 43 36 48 139 21

P2O5 30 38 44

K2O 118 –37 146

Rasturač sa vučenim crevima

N 76 38 50 42 55 134 24

P2O5 30 38 44

K2O 118 –37 146

Širokozahvatni rasturač, direktno zaoravanje

N 76 48 63 52 68 123 30

P2O5 30 38 44

K2O 118 –37 146

TAB. 10.13: PROSEČNI GODIŠNJI BILANSI HRANLJIVIH MATERIJA 4-POLJNOG PLODOREDA UZ RAZLIČITE TEHNIKE RAZASTIRANJA

M: Model postrojenje, za plodored godišnje prosečno potrebne hranljive materije: 174 kg/ha N, 114 kg/ha P2O5 i 188 kg/ha K20 [10-25]

fermentacije kod plodorednog člana kukuruza se zemljište, odnosno biljka, prehranjuje ukupnom količinom azota od 143 kg. U slučaju da se ostatak fermentacije koristi po prvi put, biljci od ove ukupne količine azota u godini nanošenja na raspolaganju stoji 90 kg. Ukoliko se ostatak fermentacije koristi već 5 godina, može da se pođe od 98 kg azota. Iz toga proističe raspoloživost azota (dugoročni EMĐ) od 68 %, svedeno na ukupno naneti azot.

U tabeli 10.13 su za plodored iz našeg primera prikazani uticaji tehnike razastiranja na biljkama raspoloživ azot. Uz optimalno sprovedeno nanošenje (putem direktnog zaoravanja) gubitak azota može da se smanji za 20 % svedeno na količinu ukupnog azota. Kod plodoreda iz našeg primera ostatkom fermentacije pri prosečno nanetoj količini od 16 m3/ha i godini može da se obezbedi samo maksimalno 30 % potrebnog azota i oko 44 % potrebnog fosfora. U poređenju sa tim, kalijum već za 46 % prelazi potrebnu količinu. Sadržaji kalijuma u ostacima fermentacije model postrojenja (tabela 10.11) se doduše nalaze znatno iznad vrednosti izmerenih u praksi (tabela 10.1).

10.3.4.2 Bilans humusaUticaj proizvodnje energetskih biljaka i đubrenja ostacima fermentacije na bilans humusa poljoprivrednog zemljišta do sada nije ispitan u višegodišnjim ogledima. On stoga najbolje može da se oceni preko bilansa humusa. Pomoću ovih proračuna može da se proceni uticaj aktuelne namene zemljišta na razvoj sadržaja humusa u periodu od oko 10 godina, što se za zemljište smatra kratkoročnim. U obračun ulaze gajene vrste kultura, međuusevi, kao i organsko đubrivo. Pri tome se ne radi o kauzalnom utvrđivanju apsolutnih vrednosti promenjenih sadržaja, već o relativnoj proceni

stepena snabdevenosti. Cilj proračuna jeste da se utvrdi da li potrošnja humusa (kulture koje troše humus i doprinose razgradnji organske materije) i obnavljanje humusa (kulture koje umnožavaju humus i doprinose reprodukciji organske materije) dovodi do uravnoteženog bilansa. To u zavisnosti od vrste kulture može da znači povećanje ili smanjenje količine humusa. Pri tome visina odstupanja saldo bilansa humusa odlučuje o brzini kojom se dostiže sadržaj humusa tipičan za lokaciju i namenu.

Ocena stope reprodukcije humusa bazirana je u najvećoj meri na procenama eksperata. Pri tome načelno postoje tri teorije:1. Ne postoje suštinske razlike u odnosu na tečna organska

đubriva pašnih životinja. Reprodukciju humusa stoga treba oceniti kao i kod nefermentisanog tečnog stajnjaka goveda.

2. U toku procesa proizvodnje biogasa je već došlo do razgradnje lako razgradivih sastojaka. Shodno tome organska materija preostala u ostatku fermentacije postaje stabilnija nego kod uporedivih sirovih tečnih stajnjaka. Stopa reprodukcije humusa ostatka fermentacije se prema tome kreće između zrelog stajnjaka i komposta.

3. Nizak odnos C/N dovodi do deficita ugljenika raspoloživog za mikrofaunu zemljišta, što izaziva potrošnju organskog ugljenika u zemljištu.

Završna ocena i verifikacija ovih teorija još predstoji.Ovde je bilansiranje humusa izvršeno prema metodi

Asocijacije nemačkih institucija za poljoprivredna ispitivanja i istraživanja VDLUFA [10-17] uz primenu donjih vrednosti prema sistemu „cross compliance“, tj. unakrsne uslovljenosti (shodno teoriji 1). Za potrebe obračuna pošlo se od istog plodoreda kao i kod bilansiranja hranljivih materija. Repičina i ječmena slama se ne skidaju sa polja, dok se pšenična slama sakuplja i koristi izvan gazdinstva. Svi ostaci fermentacije razastiru se ravnomerno po površinama gazdinstva.

Bilansi (tabela 10.14) pokazuju da uz projektovani plodored dolazi do relativno visoke potrošnje humusa. To je pre svega uslovljeno činjenicom da se za proizvodnju biogasa skida cela biljka, tako da na polju gotovo da nema žetvenih ostataka. Pošto ostaci fermentacije sadrže značajne biljne hranljive materije kao što su azot, kalijum, fosfor i magnezijum, svrsishodno i neophodno je da se oni ponovo nanesu na površine. Pored biljnih hranljivih materija se u zemljište nanošenjem ostatka fermentacije unosi i ugljenik za potrebe obnavljanja humusa. Đubrenje ostatkom fermentacije obnavljanju humusa doprinosi otprilike jednom trećinom, a neuklonjeni žetveni ostaci komercijalnih kultura, tj. ozime uljane repice i ozimog ječma, sa oko dve trećine. Ukupno za projektovani plodored postoji uravnotežen do pozitivan bilans humusa. To znači da nije potrebno dodavanje materija koje umnožavaju humus, ukoliko u zemljištu postoje lokacijski tipični sadržaji humusa. Klasifikacija salda humusa prikazana je u tabeli 10.15.

Iz toga proističe da u slučaju smanjenja, odnosno neznatne promene količine ostatka fermentacije mogu da se smanje salda. To je u praksi često slučaj kada se za snabdevanje biogas postrojenja biomasom koriste površine koje su udaljene od postrojenja, ali se po tim površinama ne nanosi ili samo u malim količinama nanosi raspoloživ ostatak fermentacije.

10.3.5 Pravna klasifikacija ostatka fermentacije – zahtevi i ograničenja

Pravni zahtevi za korišćenje ostatka fermentacije kao đubriva proističu iz propisa o đubrivima, higijenizaciji i zbrinjavanju otpada u zavisnosti od supstrata korišćenih u biogas postrojenju (organsko đubrivo, obnovljive sirovine, organski otpad i/ili sporedni proizvodi životinjskog porekla), sadržaja hranljivih i štetnih materija i korišćenja ostatka fermentacije (stavljanje u promet ili korišćenje za sopstvene potrebe).

U tabeli 10.16 navedene su važeće granične vrednosti štetnih materija za ostatak fermentacije iz raznih pravnih regulativa.

Dodatni kriterijumi značajni za korišćenje ostatka fermentacije navedeni su u narednom delu.

10.3.5.1 Pravni propisi o đubrenju i đubrivimaPrema nacionalnim propisima o đubrenju i đubrivima ostaci fermentacije i proizvodi dobijeni njihovim tretmanom prilikom stavljanja u promet moraju da se klasifikuju u određenu kategoriju đubriva prema Uredbi o đubrivima (DüMV 2012). Ostaci fermentacije, kao i sva ostala sredstva za đubrenje, podležu propisima iz Uredbe o đubrenju (DüV 2007). Prema tome, mogu da se koriste samo ako ispunjavaju kriterijume iz DüMV. Od toga su izuzeti ostaci fermentacije od supstrata koji nastaju i koriste se u sopstvenom gazdinstvu, kao na primer organsko đubrivo životinjskog i biljnog porekla.

Uredba o đubrivimaDüMV 2012 [10-19] stupila je na mesto uredbi iz 2008., 2003. i 1999. godine i primenjuje se od decembra 2013. godine. Ostaci fermentacije se po pravilu klasifikuju kao organsko đubrivo. U slučaju da se fermentuju i druge materije, kao na primer organski otpad, ostaci fermentacije po pravilu mogu da se stave u promet kao organsko NP, NK, PK ili NPK đubrivo shodno prilogu 1, odeljak 3, ako su ispunjeni propisani minimalni sadržaji hranljivih materija od 1 % N, 0,3 % P2O5 i/ili 0,5 % K2O u suvoj materiji od ostatka fermentacije. Osim toga je moguća i klasifikacija kao prosto đubrivo, ako se u suvoj materiji od ostatka fermentacije dostiže sadržaj od 3 % odgovarajuće hranljive materije N, P ili K. Pored toga, prilikom

Potreban humuskg C iz

humusa/t supstrata

kg C iz humusa/ha

Potreban humus prema vrsti kulture Silažni kukuruz –560Ozima pšenica –280Ozimi ječam –280Ozima uljana repica –280

Potreban humus plodored –1.400Obnavljanje humusa kroz žetvene ostatkeRepičina slama 90 536Pšenična slama (skida se) 90 0Ječmena slama 90 504

Obnavljanje humusa kroz plodored 1.040Humus dodat kroz ostatke fermentacije 12 764Ukupno obnavljanje humusa 1.804Saldo humusa ukupnog plodoreda 404

Godišnji saldo humusa u proseku 4-poljnog plodoreda 101

TAB. 10.14: BILANS HUMUSA PLODOREDA PRI KOLIČINI OSTATKA FERMENTACIJE (MODEL POSTROJENJE II PREMA [10-25]) OD 64 m3/ha U TOKU 4 GODINE

kgC iz humusa/ha · a Ocena salda humusa

ispod –200 Veoma nizak: nepovoljan uticaj na funkcije zemljišta i prinosni kapacitet

–200 do –75 Nizak: srednjeročno prihvatljiv, pre svega na zemljištima bogatim humusom

–75 do 100 Uravnotežen: preporučljiv kod lokacijski tipičnih sadržaja humusa, optimalna sigurnost prinosa uz nizak gubitak azota

100 do 300 Visok: srednjeročno prihvatljiv, pre svega na zemljištima sa osiromašenim sadržajem humusa

preko 300 Veoma visok: povećan rizik od gubitka azota, niska efikasnost N

TAB. 10.15: OCENA SALDA HUMUSA PREMA VDLUFA 2004

197196


10

TAB. 10.16: GRANIČNE VREDNOSTI ŠTETNIH MATERIJA ZA ĐUBRIVA I PRIRODNE I POMOĆNE MATERIJE

a Uredba (EZ) br. 889/2008 sa propisima o sprovođenju Uredbe (EZ) br. 834/2007; granične vrednosti važe samo za „kompostirani i fermentisani komunalni otpad“b Pri nanošenju maksimalno 20 t/ha SM u tri godinec Uz ispunjavanje nižih graničnih vrednosti može da se nanese do 30 t/ha SM u tri godined Kod zemljišta sa sadržajem gline < 5 % ili pH vrednošću > 5 i < 6e Pepeo iz komore za sagorevanje kod sagorevanja netretiranog sirovog drveta isključen je iz graničnih vrednosti, ako se jasnim obeležavanjem ukazuje na isključivo poreklo

iz šumarstvaf Adsorbovani organski vezani halogeni g Polihlorirani bifenilih Ekvivalent toksičnostii Polihlorirani dibenzo dioksini i furanij Perfluorovani tenzidi k Granične vrednosti shodno DüV (prilog 1, odeljak 4 tačka 4.1.1)

stavljanja u promet važe propisi o obeležavanju iz priloga 2, tabela 10, DüMV (2012). Shodno tome moraju da se deklarišu i hranljive materije koje nisu karakteristične za dotičnu vrstu đubriva, poput sumpora i magnezijuma.

Za teške metale arsen, olovo, kadmijum, hrom (šestovalentni), nikl, živu i talijum, kao i parametar organskih štetnih materija „perfluorovane tenzide“ važi prag od kojeg određeni sadržaj mora da se deklariše, kao i granične vrednosti u slučaju čijeg prekoračenja više nije dozvoljeno stavljanje u promet. Za ekvivalentnu toksičnost dioksina i PDB-a sličnih dioksinu uvedena je granična vrednost, doduše bez praga, koja ne važi za organska đubriva životinjskog porekla i ostatke fermentacije bez sadržaja organskog otpada.

Bakar i cink se kao i bor i kobalt prema propisima o đubrivima ne smatraju štetnim materijama, već mikroelementima. Supstrati biogas postrojenja koji su dozvoljeni prema propisima o đubrivima navedeni su u prilogu 2, tabela 7 DüMV i podeljeni su na biljne, životinjske i mineralne materije, kao i na grupu „ostali“ sa materijama koje ne mogu da se klasifikuju ni u jednu od navedenih kategorija.

Dopušteni sporedni sastojci, tj. sredstva za obogaćivanje, pomoćna sredstva i strani sastojci, navedeni su u prilogu 2, tabela 8 DüMV. Sintetički polimeri (pomoćni flokulanti) su od

31.12.2017. godine dopušteni samo ako se svi sastojci i finalni proizvod u toku perioda od dve godine razgrađuju za najmanje 20 %.

DüMV u § 5 sadrži zahteve u odnosu na protivepidemijske mere (zabranjeno prisustvo salmonele u 50 g uzorkovanog materijala) i fitohigijenu (zabranjeno korišćenje sirovina životinjskog porekla zaraženih otpornim štetnim organizmima, odnosno obavezna higijenizacija zaraženih sirovina). Međutim, ne postoje zahtevi u pogledu vođenja procesa u biogas postrojenjima, odnosno vrste prethodnog tretmana radi higijenizacije.

Uredba o đubrenjuUredba o đubrenju DüV (2007) [10-20] sadrži propise o utvrđivanju potrebne količine đubriva, korišćenju organskog đubriva životinjskog porekla (gornja granica N za tečni stajnjak, osoku, čvrsti stajnjak) i bilansu hranljivih materija (bilansiranje hranljivih materija dodatih sa đubrivom i hranljivih materija uklonjenih sa površina zajedno sa žetvenom masom).

Gornja granica N: u DüV je takođe propisana ova gornja granica N svedena na prosek gazdinstva (170 kg N/ha, za pašnjake 230 kg N/ha pod određenim uslovima) koja određuje koje količine N iz organskog đubriva životinjskog porekla u proseku mogu da se nanesu na poljoprivredne površine jednog

gazdinstva. Za organska đubriva životinjskog porekla mogu da se uračunaju gubici gasovitog N do maksimalne visine stepenovane prema vrsti životinja, polazeći od sadržaja N u životinjskim ekskrementima. Ako se u biogas postrojenju koristi organsko đubrivo životinjskog porekla zajedno sa energetskim biljkama, gornja granica N odnosi se samo na udeo organskog đubriva životinjskog porekla.

Bilansiranje hranljivih materija: u svrhu izrade bilansa hranljivih materija prema DüV svedenu na ukupne površine ili pojedinačna polja, N iz mineralnih đubriva mora da se uračuna sa 100 %. N iz organskih đubriva (tečni stajnjak, osoka, čvrsti stajnjak, kompost i ostatak fermentacije) je u poređenju sa mineralnim đubrivima manje raspoloživ za biljke. Kod đubriva životinjskog porekla u bilans mogu da se uračunaju i gubici gasovitog N zavisno od vrste životinja, što ne važi kod drugih supstrata za proizvodnju biogasa. Stoga, na primer, visoki udeli obnovljivih sirovina u supstratima korišćenim u biogas postrojenju dovode do relativno visokih sadržaja N u ostatku fermentacije koji mogu da se uračunaju.

Uredba o stavljanju u promet i prevozu organskih đubriva (WDüngV)U slučaju prodaje, prevoza i nabavke organskih đubriva, kao što su tečni stajnjak ili proizvodi fermentacije sa sadržajem tečnog stajnjaka, po pravilu postoje obaveze dokumentovanja, obaveštavanja i prijavljivanja. Shodno tome su prodavci, prevoznici i kupci organskih đubriva dužni da najkasnije jedan mesec nakon okončanja prevoza sačine dokument koji sadrži podatke o učesnicima u prometu, količinama, kao i sadržaju azota i fosfata (obaveza dokumentovanja). U slučaju da ovi podaci proističu iz drugih dokumenata (dostavnica, priznanica, deklaracija itd.), ne mora da se sačini poseban dokument. Pored obaveze dokumentovanja, o stavljanju u promet organskih đubriva mesec dana pre prvog prometa mora da se obavesti nadležni organ (obaveza obaveštavanja). U slučaju da se organska đubriva nabavljaju iz drugih saveznih pokrajina ili iz inostranstva, kupac je dužan da to do 31. marta naredne godine prijavi nadležnom organu (obaveza prijavljivanja).

10.3.5.2 Pravni propisi o higijenizacijiBiogas postrojenja koja koriste sporedne proizvode životinjskog porekla, uključujući organska đubriva životinjskog porekla, načelno podležu propisima o higijenizaciji, što znači da ostaci fermentacije shodno tome podležu tamo navedenim higijenskim zahtevima.

Propisi o higijenizaciji obuhvataju Uredbe (EU) br. 1069/2009 i (EU) br. 142/2011 [10-21] sa zdravstvenim pravilima za tretman sporednih proizvoda životinjskog porekla koji nisu namenjeni za ishranu ljudi, nacionalno važeći „Zakon o zbrinjavanju sporednih proizvoda životinjskog porekla“ (TierNebG 2004), kao i „Uredbu o zbrinjavanju sporednih proizvoda životinjskog porekla“ (TierNebV 2006) [10-22]. Ovi poslednji objašnjavaju implementaciju direktno važećih uredbi, ali do sada još nisu prilagođeni Uredbama (EU) br. 1069/2009 i (EU) br. 142/11.

Uredba o zbrinjavanju sporednih proizvoda životinjskog porekla za ostatke fermentacije postavlja različite zahteve u zavisnosti od korišćenog supstrata i načina primene (za sopstvene potrebe, odnosno izvan sopstvenog gazdinstva).

10.3.5.3 Pravni propisi o zbrinjavanju otpadaU slučaju da se u biogas postrojenjima koristi organski otpad, za nastali ostatak fermentacije važe zahtevi iz Uredbe o organskom otpadu (BioAbfV 1998) [10-23].

Uredba o organskom otpaduOtpad koji sadrži komponente životinjskog porekla u većini slučajeva podleže pravnim propisima o higijenizaciji. Izuzetak prema TierNebV (2006) predstavlja „otpad iz kontejnera za komunalni organski otpad“ i „separatori masti i flotacioni mulj“ (vidi gore). Uredba o organskom otpadu (BioAbfV, 1998) shodno tome prevashodno reguliše materije biljnog porekla. Mnoge materije koje potpadaju pod Uredbu o biomasi 2012 (prilog 1 uz § 2a stav 2) mogu da se klasifikuju i kao organski otpad. Usled toga u odnosu na tretman korišćenih supstrata (vođenje i kontrola procesa, vidi poglavlje 7.5) i korišćenje ostatka fermentacije važe zahtevi iz BioAbfV.

BioAbfV sadrži maksimalne količine koje shodno kvalitetu mogu da se koriste, kao i granične vrednosti teških metala za organski otpad i, svedeno na vrstu zemljišta, za poljoprivredne, baštenske ili šumske površine.

Izmenom BioAbfV iz 2012. godine je pre svega revidirana lista dozvoljenih sirovina, kao i fitohigijenski i protivepidemijski kriterijumi za rad postrojenja za tretman organskog otpada.

10.4 Tretman ostatka fermentacije

U Saveznoj Republici Nemačkoj su broj i veličina biogas postrojenja u toku poslednjih godina jako porasli. Uz to dolazi intenziviranje stočarstva, i to i u regionima sa već visokom zastupljenošću stoke. To dovodi do regionalno velikih količina organskog đubriva, tako da ostaci fermentacije često lokalno više ne mogu svrsishodno da se iskoriste kao đubrivo. Ova đubriva ne poseduju samo visok hranljivi potencijal, već mogu i da preopterete prirodne materijalne cikluse ako se ne koriste na odgovarajući način. Da bi ovaj hranljivi potencijal mogao da se iskoristi efikasno, može biti neophodno i korisno da se hranljive materije koncentruju kako bi se dobilo đubrivo koje može da se transportuje i koristi u regionima u kojima ne postoje viškovi hranljivih materija.

U narednom delu opisano je aktuelno stanje tehnologija i postupaka za izdvajanje hranljivih materija iz ostatka fermentacije. Razmatraju se moguć stepen koncentrovanja hranljivih materija, kao i troškovi i funkcionalnost postupaka koji se ocenjuju na toj osnovi. Međusobnim poređenjem postupaka, uključujući aktuelne troškove iskorišćenja ostatka fermentacije, procenjuje se njihova primenjivost u praksi.

10.4.1 Postupci tretmanaNajjednostavniji način korišćenja ostatka fermentacije predstavlja razastiranje po poljoprivrednim površinama radi đubrenja, bez prethodnog tretmana. U sve većem broju regiona takvo korišćenje ostatka fermentacije u neposrednoj blizini gazdinstva nije moguće ili je moguće samo u ograničenoj meri. Visoke zakupnine za odgovarajuće površine ili velike transportne udaljenosti i samim tim visoki transportni troškovi mogu negativno da se odraze na ekonomsku svrsishodnost

Parametar JedinicaUredba EU o organ. poljop. proizvodnji

(2008)a

Uredba o kanalizac.

mulju (1992)

BioAbfV (1998)b

BioAbfV (1998)c DüMV (2012)

Arsen (As) mg/kg SM – – – – 40

Talijum (Tl) mg/kg SM – – – – 1

Olovo (Pb) mg/kg SM 45 900 150 100 150

Kadmijum (Cd) mg/kg SM 0,7 10 (5)d 1,5 1 1,5 (50 mg/kg P2O5)

Hrom (Cr) mg/kg SM 70 900 100 70 –

Hrom (VI)-oksid (CrO3) mg/kg SM 0 – – – 2e

Bakar (Cu) mg/kg SM 70 800 100 70 900k

Nikl (Ni) mg/kg SM 25 200 50 35 80

Živa (Hg) mg/kg SM 0,4 8 1 0,7 1

Cink (Zn) mg/kg SM 200 2.500 (2.000)d 400 300 5.000k

AOXf mg/kg SM – 500 – – –

PDBg mg/kg SM – 0,2 – – 30 ng WHO-TEQh

PCDD/DF i µg ekvivalenti toksičnosti TCDD/kg SM – 100 – – –

(PFT) j mg/kg SM – – – – 0,1

199198


10Slika 10.7: Klasifikacija postupaka tretmana prema načelnom toku procesa

korišćenja ostatka fermentacije. Da bi se povećala isplativost transporta ostatka fermentacije, primenjuju se, odnosno razvijaju različiti postupci koji mogu biti bazirani na fizičkim, hemijskim ili biološkim procesima (slika 10.7).

U narednom delu razmatrani su samo fizički postupci.

10.4.1.1 Korišćenje ostatka fermentacije bez tretmana (skladištenje netretiranog ostatka fermentacije i razastiranje po poljoprivrednim površinama)

U smislu zaokruženja ciklusa hranljivih materija poželjno je razastiranje ostatka fermentacije po površinama na kojima se gaje obnovljive sirovine korišćene za fermentaciju. Te površine se po pravilu nalaze u neposrednoj blizini biogas postrojenja, tako da su potrebni transportni putevi kratki i pomoću istog vozila bez pretovara (jednofazno) troškovno povoljno može da se obavi kako transport, tako i razastiranje po površinama. U slučaju transportnih udaljenosti od preko 5 km, transport i razastiranje sprovode se odvojenom mehanizacijom. Uopšteno važi da sa povećanom transportnom udaljenošću u velikoj meri rastu i troškovi oba postupka, pošto su sadržaji hranljivih materija u ostatku fermentacije svedeni na njegovu transportnu masu relativno niski. Cilj tretmana ostatka fermentacije stoga jeste smanjenje udela inertne vode i ciljano koncentrovanje frakcija hranljivih materija.

10.4.1.2 Separacija čvrste fazeGlavni postupak tretmana ostatka fermentacije predstavlja separacija čvrste faze. Prednosti separacije čvrste faze leže u smanjenju skladišne zapremine za tečne ostatke fermentacije, kao i smanjenju sedimentnih i plivajućih slojeva koji nastaju prilikom skladištenja. Međutim, iznad svega dolazi do frakcionisanja hranljivih materija, pošto se rastvorljivi mineralni azot prevashodno zadržava u tečnoj fazi, dok se organski vezani azot i fosfor u velikoj meri izdvajaju sa čvrstom fazom. Izdvojena

tečna faza siromašna suvom materijom može da se nanese na poljoprivredne površine ili tretira dalje, dok izdvojena čvrsta faza može da se kompostira ili suši. U zavisnosti od potrebnog stepena separacije koriste se pre svega pužni separatori, dobošaste ili trakaste filter prese i dekanteri.

Na kapacitet izdvajanja svih postupaka u velikoj meri utiču karakteristike ostatka fermentacije i podešavanja separatora. Što je sadržaj suve materije u ostatku fermentacije veći, to može da se ostvari veće smanjenje zapremine i izdvajanje fosfora i organskog azota sa čvrstom fazom. Pomoću pužnih separatora mogu da se ostvare sadržaji suve materije u čvrstoj fazi od 30 %, dok to sa dekanterima po pravilu nije moguće, mada samo pomoću ovog postupka mogu da se ostvare sadržaji suve materije u tečnoj fazi od ispod 3 %, što predstavlja preduslov za neke dalje postupke tretmana tečne faze. Dekanteri, međutim, zahtevaju konstantan sastav ulaznog materijala i u poređenju sa separatorima podležu većem habanju i potrošnji energije.

Delom se u svrhu poboljšanja kapaciteta izdvajanja u toku separacije koriste flokulanti. Pri tome u obzir treba uzeti propise o đubrivima.

