1 ODNAWIALNE ŹRÓDŁA ENERGII W AGROTURYSTYCEDr inż. Alina Kowalczyk-Juśko

2 MIKROINSTALACJE Projekt ustawy o OZE przewiduje następujące przedziały, określane wielkością mocy instalowanej w wymiarze elektrycznym: mikroinstalacja – instalacja odnawialnego źródła energii o łącznej mocy zainstalowanej elektrycznej nie większej niż 40 kW, przyłączona do sieci elektroenergetycznej o napięciu znamionowym niższym niż 110 kV lub o mocy osiągalnej cieplnej w skojarzeniu nie większej niż 120 kW; mała instalacja – instalacja odnawialnego źródła energii o łącznej mocy zainstalowanej elektrycznej większej niż 40 kW i nie większej niż 200 kW, przyłączona do sieci elektroenergetycznej o napięciu znamionowym niższym niż 110 kV lub o mocy osiągalnej cieplnej w skojarzeniu większej niż 120 kW i nie większej niż 600 kW; dalsze przedziały to instalacje o mocy: do 500 kW powyżej 500 kW

3 MIKROINSTALACJE Projekt ustawy o OZE:Wytwórca energii elektrycznej z odnawialnych źródeł energii w mikroinstalacji, będący osobą fizyczną nie prowadzącą działalności gospodarczej w rozumieniu ustawy z dnia 2 lipca 2004 r. o swobodzie działalności gospodarczej, który wytwarza energię elektryczną w celu jej zużycia na własne potrzeby, może sprzedać niewykorzystaną energię elektryczną wytworzoną przez niego w mikroinstalacji i wprowadzoną do sieci dystrybucyjnej. Wytwarzanie i sprzedaż energii elektrycznej z odnawialnych źródeł energii, o której mowa w ust. 1, nie stanowi działalności gospodarczej

4 MIKROBIOGAZOWNIE Analizując strukturę rolną w Polsce stwierdzamy, że nie różni się ona znacznie od struktur rolnych w krajach sąsiednich Powierzchnie krajowych gospodarstw rolnych można w dużym przybliżeniu porównać z obszarami gospodarstw rolnych w górnej Bawarii, Szwabii, Tyrolu czy Szwajcarii W gminie Schenchen (Bawaria) o całkowitej powierzchni gminy ha i zamieszkałej przez mieszkańców; średnia powierzchnia gospodarstw około 35 ha uruchomiono 14 biogazowni rolniczych od 20 do 90 kWe

5 Mikrobiogazownia W skład mikrobiogazowni wchodzą następujące elementy:punkt przyjęcia substratów, zespół pomp dozujących i mieszających substraty, komora/zespół komór fermentacyjnych, wyposażonych w system grzewczy, mieszający i odprowadzający poferment, zbiornik buforowy na biogaz, system odsiarczania biogazu, system sterowania biogazownią, instalacja rur i przewodów (na substraty, biogaz oraz przewodów elektrycznych), zespół kogeneracyjny, flara gazowa (pochodnia), budynek techniczny, zawierający zespół kogeneracyjny, system sterowania, przyrządy do oznaczania ilości suchej masy, suchej masy organicznej i pH. 5

6 Przykład – mikrobiogazownia w Studzionce (woj. śląskie)Gospodarstwo Państwa Pojdów w Studzionce zlokalizowane jest w średnio zwartej zabudowie wiejskiej, Na terenie otoczonym z dwóch stron działkami sąsiadów, po drugiej stronie ulicy zabudową mieszkaniową a w kierunku zachodnim ok. 100 m małe gospodarstwo i zabudowa mieszkaniowa, Na działce budowlanej zlokalizowane są: dom mieszkalny, garaże maszyn, kurnik, chlewnia, zbiornik gnojowicy i inne pomieszczenia gospodarcze oraz silosy zboża, Przy z zrzutach i wywozie gnojowicy nasilały się wyziewy odorów, a w okresie letnim ze zbiornika gnojowicy wydzielał się metan. Ten stan spowodował, że gospodarz zaczął się interesować możliwością znacznego obniżenia (wręcz likwidacją) odorów w obejściu.

