M. Martinov, K. Kovacs, Đ. Đatkov BIOGAS · PDF file2 Biogas tehnologija Vojvodina je...

Biogas tehnologija I

BIOGAS TEHNOLOGIJA

Novi Sad, avgusta 2012.

M. Martinov, K. Kovacs, Đ. Đatkov

Mađarska – SrbijaIPA prekogranični program Projekat sufinansira

Evropska unija

Biogas tehnologijaII

Ova publikacija je rezultat rada na prekograničnom IPA projektu:Establishing the cross-border development of biogas industry via joint determination of biogas potentials, education, research and innovation

– BIOGAS HU-SRB,koji sufinansira Evropska unija.

M. Martinov, K. Kovacs, Đ. ĐatkovBIOGAS TEHNOLOGIJA

ISBN 978-86-7892-434-7

Rad na publikaciji sufinansirali su:Pokrajinski sekretarijat za energetiku i mineralne sirovine, iGrad Novi Sad, Gradska uprava za zaštitu životne sredine.

IzdavačFakultet tehničkih nauka u Novom Sadu

Glavni i odgovorni urednikProf. dr Ilija Ćosić, dekan

UredniciProf. dr Milan Martinov, prof. dr Kornel Kovacs, Đorđe Đatkov, dip. inž. master

SaradniciBIOGAS HU-SRB tim sa Fakulteta tehničkih nauka

Prof dr Milan Martinov, koordinator za SrbijuĐorđe Đatkov, dip. inž. master, Marko Golub, dip. inž. master

Doc. dr Goran Vujić, Mr Dejan Ubavin, Mr Ana Pavlović

BIOGAS HU-SRB tim sa Univerziteta u SegedinuProf. dr Kornel Kovacs, koordinator projekta

Dr Zoltan Bagi, Dr Peter Heffner, Etelka KovacsRoland Wirth, Norbert Acs, Erika Molnar

Viktoria Koger, Ibolya Lajkone Takacs

Ostali saradniciMiodrag Višković, dip. inž. master, Savo Bojić, dip. inž. master

Mr Đura Karagić, Dr Milutin RistićJovan Krstić, dipl. inž., Branislav Ogrizović, dipl. inž.

LektorNataša Pejčić

Dizajn, priprema i štampaLazarus, www.lazarus.rs

Tiraž400

Biogas tehnologija III

1. Uvod . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

2. Tehnologija proizvodnje biogasa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4

2.1 Šta je biogas i kako nastaje? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4

2.2 Stabilnost procesa i potrebni uslovi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6

2.3 Supstrati za proizvodnju biogasa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

2.3.1 Stajnjak . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

2.3.2 Energetske biljke. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

2.3.3 Organski otpad prehrambene industrije . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

2.3.4 Organski otpad klanične industrije . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

2.3.5 Komunalne i otpadne vode prehrambene industrije . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16

2.3.6 Komunalni čvrsti organski otpad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16

2.4 Oprema za proizvodnju biogasa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

2.5 Ostatak fermentacije i njegova primena . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26

2.5.1 Osobine ostatka fermentacije . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26

2.5.2 Primena za biljnu proizvodnju . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .28

2.5.3 Primena kao čvrstog goriva . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .30

3. Tehnologije korišćenja biogasa. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .32

3.1 Prečišćavanje biogasa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .32

3.2 Korišćenje u kogeneraciji . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .35

3.3 Korišćenje u trigeneraciji . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

3.4 Korišćenje u proizvodnji toplotne energije . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

3.5 Zrelost tehnologija . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

4. Primeri izvedenih biogas postrojenja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .43

4.1 Primeri iz okruženja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .43

4.1.1 Poljoprivredno biogas postrojenje – Mađarska . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .43

4.1.2 Poljoprivredno biogas postrojenje – Slovenija . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .45

Sadržaj

Biogas tehnologijaIV

4.1.3 Poljoprivredno biogas postrojenje– Hrvatska . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

4.1.4 Zbrinjavanje komunalnog čvrstog otpada – Nemačka . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .50

4.1.5 Zbrinjavanje komunalnog čvrstog otpada – Austrija . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .52

4.2 Primeri iz Vojvodine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .54

4.2.1 Prečišćavanje industrijskih otpadnih voda, Alltech . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .54

4.2.2 Prečišćavanje industrijskih otpadnih voda, Carlsberg . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .56

4.2.3 Prečišćavanje komunalnih otpadnih voda u Subotici . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .57

4.2.4 Biogas postrojenja u izgradnji . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .59

5. Biogas postrojenje od ideje do realizacije . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .61

5.1 Dijagram toka realizacije biogas postrojenja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .61

5.2 Potrebne dozvole i druga dokumentacija . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .65

5.3 Komentari . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .67

6. Zaključci . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69

Apstrakt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71

Abstract . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74

Literatura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .77

Prilozi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80

Prilog I Orijentacione vrednosti za proračun proizvodnje i korišćenja biogasa . . . . . . . . . . 80

Prilog II Firme u oblasti biogasa u Srbiji . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .81

Biogas tehnologija 1

Klimatske promene, većim delom prouzrokovane pojačanim efektom staklene bašte, kao i smanjenje rezervi fosilnih goriva, pokrenule su brojne mere na glo-balnom nivou. Jedna od njih jeste korišćenje obnovljivih izvora energije (OIE).

Evropska unija je Direktivom 2009/28/EC (Anonim, 2009a), detaljno definisala cilje-ve u ovoj oblasti. Glavni je, da u EU do 2020. godine udeo OIE u primarnoj energiji bude najmanje 20 %, a da se bar 20 % električne energije proizvede iz OIE (Renewable Energies Sources, RES). Stoga se ova Direktiva i namera naziva još i RES 2020. Rad na ostvarenju ciljeva Direktive obaveza je za sve članice, pa i one koje to žele da postanu.

Republika Srbija se potpisivanjem Memoranduma o integraciji u energet-sko tržište EU (Anonim, 2007b) oba-vezala da sledi politiku Evropske unije. Jedna od prvih konkretnih mera podrške ovom programu bilo je donošenje Ured-be o povlašćenim proizvođačima elektri-čne energije (Anonim, 2009c) i Uredbe o merama podsticaja za povlašćene proiz-vođače (Anonim, 2009d). Time su ostva-reni osnovni preduslovi za ekonomski isplativu proizvodnju električne energije iz OIE, jer za isporučenu električnu ene-rgiju u javnu električnu mrežu mogu da se dobiju podsticajne (subvencionisane) cene, takozvane feed-in tarife.

Pomenuta Direktiva predviđa i oba-vezu podsticanja i stalnog praćenja rea-lizacije, a jedna od mera jeste i donoše-nje akcionih planova. U Srbiji je 2010. godine prvi put donesen Akcioni plan za biomasu (Anonim, 2010). Novim Za-konom o energetici jasno je naglašen cilj da se koriste OIE, te obaveze da se do-nesu podsticajne mere (Anonim, 2011a).

Jedna vrsta OIE je biogas, za čiju se proizvodnju najčešće koriste stajnjak

i/ili energetske biljke. Poseban značaj proizvodnje i korišćenja biogasa jeste sprečavanje emisija metana, gasa koji utiče na povećanje efekta staklene bašte (intenzitet je 23 puta veći od ugljen-dio-ksida). Takođe, korišćenjem biogasa kao goriva, najčešće se proizvodi električna energija, te se i time doprinosi realiza-ciji postavljenih ciljeva. Dakle, najvažni-ji cilj izgradnje biogas postrojenja jeste upravo zaštita životne sredine. Dodatni pozitivan uticaj, koji se postiže anaerob-nom fermentacijom stajnjaka, jeste sma-njenje rasprostiranja neprijatnih mirisa, sprečavanje zagađenja zemljišta i po-dzemnih voda (Michel et al, 2010). Osim navedenog, moguće je da se ostvare i po-zitivni socio-ekonomski efekti, podstak-ne ruralni razvoj, bolje koriste ljudski i materijalni resursi na lokalnom nivou.

Pored takozvanih poljoprivrednih bio-gas postrojenja, koja kao sirovinu, supstrat, koriste stajnjak i energetsko bilje, biogas tehnologija je efikasna i široko primenje-na za zbrinjavanje industrijskog i komu-nalnog otpada. Pokazala se kao vrlo efika-sna, pa se primena neprekidno širi.

1. Uvod

Biogas tehnologija2

Vojvodina je poljoprivredna regija, s velikim potencijalima biomase kao go-riva za korišćenje u kogeneraciji (Marti-nov i dr, 2008). To podstiče pretpostavku da su i potencijali za proizvodnju bioga-sa u Vojvodini značajni. Početkom osam-desetih godina dvadesetog veka, u Vojvo-dini i centralnoj Srbiji bilo je izgrađeno sedam poljoprivrednih biogas postroje-nja, a proizvedeni biogas bio je namenjen za dobijanje toplotne energije. Neka od postrojenja nikada nisu uspešno prora-dila zbog propusta u rešenjima još prili-kom izgradnje. Ostala su prestala da rade zbog lošeg održavanja i nepridržavanja propisa o korišćenju. Do kraja 2011. go-dine, u Vojvodini nije izgrađeno ni jedno savremeno poljoprivredno biogas postro-jenje, koje proizvodi električnu energi-ju, a u vreme izrade ove publikacije u za-vršnoj fazi su tri, ukupne električne snage oko 5 MW. U pogonu su i dva biogas po-

strojenja za prečišćavanje otpadnih voda iz prehrambene industrije, od kojih se na jednom biogas koristi za proizvodnju toplotne energije, a na drugom za koge-neraciju. Izgrađeno je i prvo kogenera-tivno biogas postrojenje za prečišćavanje kanalizacionog mulja.

Direktivom 2009/28/EC predviđe-na je i zamena fosilnih goriva biogori-vima za transport, a udeo goriva iz ob-novljivih izvora treba da dostigne 10 %. Biogas je u tom pogledu efikasniji od drugih biogoriva. To je ilustrativno pri-kazano na sl. 1.1, jer motorno vozilo koje kao gorivo koristi biogas proizveden ko-rišćenjem supstrata proizvedenog na jednom hektaru, može da pređe više ki-lometara nego kada bi koristio druga go-riva, proizvedena s iste površine. Biogas može da se dobije i od ostataka proizvo-dnje biljnih ulja, biodizela i bioetanola, pa se na taj način povećava potencijal

* Biogas od ostataka proizvodnje

Biogas

BtL (Biomass to Liquid)

Ulje repice

Biodizel

Bioetanol

67.600km

64.000km

+17.600km*

+17.600km*

+14.400km*

23.300km

23.300km

22.400km

▲ Sl. 1.1 Uporedni prikaz rastojanja koja se pređu različitim biogorivima za koje je sirovina dobijena sa jednog hektara


ovih goriva (prikazano na slici kao do-datni kilometri pređeni biogasom).

Dobijanje goriva na bazi biogasa, uporedivog sa prirodnim gasom, bio-metana, posebna je oblast, koja je obra-đena u drugoj publikaciji.

Razmatranje energetskog potencija-la biogoriva proizvedenih na poljopri-vrednim površinama, od posebnog je značaja, jer su one ograničene, a vodi se računa i o tome da se time ne ugrozi proizvodnja hrane.

Ova publikacija predstavlja jedan od rezultata prekograničnog projekta IPA, na kojem učestvuju Univerzitet u Sege-dinu kao glavni korisnik, i Univerzitet u Novom Sadu– Fakultet tehničkih nauka, kao projektni partner. Naziv projekta je: Establishing the cross-border develop-ment of biogas industry via joint deter-mination of biogas potentials, educa-tion, research and innovation.

Rukovodilac projekta je prof. dr Kor-nel Kovacs, Univerzitet Segedin.

Dobra osnova za izradu ove publi-kacije je: Studija o proceni ukupnih po-tencijala i mogućnostima proizvodnje i korišćenja biogasa na teritoriji ap Voj-vodine, čiju je izradu finansirao Pokra-

jinski sekretarijat za energetiku i mi-neralne sirovine.

Takođe, ova publikacija predstavlja deo aktivnosti na izradi projekta: Poten-cijali za proizvodnju biogasa u Novom Sadu i doprinos zaštiti životne sredine, koji finansira Grad Novi Sad, Gradska uprava za zaštitu životne sredine.

Osnovni cilj izrade ove publikacije jeste da se sagledaju mogućnosti proiz-vodnje i korišćenja biogasa, pogodne tehnologije za njegovu proizvodnju i energetsko korišćenje. Drugi cilj je da se potencijalnim investitorima predstave relevantne podloge za donošenje odluka, te ukaže na postupke realizacije, proble-me i ograničenja. Pored toga, publikacija može da posluži i javnosti kao izvor re-levantnih informacija o osnovama pro-cesa proizvodnje biogasa i tehnologija za njegovo korišćenje.

Prvenstveno je obrađena proizvo-dnja i korišćenje biogasa u poljoprivre-di, tj. razmatrana su biogas postroje-nja koja koriste poljoprivredne sirovine (stajnjak, silaža kukuruza, silaže drugih biljnih vrsta itd), ali i osnove biogas po-strojenja za zbrinjavanje industrijskog i komunalnog otpada.

Biogas tehnologija4

2.1 Šta je biogas i kako nastaje?

Biogas nastaje mikrobiološkim procesom u anaerobnim uslovima (bez prisustva ki-seonika). Anaerobne bakterije razgrađu-ju organsku materiju, a kao produkt ovog procesa nastaje biogas, toplota i ostatak fermentacije. Proces anaerobne razgra-dnje (fermentacije) široko je rasprostra-njen u prirodi, gde god postoje anaerobni uslovi i anaerobne bakterijske vrste. Pri-meri su mulj u močvarama, dno mora i okeana, burag preživara, a proces se deli-mično odvija i prilikom skladištenja staj-njaka. Pod pojmom biogas u ovoj studiji podrazumeva se gas nastao u anaerobnim fermentorima i kontrolisanim uslovima, odnosno u biogas postrojenjima.

Biogas je mešavina gasova, čiju za-preminu čini oko dve trećine metan

(CH4) i jednu trećinu ugljen-dioksid (CO2). Osim metana i ugljen-dioksida, zapreminu biogasa čine i drugi gasovi u znatno manjem udelu, a pregled je dat u tab. 2.1. Zapreminski udeli prikazani su u opsezima, a zavise od sirovine (sup-strata) i uslova u kojima biogas nastaje.

Značaj anaerobne fermentacije naj-lakše se uviđa poređenjem s aerobnom (primer je proces kompostiranja), a osno-vna razlika je u nastalim produktima. Še-matski prikaz aerobne i anaerobne fer-mentacije šećera dat je na sl. 2.1. Suština je da se nakon anaerobne fermentacije oslo-bađa značajno manje toplotne energije. Aerobnom fermentacijom organska masa se razgrađuje do ugljen-dioksida, dok se anaerobnom dobija metan. Metan je go-

2. Tehnologija proizvodnje biogasa

Tab. 2.1 Sastav biogasa (Kaltschmitt i Hartmann, 2001; Al Seadi et al, 2008)

Sastojak Hemijski simbol Zapreminski udeo, %

Metan CH4 50-75

Ugljen-dioksid CO2 25-45

Vodena para H2O 2-7

Kiseonik O2 < 2

Azot N2 < 2

Amonijak NH3 < 1

Vodonik H2 < 1

Vodonik-sulfid H2S 20-20.000*

* ppm (milionitih delova)


rivi gas, a cilj je upravo njegova proizvo-dnja i energetsko korišćenje.

Faze anaerobne fermentacijeProces proizvodnje biogasa, odnosno anaerobne fermentacije, odvija se u četi-

ri faze: hidroliza, kiselinska, sirćetna i me-tanogena (sl. 2.2). U svakoj fazi učestvuju druge grupe bakterija, a produkti pretho-dne polazne su sirovine za odvijanje nare-dne faze. Sve faze odvijaju se prostorno i vremenski paralelno, a svakoj grupi bakte-

Sl. 2.1 Poređenje procesa aerobne i anaerobne fermentacije šećera

Sl. 2.2 Četiri faze anaerobne fermentacije

Proteini Masti Ugljeni hidrati

Amino-kiseline Masne kiseline Šećeri

AlkoholiNiže masne kiseline

AcetatVodonik

Ugljen-dioksid

Sirćetna kiselinaUgljen-dioksid

Vodonik

MetanUgljen-dioksid

Faza

1. Hidroliza

2. Kiselinska

3. Sirćetna

4. Metanogena

ŠećerC6H12O6

6 CO2+6 H2O 3 CO2+3 CH4

+6O2

Aerobnafermentacija∆H=-2880 kJ/mol

Sagorevanje:

3 CH4+6 O2→3 CO2+6 H2O

∆H=-2475 kJ/mol

Anaerobnafermentacija

∆H=-405 kJ/mol

Biogas tehnologija6

rija odgovaraju drugačiji uslovi. Bakterije metanogene faze najosetljivije su na pore-mećaje okolnih uslova, a i veoma sporo se razmnožavaju. Zbog toga se uslovi prila-gođavaju ovoj grupi bakterija, da se posti-gnu najviši prinosi biogasa i obezbedi sta-bilnost procesa.

Tokom prve faze, hidrolize, organska masa razgrađuje se biohemijskim pro-cesom, oslobađanjem enzima bakterija. Kompleksna organska jedinjenja (pro-teini, ugljeni hidrati, masti) razlažu se

na jednostavnija (amino-kiseline, proste šećere, masne kiseline). Produkti hidro-lize se u kiselinskoj fazi dalje razgrađuju. Većinom nastaju acetat, ugljen-dioksid i vodonik, a manji deo čine jednosta-vnije masne kiseline (sirćetna, propion-ska, buterna) i alkoholi. U trećoj, sirćet-noj fazi, razlažu se jednostavnije masne kiseline i alkoholi, i nastaju sirćetna ki-selina, vodonik i ugljen-dioksid. U po-slednjoj fazi, metan nastaje iz sirćetne kiseline ili vodonika i ugljen-dioksida.

2.2 Stabilnost procesa i potrebni uslovi

Prilikom proizvodnje biogasa, bitno je da se u fermentorima obezbedi stabil-nost procesa anaerobne fermentacije. Sa tehničkog aspekta, stabilnost podrazu-meva ujednačen prinos biogasa pribli-žno jednakog sastava, a sa biohemijskog približno jednak sastav i količinu pro-dukata četiri faze fermentacije (sl. 2.2). Obezbeđenjem potrebnih uslova za sta-bilan proces ostvaruje se pogonska si-gurnost, što može da bude ključno za ekonomičan rad biogas postrojenja.

Na stabilnost procesa utiču mnogo-brojni parametri koji zavise od tehničke izvedbe biogas postrojenja i pogonskih uslova u kojima rade, kao i supstrata koji se koriste. Uticajni parametri mogu da se podele na: fizičke, hemijske i mikro-biološke. Od fizičkih parametara zavi-se hemijski i mikrobiološki, koji su opet međusobno zavisni.

Fizički parametriFizičke parametre najjednostavnije je kontrolisati i njima upravljati. Najvaž-niji su: obezbeđenje anaerobnih uslo-va, mešanje sadržaja fermentora, odr-

žavanje temperature u fermentoru, kao i vreme zadržavanja u njemu, usklađeno sa količinom supstrata.

Potrebno je da se u potpunosti ostva-re anaerobni uslovi, jer i najmanja koli-čina kiseonika dovodi do umiranja bak-terija i prekida procesa fermentacije.

Mešanje je neophodno, da bi se ostvario što bolji kontakt bakterija i sup-strata, kao i ujednačenost temperature i raspodele supstrata po celoj zapremini fermentora. Ukoliko mešanje ne bi bilo dobro, u fermentoru bi se na površini formirala kora koja bi smanjila kontakt supstrata sa bakterijama i predstavlja-la prepreku za prolaz biogasa. Sa druge strane, ukoliko bi mešanje bilo vrlo in-tenzivno, remetila bi se simbioza meta-nogenih i bakterija sirćetne faze, što re-meti stabilnost procesa (Anonim, 2006). Zbog toga se za mešanje sadržaja fer-mentora na savremenim biogas postro-jenjima koriste mešalice sa malim bro-jem obrtaja, koje rade s intermitencijom.