10.4.1.3 Dalji tretman čvrste fazeMoguće je direktno razastiranje izdvojene čvrste faze po poljoprivrednim površinama. Međutim, pošto pri tome može da dođe do imobilizacije azota, razvoja neprijatnih mirisa ili širenja semena korova, izdvojena čvrsta faza se po pravilu podvrgava daljem tretmanu.

KompostiranjeKompostiranje predstavlja aerobni tretman organskog otpada sa ciljem stabilizacije organskih komponenti, uništavanja patogenih klica i semena korova, kao i eliminisanja jedinjenja sa intenzivnim mirisima. U ostatak fermentacije namenjen za kompostiranje treba uneti dovoljnu količinu kiseonika. Pošto

se kod ostatka fermentacije radi o materijalu sa prevashodno slabom strukturom, za uspešno kompostiranje mora da se doda strukturni materijal (na primer malč od kore drveta) ili materijal mora često da se meša.

Usled anaerobne razgradnje ugljenika u biogas postrojenju, u toku kompostiranja u poređenju sa netretiranim organskim materijalom dolazi do smanjenja samozagrevanja. U toku kompostiranja dostižu se samo temperature do 55 °C, a ne 75 °C koliko bi bilo potrebno za uspešnu higijenizaciju. Nastali kompost, kao i konvencionalni kompost, može da se koristi direktno kao oplemenjivač zemljišta [10-24].

SušenjeOvde za sušenje mogu da se koriste neki od postupaka koji su se već etablirali u drugim oblastima. To su na primer dobošaste i trakaste sušare ili sušare sa mešalicom. Kod većine sušara se toplota prenosi preko toplog vazduha koji protiče preko ili kroz materijal za sušenje. Kod biogas postrojenja se u tu svrhu nameće korišćenje otpadne toplote, ako ne može da se iskoristi na drugi način. Ova mogućnost sa propisanom minimalnom količinom toplotne energije, koja shodno EEG 2012 mora da se iskoristi, dobija sve više na značaju.

Amonijum sadržan u čvrstoj fazi prilikom sušenja velikim delom u vidu amonijaka prelazi u otpadni vazduh sušare. Usled toga, radi sprečavanja emisija amonijaka, može biti potreban tretman otpadnog vazduha. Takođe može da dođe i do emisija neprijatnih mirisa koje bi po mogućnosti trebalo eliminisati putem povezanog prečišćavanja otpadnog vazduha (vidi poglavlje 3.2.5).

Sušenjem mogu da se ostvare sadržaji suve materije u čvrstoj fazi od najmanje 80 %. Ona tako postaje pogodna za skladištenje i transport.

10.4.1.4 Dalji tretman tečne fazeNiski sadržaji suve materije u izdvojenoj tečnoj fazi u poređenju sa netretiranim ostatkom fermentacije olakšavaju skladištenje i razastiranje po poljoprivrednim površinama. Često je, međutim, poželjno dodatno smanjenje zapremine, odnosno obogaćivanje tečne faze hranljivim materijama, što može da se ostvari pomoću sledećih postupaka.

Membranska separacijaTretman vode teško opterećene organskim materijama pomoću membranske separacije već je široko rasprostranjen u oblasti prečišćavanja otpadnih voda. Usled toga je ovaj postupak kompletnog tretmana mogao relativno dobro da se prilagodi za ostatke fermentacije i već se primenjuje u pojedinim biogas postrojenjima. Za razliku od većine drugih postupaka tretmana ostatka fermentacije, ovaj postupak ne zahteva toplotu. Tako membranska separacija može da se koristi i u postrojenjima koja su priključena na mikro gasnu mrežu ili postrojenje za tretman gasa i usled toga ne raspolažu viškom toplotne energije.

Membranska separacija sastoji se od kombinacije postupaka filtriranja uz primenu filtera sa sve manjim porama, nakon čega sledi reverzna osmoza iz koje nastaje permeat koji direktno može da se upusti u recipijent i koncentrat koji je jako obogaćen hranljivim materijama. Koncentrat je bogat amonijumom i kalijumom, dok se fosfor pre svega zadržava u ultrafiltraciji i

retentatu. Permeat reverzne osmoze je pretežno oslobođen hranljivih materija i dostiže kvalitet koji omogućava direktno upuštanje u recipijent. U okviru proračuna je pretpostavljeno da će se obe tečne faze bogate hranljivim materijama po poljoprivrednim površinama nanositi zajedno.

Da bi se sprečilo prevremeno zagušivanje membrana, sadržaj suve materije u tečnoj fazi ne bi trebalo da pređe vrednost od 3 %. To u većini slučajeva zahteva separaciju čvrste i tečne faze pomoću dekantera.

UparavanjeUparavanje ostatka fermentacije je interesantno za biogas postrojenja koja raspolažu velikim viškom toplotne energije, pošto je potrebno oko 300 kWhterm/m3 vodene pare. Za postrojenja koja rade sa većim udelom tečnog stajnjaka i stoga u odnosu na proizvedenu energiju poseduju veliku zapreminu ostatka fermentacije, ovaj postupak može da se primeni samo uz ograničenja. Za ovde projektovano model postrojenje pri masenom udelu od 50 % tečnog stajnjaka u ulaznom supstratu, od strane biogas postrojenja može da se obezbedi samo 70 % potrebne toplotne energije. Do sada postoje samo malobrojna iskustva sa uređajima za uparavanje ostatka fermentacije.

Postupak se u većini slučajeva odvija u višestepenom procesu. Materijal se prvo zagreva, nakon čega se temperatura pri potpritisku postepeno povećava do tačke ključanja. Da bi se izbegli gubici amonijaka, pH vrednost se u tečnoj fazi smanjuje dodavanjem kiseline. U toku rada mogu da nastanu tehnički problemi usled zagušenja i korozije korišćenih razmenjivača toplote. U vakuumskom uparivaču se količina ostatka fermentacije smanjuje za oko 70 %. Zagrevanje ostatka fermentacije u toku uparavanja na 80–90 °C omogućava higijenizaciju u okviru procesa.

Postupkom uparavanja u koncentratu mogu da se ostvare i do 4-struko veće koncentracije čvrste materije u poređenju sa ulaznim materijalom, dok se kapaciteti potrebni za skladištenje i transport srazmerno smanjuju. Međutim, direktno upuštanje prečišćenog kondenzata u recipijent nije moguće, pošto ne mogu da se ispune zakonski propisane granične vrednosti.

RektifikacijaRektifikacijom se naziva postupak kod kog se izdvajanje određenih sastojaka iz tečnosti odvija sprovođenjem gasova (vazduh, vodena para, dimni gas itd.) kroz tečnost i prevođenjem tih sastojaka u gasnu fazu. Pri tome amonijum prelazi u amonijak. Ovaj proces može da se pospeši kako povećanjem temperature, tako i povećanjem pH vrednosti. To se na primer radi kod parne rektifikacije, pošto se sa povećanom temperaturom smanjuje potreban zapreminski protok gasa. U desorpciji sprovedenoj nakon rektifikacije se amonijak iz gasne faze konvertuje u proizvod koji može da se iskoristi, odnosno zbrine na bezbedan način. Desorpcija NH3 iz gasnog toka može da se sprovede putem kondenzacije, pranja kiselinama ili reakcije sa gipsanim vodenim rastvorom. Konačni proizvodi desorpcije su po pravilu amonijum-sulfat, odnosno amonijačna voda.

Kao i kod isparavanja, prema aktuelnom stanju nije moguće ispunjavanje zakonski propisanih graničnih vrednosti da bi prečišćena voda direktno mogla da se upusti u recipijent.

Postupak tretmana

hemijskifizički biološki

Separacija čvrste faze eventualno sa flokulantima

Sušenje

Uparavanje

Membranska separacija

Rektifikacija

Kompostiranje

Nitrifikacija/denitrifikacija

Uklanjanje azota

Taloženje fosfata

201200


10

10.4.2 Korišćenje tretiranog ostatka fermentacijeIzdvojena čvrsta faza po svojim karakteristikama može da se uporedi sa svežim kompostom i poput njega može da se koristi za povećanje sadržaja organske materije u zemljištu. Savezna asocijacija za obezbeđenje kvaliteta komposta razvila je kriterijume kvaliteta za čvrstu fazu fermentacije i dodeljuje oznake kvaliteta. Međutim, svež kompost se pretežno koristi u poljoprivredi, pošto prilikom njegovog skladištenja i razastiranja može da dođe do emisije neprijatnih mirisa. Proizvod koji može da se plasira na tržište nastaje tek stabilizacijom ostatka fermentacije, na primer putem kompostiranja. Ona, doduše, uz cenu od oko 40 €/t čvrste materije ne može da se sprovodi ekonomski isplativo. Alternativu predstavlja sušenje čvrste faze kao što je gore opisano. Pri tome nastaje proizvod koji može da se skladišti i transportuje i koji može da se koristi za ciljano nanošenje P i K (vidi tabelu 10.17) na površine sa visokim sadržajem azota.

Moguće je i spaljivanje osušene čvrste faze. Međutim, čim se fermentuje i tečni stajnjak ili ekskrementi, ostaci fermentacije prema BImSchG ne mogu da se koriste kao standardno gorivo. U tom slučaju bila bi potrebna specijalna dozvola praćena obuhvatnim dodatnim zahtevima. Za ostatke fermentacije čisto biljnog porekla ne postoji jasna regulativa.

Tečna faza iz separacije se delom u nekim biogas postrojenjima koristi kao recirkulat. Smanjeni sadržaj suve materije osim toga omogućava preciznije nanošenje na površine sa manjim gubicima NH3. Usled manjih sadržaja P, u poređenju sa netretiranim ostacima fermentacije, u regionima sa intenzivnim stočarstvom u blizini postrojenja mogu da se iskoriste veće količine, jer je tamo razastiranje po poljoprivrednim površinama po pravilu ograničeno sadržajem P u zemljištu. Problemi regionalnih viškova azota uglavnom mogu da se reše samo daljim tretmanom tečne faze, pošto isključivom separacijom ne može da se ostvari smanjenje transportne zapremine.

Za hranljive proizvode tretmana tečne faze je često samo u ograničenoj meri moguć plasman na tržište. Koncentracije hranljivih materija se doduše nalaze iznad onih u ostacima fermentacije (tabela 10.17), što povećava isplativost transporta, ali se uglavnom kreću znatno ispod onih u mineralnim đubrivima. To u nekim slučajevima može da oteža korišćenje, pošto ne postoji adekvatna mehanizacija. Razastiranje po poljoprivrednim površinama pomoću rasturača sa vučenim crevima, kakvi se koriste za razastiranje tečnog stajnjaka i ostatka fermentacije, zahteva velike količine da bi se omogućilo

Postupak tretmana FrakcijaMaseni udeo Norg NH4-N P2O5 K2O

% kg/t kg/t kg/t kg/tNetretiran Tečna 2,0 3,6 2,1 6,2

Separacija čvrste faze ČvrstaTečna

1288

4,91,6

2,63,7

5,51,6

4,86,4

Trakasta sušara ČvrstaTečnaOtpadni vazduh

5887

13,31,6 –

0,73,7 –

14,91,6 –

12,96,4 –

Membranska separacija ČvrstaTečna

1937

4,92,8

4,47,4

6,82,1

4,514,4

Otpadna voda (prečišćena) 44 ispunjene granične vrednosti za direktno upuštanje u recipijentUparavanje Čvrsta

Tečna1931

4,93,4

4,48,9

6,82,5

4,517,3

Tehnološka voda 50 nije pogodno za upuštanje u recipijentRektifikacija Čvrsta

Tečna (RAS)273

6,80,0

3,580,6

7,50,0

21,70,0

Tehnološka voda 70 nije pogodno za upuštanje u recipijent

TAB. 10.17: SADRŽAJI HRANLJIVIH MATERIJA FRAKCIJA, PRORAČUNATI ZA POSTUPKE TRETMANA

RAS: Rastvor amonijum-sulfata

Separacija Sušenje Membranska separacija Uparavanje Rektifikacija

Funkcionalna bezbednost ++ +/o + o o

Zastupljenost ++ + + o o

Troškovi + +/o o/– o +/o

Iskoristivost proizvoda

Čvrsta faza o +/o o o o

Tečna (bogata hranljivim materijama) o o + + ++

Tečna (siromašna hranljivim materijama) + o o

TAB. 10.18: GRANIČNE VREDNOSTI ŠTETNIH MATERIJA ZA ĐUBRIVA I PRIRODNE I POMOĆNE MATERIJE

++ = odlično, + = dobro, o = srednje, – = loše

ravnomerno raspoređivanje hranljivih materija na površini. Mineralna tečna đubriva, kao na primer rastvor uree amonijum-nitrata sa sadržajem N od 28 %, često se nanose pomoću prskalica za sredstva za zaštitu bilja koje, međutim, uglavnom poseduju ograničen kapacitet razastiranja. Razastiranje količina koje se kreću daleko iznad 1 m3/ha teško može da se realizuje pomoću standardne mehanizacije.

Rastvor amonijum-sulfata iz rektifikacije u najvećoj meri ispunjava zahteve iskoristivog proizvoda. On poseduje sadržaj N od gotovo 10 % i već se kao proizvod od prečišćavanja otpadnog vazduha i sporedni proizvod iz hemijske industrije u većim količinama prodaje kao đubrivo u oblasti poljoprivrede.

Za proizvode iz tretmana tečne faze sa osiromašenim sadržajem, odnosno bez sadržaja hranljivih materija, u proračunima ekonomske isplativosti nisu projektovani troškovi ili prihodi od iskorišćenja. Prihodi ovde mogu da se ostvare ako se pronađu kupci kojima je potrebna tehnološka voda. To se najpre čini mogućim kod membranske separacije, kod koje iz reverzne osmoze nastaje permeat koji može da se upusti u recipijent. Za sve proizvode koji gotovo da ne sadrže hranljive materije bilo bi moguće korišćenje za orošavanje ili zalivanje, a za proizvode sa dozvolom za direktno upuštanje u recipijent, i ispuštanje u neku reku ili jezero. Ako te mogućnosti ne postoje, potreban je priključak na prečistač sa odgovarajućim hidrauličkim i biološkim kapacitetima. Usled toga nastaju dodatni troškovi koji moraju da se uzmu u obzir.

10.4.3 Poređenje postupaka za tretman ostatka fermentacije

Ovde prikazani postupci tretmana ostatka fermentacije se dosta međusobno razlikuju u pogledu svoje dosadašnje rasprostranjenosti i funkcionalne bezbednosti (tabela 10.18). Postupci separacije čvrste i tečne faze ostatka fermentacije odgovaraju stanju tehnike i već se često primenjuju. Međutim, kod delimičnog tretmana po pravilu ne dolazi do smanjenja količina potrebnih za razastiranje po poljoprivrednim površinama i trošak za razastiranje ostatka fermentacije se povećava.

Postupci za sušenje čvrste faze su već etablirani u drugim oblastima primene i prilagođavaju se za sušenje ostatka fermentacije. Pri tome mogu da se očekuju samo još mali tehnički problemi. Sušenje ostatka fermentacije je, međutim, ekonomski interesantno jedino ako se ostatak fermentacije nakon sušenja koristi na isplativ način ili ne postoji druga mogućnost iskorišćenja otpadne toplote biogas postrojenja.

Postupci za tretman tečne faze još ne odgovaraju stanju tehnike i ovde postoji još velika potreba za daljim razvojem. Tehnika je najdalje odmakla kod postupaka membranske separacije. Postoji nekoliko ponuđača na tržištu i referentna postrojenja koja rade manje-više bez smetnji. Uprkos tome, i ovde postoji razvojni potencijal da bi se izmenama u postupku smanjila potrošnja energije i habanje. Ovde se, na primer, već razvijaju rešenja sa poboljšanom separacijom čvrste faze pomoću kojih se produžava radni vek membrana i koja treba da smanje potrošnju energije.

Postupci za uparavanje i rektifikaciju još nisu toliko napredovali da bi mogli da se koriste u širim razmerama. Iz tog razloga još uvek nije moguća sigurna ocena ekonomskih aspekata i očekivanog kvaliteta proizvoda tretmana.


[10-1] Döhler, H.; Schießl, K.; Schwab, M. (1999): BMBF – Förder-schwerpunkt, Umweltverträgliche Gülleaufbereitung und -verwertung. KTBL Arbeitspapier 272. KTBL Darmstadt.

[10-2] LTZ (2008): Inhaltsstoffe in Gärprodukten und Möglichkeiten zu ihrer geordneten pflanzenbaulichen Verwertung. Projektbe-richt, Landwirtschaftliches Technologiezentrum Augustenberg (LTZ).

[10-3] KTBL (2005): Schwermetalle und Tierarzneimittel in Wirt-schaftsdüngern. KTBL-Schrift 435, 79 S.

[10-4] Klingler, B. (1996): Hygienisierung von Gülle in Biogasanlagen. In: Biogas-Praxis Grundlagen-Planung- Anlagenbau- Beispiele. Ökobuch Staufen bei Freiburg: 141

[10-5] Philipp, W.; Gresser, R.; Michels, E.; Strauch, D. (1990): Vorkommen von Salmonellen in Gülle, Jauche und Stallmist landwirtschaftlicher Betriebe in einem Wasserschutzgebiet.

[10-6] Steinmöller, S.; Müller, P.; Pietsch, M. (2007): Phytohygie-nische Anforderungen an Klärschlämme – Regelungsnot-wendigkeiten und -möglichkeiten. In: Perspektiven der Klärschlammverwertung, Ziele und Inhalte einer Novelle der Klärschlammverordnung. KTBL-Schrift 453, KTBL, Darmstadt

[10-7] Döhler et al. (2002): Anpassung der deutschen Methodik zur rechnerischen Emissionsermittlung an internationale Richtlinien sowie Erfassung und Prognose der Ammoniak-emissionen der deutschen Landwirtschaft und Szenarien zu deren Minderung bis zum Jahre 2010, Berlin

[10-8] FNR (2009): Ergebnisse des Biogasmessprogramm II, Gülzow[10-9] Clemens, J.; Wolter, M.; Wulf, S.; Ahlgrimm, H.-J. (2002):

Methan- und Lachgas-Emissionen bei der Lagerung und Ausbringung von Wirtschaftsdüngern, in: KTBL-Schrift 406, Emissionen der Tierhaltung, S. 203–214

[10-10] Roth, U.; Niebaum, A.; Jäger, P. (2006): Gasdichte Abdeckung von Gärrestlagerbehältern – Prozessoptimierung und wirtschaftliche Einordnung. In: KTBL-Schrift 449 (2006): Emis-sionen der Tierhaltung. Messung, Beurteilung und Minderung von Gasen, Stäuben und Keimen. KTBL, Darmstadt, 328 S.

[10-11] Niebaum, A.; Roth, U.; Döhler, H. (2008): Bestandsaufnahme bei der Abdeckung von Gärrestlagerbehältern. In: Emissions-vermeidung beim Betrieb von Biogasanlagen: KRdL-Experten-forum, 04. November 2008, Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit, Bonn. Düsseldorf: Kommission Reinhaltung der Luft im VDI und DIN, 6 S.

[10-12] Döhler, H. (1996): Landbauliche Verwertung stickstoffreicher Abfallstoffe, Komposte und Wirtschaftsdünger. In Wasser und Boden, 48 Jahrgang. 11/1996

[10-13] ASUE (Arbeitsgemeinschaft für sparsamen und umweltfreund-lichen Energieverbrauch e. V.), Energiereferat der Stadt Frank-furt (2005): BHKW-Kenndaten 2005 – Module, Anbieter, Kosten. Broschüre, Kaiserslautern

[10-14] Döhler, H.; Menzi, H.; Schwab, M. (2001): Emissionen bei der Ausbringung von Fest- und Flüssigmist und Minderungsmaß-nahmen, KTBL/UBA – Symposium, Kloster Banz.

[10-15] Gutser, R. (2008): Optimaler Einsatz moderner Stickstoff-dünger zur Sicherung von Ertrag und Umweltqualität, Vortrag vom 02.02.2006 zur Fachtagung Düngung in Bösleben (TU München)

203202


[10-16] KTBL (2009): Strompreise aus Biomasse – Vergütungsrechner für Strom aus Biogas. www.ktbl.de/index.php?id=360

[10-17] Körschens, Martin et al. (2004): Methode zur Beurteilung und Bemessung der Humusversorgung von Ackerland. VDLUFA Standpunkt, Bonn

[10-18] EEG (2008): Gesetz für den Vorrang Erneuerbarer Energien (Erneuerbare-Energien-Gesetz – EEG). 25 Oktober 2008, BGBl. I: 2.074

[10-19] DüngemittelV (2012): Verordnung über das Inverkehrbringen von Düngemitteln, Bodenhilfsstoffen, Kultursubstraten und Pflanzenhilfsmitteln (Düngemittelverordnung, DüMV). 5. Dezember 2012, BGBl. I. S. 2.482

[10-20] DüV (2012): Verordnung über die Anwendung von Düngemit-teln, Bodenhilfsstoffen, Kultursubstraten und Pflanzenhilfsmit-teln nach den Grundsätzen der guten fachlichen Praxis beim Düngen. Neufassung der Düngeverordnung (24.2.2012); BGBl. I. S. 212

[10-21] 1774/2002 (2002): Verordnung (EG) Nr. 1774/2002 des Europäischen Parlaments und des Rates vom 3. Oktober 2002 mit Hygienevorschriften für nicht für den menschlichen Verzehr bestimmte tierische Nebenprodukte (Abl. L 273 vom 10.10.2002)

[10-22] TierNebV (2012): Verordnung zur Durchführung des Tierische Nebenprodukte-Beseitigungsgesetzes (Tierische Nebenpro-dukte-Beseitigungsverordnung – TierNebV) vom 23. April 2012, BGBl. I. S. 611

[10-23] BioAbfV (2012): Verordnung über die Verwertung von Bioabfällen auf landwirtschaftlich, forstwirtschaftlich und gärtnerisch genutzten Böden (Bioabfallverordnung – BioAbfV) vom 23. April 2012, BGBl. I. S. 2.955

11 REALIZACIJA PROJEKTA

Implementacija i samim tim realizacija projekta izgradnje biogas postrojenja obuhvata sve aktivnosti počevši od razvoja ideje, izrade studije izvodljivosti, planiranja postrojenja, pa sve do puštanja postrojenja u rad. U toku realizacije projekta izgradnje biogas postrojenja inicijator projekta (na primer poljoprivrednik), u zavisnosti od svog angažovanja i raspoloživih personalnih i finansijskih resursa, razne projektne faze može da ostvari sam. Pojedinačne faze razvoja ideje, izrade studije izvodljivosti, nadovezujuće pripreme investicije kao i planski koraci pribavljanja dozvole i izgradnje postrojenja sa puštanjem u rad prikazani su na slici 11.1.

Da bi se pružio obuhvatan pregled tih faza realizacije i predstavili glavni pojedinačni zadaci, naredni odeljci, ilustracije radi, pretežno sadrže pregledne kontrolne liste.

11.1 Ideja i nacrt projekta

Nakon što se razvila ideja za projekat izgradnje biogas postrojenja, inicijatoru projekta preporučuje se da kao polazište za postupanje prilikom realizacije ideje izradi nacrt koji bi trebalo da predstavlja prvi osnov za ocenu projekta. Nacrt projekta predstavlja kako osnov za lokacijski specifičnu tehničku izvodljivost, za procenu načelne mogućnosti finansiranja projekta i korišćenja podsticaja, tako i za uspostavljanje bitnih kontakata sa potencijalnim projektnim kancelarijama. Preporučuje se prethodno pribavljanje informacija od operatera biogas postrojenja o postupku planiranja i radu postrojenja, pre svega onih u kojima se koriste supstrati identični planiranim.

Prilikom razmatranja projekata izgradnje biogas postrojenja bitno je obuhvatiti celokupan sistem, počevši od raspoloživosti supstrata preko faktičkog postrojenja za proizvodnju biogasa, pa sve do distribucije energije do potrošača. Pri tome je bitno da se tri parcijalne oblasti prikazane na slici 11.2 od samog početka razmotre podjednako detaljno sa ciljem pouzdane preliminarne ocene projektne ideje.

IDEJA/NACRT PROJEKTA/ANALIZA EKONOMSKE ISPLATIVOSTI

STUDIJA IZVODLJIVOSTI

PRIPREMA INVESTICIJE

PRIPREMA ZA DOBIJANJE DOZVOLE

PLANIRANJE KONSTRUKTIVNOG REŠENJA

IZGRADNJA POSTROJENJA

PUŠTANJE U RAD

Slika 11.1: Koraci u toku realizacije projekta proizvodnje i korišćenja biogasa

Da bi se u kasnijim fazama planiranja izbegli nepotrebni dodatni poslovi, izrada nacrta projekta trebalo bi da se sprovede u sledećim koracima i da se evaluira pomoću obračunskih osnova prikazanih u ovom priručniku (vidi poglavlje 8):1. utvrđivanje i provera raspoložive količine supstrata; definisanje

lanca snabdevanja biomasom,2. gruba tehnička konfiguracija postrojenja,3. provera raspoloživih površina,4. procena troškova, podsticaja i ekonomske isplativosti,5. provera koncepta prodaje energije i6. procena mogućnosti dobijanja dozvole i prihvatljivosti

postrojenja.