7 Widok z góry na gospodarstwo i sąsiednie zabudowania1 2 5 4 3 6 2 1 - biogazownia kurniki 3 - chlewnia 4 - zbiornik reszty pofermentacyjnej 5 - garaże 6 - dom mieszkalny

8 Rozporządzenie ministra rolnictwa i rozwoju wsi w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budowle rolnicze i ich usytuowanie z dnia 25 marca 2013 r. (t.j. z dnia 16 stycznia 2014) § 7. Odległości komór fermentacyjnych i zbiorników biogazu rolniczego powinny wynosić co najmniej: 1) 20 m od pomieszczeń przeznaczonych na pobyt ludzi oraz od budynków inwentarskich, 2) 20 m od budynków innych niż określone w pkt 1 niepowiązanych technologicznie z instalacją służącą do otrzymywania biogazu rolniczego, 3) 5 m od granicy działki sąsiedniej, 4) 15 m od składu węgla i koksu, 5) 15 m od komór fermentacyjnych i zbiorników biogazu rolniczego, będących elementem odrębnych instalacji służących do otrzymywania biogazu rolniczego, 6) 15 m od silosów na zboże i pasze, 7) 5 m od innych obiektów budowlanych nie będących budynkami. § 6. – odległości otwartych i zamkniętych zbiorników na produkty pofermentacyjne

9 Mikrobiogazownia rolnicza w Studzionce Moc kogeneratora: 30 kW (w czasie budowy)

10 Kanały zrzutowe odchodówKurnik Kanały zrzutowe odchodów Chlewnia Zrzut gnojowicy Zbiornik wstępny

11 Otwór wrzutowy do zbiornika wstępnego nakrywany klapą

12 Maszynownia w wydzielona z garażu maszyn rolniczych1 3 2 1 1 4 1. maszynownia, 2. kogenerator 3. chłodnica awaryjna 4. tłumik

13 1 - silnik spalinowy, 2 - prądnica, 3, 4 - wymienniki ciepłaKogenerator 30 kW 1 2 3 4 1 - silnik spalinowy, 2 - prądnica, 3, 4 - wymienniki ciepła

14 Mikrobiogazownia w SzewniPrzydomowa biogazownia wytwarza gaz na potrzeby gospodarstwa domowego. Do komory fermentacyjnej raz na dobę wrzuca się ok. 50 kg ulegających fermentacji płodów rolnych bądź ich odpadów (buraki, zboże, słoma, liście). Z takiej ilości powstaje na godzinę około 1 m3 biogazu. - moc 20 kWt - hydrolizer o objętości = 1,7 m3 - fermentor o objętości = 8 m3 - zbiornik biogazu o objętości = 10 m3 14

15 15

16 Inne (transportowalne) rozwiązaniaModułowe, mobilne (bez fundamentu) instalacje mikrobiogazowni, produkowane w różnych opcjach mocy, wykorzystujące odchody zwierzęce, kiszonki i odpady produkcji rolnej do wytwarzania biogazu Przeznaczone dla małych gospodarstw rolno-hodowlanych oraz przedsiębiorstw przetwórstwa rolnego, spożywczego Otrzymany biogaz może być spalany bezpośrednio w piecu lub jako paliwo gazowe zasilać silnik spalinowy kogeneratora Moc generatora dla jednej komory kW

17 Mikrobiogazownia kontenerowa (Instytut Maszyn Przepływowych + Politechnika Śląska)3 2 1 4 1 - komora fermentacyjna, 2 - zasyp, 3 - przelew syfonowy, 4 - właz rewizyjny

18 Transport mikrobiogazowni3 1 2 1 - komora fermentacyjna, 2 - miejsce na kogenerator i podest obsługi, 3 - zasyp do załadunku substratów

19 Kontenerowa mikrobiogazownia rolnicza KMR 7Wnętrze komory: układ przelewowy, pompa wirnikowa, instalacja ogrzewania

20 Główne parametry techniczneprostopadłościenny, spawany, szczelny zbiornik ze stali węglowej, o wewnętrznych wymiarach: 2,5 x 2,5 x 12,0 m (wymiary kontenera morskiego) kubatura zbiornika: 75 m3, pojemność czynna ok. 60 m3 zewnętrzne ocieplenie z blachy trapezowej, z warstwą wełny mineralnej zintegrowany z komorą fermentacyjną zbiornik biogazu (na dachu komory) wewnętrzna instalacja ogrzewania przelewowy system usuwania masy pofermentacyjnej nowatorskie rozwiązanie systemu przemieszania masy fermentującej (bez mieszadła) możliwość zintegrowania komory z układem kogeneracyjnym (na podeście obsługi) produkcja biogazu od 3,5 do 5 m3 na godzinę (zawartości metanu ok. 55%)

