Analýza ročního provozu bioplynové stanice

Informace o technologii a plánovaných parametrech bioplynových stanic (BPS) jsou běžně dostupné, existuje i mnoho studií proveditelnosti. Jen obtížně je však možné získat informace, které porovnávají plány s realitou.

Jednou z mála výjimek je analýza ročního provozu BPS Suchohrdly u Miroslavi. Vyhodnocení provozu BPS jsou velmi užitečná pro optimalizaci chodu zařízení a pomáhají i při upřesňování výpočetních modelů u dalších projektů. Kompletní analýza BPS je nicméně proces náročný na přesné vstupní informace, složité je zejména měření množství a kvality vstupního substrátu.

Bioplynové stanice jsou stabilní výrobní zdroje s možností regulace nebo špičkování. Navíc to jsou energetické zdroje, které mají silný sociálně ekonomický efekt. Jejich provozování totiž přináší nabídku pracovních příležitostí, a to většinou na venkově. Bioplynová stanice prostřednictvím platby za provoz, převážně za vstupní suroviny, ponechává část provozních tržeb přímo v místě instalace. Tyto faktory odlišují BPS například od fotovoltaických elektráren.


NA ZELENÉ LOUCE

Cílem vyhodnocení provozu BPS Suchohrdly u Miroslavi bylo analyzovat „pouze“ její výkon, výrobu a spotřebu za kalendářní rok. Analyzovaná BPS je původně stavbou na zelené louce, v bezprostřední blízkosti původního areálu živočišné výroby. V době její výstavby byl areál prázdný. Investor, soukromý zemědělec, si ale byl dobře vědom synergií, které skýtá provoz BPS ve spojení s živočišnou výrobou. Proto bezprostředně po výstavbě BPS rozšířil vlastní živočišnou výrobu, která produkuje základní vstupní surovinu pro BPS – vepřovou kejdu.

TROJICE GENERÁTORŮ

BPS je osazena netradičně třemi motorgenerátory, což je pro vyhodnocování provozu poněkud komplikovanější než u instalací s jednou kogenerací. Na druhé straně to poskytuje možnost sledovat výhody i nevýhody zvoleného řešení.

Hlavní výhodou více motorů je bezesporu možnost regulace výkonu BPS od asi 90 kW až po plný výkon 530 kW. Jedna kogenerační jednota je vybavena pro provoz v ostrovním režimu a slouží tak i jako záložní zdroj při výpadku sítě. Další výhodou vícenásobné instalace je i provoz motorů v ideálním režimu (tedy na plný výkon) s tím, že jen jeden stroj reguluje svůj výkon v závislosti na zvolené veličině (stav plynojemu, teplota, čas…). Stroje, které pracují na plný výkon, dosahují nejvyšší účinnosti, šetří provozní náklady a nejlépe využívají technický potenciál. A také je zřejmé, že výpadek jednoho stroje ze tří není taková „katastrofa“, jako výpadek jediného stroje.

Logika regulace výkonu na této konkrétní BPS je tedy nastavena tak, že dvě jednotky pracují trvale a třetí je spouštěna podle potřeby, ideálně ve špičkách. Přitom vždy jen jedna jednotka reguluje výkon podle nastavené určující veličiny.

Nevýhodami vícečetné kogenerace jsou vyšší investiční náklady, nižší elektrická účinnost a o něco složitější regulace a řízení BPS.

Kogenerace „odpočívala“ během roku jen 130 hodin, což je zhruba pět a půl dne. Takto vysoká disponibilita svědčí o skvělé práci servisu a obětavému nasazení obsluhy. Provoz je sice v automatickém režimu, ale i tak potřebuje neustálý dozor, i když třeba vzdálený.

Roční průměrný výkon kogeneračních jednotek, přepočtený z průměrných denních výkonů, byl 480 kW, se směrodatnou odchylkou 23,7. Ani jeden den nenastala situace, kdy by průměrný výkon byl nulový, což v případě instalace jedné kogenerace není nic neobvyklého. Jde například o situace zapříčiněné déle trvající opravou, nebo čekáním na dodání náhradního dílu, jehož výměna se předem neočekávala.

VÝKONY STANICE

Z grafu denních průměrných výkonů je patrné, že nejsou příliš vyrovnané. trend však ukazuje na zvyšování průměrného denního výkonu.