Temperatura utiče na brzinu odvija-nja procesa anaerobne fermentacije. Na višoj temperaturi povećava se aktivnost


i brzina razmnožavanja metanogenih bakterija (sl. 2.3).

Postoje tri temperaturna režima u kojima se odvija proces anaerobne fer-mentacije: psihrofilni, mezofilni i ter-mofilni (tab. 2.2).

U psihrofilnom režimu nije potrebno da se supstrat zagreva, pa ni fermentor. Proces može da se odvija na temperatu-

Biogas (kumulativno)

Metan (kumulativno)

Dani, d

50°C

30°C

20°C

Rela

tivna

kol

ičin

a, %

00

20 40 60 80 100 120 140

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100a

Temperatura, °C

Rast

met

anog

enih

bak

teri

ja, %

Psihrofilni

Mezofilni

Termofilni

0 20 40 60 800

102030405060708090

100b

Sl. 2.3 Uticaj temperature na: a) brzinu odvijanja procesa (Anonim, 2007a); b) rast populacije metanogenih bakterija (Al Seadi et al, 2008)

Tab. 2.2 Opsezi temperature za tri moguća režima anaerobne fermentacije (Kaltschmitt i Hartmann, 2001)

Temperaturni režim

Temperatura procesa, °C

Psihrofilni < 25

Mezofilni 32-42

Termofilni 50-57

Biogas tehnologija8

ri okoline, a minimalno povišenje tem-perature ostvaruje se usled samoza-grevanja u toku procesa. Nedostatak je sporost procesa i nizak prinos biogasa (sl. 2.3a).

Najveći broj fermentora radi u mezo-filnom temperaturnom režimu, jer po-strojenja ostvaruju visok prinos biogasa i dobru stabilnost procesa. Da bi se ostva-rila željena temperatura, fermentori se dobro izoluju i zagrevaju. Postoji više razloga zbog kojih dolazi do oscilacije temperature. Supstrat je, pre ubacivanja u fermentor, često na nižoj temperaturi od njegovog sadržaja. Eliminisanje ovih uticaja je bitno, jer se na taj način do-prinosi stabilnosti procesa fermentacije. Jedan od načina održavanja konstantne temperature jeste da se supstrat ubacuje u manjim količinama nekoliko puta na dan i/ili da se prethodno zagreva.

Za ostvarenje termofilnog režima rada potrebno je da se uloži još više ene-rgije, ali se tada postižu visoki prinosi biogasa za kratko vreme (sl. 2.3a). Ovaj temperaturni režim je pogodan kada je potrebno da se unište patogeni mikroor-ganizmi u supstratima. Supstrati visokih temperatura (nusprodukti tehnološkog procesa) pogodni su za fermentaciju u termofilnom režimu. Živinski stajnjak, detelina ili zrna žitarica su supstrati sa visokim udelom azota i nisu pogodni za fermentaciju u ovom režimu, jer nastaje amonijak koji remeti stabilnost procesa. Nedostatak rada u termofilnom režimu je povećana osetljivost na poremećaje u okolnim uslovima, pre svega na oscilaci-je temperature.

Vreme zadržavanja i količina une-senog supstrata su važni pogonski pa-rametri fermentora. Vreme zadržava-nja supstrata, ili hidrauličko retenciono

vreme (HRV), izražava se u danima, a opisuje koliko se supstrat prosečno za-drži u fermentoru. Opterećenje organ-skom materijom (OOM) predstavlja pokazatelj koliko se kilograma organ-ske suve mase dnevno unosi u jedini-čnu zapreminu fermentora, a jedinica je kg OSM/m3 d.

Većina fermentora radi u kontinual-nom režimu, što podrazumeva stalno dovođenje sirovine i odvođenje ostatka fermentacije. Kod ovog tipa postrojenja postoji obrnuto proporcionalna zavis-nost između HRV i OOM, a bitno je da vrednosti oba parametra budu usklađe-ne. Povećanjem HRV prinos biogasa je veći (sl. 2.3a), ali je neophodna i veća za-premina fermentora. Povećanjem OOM zapremina fermentora je manja, te je i njegova cena niža. Međutim, preveliko OOM remeti stabilnost procesa, jer je za razvoj bakterija potrebno vreme, a i ostvaruje se nizak prinos biogasa jer iz fermentora izlazi nerazgrađena organ-ska masa.

Hemijski parametriVeliki uticaj na proces anaerobne fer-mentacije ima hemijski sastav supstra-ta, ali i međuprodukti četiri faze. Osim toga, za aktivnost bakterija je bitno da su snabdevene hranjivim materijama, a da su inhibirajuće koncentracije materi-ja ispod graničnih vrednosti.

Kiselost/baznost, pH vrednost, raz-ličito utiče na razvoj i aktivnost bakterija četiri procesne faze. Za bakterije hidroli-ze i kiselinske faze pH vrednost treba da bude u opsegu 4,5 do 6,3 (Wellinger et al, 1991), ali i pri povećanim vrednosti-ma mogu da prežive uz smanjenje aktiv-nosti. Za bakterije sirćetne i metanoge-ne faze optimalna je neutralna oblast 6,8


do 7,5 (Braun, 1982). Ako se anaerobna fermentacija odvija samo u jednom fer-mentoru, tada pH vrednost mora da se održava u ovom opsegu (Anonim, 2006).

Faktori koji utiču na pH vrednost tokom procesa anaerobne fermentaci-je su koncentracije kiselina, ugljen-dio-ksida i amonijaka. Generalno, pH vred-nost je parametar koji se menja tokom vremena malo i sporo, a moguće je i da se kiseline akumuliraju bez njegove pro-mene. Zato se ovaj parametar ne koristi kao jedini za praćenje procesa, ali može da bude brz, pouzdan i jevtin način za prepoznavanje poremećaja stabilnosti. Male promene pH vrednosti ne vode nužno ka remećenju stabilnosti procesa. Tada je potrebno da se smanji ili potpu-no obustavi dodavanje supstrata u fer-mentor, da bakterije metanogene faze imaju dovoljno vremena za razgradnju nastalih kiselina.

Organske masne kiseline nastaju kao međuprodukti anaerobne fermenta-cije, a najčešće su to sirćetna, propionska i izobuterna kiselina. Njihove koncen-tracije utiču na pH vrednost. Pojedi-načne koncentracije izražavaju se u mg/l, dok ukupne u ekvivalentnim mg sirće-tne kiseline po litru. Granične vredno-sti organskih masnih kiselina prikaza-ne su u tab. 2.3, a posebno su istaknute vrednosti za fermentor i, ukoliko posto-ji, postfermentor. Optimalni odnos kon-

centracija sirćetne i propionske kiseline jeste 2:1.

Odnos VOK/UNU (volatilne, od-nosno organske masne kiseline/ukupni neorganski ugljenik) koristi se kao do-datni parametar za praćenje procesa u fermentoru, pored pH vrednosti. Prisu-stvo UNU povećava alkalnost, što znači da se povećava zakišeljavanje procesa i mogućnost njegovog zaustavljanja. Op-timalan odnos je vrednost manja od 0,8 (Kaiser et al, 2008).

Optimalno snabdevanje anaerobnih bakterija hemijskim makro i mikroe-lementima važni su za stabilan proces i efikasnu proizvodnju metana. Na to naj-više uticaja ima vrsta supstrata, odnosno njegov sastav, a optimalan odnos uglje-nika i azota (C/N) je odlučujući. Ako je odnos C/N previsok, potencijalni prinos metana je nizak, jer bakterije nemaju na raspolaganju dovoljno azota za ishra-nu. Ako je azota previše, nastaje amoni-jak koji već pri niskim koncentracijama štetno deluje na bakterije. Za razmnoža-vanje i preživljavanje bakterija neopho-dni su i hemijski mikroelementi: gvožđe, nikl, kobalt, selen, molibden i volfram. Prevelike koncentracije, takođe, deluju inhibirajući na proces. U tab. 2.4 prika-zane su povoljne koncentracije za grubu orijentaciju.

Inhibitori su supstance koje u kon-centracijama preko određene grani-

Tab. 2.3 Granične vrednosti za organske masne kiseline (Kaiser et al, 2008)

Kiselina Jedinica Fermentor Postfermentor

Sirćetna mg/l < 3.000 < 1.000

Propionska mg/l < 1.000 < 500

Izobuterna mg/l << 500 << 500

Masne kiseline* mgeq./l < 4.000 < 2.000

* Zbir koncentracija sirćetne, propionske i izobuterne kiseline.

Biogas tehnologija10

ce negativno deluju na proces. Pri tome, inhibitori mogu da dospeju u fermen-tor zajedno sa supstratom (antibiotici, dezinfekciona sredstva, herbicidi, soli i teški metali), ili nastaju kao međupro-dukti faza u toku anaerobne fermenta-cije. Isto tako, važno je da se prilikom doziranja supstrata u fermentor obra-ti pažnja, jer preveliko doziranje dovodi do remećenja stabilnosti procesa.

Mikrobiološki parametriBakterije koje učestvuju u procesu anae-robne razgradnje imaju sposobnost pri-lagođavanja na promenu okolnih uslo-va i vrste supstrata. Do sada je poznato manje od 1 % anaerobnih bakterijskih vrsta, pa zbog toga mogu da se daju samo generalne napomene. Mikrobiolo-ški parametri su u direktnoj vezi sa teh-ničkim i hemijskim uticajnim faktorima, a potrebno je da su oni optimalni i da su

koncentracije inhibitora ispod definisa-ne granice.

Potrebno je da su vrste, mešavi-ne i količine supstrata što konstantnije tokom vremena. Prilikom puštanja po-strojenja u rad, važno je i da se OOM polako i postepeno povećava. Time se omogućava metanogenim bakterijama dovoljno vremena za razvoj, razgradnju međuprodukata faza, te sprečavanja in-hibiranja procesa zakišeljavanjem.

Iz navedenog se vidi da je za ispravno odvijanje procesa proizvodnje biogasa neophodno da se ispune brojni uslovi, te da se eventualni poremećaji rada brzo i stručno otklone. Uputstvo o načinu rada, preduzimanje korektivnih mera i ukla-njanje poremećaja mora da bude sasta-vni deo tehnološke dokumentacije za po-strojenje. Rukovalac mora da se obuči za ispravno rukovanje i upravljanje postro-jenjem.

2.3 Supstrati za proizvodnju biogasa

Termin supstrat je široko rasprostranjen naziv sirovine za proizvodnju biogasa. Ako se kombinuje više supstrata, tada se sirovina koja se koristi u manjem udelu naziva kosupstrat. Prilikom razmatranja

mogućnosti proizvodnje biogasa, najpre se razmatraju količine i cena potencijal-nih supstrata. Bitno je da se analiziraju njihove karakteristike kojima se odre-đuje potencijal za proizvodnju biogasa,

Tab. 2.4 Optimalni odnosi i koncentracije hemijskih mikro i makroelemenata u supstratima (Mudrack i Kunst, 2003; Kaiser et al, 2008)

Hranljivi sastojci Opseg optimalnog odnosa koncentracija

C/N 20/30

C/N/P/S 450/15/5/1

Mikroelementi Opseg optimalne koncentracije, mg/l

Gvožđe (Fe) 1-10

Nikl (Ni) 0,005-0,5

Kobalt (Co) 0,003-0,06

Molibden (Mo) 0,005-0,05


a time i veličina biogas postrojenja. Po-tencijalni prinos biogasa izražava se po toni sveže, suve ili organske suve mase razmatranog supstrata. Kada se govori o prinosu biogasa iz nekog supstrata, kaže se da je on potencijalan, pošto količina proizvedenog biogasa koja se ostvaruje u praksi zavisi od pogonskih uslova i sta-bilnosti procesa (potpoglavlje 2.2).

Osim prinosa, bitno je da svaki inve-stitor razmotri i karakteristike supstrata koje utiču na konfiguraciju potencijalnog biogas postrojenja. Osim fizičkih karak-teristika, na konfiguraciju postrojenja najviše uticaja ima poreklo supstrata jer je potrebno da se supstrat, u slučaju da se tretira kao otpad, zbrine na odgovarajući način i da za to postoje odgovarajući de-lovi postrojenja. Sve navedeno značajno utiče na potrebne investicije i operativne troškove rada biogas postrojenja. U za-visnosti od vrste supstrata koji se koristi, postoje i različiti ciljevi izgradnje biogas postrojenja. To može da bude decentra-lizovana proizvodnja energije i/ili sma-njenje uticaja na životnu sredinu koje se postiže zbrinjavanjem otpada. Teoretski je moguće da se biogas proizvodi iz bilo kog supstrata organskog porekla. Mogu-će je i da se razne vrste supstrata kombi-nuju u jednom biogas postrojenju. Među-tim, za to postoje ograničenja tehničke ili ekonomske prirode. Zbog toga je u ovom potpoglavlju zasebno prikazano šest grupa supstrata različitog porekla. Ko-mentarisaće se njihove karakteristike, te mogućnosti primene i ograničenja. Na-vedene su karakteristike i razlike u odno-su na poljoprivredna biogas postrojenja, koja su detaljno opisana u potpoglavlju 2.4.

U ovoj publikaciji, kao što je i do sada napominjano, najviše pažnje je posveće-

no proizvodnji biogasa u poljoprivre-di i ruralnim oblastima, odnosno bio-gas postrojenjima koja koriste supstrate iz poljoprivrede. Poljoprivredna biogas postrojenja pogodna su za iskorišćenje nusproizvoda poljoprivredne proizvo-dnje (stajnjak, ostaci biljne proizvodnje), ili energetskih biljaka u cilju decentrali-zovane proizvodnje energije. Biogas po-strojenja posebno su pogodna i za zbri-njavanje industrijskog otpada (klanični, repin rezanac itd), kao i za prečišćava-nje komunalnih i otpadnih voda iz pre-hrambene industrije. Ovakva biogas po-strojenja samo u retkim slučajevima mogu da ostvare povoljne energetske i finansijske efekte, a osnovni zadatak im je zbrinjavanje otpada.

2.3.1 StajnjakStajnjak, čvrsti ili tečni, je, sa stanovi-šta troškova, veoma povoljan supstrat. Najčešće se koristi sa sopstvene farme i besplatan je. Izuzetno, kada se dono-si sa druge farme, treba računati troško-ve transporta. U slučaju da se ne kori-sti kao supstrat za proizvodnju biogasa, stajnjak mora da „dozri“ pre iznošenja na njive, čime dolazi do stabilizacije ak-tivne organske materije, uništavanja pa-togenih organizama i transformacije štetnih supstanci u one koje to nisu. Do-zrevanje stajnjaka je proces koji zahteva vreme, a na savremenim farmama opre-mu, rad i smeštajni prostor. Pošto se pri proizvodnji biogasa odvija proces sličan onome u kojem dolazi do dozrevanja stajnjaka, ostatak fermentacije može da bude distribuiran po poljoprivrednim površinama. Sa stanovišta zaštite živo-tne sredine, fermentacija stajnjaka ima značajne pozitivne efekte, jer se na taj


način sprečava emisija metana u atmos-feru, a smanjuje se i rasprostiranje nepri-jatnih mirisa.

Razlikuje se tečni i čvrsti stajnjak. Tečni se sastoji od ekskremenata živo-tinja i transportuje pumpama i cevovo-dima. Sadržaj suve materije je do 10 %. Ukoliko se koristi prostirka, dobija se čvrsti stajnjak, koji ima sadržaj suve ma-terije i do 40 % (Burton i Turner, 2003). Podaci o potencijalnim prinosima bio-gasa iz različitih vrsta stajnjaka prikaza-ni su u tab. 2.5.

U tab. 2.6 navedene su karakteristi-ke uobičajenih vrsta stajnjaka, kao i sa-držaj primarnih makroelemenata, bilj-nih hraniva.

Sadržaj vode u stajnjaku je visok (68 do 93 %), što je povoljno kada se staj-njak kombinuje sa drugim kosupstrati-ma sa višim udelima suve mase, a takva

je, na primer, silaža kukuruza. Hranlji-ve materije, osim dela azota, nakon fer-mentacije nalaze se u ostatku procesa, te mogu da se iskoriste za iznošenje na par-cele. To znači da su one, u najvećem delu, očuvane i na raspolaganju za primenu u poljoprivrednoj proizvodnji, kao što je to slučaj za korišćenje stajnjaka.

Nedostatak korišćenja stajnjaka kao supstrata je njegov nizak energetski po-tencijal, zbog visokog sadržaja vode. U poređenju sa silažom kukuruza, stajnjak može da ima i deset puta manji prinos biogasa po jedinici težine, što znači da je za istu veličinu biogas postrojenja po-trebno deset puta veća količina stajnja-ka, nego silaže kukuruza. Jedno uslovno grlo, govedo mase 500 kg, obezbeđuje svega 0,11 do 0,15 kWe instaliranog ka-paciteta. Dakle, za postrojenje nazivne električne snage 150 kW, bilo bi potre-

Tab. 2.5 Potencijalni prinosi biogasa i zapreminski udeo metana za stajnjak (Anonim, 2006)

SupstratPrinos biogasa

Udeo CH4, % (v/v)Stm3/t SvM Stm3/t OSM

Goveđi tečni stajnjak 20-30 200-500 60

Svinjski tečni stajnjak 20-35 300-700 60-70

Čvrsti stajnjak goveda 40-50 210-300 60

Čvrsti stajnjak svinja 55-65 270-450 60

Čvrsti stajnjak peradi 70-90 250-450 60

SvM– sveža masa; OSM– organska suva masa.

Tab. 2.6 Karakteristike stajnjaka (Anonim, 2006)

Supstrat SM, % OSM, % N NH4 P2O5 K2O Mg

% SM

Goveđi tečni stajnjak 8-11 75-82 2,6-6,7 1-4 0,5-3,3 5,5-10 0,3-0,7

Svinjski tečni stajnjak ca. 7 75-86 6-18 3-17 2-10 3-7,5 0,6-1,5

Čvrsti stajnjak goveda ca. 25 68-76 1,1-3,4 0,22-2 1-1,5 2-5 1,3

Čvrsti stajnjak svinja 20-25 75-80 2,6-5,2 0,9-1,8 2,3-2,8 2,5-3 np

Čvrsti stajnjak peradi ca. 32 63-80 5,4 0,39 np np np

SM– suva masa; OSM– organska suva masa; np– nema podataka.


bno najmanje 1.000 uslovnih grla. Broj velikih farmi koje imaju toliki broj grla u Vojvodini, kao i u drugim zemljama, jeste mali. Pored toga, ekonomska ana-liza pokazuje da je isplativija gradnja i korišćenje većih postrojenja, nazivne električne snage 500 do 1.000 kW. To je razlog da savremena biogas postrojenja koriste mešavinu stajnjaka i drugih ko-supstrata. Neretko, energetske biljke se ne koriste samo kao kosupstrat, već i kao glavna sirovina za proizvodnju biogasa.

2.3.2 Energetske biljkePod energetskim biljkama podrazume-va se namenski uzgajana poljoprivre-dna biomasa, koja se najčešće silira i na taj način skladišti. Karakteristike bilj-nih vrsta koje se koriste u ove svrhe pri-kazane su u tab. 2.7, a sadržaj makro i mikroelemenata u silaži kukuruza u tab. 2.8.

Od jedne tone silaže kukuruza, koja ima najveći potencijal za proizvodnju biogasa, dobija se 350 do 400 kWhe. Na-

vedeni podaci odnose se na kogenerativ-na postrojenja sa motorom SUS. Jedan hektar silaže kukuruza, za prinose 40 do 60 t/ha, obezbeđuje sirovinom elektri-čnu snagu 2 do 3 kW. Dakle, za postroje-nje nazivne snage 500 kWe, bilo bi potre-bno 170 do 250 ha za proizvodnju silaže kukuruza. Potrebne površine za pro-izvodnju supstrata za biogas mogu da se smanje ostvarenjem dve žetve. Na pri-mer, posle ubiranja silaže tritikale, seje se kukuruz ili suncokret, te se i druga biljna vrsta silira.