21 Przepust gazowy do zamontowania zbiornika (worka) na gazMontaż zadaszenia mikrobiogazowni Zamontowany zbiornik biogazu, widoczne zadaszenie komory

22 Przykładowy zestaw substratów, możliwe uzyski biogazu i energii

23 Mikrobiogazownia kontenerowa ITP/o. Poznań(producent Mega Bełżyce)

24 Parametry techniczne Pojemność komory fermentacyjnej 30 m3Pojemność komory fermentacyjnej 30 m3 Pojemność zbiornika biogazu 13 m3 Moc układu na substratach rolniczych 4-6 kW Moc układu na substratach poprodukcyjnych 6-9 kW Inne opcje tego rozwiązania dają możliwość uzyskania mocy kW

25 Przykładowy zestaw substratów, możliwe uzyski biogazu i energiiSubstraty rolnicze Parametr Substraty rolnicze i poprodukcyjne wariant 1 wariant 2 wariant 3 wariant 4 30 m3 Objętość mieszaniny fermentacyjnej 970 t/r 400 t/r Substrat - gnojowica (sm 8%) 200 t/r 150 t/r — 95 t/r Substrat - kiszonka (sm 32%) 80 t/r 70 t/r Substrat poprodukcyjny (sm 46%) 212 t/r 275 t/r 12 21 HRT (hydrauliczny czas retencji – w dniach) 22 m3/r 31 000 m3/r Uzysk biogazu m3/r m3/r kWh 65 100 kWh Uzysk energii kWh kWh 4 kW 6 kW Moc układu (przy 30% sprawności) 7,5 kW 9 kW 300 m3 200 m3 Minimalna pojemność zbiornika pofermentu 170 m3

26 Fermentacja sucha odchodów, odpadów i produktów ubocznych z rolnictwa oraz biodegradowalnych odpadów stałych Fermentacja w pomieszczeniach typu garażowego, hermetycznie zamkniętych, odgrzewanych i zraszanych tak zwanym „perkolatem” najczęściej w temperaturze mezofilnej Etapy przebiegu procesu: • 1 faza: aerobowa – tlenowa napowietrzanie substratu - samoczynne nagrzewanie •2 faza: anaerobowa – beztlenowa z perkolacją - wytwarzanie biogazu •3 faza: aerobowa – tlenowa higienizacja, osuszanie

27 Etapy przebiegu procesu

28 Mobigas – mobilne biogazownie kontenerowe Ekoinnowacje (Koszęcin na Śląsku)

29 KOSUBSTRATY ODPADY CELOWE ROŚLINY odchody zwierząt młóto z browarówwywar z gorzelni wytłoki owocowe wytłoki warzywne makuchy rzepakowe frakcja glicerynowa odpady z rzeźni kukurydza trawy burak słonecznik żyto i pszenżyto koniczyna i lucerna sorgo inne

30 Logistyka zbioru i dostaw substratówDostępność substratów Odległość (transport) Przechowywanie, składowanie Wstępna obróbka (higienizacja, homogenizacja) Gwarancja ilości i składu chemicznego Odpady z wybranych działów specjalnych rolnictwa W gospodarstwach agroturystycznych – resztki ze stołówki/kuchni Photo: DeKalb, Ill wastewater treatment plant

31 Wydajność odchodów zwierzęcych w produkcji biogazuSubstrat Zawartość suchej masy [%] Zawartość suchej masy organicznej (s.m.o.) [% s.m.] Teoretyczna wydajność biogazu z 1 kg s.m.o. [dm3] z 1 t świeżej masy [m3] zawartość metanu [%] Gnojowica bydlęca 10,0 68,5 801 55 Gnojowica świńska 7,5 82,0 815 50 58 Pomiot kurzy 27,0 67,0 773 140

