| Deponijski plin kot energija | | Lucija Lorger | |
| Na Ptuju bodo zgradili objekt, ki naj bi zagotovil uporabo deponijskega plina s sončno energijo. Proizvedli naj bi toliko električne energije, da bi ogrevali deset družinskih hiš, zmanjšali pa bodo škodljive izpuste ogljikovega dioksida. Se bo splačalo? Deponijski plin je energetsko zelo bogat. Njegova kurilna vrednost je vsaj za polovico tolikšna kot kurilna vrednost zemeljskega plina. Prav metan, ki je glavna spojina bioplina, velja za največjega uničevalca ozona, zato ga je iz odlagališč treba zajemati. O različnih tehnologijah in možnostih izkoriščanja deponijskega plina in o tem, ali je smiselno in ekonomsko upravičeno izkoriščati deponijski plin v energetske namene, smo vprašali nekatere strokovnjake za to področje. |
|
Pri razkrajanju in anaerobnem vrenju odloženih komunalnih odpadkov na odlagališčih nastaja bioplin1, ki poleg vode, dušika in kisika vsebuje 45 do 55 odstotkov metana in 40 do 50 odstotkov ogljikovega dioksida. Struktura deponijskega plina se med razkrajanjem odpadkov spreminja po razvojnih stopnjah, trajanje posameznih stopenj pa močno niha, odvisno od pogojev, v katerih se odloženi odpadki razkrajajo. Stabilna metanska faza se lahko začne v obdobju od nekaj mesecev do nekaj let po odložitvi odpadkov. V tem obdobju vsebuje deponijski plin, ki ga je treba odplinjevati, od 45 do 60 odstotkov metana.
Zbiranje plina in njegov nadzor je nujno potreben pri večini odlagališč. Dr. Andrej Holobar in Polona Brglez iz podjetja Echo d.o.o. opisujeta proces merjenja deponijskih plinov in poudarjata pomen ustreznih merilnih sistemov, pri čemer izpostavita tudi nekatere težave: »Bioplin je kompleksna mešanica različnih plinov, zato za merjenje njegove koncentracije ne moremo uporabiti samo ene analitske metode. Analitika teh plinov je potrebna zaradi izračuna kalorične vrednosti plina in možnosti vodenja procesa razgradnje, kar je mogoče s spremembo fizikalnih, kemijskih in bioloških parametrov. Prav merjenja, ki se lahko izvajajo on-line ali neposredno na samem mestu nastanka bioplina v biomasi, nam lahko povedo več o samem procesu. Sedanji merilni sistemi akreditiranih laboratorijev temeljijo na vzorčenju in analizi vzorca of-line. Kontinuirane meritve omogočajo vpogled v več meritev, ki so opravljene v daljšem časovnem obdobju. V primerjavi s periodičnimi meritvami nam lahko on-line meritve povedo veliko o samem nastanku plina, poteku trenutnega procesa in možnosti napovedi, kako bo proces potekal, in optimalnega izkoristka biomase. Hkrati z merjenjem procesa je omogočena tudi požarna varnost deponije, saj se kontinuirano meri koncentracija metana in pri nevarnih razmerjih s kisikom lahko s prepihovanjem to razmerje koncentracij zvišamo ali znižamo. S tem znižamo nevarnost eksplozije. Glavni problemi sedanjih merilnih sistemov so v sami sestavi plina. Plin ima visoko vsebnost vlage, povišan tlak in temperaturo ter vsebuje korozivne pline, kot so npr. H2S, ki korozijsko vplivajo na napeljave in gorilnike. Proces biorazgradnje je zato najprimerneje voditi tako, da zmanjšamo nastanek nezaželenih plinov.«
V EU se energetsko izrabi 60 odstotkov deponijskega plina
Branka Mirt iz Energetske agencija za Podravje (EnergaP) poudarja pomen ekoloških sanacij odlagališč in opisuje tehnologije za izkoriščanje deponijskega plina: »Plini, ki nastajajo pri razkrajanju organskih odpadkov, posredno in neposredno ogrožajo okolico s smradom, nevarnostjo eksplozij in zastrupljanjem izcednih vod. Izkoriščanje deponijskega plina zahteva sistem za zbiranje plina, ki ga zagotovimo z ustrezno pokritostjo odpadkov in odvzemom plina po nadzorovani cevi. Zelo pomemben del ekološke sanacije odlagališča je proces odplinjevanja. Z gradnjo vertikalnih odplinjevalnih jaškov, ki se na vrhu končajo s sondami in horizontalno cevno povezavo teh jaškov na plinsko črpalno postajo, se ustvari določen podtlak, ki onemogoča uhajanje plina na površje odlagališča. Plin se zbira v jaških in nato črpa po odvodnih ceveh na plato z baklo za sežig ali pa se izrabi za energetske potrebe. Odplinjevanje deponij ugodno vpliva na pospešeno razgradnjo odpadkov in tudi na kakovost izcednih vod,« pravi Branka Mirt. Dodaja, da je od obstoječih možnosti izrabe deponijskega plina (proizvodnja električne energije, neposredna uporaba plina v industrijskih procesih, injiciranje v cevi za zemeljski plin, gorivo za vozila, gorivne celice) med najbolj priljubljenimi proizvodnja električne energije, saj je pred uporabo plina po navadi potrebno le manjše čiščenje. »Zaradi negativnega vpliva deponijskega plina na ozračje in podtalnico je njegova uporaba v energetske namene vse pomembnejša in gospodarnejša, kar je razvidno tudi iz številnih primerov njegove uporabe v različnih državah Evrope in sveta. Za proizvodnjo električne energije se najpogosteje uporabljajo batni stroji – večinoma motorji z notranjim zgorevanjem z vžigom z električno iskro (npr. ottov motor). Poleg motorjev se za pridobivanje električne energije uporabljajo tudi plinske turbine. Motorji ali turbine prek skupne gredi poganjajo generator, ki proizvaja in oddaja električno energijo v elektroenergetsko omrežje. Za pridobivanje električne energije iz deponijskega plina sta tako pomembna predvsem delež energetsko izrabljenega zajetega plina in energijski izkoristek motorja. V zadnjih dvajsetih letih so se razvile modularne enote (kontejnerske ali mobilne) za izrabo deponijskega plina, ki ne zahtevajo obsežnih gradbenih del in se po izteku nastajanja metana na deponiji preprosto odpeljejo na drugo lokacijo za nadaljnjo eksploatacijo plina. V zadnjem času so se predvsem znižale cene, moči teh enot pa so se povečale.«
Zanimiv je podatek, da se v državah EU v povprečju energetsko izrabi približno 60 odstotkov zajetega deponijskega plina, iz ene tone odpadkov pa se pri izrabi deponijskega plina proizvede približno 68 kWh energije (kurilna vrednost deponijskega plina znaša od 18 do 22 MJ/Nm3).
V Sloveniji je energetska izraba deponijskega plina smiselna
Branka Mirt opredeljuje področje energetske izrabe deponijskega plina tudi z ekonomskega vidika in pravi, da je količina proizvedene energije iz tega alternativnega goriva odvisna od kakovosti (deleža metana v plinu) in količine zajetega plina. »Na kakovost deponijskega plina je težko vplivati, zato pa se količina zajetega plina lahko poveča z dobrimi sistemi za zajem plina. Na tono odloženih komunalnih odpadkov se lahko sprosti od 50 do 400 Nm3 deponijskega plina (meritve emisij plinov na deponijah so za odlagališča v Nemčiji pokazale, da se v povprečju sprosti 120 Nm3 deponijskega plina na tono odpadkov). Z ekonomskega vidika je postavitev objektov za energijsko izrabo deponijskega plina upravičena le pri nastajanju večjih količin plina – v poštev pridejo torej samo večja odlagališča, ki sprejmejo več kot 60.000 kubičnih metrov odpadkov letno. Na vseh odlagališčih v Sloveniji bi bilo smotrno izrabljati energijsko vrednost plina.«2
Emisije deponijskega plina se bodo le počasi zmanjševale
V Sloveniji je bila največja rast proizvodnje električne energije iz deponijskega plina dosežena v obdobju od 2000 do 2005. Sledi rast proizvodnje iz drugih bioplinov, predvsem na račun občutne rasti leta 2006, ki je posledica investicij v kmetijstvu (Graf 2). Ob uvedbi ukrepov ločenega zbiranja, predelave odpadkov in zajema odlagališčnega plina bodo emisije začele upadati šele v nekaj letih in bodo leta 2030 še vedno dosegale več kot polovico današnjih.
Za zmanjšanje emisij metana so predvideni naslednji ukrepi: odplinjanje in sežig, energijska izraba ali uporaba odlagališčnega plina, ločevanje posameznih frakcij odpadkov in njihova snovna izraba ali recikliranje, kompostiranje, ločeno zbiranje organskih kuhinjskih odpadkov in njihova predelava v biogorivo, predelava odpadnih jedilnih olj in masti v biogoriva. Izvajanje navedenih ukrepov bo imelo dolgoročne posledice na emisije metana z odlagališč komunalnih odpadkov, saj je učinek zaradi razmeroma dolge razpolovne dobe opazen šele v daljšem časovnem obdobju. Emisije bodo zato v prvem ciljnem obdobju (do leta 2012) še vedno približno 60 odstotkov višje, kot so bile v baznem letu 1986.
Pilotski projekt na Ptuju
Znanstveno-raziskovalno središče Bistra Ptuj kot menedžerski partner sodeluje v projektu 6. okvirnega programa EU z naslovom Solbiopolysy (Poligeneracija na osnovi biogoriva, povezana s solarno energijo), s katerim preučujejo ekonomičnost investiranja in obratovanja predlaganega sistema ter energetsko izrabo deponijskega plina z zmanjšanjem emisij toplogrednih plinov.
Dr. Klavdija Rižnar in dr. Aleksandra Pivec iz ZRS Bistra Ptuj sta izpostavili bistvene prednosti tega projekta: »Metan je plin, ki kar 21-krat bolj prispeva k ustvarjanju učinka tople grede kot ogljikov dioksid, zato ga je treba zajemati in z izgorevanjem pretvarjati v manj škodljiv ogljikov dioksid. Žal toplote, ki pri tem nastaja, zaradi odročnih leg običajno ne moremo koristno uporabiti, denimo, za ogrevanje stavb. V tem projektu pa dosežemo prav to – gre za projekt, ki povezuje inovativne tehnologije za razvoj konkurenčnega in učinkovitega poligeneracijskega sistema, ki temelji na uporabi deponijskega plina in njegovi pretvorbi v kemijsko energijo s sončno energijo. Solarni sistem omogoča zajem sončne toplote, ki se pri procesu pretvorbe metana kot glavne sestavine deponijskega plina pretvarja z vodno paro v sintezni plin, ta pa se nato v motorju z notranjim izgorevanjem pretvori v 35 odstotkov električne energije in 65 odstotkov toplote. Obrat bo lociran na Ptuju (na območju stare deponije Brstje) in bo omogočal moč 150 kWe električne energije (50 kWe iz sinteznega plina in 100 kWe iz deponijskega plina) ter preostanek toplote. Predvideva se letna proizvodnja električne energije v višini približno 850 MWhe in 410 MWh toplotne energije, s čimer bi lahko ogrevali deset družinskih hiš. S tem zmanjšamo emisije CO2, onemogočimo izhajanje metana z odlagališča in dobimo stranski proizvod vodik, ki bi ga prav tako lahko koristno uporabili za pogonsko gorivo. Učinek odstranitve metana in njegove koristne izrabe je tako največji. Predviden zagon pilotnega postrojenja je poleti 2010, do konca leta pa bo naprava poskusno delovala. V tem obdobju naj bi zbrali dovolj podatkov, na osnovi katerih bi lahko sklepali o ekonomičnosti delovanja. Projekt, vreden 4,5 milijona evrov, sofinancira Evropska unija, v njem pa poleg ZRS Bistra Ptuj sodeluje še šest partnerjev iz štirih evropskih držav: GE.IN.CO iz Slovenije, ekspertni partnerji Shap iz Italije, Helbio iz Grčije, Čisto mesto d.o.o. Ptuj in diseminacijski partnerji Fakulteta za znanost o okolju, Univerza Nova Gorica, in Ineti iz Portugalske.«
1 EurObserv’ER v poročilu navaja, da so države Evropske unije leta 2008 proizvedle 5,35 Mtoe bioplina, kar je 13,6 odstotka več kot leta 2005. Največji delež predstavljajo plini z deponij odpadkov, kjer je bilo leta 2008 proizvedenih 3,12 Mtoe bioplina. Občutno se je povečala tudi proizvodnja elektrike iz bioplina, ki je v primerjavi z letom 2005 večja za 30 odstotkov. Kljub hitri rasti energijske izrabe bioplina v EU pa cilj, ki je bil zapisan v Belo knjigo EU leta 1997, ne bo dosežen. V skladu z napovedmi EurObserv’ERja naj bi leta 2010 energijska izraba bioplina v EU dosegla 8,7 Mtoe, kar je še vedno bistveno manj kot 15 Mtoe, kolikor je zapisano v Beli knjigi.
2 Na Javni agenciji RS za energijo, ki vodi register deklaracij za proizvodne naprave električne energije iz obnovljivih virov in soproizvodnje z visokim izkoristkom, smo pridobili podatek, da imajo v Sloveniji tri elektrarne na odlagališčni plin (male plinske elektrarne) izdano listino, in sicer: plinska elektrarna Barje (Ljubljana), mala plinska elektrarna na odlagališču Pobrežje (Maribor) in mala plinska elektrarna Tenetiše (Kranj). Mala plinska elektrarna na odlagališču Bukovžlak (Celje), ki je začela obratovati leta 2003, pa je še v postopku pridobivanja navedene deklaracije.