Na većini biogas postrojenja u zem-ljama sa povoljnim visinama feed-in ta-rifa, udeo biogasa koji se proizvodi iz silaže je 30 do 100 %. Za razliku od staj-njaka, silaža ima cenu, ona se plaća, što značajno utiče na ekonomske pokazate-lje. Svaki potencijalni investitor to treba da razmotri i proceni mogućnosti proiz-vodnje silaže i njenu cenu. Cena silaže zavisi od cene poljoprivrednih proizvo-da, na primer, zrna kukuruza. Do real-ne cene dolazi se poređenjem prinosa i cene zrna i troškova proizvodnje. Tako

Tab. 2.8 Sadržaj sekundarnih makro i mikroelemenata u silaži kukuruza (Anonim, 2006)

Ca P Na Mg K Cd Cr Cu Ni Pb Zn Mn Fe

% SM mg/kg SM

0,18 0,24 0,03 0,12 1,13 0,2 0,5 4,5-5 5 2 35-36 31 67

Tab. 2.7 Karakteristike energetskih biljaka kao supstrata za proizvodnju biogasa (Anonim, 2006)

Supstrat SM, %OSM,

%

N NH4 P Prinos biogasa Udeo CH4, %

(v/v)% SMStm3/t

SvMStm3/t OSM

Silaža kukuruza 20-35 85-95 1,1-2 0,15-0,3 0,2-0,3 170-200 450-700 50-55

Raž, SCB 30-35 92-98 4,0 0,57 0,71 170-220 550-680 ca. 55

Silaža trave 25-50 70-95 3,5-6,9 6,9-19,8 0,4-0,8 170-200 550-620 54-55

Šećerna repa 23 90-95 2,6 0,2 0,4 170-180 800-860 53-53

List šećer. repe 16 75-80 0,2-0,4 np 0,7-0,9 ca. 70 550-600 54-55

SCB: silaža cele biljke.


bi, na primer, cena silaže bila oko 27 €/t, ukoliko bi cena zrna kukuruza bila oko 150 €/t. Ukoliko se ova cena silaže upore-di sa proizvedenom električnom energi-jom (380 kWh), bez računanja vrednosti toplotne energije, to bi u ceni predstav-ljalo oko 7,1 ct/kWh. Dakle, trošak za nabavku supstrata činio bi oko 46 % od prihoda koji se ostvaruje prodajom elek-trične energije po feed-in tarifi za po-strojenje snage 500 kWe.

2.3.3 Organski otpad prehrambene industrije

Organski otpad iz prehrambene indu-strije nastaje, na primer, u proizvodnji šećera, alkohola, ulja, piva, prerada voća i povrća itd. U ovu grupu svrstava se čvrsti otpad, a otpadne vode iz prehram-bene industrije obrađene su posebno (potpoglavlje 2.3.5). U slučaju da na istoj lokaciji nastaju i čvrsti organski otpad i otpadne vode oni se zbrinjavaju u istom biogas postrojenju. Cilj izgradnje biogas postrojenja na prehrambenim industrij-skim objektima najčešće je proizvodnja energije iz nusproizvoda, električne i/ili toplotne. Time se ostvaruje ušteda u energentima potrebnim za održavanje procesa proizvodnje. Naredni, a često i prioritetni cilj izgradnje biogas postroje-

nja jeste zbrinjavanje organskog otpada– nusproizvoda. Biogas postrojenja koja koriste ovakve supstrate svrstavaju se u industrijska biogas postrojenja.

Da bi se nusproizvod iz prehrambene industrije koristio kao supstrat za proiz-vodnju biogasa, potrebno je da se ispu-ni nekoliko preduslova. Prvenstveno, po-trebno je da ne postoji drugi povoljniji način njegovog iskorišćenja, odnosno da on predstavlja organski otpad koji treba da se zbrine i za šta su predviđeni troško-vi. Na primer, u proizvodnji šećera kao nusproizvod nastaje repin rezanac koji je veoma povoljan supstrat za proizvodnju biogasa, međutim on može povoljno da se iskoristi u prehrambenoj industriji ili za ishranu stoke. Postoji podatak da je tržišna cena osušenog repinog rezanca u opsegu 100-150 €/t, te se njegovo kori-šćenje za proizvodnju biogasa ne ispla-ti. Sa tehničkog aspekta, potrebno je da organskog otpada ima dovoljno za izgra-dnju biogas postrojenja dovoljnog kapa-citeta, da se proizvede dovoljno energije za procesne potrebe i time ostvari eko-nomski isplativ rad biogas postrojenja. U proizvodnji šećera povoljan supstrat za proizvodnju biogasa predstavljaju repići i drugi delovi šećerne repe i primesa.

Karakteristike supstrata u vidu nu-sproizvoda iz prehrambene industri-

Tab. 2.9 Karakteristike nusproizvoda iz prehrambene industrije (Anonim, 2006)

Supstrat SM, % OSM, %

N P2O5 Prinos biogasa Udeo CH4, % (v/v)% SM Stm3/t SvM Stm3/t OSM

Repin rezanac 22-26 ca. 95 np np 60-75 250-350 70-75

Melasa 80-90 85-90 1,5 0,3 290-340 360-490 70-75

Komina žitarica 6-8 83-88 6-10 3,6-6 30-50 430-700 58-65

Komina krompira 6-7 85-95 5-13 0,9 36-42 400-700 58-65

Komina voća 2-3 ca. 95 np 0,73 10-20 300-650 58-65

Pivski trop 20-25 70-80 4-5 1,5 105-130 580-750 59-60


je prikazane su u tab. 2.9. U poređenju sa silažama energetskih biljaka, melasa ima znatno veći prinos biogasa po sve-žoj masi supstrata, što pokazuje da sa-drži puno organske materije. Međutim, melasa može da se iskoristi za dodatnu proizvodnju šećera, ako u šećerani po-stoji odgovarajuća tehnologija.

Ostali potencijalni supstrati imaju znatno niži prinos biogasa u poređenju sa silažama energetskih biljaka. Njiho-vo iskorišćenje u druge svrhe je neiz-vesno, pa su ipak pogodni da se koriste kao supstrati za biogas. To naročito važi za nusproizvode proizvodnje alkoho-la, koji imaju prinos biogasa uporediv sa stajnjakom.

2.3.4 Organski otpad klanične industrije

Klanična industrija svrstava se u pre-hrambenu. Međutim, otpad klanične in-dustrije razmatra se posebno zbog spe-cifičnih zahteva za njegovo zbrinjavanje. Organski otpad koji nastaje u klanič-noj industriji su uginule životinje i delo-vi životinja koji preostaju nakon klanja. Prema Uredbi (Regulation) EU (Ano-nim, 2009b), klanični otpad klasifiku-je se u tri kategorije (KI, KII, KIII), a prema tome su definisani i zahtevi za zbrinjavanje. U Srbiji je na snazi Pra-vilnik o zbrinjavanju klaničnog otpada (Anonim, 2011b), koji je prevedena verzi-ja evropske Uredbe.

Biogas tehnologija samo je jedan od načina zbrinjavanja klaničnog otpada, a kao supstrati za proizvodnju biogasa ko-risti se organski otpad kategorija KII i KIII. Najčešći način zbrinjavanja klanič-nog otpada je u postrojenjima za prera-du u kojima se proizvodi mesno-košta-

no brašno i tehnička mast. U javnosti se ovakva postrojenja pogrešno nazi-vaju kafilerije, a nedostatak zbrinjava-nja u njima je visoka potreba za energi-jom, električnom i toplotnom. U slučaju da klanica ne poseduje ovakvo postro-jenje, plaća nadoknadu za njegovo uslu-žno zbrinjavanje, koja okvirno iznosi 170 €/t za KI, oko 140 €/t za KII, a za krv oko 95 €/t. Mogući načini zbrinjavanja klaničnog otpada su spaljivanje i kom-postiranje.

U slučaju izgradnje biogas postroje-nja za zbrinjavanje organskog otpada iz klanične industrije, značajno bi se sma-njili troškovi odnošenja, ili da se sagore-vanjem biogasa ostvarila značajna ušte-da u energentima potrebnim za pogon klanice. Međutim, za proračun ekonom-ske isplativosti, u obzir je potrebno da se uzme i potrebna investicija za izgradnju biogas postrojenja.

U odnosu na živu vagu, za svinje se dobije oko 12-14 % klaničnog otpa-da, od čega 3 % otpada na krv (Rede i Petrović, 1997). Masa organskog otpada nakon prerade peradi je 32-36 % u od-nosu na živu vagu, u zavisnosti od toga da li je perje vlažno ili suvo (Okano-vić et al, 2010). Na suvo perje otpada oko 6-7 %, a na vlažno oko 16 % u odnosu na živu vagu. Sadržaj suve materije u kla-ničnom otpadu zavisi, pre svega, od me-šanja sa vodom u toku samog procesa u klanici, ali i skladištenja i transporta.

Karakteristika biogas postrojenja koje koristi organski otpad klanične in-dustrije je da u svom sastavu ima opre-mu za usitnjavanje i homogenizaciju mase. Pre anaerobne razgradnje u fer-mentoru, potrebno je da se supstrati iz klanične industrije, u posebnim rezer-voarima, određeni vremenski period


prerađuju na povišenim pritiscima i temperaturama, a uslovi su definisani u zavisnosti od njihovog stanja i dodeljene klasifikacije. Detaljan pregled potrebnih uslova za zbrinjavanje klaničnog otpa-da anaerobnom tehnologijom opisan je u Anonim (2009b). Najveći deo energije biogasa, električne i toplotne, potreban je da se omogući efikasan rad samog bio-gas postrojenja i pogona klanice. U tre-nutku pisanja ove publikacije, važećom uredbom o povlašćenim proizvođačima električne energije (Anonim, 2009c) nije predviđena feed-in tarifa za biogas po-strojenja koja koriste klanični otpad, ali se to očekuje već od početka 2013.

2.3.5 Komunalne i otpadne vode prehrambene industrije

Otpadne vode prehrambene industrije predstavljaju otpad iz procesa proizvo-dnje koji mora da se zbrine. Komunalne otpadne vode mogu da sadrže samo ka-nalizacione vode iz domaćinstava, ali i industrijske otpadne vode, ukoliko se one ulivaju u kanalizacionu mrežu, te atmosferske vode (kišnica) ukoliko ne postoji posebna mreža za njihovo odvo-đenje.

Komunalne i otpadne vode prehram-bene industrije često se ispuštaju u vo-dotokove i jezera i pri tome negativno utiču na životnu sredinu. Veća naselje-na mesta otpadne vode, pre ispuštanja u recipijent, tretiraju fizičkim, biološkim i hemijskim postupcima. Nedostatak ve-ćine ovih postupaka jeste neodgovara-juće zbrinjavanje mulja koji preostaje nakon sedimentacije, a sadrži zagađu-juće organske materije. Anaerobni tret-man pogodan je način da se mulj, na-stao preradom otpadnih voda, organski

stabilizuje i da se sprovede njegova hi-gijenizacija. Nakon toga, omogućeno je njegovo bezbedno odlaganje na deponi-je ili čak, ukoliko se analizama utvrdi da nema nepoželjnih materija, distribucija po poljoprivrednim površinama.

Komunalne i otpadne vode prehram-bene industrije u najvećem broju slučaje-va sadrže nizak udeo suve materije, po-nekad i manje od 1 %. Na to najviše utiče poreklo otpadnih voda, odnosno da li je sadržana i atmosferska voda i uslovi tokom proizvodnog procesa. Separirani mulj može da ima neznatno više udela suve materije, oko 5%. Visok udeo vode utiče na veličinu svih delova biogas po-strojenja koji služe za transport, skladiš-tenje i procesiranje otpadnih voda. Zbog toga je za ovakva biogas postrojenja po-trebna znatno viša investicija u poređe-nju sa poljoprivrednim biogas postroje-njima iste snage.

Biogas postrojenja koja koriste otpa-dne vode kao supstrat za proizvodnju biogasa u većini slučajeva deo su sistema za prečišćavanje otpadnih voda. Ene-rgetske potrebe ovakvih biogas postroje-nja su visoke, a proizvodnjom električne energije iz biogasa dobijenog prečišćava-njem otpadnih voda, uglavnom je mo-guće da se pokrije samo deo sopstvenih potreba. Usled nehomogenog sastava ot-padnih voda, koje tokom vremena do-spevaju na biogas postrojenje, produkci-ja i kvalitet biogasa nisu ujednačeni.

2.3.6 Komunalni čvrsti organski otpad

Pod komunalnim čvrstim organskim otpadom podrazumeva se biorazgra-divi otpad iz naseljenih mesta, a uklju-čuje otpad iz domaćinstava, restorana i


menzi, ostatke voća i povrća sa zelenih pijaca, kao i ostatke nege zelenih površi-na i bilo koji drugi čvrsti organski otpad. U biorazgradivi otpad takođe se ubraja-ju drvenasti materijali, kao i papir i kar-ton, ali zbog visokog sadržaja celuloze, ovi materijali teško se i sporo anaerobno razgrađuju, pa ne predstavljaju pogodnu sirovinu za proizvodnju biogasa. Da bi se ova vrsta organskog otpada koristila kao supstrat za proizvodnju biogasa, po-trebno je, prvenstveno, da postoji pri-marna separacija otpada.

Komunalni čvrsti organski otpad ka-rakteriše nehomogenost sastava i neujed-načenost u količinama koje dospevaju na mesto zbrinjavanja. Sadržaj suve materi-je je značajno viši nego kod stajnjaka, a uporediv je s energetskim biljkama. Bio-gas postrojenje koje koristi ovu vrstu or-ganskog otpada, treba da ima opremu za odvajanje krupnih nečistoća i meta-la, kao i uređaj za usitnjavanje supstrata. Prinos biogasa koji je moguće ostvariti iz ove vrste supstrata iznosi oko 100 Stm3/t, a zavisi od tipa biogas postrojenja na

kojem se zbrinjava i pogonskih uslova. Najčešće se primenjuju šaržni fermento-ri, ali i kontinualni, slični onima na po-ljoprivrednim biogas postrojenjima. Cilj izgradnje biogas postrojenja koja koriste ovakve supstrate jeste zbrinjavanje ko-munalnog čvrstog otpada, ali i generisa-nje toplotne i električne energije iz bio-gasa čijim iskorišćenjem mogu da se ostvare prihodi. Za izgradnju ovakvih postrojenja potrebna su velika ulaganja, a visoki su i operativni troškovi. Stoga je njihov ekonomski isplativ rad moguć uz naplatu usluge zbrinjavanja ovog otpada, odgovarajuće feed-in tarife, pa i uz sub-vencionisanje ulaganja.

U Srbiji se ne sprovodi primarna se-paracija komunalnog organskog otpada, pa je njegovo korišćenje kao supstrata za proizvodnju biogasa moguće tek u bu-dućnosti, nakon uvođenja drugačijeg si-stema upravljanja otpadom. Trenutno je u Vojvodini za proizvodnju električne i/ili toplotne energije moguće da se koristi deponijski gas, i to samo na deponijama gde za to postoje uslovi.

2.4 Oprema za proizvodnju biogasa

Pod ovim se podrazumeva oprema na biogas postrojenju kojom se omoguća-va skladištenje, priprema i manipula-cija supstratima, zatim oprema u kojoj se proizvodi i skladišti biogas, te prera-đuje i skladišti ostatak fermentacije. Na savremenim biogas postrojenjima ova oprema je koncipirana tako da omogu-ćava potpunu automatizaciju rada bio-gas postrojenja. Dakle, obuhvata i opre-mu za kontrolu i upravljanje procesom. Drugim rečima, u opremu za proizvo-dnju biogasa spadaju sve komponente

osim onih za primenu, tj. za energetsko korišćenje proizvedenog biogasa (prika-zano u poglavlju 3).

Oprema za proizvodnju biogasa koja se koristi na biogas postrojenjima je veoma raznovrsna, te postoje brojne mo-guće kombinacije. Konfiguracija biogas postrojenja najviše zavisi od vrste i ka-rakteristike korišćenih supstrata. U ovom potpogla vlju prikazani su generalni pre-gled i principi rada pojedinih komponenti.

Pojedine firme investitorima nude postrojenja po sistemu ključ u ruke, što


znači da sprovode poslove od planiranja, projektovanja, izgradnje, pa sve do pu-štanja u pogon postrojenja i obuke ru-kovaoca. Prednosti su funkcionalnost i optimalni uslovi rada, koji su provereni i unapređeni na prethodno izgrađenim postrojenjima. Međutim, nije moguć odabir drugih vrsta komponenata kada postoje specifični zahtevi za datog inve-stitora, ili kada mogu da se smanje tro-škovi kupovinom jevtinijih komponenti drugog proizvođača.

Skladištenje, priprema i manipulacija supstrataKada se govori o skladištenju, pripremi i manipulaciji supstrata, principi i opre-ma koja se koriste, različiti su za tečne i čvrste supstrate. U tečne supstrate ubra-jaju se stajnjak i npr. otpadne vode sa znatnim sadržajem organske materije, a ovi supstrati mogu da se pumpaju. U čvrste supstrate svrstavaju se čvrsti staj-njak, razne vrste silaže, otpad prehram-bene industrije i komunalni čvrsti or-ganski otpad.

Tečni supstrati se na biogas postro-jenju privremeno skladište u predjami (sl. 2.4a). To je rezervoar čija je zapre-mina dovoljna da primi jednonedeljnu količinu tečnog supstrata koji se uba-cuje u fermentor. Najčešće se izgrađu-

ju od betona i postavljaju u zemlju da ne zauzimaju prostor. Tečni supstrati se sa udaljenog mesta do biogas postroje-nja transportuju cisternama. U slučaju da je njihovo mesto nastajanja relativ-no blizu biogas postrojenja, transportu-ju se pumpama i cevovodima. Pumpe i cevovodi koriste se i za manipulaciju na samom biogas postrojenju (transport iz predjame do fermentora, iz fermentora do rezervoara ostatka fermentacije). Da bi se pumpama produžio vek trajanja i da bi se sačuvale od mogućih havarija, pre ulaska u pumpu, supstrati se usitnja-vaju, a po potrebi se odvajaju čvrsta tela, na primer, kamenje i pesak.

Čvrsti supstrati najčešće se privre-meno skladište u trenč silosima. Nakon siliranja, silaža kukuruza se transportu-je do trenč silosa i priprema. Priprema se sastoji od sabijanja i prekrivanja foli-jom da se spreči oksidacija i na taj način aerobno razlaganje organske materi-je (čime se smanjuje potencijalni prinos biogasa iz supstrata). Iz trenč silosa sila-ža se pomoću univerzalnog manipulato-ra (telehendlera) ili traktora sa prednjim utovarivačem s uređajem za izuzima-nje silaže prihvata, te ubacuje u dozator za čvrste supstrate (sl. 2.5), koji pužnim transporterom čvrsti supstrat ubacuje u fermentor.

Sl. 2.4 Privremena skladišta tečnih i čvrstih supstrata: a) betonski rezervoar (predjama) za tečne supstrate, b) trenč silos za silažu kukuruza


FermentoriFermentori su hermetički rezervoari u kojima se obezbeđuju optimalni uslovi za proces anaerobne fermentacije. Mogu da se klasifikuju prema pogonskim uslo-vima u kojima rade, ili prema izvedbi (tab. 2.10).

Ako se sve četiri faze anaerobne fer-mentacije odvijaju u jednom fermentoru,

onda je biogas postrojenje jednostepeno. Ako se u prvom fermentoru odvijaju hi-droliza i kiselinska faza, a druge faze su prostorno razdvojene i odvijaju se u na-rednom fermentoru, onda je biogas po-strojenje dvostepeno. U dvostepenom postrojenju bolje se podešavaju uslovi za određene grupe bakterija i postiže se veća razgradivost supstrata. Fermentori se najčešće nalaze u rednoj vezi (supstrat nakon određenog vremena zadržavanja u prvom fermentoru prelazi u naredni, gde se nastavlja proces fermentacije).