[10-24] Ebertseder, T. (2007): Düngewirkung von Kompost und von flüssigen Gärrückständen im Vergleich. Humus und Kompost 172008, S, 64–67,

[10-25] Faustzahlen Biogas (2009), 2. überarbeitete Auflage, KTBL (Hrsg.), Darmstadt

[10-26] KTBL (2012): Betriebsplanung Landwirtschaft 2012/2013. Kuratorium für Technik und Bauwesen in der Landwirtschaft e. V. (Hrsg.), Darmstadt

[10-27] Humboldt-Universität zu Berlin (2012): Untersuchungen zum phytosanitären Risiko durch die anaerobe Vergärung von pflanzlichen Biomassen in Biogasanlagen. Abschlussbericht zum Forschungsprojekt 22013207, Berlin

Slika 10.8: Razastiranje ostatka fermentacije po poljoprivrednim površinama [Stefan Thiermayer/Fotolia.com]

205204

Priručnik o biogasu –Od proizvodnje do korišćenja Realizacija projekta

11

Slika 11.2: Ukupan sistem projekta izgradnje biogas postrojenja

1. korak: Izrada nacrta projekta

Proveriti dugoročno raspoložive supstrate

Koji supstrati sa sopstvenog gazdinstva stoje dugoročno na raspolaganju?Da li ću svoje gazdinstvo menjati srednjeročno/dugoročno? Kakve će to posledice imati na moje biogas postrojenje? (biološki/materijalno, procesno-tehnički, energetski)Da li mogu dugoročno da računam sa supstratima izvan svog gazdinstva?Da li je korišćenje tih supstrata isplativo u okviru zakonskih zahteva? (pitanje srazmernosti)

Obilazak biogas postrojenja Iskoristite obilaske postrojenja kao platformu za prikupljanje iskustava i portal za razmenu informacija! Koje konstruktivne varijante nudi tržište?Gde se javljaju konstruktivni/procesno-tehnički problemi?Kako su ti problemi rešavani?Kakva iskustva su operateri stekli sa različitim komponentama i kombinacijama supstrata?

Proveriti svoje raspoloživo vreme

Treba proveriti dnevno potreban broj radnih sati za rutinske poslove, poslove kontrole i održavanja (vidi poglavlje 9.1.3).Da li to može da se uskladi sa situacijom u mom gazdinstvu?Kakav model organizacije radnog vremena je moguć u okviru porodice? (na primer naslednici gazdinstva) Da li mora da se angažuje eksterna radna snaga?

Proveriti mogućnosti iskorišćenja toplotne energije

Da li izvan mog gazdinstva postoje mogućnosti prodaje toplotne energije?Koje količine toplotne energije treba isporučiti mesečno?

Utvrđivanje raspoloživog budžeta

„Pregled kase“Kakav razvoj prihoda može da se očekuje?Da li će se u narednom periodu značajno promeniti situacija ili imovinske prilike?

Ciljevi 1. koraka: • Prva ocena mogućnosti u okviru gazdinstva • Ispitivanje iskustava iz prakse • Upoznavanje na tržištu postojećih ponuda postrojenja/komponenti

Za prvu ocenu projekta nije potrebno da se gore navedeni aspekti utvrde definitivno – pošto to sledi u narednoj fazi planiranja – već samo da se osigura da za svaki aspekat postoji najmanje jedno ili po mogućnosti više rešenja za uspešnu realizaciju projekta.

11.2 Studija izvodljivosti

Nakon što je inicijator projekta na osnovu nacrta doneo odluku o daljem razvoju potencijalnog projekta izgradnje biogas postrojenja, potrebno je izraditi studiju izvodljivosti. Ona se po pravilu u velikoj meri oslanja na nacrt projekta sa ciljem da se utvrde sva tehnička, ekonomska i ostala polazišta, kao i okvirni uslovi i da se podvrgnu detaljnoj proveri. Za razliku od nacrta projekta koji sadrži prvu kvalitativnu ocenu planiranog projekta, studija izvodljivosti obuhvata kvantitativne aspekte planiranog projekta i moguće varijante njegove realizacije.

U narednom poglavlju se shodno slici 11.3 detaljno navode i bliže razmatraju kriterijumi koji su merodavni za ocenu izvodljivosti projekta izgradnje biogas postrojenja.

Sa izradom studije izvodljivosti stvara se osnov za donošenje odluke koja prati sledeće ciljeve:• provera tehničke i ekonomske izvodljivosti projekta bazirana

na utvrđivanju svih okvirnih i specifičnih lokacijskih uslova,• procena tehničkog i ekonomskog rizika,• identifikovanje eliminacionih kriterijuma,• provera mogućih organizacionih i operativnih struktura,• obezbeđivanje osnova za podnošenje zahteva za podsticajna

sredstva,• stvaranje osnova za procenu mogućnosti finansiranja.

RASPOLOŽIVOST SUPSTRATA

IZBOR LOKACIJE

LOGISTIČKI TOKOVI MATERIJALA

IZBOR TEHNOLOGIJE

KORIŠĆENJE GASA

OCENA/DONOŠENJE ODLUKE

STUDIJA IZVODLJIVOSTI

Slika 11.3: Kriterijumi za ocenu izvodljivosti izgradnje biogas postrojenja

2. korak: Izrada studije izvodljivosti

Angažovanje iskusne i ozbiljne projektantske kancelarije/odeljenja za planiranje iskusnog i ozbiljnog proizvođača postrojenja

Ta lica su od velikog značaja za dalji razvoj i planiranje projekta i biće uključena u sve dalje korake.Oni su u kontaktu sa zaposlenima u organima nadležnim za izdavanje dozvola kao i nadležnim licima u pokrajinskim službama.

Uspostavljanje kontakta sa poljoprivrednim savetnikom

On poseduje iskustvo sa izgradnjom i radom biogas postrojenja i kompetentno stoji na raspolaganju za dodatna pitanja, počevši od izbora lokacije i lokacijskih uslova, pa sve do koncepcije, izvođenja i puštanja u rad.

Utvrđivanje vrste konstrukcije i postupka, kao i dimenzioniranje postrojenja

Definisanje lokacijskih uslova, na primer ispitivanje tla. Izbor lokacije (od pomoći: situacioni plan gazdinstva, objekata, površine silosa).Mesto najbliže tačke isporuke električne energije ili gasa u mrežu.Odluka o svrsishodnoj konfiguraciji/konstrukciji postrojenja i procesne tehnike uzimajući u obzir budući način poslovanja i restrukturiranje gazdinstva uslovljeno biogas postrojenjem. Dimenzioniranje komponenti postrojenja shodno analizi potencijala. Pitanje načina postupanja: kako će se projekat realizovati?Da li će se izgraditi postrojenje po principu “ključ u ruke”? Da li će se odvojeno dodeljivati poslovi za izvođenje pojedinačnih radova?U kom obimu je planirano izvođenje radova u sopstvenoj režiji?Da li izgradnja može da se realizuje od strane grupe privatnih investitora?Za koje radove će se raspisati detaljni tenderi? (na primer zemljani radovi, elektrika, ...)Ostaviti slobodan prostor za variranje konstrukcije!

Ciljevi 2. koraka: • Uključivanje iskusnog planera ili savetnika za potrebe izrade studije izvodljivosti • Definisanje poželjnih dimenzija postrojenja sa vrstom konstrukcije i postupka i mogućim tačkama isporuke

električne energije, toplotne energije ili tretiranog biogasa u mrežu

207206


11

11.2.1 Raspoloživost supstrataZa realizaciju i rad biogas postrojenja od odlučujućeg je značaja u kojoj meri su supstrati za rad postrojenja raspoloživi u dovoljnoj količini i u toku cele godine. Pri tome treba ispitati, uz koje prihvatljive troškove mogu da se nabave supstrati. Poljoprivredna gazdinstva koja se bave i stočarstvom imaju tu prednost što na lokaciji biogas postrojenja povoljno i bez komplikovane logistike na raspolaganju stoji već jedan supstrat (tečni stajnjak, ekskrementi životinja ili čvrsti stajnjak) i što njegov kvalitet kao organsko đubrivo istovremeno može da se poboljša procesom fermentacije (vidi poglavlje 4.1). Za gazdinstva koja proizvode samo komercijalne poljoprivredne kulture, za razliku od toga, raspoloživost supstrata zavisi isključivo od raspoloživih poljoprivrednih površina i sa njima povezanih troškova proizvodnje [11-1]. Vrsta i raspoloživost supstrata utiču na tehniku koja će se primeniti u biogas postrojenju. Kontrolna lista za utvrđivanje raspoloživosti supstrata navedena je u pratećem delu teksta.

11.2.2 Izbor lokacijePrilikom izbora lokacije za izgradnju biogas postrojenja u obzir treba uzeti s jedne strane specifične lokacijske uslove (pogodno tlo za gradnju, dosadašnja namena, priključci na vodove itd.) koji se posebno odražavaju na stavku troškova izgradnje, a s druge strane i odredbe propisa o izgradnji, kao i društvene/socijalne aspekte. Kriterijumi za izbor lokacije za izgradnju biogas postrojenja šematski su prikazani na slici 11.4.

11.2.2.1 Specifični lokacijski aspekti Treba unapred razjasniti da li favorizovana lokacija poseduje potrebnu površinu, da li je tlo pogodno za izgradnju, po mogućnosti bez postojećih kontaminacija, kao i da li mogu da se iskoriste postojeći objekti i skladišne površine i da li postoje priključci na mrežu i potrošači toplotne energije (vidi 9.1.1). Cilj ovog razmatranja je da se potrebni troškovi izgradnje svedu na najmanju moguću meru. Relativno niski rasponi snaga u domenu proizvodnje biogasa u oblasti poljoprivrede i sa time povezani tokovi supstrata omogućavaju koncepte snabdevanja supstratima i zbrinjavanja ostatka fermentacije putem drumskog transporta. Isplativost transporta mnogih supstrata ograničena je usled njihove relativno male energetske gustine. Shodno tome, za snabdevanje biogas postrojenja u obzir dolazi pre svega biomasa iz bližeg regionalnog okruženja. Najpogodnije je odabrati lokacije koje su povezane sa putevima srednje opterećenosti saobraćajem (na primer magistrale) [11-3].

11.2.2.2 Građevinsko-pravni aspekti Shodno propisima o izgradnji pravi se razlika između centralnih i rubnih zona naseljenih mesta. Pri tome centralna zona obuhvata sve površine unutar zatvorenog naseljenog mesta, naspram čega se rubna zona definiše kao površina izvan naseljenog mesta. Granica između centralne i rubne zone bazirana je na usvojenim generalnim urbanističkim planovima lokalnih samouprava. Da bi se sprečilo urbano rasplinjavanje, ograničena je izgradnja u rubnoj zoni. Shodno Građevinskom

3. korak: Raspoloživost supstrata

Utvrđivanje raspoloživih supstrata

Koje vrste biomase stoje na raspolaganju kao supstrati:• ostaci iz poljoprivrede (na primer tečni

stajnjak goveda, ekskrementi peradi)• agroindustrijski otpad (na primer komina od

krompira, voća)• otpad iz industrije, privrede i trgovine (na

primer sadržaji separatora masti)• komunalni otpad • (na primer organski otpad)• obnovljive sirovine, energetske biljke (na

primer kukuruzna silaža, travna silaža)U kojim vremenskim intervalima supstrati stoje na raspolaganju?U kom kvalitetu se supstrati isporučuju?

Dobavljači biomase

Koji potencijalni dobavljači dolaze u obzir za dugoročne isporuke biomase?

Troškovi snabdevanja

Koji su troškovi snabdevanja supstratima?

Skladišne površine

Koja veličina skladišnih površina mora da se obezbedi na planiranoj lokaciji?

Mere pripreme Koje mere predtretmana (mešanje, usitnjavanje) korišćenih supstrata su potrebne?

Ciljevi 3. koraka:

• Izbor supstrata sa stanovišta procesa fermentacije izvodljivog u praksi

• Definisanje mera predtretmana i pripreme supstrata

• Izbor potencijalnih dobavljača biomase

zakoniku (BauGB) § 35 st. 1 je izgradnja biogas postrojenja u rubnoj zoni dozvoljena samo pod određenim uslovima i tada se to postrojenje smatra povlašćenim (vidi poglavlje 7.3.1). Osim toga, eventualno u obzir treba uzeti i aspekte regulisane u propisima o zaštiti od emisija (vidi poglavlje 7.3.2), kao i moguće zahteve uslovljene zadiranjem u prirodu (na primer kompenzacione mere).

11.2.2.3 Društveni/socijalni aspekti Iskustvo pokazuje da u slučaju planirane realizacije projekta izgradnje biogas postrojenja – pre svega u ruralnim predelima – može da dođe do diskusija o prihvatljivosti za stanovništvo ili institucije. Taj problem može posebno nepovoljno da se odrazi na mogućnost dobijanja dozvole. Otpor pogođenog lokalnog stanovništva prema planiranom projektu posebno mogu da izazovu očekivane negativne posledice, kao na primer emisije neprijatnih mirisa i buke, povećano saobraćajno opterećenje, vizuelna pojava okruženja lokacije postrojenja. Stoga je neizostavno potrebno što ranije sprovođenje aktivnosti za podizanje stepena prihvaćenosti, kao na primer blagovremeno informisanje i participacija suseda i institucija, kao i ciljanih mera informisanja javnosti da bi se osigurala prihvaćenost favorizovane lokacije za biogas postrojenje.

11.2.3 Logistički tokovi materijalaU svetlu decentralizovanog nastanka biomase i u kontekstu delom decentralizovane, delom centralizovane strukture kupaca, logističko upravljanje nabavkom biomase zauzima značajno mesto unutar celokupnog lanca snabdevanja. Ono pri tome obuhvata sve aktivnosti unutar gazdinstva i na tržištu koje su usmerene na stavljanje na raspolaganje supstrata. Pri tome težište leži na optimalnoj organizaciji tokova materijala i informacija od dobavljača do kupca.

4. korak: Izbor lokacije

Provera zemljišta Koje su karakteristike terena?Da li postoji adekvatno tlo za izgradnju?Da li se lokacija nalazi u industrijskoj zoni (na margini) ili na području poljoprivrednog gazdinstva u rubnoj zoni naseljenog mesta (povlašćeno)? Koji su troškovi zemljišta?

Provera infrastrukture Da li je prilazni put pogodan za saobraćaj teretnih vozila?Koji priključci komunalne infrastrukture (struja, voda, kanalizacija, telekomunikacije, prirodni gas) postoje na lokaciji?

Proveriti lokaciju u pogledu isporuke električne energije u mrežu

Koliko je udaljena najbliža tačka isporuke električne energije u mrežu?

Proveriti mogućnosti iskorišćenja toplotne energije

Da li izvan lokacije postoje mogućnosti prodaje toplotne energije?Da li otpadna toplota iz kogenerativnog procesa može da se iskoristi u sopstvenom gazdinstvu?Koje količine toplotne energije moraju da se isporuče mesečno?Da li postoji mogućnost postavljanja „satelitskog“ kogenerativnog postrojenja, tj. kogenerativnog postrojenja koje je od biogas postrojenja prostorno odvojeno i preko dužeg gasovoda povezano sa rezervoarom za gas?

Proveriti mogućnosti upumpavanja gasa u mrežu

Da li na lokaciji postoji mogućnost da se tretirani biogas upumpava u postojeću susednu mrežu prirodnog gasa? (vidi poglavlje 6.3)

Podizanje stepena prihvaćenosti u javnosti

Koji susedi su uključeni?Koji susedi i gazdinstva moraju blagovremeno da se informišu o projektu i eventualno uključe u projekat?Ko su potencijalni potrošači toplotne energije?Koje javne institucije blagovremeno moraju da se uključe u aktivnosti transparentnog informisanja javnosti (na primer uključivanje gradonačelnika, organa nadležnog za izdavanje dozvole)?Koji aspekti zaštite prirode moraju da se uzmu u obzir?

Ciljevi 4. koraka: • Izbor lokacije• Izbor načina korišćenja biogasa (kogenerativno postrojenje na lokaciji, postavljanje „satelitskog“

kogenerativnog postrojenja ili tretman biogasa i upumpavanje u mrežu prirodnog gasa) • Podizanje stepena prihvaćenosti transparentnim informisanjem javnosti

Kod biogas postrojenja izbor logističkih lanaca snabdevanja materijalom i paralelno sa tim sklapanje jednog ili nekoliko, po mogućnosti dugoročnih, ugovora o isporuci biomase poseduje poseban značaj, pošto im je potrebno konstantno snabdevanje u toku godine. Najbolje bi bilo da se fiksni ugovor sa odgovarajućim dobavljačima biomase sklopi još pre izgradnje postrojenja. Na taj način već u fazi planiranja samo postrojenje, kao i dimenzije skladišnih površina i rezervoara, mogu detaljno da se usklade sa odgovarajućim supstratima i intervalima isporuke, sa ciljem da se kompenzuju oscilacije u isporučenim količinama biomase. Bitno je da se pre sastavljanja ugovora razjasni koje su referentne veličine merodavne za obračun. Načelno se obračun vrši prema isporučenoj količini/zapremini biomase (na primer u t, m3). Za te potrebe treba detaljno definisati zahteve i kontrole kvaliteta da bi se smanjio rizik od lošeg kvaliteta supstrata.

Priprema (usitnjavanje i mešanje) kao i unos supstrata u fermentor ostvaruje se pomoću odgovarajućih uređaja za doziranje (transportni puževi) (vidi poglavlje 3.2.1). Unutar postrojenja se transport supstrata uglavnom odvija pomoću pumpi na električni pogon. Izbor odgovarajućih pumpi i transportnih uređaja u velikoj meri zavisi od korišćenih supstrata i stepena njihove pripreme.

U narednom delu navedena je kontrolna lista za ocenu logističkih tokova materijala (5. korak).

Specifični lokacijski aspekti

Građevinsko-pravni aspekti

Društveni/socijalni

aspekti

Projekat izgradnje biogas

postrojenja

Slika 11.4: Kriterijumi za izbor lokacije

209208


11

5. korak: Logistički tokovi materijala

Konkretizacija i aktuelizacija količine materijala

Sa kojim količinama supstrata treba računati?Koliko iznosi prosečna udaljenost potencijalnih dobavljača supstrata?Kako izgleda godišnja krivulja nastanka supstrata?Koje su karakteristike supstrata planiranih za korišćenje?

Utvrđivanje lanca snabdevanja supstratima

Koji oblik isporuke supstrata je najefikasniji za planirano postrojenje?Koje mogućnosti dugoročnog i kratkoročnog skladištenja postoje na planiranoj lokaciji? Koji su neophodni koraci pripreme i doziranja?Koja cenovna nesigurnost postoji u slučaju kupovine supstrata?

Izbor dobavljača biomase i korisnika ostataka fermentacije

Koje uslove isporuke i zahteve kvaliteta supstrata treba dogovoriti sa odgovarajućim dobavljačima biomase? (na primer obračun isporučene količine/zapremine biomase) Da li postoje korisnici za ostatak fermentacije?

Transport supstrata unutar postrojenja

Koja mehanizacija za manipulaciju i transport će se koristiti na lokaciji postrojenja?Koja pumpna i transportna tehnika će se koristiti unutar postrojenja?

Utvrđivanje načina skladištenja ostatka fermentacije

Koje količine ostatka fermentacije će nastajati?Koji način skladištenja ostatka fermentacije je građevinsko-tehnički moguć?Koja vrsta transporta i intervali razastiranja ostataka fermentacije po poljoprivrednim površinama mogu da se planiraju?

Ciljevi 5. koraka: • Definisanje mehanizacije za transport i manipulaciju • Definisanje veličine površina za skladištenje supstrata i ostatka fermentacije na lokaciji biogas postrojenja • Izbor dobavljača biomase i korisnika ostatka fermentacije • Dogovaranje isporuke i po mogućnosti sklapanje dugoročnih ugovora o isporuci

11.2.4 Izbor tehnologijeShodno stanju današnje procesne tehnike primenljive u praksi, izbor tehnologije planiranog biogas postrojenja baziran je pre svega na raspoloživim supstratima (vidi poglavlje 3), postojećoj infrastrukturi, uključenim akterima i ostvarivom finansiranju. U narednom delu navedena je kontrolna lista za izbor tehnologije (6. korak).

6. korak: Izbor tehnologije

Izbor postupka fermentacije Da li postrojenje treba da radi po principu mokre ili suve fermentacije ili u kombinaciji oba? Sa kojim procesnim fazama i kojom procesnom temperaturom treba da radi postrojenje?

Izbor komponenti postrojenja Koje komponente postrojenja treba da se koriste?• tehnika za prijem, pripremu i punjenje • konstrukcija fermentora sa ugradnim elementima i tehnikom za mešanje • vrsta rezervoara za gas• način skladištenja ostatka fermentacije• korišćenje biogasa

Uključeni akteri Koja poljoprivredna gazdinstva i preduzeća su uključena kao umreženi partneri?Koja iskustva poseduju učesnici?Koja preduzeća za instalaciju i remont stoje na raspolaganju u bližoj okolini?Koja znanja o pripremi i doziranju supstrata, transportnoj tehnici, tehnici siliranja poseduju saradnici i partneri?

Ciljevi 6. koraka: • Izbor komponenti postrojenja prema najmodernijem stanju tehnike od visokokvalitetnog materijala koje omogućavaju lako održavanje i automatizaciju rada.

11.2.5 Korišćenje gasaU zavisnosti od specifičnih lokacijskih uslova i planiranog načina konačnog korišćenja treba doneti odluku o načinu energetskog iskorišćenja proizvedenog biogasa (vidi poglavlje 6). U daljem tekstu nalazi se kontrolna lista na temu korišćenja gasa u okviru biogas postrojenja (7. korak).

7. korak: korišćenje gasa

Način korišćenja biogasa Kako dobijeni energent može efikasno da se iskoristi na lokaciji postrojenja?• proizvodnja električne i toplotne energije u kogenerativnom procesu (na primer KOGP, mikro gasna turbina itd.) • proizvodnja rashladne energije u procesu trigeneracije • tretman biogasa (odvlaživanje i desumporizacija) do nivoa kvaliteta prirodnog gasa radi upumpavanja u javnu

mrežu prirodnog gasa ili mikro gasne mreže • prerada u gorivo za motorna vozila • termičko iskorišćenje biogasa

Ciljevi 7. koraka: • Izbor načina energetskog iskorišćenja biogasa

11.2.6 Ocena i donošenje odlukeOcena i odluka u prilog realizaciji projekta izgradnje biogas postrojenja donosi se prema ekonomskoj isplativosti i načinu finansiranja (vidi poglavlje 8.2). Odgovarajuća kontrolna lista nalazi se pod korakom 8: Ocena i donošenje odluke.

8. korak: Ocena i donošenje odluke

Izrada detaljnog plana troškova Na osnovu definisane vrste postupka moguće je detaljno planiranje troškova. Plan troškova trebalo bi da je koncipiran tako da je u bilo kom trenutku moguća kontrola troškova.Troškovne stavke trebalo bi da se podele na sledeće blokove:• troškovi pojedinačnih komponenti• troškovi supstrata isporučenih do fermentora• amortizacija• održavanje, remont i popravke • kamate• osiguranje• troškovi zarada• troškovi finansiranja i pribavljanja dozvola• troškovi planiranja• troškovi snabdevanja energijom, troškovi priključka na mrežu• eventualno transportni troškovi• opšti troškovi (telefon, prostorije, režije itd.)Troškove pojedinačnih komponenti treba raščlaniti i u slučaju izvođenja radova u sopstvenoj režiji ili dodele posla za izvođenje pojedinih radova detaljno kvantifikovati.

Mogući podsticaji Pored programa tržišnih podsticaja i kredita KfW-a sa povoljnim kamatama na saveznom nivou, postoje različiti podsticajni programi u pojedinim saveznim pokrajinama. Koje institucije nadležne za podsticaje treba kontaktirati?Koji preduslovi za apliciranje, odnosno korišćenje podsticaja moraju da se ispune?Koji rokovi moraju da se ispune?Koja dokumentacija mora da se podnese?

Finansiranje Treba utvrditi koja su tuđa sredstva potrebna. Treba iskoristiti savetodavne usluge koje nude finansijske institucije, a koncepte finansiranja treba detaljno ispitati u pogledu situacije u gazdinstvu. Treba uporediti razne finansijske ponude.

Ciljevi 8. koraka: • Analiza ekonomske isplativosti; pri tome uzeti u obzir ocenu dodatnih prednosti (na primer miris, koliko je tečan ostatak fermentacije itd.)

Posledica: eventualno stupanje u kontakt sa (susednim) gazdinstvima radi• dodatne nabavke supstrata, • osnivanja zajedničkog preduzeća radi zajedničkog upravljanja postrojenjem

→ponovna analiza ekonomske isplativosti kao osnov za donošenje odluke

211210


11

9. korak: Priprema investicije i mogućnosti finansiranja

Odnosi sa javnošću Najava i prezentacija projekta kod gradonačelnika ili opštinskog veća kao i politika transparentnog informisanja javnosti (susedi, stanovništvo).

Finansiranje Koja investiciona sredstva stoje na raspolaganju?Koji modeli finansiranja postoje?Da li je inicijator projekta kreditno sposoban?

Sopstveni kapital Preduslov za korišćenje na tržištu uobičajenih bankarskih kredita ili državnih podsticaja jeste obezbeđivanje minimalnog udela sopstvenih sredstava u vidu samoučešća ili hipotekarnog kredita. Samoučešće je moguće u vidu gotovinskog ili materijalnog uloga u obliku osnovnih sredstava potrebnih za rad i/ili finansijskih sredstava. Udeo sopstvenog kapitala može da se poveća uključivanjem dodatnih suvlasnika i partnera u projekat ili izdavanjem akcija (na primer, osnivanje kombinovane forme d.o.o. i komanditnog društva (nemački GmbH & Co. KG)).

Finansiranje iz fondova Kod finansiranja preko specijalnih projektnih ili investicionih fondova privatni ulagači i investitori obezbeđuju sopstveni kapital za finansiranje projekata. Projektni fondovi imaju funkciju „sakupljača“ sredstava privatnih ulagača koja se slivaju u planirani projekat izgradnje biogas postrojenja. Sredstva iz fonda mogu da se pokrivaju akcijama ili „tihim“ učešćem u preduzeću.

Podsticaji Na nivou pokrajina, savezne države i EU postoji niz podsticajnih programa za podršku pojačanom energetskom iskorišćenju biomase. Podsticaji javnih davalaca uglavnom su usmereni na projekte namenjene demonstraciji i uvođenju na tržište inovativnih tehnologija i zavise od datih budžetskih planova.