32 Produkcja biogazu z surowców odpadowychMiejsce produkcji Odpad organiczny Zawartość suchej masy [%] Zawartość subst. org. [% s.m.] Zawartość azotu [% s.m.] Iloraz C:N Produkcja biogazu [m3/kg s.m.o.] Odpady pochodzenia roślinnego Zakłady przetwórstwa owocowo-warzywnego wytłoki jabłek 12-40 - 1,1-1,2 13-48 0,32 resztki ziemniaków 13-18 90-96,5 28 0,34-0,38 mączka fasoli, sojowa 7,2-7,6 4-6 wytłoki owocowe 20-30 90-95 0,9-2,6 20-49 0,38 Browary młóto 21-23,7 88-95,3 0,34-0,45 drożdże piwne 10 91,8 0,45 Gorzelnie, winiarnie wywar gorzelniany (żytni) 8 83 wywar gorzelniany (ziemniaczany) 6 85 0,23 wytłoki winogronowe 40 80 0,42 Cukrownie wysłodki 22 95 0,18 melasa 0,25

33 Produkcja biogazu z surowców odpadowychMiejsce produkcji Odpad organiczny Zawartość suchej masy [%] Zawartość subst. org. [% s.m.] Iloraz C:N Produkcja biogazu [m3/kg s.m.o.] Odpady pochodzenia zwierzęcego Rzeźnie odpady poubojowe 20 80 11-21 0,43 mierzwa 15-20 80-90 20-30 0,52 krew odpadowa 22-90 95 3-3,5 0,40 Zakłady z produkcji pasz resztki karmy zwierzęcej 34 92,5 15-150 0,31 łuski z młyna 84 - 0,30 Przeterminowana karma dla psów

34 Wydajność biogazu z różnych roślinGatunek Plony [t/ha] Wydajność biogazu [m3/t św.m.] Wydajność biogazu [m3/ha] Kiszonka z kukurydzy 50 200 10 000 35 215 7 525 Burak pastewny 80 100 8 000 Trawa łąkowa – 3 pokosy 70 95 6 650 CCM – kukurydza 15 450 6 750 GPS – pszenica 12 500 6 000 Ziemniak 40 110 4 400 Ziarno pszenicy 7 600 4 200

35 ENERGIA SŁONECZNA Średnioroczne sumy promieniowania słonecznego całkowitego padającego na obszarze Polski na jednostkę powierzchni poziomej (MJ/m2) na podstawie pomiarów IMGW

36 BUDYNKI PASYWNE wylot powietrza wlot świeżego powietrza z filtrem Promieniowanie słoneczne ogrzewa pomieszczenia Centrala wentylacyjna Rekuperator Gruntowy wymiennik ciepła Bardzo dobre parametry izolacyjne przegród zewnętrznych umożliwiają ograniczenie strat energii Przykład budynku mieszkalnego z pasywnymi systemami ogrzewania słonecznego – Dom pasywny

37 KOLEKTORY SŁONECZNE

38 PRZYKŁAD – GOSPODARSTWO AGROTURYSTYCZNEBudynek mieszkalny o powierzchni użytkowej 150 m2 posiadający dwie kondygnacje – parter i poddasze. Instalacja słoneczna zaopatruje w ciepłą wodę gospodarstwo agroturystyczne, zamieszkałe na stałe przez 6 osób oraz dysponujące 4-6 miejscami noclegowymi, a także basen znajdujący się na terenie posesji

39 Instalacja wykonana w 2004 roku 8 płaskich kolektorów słonecznych Powierzchnia czynna jednego kolektora - 1,82 m2 Izolacja - wełna mineralna o grubości 55 mm Zbiornik na wodę (wymiennik ciepła) o pojemności 400 l Wymiennik basenowy (przeznaczony do podgrzewania wody basenowej) Nośnik energii - glikol Dogrzewanie grzałką elektryczną Fragment instalacji (od lewej zbiornik, zespół pompowo-sterownikowy, zestaw przyłączeniowy podgrzewacza, zespół naczynia przeponowego)

40 Schemat instalacji solarnej dla ogrzewania c.w.u. i wody w basenieGrzałka elektryczna Czujnik temp. Zawór trójdrogowy Zespół pompowo-sterowniczy Kolektor KS 2000 Zasobnik CW Zawór spustowy Ø 1” Ø 2” Wymiennik ciepła Czujnik temp. Czujnik temperatury Odpowietrzenie Zawór mieszający Zasilanie zimną wodą Pompa basenowa Filtr basenowy Schemat instalacji solarnej dla ogrzewania c.w.u. i wody w basenie