Prednosti i nedostaci rada fermento-ra u svakom od tri temperaturna režima opisani su u potpoglavlju 2.2. Najveći broj izvedenih postrojenja radi u me-zofilnom režimu (Anonim, 2006). Po-strojenja sa termofilnim režimom rada najčešće sadrže i jedan fermentor sa me-zofilnim režimom.

Klasifikaciju na mokru i suvu fermen-taciju određuje sadržaj suve mase sup-strata. Mokra fermentacija se primenju-je kada supstrat može da se transportuje pumpama, a sadržaj suve mase iznosi maksimalno 20 % (Al Seadi et al, 2008). Fermentori sa mokrom fermentacijom rade u kontinualnom pogonu, a tipi-čni supstrati koji se tada koriste su čvr-sti i tečni stajnjak, energetske biljke i

Sl. 2.5 a) Univerzalni manipulator s izuzimačem silaže, b) dozator za čvrsti supstrat sa pužnim transporterom

Tab. 2.10 Klasifikacija anaerobnih fermentora

1. Prema pogonskim uslovima

Broj stepeni procesa1. jednostepeni;2. dvostepeni;3. višestepeni.

Procesna temperatura1. psihrofilni;2. mezofilni;3. termofilni.

Sadržaj suve materije u supstratu

1. mokra fermentacija;

2. suva fermentacija.

Način doziranja supstrata

1. šaržni;2. polukontinualni;3. kontinualni.

2. Prema izvedbi

Oblik1. cilindrični;2. pravougaoni.

Materijal1. betonski;2. čelični.

Orijentacija1. horizontalni;2. vertikalni.


otpad iz prehrambene industrije. Suva fermentacija primenjuje se kada je sa-držaj suve mase u supstratu iznad 35 % (Al Seadi et al, 2008), a tada se koriste šaržni fermentori.

Način doziranja supstrata u velikoj meri utiče na proces anaerobne fermen-tacije. Šaržni fermentor se u potpuno-sti ispunjava svežim supstratima, koji se u njemu zadržavaju do završetka procesa fermentacije. Nakon toga, uklanja se ce-lokupna masa ostatka fermentacije, osim minimalne količine koja služi za inokula-ciju (sadrži anaerobne bakterije za slede-će punjenje). Veliki nedostatak jeste vre-menski neujednačena produkcija i kvalitet biogasa, kao i otežano pražnjenje fermen-tora. Većina biogas postrojenja imaju kon-tinualni tip fermentora, u koje se supstrat dozira više puta u toku dana (iz predjame za stajnjak ili dozatora za čvrste supstra-te). Ista količina koja se unosi u fermentor i izlazi iz njega, a to se najčešće obezbeđu-je ispunjenjem supstrata u fermentoru do prelivnog nivoa (sl. 2.6). Kontinualni fer-mentor prazni se jedino prilikom spro-vođenja popravki. U ovim fermentorima postižu se ujednačena produkcija i kvali-tet biogasa. Detalji navedenih tipova fer-mentora i principi njihovog funkcionisa-nja mogu da se nađu u Anonim (2006).

Zagrevanje fermentora je neopho-dno zbog održavanja konstantne tem-perature, čiji je značaj prikazan u potpo-glavlju 2.2. Uzroci koji utiču na promenu temperature u fermentoru su: gubitak to-plote zbog sezonskih i dnevnih niskih spoljašnjih temperatura, pojava tempera-turnih zona po visini fermentora, unos svežeg supstrata niže temperature. Zbog niskih spoljašnjih temperatura, fermen-tor gubi toplotu preko zidova oko kojih s unutrašnje strane dolazi do sniženja tem-perature supstrata. I po visini fermento-ra javljaju se različite temperaturne zone, usled kretanja toplije mase ka površini. Ova temperaturna nehomogenost preva-zilazi se pravilnim rasporedom i različi-tim intenzitetom zagrevanja grejnih tela u fermentoru, ali i mešanjem supstrata. Sveži supstrat je obično pre unošenja u fermentor na nižoj temperaturi od tem-perature fermentacije, a sadržaj fermen-tora se hladi njegovim unošenjem. Cilj je da se temperaturna odstupanja od zada-te temperature fermentacije svedu na naj-manju moguću meru.

Postoji više načina za održavanje zadate temperature u fermentoru, a koristi se otpadna toplotna energija iz kogenerativnog postrojenja. U svim slučajevima potrebno je da se fermen-

Predjama

Rezervoarbiogasa

Fermentor Rezervoar za fermentisaniostatak

Preliv

Izuzimanjeza distribuciju

po poljima

Sl. 2.6 Biogas postrojenje sa kontinualnim tipom fermentora


tor spolja termički izoluje (sl. 2.7b). Ne-ophodna količina toplotne energije za zagrevanje fermentora iznosi najviše 25 % od ukupno proizvedene količine (Effenberger et al, 2009a), a zavisi od materijala i oblika fermentora, te kva-liteta izolacije. Na najvećem broju bio-gas postrojenja unutrašnjost fermen-tora se zagreva pomoću toplovodnih cevi (sl. 2.7a), a svež supstrat pre unoše-nja predgreva u eksternom razmenjiva-ču toplote (sl. 2.8a). Ovo je istovremeno i najefikasniji sistem kojim se posti-

žu minimalne temperaturne oscilacije (Anonim, 2006).

Postoje i druge mogućnosti zagreva-nja fermentora (šematski prikazano na sl. 2.8). Ovi koncepti ređe se sreću u pra-ksi, a razlikuju se po tome da li se i na koji način zagrevaju sveži supstrat i/ili unutrašnjost fermentora.

Poznato je da u procesu anaerobne fermentacije dolazi do samozagrevanja (sl. 2.1). Zbog toga, kada su u letnjim me-secima spoljašnje temperature visoke, po-trebno je nekada čak hladiti unutrašnjost

Sl. 2.7 a) Toplovodne cevi u unutrašnjosti fermentora; b) toplotna izolacija od stiropora na betonskom fermentoru u fazi izrade

Sl. 2.8 Šematski prikaz načina zagrevanja fermentora: a) zagrevanje mase u fermentoru toplovodnim cevima + predgrevanje supstrata u eksternom razmenjivaču toplote (ERT);

b) zagrevanje mase u fermentoru toplovodnim cevima; c) zagrevanje mase u fermentoru u ERT; d) predgrevanje supstrata u ERT toplotnom energijom ostatka fermentacije

Biogas Biogas Biogas Biogas

ERT

ERT

a b c d


Sl. 2.9 Tipovi mehaničkih mešalica: a) potopljena propelerska; b) sa dugačkim vratilom; c) pedalna

Tab. 2.11 Karakteristike mehaničkih mešalica (Anonim, 2006)

Potopljena propelerska mešalica

Parametri

•brzohodne mešalice (300-1.500 °/min);•potreba za snagom: 10 kW za 1.000 m3 zapremine fermentora, u zavisnosti od

viskoznosti supstrata i geometrije fermentora;•opseg snage: 0,25 do 35 kW.

Primena• za sve supstrate u mokroj fermentaciji;• većinom u vertikalnim fermentorima;•mezofilni režim rada.

Prednosti •dobro mešanje supstrata po celoj zapremini fermentora.

Nedostaci• veliki zahtev za snagom i visoka potrošnja energije prilikom svakog novog

pokretanja, zbog pokretanja velike količine mase supstrata u fermentoru;• za održavanje neophodno otvaranje fermentora.

Mešalica sa dugačkim vratilom

Parametri

• srednjehodni (100-300 °/min) ili sporohodni (100-300 °/min), kontinualni pogon ili u intervalima;

•potreba za snagom: 10 kW za 1000 m3 zapremine fermentora, zavisno od viskoznosti supstrata i geometrije fermentora, u kontinualnom pogonu manja potrošnja energije;

•opseg snage: 2 do 30 kW.

Primena• za sve supstrate u mokroj fermentaciji;• samo u vertikalnim fermentorima.

Prednosti•dobro mešanje supstrata po celoj zapremini fermentora;•održavanje i popravke izvan fermentora.

Nedostaci• efikasnost mešanja je nedovoljna;•povećana buka od motora instaliranog spolja.

Pedalna mešalica

Parametri• sporohodni, pogon u intervalima;• izrada od nerđajućeg čelika;•potrebna snaga i broj obrtaja zavise od vrste supstrata.

Primena• kod vertikalnih fermentora za supstrate u mokroj fermentaciji;• kod horizontalnih za supstrate u mokroj ili suvoj fermentaciji;

Prednosti •dobra mogućnost servisiranja elektromotora izvan fermentora.

Nedostaci•nemogućnost regulacije pravca mešanja (utiče na efikasnost);• za popravku vratila i pedala fermentor mora da se isprazni.


fermentora. To se postiže protokom hla-dne vode kroz cevovod u unutrašnjosti fermentora, koji se inače koristi za grejanje.

Mešanje sadržaja fermentora pa-sivno se ostvaruje ubacivanjem svežeg supstrata, konvekcionim strujanjem supstrata i podizanjem mehurića proiz-vedenog biogasa. Ovo nije dovoljno, pa se primenjuje aktivno mešanje: mehani-čko, hidrauličko ili pneumatsko.

Većina postrojenja primenjuje me-haničko mešanje. Potopljene propeler-ske mešalice (sl. 2.9a), čiji se elektromo-tori nalaze u supstratu, imaju dve do tri lopatice. Drugi tip su mešalice sa duga-čkim vratilom (sl. 2.9b). Elektromotor je van fermentora, a propeleri zaronjeni u supstrat. Varijacija ovog tipa mešalica je aksijalni mešač, koji se postavlja central-no u odnosu na bazu cilindričnog i ver-tikalnog fermentora. Treći tip mešalica su pedalne (sl. 2.9c), kod kojih se elektro-motor takođe nalazi izvan fermentora.

Razlike između predstavljena tri tipa mehaničkih mešalica, način primene, prikazani su u tab. 2.11, a šematski pri-kaz hidrauličkog i pneumatskog meša-nja dat je na sl. 2.10.

Skladištenje biogasaProdukcija biogasa u toku vremena često nije konstantna, pa je teško da se uskla-di sa potrebama kogenerativnog postro-jenja. Cilj je da kogenerativno postrojenje radi približno istom snagom i zbog toga je neophodno da se proizvedeni biogas privremeno skladišti. Rezervoari za skla-dištenje biogasa su hermetički, otporni na povišenu temperaturu i pritisak, UV-zračenje i vremenske uticaje. Na njima se ugrađuju i sistemi za osiguranje od na-tpritiska i potpritiska. Rezervoari se di-menzionišu tako da imaju kapacitet do-

voljan za skladištenje najmanje četvrtine dnevne proizvodnje biogasa. Preporu-ka je da kapacitet bude dovoljan za jed-nodnevnu ili dvodnevnu količinu proiz-vedenog biogasa (Anonim, 2006). Biogas može da se skladišti u rezervoarima ni-skog, srednjeg ili visokog pritiska.

Na poljoprivrednim biogas postroje-njima najviše se primenjuju rezervoari sa niskim pritiskom, svega par mbar. Iz-rađuju se od specijalne folije– etilen pro-pilen dien monomer (EPDM), koja ispu-njava sigurnosne zahteve. Skladištenje na niskom pritisku izvodi se kao gasna hauba iznad fermentora ili kao vazdušni jastuk (sl. 2.11). Vazdušni jastuci mogu da se smeštaju, zbog zaštite od okolnih uticaja, pod nadstrešnicama ili se kori-ste zaštitne membrane. Eksterni rezer-voari niskog pritiska mogu da se izvedu i u formi balona, a iz sigurnosnih raz-loga se smeštaju u pokrivene objekte, ili se koristi još jedna zaštitna membrana.

Rezervoari srednjeg i visokog pritiska izrađuju se od čelika, a biogas je na priti-sku 5 do 250 bar. Ovakav način skladiš-

Fermentor

Pumpa

Elektromotor

Fermentor

Rezervoar biogasa

Kom

pres

or

Sl. 2.10 Šematski prikaz a) pneumatskog i b) hidrauličkog mešanja fermentora


tenja biogasa je skup za nabavku i održa-vanje. To je osnovni razlog što se ne koristi na poljoprivrednim biogas postrojenjima.

Kada proizvedena količina biogasa prevazilazi kapacitet rezervoara za skla-dištenje, na primer, zbog popravke koge-nerativnog postrojenja, višak mora da se zbrine na bezopasan način. To je veoma bitno zbog emisije metana u atmosferu. Tada se primenjuje gasna baklja, kojom se metan sagoreva i dobija se ugljen-dio-ksid. Korišćenje sigurnosne baklje je s energetskog stanovišta loše rešenje, ali kada je reč o zaštiti životne sredine po-nekad neophodno.

Drugi način zbrinjavanja viška bio-gasa jeste da se instaliraju dve manje kogenerativne jedinice koje zamenjuju jednu veću. Kada se jedno postrojenje popravlja ili se obavlja redovno servisi-ranje, biogas se sagoreva u drugom. Re-zervoar za skladištenje dimenzioniše se tako da može da primi i količinu biogasa koja se trenutno ne sagoreva u postroje-nju koje je van pogona.

Skladištenje ostatka fermentacijeOstatak fermentacije privremeno se skla-dišti u rezervoarima, na vremenski pe-riod od pola godine do godinu, do trenu-

tka kada su povoljne vremenske prilike za njegovo korišćenje kao poljoprivrednog đubriva i iznošenje na polja. Najčešće se koriste betonski rezervoari, a ponekad i izolovane lagune. Betonski rezervoari sli-čni su vertikalnim fermentorima. Ugra-đene su mešalice kojima se ostvaruje ho-mogenizacija mase do izuzimanja. Pošto organska masa u ostatku fermentacije nije u potpunosti razgrađena, u rezervoa-ru se još uvek odvija fermentacija i pro-izvodnja biogasa. Zbog toga se rezervoari često pokrivaju, a proizvedeni biogas sa-kuplja i koristi. Udeo sakupljenog bioga-sa iz ovog rezervoara može da bude i do 20 % od ukupne količine (Anonim, 2006). Pokrivanjem rezervoara za ostatak fer-mentacije smanjuje se rasprostiranje ne-prijatnih mirisa.

Kontrola i upravljanje procesomPored stručnog planiranja i projektova-nja, obavezno se sprovode mere za sigu-ran pogon biogas postrojenja. Ključno je da se obezbedi stabilnost procesa anae-robne fermentacije (potpoglavlje 2.2), što podrazumeva zadovoljavajuću proiz-vodnost i kvalitet biogasa.

Stabilnost procesa anaerobne fer-mentacije postiže se redovnim laborato-

Sl. 2.11 Skladištenje biogasa na niskom pritisku u a) gasnoj haubi iznad fermentora; b) vazdušnom jastuku sa zaštitnom membranom


rijskim analizama i merenjem parame-tara procesa. Neki od parametara koji se prate su: vrsta i količina ubačenih sup-strata, procesna temperatura, pH vred-nost, količina i sastav biogasa, koncen-tracija nižih organskih masnih kiselina, nivo ispune fermentora (preporučljivo je da se prva četiri kontinualno mere). Čak i kada se postigne stabilan proces, neophodno je redovno praćenje para-metara da se prepoznaju odstupanja od optimalnih vrednosti. Definisanjem op-timalnih vrednosti parametara za stabi-lan proces, moguće je da se pogon biogas postrojenja u potpunosti automatizuje.

Automatizacija pogona biogas postro-jenja sve više se koristi i razvija. Sistemi koji mogu da se primene su jednostavni (povremeno uključivanje elektromotora),

ili veoma kompleksni (merenje mnoštva parametara, upravljanje računarom, pot-puna vizualizacija procesa, mogućnost kontrole s udaljenog mesta). Većim stepe-nom automatizacije postižu se bolji efekti, ali su i ulaganja u postrojenje viša. Jedan primer sistema za automatizaciju biogas postrojenja prikazan je na sl. 2.12.

Merenjem količine biogasa u rezer-voaru za skladištenje može da se upravlja radom kogenerativnog postrojenja. Koli-čina biogasa u rezervoaru određuje se me-renjem pritiska. Kada je produkcija bio-gasa mala, i količina biogasa u rezervoaru mala, često se primenjuje isključivanje ga-snog motora. Motor se startuje tek kada se sakupi dovoljna količina biogasa. Ovo je bitno za biogas postrojenja koja imaju za-ključen ugovor za održavanje kogenerativ-

Sl. 2.12 Primer prikaza procesnih parametara na postrojenju s automatskim upravljanjem


nog postrojenja sa firmom koja naplaćuje po časovima rada. Pritisak biogasa kori-sti se i za upravljanje kompresorom pre ga-

snog motora. Što je pritisak biogasa nakon izlaska iz fermentora veći, manja je potre-ba za radom kompresora.

2.5 Ostatak fermentacije i njegova primena

U fermentorima biogas postrojenja deo tečne i čvrste mase supstrata transfor-miše se u biogas. Ostatak fermentacije treba da se zbrine na odgovarajući način. Najbolje je da se ovaj nusproizvod isko-risti, te da se od njega ostvare prihodi i/ili uštede.

U najvećem broju slučajeva, za po-ljoprivredna biogas postrojenja, osta-tak fermentacije se distribuira po poljo-privrednim površinama, kao đubrivo. (Ovde se koristi izraz đubrivo, a ne hra-nivo, jer ostatak fermentacije pored bilj-nih hraniva sadrži i organske materije koje doprinose bilansu humusa.) Sastav ostatka fermentacije je vrlo sličan „zre-lom“ stajnjaku, a najviše zavisi od me-šavine-sastava korišćenih supstrata. Tokom fermentacije odvijaju se proce-si koji doprinose tome da su karakteri-stike ostataka fermentacije kao đubriva bolje nego korišćenog stajnjaka. Vraća-nje ovog materijala na poljoprivredne površine je korisno kada je reč o zaštiti životne sredine i ostvarenju zaokruženja ciklusa biljnih hraniva i organske mate-rije –SOM (Soil Organic Mater).

Često se primenjuje separacija osta-tka fermentacije na čvrstu i tečnu fazu. To se najčešće sprovodi presama. Isti-snuta tečna faza, bogata mikroorgan-izmima, vraća se u mešač i fermentor, doprinoseći stabilnosti procesa i ostva-renju poželjne gustine supstrata. Čvrsta faza je još uvek visokovlažna, a sadržaj suve materije najčešće ne prelazi 25 %.

2.5.1 Osobine ostatka fermentacijeTokom fermentacije viskozitet supstra-ta se smanjuje, kao posledica razgradnje čvrste organske mase od koje nastaje biogas. Prilikom fermentacije stajnjaka, smanjuje se sadržaj organskih kiselina, uzročnika neprijatnih mirisa i korozije.

Pri fermentaciji stajnjaka količina amonijuma, NH4, povećava se za 5 do 10 %. Stajnjak pre anaerobne fermentacije ima pH vrednost oko neutralne, a nakon procesa dostiže oko 8,5 (Anonim, 2006). Ukupna količina azota se nakon proce-sa neznatno menja, ali dolazi do trans-formacije azotnih jedinjenja u neorgan-ska, koje biljke mogu odmah da koriste. Slično važi i za fosfor, kalijum, kalcijum i magnezijum. Sadržaj sumpora se tokom procesa smanjuje, pošto se formira H2S. Količina teških metala se ne menja.

Zbog anaerobnih uslova i povišene temperature, patogeni organizmi odu-miru, što ima poseban značaj za primenu ovog materijala kao đubriva. Što se masa duže zadržava u fermentoru, veći je efe-kat odumiranja patogenih organizama.

U slučaju biogas postrojenja koja se koriste za zbrinjavanje industrijskog ili komunalnog otpada, sastav ostatka fer-mentacije je različit, a može da ima ne-poželjne anorganske i organske sastojke, kao i povišenu količinu nepoželjnih ele-menata, pre svega teških metala. Takav ostatak mora da se deponuje u skladu sa propisima. Na primer, u Nemačkoj je za-branjena distribucija ostatka fermenta-


cije biogas postrojenja za klanični otpad po poljoprivrednim površinama.

U tab. 2.12 prikazani su sadržaji pri-marnih biljnih makroelemenata u osta-

tku fermentacije sa tri biogas postrojenja. Uočava se da je sastav ostatka fermentaci-je sa sva tri postrojenja približno jednak, a najviše zavisi od korišćenih supstrata.

Tab. 2.12 Sadržaj vlage i primarnih makroelemenata u ostatku fermentacije za tri postrojenja (Effenberger et al, 2009b)

Postrojenje 1 2 3

Korišćeni supstrati, %SK(57), TS(24),

SZK(10), SCB(8), O(1)SK(45), TS(2), SZK(23),

SCB(17), O(3)SK(63), TS(6), SZK(11),

SCB(18), O(2)

Suva masa, % 6,4 6,4 7,4

Nukupno, kg/m3 5,0 5,0 4,5

NH4, kg/m3 3,4 2,5 2,6

P2O5, kg/m3 2,0 1,3 1,9

K2O, kg/m3 4,7 4,9 5,4

SK– silaža kukuruza; TS– tečni stajnjak; SZK– silaža zrna kukuruza; SCB– silaža cele biljke žitarica; O– ostalo.

Tab. 2.13 Sadržaj vlage i makroelemenata u ostatku fermentacije, tečnoj i čvrstoj fazi, nakon separacije, za tri odabrana uzorka (Effenberger et al, 2009b)

Postrojenje 4 5 6

Korišćeni supstrati, %SK(58), ČS(17), SZK(2),

SCB(12), O(11)SK(64), SCB(19), O(17)

SK(72), TS(4), ČS(23), O(1)

Ostatak fermentacije

Suva masa, % 5,2 7,4 6,6

Nukupno, kg/m3 7,3 4,7 6,7

NH4, kg/m3 5,3 2,4 4,8

P2O5, kg/m3 4,5 2,0 3,7

K2O, kg/m3 7,1 6,3 6,0

Tečna faza

Suva masa, % 4,3 6,8 6,7

Nukupno, kg/m3 5,1 6,9 8,1

NH4, kg/m3 3,4 2,5 5,6

P2O5, kg/m3 2,5 1,8 4,2

K2O, kg/m3 4,8 7,5 8,2

Čvrsta faza

Suva masa, % 21,8 23,5 25,1

Nukupno, kg/m3 7,8 5,0 7,5

NH4, kg/m3 2,8 2,2 4,1

P2O5, kg/m3 7,8 2,0 5,2

K2O, kg/m3 5,4 6,7 6,1

SK– silaža kukuruza; TS– tečni stajnjak; ČS– čvrsti stajnjak; SZK– silaža zrna kukuruza; SCB– silaža cele biljke žitarica; O– ostalo.


U tab. 2.13 prikazani su efekti pri-mene separacije ostatka fermentacije na čvrstu i tečnu fazu. Osim vode, u tečnoj fazi nalaze se i svi ostali primarni ma-kroelementi – biljna hraniva. To je bitno da se razmotri, kada se planira upotreba čvrste ili tečne faze kao đubriva.

Podatke o ostatku fermentacije na poljoprivrednim biogas postrojenjima, koja koriste stajnjak i energetsko bilje, sumirano daje Wendeland (2009). Oni su dobijeni prikupljanjem uzoraka sa više biogas postrojenja, pa mogu da se smatraju dobrim orijentacionim vred-nostima. U tab. 2.14 dati su opsezi suve materije i biljnih hraniva.

U tab. 2.15 navedene su vrednosti za tečnu i čvrstu fazu, nakon separacije-ce-đenja.

Sadržaj primarnih makroelemenata uporediv je sa onim u stajnjaku. Njiho-va koncentracija, kada se svede na čvrstu materiju, viša je u tečnoj nego čvrstoj fazi.

2.5.2 Primena za biljnu proizvodnjuUticaj primene ostatka fermentacije na prinos ispitivao je veliki broj istraživača. Na sl. 2.13 prikazani su rezultati jednog

merenja uticaja hraniva na prinose spro-vedena tokom sedam godina.

Azot u amonijumu ostatka fermen-tacije je odmah dostupan biljkama, kao i azot mineralnih hraniva. Unošenjem 26 m3/god. ostatka fermentacije po hek-taru ostvaruju se prinosi, 6,9 tona pše-nice po hektaru, a to odgovara primeni 54 kg/god. azota iz mineralnog hrani-va. Za dalje povećanje prinosa neopho-dno je prihranjivanje azotom, jer je doz-voljena količina ostatka fermentacije i/ili stajnjaka ograničena. To ograničenje je sprovedeno stoga što biljke mogu da koriste dostupan azot do određene ko-ličine. Preostali azot gubi se denitrifika-cijom, odnosno ispiranjem. Isprana azo-tna jedinjenja dospevaju u podzemne vode i zagađuju ih.

Ostatak fermentacije, prema nema-čkim propisima, ne sme da se unosi iz-među 1. novembra i 31. januara za ora-nice, odnosno od 15. novembra do 31. januara za pašnjake. Dozvoljene količi-ne računaju se na bazi ukupno dozvo-ljenog azota, sa posebnim osvrtom na onaj u amonijumu. Količine se utvr-đuju na bazi biljne vrste i karakteristi-ka zemljišta. Ukoliko se sprovodi postr-

Tab. 2.14 Sastav ostatka fermentacije biogas postrojenja, podaci dobijeni merenjem na postrojenjima u Nemačkoj (Wendland, 2009)

SM, % Nukupno, kg/m3 NH4-N, kg/m3 P2O5, kg/m3 K2O, kg/m3

Min. 2,9 2,4 1,5 0,9 2,0

Maks. 13,2 9,1 6,8 6,0 10,6

Prosek 6,7 5,4 3,5 2,5 5,4

SM–suva materija

Tab. 2.15 Sastav ostatka fermentacije biogas postrojenja nakon separacije (Wendland, 2009)

SM, % Nukupno, kg/m3 NH4-N, kg/m3 P2O5, kg/m3 K2O, kg/m3

Tečna faza 5,7 4,9 3,0 2,3 6,2

Čvrsta faza 24,3 5,8 2,7 5,0 5,8


na setva, dodaje se količina koju koristi drugi usev.

Tečna faza ostatka fermentacije dis-tribuira se na isti način kao i tečni staj-njak. U cilju zaštite životne sredine, u sve većem broju zemalja zabranjena je primena distributera sa mlazom, već se tečno đubrivo unosi na ili u zemljište. Čvrsti ostatak fermentacije distribui-ra se mašinama za čvrsti stajnjak. Zbog povećanja primene ove tehnologije raz-vijeni su distributeri sa dva diska, čime je omogućeno značajno povećanje rad-nog zahvata i učinka.

Distribucija ostataka fermentacija, kao i stajnjaka, sprovodi se u agrotehni-čkim rokovima. To znači da na postroje-nju mora da postoji rezervoar u kojem se ostatak fermentacije skladišti do vreme-na korišćenja. Dimenzioniše se za prih-vatanje ostatka fermentacije u trajanju od najmanje šest meseci.

Recikliranje biljnih hranivaPrimena ostatka fermentacije doprino-si zaštiti životne sredine i ekonomskim efektima. Na sl 2.14 prikazan je bilans azota za proizvodnju silaže kukuruza. U ovom slučaju postoji debalans azota u iznosu 71 kg/ha.

Biljna hraniva imaju ekonomsku vrednost. Prema Anonim (2009e), kilo-gram P2O5 ima vrednost 0,46, a kilogram K2O 0,31 €. Vrednost recikliranih hranlji-vih materija obračunava se pri definisa-nju cene energetskog bilja koje se koristi kao supstrat. Vrednost hraniva, koja se na parcelu vraćaju u ostatku fermentacije, ili snižava cenu bilja, ili predstavlja dobit. Ukoliko vlasnik biogas postrojenja nema mogućnosti da iskoristi celokupni osta-tak fermentacije, drugi poljoprivrednici u okolini mogu da budu motivisani da ga preuzmu i distribuiraju, uz plaćanje na-doknade za vrednost biljnih hraniva.

Prin

os (s

vede

no n

a pš

enic

u), d

t/ha

Mineralno hranivo, kg N/ha

2000 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190

100

90

80

70

60

50

40

Mineralno hranivo Ostatak fermentacije Tečni stajnjak, goveđi

Ostatak fermentacije26 m3, 74 kg N 50 kg NH4-N

Tečni stajnjak25 m3, 97 kg N 63 kg NH4-N

Sl. 2.13 Promena prinosa pšenice u zavisnosti od primenjenog đubrenja (Wendland, 2009)


Uticaj na sadržaj humusaHumus ima značajan uticaj na osobi-ne zemljišta i plodnost. Sadržaj humu-sa mora da se očuva, ili povećava, uko-liko je zemljište njime siromašno. Ova oblast definisana je i setom propisa i smernica Evropske unije Cross Com-pliance (CC), kojima se definišu smerni-ce za očuvanje zemljišta kao neobnovlji-vog resursa. Praćenje navedenih zahteva preduslov je za dobijanje subvencija za poljoprivredu. O tome treba voditi raču-na i pri korišćenju energetskog bilja za proizvodnju biogasa. Unošenje ostataka fermentacije može da doprinese očuva-nju i povećanju sadržaja humusa, slično kao i primena stajnjaka. Prema CC, pri gajenju silaže kukuruza smanjenje hu-musa je oko 560 kg po hektaru. Unoše-njem 40 m3 ostatka fermentacije količi-na humusa povećava se za oko 360 kg/ha. Ukupan deficit je oko 200 kg/ha. On može da se nadoknadi unošenjem veće količine ostatka fermentacije, ali, kao što je navedeno, postoji ograničenje koli-

čine azota i fosfora, koja sme da se unese, pa je to ograničavajući faktor. Humus se tada nadoknađuje odgovarajućim plo-doredom, te unošenjem ostataka drugih biljnih vrsta u zemlju.

Aurbacher i sar. (2012) navode da je, uzimajući u obzir i ograničenje unošenja azota i fosfora, granična vrednost do-prinosa količini humusa, koja se posti-že unošenjem ostatka fermentacije, oko 300 kg/ha godišnje.

2.5.3 Primena kao čvrstog gorivaOstatak fermentacije ponekad ne može da se distribuira na poljoprivredne po-vršine i iskoristi kao đubrivo. Zbog spre-čavanja zagađenja podzemnih voda ko-ličina ostatka fermentacije koja sme da se distribuira je ograničena, a transport na veća rastojanja, udaljenije poljopri-vredne površine, nije isplativ. U tom slu-čaju treba da se razmotre alternativne mogućnosti korišćenja ostatka fermen-tacije.

Biogas postrojenje

N bilans- 71 kg/ha Parcela

Ostatak fermentacije

Povrat na parcelu179 kg N

N odnošenje sa1 ha silažnog kukuruza

220 kg/ha

Gubici N na parceli, oko 30 kg/ha

Gubici pri distribuciji14,3 % ili oko 30 kg N

Gubici skladištena5 % ili oko 11 kg N

Sl. 2.14 Primer reciklaže i bilansa azota pri korišćenju silažnog kukuruza kao supstrata za biogas (Wendland, 2009)


Jedna od mogućnosti je da se isko-risti kao gorivo za sagorevanje. Među-tim, kao što je prikazano u tab. 2.13, sa-držaj vlage u ostatku fermentacije je čak i nakon separacije visok. U zavisnosti od sadržaja vlage, ponekad je potrebno da se uloži više energije za sušenje, nego što je sadržano u čvrstom ostatku. Korišće-nje otpadne toplotne energije biogas po-strojenja za sušenje ostatka fermentaci-je ima smisla, ukoliko ona ne može da se efikasno iskoristi na drugi način.

Ostatak fermentacije treba da se osuši tako da sadržaj vlage bude 10 do 20 %. To je praškasti materijal koji nije pogodan za loženje, ali može uspešno da se peletira ili briketira. Na taj način može da se koristi u odgovarajućim kot-

lovima na biomasu, a toplotna moć ova-kvog materijala je na nivou toplotne moći biljnih ostataka. U tab. 2.16 prika-zani su podaci za peletirane ostatke fer-mentacije sa dva različita biogas postro-jenja.

Pepeo koji preostaje nakon sagore-vanja sadrži fosfor, kalijum i druge, za biljke hranljive makroelemente, te može bez problema da se distribuira po poljo-privrednim površinama.

Čvrsti ostatak fermentacije još uvek zadržava, u tragovima, supstance ne-prijatnog mirisa, pa peleti i briketi koji se od njega proizvedu, ne bi bili pogo-dni za primenu izvan poljoprivrednih oblasti. Najbolje bi bilo da se koriste na samoj farmi.

Tab. 2.16 Karakteristike ostatka fermentacije kao čvrstog goriva (Kratzeisen et al, 2010)

Uzorak Sastav supstrata %Sadržaj

vlage, %Donja toplotna

moć, MJ/kgTopljenje

pepela, °C

1Silaža kukuruzaSilaža traveKrompir

504010

9,2 15,8 1.090

2

Silaža kukuruzaSirak šećeracStajnjak peradiSilaža klipa sa zrnom kukuruza

81973

9,9 15,0 1.110


U ovom poglavlju prikazane su tehnologije koje omogućavaju energetsku trans-formaciju primarne energije biogasa. Postoje razne mogućnosti za to. Ipak, zbog postojanja podsticajnih feed-in tarifa za proizvodnju električne energije,

korišćenje biogasa u kogeneraciji je najperspektivnije. Zbog toga će se najviše pažnje posvetiti ovoj tehnologiji, a ponajviše kogenerativnim postrojenjima sa motorima SUS, koji se najviše koriste. Za sve tehnologije će se predočiti prednosti i nedostaci,

„zrelost“ i ono što je ključno – visine investicija.

3.1 Prečišćavanje biogasa

S energetskog i ekonomskog aspekta, povoljno je da se proizvede biogas sa što većim udelom metana, jer je on jedini gorivi sastojak značajnog zapreminskog udela (50 do 70%). Osim toga, za bilo

koju primenu neophodno je da se biogas prečisti, odnosno da se uklone nepoželj-ni sastojci koji imaju negativan uticaj na životnu sredinu ili sastojci koji oštećuju delove biogas postrojenja. Na poljopri-

3. Tehnologije korišćenja biogasa

Sl. 3.1 Prečišćavanje biogasa u zavisnosti od tehnologije za energetsku primenu (Anonim, 2008a)

BIOGAS

SušenjeDesumporizacija

Prečišćavanje iodvajanje CO2

KotaoKogeneracija

(Trigeneracija)

Toplotnaenergija

Električna itoplotna

(rashladna)energija

Komprimovanje Reformiranje (opciono)

Utiskivanje u mrežuprirodnog gasa

Pumpna stanica Goriva ćelija

Zamena zaprirodni gas

Gorivo zatransport

Električna itoplotnaenergija


vrednim biogas postrojenjima, iz bioga-sa se uklanjaju vodonik-sulfid (H2S), vo-dena para i eventualno ugljen-dioksid.

Kvalitet biogasa do kojeg se on pre-čišćava utiče na visinu troškova, a po-treban kvalitet zavisi od tehnologije za energetsku primenu (sl. 3.1, tab. 3.1). Za proizvodnju toplotne energije i koge-neraciju (trigeneraciju), iz biogasa se uklanjaju vodonik-sulfid (desumporiza-cija) i vodena para (sušenje). Za utiskiva-nje biogasa u mrežu prirodnog gasa, ali i primenu kao goriva za motorna vozila, neophodno je i uklanjanje CO2 i kom-primovanje. Postoje i postupci da se od biogasa dobija čist vodonik (reformi-ranje), te da se on koristi kao gorivo za motorna vozila ili za kogeneraciju u go-rivim ćelijama.

U tab 3.2 prikazan je pregled postu-paka za prečišćavanje biogasa od H2S i CO2. Nadalje će biti objašnjeni samo po-stupci koji se najčešće primenjuju u pra-

ksi, a detaljniji opisi ostalih mogu se naći u Wellinger i Lindberg (2000), Petersson i Wellinger (2009), Anonim (2006).

DesumporizacijaPrimenjuje se za sprečavanje toksičnog dejstva H2S, jer, na primer, maksimal-na dozvoljena koncentracija H2S u rad-nom okruženju 5 ppm, a koncentracije preko 300 ppm dovode i do smrti. Sa-gorevanjem H2S nastaju gasovi SO2 i SO3, koji su toksičniji od H2S. Reakci-jom sa vodom nastaje sumporasta kiseli-na (H2SO3) sa veoma jakim korozivnim dejstvom.

Odlučujući parametri za izbor po-stupka desumporizacije su sastav i pro-tok biogasa koji se prečišćava. Generalna podela postupaka za desumporizaciju je na biološke, hemijske i fizičke. Najčešće se primenjuju biološka i hemijska de-sumporizacija (u fermentoru ili izvan njega).

Tab. 3.1 Zahtevi za prečišćavanjem biogasa u zavisnosti od tehnologije za energetsku primenu (Wellinger i Lindberg, 2000)

Tehnologija H2S H2O CO2

Kotao < 1.000 ppm ne ne

Kuhinjska peć da ne ne

Kogenerativno postrojenje < 1.000 ppm da ne

Gorivo u motornim vozilima da da preporučljivo

Utiskivanje u mrežu da da da

Tab 3.2 Pregled postupaka za prečišćavanje biogasa (Wellinger i Lindberg, 2000)

H2S CO2

Biološka desumporizacija Vodeni skruberi

Gvožđe-hlorid u sadržaj fermentora Skruberi sa polietilen-glikolom

Gvožđe-oksid Ugljena molekularna sita

Ispuna s aktivnim ugljem Membrane

Vodeni skruberi Visokopritisna gasna separacija

Skruberi sa seleksolom Gasno-tečne apsorpcione membrane


Kod biološke desumporizacije, u fer-mentor se uduvava određena količina ambijentalnog vazduha (3 do 5 % zapre-mine biogasa). Kiseonik iz vazduha ko-risti posebna vrsta bakterija Sulfobacter oxydans, prisutna u sadržaju fermen-tora, da razgradi H2S do elementarnog sumpora. Ovaj postupak je jevtin, ali može da se koristi samo na postrojenji-ma sa privremenim skladištenjem bio-gasa iznad fermentora (kupola, pokretni krov). Nedostatak je nemogućnost kon-trole i upravljanja procesom razgradnje H2S. Biološka desumporizacija izvan fermentora odvija se po istom princi-pu, ali u posebnim kolonama gde biogas odlazi nakon fermentora. Ovaj postupak je skuplji i potrebno je više održavanja, ali je moguće preciznije doziranje neop-hodnog vazduha ili čistog kiseonika, što utiče na efikasnost razgradnje H2S.

Pri sprovođenju hemijske desum-porizacije u fermentor se dodaju hlo-ridi gvožđa sa kojima se H2S hemijski vezuje. Potrošnja je, na primer, 2,3 l gvo-žđe-III-hlorida za 100 m3 biogasa (Ano-nim, 2006). Primenjuje se kod postroje-nja sa mokrom fermentacijom. U odnosu na biološki, ovaj postupak ima poveća-ne troškove zbog nabavke hemikalija, ali je smanjena korozija u fermentoru, jer se ne ubacuje kiseonik. Kod eksterne he-mijske desumporizacije, primenjuje se

„pranje“ biogasa. I voda može da se ko-risti kao radni medijum, ali je to naj-češće vodeni rastvor natrijum-hidroksi-da (NaOH), koji poboljšava apsorpcioni kapacitet vode. Time je potrebna manja količina radnog medijuma. Proces ukla-njanja H2S iz biogasa je hemijski proces, jer H2S reaguje sa NaOH i nastaje natriju-mova so (natrijum-sulfid). Proces nije re-generativan, odnosno nije moguće preči-

šćavanje do polaznog radnog medijuma, pa je glavni nedostatak trošak zbrinjava-nja velikih količina vode zagađene natri-jum-sulfidom. Ovim postupkom posti-žu se visoke efikasnosti prečišćavanja, s uklanjanjem i preko 95 % H2S.