Tuđi kapital Kod tuđeg kapitala se po pravilu pravi razlika između bankarskih i podsticajnih kredita. Bankarski kredit: banka podržava finansiranje biogas postrojenja u vidu kredita pod uslovom postojanja kreditne sposobnosti primaoca kredita kao i ekonomske isplativosti planiranog biogas postrojenja.Podsticajni kredit: podsticajni krediti su dugoročne pozajmice sa povoljnim kamatama koje se od strane institucija stavljaju na raspolaganje radi podsticanja korišćenja biogasa (na primer KfW, tzv. Ekobanke, Evropska investiciona banka).

Ugovaranje energetskih usluga (tzv. kontrakting)

Kod ugovaranja energetskih usluga (model operatera) se investicije koje ne može da izvrši inicijator projekta dodeljuju trećim licima (ugovarač, operater). Eksterni pružalac usluga potrebne mere za realizaciju projekta sprovodi u sopstvenoj odgovornosti i za sopstveni račun, čime se i rizik prenosi na pružaoca usluga [11-2].Inicijator projekta (nalogodavac) dobija željene proizvode, kao na primer električnu, toplotnu, rashladnu energiju ili organsko đubrivo a da ne mora da se bavi detaljnim pitanjima planiranja, izgradnje i rada ili finansiranja. Značajni podaci o ugovaranju energetskih usluga mogu da se pronađu u DIN-normi 8930 deo 5 „Kontrakting“ kao i DIN 8930-5.

Lizing Finansiranje biogas postrojenja putem lizinga odvija se preko davaoca lizinga. Davaoci lizinga su po pravilu povezana preduzeća banaka koja se bave lizingom ili privredna društva osnovana od strane lizing preduzeća za potrebe realizacije projekata. Davalac lizinga u okviru dugoročnog ugovora o najmu biogas postrojenje iznajmljuje primaocu lizinga (korisniku postrojenja). Primalac lizinga preuzima korišćenje i upravljanje radom postrojenja, kao i povezane rizike.

Ciljevi 9. koraka: • Informisanje javnosti• Izbor modela finansiranja

11.4 Koraci u planiranju

Planiranje biogas postrojenja deli se na dve oblasti, tj. pripremu za dobijanje dozvole i planiranje konstruktivnog rešenja, koji se opisuju u narednom delu. Pre podnošenja zahteva za izdavanje građevinske dozvole trebalo bi izvršiti pripreme shodno narednoj kontrolnoj listi.

10. korak: Priprema za dobijanje dozvole

Uspostavljanje kontakta sa organima i institucijama relevantnim za odobravanje postrojenja, odnosno izdavanje građevinske dozvole

Prvi razgovor kod organa nadležnog za izdavanje dozvole (zavod za izgradnju, zavod za zaštitu životne sredine, inspekcija rada itd.) u vidu „okruglog stola” sa kratkom prezentacijom projekta trebalo bi da se vodi uz prisustvo planera.Tada se ne uspostavlja samo lični kontakt sa nadležnim osobama u institucijama, već se i detaljno razjašnjavaju okvirni uslovi realizacije planiranog projekta. Da li je projekat u rubnoj zoni povlašćen?Da li su potrebne i moguće izmene/dodatni zahtevi?Koji zahtevi se postavljaju?Koja dokumenta su dodatno potrebna?

Uspostavljanje kontakta sa energetskim preduzećima

Ugovoriti termin za lični razgovor radi prezentacije projekta. Taj termin služi za razjašnjenje dodirnih tačaka: Definisanje najpovoljnije tačke isporuke u mrežu, trebalo bi detaljno formulisati obim izmena/proširenja mreže neophodnih za predviđeni obim isporuke i pribaviti predračun troškova. On bi u svakom slučaju trebalo da se uporedi sa ponudom drugih preduzeća.

Ciljevi 10. koraka: • Prezentacija projekta organu nadležnom za izdavanje dozvole i energetskim preduzećima • Procena mogućnosti realizacije sa aspekta mogućnosti dobijanja dozvole, razjašnjenje problematike rubne

zone i drugih okvirnih uslova, formulisanje i definisanje kriterijuma i zahteva • Sa energetskim preduzećima razjasniti obim isporuke u mrežu i pribaviti ponude• Uporediti ponude energetskih preduzeća Nakon što su eventualno od strane organa nadležnog za izdavanje dozvole formulisani dodatni zahtevi i postoji ponuda energetskog preduzeća:

→Obračunati troškove i ponoviti korak 8!

11.4.1 Priprema za dobijanje dozvolePriprema za dobijanje dozvole načelno obuhvata formulisanje zahteva za izdavanje građevinske dozvole kao i eventualnog zahteva za izdavanje dozvole shodno Saveznom zakonu o zaštiti od emisija i bazirana je na odlukama iz studije izvodljivosti. Prethodno treba utvrditi merodavan postupak izdavanja dozvole zavisno od veličine postrojenja i pravne klasifikacije (vidi 7.3). U svakom slučaju se u okviru svih postupaka izdavanja dozvole primenjuje Građevinski zakonik. Međutim, za praksu su mnogo relevantniji pokrajinski zakoni o izgradnji koji u svakoj saveznoj pokrajini regulišu kako se podnosi zahtev za izdavanje građevinske dozvole (korak 11).

11. korak: Postupak pribavljanja dozvole za poljoprivredno biogas postrojenje

Ciljevi 11. koraka: • Podnošenje zahteva za dobijanje dozvole za izgradnju postrojenja nadležnom organu

Toplotna snaga ložišta kogenerativnog postrojenja > 1 MW (4. BISchV, tačka 1.4)

Proizvodni kapacitet ≥ 1,2 miliona Nm3 sirovog gasa godišnje (4. BISchV, tačka 1.15 a)Kapacitet tretmana ≥ 1,2 miliona Nm3 sirovog gasa godišnje (4. BISchV, tačka 1.15 b)

ne

Izgradnja biogas postrojenja kao sporednog objekta uz stočnu farmu za koju je potrebna dozvola, na primer za ≥ 2.000 tovnih svinja ≥ 600 goveda (4. BISchV, tačka 7.1)

ne

Postrojenja za biološki tretman (4. BISchV, tačka 8.6)• opasnog otpada sa propusnim kapacitetom ≥ 1 t/dan• bezopasnog otpada (osim tečnog stajnjaka) sa propusnim kapacitetom ≥ 10 t/ dan• tečnog stajnjaka (ako isključivo za proizvodnju biogasa) sa propusnim kapacitetom ≤ 100 t/dan ako

je proizvodni kapacitet ≥ 1,2 miliona Nm3 sirovog gasa godišnje

ne

Privremeno skladištenje (4. BISchV, tačka 8.12)• opasnog otpada prema KrWG > 30 t/dan• bezopasnog otpada prema KrWG > 100 t/dan • tečnog stajnjaka ili ostatka fermentacije kapaciteta ≥ 6.500 m³ (4. BISchV, tačka 8.13)

ne

Kapacitet skladištenja tečnog stajnjaka ili ostataka fermentacije ≥ 6.500 m³ (4. BISchV, tačka 9.36)ne

ne

da

da

da

da

da

da

Građevinska dozvola Dozvola prema Saveznom zakonu o zaštiti od emisija

11.3 Priprema investicije putem informisanja javnosti

U javnosti su biogas postrojenja dosta slabo prihvaćena. To je s jedne strane uslovljeno činjenicom da se povezuju sa bukom i neprijatnim mirisima, a s druge strane se strahuje od izmene pejzaža. Stoga bi svi okolni akteri trebalo da se blagovremeno uključe u proces planiranja i obezbeđivanja dozvole za biogas postrojenje, na primer najavom i prezentacijom projekta kod gradonačelnika ili u opštinskom veću. Pri tome od samog početka treba voditi politiku transparentnog informisanja javnosti o vrsti postrojenja i planiranom načinu rada (na primer, otvoreni dan na budućoj lokaciji biogas postrojenja radi informisanja i prezentovanja projekta). Ako se strahovi suseda i stanovništva uzmu u obzir još u procesu planiranja, mogu da se izbegnu prepreke i problemi u odnosu na prihvaćenost postrojenja. To stvara značajan preduslov za planiranu investiciju.

U slučaju da se donese odluka u korist investicije, treba razmotriti mogućnosti finansiranja. Načelno se projekti izgradnje biogas postrojenja finansiraju sopstvenim sredstvima i pomoću kredita. Međutim, sa aspekta ekonomske isplativosti projekta može biti preporučljivo da se ispitaju i drugi izvori finansiranja. Osnov za finansiranje planiranog projekta predstavlja ocena projekta u okviru urađene studije izvodljivosti. Mogućnosti finansiranja projekta izgradnje biogas postrojenja kratko su prikazani u narednom delu.

213212


11

12. korak: Prikupljanje dokumentacije potrebne za dozvoluObrasci zahteva za građevinsku dozvolu/ obrasci za dozvolu shodno propisima o zaštiti od emisija

Pribaviti obrasce od organa nadležnog za izdavanje dozvole – postupak odobravanja prema BImSchG ili BauGB. U slučaju da se sprovodi postupak prema BImSchG, podaci o dokumentima potrebnim u okviru tog postupka navedeni su u obrascima za izdavanje građevinske dozvole.

Kvalifikovani situacioni plan Izdaje se od strane zavoda za katastar i premer. Izvod iz zemljišne knjige Podaci o vlasništvu, vrsti gazdinstva i položaju lokacije. Opis postrojenja i načina rada Planer formuliše obrasce za podatke o postrojenju, postupak (pregled materijala) i opis postrojenja i načina rada.Emisije/imisije Prikaz postupaka/procesa koji prouzrokuju emisije.Procena buke prema TU buka; procena neprijatnih mirisa i plan izvora emisija prema TU vazduh

Ako organ nadležan za izdavanje dozvole na osnovu posebnih lokacijskih uslova odluči da mora da se izvrši stručna procena, u tu svrhu mora da se angažuje sertifikovani veštak shodno § 29 BImSchG.

Zbrinjavanje otpada Prikaz načina korišćenja i zbrinjavanja nastalog otpada i korišćenih komponenti postrojenja.Materije potencijalni zagađivači voda

Prikaz načina skladištenja i transporta materija potencijalnih zagađivača voda koje su prisutne i kojima se rukuje u postrojenju.

Bezbednost postrojenja Opis postrojenja sa aspekta protivpožarne zaštite, prikaz koncepta protivpožarne zaštite od strane planera, eventualno procena potrebnih mera protivpožarne zaštite od strane sertifikovanog veštaka.Opis mera za ispunjavanje bezbednosno-tehničkih zahteva, situacioni plan sa ex-zonama.

Zadiranje u prirodu i okruženje Usaglašenost projekta sa postojećim okvirnim planskim dokumentima (na primer generalni urbanistički plan, plan detaljne regulacije).Prikaz kompenzacionih ili supstitucionih mera za elemente projekta vezane za relevantne intervencije (na primer izgrađena površina).

Dozvola shodno Uredbi EZ o sporednim proizvodima životinjskog porekla

Zahtev za izdavanje dozvole za biogas postrojenje prema Uredbi EZ o sporednim proizvodima životinjskog porekla (Uredba EZ br. 1069/2009) na primer kod korišćenja tečnog, čvrstog stajnjaka.

Situacioni plan sa udaljenostima do susednih objekata

Izrada shodno zahtevima Bezbednosnih pravila za poljoprivredna biogas postrojenja Savezne asocijacije poljoprivrednih strukovnih udruženja [11-5].

Statika velikih komponenti biogas postrojenja i dimnjaka

Statiku velikih komponenti izrađuju i obezbeđuju proizvođači postrojenja/komponenti. Statiku dimnjaka kao i nalaz veštaka za obračun visine dimnjaka izrađuje i obezbeđuje inženjer ovlašćen od strane nadzornog organa.

Plan instalacija Izrađuje planer.Detaljni crteži Izrađuje planer.

• planovi cevovodova (supstrat/gas/grejni medijumi) sa nagibima, pravcem strujanja, dimenzijama i karakteristikama materijala

• uzimanje u obzir eksplozivno ugroženih prostora („plan eks-zona“)• vrsta i izvedba površina za manipulisanje tečnim stajnjakom, silažom i ostalim rasutim supstratima • mašinska soba sa potrebnim instalacijama • planovi toplotnih vodova sa priključcima proizvođača i potrošača toplotne energije • osnovni dijagram toka sa operativnim jedinicama • dijagram toka električne energije radi integrisanja kogenerativnog postrojenja u gazdinstvo• rezervoar za gas, gasna rampa• skladišta za supstrat

Dijagrami toka za procesno- tehničke uređaje

Osnovni dijagram toka prema DIN EN ISO 10628 sa operativnim jedinicama izrađuje planer.

Korišćenje ostatka fermentacije Prikaz površina potrebnih za korišćenje organskog đubriva (ostatak fermentacije).Izjava o vraćanju u prvobitno stanje

Obaveza podnosioca zahteva da nakon trajnog napuštanja dozvoljene namene zemljišta ukloni postrojenje i zemljište vrati u prvobitno stanje.

Ciljevi 12. koraka: • Podnošenje zahteva za izdavanje građevinske dozvole nadležnom organu

Za dobijanje građevinske dozvole osim toga treba ispuniti zahteve iz pravnih propisa koji su navedeni u narednom spisku (i u vezi sa ovim vidi poglavlje 7.3).

Ovde se ukazuje na najznačajnije zakonske propise. Ovaj spisak nije konačan.• Uredba o biomasi (BiomasseV)• propisi u oblasti zaštite od emisija

– BImSchG sa TU vazduh i TU buka – Zakon o proceni uticaja na životnu sredinu (UVPG)

• propisi iz oblasti zbrinjavanja otpada – pokrajinski zakoni o zbrinjavanju otpada – Uredba o organskom otpadu (BioabfallV) – EU direktiva 1069/2009

• propisi iz oblasti primene sredstava za đubrenje – Zakon o đubrivima – Uredba o đubrivima – Uredba o đubrenju

13. korak: Planiranje konstruktivnog rešenjaProveriti sopstvene mogućnosti Koje radove inicijator projekta može visokokvalitetno da izvede u sopstvenoj režiji?

Koji samostalno izvedeni radovi dovode do dobrog odnosa troškova i prihoda bez umanjenja kvaliteta?Proveriti svoje raspoloživo vreme

Kada treba da otpočne izgradnja?Da li moj vremenski angažman na gradilištu, uzimajući u obzir dinamički plan izvođenja radova, može da se uskladi sa situacijom u gazdinstvu?Koje pomoćnike mogu da organizujem?Ko mi je potreban za koji vremenski period?

Uskladiti sopstvene radove sa planerom

U normalnom slučaju je potrebno da planer vrši dodatni nadzor, pošto radovi koji se izvode u sopstvenoj režiji moraju posebno da se kontrolišu.Planirana dinamika radova takođe mora biti usklađena sa dužim vremenom potrebnim za samostalno izvođenje radova.

Definisati dodirne tačke sa povezanim radovima

Svi pojedinačni radovi poseduju indirektne i direktne dodirne tačke sa prethodnim, naknadnim ili paralelnim radovima (na primer vreme sušenja, bezbednost radova, zabrane prolaza, pripreme).Posebno je bitno razmatranje radova izvođenih u sopstvenoj režiji i radova izvođenih od strane preduzimača.Ako se radovi preduzimača ometaju vremenski ili građevinsko-tehnički, to dovodi do kašnjenja, posledičnih troškova i problema u pogledu garancije.

Procesna tehnika Detaljan prikaz procesne tehnike, građevinske tehnike, elektro- i upravljačke tehnike i eventualno izrada pregleda svih relevantnih komponenti i parametara za pojedinačna operativna stanja.

Dodirne tačke Definisanje dodirnih tačaka sa tekućim radovima ili postojećim komponentama postrojenja.Statistički proračuni Pribavljanje proverljivih statističkih proračuna.Trasiranje Definisanje sistemskih parametara, definisanje načina postavljanja, izrada konačnog plana trasa.Pravni aspekti Praćenje postupka izdavanja dozvole

Priprema i izrada tenderske dokumentacije Priprema ugovora koje treba sklopiti

Ciljevi 13. koraka: • Proveriti mogućnost izvođenja radova u sopstvenoj režiji • Proveriti svoje raspoloživo vreme• Sa planerom dogovoriti radove planirane u sopstvenoj režiji i utvrditi u dinamičkom planu izvođenja radova• Definisati dodirne tačke sa direktno ili indirektno povezanim radovima • Dodeljivanje pojedinačnih poslova za isporuku, izgradnju i eventualno puštanje u rad komponenti postrojenja

sprovodi investitor u tesnoj koordinaciji sa projektantom postrojenja sa težištem na: - budžet, mogućnost finansiranja, vreme izgradnje - usklađivanje dodirnih tačaka unutar procesne tehnike - jasno razgraničenje garancije u odnosu na druge radove - zadržavanje svih prava na garancije dotičnog dobavljača

– Uredba o organskim đubrivima• propisi iz oblasti vodoprivrede

– Zakon o vodnom režimu – pokrajinski zakoni o vodama

• propisi iz oblasti zaštite prirode• propisi iz „Bezbednosnih pravila za biogas postrojenja“• propisi iz oblasti bezbednosti na radu

11.4.2 Planiranje konstruktivnog rešenjaU okviru planiranja konstruktivnog rešenja se komponente postrojenja definisane u okviru konceptualnog planiranja i pripreme za dobijanje dozvole konkretizuju u tolikoj meri da mogu da čine osnov za izradu tenderske dokumentacije. Pri tome je potrebno da je inicijator projekta doneo odluku o tome da li će za izgradnju celokupnog postrojenja angažovati jednog

generalnog izvođača ili će izvođenje pojedinačnih radova ili partija (komponente postrojenja) poveriti pojedinačnim izvođačima. U slučaju dodele poslova raznim izvođačima, pojedinačne isporuke i radove treba pažljivo razgraničiti. Posebnu pažnju treba posvetiti dodirnim tačkama pojedinačnih komponenti procesne tehnike (na primer izgradnja rezervoara, rezervoar za gas, energetska centrala) i medijske tehnike (na primer cevovodi, elektrotehnika i merna, upravljačka i regulaciona tehnika). Planiranje konstruktivnog rešenja može da otpočne paralelno sa izradom i prikupljanjem dokumentacije za dobijanje dozvole. U slučaju da su rešenjem o izdavanju dozvole utvrđeni određeni dodatni zahtevi, oni moraju da se uzmu u obzir prilikom izrade tenderske dokumentacije. Eventualno treba sklopiti ugovor o inženjerskim uslugama sa favorizovanim proizvođačem ili dobavljačem postrojenja da bi se osigurala saradnja i dobijanje informacija o postrojenju potrebnih za dokumentaciju za dobijanje dozvole. Zaključno u okviru planiranja konstruktivnog rešenja treba pripremiti tendersku dokumentaciju u kojoj su utvrđeni zahtevi investitora u odnosu na izvođenje radova, standarde kvaliteta, zahteve iz smernica i normi kao i poželjne fabrikate. U narednoj kontrolnoj listi navedeni su načelni radni koraci u okviru planiranja konstruktivnog rešenja.

Priprema za dobijanje dozvole trebalo bi da se odvija u tesnom kontaktu sa proizvođačem ili angažovanim projektantom postrojenja i poljoprivrednim savetnikom. U zavisnosti od postupka izdavanja dozvole i organa nadležnog za izdavanje potrebna je manje ili više obimna dokumentacija. Naredna lista nije konačna, a u pojedinačnim slučajevima mogu da se zahtevaju i dodatna dokumenta. Pregled zadataka u fazi pripreme za dobijanje dozvole, kao i zakonskih propisa koje treba uzeti u obzir, dat je u narednoj kontrolnoj listi (vidi poglavlje 7.3).

215214


11

11.5 Planiranje izgradnje i izgradnja postrojenja

14. korak: Planiranje izgradnje, odnosno izgradnja postrojenja

Izrada dinamičkog plana izvođenja građevinskih radova

Ovaj plan koji izrađuje planer prikazuje kada se izvode koji radovi da ne bi došlo do ometanja narednih radova.Tako postaje vidljiva uzajamna zavisnost i isprepletenost pojedinih radnih koraka (na primer vreme potrebno za pripremu, izvođenje i eventualno sušenje) i mogu da se identifikuju uska grla.U dinamičkom planu treba uzeti u obzir periode zastoja (eventualno praznici) i pre svega periode izvođenja radova u sopstvenoj režiji.

Organizacija i obezbeđivanje gradilišta

Izvršiti premer i obezbediti gradilište (ograda, oznake). Obezbediti prostor za skladištenje materijala koji može da se zaključa i postaviti toalet.Odgovornost za obe tačke može da se prenese na izvođača. Investitor bi trebalo da sklopi obavezno osiguranje od odgovornosti i osiguranje od štete nastale u toku izgradnje. Troškovi poslednjeg mogu da se prevale na izvođača.Sklapanje osiguranja nedovršene novogradnje od štete.Izvođačima radova mora biti omogućen slobodan pristup vodi i električnoj energiji.Ako gradilište prelazi određene razmere, koordinacija bezbednosti i zdravstvene zaštite prema Pravilniku o gradilištima za naknadu može da se poveri rukovodiocu gradilišta.

Zahteve kvaliteta utvrditi i kontrolisati već prilikom definisanja obima dodeljenih radova

Kontrola kvaliteta započinje sa određivanjem obavezujućih standarda kvaliteta.Ako su u okviru definisanja obima radova dogovoreni precizni zahtevi u pogledu materijala, treba kontrolisati da li su oni ispunjeni.

Biti prisutan na gradilištu

Vođenje dnevnika radova

Planer i Vi bi trebalo da svakodnevno posetite gradilište u vreme kada su radnici već ili još uvek prisutni. Tako ste planer i Vi uvek dostupni sagovornici. Osim toga bi nedeljno trebalo obavljati razgovor sa radnicima koji izvode radove i voditi zapisnike. Planer i Vi bi svoja opažanja trebalo detaljno da dokumentujete u dnevniku radova. Tu spada između ostalog i koji je napredak u izgradnji ostvaren i koje nejasnoće, koji nedostaci su postojali.Ovde mogu i da se dokumentuju sporedni izdaci za poresku upravu!

Izrada foto-dokumentacije Foto-aparatom treba dokumentovati napredak u izgradnji, korišćene materijale, instalacije itd.

Reklamirati građevinske nedostatke i zahtevati blagovremeno otklanjanje

Ako se uočeni građevinski nedostaci ne otklone odmah, to bez odlaganja treba reklamirati pismeno.Samo tako ćete sačuvati svoju poziciju u pravnom smislu i u slučaju da nakon isteka roka određenog za otklanjanje nedostaci još uvek nisu otklonjeni, možete da odbijete otklanjanje od strane izvođača i da zahtevate da se nedostatak na teret izvođača otkloni od strane trećeg lica. Građevinski nedostaci koji se odmah stručno otklone retko dovode do posledičnih problema. Ako se otklanjanje nedostataka odlaže i izvrši tek kasnije, često dolazi do haosa u dinamičkom planu. Time trošite vreme, živce i novac.

Ciljevi 14. koraka: • Detaljan plan• Obuhvatan dinamički plan izvođenja radova• Organizacija i obezbeđenje gradilišta• Kontrolisanje obima radova i izbor materijala• Svakodnevne posete gradilištu (ako je moguće)• Vođenje dnevnika radova i izrada foto-dokumentacije • Građevinske nedostatke reklamirati blagovremeno i zahtevati otklanjanje

11.6 Prijem građevinskih radova

15. korak: Prijem građevinskih radova

Prijem Nikada ne bi trebalo da se odričete formalnog prijema čak i parcijalnih radova, iako se njihovim stavljanjem u funkciju stvara osnova za izvođenje narednih radova.U slučaju da se utvrde nedostaci, nepostojanje zapisnika o prijemu može da oteža njihovo otklanjanje.Zapisnik o prijemu tako služi za dokumentovanje nedostataka i dokazivanje ko ih je prouzrokovao.Prilikom prijema uvek treba da imate stručnu podršku (na primer planer, veštak).U slučaju značajnih nedostataka može da se uskrati prijem i samim tim finalna isplata.U slučaju neznatnih nedostataka mora da se izvrši prijem, ali finalna isplata može da se umanji za trostruki iznos potencijalnih troškova otklanjanja štete.Biogas postrojenje izgrađeno po principu „ključ u ruke” tek nakon uspešnog prijema prelazi u vlasništvo i samim tim i u odgovornost kupca postrojenja („prelazak rizika”). Ako se biogas postrojenje gradi dodeljivanjem parcijalnih radova, nikada ne može da se izvrši prijem kompletnog postrojenja, već uvek samo „delimični prijem“ odgovarajućih konstruktivnih komponenti ili radova. Vreme prelaska rizika za kompletno postrojenje pri tome još nije razjašnjeno.

Ciljevi 15. koraka: • Prijem pojedinačnih radova, odnosno biogas postrojenja u prisustvu planera • Obezbediti eksternu stručnu pomoć • Sastaviti formalni i pismeni zapisnik o prijemu (na primer obrazac iz Pravilnika o dodeli i ugovaranju

građevinskih radova (VOB))

11.7 Puštanje postrojenja u rad

16. korak: Puštanje u rad

Puštanje u rad Faza puštanja u rad služi za proveru funkcionalnosti svih značajnih komponenti postrojenja (agregati, radovi itd.). Ako je moguće, treba obuhvatiti i proveriti većinu kontrolnih signala i alarma. Puštanje u rad biogas postrojenja može da se izvrši kao tehničko, tzv. „hladno“, ispitivanje, na primer u okviru provere hermetičnosti fermentora pomoću vode („vodena proba“).U okviru ove faze delom mogu da se provere i senzori, na primer tehnička ispravnost senzora za merenje nivoa napunjenosti. Druga merna i regulaciona tehnika može da se ispita tek u fazi tekućeg rada (na primer, sigurnosni ventili za natpritisak i potpritisak na fermentoru).Osim toga može da se izvrši puštanje u rad pojedinačnih komponenti, tako na primer puštanje u rad kogenerativnog postrojenja sa startnim gorivom (na primer biljno ulje, metil estar repičinog ulja) ili prirodnim gasom ili pokretanje pumpi ili ventila. „Toplo“ ili biološko ispitivanje teče paralelno sa punjenjem i zagrevanjem fermentora i njega treba shvatiti kao „direktan prelazak“ na probni rad.