41 EFEKTY GOSPODARSTWA AGROTURYSTYCZNEGOW wyniku zmiany sposobu ogrzewania ciepłej wody użytkowej i wody w basenie, z ogrzewania elektrycznego na zasilane kolektorami słonecznymi w okresie od wiosny do jesieni włącznie (siedmiu miesięcy), nastąpiło zmniejszenie zużycia energii elektrycznej na ogrzewanie wody sięgające 99% (z bojlera elektrycznego 2 kW do 15 W pompy) W skali całego roku oszczędność ta wynosi ok. 58%

42 OGNIWA FOTOWOLTAICZNE

43 KOTŁOWNIA NA SŁOMĘ

44

45

46

47

48

49 URZĄDZENIE DO PRODUKCJI GRANULATU

50 Spalanie ziarna owsa lub innej drobnej biomasy

51 OŚRODEK WYPOCZYNKOWY HUBAL W KRASNOBRODZIEOśrodek szkoleniowo-wypoczynkowy „Hubal” wybudowany w latach 90-tych. Część hotelowa - ok m2 z dwudziestoma miejscami hotelowymi, stołówką i pomieszczeniami niezbędnymi do obsługi obiektu, domki drewniane i murowane. Ośrodek zapewnia wypoczynek całoroczny, indywidualny i grupowy. W ofercie znajduje się też organizacja konferencji, bankietów, wesel itp.

52 KOLEKTORY SŁONECZNE Sześć kolektorów cieczowych o łącznej powierzchni 12 m2 (2x1 m każdy) zostało zainstalowanych na dachu hotelu w maju 2006 roku W skład instalacji wchodzą dwa zbiorniki (wymienniki ciepła) o pojemności 300 l każdy, sieć rur instalacyjnych oraz zespół sterowniczo-pompowy W jednym ze zbiorników zainstalowano nagrzewnicę z kolektorów, zaś w drugim – z ekologicznego kotła

53 KOTŁOWNIA OPALANA PELETEMKocioł firmy D’Alessandro Termomeccanica Surowcem energetycznym jest owies i pelety drzewne Piec ma moc nominalną 115 kW i moc ta w pełni wystarcza do ogrzania budynku oraz produkcji ciepłej wody użytkowej, nawet przy pełnym obłożeniu obiektu Obsługa urządzenia polega na zasypywaniu biomasy do zbiornika (w zależności od potrzeb – 2 lub 3 razy na dobę, w zbiorniku mieści się ok. 80 kg peletów) i okresowym usuwaniu popiołu Poza tym funkcjonowanie kotła sterowane jest automatycznie

54 BIOPALIWO RZEPAKOWE Przemysłowe zastosowanie znajdują następujące technologie: zimna, w której proces otrzymywania „biopaliwa” prowadzony jest w temperaturze 2070OC z użyciem katalizatorów gorąca, w której reakcje przebiegają w temperaturze 240OC i pod ciśnieniem ok. 10 MPa

55 TECHNOLOGIA WYTWARZANIA PALIWA RZEPAKOWEGO W MAŁEJ SKALIProces technologiczny wytwarzania biopaliwa na bazie roślin oleistych składa się z następujących grup czynności: wytłaczania oleju wytwarzania biopaliwa z oleju dystrybucji biopaliwa

56 BUDOWA „GOSPODARSKIEJ” WYTWÓRNI PALIWA RZEPAKOWEGOWytwórnia paliwa z oleju rzepakowego W-400, o wydajności 400 litrów paliwa dziennie, produkcji PROMAR - Poznań

57 UPROSZCZONA TECHNOLOGIA PRZERÓBKI OLEJU RZEPAKOWEGO NA PALIWO OPRACOWANA W PIMR POZNAŃ

58 POMPY CIEPŁA Schemat sprężarkowej pompy ciepła1 – skraplacz, 2 – zawór, 3 – sprężarka, 4 – parownik, L – praca, Qd – energia niskotemperaturowa, Qg – energia wysokotemperaturowa

59 Źródło: prof. dr hab. Andrzej Myczko

60 Dziękuję za uwagę