SušenjeSušenjem se sprečava potencijalna kon-denzacija vodene pare kojom je bio-gas zasićen nakon izlaska iz fermentora. Time je sprečeno oštećenje delova po-strojenja, jer je onemogućeno zamrzava-nje vode u instalacijama i korozija. Naj-jednostavniji način uklanjanja vodene pare iz biogasa je njegovim hlađenjem ili regulacijom pritiska.

Sušenje se najčešće obezbeđuje do-voljno dugačkom trasom gasovoda u kojem se biogas ohladi. Cev ulazi i spro-vodi se ispod zemlje, koja je leti dovoljno hladna da osigura kondenzaciju, a zimi je temperatura iznad nule, čime se spre-čava zamrzavanje. Kondenzacija se odvi-ja u najnižoj tački, u kojoj se postavlja i odvajač kondenzata. Odvajač kondenza-ta mora povremeno da se prazni, pa treba da mu je omogućen lak pristup. Sa kon-denzatom se odvajaju i još neke nepoželj-ne supstance, aerosoli i rastvoreni gasovi.

Kod nekih postrojenja sušenje se odvija primenom električnog hladnja-ka. Na temperaturi ispod 10 °C, postiže se značajnija efikasnost odvajanja vode, ali je nedostatak potreba za električ-nom energijom. Posle hlađenja biogas se ponovo zagreva, da se smanji relativna vlažnost vazduha i spreči kondenzacija u daljoj trasi gasovoda.

Uklanjanje CO2Primenjuje se kod tehnologija kod kojih je bitno da se poveća toplotna moć bio-


gasa (energetski sadržaj). Ugljen-dioksid je inertan prilikom sagorevanja biogasa i nema značajan uticaj na okolinu. Uko-liko se iz biogasa ukloni ugljen-dioksid, dobija se gas vrlo sličan prirodnom gasu,

te može da se utiskuje u mrežu i koristi. Ovakav gas, uz dodatno prečišćavanje, može da se koristi i kao gorivo za mo-tore SUS, koji su prerađeni za korišćenje prirodnog gasa.

3.2 Korišćenje u kogeneraciji

Na biogas postrojenjima najčešće se pri-menjuje kogeneracija korišćenjem mo-tora s unutrašnjim sagorevanjem, SUS. Visok je električni stepen korisnosti i niža su investiciona ulaganja. Primenju-ju se gasni Otto motori (engleski Gas sparking engines, nemački Gas-Ottomo-toren). Poslednjih godina razvijeni su i dizel motori s inicijalnim paljenjem

(engleski Pilot injection gas engines, ne-mački Zündstrahlmotoren).

Princip radaŠematski prikaz kogenerativnog po-strojenja sa motorom SUS dat je na sl. 3.2. Mehanička energija dobijena na vratilu motora SUS prenosi se na ge-nerator električne energije. Najčešće se

Sl. 3.2 Šematski prikaz kogenerativnog postrojenja sa motorom SUS

Razmenjivačtoplote, izduvnigasovi

BiogasMOTOR

Razmenjivačtoplote, grejanje

Generator

Javna električna mreža

Izduvni gasovi

Prigušivač zvuka


primenjuju sinhroni generatori, dok se asinhroni koriste na biogas postrojenji-ma električne snage do 100 kW (Ano-nim, 2006).

Ranije se smatralo da se u motori-ma SUS jedna trećina primarne ene-rgije transformiše u mehaničku, jedna trećina u toplotnu energiju rashladne tečnosti (na ovakvim postrojenjima ne koriste se vazdušno hlađeni motori), a da jednu trećinu sadrže produkti sago-revanja. Savremeni motori SUS imaju stepen iskorišćenja i preko 40 %, ali je i tada na raspolaganju velika količina to-plotne energije. Kogeneracija se ostva-ruje iskorišćenjem toplotne energije rashladne tečnosti i produkata sagore-vanja. Toplotna energija koja se dobija iz rashladne tečnosti je na niskom tem-peraturnom nivou, pa može da se isko-risti samo za zagrevanje vode do oko 90 °C. Topla voda može da se upotrebi za grejanje fermentora ili obližnjih rad-nih ili stambenih prostorija. Tempera-ture produkata sagorevanja su 460 do 550 °C, pa može da se iskoristi za proiz-vodnju tehnološke pare. Ukoliko se to-plotna energija rashladne tečnosti ne

koristi, ili se ne koristi konstantno, ona mora da se hladi, kao i na svakom dru-gom motoru SUS, da ne bi došlo do pre-grevanja.

Za ostvarenje kogeneracije, iskorišće-nje toplotne energije rashladne tečnosti i produkata sagorevanja, neohphodni su odgovarajući razmenjivači toplote. Ta-kođe, kao i u drugim slučajevima, sasta-vni deo opreme su i kontrolno-upravlja-čki sklopovi.

Gasni Otto motoriGasni Otto motori specijalno su razvije-ni za korišćenje biogasa. Rade sa viso-kim koeficijentom viška vazduha da bi se smanjile emisije nepoželjnih produ-kata. Podešeni su da rade sa minimal-nim zapreminskim udelom metana u biogasu od 45 %. Ukoliko udeo meta-na padne ispod ove vrednosti automat-ski se isključuju. Ukoliko nema biogasa na raspolaganju, mogu da koriste druge vrste gasovitih goriva, na primer, priro-dni gas. Prirodni gas koristi se kao go-rivo i za puštanje postrojenja u rad. Ka-rakteristike i specifičnosti gasnih Otto motora prikazane su u tab. 3.3.

Tab. 3.3 Karakteristike gasnih Otto motora (Anonim, 2006)

Aspekt Opis

Osnovni parametri

• snaga dostiže i preko 1 MWe;• radni vek je 60.000 h u pogonu;•primenjivi za udeo metana veći od 45 %.

Primena •moguće na svim, ali isplativo za veća biogas postrojenja.

Prednosti

• specijalno konstruisani za korišćenje biogasa;• emisije ispod graničnih vrednosti;•manja potreba za održavanjem;•ukupni stepen korisnosti je veći, nego za dizel motore s inicijalnim paljenjem.

Nedostaci• viši investicioni troškovi, nego za dizel motore s inicijalnim paljenjem;• za manje snage imaju niže električne stepene korisnosti nego dizel motori s

inicijalnim paljenjem.

Izvedba • kao agregati u kogeneraciji ili u kontejnerskoj izvedbi.


Dizel motori s inicijalnim paljenjemOvaj tip motora izrađuju fabrike koje inače proizvode kamionske motore. Zbog toga ovaj tip motora nije uvek na-menski proizveden za korišćenje bio-

gasa, nego se za tu namenu standardni modeli prerađuju.

Biogas i vazduh se mešaju i usisavaju u cilindre. Kada se u cilindru mešavina komprimuje, ubrizgava se dizel gorivo i ostvaruje paljenje cele smeše. Količina dizel goriva je, izraženo u udelu energije, 8 do 12 %. Zbog male količine dizel go-riva koje se koristi, postoji opasnost od oštećenja brizgaljki, koje se tada manje hlade. Ukoliko nema dovoljno biogasa

ili tokom puštanja u pogon, bez ikakvih ograničenja može da se koristi samo dizel gorivo. U zavisnosti od proizvođa-ča, neki dizel motori s inicijalnim palje-njem mogu da koriste i biogoriva (bio-

dizel ili biljno ulje). Karakteristike i specifičnosti ovih motora prikazane su u tab. 3.4.

Snage, stepeni korisnostiElektrični stepen korisnosti kogenera-tivnog postrojenja izračunava se kao proizvod stepena korisnosti motora i stepena korisnosti generatora. Elektri-čni stepeni korisnosti kogenerativnih postrojenja sa dizel motorima s inicijal-

Tab. 3.4 Karakteristike dizel motora s inicijalnim paljenjem (Anonim, 2006)

Aspekt Opis

Osnovni parametri

•proizvedena snaga je do 10 % iz dizel goriva;• snage do 250 kWe;• radni vek je 35.000 h u pogonu.

Primena •moguće na svim, ali isplativo za manja biogas postrojenja.

Prednosti • za manje snage imaju više električne stepene korisnosti, nego gasni Otto motori.

Nedostaci•ukupni stepeni korisnosti niži nego kod gasnih Otto motora;•potreba za korišćenjem dodatnog goriva (dizel);• emisije izduvnih gasova značajno više, nego kod gasnih Otto motora.

Izvedba • kao agregati u kogeneraciji ili u kontejnerskoj izvedbi.

Sl. 3.3 Električni stepeni korisnosti kogenerativnih postrojenja sa motorima SUS (Anonim, 2006)

2000 400 600

41

Snaga, kWe

Elek

trič

ni s

tepe

n ko

risno

sti,

%

Dizel motor sa inicijalnim paljenjem

Gasni Otto motor

39

37

35

33

31

29

27

25


nim paljenjem, u opsegu su 30 do 40 %. Za opsege manjih snaga, električni ste-peni korisnosti ovih motora viši su nego za gasne Otto motore istih snaga. Pokri-vena je oblast manjih snaga jer, kako je navedeno, koriste se motori namenje-ni za motorna vozila. Porastom nazivne električne snage, primetan je i porast vrednosti električnog stepena korisno-sti, sl. 3.3.

Ukupni stepeni korisnosti za motore SUS, ukoliko se iskoristi i toplotna ene-rgija rashladne tečnosti i produkata sa-gorevanja, između su 80 i 90 %. Ipak, to su maksimalne vrednosti, koje zavise od toga u kolikoj meri se iskoristi otpadna toplotna energija.

OdržavanjeRadni vek dizel motora s inicijalnim pa-ljenjem je oko 35.000 h. Ako bi motor godišnje radio 8.000 h, onda bi radni vek bio oko 4,5 godine. Gasni Otto mo-tori imaju radni vek 60.000 h, odnosno 6,8 godina. Nakon radnog veka sprovodi se generalni remont.

Investicije, troškoviInvesticije za kogenerativno postrojenje umnogome zavise od tipa motora. In-vesticije za dizel motore s inicijalnim paljenjem su niže, pošto se često mo-tori ovog tipa motora proizvode u veli-kim serijama. U fabrikama za kamion-ske motore izrađuju se osnovni delovi i sklopovi motora, kao i za kamionske, a dodatno se ugrađuju potrebni elemen-ti za korišćenje biogasa. Specifična in-vesticija za dizel motore s inicijalnim paljenjem snage 200 kWe je oko 550 €/kWe, a gasni Otto motor iste snage oko 800 €/kWe, sl. 3.4. Ove cene date su za motore koji nisu u kontejnerskoj izved-bi, već za gasne agregate (motor spre-gnut sa generatorom). Stoga je potrebno da se predvide i troškovi dodatne opre-me. Za dizel motore sa inicijalnim palje-njem, osnova su motori za vozila, koji se proizvode u velikim serijama, što utiče na njihovu cenu. Ukoliko bi se proizvo-dili namenski motori za kogenerativna postrojenja većih snaga, cena motora i specifične investicije bi rasla. Na ukup-

Sl. 3.4 Specifične investicije za kogenerativna postrojenja sa motorima SUS (Anonim, 2006)

1600

Spec

ifičn

a in

vest

icija

, €/k

We

0 100 200 300 400 500 600 700Snaga, kWe

Dizel motor sa inicijalnim paljenjem

Gasni Otto motor1400

1200

1000

800

600

400

200

0


nu ocenu ekonomičnosti, te izbor moto-ra, utiče i to što je radni vek ovih moto-ra kraći. U obzir treba da se uzme i to da ovi motori, u proseku, koriste 8-10 % dizel goriva, što utiče na operativne tro-škove. Problem je i priznavanje feed-in tarife za deo električne energije koji se generiše primenom dizel goriva.

Prilikom odabira tipa motora, potre-bno je da se razmotre električni stepe-ni korisnosti. Motori koji imaju više ste-pene korisnosti koštaju više. Međutim, uložena investicija može da se isplati, jer

je veća proizvodnja električne energije, a time su i veći prihodi od njene prodaje.

Troškovi održavanja zavise od snage, a iznose 1 do 1,8 ct za svaki kWh proizve-dene električne energije (Anonim, 2006). Na sl. 3.5 prikazani su specifični troško-vi održavanja, a vrednosti važe u slučaju da je vlasnik biogas postrojenja sklopio ugovor sa firmom koja održava moto-re. Za pogon dizel motora s inicijalnim paljenjem, potrebno je da se uračunaju i troškovi za kupovinu dizel goriva, ali i njegovo skladištenje.

3.3 Korišćenje u trigeneraciji

Prilikom korišćenja biogasa u kogeneraciji, električna energija se kontinualno proiz-vodi i isporučuje u javnu električnu mrežu. Proizvodnja toplotne energije prati proiz-vodnju električne, ali njeno kontinualno korišćenje se u praksi veoma retko ostva-ruje. U većini slučajeva se preostala toplo-tna energija, nakon zagrevanja fermento-ra, koristi za grejanje radnih ili stambenih prostorija. U letnjim mesecima preosta-

je neiskorišćena toplotna energija, koja mora da se preda okolini vazdušnim hla-dnjakom. U kojoj meri se toplotna energi-ja iskoristi, može da ima odlučujući uti-caj na isplativost rada biogas postrojenja. Zbog toga se razmatra mogućnost iskori-šćenja toplotne energije i u letnjim mese-cima za hlađenje, odnosno u trigeneraciji (spregnuta proizvodnja električne, toplo-tne i energije za hlađenje). Time se pro-

Sl. 3.5 Specifični troškovi održavanja motora (Anonim, 2006)

4,00ct

/kW

h e

3,50

3,00

2,50

2,00

1,50

1,00

0,50

0,000 100 200 300 400 500 600 700

Snaga, kWe


dužava rad kogenerativnog postrojenja u toku godine, odnosno povećava se ukup-ni stepen korisnosti.

Apsorpcione rashladne mašine nisu novo tehničko rešenje, ali primena za tri-generaciju na biogas postrojenjima još uvek nije raširena, zbog visokih investicija.

Princip radaPretvaranje toplotne energije u energi-ju za hlađenje postiže se u apsorpcio-nim rashladnim mašinama („čileri-ma“). Identičan princip rada koristio se kod starih frižidera, a šematski je pri-kazan na sl. 3.6. Za proizvodnju energi-je za hlađenje potrebno je da se koriste dve vrste tečnosti, rashladna i apsorp-ciona. U toku jednog ciklusa, apsorpcio-na tečnost apsorbuje rashladnu, a nakon toga se ponovo razdvajaju. Za tempera-ture hlađenja iznad 0 °C, koristi se kom-binacija tečnosti voda/litijum-bromid (rashladna/apsorpciona), a za tempera-

ture do –60 °C kombinacija amonijak/voda (rashladna/apsorpciona).

U generatoru se odvija razdvajanje apsorpcione i rashladne tečnosti. Kori-šćenjem otpadne toplotne energije koge-nerativnog postrojenja, rastvor se zagre-va i rashladno sredstvo isparava, jer ima nižu temperaturu isparavanja. Nakon toga para rashladnog sredstva dospe-va u kondenzator, a rastvor siromašan rashladnom tečnošću odlazi u apsorber. U kondenzatoru se rashladna tečnost pothlađuje rashladnim medijumom i kondenzuje, a nakon toga ekspandira u ekspanzionom ventilu na željenu tem-peraturu i pritisak. Isparivač predstavlja ključni deo rashladne mašine, u kojoj se odvija proizvodnja energije za hlađenje. Kroz isparivač protiče strujni krug rash-ladne vode koju koristi potrošač energi-je za hlađenje. Pošto je rashladna tečnost ekspandirala, temperatura rashladne vode u povratnom vodu je dovoljno vi-

Sl. 3.6 Šematski prikaz funkcionisanja apsorpcione rashladne mašine

Apsorber

Rashladni medijum

Pararashladnetečnosti Isparivač

Pum

pa z

a ra

stvo

r

Izvor toplote Generator

Eksp

anzi

oni

vent

il

Strujni krugrashladne vodedo potrošača

Kondenzator

Pararashladnetečnosti

Rashladni medijum


soka za isparavanje rashladne tečno-sti. Na osnovu latentne toplote isparava-nja rashladne tečnosti, rashladna voda se hladi i može da je upotrebi potrošač energije za hlađenje. Para rashladne teč-nosti odlazi do apsorbera, u kojem se ona pothlađuje rashladnim medijumom, kondenzuje i ponovo apsorbuje u ap-sorpcionoj tečnosti. Time je zaokružen ciklus apsorpcione mašine.

Prednosti i nedostaciPrednost korišćenja apsorpcionih rash-ladnih mašina u odnosu na kompresor-ske je ta što je jedini mehanički pokretni deo pumpa za rastvor. Time je smanjeno trošenje delova mašine i potreba za nji-hovim održavanjem. Dodatna prednost je veoma mala potrošnja električne ene-rgije za pogon, u poređenju sa kompre-sorskim rashladnim mašinama.

3.4 Korišćenje u proizvodnji toplotne energije

Korišćenje biogasa za proizvodnju samo toplotne energije tehnički je najjedno-stavnije. Međutim, uvođenjem feed-in tarifa sa višim cenama električne energi-je u većini razvijenih zemalja, ovaj vid primene je izgubio na značaju. Razlog su visoke investicije za izgradnju biogas po-strojenja, a niski prihodi koji se ostvaru-ju prodajom toplotne energije ili uštede koje se ostvaruju zamenom drugog ene-rgenta. Cena električne energije, prema feed-in tarifi, je 12 do 16 ct/kWh, a toplo-tne najčešće 3,5 do 5 ct/kWh.

Ovaj vid upotrebe može da bude pri-menljiv na malim biogas postrojenjima izgrađenim na porodičnim gazdinstvi-

ma. Drugi perspektivan način prime-ne je u industriji, kada se prečišćava-njem otpadnih voda proizvodi biogas. Proizvedeni biogas se koristi za proce-sne potrebe u istom pogonu, a zamenju-je se drugi energent (jedno postrojenje prikazano je u potpoglavlju 4.2.2). Kod ovog vida primene, biogas se sagoreva u kotlovima ili pećima, koja inače ko-riste, na primer, prirodni gas. U sluča-ju da se biogas ne prečišćava, potrebno je da se gorionici prilagode zbog koro-zivnog dejstva H2S. To se postiže za-menom delova od obojenih metala de-lovima od čeličnih legura otpornim na koroziju.

3.5 Zrelost tehnologija

Na osnovu pregleda tehnologija za ko-rišćenje biogasa, može da se zaklju-či da je najbolje da se biogas koristi u kogeneraciji. Razlog je zato što postoje podsticajne cene za isporučenu elektri-čnu energiju u javnu električnu mrežu, feed-in tarife. Plasman toplotne energi-je dodatno doprinosi isplativosti ulaga-nja u gradnji biogas postrojenja. Koge-

nerativno postrojenje sa motorom SUS je zrela tehnologija, opremu proizvo-di mnogo proizvođača i primenjuje se dugi niz godina. Prednost u poređenju sa drugim tehnologijama jeste visok električni stepen korisnosti, što je bitno, jer se većina prihoda biogas postrojenja ostvaruje prodajom električne energije. Preporučuje se korišćenje ove tehnolo-


gije na biogas postrojenjima u Vojvodi-ni.

Ostale tehnologije za korišćenje bio-gasa u kogeneraciji imaju znatno niže električne stepene korisnosti. Takođe, investicije su više nego za kogenerativ-na postrojenja sa motorima SUS. Raz-log je nedovoljna tržišna zrelost i to što se proizvode u malim serijama. Prime-na postrojenja za dodatnu proizvodnju električne energije korišćenjem toplotne energije produkata sagorevanja moto-ra SUS može pozitivno da utiče na eko-nomske pokazatelje rada, ali može da se primeni samo na većim biogas postro-jenjima. Korišćenje biogasa u trigenera-ciji može u Vojvodini da nađe primenu, na primer, za hlađenje mleka na farma-ma koje ga proizvode. Proizvodnja i ko-rišćenje biogasa koji se generiše pri pre-čišćavanju komunalnog i industrijskog otpada ima visoku zrelost za primenu u praksi, ali se napominje da se u tom slu-

čaju posebno razmatra opravdanost ula-ganja, koja se zasniva na efektu zbrinja-vanja otpadnih materija.