Zajímavým analytickým údajem je přepočet roční výroby elektřiny na objem reaktoru. Jde v podstatě o číslo definující výkonnost jednoho m3 reakčního objemu. Zahrnuje však v sobě velké množství dodatečných provozních předpokladů, a není možné se na něj dívat tak, že bioplynové stanice s horším číslem jsou špatné, a naopak. Největší vliv na výši tohoto čísla má energetická hustota a rychlost rozkladu organického podílu vstupního substrátu, a také schopnost technologie poradit si s vysokou průměrnou sušinou v reaktoru. Záleží také na zapracování reaktorů a kondici anaerobního procesu, která je limitním faktorem pro možné zatížení reaktoru.

Sledovaná BPS vygenerovala 1416,6 kWh brutto výroby na každý m3 reakčního objemu za rok. Jde opět o dobrý výsledek.

VÝROBA A SPOTŘEBA

U BPS jsou nejvíce sledovány údaje o celkové výrobě a spotřebě. Výrobu je třeba alespoň letmo analyzovat každý den. Podrobněji pak každý týden a detailně jednou měsíčně. Roční analýza už je jen pouhé konstatování ročního provozu, které již nedokáže odstranit případné průběžné nedostatky v provozu.

Hodnoty brutto a netto výroby jednotlivých kogeneračních jednotek uvádí tabulka. Je zřejmé, že čím vyšší je průměrné využití plného výkonu, tím nižší je procento vlastní spotřeby kogenerační jednotky. Vlastní spotřeba z větší části není závislá na výkonu kogenerační jednoty. Rozdíl mezi KJ1 a KJ2 je asi 1,7 %, a to v roční výrobě rozhodně není zanedbatelné. V tomto parametru tak jedna velká kogenerace předčí tři menší, ale pouze v případě, že také bude provozována na plný výkon.

Z netto výroby kogenerační jednotky si ještě před prvním fakturačním měřením „ukrojí“ svou část i vlastní technologická spotřeba BPS (spotřeba nutná pro produkci bioplynu), která v tomto případě činila necelé 2 % z brutto výroby. Následuje ostatní spotřeba BPS (spotřeba z pohledu produkci bioplynu nedůležitá) a ostatní spotřeba přilehlých provozů (chov prasat) – celkem tedy 9,2 % (včetně ztrát na transformaci) z brutto výroby. Po odečtu všech ztrát a spotřeb v rámci celého areálu zemědělské výroby se do sítě dostává 80,15 % z brutto výroby. Vlastní spotřebu kogenerace a technologie BPS je třeba pečlivě sledovat. V tomto případě šlo o velice přijatelnou hodnotu asi 7,5% z brutto výroby. Nicméně jde o spotřebu, která snižuje fakturované množství elektrické energie bez nároku na zelený bonus.

Analýza disponibility, výkonu, výroby a spotřeby konkrétní bioplynové stanice ukázala, že zdroj dosahuje velice dobrých provozních parametrů, především o oblasti disponibility – kogenerační jednotka Kj1 vykázala 8630 provozních hodin za rok. Skvělým výsledkem bylo dosažení průměrného výkonu 177kW u kogenerace KJ3 s instalovaným výkonem 180 kW. Celá jednotka překvapivě neměla ani jeden den s nulovým výkonem a na každý m3 reakčního objemu vyrobila 1416,6 kWh (brutto za rok).

Všechny tyto výsledky však jsou podmíněny kvalitní prací obsluhy, která zasahovala bez odkladu při jakémkoliv výpadku a dobře prováděla údržbu technologie.

Zdroj: CZ Biom

 

Adam Moravec
vedoucí bioplynové sekce CZ Biom

 

BPS SUCHOHRDLY U MIROSLAVI

Vstupy: vepřová kejda v průměru 27 m3 za den, kukuřičná siláž, cukrovarnické řízky, obilí a GPS.

Technologie:

Dva paralelní fermentory s jednotkovým reakčním objemem 1500 m3. Technologii BPS dodala firma Weltec BioPower.

Původně dvě, dnes tři kogenerační jednotky o instalovaném elektrickém výkonu 2 x 175 kW a 1 x 180 kW dodala firma TEDOM.

Bioplynová stanice se skládá ze dvou paralelně provozovaných fermentorů.

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *