A biogázüzemben mikroorganizmusok oxigén nélkül bontják le a szerves anyagot, közben metántartalmú biogáz és fermentációs maradék keletkezik. A gázból áram és hő állítható elő, vagy további tisztítással biometán készülhet. A fermentor nem kazán: a trágyát és a többi alapanyagot nem elégetik benne, hanem szabályozott biológiai folyamatban kezelik.
Mi történik az alapanyag beérkezése után?
Egy mezőgazdasági üzemben hígtrágya, almos trágya, növényi maradvány vagy megfelelő élelmiszeripari melléktermék lehet az alapanyag. Ezeket a szaknyelv szubsztrátoknak nevezi. Nem minden szerves hulladék használható fel automatikusan: az összetételnek, az eredetnek, az engedélyezett technológiának és a befogadás feltételeinek is számítania kell.
Először ellenőrzik és szükség szerint előkészítik az anyagot. A csomagolást, köveket, homokot és más idegen részeket el kell választani; aprításra vagy keverésre is szükség lehet. A cél egy kezelhető, kiszámítható összetételű adag. A sok homok nem több energiát jelent, hanem lerakódást és berendezéskopást okozhat.
Az előkészített anyag ezután a fermentorba kerül. A gáz külön vezetéken távozik, a visszamaradó anyagot pedig tárolják vagy tovább kezelik. Már ebből látszik, hogy nem elég egy tartályt megépíteni: az alapanyag fogadásától a gáz és a maradék felhasználásáig az egész anyagutat meg kell tervezni.
A fermentorban az állandóság a lényeg
A zárt reaktorban több mikroorganizmus-csoport dolgozik egymás után. Előbb az összetettebb szerves vegyületek bomlanak kisebb részekre, majd a folyamat végén metán és szén-dioxid képződik. Ez nem egyetlen pillanat alatt történik, ezért az anyagnak megfelelő időt kell a rendszerben töltenie.
Sok mezőgazdasági berendezés fűtött, kevert tartállyal működik. A hőmérsékletet, az adagolást és a folyamat állapotát ellenőrizni kell. A biológiai rendszer nem úgy viselkedik, mint egy tűzhely: egy nagyobb adag betöltésétől nem feltétlenül lesz rögtön több hasznosítható gáz. A hirtelen alapanyagváltás vagy a túlterhelés inkább felboríthatja az egyensúlyt.
Az üzem folyamatosan termelhet gázt, de ebből nem következik karbantartás nélküli működés. A szivattyúk, keverők, érzékelők és gáztisztító egységek rendszeres felügyeletet igényelnek. A berendezést az alapanyaghoz kell választani; folyékony hígtrágyára és szárazabb, rostos anyagra nem feltétlenül ugyanaz a megoldás megfelelő.
Biogáz és biometán: nem ugyanazt jelentik
A nyers biogáz metántartalma az IEA összefoglalója szerint jellemzően 45-75 térfogatszázalék. A többi főként szén-dioxid, emellett vízgőz, kén-hidrogén és más nyomnyi összetevők is jelen lehetnek. Az energiát elsősorban a metán adja, ezért a köbméterben megadott gázmennyiség önmagában még nem teljesítményadat.
| Biogáz | Biometán | |
|---|---|---|
| Mit jelent? | Metánból, szén-dioxidból és kisebb mennyiségű más összetevőből álló gázkeverék. | Tovább tisztított, nagy metántartalmú gáz. |
| Milyen kezelés kell? | A felhasználáshoz igazított tisztítás, például a nedvesség és a kén-hidrogén csökkentése. | A szén-dioxid jelentős részének eltávolítása és az előírt gázminőség beállítása is. |
| Mire használható? | Megfelelő berendezésben hőtermelésre vagy kapcsolt áram- és hőtermelésre. | A minőségi és csatlakozási feltételek teljesítésével például hálózati betáplálásra vagy üzemanyagként. |
A biometán tehát nem egyszerűen átnevezett biogáz. Az előállításához külön gázelőkészítés és minőségellenőrzés tartozik. A nyers biogázt nem lehet közvetlenül a földgázhálózatba vezetni csak azért, mert éghető.
Hogyan lesz belőle áram és használható hő?
Kapcsolt energiatermelésnél a biogáz például gázmotort hajt, az pedig generátort működtet. Közben a motor és a kipufogógáz hőjének egy része visszanyerhető. Ezt nevezik kogenerációnak. A fermentor fűtése maga is igényelhet hőt, így nem a teljes megtermelt mennyiség áll külső felhasználásra rendelkezésre.
Gazdaságban szóba jöhet épület, növényház vagy megfelelően kialakított szárító hőellátása. Gabonaszárításnál azonban a berendezés igényeit és a biztonságos tároláshoz szükséges szemnedvességet is együtt kell nézni. Attól, hogy van hő, még nem lesz minden tétel megfelelően szárított.
A hőigény gyakran szezonális, a gáztermelés viszont lehet folyamatos. Ezért a tervezéskor ne csak a termelhető energiát számold össze: azt is nézd meg, mikor és hol tudod valóban felhasználni. Az el nem használt hőt nem érdemes megtakarításként feltüntetni.
Mit kell külön megnézni Magyarországon?
Biometántermelésnél a hálózati kapcsolatot már a telephely kiválasztásakor vizsgáld. Az FGSZ biometán-betáplálási térképe a nagynyomású földgázszállító hálózathoz tervezett csatlakozás mérlegelését segíti. Az adott pont forrás- és fogyasztási adatai alapján azt is jelzi, mely időszakokban lehet működőképes a folyamatos betáplálás.
A térképet ezért kiinduló tájékozódásra használd, ne egyedi csatlakozási ígéretként. A tényleges megoldást az érintett hálózatüzemeltetővel kell tisztázni: melyik hálózathoz kapcsolódnál, milyen gázminőséggel, nyomással és mennyiséggel. Az áramtermelés hálózati kapcsolata megint más kérdés, mint a biometán betáplálása.
A fermentlé nem egyszerűen eltűnő hulladék
A fermentáció után víz, visszamaradó szerves anyag és növényi tápanyagok maradnak a rendszerben. Ezt nevezik fermentációs maradéknak vagy digestátumnak; a folyékony anyagra gyakran a fermentlé szót használják. Szükség esetén folyékony és szilárd frakcióra választható.
A biogáztermelés nem tünteti el a kiinduló anyag összes nitrogénjét, foszforát és káliumát. A nitrogén egy része könnyebben felvehető ammóniumformába kerülhet, ugyanakkor a rossz tárolás és kijuttatás veszteségeket okozhat. A hasznosítható tápanyagmennyiséget ezért mérni kell, nem pusztán a tartály térfogatából megbecsülni.
Ne kezeld a fermentlevet automatikusan korlátlanul felhasználható trágyaként. Az eredetét, összetételét, kezelési módját és az alkalmazási feltételeket tisztázni kell. A tárolókapacitásnak és a megfelelő fogadóterületnek ugyanúgy része kell lennie a tervnek, mint a gáz értékesítésének. Konkrét kijuttatási adagot vizsgálat és tápanyagterv nélkül nem lehet felelősen megadni.
Miért adhat két azonos tömegű alapanyag más gázhozamot?
Egy tonna híg anyag jelentős része víz lehet. Más alapanyag ugyanekkora friss tömegben több lebontható szerves anyagot tartalmazhat. Ezért egy ajánlatban mindig nézd meg, hogy a gázhozamot friss tömegre, szárazanyagra vagy szerves szárazanyagra adták-e meg, illetve biogázról vagy metánról beszélnek.
Az új alapanyag mennyisége mellett a rendszeres hozzáférés és a minőség állandósága is számít. Egy alkalmi, kedvező összetételű szállítmány nem igazolja az egész éves termelést. A saját keverék vizsgálata és az üzemeltetési tapasztalat jobb alap, mint egy másik telep legkedvezőbb száma.
Szagok és metánveszteség: a zárt fermentor önmagában kevés
Szag keletkezhet az alapanyag fogadásakor, mozgatásakor és tárolásakor, illetve a fermentlé körül is. Emiatt nem helyes teljes szagmentességet ígérni. A zárt tárolás, a fogadótér kialakítása és a fegyelmezett üzemeltetés együtt határozza meg, mi jut a környezetbe.
A kiszökő metán egyszerre elvesztett energiahordozó és környezeti terhelés. A szivárgásellenőrzés, a tárolók kezelése és az utógázok megfelelő hasznosítása ezért nem mellékes kiegészítés. Egy biogázüzem környezeti előnyét a tényleges működésből kell megítélni, nem csak abból, hogy megújuló alapanyagot használ.
Szakmai háttér: biogáz és biometán az IEA összefoglalójában; az FGSZ betáplálási térképének ismertetése.