Korišćenje biogasa za toplotnu ene-rgiju nije isplativo, jer osim investicije za kogenerativno postrojenje, biogas po-strojenje košta jednako, a ostvaruju se znatno niži prihodi zbog niže cene to-plotne energije.

Korišćenje biogasa kao goriva za tran-sport i utiskivanje u mrežu prirodnog gasa moglo bi da se primeni u Vojvodini, ali bi bilo isplativo samo ukoliko se kori-sti kao gorivo za vozila, te ima višu cenu. Preporučuje se da se ovo gorivo, kao i pri-rodni gas, koriste za pogon vozila u grad-skom saobraćaju, jer su emisije negativ-nih supstanci pri tome značajno niže. Pored toga, ovakvom primenom biogasa doprinosi se ostvarenju postavljenog cilja o primeni obnovljivih izvora energije za transport. Ova oblast detaljno je obrađe-na u posebnoj publikaciji.


U ovom poglavlju prikazani su primeri izvedenih biogas postrojenja koja se uspešno koriste u praksi. Prvenstveno su prikazani primeri biogas postrojenja u zemljama okruženja, u kojima vladaju slični uslovi u kojima rade postojeća

i u kojima treba da rade novoizgrađena biogas postrojenja u Vojvodini. Osim toga, prikazani su i primeri biogas postrojenja iz Nemačke i Austrije, koji su lideri u obla-sti biogas tehnologije. Akcenat je stavljen na poljoprivredna biogas postrojenja. Na teritoriji Vojvodine je nakon 2010. izgrađeno nekoliko biogas postrojenja, a ovde su prikazana dva postrojenja za anaerobni tretman industrijskih otpadnih voda i jedno za anaerobni tretman komunalnih otpadnih voda. Navedena su i biogas postrojenja koja su u fazi planiranja i izgradnje na teritoriji Vojvodine.

4.1 Primeri iz okruženja

4.1.1 Poljoprivredno biogas postrojenje – Mađarska

Poljoprivredno biogas postrojenje u Ke-čkemetu je u vlasništvu firme Pilze-Na-gy Kft (http://www.pleurotus.hu), čija je osnovna delatnost proizvodnja supstrata za gljive i uzgoj gljiva bukovača (Pleuro-tus ostreatus). Proizvodnja gljiva obavlja se u staklenicima površine 10 ha. Postro-jenje je pušteno u pogon početkom 2008. godine. Biogas postrojenje u Kečkemetu je među prvim postrojenjima u Mađar-skoj, pa je bilo potrebno 16 meseci da se pribave sve potrebne dozvole.

Električna snaga je 330 kW, a termi-čka 400 kW. Projekat i isporuku opre-me uradila je nemačka firma EnviTec Biogas, sa predstavništvom u Kečke-metu. Investicija za celo biogas po-

strojenje bila je 1,4 mil € (4.250 €/kWe). Prema navodima vlasnice firme, go-spođe Adrienn Somosne Nagy, dokto-ra nauka (mikrobiolog), postrojenje je jednom trećinom finansirala država, a preostalo je pokriveno kreditom. Upr-kos povoljnim uslovima finansiranja, zbog niskih feed-in tarifa (za elektri-čnu energiju iz biogasa u Mađarskoj je ispod 10 ct/kWhe) i visokoj specifičnoj ceni, vreme povrata investicije iznosi čak 11 godina.

Prva sirovina za proizvodnju bioga-sa je nusproizvod osnovne proizvodnje, supstrat za gljive. Osnova za ovaj sup-strat je pšenična slama, a godišnje je na raspolaganju oko 3.500 t. Koristi se još i 3.000 t/god tečnog stajnjaka sa svinjo-gojske farme udaljene 5 km. Dodatno se

4. Primeri izvedenih biogas postrojenja


kupuje oko 4.000 t/god silaže kukuru-za od drugog proizvođača po ceni 40 €/t. Ovako visoka cena nije uobičajena, a po-sledica je visoke cene zrna kukuruza i smanjene ponude silaže 2010. godine.

Postrojenje se odlikuje jednostavno-šću tehničko-tehnološkog koncepta. Sa-stoji se od predjame za tečni stajnjak zapremine 300 m3 i dvodnevnog doza-tora za čvrste supstrate (silaža kuku-ruza i supstrat za gljive). Tečni stajnjak se pumpom, a čvrsti pužnim transpor-terom, dovode do mešača zapremine 5 m3. U mešač se dodaje tečnost iz fer-mentora, kojom se zagrevaju sveži sup-strati i ostvaruje mešanje s aktivnim anaerobnim bakterijskim kulturama. Iz fermentora zapremine 2.000 m3 odvodi se ostatak fermentacije i skladišti u dva pokrivena rezervoara, zapremine po 2 × 3.200 m3. Ostatak fermentacije dis-tribuira se po okolnim parcelama. Po dogovoru sa lokalnim farmerima, oni ga

dobijaju bez nadoknade, pod uslovom da koriste sopstveni transport.

Kogenerativno postrojenje je u kon-tejnerskoj izvedbi, firme Jenbacher. Elek-trična energija se isporučuje u 20 kV srednjenaponsku mrežu. Trenutno se toplotna energija ne koristi, osim za po-trebe procesa anaerobne fermentacije, jer se postrojenje nalazi izvan naseljenog mesta. Plan je da se izgradi vrelovod za grejanje staklenika za proizvodnju glji-va, koji su udaljeni 300 do 400 m od po-strojenja.

Poslove opsluživanja biogas postro-jenja (doziranje supstrata, čišćenje), održavanje i manje popravke obavljaju tri zaposlena radnika. Jedan radnik je obučen u Austriji i Švajcarskoj za ruko-vaoca biogas postrojenja. Povremeno se javljaju kvarovi kogenerativnog postro-jenja, pumpi, mešalica u fermentoru i drugde, koje otklanjaju specijalizovane firme. U vođenju procesa proizvodnje

Sl. 4.1 a) Trenč silos za skladištenje čvrstih supstrata; b) čvrsti supstrat iz proizvodnje gljiva

Sl. 4.2 a) Fermentor sa privremenim skladištem biogasa; b) rezervoari za skladištenje ostatka fermentacije


biogasa, odnosno njegove stabilnosti sa stanovišta mikrobiologije, nije bilo problema. Predstavlja dobar primer za uspešno vođenje i jevtino održavanje postrojenja sopstvenom radnom sna-gom. Ekonomski efekat (vreme povra-ta investicije) nije reprezentativan, a na njih najviše utiču visoka specifična in-vesticija i visoki troškovi nabavke silaže kukuruza. Korišćenje toplotne energije za proizvodnju gljiva znatno će da do-prinese ostvarenju boljih ekonomskih rezultata.

4.1.2 Poljoprivredno biogas postrojenje – Slovenija

U Sloveniji deluje firma Keter Group, čije odeljenje Organica (www.keteror-ganica.com) radi na projektovanju i iz-gradnji biogas postrojenja. Proizvodnja i korišćenje biogasa u Sloveniji započe-lo je tako što je jedan od suvlasnika ove firme, gospodin Marjan Kolar, istaknu-ti poljoprivredni proizvođač, rešio da izgradi biogas postrojenje. Opremu i Know-How kupio je u Nemačkoj. Na iz-građenom postrojenju uočeni su brojni nedostaci i potrebe za unapređenjem. To je rezultiralo idejom da se osnuje firma

koja bi se bavila razvojem tehnologije proizvodnje i korišćenja biogasa, te da se potencijalnim investitorima u Sloveniji i inostranstvu ponudi kompletan inže-njering za izgradnju biogas postrojenja po sistemu ključ u ruke. Firma je do sada izgradila četiri, a u gradnji su još četi-ri biogas postrojenja u Sloveniji. Zainte-resovana je za proširenje delovanja, pre svega, u regionu. Radi se na izgradnji jednog postrojenja u Hrvatskoj i jednog u Makedoniji.

Softver za kontrolu i upravljanje pro-cesom na biogas postrojenju kupljen je u Nemačkoj, ali se pokazao kao nepouz-dan i sa puno problema u radu. Bilo je neophodno da se često nešto menja, a go-dišnje su za licencu plaćali oko 26.000 €. U međuvremenu su razvili sopstveni softver, koji je u primeni na više izgra-đenih postrojenja. Nadalje će biti prika-zan primer biogas postrojenja Gjerkeš 1, u mestu Dobrovnik.

Postrojenje Gjerkeš 1 izgrađeno je uz farmu peradi, a čvrsti stajnjak pera-di predstavlja oko 30 % supstrata. Osta-lo je silaža kukuruza, miskantusa, sirka i tritikale. Praktikuju se, u zavisnosti od plodoreda, i dve žetve. Na primer, posle tritikale, koja se silira krajem aprila ili

Sl. 4.3 a) Dozator za čvrste supstrate; b) mašinska kućica za smeštaj kogenerativnog postrojenja i mešača supstrata


početkom maja, seje se kukuruz. Silaža miskantusa ima veći sadržaj suve mate-rije, ali silaža kukuruza ima najviši pri-nos biogasa po jedinici mase.

Prema navodima vlasnika postroje-nja, cena silaže kukuruza u 2010. godini bila je 30 €/t. Ocenjuje da je ta cena ne-realno visoka, a posledica je visoke cene zrna kukuruza. Realna cena, kako navo-di, bila bi 18 do 25 €/t. Ipak, i s ovako vi-sokom cenom poslovni uspeh bio je po-zitivan.

Kogenerativno postrojenje je kontej-nerskog tipa, sa dvanaestocilindričnim Otto motorom firme MWM. Elektri-čna snaga postrojenja je 1,1 MW. Sva-kih 2.000 sati obavlja se redovno odr-žavanje, a generalni remont je planiran nakon 40.000 sati. Radnici iz firme obu-čeni su za održavanje ovih motora, te ne dolazi ekipa iz Nemačke. Na imanju se planira instaliranje još jednog kogenera-tivnog postrojenja iste snage. Pored toga, predviđa se kupovina i trećeg kogenera-

Sl. 4.4 Biogas postrojenje pored stočne farme

Sl. 4.5 Kogenerativno postrojenje u kontejnerskoj izvedbi električne snage 1,1 MW


tivnog postrojenja iste snage, koje će biti korišćeno dok se na nekom od prva dva obavljaju održavanje, popravke ili re-mont.

Termička snaga postrojenja je oko 1,2 MW. Oko 25 % proizvedene toplotne energije koristi se za zagrevanje fermen-tora i mešača supstrata, a ostatak za gre-janje staklenika u kojima se proizvode orhideje (Ocean Orchids). U planu je da se primeni i trigeneracija, odnosno hla-đenje staklenika u letnjim mesecima.

U firmi Organica navode da je na nji-hovim postrojenjima posebno unapre-đen mešač za supstrate, u kojem se si-laža meša sa stajnjakom i tečnošću koja se dobija ceđenjem ostatka fermentacije. Ovaj mešač osigurava stabilnost procesa anaerobne fermentacije, jer se u njemu masa homogenizuje, predgreva, te takva unosi u fermentor. Predgrevanjem sup-strata eliminiše se temperaturni šok, a i skraćuje vreme fermentacije.

Na postrojenju se primenjuje separa-cija čvrste i tečne faze ostatka fermen-tacije, uređajem koji je, takođe, razvila

firma Keter Organica. Tečna faza vraća se u uređaj za mešanje, a čvrsta se distri-buira po poljima. Prema navodima vla-snika, time su prinosi povećani. Od čvr-ste faze ostatka fermentacije se, takođe, izrađuju peleti. Oni mogu da budu čvr-sto gorivo ili đubrivo za biljke.

Na ovom postrojenju su ugrađeni be-tonski fermentori, sa poliesterskom za-štitom iznutra. Organica na novim po-strojenjima ugrađuje čelične emajlirane fermentore, od materijala koje proizvodi firma GLS iz Austrije.

Mnogo pažnje posvećeno je obez-beđenju pouzdanosti rada postrojenja. Tako, pored svakog daljinskog uprav-ljanja ventilima postoji i ručno, čime je omogućeno brzo reagovanje u slučaju otkaza.

Ukupna investicije bila je oko 6,5 M€ i obuhvata sve troškove. Vek postroje-nja je više od 15 godina, ali se neki delo-vi, kao što je kogenerativno postrojenje, menjaju ranije. Feed-in tarifa za elek-tričnu energiju proizvedenu iz biogasa u Sloveniji iznosi oko 16 ct/kWh. Vlas-

Sl. 4.6 Prikaz unutrašnjosti fermentora u izgradnji sa mešalicama i cevima za grejanje


nik je ekonomske efekte ocenio pozitiv-no, iako je prošla godina bila nepovoljna, zbog visoke cene supstrata.

4.1.3 Poljoprivredno biogas postrojenje– Hrvatska

Prvo biogas postrojenje u Hrvatskoj iz-gradila je u Ivankovu poljoprivredna za-druga Osatina sa sedištem u Semeljcima (www.osatina.hr). Ova privatna zadru-ga sa 340 zaposlenih poseduje oko 2.300 ha zemlje, a njeni kooperanti obrađuju oko 10.000 ha. Bavi se ratarskom i sto-čarskom proizvodnjom, veletrgovinom i trgovinom na malo, proizvodnjom sto-čne hrane i izradom i prodajom sirko-vih metli.

Farma ima oko 2.500 grla goveda, što daje oko 500 kWe. Drugi supstrati su si-laža cele biljke kukuruza i otpad zrna kukuruza. Razmatra se i korišćenje sila-že drugih biljnih vrsta. Cena silaže osci-luje, u zavisnosti od cene zrna kukuruza, a kreće se u granicama 27 do 33 €/t. Elek-

trična snaga postrojenja je 2 × 1 MW, a termička 2 × 1,3 MW.

Prema izjavi domaćina Tomislava Bogdana, dipl. oec, gradnju su realizo-vali sami, uz podršku jednog stručnja-ka koji je na gradnji biogas postrojenja radio u Austriji. Koriste kogenerativ-na postrojenja firme Jenbacher, u kon-tejnerskoj izvedbi (sl. 4.10). Na motori-ma se svakih 2.000 sati obavlja redovno održavanje, a očekuju da će generalni remont uslediti nakon oko 40.000 sati rada. Godišnje rade oko 8.300 h, uglav-nom pri nazivnoj električnoj snazi.

U fazi izgradnje je još jedno postroje-nje iste konfiguracije i veličine, u mestu Tomašanci. Za to postrojenje predviđe-no je da se toplotna energija koristi za proizvodnju bioetanola.

Toplotna energija se, za sada, koristi uglavnom za sušenje ostatka fermenta-cije, nakon njegovog oceđenja. Predviđa se da se ovaj materijal obogaćuje, doda-vanjem hemijskih mikroelemenata i pa-kuje kao humus za cveće. Tečna faza se

Sl. 4.7 Kontrolno-upravljačka soba za kontinualno praćenje rada postrojenja


iznosi na njive i koristi kao đubrivo. U završnoj fazi gradnje je staklenik površi-ne 10 ha za povrtarsku proizvodnju, koji će u budućnosti koristiti toplotnu ene-rgiju biogas postrojenja.

Povlašćena cena za električnu ene-rgiju proizvedenu od biogasa ( feed-in

tarifa), za postrojenje ovolike snage je oko 18 ct/kWh. Vrednost investicije za 1 MW procenjuje se na oko 3,5 M€. Ugo-vor za isplatu feed-in tarife potpisan je na dvanaest godina, a procena je da je vreme povrata investicije tri do četiri godine.

Sl. 4.8 Izgled biogas postrojenja u Ivankovu

Sl. 4.9 Fermentori na farmi u Ivankovu


4.1.4 Zbrinjavanje komunalnog čvrstog otpada – Nemačka

U okolini Kelna, na lokaciji sanirane deponije Leppe, nalazi se i biogas po-strojenje za zbrinjavanje komunalnog organskog otpada anaerobnom fermen-tacijom u kombinaciji sa kompostira-njem, AVEA. Na istoj lokaciji izveden je projekat Metabolon, u okviru kojeg je, osim saniranja deponije i izgradnje po-strojenja AVEA, izgrađen i edukativno-istraživački centar koji pokriva gotovo

sve vidove obnovljivih izvora energi-je. Na površini nekadašnje deponije, iz-građen je i sportsko rekreativni centar, čime je nekada nepopularno područje postalo privlačno za posetioce. Postroje-nje je u pogonu od 1997, a izgradnju je fi-nansiralo komunalno preduzeće za zbri-njavanje otpada regiona Leverkuzen.

Na postrojenju se godišnje zbrinja-va oko 37.000 t otpada sakupljenog pri-marnom separacijom u domaćinstvima, a ukupno oko 55.000 t uključujući i osta-

Sl. 4.10 Kogenerativno postrojenje u kontejnerskoj izvedbi Jenbacher, električne snage 2x1 MW

Sl. 4.11 Kamion za transport komunalnog organskog otpada od naselja do biogas postrojenja


tke nege zelenih površina. Ovaj biološki razgradljivi otpad sakuplja se sa podru-čja na kojem živi oko 500.000 stanovni-ka.

Biogas postrojenje sastoji se od dva anaerobna fermentora zapremine po 3.000 m3. Organski otpad se usitnjava, uklanjaju se metal i krupne nečistoće, i meša sa vodom da se postigne sadržaj suve mase 28 %. Masa koja ulazi u fer-

mentore predgreva se parom iz gasnog kotla u kojem se sagoreva deo proizve-denog biogasa. Postrojenje je kontinual-no i jednostepeno, jer se pripremljena masa u određenim vremenskim inter-valima paralelno ubacuje u oba fermen-tora gde se u proseku zadržava oko 30 dana. Fermentori rade u mezofilnom re-žimu, na temperaturi oko 40 °C. Meša-nje u fermentoru postiže se komprimo-vanim biogasom koji se ubrizgava u dno fermentora.

Iz tone svežeg supstrata u proseku se proizvede oko 120 Stm3 biogasa, za-preminskog udela metana 40 do 65 %. Proizvedeni biogas skladišti se u fermen-torima, pošto je efikasna radna zapremi-na u njima 2.600 m3, a nakon toga koristi u tri kogenerativne jedinice sa gasnim motorima ukupne snage 1,7 MWe. Proiz-vedena električna energija isporučuje se u javnu električnu mrežu, a toplotna ko-risti za grejanje poslovnih i radnih pro-storija na lokaciji.

Ostatak fermentacije ima sadržaj suve mase oko 22%. Pre odlaska na kom-postiranje, presama se dodatno izdvaja tečnost, te se postiže sadržaj suve mase 35-37%. Kompostiranje se sprovodi za-državanjem mase 10 dana u tunelima na temperaturi 60 °C, pri čemu se ostva-ruje dopunska higijenizacija. Na kraju

Sl. 4.12 Organski otpad pre anaerobnog tretmana (a) i nakon kompostiranja (b)

Sl. 4.13 Pogled na biogas postrojenje sa dva vertikalna anaerobna fermentora


se obavlja separacija kamenja i plastike na rotirajućim sitima. Tek nakon toga je kompost spreman za distribuciju po po-ljoprivrednim parcelama.

Poseban problem predstavlja zbri-njavanje otpadne vode koja se dobija se-

paracijom, a ima je oko 40 % u odnosu na količinu dovedenog otpada. Zbrinja-va se u postrojenju za otpadne vode koje se nalazi u blizini postrojenja, a potre-bno je da se pokriju troškovi transpor-ta i zbrinjavanja. Osim otpadnih voda, vodi se računa i o neprijatnim mirisi-ma. Zbog toga je izgrađen i biološki fil-ter kroz koji prolazi vazduh koji napušta tunele za kompostiranje.

