Produkcja biogazu w gospodarstwie poprzez kofermentację: przykład opłacalności ekonomicznej i zrównoważonego rozwoju

Produkcja biogazu jest powszechna w innych krajach UE od lat (według danych Europejskiego Stowarzyszenia Biogazu, EBA). Pod koniec 2020 r. w Unii Europejskiej istniało prawie 19 000 biogazowni, z których większość znajdowała się w Niemczech (ponad 11 000 instalacji), a następnie we Włoszech (ponad 1600) i Francji (ponad 700), podczas gdy Hiszpania miała ich tylko około 300.

Jedną z nich jest instalacja do produkcji biogazu w procesie kofermentacji znajdująca się na farmie Capdevila Torrent Ramaders w Alcarràs (Lleida, Hiszpania), prowadzonej przez Josepa Capdevilę, o którym można powiedzieć, że jest wizjonerem w Hiszpanii, ponieważ już pod koniec 2015 roku zdecydował się na waloryzację gnojowicy produkowanej na swojej farmie liczącej 4000 loch i uruchomił projekt.

Jak działa biogazownia?

Gospodarstwo produkuje około 28 000 m³ gnojowicy rocznie. Biogazownia posiada zadaszoną lagunę o pojemności 180 000 litrów. Gnojowica jest kierowana z budynków do laguny za pomocą rur. Dzięki mieszadłu homogenizującemu o różnych pozycjach, świeża gnojowica jest mieszana ze współsubstratem, w tym przypadku posiekaną kukurydzą uprawianą na 11 hektarach gospodarstwa.

Co dwa dni 800-1000 kg kiszonki z kukurydzy jest mieszane ze 100 m³ gnojowicy. Mieszadło pracuje przez około 10-15 minut dziennie. Po wymieszaniu pompa pompuje 60 m³ nowego materiału dziennie do górnej części komory fermentacyjnej, gdzie zachodzi proces beztlenowy, w wyniku którego powstaje biogaz.

Komora fermentacyjna o średnicy 23 m i wysokości 6 m ma pojemność 2 400 000 l i jest wyposażona w dwa mieszadła. Jest ona wypełniona do wysokości około 5,40 m, co stanowi środek bezpieczeństwa. Istnieje również wewnętrzna siatka zabezpieczająca, aby pokrywa nigdy nie spadła w przypadku awarii komory fermentacyjnej lub podczas prac naprawczych w komorze fermentacyjnej.

Produkcja biogazu pozostaje dość stabilna przez cały rok, ponieważ ten typ komory fermentacyjnej ma wewnętrzny obieg grzewczy, który jest zasilany przez własną produkcję energii, i który pozwala na utrzymanie temperatury wewnętrznej, aby bakterie mogły prawidłowo pracować (optymalna temperatura w tych przypadkach wynosi około 37ºC).

Jednym z problemów tego typu procesu jest wytwarzanie siarkowodoru, który jest wysoce korozyjny. System wyposażony jest w sprężarkę powietrza, która służy dwóm celom: dostarczaniu tlenu w celu wytrącenia siarkowodoru oraz utrzymywaniu napowietrzenia rury znajdującej się w górnej części komory fermentacyjnej, która działa jak ciśnieniowy pas przytrzymujący plandekę.

Z drugiej strony nie możemy zapominać o pofermencie, produkcie o wysokiej zdolności nawożenia. Spływa on grawitacyjnie w dół rury i jest przechowywany w lagunie o pojemności 2 milionów litrów.

Korzyści finansowe

Z produkowanego biogazu o czystości od 62 do 64% obiekt wytwarza energię elektryczną i cieplną. Silnik kogeneracyjny przepracował już 67 000 godzin, a od momentu jego uruchomienia wyprodukowano 3 843 000 kW. Kofermentator wytwarza wystarczającą ilość gazu, aby zaspokoić 100% zapotrzebowania farmy na energię elektryczną, a pozostała ilość kW może zostać przesłana do sieci energetycznej. Kocioł gazowy, wraz z ciepłem odzyskanym z kogeneratora, zaspokaja 80% potrzeb cieplnych gospodarstwa (do ogrzewania obiegu wody służącej utrzymaniu ciepła w chlewniach, a także do utrzymania wewnętrznej temperatury kofermentatora), podczas gdy pozostałe 20% potrzeb jest generowane przez kocioł na biomasę.

Ubiegły rok był najwyższym jak dotąd rokiem produkcyjnym, z łączną mocą 514 000 kW, przy czym silniki pracowały średnio około 23,6 godziny dziennie (należy wziąć pod uwagę konserwację silnika).

Inwestycja wyniosła 480 000 euro i zwróciła się w ciągu 6,5 roku. Osiem lat temu, przed rozpoczęciem projektu, roczne koszty energii elektrycznej i ogrzewania wynosiły około 98 000 euro rocznie. Przy obecnych cenach energii elektrycznej i gazu, korzyści z produkcji biogazu są wysokie.

Jeśli chodzi o poferment, oprócz wykorzystania go w gospodarstwie, jest on sprzedawany jako nawóz różnym rolnikom, zapewniając kolejne źródło dochodu. Właściciel mówi, że w ostatnich miesiącach, ze względu na wzrost cen nawozów chemicznych, popyt na poferment wzrósł.

Korzyści środowiskowe

Fermentacja beztlenowa gnojowicy i wynikająca z niej produkcja biogazu ma pozytywny wpływ na środowisko, ponieważ zmniejsza emisję gazów cieplarnianych, wytwarza energię odnawialną, samowystarczalność energetyczną, stabilizowany i czysty nawóz biologiczny oraz redukuje nieprzyjemne zapachy.