Probni rad Probni rad se shvata kao „provera snage, odnosno kapaciteta“ i investitoru i operateru biogas postrojenja treba da omogući da se uveri u to da sve komponente postrojenja bez smetnji i u toku definisanog vremena mogu da ostvare definisanu snagu, odnosno kapacitet.Dužina probnog rada utvrđuje se individualno, pri čemu je to deo ugovora sklopljenog sa proizvođačem postrojenja.Pri tome treba voditi računa o tome da se troškovi višemesečnog probnog rada srazmerno uračunaju u investicionu sumu i samim tim u troškove kupca postrojenja.Treba, dakle, proceniti koliko brzo može da se razvije stabilna populacija mikroorganizama i samim tim ustanovi stabilan proces proizvodnje biogasa. Taj period u velikoj meri zavisi od korišćene mešavine supstrata i on će uz konstantnu, slabo promenljivu mešavinu biti mnogo kraći nego sa promenljivom mešavinom supstrata.Treba dakle uvek izvršiti analizu troškova i učinaka da se probni rad ne bi nepotrebno odugovlačio, ali da uprkos tome pruži sigurnost u pogledu funkcionalnosti i efikasnosti postrojenja. Tek nakon uspešnog probnog rada sledi finalni prijem biogas postrojenja i prelazak rizika sa nalogoprimca na nalogodavca. To znači da nalogodavac sada odgovorno i sa punim rizikom preuzima rad celokupnog postrojenja.

Ugovori o remontu i održavanju Sklapanje ugovora o remontu i održavanju za komponente postrojenja (na primer KOGP)

Ciljevi 16. koraka: • Puštanje u rad biogas postrojenja • Probni rad biogas postrojenja uz stručnu podršku (na primer od strane planera); period može da se ugovori

individualno • Sklapanje ugovora o remontu i održavanju

11.8 Potrebni ugovori

U toku realizacije projekta izgradnje biogas postrojenja treba računati sa velikim brojem projektnih učesnika. Odnos između projektnih učesnika reguliše se ugovorima.

Naredni spisak prikazuje relevantne vrste ugovora prema [11-4].• ugovor o osnivanju privrednog društva,• ugovor o najmu, zakupu i kupovini zemljišta,• ugovor o vođenju poslova,• ugovor o savetovanju,• ugovor o inženjeringu,• ugovor o izgradnji, odnosno ugovor sa generalnim izvođačem,• ugovor o isporuci tehničkih uređaja,• ugovor o remontu i održavanju,• ugovor o isporuci biomase, odnosno supstrata,• ugovor o preuzimanju ostatka fermentacije kao organskog

đubriva,• ugovor o isporuci toplotne energije i• ugovor o isporuci električne energije u mrežu.

Prilikom realizacije projekta paralelno sa stručnim poslovima

treba razviti i detaljno razraditi projektnu strukturu za kasniji rad postrojenja. Pre svega između operatera biogas postrojenja i dobavljača biomase i supstrata, ukoliko se radi o različitim pravnim licima, treba utvrditi uzajamna prava i obaveze. U tom kontekstu se u daljem tekstu navodi opis značajnih elemenata ugovora o isporuci biomase. Opis ugovora o isporuci toplotne energije može da se pronađe u poglavlju 7.13.5. Za detaljnu razradu ovih ugovora trebalo bi u svakom slučaju konsultovati pravnika.

11.8.1 Ugovor o isporuci biomaseUgovor o isporuci biomase reguliše odnos između operatera biogas postrojenja i dobavljača biomase (na primer tečni stajnjak, silaža, obnovljive sirovine) i u posebnom delu sadrži odredbe o količini isporuke, kvalitetu, trajanju ugovora i ceni, kao i o pravima i obavezama ugovornih strana.

217216


11.9 Spisak literature i referenci

[11-1] Görisch, U., Helm M.: Biogasanlagen, Ulmer Verlag, 2006[11-2] FNR (Hrsg.): Leitfaden Bioenergie – Planung, Betrieb und

Wirtschaftlichkeit von Bioenergieanlagen, 2009[11-3] Müller-Langer, F.: Erdgassubstitute aus Biomasse für die mo-

bile Anwendung im zukünftigen Energiesystem, FNR, 2009[11-4] BMU: Nutzung von Biomasse in Kommunen – Ein Leitfaden,

2003[11-5] Technische Information 4, Sicherheitsregeln für Biogasanla-

gen, Bundesverband der landw. Berufsgenossenschaften e. V., Kassel 2008

BImSchG: Gesetz zum Schutz vor schädlichen Umwelteinwirkungen durch Luftverunreinigungen, Geräusche, Erschütterungen und ähnliche Vorgänge (Bundes-Immissionsschutzgesetz – BImSchG)

BioabfallV: Verordnung über die Verwertung von Bioabfällen auf land-wirtschaftlich, forstwirtschaftlich und gärtnerisch genutzten Böden (Bioabfallverordnung – BioAbfV)

BiomasseV: Verordnung über die Erzeugung von Strom aus Biomasse (Biomasseverordnung – BiomasseV)

DIN EN ISO 10628: Fließschemata für verfahrenstechnische Anlagen – Allgemeine Regeln (ISO 10628:1997); Deutsche Fassung EN ISO 10628:2000

Düngegesetz (DünG): Düngegesetz

Düngemittelverordnung: Verordnung über das Inverkehrbringen von Düngemitteln, Bodenhilfsstoffen, Kultursubstraten und Pflan-zenhilfsmitteln (Düngemittelverordnung – DüMV)

Düngeverordnung: Verordnung über die Anwendung von Düngemit-teln, Bodenhilfsstoffen, Kultursubstraten und Pflanzenhilfs-mitteln nach den Grundsätzen der guten fachlichen Praxis beim Düngen (Düngeverordnung – DüV)

Landesabfallgesetz: Landesrechtliche Regelung der Bundesländer zur Erfassung und Verwertung organischer Abfälle

Landeswassergesetz: Landesrechtliche Regelungen der Bündesländer zum Wassergesetz – Landeswassergesetz – LWG

TA Lärm: Technische Anleitung zum Schutz gegen Lärm (Sechste Allgemeine Verwaltungsvorschrift zum Bundes-Immissions-schutzgesetz)

TA Luft: Technische Anleitung zur Reinhaltung der Luft – TA Luft (Erste Allgemeine Verwaltungsvorschrift zum Bundes-Immissions-schutzgesetz)

UVPG: Gesetz über die UmweltverträglichkeitsprüfungVOB: Vergabe- und Vertragsordnung für BauleistungenVO EG Nr. 1069/2009: Verordnung mit Hygienevorschriften für

nicht für den menschlichen Verzehr bestimmte tierische Nebenprodukte und zur Aufhebung der Verordnung (EG) Nr. 1774/2002 (Verordnung über tierische Nebenprodukte)

Wasserhaushaltsgesetz: Gesetz zur Ordnung des Wasserhaushalts (Wasserhaushaltsgesetz – WHG)

Elementi ugovora o isporuci biomase

Obaveze isporučioca Treba definisati vrstu i oblik biomase, odnosno supstrata, i utvrditi zahteve (na primer sadržaj SM) u pogledu minimalnog kvaliteta. Treba dogovoriti minimalne količine isporuke (na primer godišnja količina), vremenski raspored (na primer u nedeljnim i mesečnim planovima) i pravne posledice u slučaju povrede obaveze isporuke. Isporuka može da se osigura putem prateće obaveze proizvodnje biomase, odnosno supstrata.

Obaveza primaoca Operater prihvata obavezu preuzimanja minimalne količine. Operateru treba omogućiti da biomasu nabavlja od trećih lica ako dobavljač ne ispuni svoje obaveze.

Preuzimanje ostatka fermentacije

Dobavljač bi u normalnom slučaju trebalo da ima obavezu i pravo da preuzme ostatke fermentacije koji mu srazmerno pripadaju. Dobavljač mora da osigura propisno korišćenje ostatka fermentacije.

Odredbe o naknadi Odredbe o naknadi sadrže cenu (na primer iznos u evrima po toni) za isporuku biomase do biogas postrojenja. Osim toga treba utvrditi način obračuna, rokove plaćanja kao i posledice u slučaju kašnjenja u plaćanju.

Trajanje ugovora Preporučuje se po mogućnosti dug period trajanja ugovora od 5 godina uz opciju produženja ugovora. Tako obe ugovorne strane mogu da procene preostali rizik.

Dokazi o poreklu/ ulazne kontrole

Zavisno od vrsta supstrata specifičnih za projekat i zakonski definisanih zahteva povezanih sa njima, sa dobavljačem treba dogovoriti podnošenje dokaza o poreklu biomase. U ugovoru treba definisati ulaznu kontrolu radi utvrđivanja isporučenih količina kao i zahtevanih karakteristika kvaliteta.

Ostali uslovi • Rokovi za raskid ugovora, osnov za raskidanje ugovora bez ostavljanja naknadnog roka• Preuzimanje rizika i odgovornost • Preuzimanje troškova u slučaju oštećenja kao i smetnji usled više sile • Regulisanje slučaja pravne nedelotvornosti (na primer salvatorska klauzula) • Nadležni sud, odnosno arbitraža

TAB. 11.1: ELEMENTI UGOVORA O ISPORUCI BIOMASE [11-2]

Diskusije koje se u Nemačkoj vode u oblasti energetske i ekološke politike su već preko tri decenije u velikoj meri obeležene uticajima izvora energije na životnu sredinu. Intenzivna nastojanja da se u Nemačkoj poveća udeo obnovljivih izvora energije već su dovela do suštinskog smanjenja emisije klimatski štetnih gasova. Tome su uveliko doprineli proizvodnja i korišćenje biogasa pre svega za proizvodnju električne energije.

Od stupanja na snagu Zakona o obnovljivim izvorima energije (EEG) 2000. godine, proizvodnja i korišćenje biogasa, pre svega u oblasti poljoprivrede, povećali su se u velikoj meri. Taj razvoj je u prošlosti podržan programom tržišnih podsticaja savezne države i raznim pokrajinskim programima za podršku investicijama. Poseban značaj za ubrzanu izgradnju biogas postrojenja imale su izmene EEG u 2004. i 2009. godini. Od tada je korišćenje obnovljivih sirovina za proizvodnju biogasa postalo i ekonomski interesantno, što je između ostalog dovelo do toga da su do sada već iskorišćeni značajni potencijali za proizvodnju i korišćenje biogasa. Uprkos tome i dalje postoje veliki potencijali organskih materija koji mogu da se iskoriste za proizvodnju biogasa. To znači da aktuelno postoje okvirni uslovi usled kojih može da se očekuje da će doći do daljeg porasta proizvodnje i korišćenja biogasa.

12.1 Proizvodnja biogasa kao mogućnost dobijanja energije iz biomase

Pod biomasom se podrazumevaju materije organskog porekla koje mogu da se koriste za proizvodnju energije. Tako biomasa sadrži fitomasu i zoomasu (biljke i životinje) prisutnu u prirodi i iz njih proistekle otpadne materije (na primer ekskremente). U biomasu se ubrajaju i organski otpad i ostaci (na primer slama, klanični otpad).

Biomasa se načelno deli na energetske biljke, žetvene ostatke, organske sporedne proizvode i otpad. Dodatni detalji mogu da se pronađu u poglavlju 4 „Opis odabranih supstrata“. Ti tokovi materijala moraju prvo da se učine raspoloživim za iskorišćenje u energetske svrhe. Za to je u većini slučajeva potreban transport. U mnogim slučajevima biomasa, pre nego što se iskoristi u energetske svrhe, mora da se tretira mehanički. Često se vrši i skladištenje da bi se međusobno uskladili nastanak biomase i potražnja za energijom (slika 12.1).

Nakon toga iz biomase može da se proizvede toplotna energija, električna energija i/ili motorno gorivo. Za to na raspolaganju stoje razne tehnologije. Tu prvo spada direktno sagorevanje u odgovarajućim gorionicima pomoću kojih je moguća i kombinovana proizvodnja toplotne i električne energije. Pri tome „klasičan“ slučaj proizvodnje finalne, odnosno korisne energije iz biomase predstavlja isključiva proizvodnja toplotne energije iz čvrstih biogenih goriva.

Osim toga, na raspolaganju stoji mnoštvo drugih tehnika i postupaka pomoću kojih biomasa može da se iskoristi za pokriće potražnje finalne, odnosno korisne energije (slika 12.1). Ovde se pravi razlika između termičkih, fizičkih i biohemijskih postupaka tretmana. Pri tome proizvodnja (anaerobna razgradnja supstrata za dobijanje biogasa) i korišćenje biogasa predstavlja jedan od mogućih biohemijskih postupaka tretmana.

12 POLOŽAJ I ZNAČAJ BIOGASA KAO OBNOVLJIVOG IZVORA ENERGIJE U NEMAČKOJ

219218

Priručnik o biogasu –Od proizvodnje do korišćenja Položaj i značaj biogasa kao obnovljivog izvora energije u nemačkoj

12

Slika 12.1: Mogućnosti korišćenja biomase za proizvodnju finalne/korisne energije

12.2 Ekološka klasifikacija i održivost proizvodnje i korišćenja biomase

U pogledu ekološke klasifikacije proizvodnje i korišćenja biogasa trenutno se sprovodi veliki broj istraživačkih i analitičkih aktivnosti, od kojih su neke već i okončane. Načelno treba konstatovati da održivost pretežno zavisi od izbora supstrata, kvaliteta (efikasnost i emisije) procesne tehnike i efikasnosti korišćenja proizvedenog biogasa.

U pogledu korišćenih supstrata se ekološki pogodnim mogu smatrati sirovine za koje nisu potrebni posebni zahtevi. Stoga za proizvodnju biogasa i treba forsirati korišćenje tih supstrata. Tako na primer korišćenjem tečnog stajnjaka u procesu proizvodnje biogasa ne samo da su svrsishodno iskorišćene raspoložive količine supstrata, već se na taj način istovremeno i izbegavaju emisije koje nastaju prilikom konvencionalnog skladištenja tečnog stajnjaka. Stoga pre svega mešavinama otpada i ostataka (na primer ekskrementi, ostaci iz prehrambene industrije) treba dati prednost u odnosu na obnovljive sirovine. Otpad i ostaci takođe mogu da predstavljaju i ekološki veoma prihvatljiv dodatak za fermentaciju obnovljivih sirovina.

U pogledu procesne tehnike bi posebna pažnja trebalo da se posveti izbegavanju emisija i ostvarivanju visoke efikasnosti, tj. visokog stepena razgradnje biomase. To je pri tome s jedne strane moguće građevinskim merama prilikom realizacije investicije, a s druge strane ovde treba ukazati i na način rada biogas postrojenja. Preporuke i detaljne informacije između ostalog sadrži izveštaj uz projekat „Mere optimizacije radi održivog povećanja obima proizvodnje i korišćenja biogasa u Nemačkoj“ [12-1].

U pogledu korišćenja biogasa veliku prednost poseduju koncepti u okviru kojih se energija sadržana u biogasu iskorišćava gotovo u celini, i to pre svega u svrhu supstitucije energenata koji prouzrokuju visoke emisije ekvivalenta CO2, kao na primer ugalj ili nafta. Stoga po pravilu konceptima sa kombinovanom proizvodnjom električne i toplotne energije uz pretežno kompletno iskorišćenje toplote treba dati prednost u odnosu na druge opcije. Pri tome bi korišćenjem toplotne energije trebalo da se zameni što je moguće veći udeo fosilnih energenata korišćenih za proizvodnju toplotne energije. Upravo za veća postrojenja kod kojih to, na primer usled nepovoljne lokacije biogas postrojenja, nije moguće, tretman biogasa do nivoa kvaliteta prirodnog gasa i distribucija do lokacije sa visokom celogodišnjom potrošnjom toplotne energije, na kojoj zatim može da se vrši konverzija, predstavlja mogućnost za poboljšanje uticaja na životnu sredinu.

Na slici 12.2 su kao primer prikazane emisije gasova sa efektom staklene bašte (emisije GESB) nastale pri proizvodnji električne energije iz biogasa različitih biogas postrojenja u poređenju sa emisijama GESB kombinacije raznih drugih izvora korišćenih u proizvodnji električne energije u Nemačkoj (2005) [12-5]. Kod ove projekcije se radi o model postrojenjima, pri čemu je pretpostavljeno da se kao ulazni materijal za rad postrojenja koriste ili isključivo obnovljive sirovine ili mešavina obnovljivih sirovina i tečnog stajnjaka. Emisije GESB navedene su u kilogramu ekvivalenta ugljen-dioksida po kilovat času električne snage. Proizvodnja obnovljivih sirovina po pravilu je povezana sa dodatnim klimatski relevantnim emisijama (između ostalog azot-suboksida, amonijaka), dok prilikom korišćenja tečnog stajnjaka za proizvodnju energije u biogas

postrojenjima u obzir mogu da se uzmu smanjenja emisija. Stoga bi pretežno trebalo koristiti ekonomski pristupačne potencijale životinjskih ekskremenata i biljnih ostataka iz poljoprivrede. Usled bonusa za smanjenje emisija koji se odobrava za fermentaciju tečnog stanjaka umesto njegovog skladištenja u netretiranom obliku, sa povećanim udelom tečnog stajnjaka korišćenog za proizvodnju energije dolazi do smanjenja emisija GESB u odnosu na mešavinu raznih drugih izvora električne energije u Nemačkoj. Tečni stajnjak, pored smanjenja GESB, u poređenju sa konvencionalnim skladištenjem (bez primene u biogas postrojenjima), poseduje i dodatni efekat stabilizacije procesa [12-1]. Pošto korišćenjem ostatka fermentacije mogu da se supstituišu mineralna đubriva, odobravaju se bonusi za đubrenje ostatkom fermentacije koje se takođe pozitivno odražava na bilans GESB.

Rezultati pokazuju da uz pomoć proizvodnje električne energije iz biogasa usled zamene konvencionalnih energenata (u Nemačkoj pretežno atomska energija, odnosno energija iz mrkog/kamenog uglja) načelno mogu da se izbegnu emisije gasova sa efektom staklene bašte. Međutim, to u prvoj liniji zavisi od načina rada biogas postrojenja.

Osim toga, sa aspekta ocene podataka dobijenih iz obračuna ekološkog bilansa treba konstatovati da su početni podaci za obračun često veoma nepouzdani i stoga s jedne strane ne mogu direktno da se primene na slučajeve iz prakse. S druge strane, često nisu merodavni utvrđeni apsolutni podaci, već za ocenu pre treba koristiti komparativne razlike između raznih opcija proizvodnje i korišćenja biogasa. Međutim, merenja koja se trenutno sprovode u modernim biogas postrojenjima će u velikoj meri doprineti jasnom poboljšanju osnovne baze podataka, tako da će se pouzdanost takvih podataka u budućnosti značajno povećati.

12.3 Stanje u oblasti proizvodnje i korišćenja biogasa u Nemačkoj

U narednom delu prikazano je stanje u oblasti proizvodnje i korišćenja biogasa u Nemačkoj u junu 2013. godine. Informacije se odnose na biogas postrojenja bez postrojenja za tretman otpadnih voda i sa deponija.

12.3.1 Postojeći broj i snaga postrojenja Od stupanja na snagu Zakona o obnovljivim izvorima energije (EEG) konstantno se povećavao broj biogas postrojenja u Nemačkoj. Stoga EEG treba oceniti kao uspešan instrument za sektor biogasa. Ovom pozitivnom razvoju doprineli su pre svega dugoročno stabilni okvirni uslovi. Poseban značaj imale su izmene EEG u godinama 2004. i 2009. kada je u EEG uvedeno i odobravanje podsticaja za korišćenje obnovljivih sirovina i životinjskih ekskremenata u biogas postrojenjima. Slika 12.3 pokazuje da je od tada došlo do znatnog povećanja kako broja postrojenja, tako i prosečne instalisane električne snage postrojenja. Sa povećanim korišćenjem obnovljivih sirovina omogućeno je i povećanje prosečne snage biogas postrojenja. Krajem 2008. godine prosečna snaga biogas postrojenja iznosila je oko 350 kWel (uporedi 2004. godine: 123 kWel [12-3]). Krajem 2012. godine se prosečna snaga postrojenja u Nemačkoj povećala na oko 425 kWel [12-7]. Nakon što su se novoizgrađena postrojenja posle izmene EEG iz 2009. godine prevashodno kretala u rasponu snage između 190 i 380 kWel, od 2011. godine ponovo može da se uoči trend ka većim postrojenjima. Prosečna električna snaga krajem 2012. godine iznosila je znatno iznad 400 kW (prema [12-8]).

EMISIJE GESB MODEL POSTROJENJA U POREĐENJU SA KOMBINACIJOM DRUGIH IZVORA ELEKTRIČNE ENERGIJE U NEMAČKOJ

Quelle: IE, DBFZ (2008) © FNR 2011

EMISIJE GESB MODEL POSTROJENJA U POREÐENJU SA KOMBINACIJOM DRUGIH IZVORA ELEKTRIČNE ENERGIJE U NEMAČKOJ

0,8

0,6

0,4

0,2

0,0

–0,2

–0,4

–0,6

(100 %/0 %) (70 %/30 %)

(40 %/60 %)

Kombinacija drugih izvora elektr. energije u Nemačkoj

Emisije GESB kg CO2-e/kWhel

Transport biomaseKonverzija biomase

Proizvodnja biomase Bonus za korišćenje tečnog stajnjaka Kombinacija drugih izvora

elektr. energije u Nemačkoj

Saldo ukupnih emisija Bonus za đubrenje ostatkom fermentacije

THG: Treibhausgas

Obnovljive sirovine/tečni stajnjak

Slika 12.2: Emisije GESB (kg CO2-e./kWhel ) model postrojenja u poređenju sa kombinacijom drugih izvora električne energije u Nemačkoj (OF = ostatak fermentacije) [12-5]

BIOGENI NOSIOCI ENERGIJE

Žetva/prikupljanje/isporuka

Priprema Transport Skladištenje

Gas ifi-kacija

Čvrsto gorivo (npr. peleti)

Gasovito gorivo/biogorivo (npr. sintetički gas, biometan)

Tečno gorivo/biogorivo (npr. biljno ulje, biodizel, etanol, sintetička goriva)

Sagorevanje (termohemijsko)

ELEKTRIČNA ENERGIJA TOPLOTNA ENEGIJA

Alkoholna fermen-

tacija

Kompos-tiranje

Komprimovanje/ekstrahovanje

Preesterifikacija/esterifikacija

PirolizaAnaerobna

fermen-tacija

Torefi-kacija

Termohemijska konverzija Fizičko-hemijska konverzija Biohemijska konverzija

Energetske biljke Ostaci Organ. sporedni proizvodi Organ. otpad

221220


12

RAZVOJ BIOGAS POSTROJENJA U NEMAČKOJ

Broj postrojenja

5.000

4.000

3.000

7.000

6.000

2.000

1.000

Izvor: DBFZ (2013) © FNR 2013

2003200220012000 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012

Instalisana elektr. snaga postrojenja [MWel]

0 0

3.000

2.500

3.500

2.000

1.500

1.000

500

≤70 kWel 70–500 kWel > 500 kWel > 1.000 kWel 70–150 kWel

151–500 kWel 501–1.000 kWel instalisana elektr. snaga postrojenja [MWel]

Slika 12.3: Razvoj biogas postrojenja u Nemačkoj (broj postrojenja diferenciran prema kategorijama snage i instalisanoj električnoj snazi u MWel bez prikaza postrojenja za tretman biogasa, postrojenja za tretman otpadnih voda i sa deponija) [12-7]

Savezna pokrajina Aktivna biogas postrojenja [broj]

Ukupna instalisana elektr. snaga

[MWel]

Prosečna instalisana elektr. snaga

[kWel]Baden-Virtemberg 824 274,5 333Bavarska 2.281 702 308Berlin 0 0 –Brandenburg 299 182 543Bremen 0 0 –Hamburg 1 1 1.000Hesen 185 63,1 341Meklenburg-Prednja Pomeranija 247 170 688Donja Saksonija 1.480 780 527Severna Rajna-Vestfalija 585 250 427Rajna-Palatinat 134 54 403Sarland 13 4,3 333Saksonija 201 83,7 416Saksonija-Anhalt 277 165 596Šlezvig-Holštajn 620 252,2 365Tiringija 219 109 458Ukupno 7.366 3.091 413

TAB. 12.1: REGIONALNA RASPODELA AKTIVNIH BIOGAS POSTROJENJA U NEMAČKOJ 2012. GOD. I INSTALISANE ELEKTRIČNE SNAGE (ANKETIRANJE POKRAJINSKIH INSTITUCIJA 2012.) [12-7]

INSTALISANA ELEKTRIČNA SNAGA SVEDENA NA POLJOPRIVREDNU POVRŠINU

Instalisana snaga po poljoprivrednoj površini (PP [u kWel/1.000 haPP])

Baden-VirtembergBavarska

BrandenburgHesen

Meklenburg-Prednja PomeranijaDonja Saksonija

Severna Rajna-VestfalijaRajna-Palatinat

SarlandSaksonija

Saksonija-Anhalt

Šlezvig-Holštajn

NemačkaTiringija

0 50 100 250150 200

Slika 12.4: Instalisana električna snaga svedena na poljoprivrednu površinu [kWel/1.000 haPP] u saveznim pokrajinama (podaci bazirani na [12-6], [12-7])

31.12.2012. godine je postojeći broj postrojenja prema [12-8] iznosio 7.515 biogas postrojenja sa instalisanom snagom od 3.352 MWel.

Nakon već velikog povećanja broja postrojenja u 2009. i 2010. godini, 2011. godine je sa oko 1.200 novih postrojenja i instalisanom snagom od 542 MWel došlo do najvećeg porasta biogas postrojenja u jednoj kalendarskoj godini uopšte. To je pre svega bilo uslovljeno predstojećom izmenom EEG i sa tim povezanim uvođenjem većih zahteva za biogas postrojenja i izmenama podsticajnih tarifa za proizvodnju električne energije iz biogasa. Međutim, u narednoj 2012. godini zabeležena je velika stagnacija broja postrojenja. Tada je samo još 340 novih postrojenja pušteno u rad. Time je uočljiv razvoj koji podseća na onaj iz 2007. i 2008. godine.

Za 2012. godinu se proizvodnja električne energije iz biogasa procenjuje na oko 20,5 TWh [12-9]. To odgovara oko 3,4 % ukupne bruto potrošnje električne energije u Nemačkoj u 2012. godini. [12-9].

U tabeli 12.1 je za sve savezne pokrajine u Nemačkoj naveden broj aktivnih biogas postrojenja kao i ukupna i prosečna instalisana snaga postrojenja krajem 2012. godine. Podaci su pri tome bazirani na anketiranju sprovedenom među ministarstvima za poljoprivredu, odnosno životnu sredinu, kao i poljoprivrednim komorama i pokrajinskim zavodima za poljoprivredu dotičnih saveznih pokrajina.

Velika prosečna električna snaga postrojenja u Hamburgu uslovljena je instaliranim postrojenjem za organski otpad snage 1 MWel. U gradovima Berlinu i Bremenu, koji ujedno poseduju i status pokrajine, ne postoje biogas postrojenja osim prečistača otpadnih voda u kojima se iskorišćava nastali gas.

Slika 12.4 pokazuje instalisanu električnu snagu svedenu na poljoprivrednu površinu [kWel/1.000 ha] u pojedinačnim saveznim pokrajinama.

Krajem 2012. godine postojalo je 120 aktivnih postrojenja za tretman i upumpavanje biogasa u mrežu prirodnog gasa sa godišnjim kapacitetom isporuke biometana od ukupno oko 460 miliona Nm3. Kapacitet isporuke u mrežu iznosio je oko 72.000 Nm3/h. To bi, pod pretpostavkom da se celokupna količina biogasa koristi za proizvodnju električne energije, odgovaralo ekvivalentu električne snage od oko 345 MWel [12-7].

Osim toga se na lokacijama nekih postrojenja umesto upumpavanja u mrežu prirodnog gasa iz biogasa na licu mesta proizvodi električna energija ili se on u malobrojnim slučajevima direktno koristi kao gorivo za motorna vozila. Može da se očekuje puštanje u rad novih i proširenje postojećih postrojenja za upumpavanje biogasa u mrežu prirodnog gasa.

12.3.2 Korišćenje biogasa i trendoviZakonodavac je sa izmenom EEG iz 2012. godine stavio naglasak na iskorišćavanje ostataka i otpada. Oni obuhvataju životinjske ekskremente kao što su tečni i čvrsti stajnjak, ali i ekološki vrednu biomasu kao što je materijal od otkosa livada poljskog cveća ili održavanja pejzaža. Pre svega se održivo energetsko iskorišćenje životinjskih ekskremenata podržava preko posebne podsticajne tarife za mala postrojenja na bazi tečnog stajnjaka. Eksploatisanje ovih do sada neiskorišćenih potencijala predstavlja dobru mogućnost za dalji razvoj biogas sektora, pre svega sa stanovišta održivosti.

223222


12

U oblasti tehnike će težište i ubuduće biti na povećanju efikasnosti i samim tim smanjenju troškova proizvodnje električne energije, što je omogućeno boljim iskorišćenjem angažovane i proizvedene energije (na primer svrsishodnim korišćenjem toplotne energije) i korišćenjem tehničkog napretka preko dobro osmišljenih mera povećanja snage. Uz to dolazi dalje smanjenje uticaja na životnu sredinu, na primer gubitka metana ili emisija amonijaka.

I u EEG 2012 posebno je podržana opcija direktnog plasmana na tržište i samim tim proizvodnje električne energije u skladu sa potražnjom, orijentisana ka budućnosti. To u kontekstu obnovljivih izvora energije predstavlja sasvim specifičnu karakteristiku proizvodnje električne energije iz biogasa i biomase.

Tretman i upumpavanje biogasa u mrežu prirodnog gasa već je u toku poslednjih godina dobilo na značaju i dalji razvoj tog sektora predstavlja perspektivnu mogućnost za proizvodnju energije u skladu sa potražnjom. Gasna mreža na raspolaganje stavlja ne samo dobro razvijen transport, već

SUPSTRATI KORIŠĆENI U BIOGAS POSTROJENJIMA

Quelle: DBFZ-Betreiberumfrage (2013) © FNR 2013

MASSEBEZOGENER SUBSTRATEINSATZ IN BIOGASANLAGEN 2012

Obnovljive sirovine 54 %

41 % Ekskrementi

1 % Industrijski ipoljoprivredni ostaci

4 % Organski otpad

Slika 12.5: Maseni udeo supstrata korišćenih u biogas postrojenjima (anketiranje operatera 2013) [12-7]

OBNOVLJIVE SIROVINE KORIŠĆENE KAO SUPSTRAT U BIOGAS POSTROJENJIMA

Quelle: DBFZ Betreiberumfrage (2013) © FNR 2013

MASSEBEZOGENER SUBSTRATEINSATZ NACHWACHSENDERROHSTOFFE IN BIOGASANLAGEN 2012

Kukuruzna silaža 73 %

7 % SCB žitarica

11 % Travna silaža

3 % Šećerna repa1 % Međuusevi

1 % Ostalo

3 % Materijal od održavanja pejzaža

1 % Zrno žitarica

Slika 12.6: Maseni udeo obnovljivih sirovina korišćenih kao supstrat u biogas postrojenjima (anketiranje operatera 2013) [12-7]

i ogroman akumulator energije. Tehnologija za tretman gasa može da se instalira kako u novim postrojenjima, tako i da se nadogradi u već postojećim. Nove i poboljšane tehnologije tretmana ovu mogućnost mogu da učine interesantnom i za manja postrojenja.

Za pojačano korišćenje biometana neizostavno je potrebno atraktivno proširenje ponude na tržištu gasa i dalji razvoj saobraćajnog sektora (kako pumpnih stanica, tako i vozila na prirodni gas).

12.3.3 Korišćeni supstratiU Nemačkoj se trenutno kao osnovni supstrat – polazeći od mase supstrata – pretežno koriste ekskrementi i obnovljive sirovine. Na slici 12.5 prikazani su rezultati anketiranja operatera iz 2013. godine o masenom udelu supstrata (sveža masa) korišćenih u biogas postrojenjima u okviru kojeg je analizirano oko 800 anketnih listova [12-7]. Prema tome se, svedeno na masu, koristi 41 % ekskremenata i 54 % obnovljivih sirovina, dok udeo organskog otpada iznosi oko 4 %. Organski otpad

se usled različitih pravnih regulativa u Nemačkoj prevashodno tretira u specijalizovanim postrojenjima za fermentaciju otpada. Industrijski i poljoprivredni ostaci sa 1 % čine najmanji maseni udeo korišćenih supstrata. Korišćenje poljoprivrednih ostataka u proteklim godinama nije poraslo u skladu sa očekivanjima, iako već na osnovu propisa iz EEG 2009 odabrani poljoprivredni ostaci (vidi EEG 2009, prilog 2, stav V) mogu da se koriste u biogas postrojenjima, a da to ne dovodi do gubitka bonusa za obnovljive sirovine. Dodatno poboljšani okvirni uslovi za fermentaciju organskog otpada stvoreni su izmenom EEG iz 2012. godine (vidi EEG 2012, § 27a).

Obnovljive sirovine i sa stanovišta energetskog sadržaja trenutno u Nemačkoj predstavljaju dominantnu vrstu supstrata. Nemačka tako spada u malobrojne evropske zemlje koje svoju proizvodnju primarne energije iz biogasa u odnosu na gas iz postrojenja za tretman otpadnih voda i sa deponija pretežno baziraju na drugim izvorima (kao što su decentralizovana poljoprivredna postrojenja) [12-4] (referentna godina 2007).

Korišćenje obnovljivih sirovina u biogas postrojenjima predstavlja praksu u preovlađujućem broju poljoprivrednih biogas postrojenja. Među obnovljivim sirovinama na tržištu količinski dominira silažni kukuruz (vidi i sliku 12.6), pri čemu gotovo sva biogas postrojenja koriste nekoliko obnovljivih sirovina istovremeno, na primer i SCB žitarica, travnu silažu ili šećernu repu.

Pri tome od 2004. godine sve više postrojenja radi isključivo sa energetskim biljkama bez ekskremenata ili drugih kosupstrata. U međuvremenu je primenom sredstava koja podstiču fermentaciju, kao na primer mešavina mikroelemenata, moguć i mikrobiološki stabilan rad. Međutim, pre svega je povećano korišćenje kukuruzne silaže dovelo do ekstenzivne proizvodnje silažnog kukuruza. Da bi se ograničio sve veći udeo silažnog kukuruza, nova postrojenja od 01.01.2012. godine mogu da koriste maksimalno 60 masenih udela kukuruzne silaže (vidi poglavlje 7).

Detalji o pojedinim supstratima mogu da se pronađu u poglavlju 4.

12.4 Potencijali

Utvrđivanje aktuelnih potencijala, odnosno prognoze u odnosu na proizvodnju biogasa, zavise od različitih faktora. Potencijali u oblasti poljoprivrede između ostalog zavise od ekonomskih okvirnih uslova, proizvodne strukture i situacije sa proizvodnjom hrane u svetu. Tako za biomasu iz poljoprivrede postoje različiti konkurentski vidovi korišćenja u oblasti proizvodnje prehrambenih proizvoda (uključujući

prehranu životinja), materijalnog, odnosno energetskog iskorišćenja sa svojim različitim konkurentskim načinima konverzije. Za ostatke iz poljoprivrede, komunalni organski otpad i industrijski otpad takođe mogu da se biraju najrazličitiji vidovi materijalnog ili energetskog iskorišćenja. Iz tog razloga date prognoze u zavisnosti od polaznih pretpostavki mogu da dovedu do veoma različitih rezultata.

12.4.1 Tehnički potencijali primarne energijeBiogas može da se proizvodi iz čitavog niza različitih tokova materija. Stoga se u narednom delu za različite potencijalno iskoristive frakcije biomase prikazuju tehnički potencijali primarne energije različitih razmatranih tokova materija, kao i odgovarajući tehnički proizvodni potencijali (potencijalno moguća proizvodnja električne, odnosno toplotne energije), odnosno tehnički potencijali finalne energije* (tj. u energetskom sistemu iskoristiva finalna energija). Supstrati su klasifikovani u sledeće grupe: • komunalni organski otpad,• industrijski otpad,• žetveni ostaci i ekskrementi,• obnovljive sirovine: proizvodnja na oko 0,55 miliona ha u

Nemačkoj (2007) kao minimalni potencijal za proizvodnju biogasa i

• obnovljive sirovine: proizvodnja na ukupno 1,15 miliona ha u Nemačkoj (2007), odnosno 1,6 miliona ha (2020) kao maksimalni potencijal za proizvodnju biogasa.

U Nemačkoj postoji tehnički potencijal primarne energije za biogas iz komunalnog organskog otpada od 47 PJ/a, odnosno iz industrijskog otpada od 13 PJ/a (slika 12.7). Daleko najveći potencijali trenutno, odnosno prema aktuelnim prognozama i ubuduće leže u poljoprivrednom sektoru (između ostalog kod žetvenih ostataka i ekskremenata), uprkos prognoziranoj tendenciji laganog pada sa 114 PJ/a u 2007. godini na 105 PJ/a u 2020. godini. Znatno veće varijacije u odnosu na potencijal biogasa postoje kod površina za obnovljive sirovine, pošto bi površine raspoložive za proizvodnju energetskih biljaka mogle da konkurišu drugim opcijama (energetskog) iskorišćavanja. Stoga se za potencijal biogasa iz obnovljivih sirovina iskazuje kako minimalna, tako i maksimalna vrednost.

U 2007. godini obnovljive sirovine proizvedene isključivo u svrhu proizvodnje energije, pri proizvodnoj površini od oko 0,55 miliona ha, samo za proizvodnju biogasa u Nemačkoj pokazuju tehnički potencijal primarne energije od oko 86 PJ/a **. Ako se pođe od pretpostavke da bi za proizvodnju biogasa bilo raspoloživo maksimalno 1,15 miliona ha, za 2007. godinu se taj potencijal povećava za 102 PJ/a.

* Tehnički potencijal obnovljivih izvora energije opisuje udeo teorijskog potencijala koji je iskoristiv uzimajući u obzir date tehničke restrikcije. Uz to se uglavnom dodatno u obzir uzimaju strukturna i ekološka ograničenja (na primer zaštićena područja, površine za planirano umrežavanje biotopa u Nemačkoj) i zakonski propisi (na primer dopuštenost korišćenja higijenski rizičnog organskog otpada u biogas postrojenjima), pošto su i oni u krajnjoj liniji – slično kao i kod (isključivo) tehnički uslovljenih ograničenja – često „nepremostivi“. Pri tome u pogledu referentne veličine za energiju mogu da se razlikuju– tehnički potencijali primarne energije (na primer biomase raspoložive za proizvodnju biogasa),– tehnički proizvodni potencijali (na primer biogas na izlazu iz biogas postrojenja),– tehnički potencijali finalne energije (na primer električna energija iz biogas postrojenja kod finalnog potrošača) i– tehnički potencijali finalne energije (na primer energija toplog vazduha iz fena koji se pokreće električnom energijom iz biogas postrojenja).

** Radi pojednostavljenja je kod obračuna potencijala biogasa za obnovljive sirovine pretpostavljeno da se na površinama proizvodi kukuruz. U praksi se u biogas postrojenjima koristi mešavina obnovljivih sirovina (vidi poglavlje 12.3.3); udeo kukuruza u obnovljivim sirovinama korišćenim u biogas postrojenjima iznosi oko 73 % (svedeno na svežu masu).

225224


12Pod pretpostavkom da će 2020. godine za proizvodnju

biogasa na raspolaganju stajati oko 1,6 miliona ha obradive površine i uzimajući u obzir godišnji porast prinosa od 2 %, može da se pođe od tehničkog potencijala primarne energije iz obnovljivih sirovina za proizvodnju biogasa od ukupno 338 PJ/a.

U pogledu iskorišćenog potencijala biogasa polazi se od toga da je 2007. godine oko 108 PJ iskorišćeno za proizvodnju biogasa. To odgovara oko 42 % prognoziranog potencijala biogasa uz minimalno korišćenje obnovljivih sirovina (0,55 miliona ha), odnosno oko 30 % uz maksimalno korišćenje obnovljivih sirovina (1,15 miliona ha).

12.4.2 Tehnički potencijali finalne energijePrikazani proizvodni potencijali mogu da se konvertuju u toplotnu i/ili električnu energiju. Pri tome proizvodni potencijali iskazani u narednom delu opisuju toplotnu, odnosno električnu energiju koja može da se proizvede bez ograničenja u pogledu potražnje i potencijale finalne energije uz uzimanje u obzir tih ograničenja. Ovi poslednji stoga najbolje odslikavaju doprinos proizvodnje i korišćenja biogasa u pokriću potražnje za finalnom, odnosno korisnom energijom.

12.4.2.1 Proizvodnja električne energijeUz stepen efikasnosti konverzije pri proizvodnji električne energije u motorima, odnosno u kogenerativnim postrojenjima od oko 38 %, iz prikazanog proizvodnog potencijala za 2007. godinu proističe potencijalna količina električne energije i time tehnički potencijal finalne energije od maksimalno 137 PJ/a. Ako se za 2020. godinu pođe od prosečnog električnog stepena korisnosti od 40 %, prema današnjim procenama može da se očekuje tehnički potencijal finalne energije od maksimalno 201 PJ/a.

12.4.2.2 Proizvodnja toplotne energijeUz stepen efikasnosti konverzije pri isključivoj proizvodnji toplotne energije od 90 %, za 2007. godinu proističe potencijalna količina toplotne energije, odnosno potencijal finalne energije od 325 PJ/a. Ako se za razliku od toga pođe od isključivog korišćenja u kogenerativnim postrojenjima za kombinovanu proizvodnju električne i toplotne energije i pri tome od termičkog stepena korisnosti od 50 %, za 2007. godinu samo za toplotnu energiju proističe tehnički potencijal finalne energije od 181 PJ/a.

12.5 Prognoza

U Nemačkoj su tehnički potencijali proizvodnje biogasa, koji pre svega postoje u poljoprivrednom sektoru, i dalje veliki i od velikog značaja za energetski sektor. Velika ekspanzija proizvodnje i korišćenja biogasa u toku proteklih godina dovela je doduše do osetnog smanjenja još raspoloživih potencijala, tako da je nalaženje lokacije za biogas postrojenje delom postalo teže, ali ukupno posmatrano u poljoprivrednom sektoru još uvek postoje potencijali koji omogućavaju dalje proširenje oblasti korišćenja biogasa. Korišćenje proizvedenog energenta biogasa se usled podsticaja za iskorišćenje otpadne toplote (kogeneracija) odobrenih u EEG 2004 i 2009 i obaveze korišćenja toplotne energije uvedene u EEG 2012 u toku proteklih godina značajno poboljšalo, tako da se danas pored električne energije i više od jedne trećine proizvedene toplotne energije koristi za supstituciju fosilnih energenata. Pre svega nova postrojenja gotovo da se više i ne grade bez obuhvatnog koncepta korišćenja toplotne energije. Kod starijih postrojenja, doduše, još uvek postoji značajan potencijal neiskorišćene otpadne toplote koji bi trebalo da se iskoristi u budućnosti.

U međuvremenu je procesna tehnika korišćena za eksploatisanje potencijala – sa povećanim zahtevima vezanim za dobijanje dozvole – dostigla jako dobar standard koji često može da se uporedi sa industrijskim postrojenjima drugih branši. Postrojenja su postala znatno pouzdanija i bezbednija za rad. Pri tome su izveštaji o nesrećama u biogas postrojenjima koji se redovno objavljuju u medijima više uslovljeni velikim brojem biogas postrojenja koja su u međuvremenu izgrađena u Nemačkoj, kao i konstruktivnim izvedbama koje u pojedinačnim slučajevima ne odgovaraju uobičajenim zahtevima, nego kvalitetom postrojenja koji uglavnom odgovara standardu. Pri tome većina sistemskih komponenti i dalje poseduje potencijal za poboljšanje, mada bi ti potencijali često trebalo da se iskoriste sa aspekta efikasnosti postrojenja.

Proizvodnja i korišćenje biogasa u poređenju sa fosilnim energentima načelno predstavlja ekološki veoma povoljan vid proizvodnje energije. Povoljan je pre svega u slučaju kada se u biogas konvertuju ostaci i otpad koji nisu vezani za dodatne troškove nabavke. U tom pogledu posebnu pažnju treba posvetiti efikasnom i po mogućnosti potpunom iskorišćenju biogasa kao energenta.

U Nemačkoj se broj biogas postrojenja u toku poslednjih deset godina povećao na više nego petostruki broj. Ukupna snaga postrojenja se sa oko 45 MWel (1999) povećala na preko 3.000 MWel (kraj 2012.), pri čemu se prosečna instalisana električna snaga po postrojenju sa 53 povećala na 425 kWel. Može se poći od toga da će ovaj trend da se nastavi sa znatno smanjenim intenzitetom.

Nezavisno od pitanja optimizacije koja još moraju da se reše, proizvodnja i korišćenje biogasa predstavlja zrelu i tržišno orijentisanu tehnologiju. Treba je shvatiti kao obećavajuću opciju za korišćenje obnovljivih izvora energije koja će narednih godina pojačano doprineti održivoj proizvodnji energije i smanjenju emisije gasova sa efektom staklene bašte. Cilj ovog priručnika jeste da doprinese tom razvoju.


[12-1] Vogt, R. et al.: Optimierung für einen nachhaltigen Ausbau der Biogaserzeugung und -nutzung in Deutschland. IFEU, Heidel-berg (Koordinator) und IE, Leipzig, Öko-Institut, Darmstadt, Institut für Landschaftsarchitektur und Umweltplanung, TU Berlin, S. Klinski, Berlin, sowie im Unterauftrag Peters Umwelt-planung, Berlin. Forschungsprojekt des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU). End-bericht mit Materialband (Bd. A–Bd. Q), Heidelberg 2008. www.ifeu.de; www.erneuerbare-energien.de

[12-2] AGEB – Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen e. V.: Energie-verbrauch in Deutschland im Jahr 2011, Berlin, 02/2012

[12-3] Thrän, D. et al.: Monitoring zur Wirkung des Erneuerbare-Ener-gien-Gesetzes (EEG) auf die Entwicklung der Stromerzeugung aus Biomasse. Zwischenbericht „Entwicklung der Stromerzeu-gung aus Biomasse 2008“, März 2009. Deutsches Biomas-seforschungszentrum gemeinnützige GmbH in Kooperation mit der Thüringer Landesanstalt für Landwirtschaft für das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsi-cherheit, FKZ: 03MAP138, www.erneuerbare-energien.de/inhalt/36204/4593/ (Stand: 4.8.2009)

[12-4] BIOGAS BAROMETER – JULY 2008; www.eurobserv-er.org/downloads.asp (Stand: 20.08.2009)

[12-5] Majer, S., Daniel, J.: Einfluss des Gülleanteils, der Wärmeaus-kopplung und der Gärrestlagerabdeckung auf die Treibhaus-gasbilanz von Biogasanlagen. KTBL-Tagung „Ökologische und ökonomische Bewertung nachwachsender Energieträger“, 08./09. September 2008, Aschaffenburg

[12-6] Statistisches Bundesamt: Bodenfläche (tatsächliche Nutzung). Deutschland und Bundesländer. GENESIS-ONLINE Datenbank, www.genesis.destatis.de/genesis/online

[12-7] Deutsches Biomasseforschungszentrum gGmbH: Stromerzeu-gung aus Biomasse, Zwischenbericht, 15.06.2013, Leipzig

[12-8] Fachverband Biogas e. V.: www.biogas.org/edcom/ webfvb.nsf /id/DE_Branchenzahlen/$file/13-05-22_Biogas%20Bran-chenzahlen_2012-2013.pdf (Stand: 4.6.2013)

[12-9] BMU: Zeitreihen zur Entwicklung der erneuerbaren Energien in Deutschland, Stand: Februar 2013

TEHNIČKI POTENCIJAL PRIMARNE ENERGIJE ZA BIOGAS

Izvor: IE, DBFZ (2009) © FNR 2011

TECHNISCHES PRIMÄRENERGIEPOTENZIAL FÜR BIOGAS

Tehnički potencijal primarne energije (u PJ/a)

Godina

maks. obnovljive sirovine (1,15 miliona ha 2007 i 1,6 miliona ha 2020/povećanog prinosa: 2 %/a)min. obnovljive sirovine (0,55 miliona ha 2007) Žetveni ostaci i ekskrementi

Komunalni organski otpadIndustrijski ostaci Iskorišćeni udeo potencijala

2007

2020

0 100 200 300 400 500

102

252

86

86

114

1051347

108

Slika 12.7: Tehnički potencijal primarne energije za biogas u Nemačkoj za 2007., odnosno 2020. godinu

227226

Primeri projekata

13

13 PRIMERI PROJEKATA

U ovom poglavlju predstavljeno je šest primera biogas postrojenja. Daje se šematski prikaz dijagrama toka procesa i pružaju se značajne informacije o procesnoj tehnici, konverziji supstrata kao i različitim procesnim parametrima. Prikazana biogas postrojenja gas koriste isključivo za proizvodnju električne energije u kogenerativnom postrojenju. Prikazani su različiti postupci proizvodnje biogasa, pri čemu su postrojenja na osnovu instalisane električne snage klasifikovana u različite kategorije po veličini.

13.1 1. primer postrojenja: malo postrojenje na bazi tečnog stajnjaka (60 kWel)

Opšti podaci

Korisna poljoprivredna površinaBroj uslovnih grlaTečni stajnjak goveda

320 ha, 180 ha oranice, 140 ha pašnjaciMlečne krave, 200 krava sa teladima (280 UG)6.000 m3/god. (uključujući ostatke stočne hrane i prostirku), 100 %

Biogas postrojenje

Broj fermentora

Sistem reaktoraRadna zapreminaRadna temperatura

[kom]

[m3][°C]

1

vertikalni52342 (mezofilna)

Skladište za ostatak fermentacije (gasno nepropusno)Retenciono vreme Ukupno retenciono vreme u gasnonepropusnom sistemu

[m3]

[d]

[d]

1.475 (+ otvoreno skladište za ostatak fermentacije 2.000 m3)

37

125

Mešanje Mešalica na vratilu postavljena odozgo (fermentor) Potapajuća mešalica (skladište za ostatak fermentacije)

Produktivnost CH4

Prinos CH4

[Nm³CH4/(m³RZd)]

[Nm³CH4/t SvM][Nm³CH4/t oSM]

0,53

16,5164

KOGP

Broj KOGPTip

1Gasni motor el. nominalna snaga

ter. nominalna snaga[kWel][kWth]

60 (snižena sa 75)77

Prikazani primeri postrojenja 2, 4, 5 i 6 su naučno ispitani u okviru Saveznog programa monitoringa II za ocenu biogas postrojenja. U pratećoj publikaciji „Program monitoringa za biogas II – Poređenje 61 biogas postrojenja“ (izdavač Stručna agencija za obnovljive sirovine) prema navedenim brojevima primera mogu da se pronađu dodatne informacije o biogas postrojenima.

Biogas postrojenje 1 je u okviru ove verzije priručnika na osnovu izvršenih projekcija ispitano kao model postrojenje za isključivo korišćenje tečnog stajnjaka. Kod postrojenja 3 radi se o model postrojenju za fermentaciju hidraulički zahtevnih supstrata (na primer čvrstog stajnjaka ili trave).

Slika 13.1: Poljoprivredno biogas postrojenje [PlanET Biogastechnik GmbH]

229228

Priručnik o biogasu –Od proizvodnje do korišćenja Primeri projekata

13

Opšti podaci

Korisna poljoprivredna površinaBroj uslovnih grlaKonverzija supstrata• tečni stajnjak svinja• kukuruzna silaža• silaža klipa i komušine• zrno raži

1.860 ha oranice, 249 ha pašnjaci; 110 ha proizvodnja obnovljivih sirovina za BGPTovne svinje, 2.750 tovnih mesta7.358 t/god.73 %12 %9 %6 %

Biogas postrojenje

Broj fermentoraSistem reaktoraRadna zapreminaRadna temperaturaKonačno skladište

[kom]

[m3][°C][m3]

1vertikalni903402 × 2.070

Ukupno OOrgMUkupno retenciono vremeProduktivnost CH4

Prinos CH4

[kg oSM/m³RZd][d][Nm³CH4/(m³RZd)][Nm³CH4/t SvM][Nm³CH4/t oSM]

3,8461,1854313

BHKW

Broj KOGPTip

1Agregat sa inicijalnim paljenjem

el. nominalna snagater. nominalna snaga

[kWel][kWterm]

180185

13.2 2. primer postrojenja (do 200 kWel)

Opšti podaci

Korisna poljoprivredna površinaBroj uslovnih grla

Konverzija supstrata• materijal od održavanja

pejzaža, otkos pašnjaka, mešavina trave i deteline

• tečni stajnjak goveda • čvrsti stajnjak goveda• čvrsti stajnjak konja• kukuruzna silaža

400 ha oranice, 150 ha pašnjaci; mešavina trave i deteline sa dvokosnih ratarskih površina (nekoliko gazdinstava za organsku proizvodnju) za biogas postrojenje (materijal od održavanja pejzaža)50 mlečnih krava, 50 matičnih grla, 60 uslužno čuvanih konja; dokupljeno: čvrsti stajnjak od 50 koza, 50 mlečnih krava, 30 konja6.750 t/godina

3.500 t/god. (52 %)1.000 t/god. (15 %) 1.000 t/god. (15 %)750 t/god. (11 %)500 t/god. (7 %)

Biogas postrojenje

Broj fermentoraSistem reaktoraRadna zapreminaSkladište za ostatak fermentacijeRadna temperaturaMešanje

[kom]

[m3][m3][°C]

1vertikalni sa zonom za hidrolizu2.4003.70040 (mezofilna)Orošavanje odzgo preko frekventno regulisane pumpe

Ukupno OOrgMRetenciono vreme

Ukupno retenciono vreme u gasno nepropusnom sistemu

[kg oSM/m³RZd][d]

[d]

2,1selektivno, prosečna vrednost 130

152

KOGP

Broj KOGPTip

1gasni motor MAN el. nominalna snaga

ter. nominalna snaga[kWel][kWterm]

250264

13.3 3. primer postrojenja (do 250 kWel; postupak orošavanja, posebno pogodno za slamastu biomasu)

231230

Priručnik o biogasu –Od proizvodnje do korišćenja Primeri projekata

13

13.5 5. primer postrojenja (do 1.000 kWel)

Opšti podaci

Korisna poljoprivredna površinaBroj uslovnih grlaMlečne krave, 70 grla• kukuruzna silaža• silaža cele biljke raži• tečni stajnjak goveda • travna silaža

210 ha oranice, 50 ha pašnjaci; 185 ha proizvodnja obnovljivih sirovina za BGP

Mlečne krave, 70 grla10.651 t/god.64 % 20 % 7 % 5 %

Biogas postrojenje

Broj fermentoraSistem reaktoraRadna zapreminaRadna temperaturaPredjamaKonačno skladište (gasno nepropusno)

[kom]

[m3][°C][m3][m3]

2vertikalni4.200492003.000

Ukupno OOrgMUkupno retenciono vreme Produktivnost CH4

Prinos CH4

[kg oSM/m³RZd]

[d][Nm³CH4/(m³RZd)][Nm³CH4/t SvM][Nm³CH4/t oSM]

2,1

1440,98140464

KOGP

Broj KOGPTip 1

Tip 2Udeo startnog goriva 1 [%]

2Motor sa inicijal. paljenjemGasni motor14

el. nominalna snaga 1el. nominalna snaga 2

ter. nominalna snaga 1ter. nominalna snaga 2

[kWel][kWel]

[kWterm][kWterm]

160536

180500

• pšenična sačma• kukuruz za zrno• slama• zelena raž

0,5 % 2 % 0,5 % 1 %

13.4 4. primer postrojenja (do 500 kWel)

Opšti podaci

Korisna poljoprivredna površinaBroj uslovnih grlaKonverzija supstrata• kukuruzna silaža• silaža celih žitaričnih

biljaka • tečni stajnjak goveda


nema, čisto ratarska proizvodnja8.419 t/god.94 %3 %

3 %

Biogas postrojenje

Broj fermentoraSistem reaktoraRadna zapreminaRadna temperaturaCisternaKonačno skladište

[kom]

[m3][°C][m3][m3]

2vertikalni3.000391004.950

Ukupno OOrgMUkupno retenciono vremeProduktivnost CH4

Prinos CH4

[kg oSM/m³RZd]

[d][Nm³CH4/(m³RZd)][Nm³CH4/t SvM][Nm³CH4/t oSM]

2,2

1460,83114437

KOGP

Broj KOGPTip



500600

233232


PRILOG

GLOSAR

Amonijak (NH3) Gas koji sadrži azot, nastaje razgradnjom jedinjenja sa sadržajem azota kao na primer proteini, karbamid i karbamidna kiselina

Anaerobna razgradivost [1] Stepen mikrobiološke konverzije supstrata ili kosupstrata, uglavnom izražena kao potencijal formiranja biogasaAnaerobni mikroorganizmi [3] Anaerobi koji rastu u okruženju bez prisustva kiseonika; za neke prisustvo kiseonika može biti smrtonosno Anaerobni tretman [1] Biotehnološki proces u okruženju bez prisustva vazduha (kiseonika) sa ciljem razgradnje organske materije uz

formiranje biogasa Azotni oksid [8] Gasovi azotni monoksid (NO) i azotni dioksid (NO2) obuhvataju se pojmom NOx (azotni oksidi). Oni nastaju kod

svih procesa sagorevanja kao jedinjenja azota u vazduhu i kiseonika, ali i oksidacijom jedinjenja sa sadržajem azota koja su sadržana u gorivu.

Biogas [1] Gasoviti proizvod fermentacije koji se pretežno sastoji od metana i ugljen-dioksida i osim toga zavisno odsupstrata može da sadrži amonijak, vodonik-sulfid, vodenu paru i druge gasovite ili isparljive komponente

Biogas postrojenje [4] Postrojenje za proizvodnju, skladištenje i korišćenje biogasa uključujući sve uređaje i objekte potrebne za rad; proizvodnja se vrši na bazi fermentacije organskih materija

Biološka razgradnja [5] Razlaganje organskih materija, na primer ostataka biljnog i životinjskog porekla, putem mikroorganizama na prostija jedinjenja

Desumporizacija Hemijsko-fizički, biološki ili kombinovani postupak za smanjenje sadržaja vodonik-sulfida u biogasu Eksplozivne zone [4] Prostori u kojima usled lokalnih i operativnih uslova može da nastane eksplozivna atmosfera Emisije Gasovite, tečne ili čvrste materije kao i zvuci, potresi, svetlost, toplota i zraci koje jedno postrojenje ili tehnički

postupak oslobađa u atmosferu.Fermentor (reaktor, rezervoar za fermentaciju, digestor) [4]

Rezervoar u kom se odvija mikrobiološka razgradnja supstrata uz istovremeno formiranje biogasa

Gasna hauba [4] Nadgradni element fermentora u kom se akumulira i iz kog se izuzima biogasHigijenizacija Eventualno dodatni procesni korak za smanjenje i/ili eliminisanje uzročnika bolesti i/ili patogena (dezinfekcija)

(vidi i Uredbu o organskom otpadu [EZ] 1069/2009)Koeficijent prolaza toplote [8] Mera za strujanje toplote koja pri temperaturnoj razlici od 1 Kelvina prolazi kroz jedan kvadratni metar

konstruktivnog elementa. Što je koeficijent prolaza toplote manji, to su manji gubici toplote.Kogeneracija Istovremena konverzija angažovane energije u električnu (ili mehaničku) energiju i toplotu namenjenu

iskorišćenju u energetske svrhe (korisna toplota) Kogenerativno postrojenje Agregat za konverziju hemijski vezane energije u električnu i toplotnu energiju na bazi motora i povezanog

generatora Kondenzat Biogas nastao u fermentoru zasićen je vodenom parom i pre korišćenja u kogenerativnom postrojenju mora

da se dehidrira. Ciljana kondenzacija sprovodi se preko podzemnog voda odgovarajućih dimenzija u odvajač kondenzata ili putem sušenja biogasa.

Kosupstrat [1] Sirovina za fermentaciju koja, međutim, ne čini sirovinu sa procentualno najvećim udelom u ukupnom toku materijala predviđenog za fermentaciju

Metan (CH4) [8] Gas bez boje i mirisa koji nije otrovan; sagorevanjem daje ugljen-dioksid i vodu; metan spada u najznačajnije gasove sa efektom staklene bašte i čini glavnu komponentu biološkog, kanalizacionog, deponijskog i prirodnog gasa. Preko 4,4 vol% u vazduhu formira eksplozivnu mešavinu gasa.

13.6 6. primer postrojenja za suvu fermentaciju (boksni postupak)

Opšti podaci

Korisna poljoprivredna površinaBroj uslovnih grlaKonverzija supstrata• kukuruzna silaža• travna silaža• zeleni ječam • slama


nema podataka11.017 t/god.42 % 14 % 9 % 2 %

Biogas postrojenje

Sistem reaktoraBroj garažnih fermentoraRadna zapremina po garažnom fermentoruRadna temperaturaRezervoar za perkolat

[kom][m3]

[°C][m3]

Garažni postupak7550

40100

Ukupno OOrgMRetenciono vreme po garažnom fermentoruUkupno retenciono vremeProduktivnost CH4 garažaProduktivnost CH4 Rezervoar za perkolatPrinos CH4

[kg oSM/m³RZd][d]

[d][Nm³CH4/(m³RZd)][Nm³CH4/(m³RZd)]

[Nm³CH4/t SvM][Nm³CH4/t oSM]

2,124

690,560,37

72273

KOGP

Broj KOGPTip



536536

• šećerna repa• trava (sveža)• čvrsti stajnjak svinja• čvrsti stajnjak goveda

6 %6 % 1 % 20 %

235234

Priručnik o biogasu –Od proizvodnje do korišćenja Prilog

A

Normirani kubni metar Nm3 ili mN3 [10] Normirani kubni metar predstavlja onu količinu koja je ekvivalentna jednom kubnom metru pri pritisku od

1,01325 bara, vlažnosti vazduha od 0 % (suva trava) i temperaturi od 0 ˚C.Nosilac finalne energije [7] Pod nosiocima finalne energije podrazumevaju se energenti, a pod finalnom energijom energetski sadržaj tih

energenata, odnosno odgovarajući tokovi energije koje nabavlja finalni potrošač (na primer lož-ulje u rezervoaru finalnog potrošača, drvna sečka ispred ložišta, električna energija u domaćinstvu, toplotna energija u sistemu daljinskog grejanja na podstanici). Oni proističu iz sekundarnih ili eventualno primarnih energenata, odnosno energija, umanjenih za gubitke konverzije i distribucije, sopstvenu potrošnju prilikom konverzije do finalne energije i neenergetsku potrošnju. Oni su raspoloživi za konverziju u korisnu energiju.

Obnovljive sirovine [5] Zbirni naziv za materijalno i energetski iskorišćenu biomasu (bez stočnih hraniva i životnih namirnica) Ovde se po pravilu radi o poljoprivrednim sirovinama kao što su kukuruz, repa, trava, sirak ili zeleni ječam koje se nakon siliranja koriste u energetske svrhe.

Odnos C/N [6] Maseni odnos ukupnog ugljenika prema ukupnom azotu u organskoj materiji koji je odlučujući za biološku razgradnju

Opterećenje organskom materijom [1] Odnos dnevno u fermentor dodate količine supstrata prema zapremini fermentora (jedinica: kg oSM/(m³ · d))Ostatak fermentacije Tečni ili čvrsti ostatak iz proizvodnje biogasa koji sadrži organske i neorganske komponenteOtpad, uopšteno Ostaci od proizvodnje i potrošnje kojih se njihov vlasnik rešava, želi ili mora da se rešiPrimarni energenti [7] Materije ili energetska polja koja još nisu podvrgnuta energetskoj konverziji i iz kojih direktno ili pomoću jedne

ili više konverzija može da se proizvede sekundarna energija ili sekundarni energenti (na primer kameni ugalj, mrki ugalj, nafta, biomasa, vetroenergija, solarna energija, geotermalna energija).

Protok U zavisnosti od definicije radi se o zapreminskom ili masenom protoku Retenciono vreme [1] Prosečno vreme zadržavanja supstrata u fermentoruRezervoar za gas [4] Gasno nepropusni rezervoar ili membranski jastuk u kom se privremeno skladišti biogasSadržaj organske suve materije (oSM)

Sadržaj oSM čini udeo mešavine materijala umanjen sa sadržaj vode i neorganske materije. On se po pravilu utvrđuje sušenjem na temperaturi od 105 °C i naknadnim žarenjem na 550 °C.

Sadržaj suve materije (SM) Suv sadržaj mešavine materijala nakon sušenja pri 105 °C.Sati punog opterećenja Period pune iskorišćenosti postrojenja kada se sati ukupnog korišćenja i prosečan stepen korisnosti u toku

jedne godine svedu na stepen korisnosti od 100 %.Sekundarni energenti [7] Energenti koji se u tehničkim postrojenjima dobijaju konverzijom iz primarnih ili drugih sekundarnih energenata,

odnosno energija, na primer benzin, lož-ulje, električna energija. Pri tome, između ostalog, nastaju gubici pri konverziji i distribuciji.

Separator masti Uređaj za fizičko odvajanje neemulgiranih organskih ulja i masti koje su na primer sadržane u otpadnim vodama restorana, kantina, klaničnih i prerađivačkih postrojenja mesne i riblje industrije, fabrika margarina i uljara (uporedi DIN 4040)

Silaža Biljna materija konzervirana putem fermentacije mlečne kiseline. Siloksani [9] Organska jedinjenja silicijuma, dakle jedinjenja elemenata silicijuma (Si), kiseonika (O), ugljenika (C) i

vodonika (H)Skladište gasa [4] Prostor ili zona u kojoj je smešten rezervoar za gasSkladište za ostatak fermentacije (skladište za tečni stajnjak) [4]

Rezervoar ili laguna u kojoj se skladišti tečni stajnjak, osoka i fermentisani supstrat pre daljeg korišćenja

Stavljanje u promet Predstavlja nuđenje, držanje na zalihama radi prodaje, puštanje u prodaju i svako ustupanje proizvoda drugim licima; pojam se između ostalog koristi u Uredbi o đubrivima (DüMV)

Stepen razgradnje [1] Smanjenje koncentracije organske materije usled anaerobne razgradnje svedeno na početni sadržaj supstrataSumpor-dioksid (SO2) [5] Bezbojni gas oštrog mirisa. Sumpor-dioksid u atmosferi podleže nekolikim procesima konverzije iz kojih kao

proizvod na primer može da nastane sumporasta kiselina, sumporna kiselina, sulfiti, sulfati i druge materije.Supstrat [1] Sirovina za fermentaciju, odnosno digestijuTretman Procesni korak u kom se vrši obrada supstrata ili ostataka fermentacije (na primer usitnjavanje, uklanjanje

nepoželjnih materija, homogenizacija, separacija na čvrstu i tečnu fazu) Ugljen-dioksid (CO2) [5] Bezbojni, negorivi gas lako kiselkastog mirisa koji po sebi nije otrovan i koji pored vode nastaje kao finalni

proizvod svih procesa sagorevanja, 4–5 % u vazduhu deluje opojno, od 8 % ima smrtonosno dejstvo usled gušenja

Unos čvrste materije Postupak unosa supstrata ili mešavina supstrata koji ne mogu da se pumpaju direktno u fermentorVodonik-sulfid (H2S) [4] Veoma otrovan gas bez boje sa mirisom trulih jaja koji već u malim koncentracijama može biti opasan po život.

Od određene koncentracije dolazi do paralize čula mirisa i gas više ne može da se oseti.Zbrinjavanje otpada [2] Zbrinjavanje otpada prema zakonu o cirkularnoj ekonomiji i otpadu obuhvata reciklažu i odlaganje otpada.

Izvori:

[1] VDI-Richtlinie (2006): Vergärung organischer Stoffe – Substratcharakterisierung, Probenahme, Stoffdatenerhebung, Gärversuche. VDI 4630, April 2006, Beuth Verlag GmbH

[2] Gesetz zur Förderung der Kreislaufwirtschaft und Sicherung der umweltverträglichen Beseitigung von Abfällen (Kreislaufwirtschafts- und Ab-fallgesetz – KrW-/AbfG), 1994/2009, § 3 Begriffsbestimmung http://bundesrecht.juris.de/bundesrecht/krw-_abfg/gesamt.pdf, Letzter Zugriff: 09.08.2010

[3] Madigan, Michael T.; Martinko, John M.; Parker, Jack: Biology of microorganisms. Ausgabe: 9th ed. Erschienen: Upper Saddle River, N.J. [u. a.], Prentice-Hall, 2000, ISBN 0-13-085264-3

[4] Bundesverband der Landwirtschaftlichen Berufsgenossenschaften (Hrsg.): Technische Information 4 – Sicherheitsregeln für Biogasanlagen, www.lsv.de/fob/66dokumente/info0095.pdf; Stand 10/2008

[5] Bayerisches Staatsministerium für Umwelt und Gesundheit (Hrsg.): Umweltlexikon. www.stmug.bayern.de/service/lexikon/index_n.htm, Letzter Zugriff: 09.08.2010

[6] Schulz, H. und Eder, B. (2006): Biogas – Praxis. Grundlagen, Planung, Anlagenbau, Beispiele, Wirtschaftlichkeit. 3. vollst. überarb. u. erweiterte Auflage, ökobuch Verlag, Staufen bei Freiburg, ISBN 978-3-936896-13-8

[7] Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V. (FNR) (Hrsg.): Basiswissen Bioenergie – Definitionen der Energiebegriffe, Aus Leitfaden Bioenergie, Herausgeber FNR, Gülzow 2000, www.bio-energie.de/allgemeines/basiswissen/definitionen-der-energiebegriffe/ Letzter Zugriff: 09.08.2010

[8] KATALYSE Institut für angewandte Umweltforschung e. V. (Hrsg.): Umweltlexikon-Online. www.umweltlexikon-online.de/RUBhome/index.php, Letzter Zugriff: 09.08.2010

[9] Umweltbundesamt GmbH (Österreich Anm. d. R.)(Hrsg.): Siloxane, www.umweltbundesamt.at/umweltinformation/schadstoff/silox/?&tempL=, Letzter Zugriff: 09.08.2010

[10] DIN 1343:1990-01: Titel: Referenzzustand, Normzustand, Normvolumen; Begriffe und Werte. Ausgabe 1990, Beuth Verlag GmbH

237236

Prilog

A

SPISAK SLIKA

Slika 2.1: Šematski prikaz anaerobne razgradnje 11Slika 2.2: Povezanost između opterećenja organskom materijom i hidrauličkog retencionog vremena pri

različitim koncentracijama supstrata 16Slika 2.3: Šaržni eksperimenti u laboratoriji za ispitivanje biogasa 19

Slika 3.1: Šema protočnog postupka 22Slika 3.2: Šema kombinovanog poluprotočnog postupka 22Slika 3.3: Načelno odvijanje procesa proizvodnje biogasa 23Slika 3.4: Šema poljoprivrednog biogas postrojenja koje koristi kosupstrate 24Slika 3.5: Silosno postrojenje 25Slika 3.6: Skladišni rezervoar sa dezintegratorom 26Slika 3.7: Mlin čekićar (levo) i seckalica sa poprečnim protokom (desno) za usitnjavanje čvrstih supstrata 27Slika 3.8: Usitnjavanje supstrata u transportnom vodu, uređaj za usitnjavanje sa perforiranim diskom 28Slika 3.9: Potapajuća pumpa sa sečivima na rotoru kao primer jedinice koja objedinjuje agregat za usitnjavanje

i agregat za transport 29Slika 3.10: Kontejner za higijenizaciju 29Slika 3.11: Hidrotermalna dezintegracija sa bio-ekstruderom 30Slika 3.12: Pumpe u biogas postrojenju 31Slika 3.13: Pumpa sa ekscentričnim puževima 33Slika 3.14: Rotirajuća klipna pumpa (levo), princip rada rotirajuće klipne pumpe (desno) 33Slika 3.15: Predjama, odnosno prihvatna jama, prilikom punjenja 34Slika 3.16: Indirektan unos čvrste materije (šematski prikaz) 35Slika 3.17: Direktan unos čvrste materije (šematski prikaz) 35Slika 3.18: Pumpe sa ulaznim levkom sa uređajem za usitnjavanje sa integrisanom rotirajućom klipnom pumpom (levo)

i pumpom sa ekscentričnim puževima (desno) 35Slika 3.19: Unos čvrste biomase 36Slika 3.20: Unos čvrste biomase pomoću transportnih puževa 38Slika 3.21: Cevovodi i armature u pumpnoj stanici, zaporni ventil 38Slika 3.22: Radne platforme između rezervoara sa cevovodima i uređajima za podešavanje pritiska (levo);

gasni kompresor (desno) 39Slika 3.23: Fermentor sa potpunim mešanjem sa mešalicom sa dugačkim vratilom i drugim ugradnim elementima 40Slika 3.24: Reaktor sa klipnim strujanjem (mokra fermentacija) 41Slika 3.25: Reaktor sa klipnim strujanjem (suva fermentacija) 41Slika 3.26: Fermentor sa klipnim strujanjem; primeri iz prakse, cilindrični (levo) i pravougaoni (desno) 42Slika 3.27: Primeri za boksne fermentore, kaskada fermentora 42Slika 3.28: Skica načelnog funkcionisanja fermentora po Pfefferkorn principu 43Slika 3.29: Primeri specijalnih konstruktivnih izvedbi kod suve fermentacije; sekvencijalni šaržni reaktor (levo),

boksni fermenor sa mešanjem (sredina), metanogena faza kod postupka kombinovane suve i mokre fermentacije i eksterni rezervoar gasa (desno) 43

Slika 3.30: Izgradnja betonskog fermentora 44Slika 3.31: Fermentor od nerđajućeg čelika u izgradnji 45Slika 3.32: Potapajuća mešalica sa gasno nepropusnim ulaznim vodom (levo), potapajuća mešalica sa velikom

lopaticom (desno) 46Slika 3.33: Mešalice sa dugačkim vratilom 48Slika 3.34: Aksijalna mešalica 49Slika 3.35: Lopatasta mešalica 49Slika 3.36: Uređaji za neometani odvod gasa; ulazna gasna cev sa otvorom nagore (levo dotur supstrata) 50Slika 3.37: Pužni separator 51Slika 3.38: Grejne cevi od nerđajućeg čelika postavljene u fermentoru (unutrašnje) (levo); ugradnja grejnih kablova u

zid fermentora (sredina, desno) 54Slika 3.39: Potkonstrukcija krova sa dvostrukom membranom (levo); biogas postrojenje sa krovovima sa

dvostrukom membranom 56Slika 3.40: Eksterni membranski rezervoar 56Slika 3.41: Primer slobodnostojećeg rezervoara sa dvostrukom membranom 56

Slika 3.42: Gasna baklja biogas postrojenja 57Slika 3.43: Primena separacije ostatka fermentacije u zavisnosti od veličine postrojenja 59Slika 3.44: Mala poljoprivredna postrojenja za fermentaciju tečnog stajnjaka 61Slika 3.45: Postrojenje za fermentaciju tečnog stajnjaka, dotur tečnog stajnjaka iz predjame preko pumpe 62Slika 3.48: Horizontalni fermentor sa kogenerativnim postrojenjem i dodatnim tehničkim uređajima u kontejneru 63Slika 3.46: Fermentor sa aksijalnom mešalicom na betonskom krovu 63Slika 3.47: Prstenasti sistem sa fermentorom u unutrašnjem delu i skladištem za ostatak fermentacije u spoljnom delu 63Slika 3.49: Kompaktni fermentor (vertikalni) sa hidrauličkim mešanjem 64Slika 3.50: Malo postrojenje sa kompaktnim fermentorom (vertikalnim) 65Slika 3.51: Poljoprivredno gazdinstvo sa malim postrojenjem na bazi tečnog stajnjaka 66

Slika 4.1: Mešavina energetskih biljaka 75

Slika 5.1: Inhibirajuće dejstvo NH3 na formiranje metana iz sirćetne kiseline 83Slika 5.2: Šema sistema za kontrolu rada postrojenja 85Slika 5.3: Režim punjenja prilikom puštanja u rad 89Slika 5.4: Tok faze puštanja u rad fermentora 1 90Slika 5.5: Tok faze puštanja u rad fermentora 2 91Slika 5.6: Tok faze puštanja u rad fermentora 3 91Slika 5.7: Tok faze puštanja u rad fermentora 1 u slučaju nedostatka mikroelemenata 92Slika 5.8: Mogućnosti optimizacije 98Slika 5.9: Otkrivanje curenja metana na fermentorima pomoću mernih postupaka koji, koristeći infracrvene zrake,

omogućavaju vizuelni prikaz (gas koji curi se na monitoru kamere prikazuje kao tamni pramen dima). Curenja tako mogu da se otkriju u realnom vremenu i da se arhiviraju u vidu video zapisa ili digitalne slike. 102

Slika 6.1: Regulisanje dovoda vazduha 108Slika 6.2: Eksterna biološka desumporizacija, levo reaktor sa prokapnim biofilterom, desno biološki reaktor 109Slika 6.3: Postrojenje za tretman biogasa (pranje pod visokim pritiskom) u Darmštatu 113Slika 6.4: Šematski prikaz kogenerativnog postrojenja 115Slika 6.5: Kogenerativno postrojenje na biogas, kompletan modul u kompaktnom načinu gradnje sa gasnom bakljom 115Slika 6.6: Električni stepen korisnosti kogenerativnih postrojenja na biogas 117Slika 6.7: Razdelnik za grejanje 118Slika 6.8: Kogenerativno postrojenje sa gasnom rampom 119Slika 6.9: Kogenerativno postrojenje postavljeno u građevinskom objektu i kontejnerska izvedba kogenerativnog

postrojenja 120Slika 6.10: Princip rada Stirlingovog motora 121Slika 6.11: Konstrukcija mikro gasne turbine 121Slika 6.12: Princip funkcionisanja gorive ćelije 122Slika 6.13: Šema funkcionisanja apsorpcione rashladne mašine 123Slika 6.14: Primer apsorpcione rashladne mašine 123Slika 6.15: Pumpna stanica sa ponudom biogasa 125

Slika 7.1: Izgradnja dodatnog novog kogenerativnog postrojenja na lokaciji postojećeg biogas postrojenja 140Slika 7.2: Zamena postojećeg kogenerativnog postrojenja novim na lokaciji biogas postrojenja 141Slika 7.3: Zamena postojećeg „satelitskog“ kogenerativnog postrojenja novim na istoj lokaciji 142

Slika 8.1: Pregled udela eksterno korišćene toplotne energije kod biogas postrojenja sa kogenerativnim procesom kao rezultat anketiranja operatera (n = 468, mogući višestruki navodi) 166

Slika 8.2: Izgradnja toplotne mreže 169

Slika 9.1: Mogućnosti poljoprivrednika u sektoru proizvodnje biogasa 171Slika 9.2: Faktori koji utiču na izbor lokacije postrojenja (KOG: kogeneracija) 173Slika 9.3: Radno vreme potrebno za opsluživanje bez punjenja 176Slika 9.4: Prikaz radnog vremena potrebnog za model postrojenje V 177

239238


A

Slika 10.1: Međuzavisnost relativnog preostalog gasnog potencijala pri 20–22 °C i hidrauličkog retencionog vremena 188Slika 10.2: Rasturač sa vučenim crevima 190Slika 10.3: Rasturač sa vučenim papučicama 190Slika 10.4: Diskosni rasturač 191Slika 10.5: Kultivator sa priključkom za razastiranje tečnog stajnjaka 191Slika 10.6: Periodi za razastiranje ostataka fermentacije 192Slika 10.7: Klasifikacija postupaka tretmana prema načelnom toku procesa 198Slika 10.8: Razastiranje ostatka fermentacije po poljoprivrednim površinama 202

Slika 11.1: Koraci u toku realizacije projekta proizvodnje i korišćenja biogasa 203Slika 11.2: Ukupan sistem projekta izgradnje biogas postrojenja 204Slika 11.3: Kriterijumi za ocenu izvodljivosti izgradnje biogas postrojenja 205Slika 11.4: Kriterijumi za izbor lokacije 206

Slika 12.1: Mogućnosti korišćenja biomase za proizvodnju finalne/korisne energije 218Slika 12.2: Emisije GESB (kg CO2-e./kWhel ) model postrojenja u poređenju sa kombinacijom drugih izvora

električne energije u Nemačkoj (OF = ostatak fermentacije) 219Slika 12.3: Razvoj biogas postrojenja u Nemačkoj (broj postrojenja diferenciran prema kategorijama snage i

instalisanoj električnoj snazi u MWel bez prikaza postrojenja za tretman biogasa, postrojenja za tretman otpadnih voda i sa deponija) 220

Slika 12.4: Instalisana električna snaga svedena na poljoprivrednu površinu [kWel/1.000 haPP] u saveznim pokrajinama 221Slika 12.5: Maseni udeo supstrata korišćenih u biogas postrojenjima (anketiranje operatera 2013) 222Slika 12.6: Maseni udeo obnovljivih sirovina korišćenih kao supstrat u biogas postrojenjima (anketiranje operatera 2013) 222Slika 12.7: Tehnički potencijal primarne energije za biogas u Nemačkoj za 2007., odnosno 2020. godinu 224

Slika 13.1: Poljoprivredno biogas postrojenje 226

SPISAK TABELA

Tab. 2.1: Povoljne koncentracije mikroelemenata iz različitih izvora literature 14Tab. 2.2: Inhibitori procesa anaerobne razgradnje i njihova štetna koncentracija 15Tab. 2.3: Specifičan prinos biogasa i sadržaj metana odgovarajućih grupa materija 17Tab. 2.4: Pokazatelji za travnu silažu 18Tab. 2.5: Prinos biogasa i sadržaj metana travne silaže 18Tab. 2.6: Prosečan sastav biogasa 19

Tab. 3.1: Klasifikacija postupaka za proizvodnju biogasa prema različitim kriterijumima 21Tab. 3.2: Skladištenje supstrata pre fermentacije 25Tab. 3.3: Karakteristike i radni parametri agregata za usitnjavanje u kombinovanim jedinicama za skladištenje i doziranje 26Tab. 3.4: Karakteristike i radni parametri spoljnih agregata za usitnjavanje 27Tab. 3.5: Karakteristike i radni parametri mešalica za usitnjavanje u predjami 27Tab. 3.6: Karakteristike i radni parametri agregata za usitnjavanje u transportnom cevovodu 28Tab. 3.7: Karakteristike i radni parametri agregata za usitnjavanje koji sa transportnim uređajima čine jedinstvenu celinu 29Tab. 3.8: Karakteristike i radni parametri rezervoara za higijenizaciju 30Tab. 3.9: Karakteristike i radni parametri centrifugalnih pumpi 32Tab. 3.10: Karakteristike i radni parametri pumpi sa ekscentričnim puževima 32Tab. 3.11: Karakteristike i radni parametri rotirajućih klipnih pumpi 33Tab. 3.12: Karakteristike i radni parametri predjama 34Tab. 3.13: Karakteristike pumpi sa ulaznim levkom sa uređajem za usitnjavanje za unos čvrste materije u fluidni tok 36Tab. 3.14: Karakteristike i radni parametri klipnih uređaja za unos materijala 37Tab. 3.15: Karakteristike i radni parametri puževa za unos materijala 37Tab. 3.16: Karakteristike armatura i cevovoda za tečnosti 39Tab. 3.17: Karakteristike armatura i cevovoda za gas 39Tab. 3.18: Karakteristike fermentora za biogas sa potpunim mešanjem 40Tab. 3.19: Karakteristike fermentora za biogas sa klipnim strujanjem 41Tab. 3.20: Karakteristike i parametri za beton za rezervoare u biogas postrojenjima 45Tab. 3.21: Karakteristike i parametri čelika za rezervoare u biogas postrojenjima 45Tab. 3.22: Karakteristike i radni parametri potapajućih propelernih mešalica 46Tab. 3.23: Karakteristike i radni parametri mešalica sa dugačkim vratilom 47Tab. 3.24: Karakteristike i radni parametri aksijalnih mešalica za biogas postrojenja 48Tab. 3.25: Karakteristike i radni parametri lopatastih mešalica u vertikalnim i horizontalnim fermentorima 49Tab. 3.26: Karakteristike i radni parametri sistema za pneumatsko mešanje u fermentoru 50Tab. 3.27: Karakteristike i radni parametri sistema za hidrauličko mešanje u fermentoru 50Tab. 3.28: Tehnički uređaji za uklanjanje sedimenta iz fermentora 51Tab. 3.29: Tehnologija pužnih separatora 52Tab. 3.30: Karakteristike izolacionih materijala 53Tab. 3.31: Karakteristike izolacionih materijala – primeri 53Tab. 3.32: Karakteristike i radni parametri integrisanih sistema grejanja 53Tab. 3.33: Karakteristike i radni parametri spoljnih razmenjivača toplote 54Tab. 3.34: Karakteristike i radni parametri membranskih gasnih hauba 55Tab. 3.35: Karakteristike i radni parametri eksternih rezervoara za biogas 55Tab. 3.36: Karakteristike i radni parametri gasnih baklji 57

Tab. 4.1: Sadržaji hranljivih materija organskih đubriva 69Tab. 4.2: Prinos biogasa i metana organskih đubriva 69Tab. 4.3: Materijalne karakteristike odabranih obnovljivih sirovina 71Tab. 4.4: Prinosi biogasa odabranih obnovljivih sirovina 71Tab. 4.5: Izbor standardnih prinosa metana čisto biljnih sporednih proizvoda shodno prilogu 1 Uredbe o biomasi

iz 2012. god. 72Tab. 4.6: Materijalne karakteristike odabranih čisto biljnih sporednih proizvod 73Tab. 4.7: Prinosi biogasa odabranih supstrata iz agroindustrije 73Tab. 4.8: Materijalne karakteristike zelenog otpada 74Tab. 4.9: Pregled karakteristika supstrata 76

241240


A

Tab. 5.1: Granične vrednosti maksimalno dozvoljene koncentracije kiselina 80Tab. 5.2: Referentne vrednosti mikroelemenata 81Tab. 5.3: Podaci iz literature o inhibirajućim koncentracijama amonijaka 82Tab. 5.4: Merene veličine i njihova raspoloživost 84Tab. 5.5: Metode regulacije 87Tab. 5.6: Program merenja za biogas postrojenja za praćenje biološkog procesa (normalan režim rada) 89Tab. 5.7: Karakteristike gasova 95Tab. 5.8: Karakteristike komponenti biogasa 95Tab. 5.9: Toksično dejstvo vodonik-sulfida 97

Tab. 6.1: Pregled postupaka desumporizacije 107Tab. 6.2: Karakteristike i radni parametri biološke desumporizacije u fermentoru 107Tab. 6.3: Karakteristike i radni parametri eksternih uređaja za biološku desumporizaciju 108Tab. 6.4: Karakteristike i radni parametri eksternog biohemijskog pranja 109Tab. 6.5: Karakteristike interne hemijske desumporizacije 110Tab. 6.6: Karakteristike desumporizacije pomoću aktivnog uglja 110Tab. 6.7: Poređenje postupaka za obogaćivanje metana 112Tab. 6.8: Karakteristike i radni parametri gasnih Otto motora 115Tab. 6.9: Karakteristike i radni parametri motora sa inicijalnim paljenjem 116Tab. 6.10: Granične vrednosti emisija iz TU vazduh od 24.07.2002. za postrojenja sa motorom sa unutrašnjim

sagorevanjem prema tački 1.4 (uključ. 1.1 i 1.2) 4. BImSchV 116

Tab. 7.1: Tarifne stope prema EEG 2012 za biogas postrojenja puštena u rad 2012. god. 135Tab. 7.2: Smanjenje osnovne tarife za postrojenja za proizvodnju električne energije iz biomase 135Tab. 7.3: Smanjenje tarifa za postrojenja za fermentaciju organskog otpada, za mala postrojenja na bazi tečnog

stajnjaka i bonus za tretman gasa 136Tab. 7.4: Primer dnevnika sirovina 136Tab. 7.5: Projektovana tarifa prema EEG za proizvedenu električnu energiju nakon proširenja postrojenja dogradnjom KOGP 141Tab. 7.6: Projektovana tarifa prema EEG za proizvedenu električnu energiju nakon proširenja postrojenja zamenom KOGP 141Tab. 7.7: Projektovana tarifa prema EEG za proizvedenu električnu energiju nakon proširenja postrojenja zamenom

„satelitskog“ KOGP 142Tab. 7.8: Premija za upravljanje plasmanom za biomasu, hidroenergiju i druge upravljive obnovljive izvore 144

Tab. 8.1: Pregled i karakteristike model postrojenja 152Tab. 8.2: Parametri i cene supstrata 153Tab. 8.3: Projekcija supstrata korišćenih u model postrojenjima 153Tab. 8.4: Projekcije tehničkih i procesno-tehničkih karakteristika i parametara model postrojenja 154Tab. 8.5: Projektovana tehnologija model postrojenja 155Tab. 8.6: Tehničke i procesno-tehničke karakteristike model postrojenja I do IV 156Tab. 8.7: Tehničke i procesno-tehničke karakteristike model postrojenja V do VII 157Tab. 8.8: Tehničke i procesno-tehničke karakteristike model postrojenja za biometan VIII 157Tab. 8.9: Investicije za funkcionalne jedinice model postrojenja I do III 159Tab. 8.10: Investicije za funkcionalne jedinice model postrojenja IV do VI 159Tab. 8.11: Investicije za funkcionalne jedinice model postrojenja VII do VIII 159Tab. 8.12: Mogućnosti podsticajnog tarifiranja model postrojenja shodno EEG 2012 u slučaju puštanja u rad 2013. god. 160Tab. 8.13: Obračun troškova i prihoda za model postrojenja I do IV 162Tab. 8.14: Obračun troškova i prihoda za model postrojenja V do VII 163Tab. 8.15: Obračun troškova za model postrojenja za biometan VIII 164Tab. 8.16: Analiza osetljivosti za model postrojenja I do V 165Tab. 8.17: Analiza osetljivosti za model postrojenja VI do VIII 165Tab. 8.18: Obračun troškova sušenja žitarica uz korišćenje biogasa ili lož-ulja kao nosioca toplote 166Tab. 8.19: Obračun troškova i prihoda za postupak sušenja žitarica sa toplotnom energijom iz KOGP na biogas 167Tab. 8.20: Ušteda lož-ulja kod sušenja žitarica sa toplotnom energijom iz KOGP na biogas 167Tab. 8.21: Godišnja potrošnja toplotne energije staklenika i iskorišćenje termičkog potencijala biogas

postrojenja sa 500 kWel uz različite režime proizvodnje i veličine staklenika 168Tab. 8.22: Poređenje troškova snabdevanja toplotnom energijom putem grejanja na lož-ulje i toplotne

energije iz KOGP na biogas na primeru dve veličine staklenika uz „hladan“ temperaturni režim 168

Tab. 8.24: Potrebne investicije i troškovi proizvodnje toplotne energije za javnu mrežu lokalnog sistema grejanja zavisno od prodajne cene otpadne toplotne energije iz KOGP na biogas [8-11, izmenjeno] 169

Tab. 8.23: Projekcije i pokazatelji snabdevanja toplotnom energijom preko javne mreže lokalnog sistema grejanja 169Tab. 8.25: Kvalitativna ocena različitih načina korišćenja toplotne energije 170

Tab. 9.1: Potrebno radno vreme u zavisnosti od postupka proizvodnje 175Tab. 9.2: Radno vreme potrebno za punjenje supstrata [9-2] 176Tab. 9.3: Poreska klasifikacija postrojenja kod proizvodnje električne energije iz biogasa 178Tab. 9.4: Pregled najznačajnijih pravnih oblika 183

Tab. 10.1: Poređenje parametara i karakterističnih vrednih sastojaka ostataka fermentacije i organskog đubriva 185Tab. 10.2: Poređenje sadržaja teških metala u ostacima fermentacije i organskim đubrivima 185Tab. 10.3: Uzročnici infekcija u tečnom stajnjaku i organskom otpadu 186Tab. 10.4: Pojava salmonele u supstratima i ostacima fermetnacije iz biogas postrojenja 186Tab. 10.5: Pokrovi za skladišta za ostatak fermentacije radi smanjenja emisija amonijaka 187Tab. 10.6: Preostali gasni potencijal ostataka fermentacije iz poljoprivrednih biogas postrojenja, sveden na ostvareni

prinos metana po t ulaznog supstrata 187Tab. 10.7: Pragovi gubitka kod naknadnog gasno nepropusnog pokrivanja cilindričnih rezervoara za ostatak fermentacije 189Tab. 10.8: Kumulativni gubici amonijaka nakon razastiranja organskih đubriva po poljoprivrednim površinama 190Tab. 10.9: Smanjenje gubitka amonijaka nakon razastiranja tečnih ostataka fermentacije po poljoprivrednim površinama 191Tab. 10.10: Projekcije za proračun bilansa hranljvih materija 193Tab. 10.11: Proračunate komponente tipova ostatka fermentacije odgovarajućih model postrojenja 193Tab. 10.12: Bilans hranljivih materija na primeru kukuruza pri količini ostatka fermentacije od 30 m3/ha · a 193Tab. 10.13: Prosečni godišnji bilansi hranljivih materija 4-poljnog plodoreda uz različite tehnike razastiranja 194Tab. 10.14: Bilans humusa plodoreda pri količini ostatka fermentacije (model postrojenje II prema [10-25]) od

64 m3/ha u toku 4 godine 194Tab. 10.15: Ocena salda humusa prema VDLUFA 2004 195Tab. 10.16: Granične vrednosti štetnih materija za đubriva i prirodne i pomoćne materije 196Tab. 10.17: Sadržaji hranljivih materija frakcija, proračunati za postupke tretmana 200Tab. 10.18: Granične vrednosti štetnih materija za đubriva i prirodne i pomoćne materije 200

Tab. 11.1: Elementi ugovora o isporuci biomase 216

Tab. 12.1: Regionalna raspodela aktivnih biogas postrojenja u Nemačkoj 2012. god. i instalisane električne snage (anketiranje pokrajinskih institucija 2012.) 220

243242

Prilog

A

ASUE Radna grupa za efikasnu i ekološki prihvatljivu potrošnju energije

ATB Lajbnic institut za agrarnu tehniku Potsdam-Bornim

ATP adenosintrifosphat

baE bezazotne ekstraktivne materijeBGP Biogas postrojenjeBImSchG Savezni zakon o zaštiti od emisija BioAbfV Uredba o organskom otpadu

C ugljenikCH4 metanC/N odnos ugljenik-azotCo kobaltCO2 ugljen-dioksid

d danDBFZ Nemački centar za istraživanje biomaseDüMV Uredba o đubrivimaDüV Uredba o đubrenjuDVGW Nemačko stručno i naučno udruženje za gas i

vodu

EEG Zakon o obnovljivim izvorima energijeel ili elektr. električnoEMĐ ekvivalent mineralnog đubrivaEPP Elektroprivredno preduzećeEU Evropska unija

Fe gvožđeFNR Stručna agencija za obnovljive resurse

g gramGESB gasovi sa efektom staklene bašteGI generalni izvođačGVI granična vrednost izloženosti na radnom mestu

(ranije MDK – maks. dozvoljena koncentracija)

H2S vodonik-sulfidha hektarHPK hemijska potrošnja kiseonikaHRV hidrauličko retenciono vreme

K kelvinKOG kogeneracijaKOGP kogenerativno postrojenjeKS koeficijent svarljivostiKTBL Kuratorijum za tehniku i građevinarstvo u oblasti

poljoprivrede

l litar

mN3 normirani kubni metar

M model postrojenjeMg magnezijumMK mlečne kraveMn manganMo molibdenMZK mešavina zrna i klipa kukuruza

N azotNADP nikotinamid-adenin-dinukleotid fosfatNH3 amonijakNH4 amonijumNi nikelNm3 normirani kubni metarn. p. nema podataka

O kiseoniko/min obrtaj po minuti (broj obrtaja)OOrgM opterećenje organskom masomoSM organska suva materija

P fosforPTBG postrojenje za tretman biogasappm Parts per million (deo na milion)

RZd radna zapremina i dan

S sumporSCB silaža cele biljkeSe selenSF suva fermentacijaSirMa sirove mastiSKLK silaža od kukuruznog klipa i lista komušineSM suva materijaSP sirovi pepeoSPr sirovi proteinSV sirova vlaknaSvM sveža masa

t ili term. termičkiTierNebG Zakon o zbrinjavanju sporednih proizvoda

životinjskog poreklaTierNebV Uredba o zbrinjavanju sporednih proizvoda

životinjskog poreklaTU tehničko uputstvo

UG uslovno grlouklj. uključujućiUVPG Zakon o proceni uticaja na životnu sredinu

VDLUFA Asocijacija nemačkih institucija za poljoprivredna ispitivanja i istraživanja

Vol. volumen

W volframWDüngV Uredba o stavljanju u promet i prevozu

organskih đubriva

SPISAK SKRAĆENICA ADRESE INSTITUCIJA

Bayrische Landesanstalt für Landtechnik (LfL)Institut für Ländliche Strukturentwicklung, Betriebswirtschaft und Agrarinformatik Menzingerstraße 5480638 MünchenInternet: www.lfl.bayern.de

Deutsches Biomasseforschungszentrum gGmbH (DBFZ) Bereich Biochemische Konversion (BK)Torgauer Straße 11604347 LeipzigInternet: www.dbfz.de

Fachverband Biogas e.V.Angerbrunnenstraße 1285356 FreisingInternet: www.biogas.org

Johann Heinrich von Thünen-Institut (TI)Institut für Agrartechnologie und Biosystemtechnik Bundesallee 5038116 BraunschweigInternet: www.ti.bund.de

Kuratorium für Technik und Bauwesen in der Landwirtschaft e. V. (KTBL)Bartningstr. 4964289 DarmstadtInternet: www.ktbl.de

PARTA Buchstelle für Landwirtschaft und Gartenbau GmbHRochusstraße 18 53123 BonnInternet: www.parta.de

Rechtsanwaltskanzlei Schnutenhaus & KollegenReinhardtstr. 29 B10117 BerlinInternet: www.schnutenhaus-kollegen.de

Thüringer Landesanstalt für Landwirtschaft (TLL)Naumburger Str. 9807743 JenaInternet: www.thueringen.de/de/tll

Universität für Bodenkultur Wien (BOKU)Department für Nachhaltige AgrarsystemePeter-Jordan-Str. 82A-1190 WienInternet: www.boku.ac.at

244

Ime Institucija

Thomas Amon Ranije: Universität für Bodenkultur Wien (BOKU)Urs P. Behrendt Rechtsanwälte Schnutenhaus & KollegenJaqueline Daniel-Gromke Deutsches Biomasseforschungszentrum gGmbH (DBFZ) Velina Denysenko Deutsches Biomasseforschungszentrum gGmbH (DBFZ)Helmut Döhler Kuratorium für Technik und Bauwesen in der Landwirtschaft e. V. (KTBL)Iris Falke Rechtsanwälte Schnutenhaus & KollegenElmar Fischer Deutsches Biomasseforschungszentrum gGmbH (DBFZ)Erik Fischer Deutsches Biomasseforschungszentrum gGmbH (DBFZ)Jörg Friehe Ranije: Johann Heinrich von Thünen-Institut (TI)Henrik Gattermann Ranije: Institut für Energetik und Umwelt gGmbH (IE)Sven Grebe Kuratorium für Technik und Bauwesen in der Landwirtschaft e. V. (KTBL)Johan Grope Ranije: Deutsches Biomasseforschungszentrum gGmbH (DBFZ)Stefan Hartmann Kuratorium für Technik und Bauwesen in der Landwirtschaft e. V. (KTBL)Peter Jäger Ranije: Kuratorium für Technik und Bauwesen in der Landwirtschaft e. V. (KTBL)Uwe Jung Ranije: Deutsches Biomasseforschungszentrum gGmbH (DBFZ)Martin Kaltschmitt Ranije: Deutsches Biomasseforschungszentrum gGmbH (DBFZ)Ulrich Keymer Bayrische Landesanstalt für Landtechnik (LfL)Susanne Klages Ranije: Kuratorium für Technik und Bauwesen in der Landwirtschaft e. V. (KTBL)Jan Liebetrau Deutsches Biomasseforschungszentrum gGmbH (DBFZ)Anke Niebaum Ranije: Kuratorium für Technik und Bauwesen in der Landwirtschaft e. V. (KTBL)Mark Paterson Kuratorium für Technik und Bauwesen in der Landwirtschaft e. V. (KTBL)Jan Postel Deutsches Biomasseforschungszentrum gGmbH (DBFZ)Torsten Reinelt Deutsches Biomasseforschungszentrum gGmbH (DBFZ)Gerd Reinhold Thüringer Landesanstalt für Landwirtschaft (TLL)Ursula Roth Kuratorium für Technik und Bauwesen in der Landwirtschaft e. V. (KTBL)Alexander Schattauer Ranije: Johann Heinrich von Thünen-Institut (TI)Sophia Scheibe Deutsches Biomasseforschungszentrum gGmbH (DBFZ)Anne Scheuermann Ranije: Institut für Energetik und Umwelt gGmbH (IE)Jörn Schnutenhaus Rechtsanwälte Schnutenhaus & KollegenFrank Scholwin Ranije: Deutsches Biomasseforschungszentrum gGmbH (DBFZ)Andre Schreiber Ranije: Deutsches BiomasseForschungsZentrum gGmbH (DBFZ)Britt Schumacher Deutsches Biomasseforschungszentrum gGmbH (DBFZ)Markus Schwab Ranije: Kuratorium für Technik und Bauwesen in der Landwirtschaft e. V. (KTBL)Monika Stadelmann Kuratorium für Technik und Bauwesen in der Landwirtschaft e. V. (KTBL)Ralf Stephany PARTA Buchstelle für Landwirtschaft und Gartenbau GmbHWalter Stinner Deutsches Biomasseforschungszentrum gGmbH (DBFZ)Paul Trainer Deutsches Biomasseforschungszentrum gGmbH (DBFZ)Thomas Weidele Ranije: Institut für Energetik und Umwelt gGmbH (IE)Peter Weiland Ranije: Johann Heinrich von Thünen-Institut (TI)Marco Weithäuser Ranije: Deutsches Biomasseforschungszentrum gGmbH (DBFZ)Ronny Wilfert Ranije: Institut für Energetik und Umwelt gGmbH (IE)David Wilken Fachverband Biogas e. V.Bernd Wirth Kuratorium für Technik und Bauwesen in der Landwirtschaft e. V. (KTBL)Sebastian Wulf Kuratorium für Technik und Bauwesen in der Landwirtschaft e. V. (KTBL)

SPISAK AUTORA

Stručna agencija za obnovljive resurse, registrovano udruženje (FNR)OT Gülzow, Hofplatz 118276 Gülzow-PrüzenTel.: +49 3843/6930-0Faks: +49 3843/[email protected]

FNR 2016

priruČnik o biogasu · impresum ova publikacija nastala je u okviru projekta „priručnik o...

Documents