Investicija je iznosila oko 10 M€, što je prihvatljivo s obzirom da sadrži postroje-nje za anaerobni tretman i kompostiranje komunalnog organskog otpada. Subven-cionisana cena za isporučenu električnu energiju iznosi oko 16 €c/kWh. Za zbri-njavanje organskog otpada preduzeće do-bija oko 90 €/t, a kompost se prodaje po ceni 7 €/t.

4.1.5 Zbrinjavanje komunalnog čvrstog otpada – Austrija

U Austriji je zabranjeno deponovanje komunalnog otpada i njegovo zbrinjava-nje mora da se reši na drugi način. Jedan

Sl. 4.14 a) Objekti za prihvat komunalnog čvrstog otpada; b) Objekti za prihvat i pripremu ostatka fermentacije; c) Tuneli za transport ostatka fermentacije ka kompostiranju; d)

Biofilter za odstranjivanje neprijatnih mirisa u procesnom vazduhu nakon kompostiranja

Sl. 4.15 Tuneli za kompostiranje

Sl. 4.16 Istovar organskog otpada iz kamiona u prijemni bunker


od preduslova je da postoji primarna se-paracija otpada u domaćinstvima, fabri-kama i drugim mestima, sa odvajanjem organskog otpada. To se primenjuje i u Beču, pa je pored spalionice komu-nalnog otpada, MVA Pfaffenau, u okvi-ru Umweltzentrum Simmering, sagrađe-no postrojenje za zbrinjavanje organskog otpada anaerobnim tretmanom.

Godišnje se preradi oko 100.000 t or-ganskog otpada, a najveće količine do-voze se iz restorana, bolnica i menzi. Or-ganski otpad, čvrsti ili tečni, dovodi se do postrojenja kamionima, a pre ula-ska u fermentor prerađuje. Prva separa-cija odvija se već u prijemnom bunkeru (sl. 4.16). Rukovalac odvaja nepoželjne krupne delove, a ono što može da ide na daljnje procesiranje prebacuje se u drugu jamu (na sl. 4.17, desno).

Nadalje se otpad razvrstava po veliči-ni, a komadi veći od 100 mm prebacuju se u spalionicu (sl. 4.18). Sledi odvajanje peska i drugih čvrstih primesa. Na kraju se primenjuje homogenizacija i higijeni-

zacija mase, koja je tek nakon toga pri-premljena za fermentaciju.

Od organskog otpada godišnje proiz-vede se oko 1,2 miliona m3 biogasa. Do-bijeni biogas se prečišćava biološkom de-sumporizacijom, te se koristi kao gorivo za vrelovodni kotao. Proizvedena toplo-tna energija koristi se, osim za procesne potrebe postrojenja, za grejanje oko 600 domaćinstava.

Ovakav tip postrojenja znatno je složeniji od prosečnog poljoprivrednog biogas postrojenja. Razlog za to je kori-šćenje raznorodnih supstrata koje sadr-že različite primese, koje ometaju pro-ces anaerobne fermentacije. Takođe, problem predstavlja i ostatak fermen-tacije, koji ne može da se deponuje bez negativnog uticaja na životnu sredinu. Sve navedeno usložnjava konfiguraciju biogas postrojenja, a time i znatno po-većava cenu. Ovde je osnovni cilj zbri-njavanje otpada, pa se većina prihoda ostvaruje naplatom usluge za zbrinja-vanje otpada.

Sl. 4.17 Prijemni bunker za organski otpad i odvajanje krupnih delova

Sl. 4.18 Postrojenje za separaciju otpada


4.2 Primeri iz Vojvodine

4.2.1 Prečišćavanje industrijskih otpadnih voda, Alltech

Kompanija Alltech Fermin AD u Senti, kao društveno odgovorna kompani-ja, rešila je da sprovede zbrinjavanje ot-padnih voda, koje preostaju nakon ko-rišćenja melase za proizvodnju kvasca. Pri prečišćavanju otpadne vode koja sadrži organske materije, primenom anaerobnog tretmana proizvodi se bio-gas.

Kapacitet postrojenja dimenzio-nisan je za preradu 2.500 m3 otpadne vode dnevno, a trenutno se prečišćava 1.800 do 2.100 m3. Otpadna voda naj-pre se pumpa do acidifikaciono/pu-ferskog rezervoara u kojem se odvi-ja samo proces hidrolize. Nakon toga, voda odlazi u dva anaerobna fermen-

tora u kojima se proizvodi biogas i za-vršava proces fermentacije. Prilikom puštanja u rad anaerobnih fermentora, ubačen je mulj s anaerobnim bakterija-ma za podsticanje fermentacije (inoku-lacija). Uz fermentore je i kondicioner, koji omogućava održavanje aktivnosti bakterija snabdevanjem hemijskim mi-kroelementima.

Nakon završetka anaerobnog tret-mana, voda odlazi u nekoliko otvore-nih rezervoara u kojima se obavlja ae-racija i odvajanje mulja sedimentacijom. U njima se odvajaju nitriti, amonijak i druge nepoželjne materije, a ostvaruje se i poželjna pH vrednost. Nakon anae-robnog i aerobnog tretmana, dobija se voda koja više ne sadrži organske i šte-tne materije, pa se bezbedno uliva u lo-kalni kanal i reku Tisu.

Dobijeni biogas, pre upotrebe mora da se prečišćava, a uklanja se H2S. To se odvija u dve vertikalne kolone biolo-škim postupkom, a po potrebi se nakon biološkog primenjuje hemijsko prečišća-vanje (radni medijum je NaOH). Da bi prečišćavanje bilo efikasno (nizak udeo H2S na izlazu), potrebno je da se u ap-sorpcionoj koloni održava temperatura od oko 30 °C. Nakon prečišćavanja, bio-gas može da se sagoreva za proizvodnju energije ili se po potrebi privremeno skladišti u čeličnom rezervoaru 100 m3 na natpritisku 30 mbar. Ukoliko biogas ne može efikasnije da se iskoristi i kada produkcija prevazilazi kapacitet skladiš-tenja, predviđeno je njegovo sagorevanje u gasnoj baklji.

U okviru postrojenja su dva Jenbac-her kogenerativna postrojenja u kontej-

Sl. 4.19 Dva anaerobna fermentora za proizvodnju biogasa (a) sa kondicionerom (b)


nerskoj izvedbi, svaki po 750 kWe. Za ovakav tip postrojenja, potrebna je zna-čajna količina toplotne energije (znatno više nego kod poljoprivrednih biogas postrojenja). Razlog je taj što je sup-strat praktično u celokupnoj zapremi-ni voda, koju je potrebno zagrevati. To-plotna energija koristi se za zagrevanje anaerobnih fermentora i prečistača bio-gasa, a veoma malo i za grejanje rad-nih prostorija. Potrebe za toplotnom energijom prevazilaze moguću proiz-vodnju u kogenerativnom postrojenju (preko 1,6 MWt). Zato je na raspolaga-nju kotao termičke snage 1,8 MW na prirodni gas, kojim se, takođe, zagreva-ju fermentori pri puštanju u rad i dopu-njavaju potrebe kada je produkcija bio-gasa nedovoljna.

Sedimentisani mulj iz aerobnog re-zervoara se cedi u centrifugi. Dnevno se generiše oko 10 m3, odnosno oko 6 t mulja, sadržaja vlage nakon oceđenja oko 80 %. Trenutno se radi na analiza-ma mulja za ocenu njegove primenljivo-

sti za distribuciju po poljoprivrednom zemljištu. Za sada se odlaže na gradsku deponiju.

Cena postrojenja bila je oko 9,5 M€, odnosno oko 6 M€/MWe. Treba napo-menuti da to nije previsoka cena inve-sticije, s obzirom na to da obuhvata sve aerobne i anaerobne rezervoare s ure-

đajima za prečišćavanje vode, opremu za prečišćavanje biogasa, kotao za star-tovanje i podršku rada postrojenja, do-datni rezervoar za skladištenje biogasa i gasnu baklju.

Sl. 4.21 Mulj koji se dobija nakon ceđenja ostatka fermentacije

Sl. 4.20 Fermentor za hidrolizu (a), dva kogenerativna postrojenja u kontejnerskoj izvedbi (b), kolone za prečišćavanje biogasa (c)


4.2.2 Prečišćavanje industrijskih otpadnih voda, Carlsberg

Kompanija Carlsberg Srbija takođe je po-vezala prečišćavanje otpadnih voda iz proizvodnje piva sa proizvodnjom bioga-sa. Dnevne količine otpadnih voda znatno osciluju, u zavisnosti od trenutne proizvo-dnje piva, jer se menja i količina otpadnih voda. Maksimalni dnevni kapacitet po-strojenja za preradu otpadnih voda je 2.500 m3. Obično se kreće do 1.900 m3, ali je za-crtan i očekivani porast kapaciteta pivare.

Otpadne vode prvo se tretiraju he-mijski, čime se uklanjaju razne šte-tne materije i inhibirajuće supstance za anaerobni proces. Zatim sledi prera-da u anaerobnim fermentorima i proiz-vodnja biogasa. Ostatak fermentacije iz anaerobnog fermentora dovodi se do bazena za aerobni tretman. U aerobnim bazenima odvaja se i mulj, koji se odla-že na deponijama. Dnevna produkcija mulja je od nekoliko do preko 10 m3.

Prečišćena voda po hemijskom i bio-loškom sastavu može da se odvodi do vodenih tokova, bez štetnih posledica.

Produkcija i konzum biogasa oscilu-ju, pa je stoga izgrađen rezervoar zapre-

mine 1.000 m3 u kojem se on skladišti na natpritisku oko 200 mbar (sl. 4.23). Re-zervoar je izveden kao vazdušni jastuk sa duplom membranom. Gornja mem-brana služi za zaštitu od vremenskih uslova.

Produkcija biogasa dostiže i preko 100 m3/h. Ukoliko je ona veća od potre-ba, a rezervoar popunjen, višak se sago-reva na gasnoj baklji.

Iz proizvedenog biogasa uklanja se vodena para, nakon čega se on sagore-va u kotlu prilagođenom za sagorevanje mešavine prirodnog gasa i biogasa. Time se potrošnja prirodnog gasa, koji se kori-sti za proizvodnju piva, smanji za 10 do 15 %, na godišnjem nivou. Postrojenje je projektovano i izgrađeno pre uvođe-nja feed-in tarifa za električnu energiju iz OIE u Srbiji. Tada izgradnja kogenera-tivnog postrojenja nije bila isplativa, te je to jedini razlog zašto se proizvedeni biogas koristi samo za proizvodnju to-plotne energije.

Vrednost ukupne investicije bila je oko 4,5 M€. Ušteda koja se ostvaruje primenom biogasa je godišnje 120.000 do 140.000 €, što ne bi moglo da oprav-

Sl. 4.22 Pogled na krov anaerobnog fermentora (a) sa bakljom za sagorevanje viška biogasa (b), i bazene za aerobni tretman otpadne vode (c)


da investiciju. Kao i u prethodnom slu-čaju ulaganja su opravdana, jer se rešio problem zbrinjavanja otpadnih voda.

4.2.3 Prečišćavanje komunalnih otpadnih voda u Subotici

U Subotici je u okviru JKP “Vodovod i kanalizacija” izgrađeno biogas postroje-nje za prečišćavanje mulja komunalnih otpadnih voda. Postrojenje je pušteno u

rad novembra 2008. Jedino je postroje-nje za anaerobni tretman kanalizacio-nih voda, te proizvodnju i korišćenje biogasa u Vojvodini. Cilj izgradnje po-strojenja bio je da se stabilizuje separi-rani mulj iz procesa prečišćavanja ko-munalne otpadne vode koja se ispušta u Palićko jezero, a time smanji uticaj na ži-votnu sredinu. Pre izgradnje postrojenja sprovodio se samo aerobni tretman. Na postrojenju se sakuplja celokupna koli-

Sl. 4.23 Rezervoar za biogas (vazdušni jastuk sa duplom membranom)

Sl. 4.24 Kotao nazivne snage 3,4 MW u kojem se sagoreva mešavina prirodnog gasa i biogasa


čina otpadne vode iz Grada Subotice (in-dustrijska, kanalizaciona i atmosferska), koja u sebi sadrži oko 1 do 2 % suve ma-terije. Dnevni kapacitet prerade postro-jenja je 36.000 m3.

Nakon sakupljanja komunalne ot-padne vode, pristupa se aerobnom tret-manu i smanjenju koncentracije nitrata i nitrita, biološkim postupkom. Sledi gra-vitaciona separacija čvrste i tečne faze u nekoliko kružnih betonskih rezervoa-ra. Separirani mulj, 6 % suve materije, u sebi sadrži većinu organskih materi-ja otpadnih voda. On se nadalje tretira u dva anaerobna fermentora zapremine po 1.000 m3.

Projektovani kapacitet je 2.700 Stm3/d, a u proseku se ostvaruje 2.000 Stm3/d biogasa, sa zapreminskim udelom me-tana oko 60 %. Iz biogasa se odstranjuje H2S. Zapremina rezervoara za biogas je 600 m3.

Na postrojenju su instalirane dve ko-generativne jedinice sa gasnim motori-ma, snage po 313 kWe. Za sagorevanje i energetsko korišćenje celokupne koli-čine proizvedenog biogasa dovoljno je jedno postrojenje, pa i ono radi sa deli-mičnim učinkom, 250 kWe, dok je drugo rezervno.

Prema uredbi (Anonim, 2009d), cena električne energije iz biogasa do-

Sl. 4.25 Anaerobni fermentor (a), rezervoar za skladištenje biogasa (b), mašinska kućica sa kogenerativnim postrojenjem (c), objekat sa postrojenjem za ugušćavanje mulja (d)

Sl. 4.26 Kogenerativno postrojenje – gasni motor sa generatorom (a), kotao za sagorevanje biogasa (b)


bijenog prečišćavanjem komunalnih otpadnih voda iznosi samo 6,7 c€/kWhe. Zbog toga se celokupno proizve-dena količina električne energije iskori-sti za pogon električnih mašina na po-strojenju za prečišćavanje. Električnom energijom iz biogasa pokriva se 60 % potreba, a preostalo se obezbeđuje iz električne mreže. Toplotna energija se, gotovo u potpunosti, koristi za zagre-vanje anaerobnih fermentora, te nema mogućnosti za distribuciju okolnim potrošačima. Za obezbeđenje potrebne toplotne energije za rad fermentora, u rezervi postoji i gasni kotao, koji tako-đe može da sagoreva i proizvedeni bio-gas.

Ostatak fermentacije presovanjem se zgušnjava do sadržaja suve materije oko 20 %. Dnevno se dobija 40-50 m3 ove čvrste faze. Odlaže se na deponiju u ne-posrednoj blizini postrojenja. U buduć-nosti postoji mogućnost njegove distri-bucije po poljoprivrednim parcelama, a trenutno ograničenje za to predstav-lja prisustvo plastike i drugih nečistoća. Nakon prečišćavanja u čvrstoj fazi, ne smanjuje se sadržaj fosfora.

U biogas postrojenje za prečišćava-nje mulja uloženo je 8 M€, što iznosi 12.800 €/kWe. Postrojenje je finansirano kreditom i donacijama EU.

4.2.4 Biogas postrojenja u izgradnjiU ovom potpoglavlju opisana su biogas postrojenja u Vojvodini koja su u trenu-tku izrade ove publikacije (juli 2012), bila u fazi izgradnje. Navedene su njihove osno-vne karakteristike i korišćeni supstrati.

Poljoprivredno biogas postrojenje u IlandžiU mestu Ilandža nedaleko od Alibunara, firma Biogas Energy DOO, iz Beograda gradi poljoprivredno biogas postroje-nje ukupne instalirane električne snage 3,6 MW. Planirano je da se kao supstra-ti koristi oko 50.000 t silaže kukuruza i oko 34.000 t svinjskog stajnjaka godiš-nje, u kombinaciji sa manjim količinama drugih energetskih biljaka i organ-skog otpada iz prehrambene industri-je. Preostala toplotna energija koristiće se za sušenje poljoprivrednih proizvoda, za grejanje plastenika i za kompostira-

Sl. 4.27 Komunalni kontejneri za sakupljanje čvrste faze nakon zgušćavanja (a), odlaganje čvrste faze na deponiju (b)


nje ostatka fermentacije. U vreme izra-de ove publikacije, jula 2012, građevin-ski radovi bili su u toku. Planirano je da budu završeni do oktobra 2012, nakon čega će se pristupiti montaži i puštanju postrojenja u rad.

Poljoprivredno biogas postrojenje u VrbasuU okolini Vrbasa, firma Mirotin-Energo DOO iz Vrbasa na poljoprivrednom dobru Sava Kovačević AD gradi biogas postroje-nje instalirane električne snage 1 MW. Kao supstrati koristiće se oko 27.000 t goveđeg stajnjaka i 10.000 t silaže kukuruza go-dišnje. Planirano je da se narednim faza-ma projekta biogas postrojenje proširi do 4 MWe. Toplotna energija koristiće se za grejanje i hlađenje bolnice u Vrbasu, stam-benih objekata u blizini postrojenja, kao i objekata na lokaciji postrojenja. U vreme izrade ove publikacije, građevinski rado-vi bili su pri kraju, a isporuka i montaža opreme je u toku. Puštanje u probni rad planirano je za avgust 2012.

Poljoprivredno biogas postrojenje u ČuruguU Čurugu, u okolini Novog Sada, firma Velvet farm DOO iz Čuruga na farmi krava muzara gradi biogas postrojenje instalirane električne snage 635 kW. Za proizvodnju biogasa godišnje će se ko-ristiti oko 19.000 t goveđeg tečnog staj-njaka, 9.000 t goveđeg čvrstog stajnja-ka i 4.500 t silaže kukuruza. Od ostatka fermentacije predviđeno je da se godiš-nje proizvede oko 2.000 t organskog đu-briva. Toplotna energija koristiće se za grejanje plastenika i proizvodnih i po-slovnih prostorija na farmi. Planirano je da se postrojenje pusti u probni rad sre-dinom 2012.

Poljoprivredno biogas postrojenje u BačuU industrijskoj zoni u Baču otpočela je izgradnja biogas postrojenja električne snage oko 4 MW u koje je investirala slovačka kompanija Enesco.


Za realizaciju biogas postrojenja potrebno je da investitor poštuje određene kora-ke, pri čemu moraju da se ispune svi tehnički i pravni zahtevi. Tehnički zahtevi opisani su u drugim poglavljima. Pravni zahtevi za izgradnju biogas postroje-

nja su specifični i treba u potpunosti da se ispune. Najvažnije je da investitor dobi-je status povlašćenog proizvođača i da sklopi ugovor o otkupu električne energije sa Elektroprivredom Srbije po povlašćenim cenama (feed-in tarifa).

5.1 Dijagram toka realizacije biogas postrojenja

Dijagram toka (flow chart), koji obuh-vata aktivnosti, dokumenta i donošenje odluka, jeste dobar način prikazivanja postupka realizacije biogas postrojenja, a od pomoći je svakom ko se u takvu in-vesticiju upušta. Primenjuje se u mno-gim oblastima, a ovde je iskorišćen da na očigledan način prikaže ono što je po-trebno da bi se od ideje došlo do reali-zacije. Struktura i delovi dijagrama toka

definisani su nacionalnim standardom Obrada informacija - Simboli za dijagra-me sistema obrade informacija, a ne raz-likuju se od međunarodno prihvaćenih. Značenje pojedinih polja prikazano je u tab. 5.1.

Polja u dijagramu toka povezana su linijama sa strelicama, kojima se upuću-je na redosled odvijanja aktivnosti i na osnovu koje aktivnosti proističe neki do-

5. Biogas postrojenje od ideje do realizacije

Tab. 5.1 Značenje simbola – polja korišćenih u dijagramu toka, prema SRPS A.F0.004

Simbol, polje Naziv i objašnjenje simbola

Granično mesto – Početak ili kraj aktivnosti; na primer: početak gradnje postrojenja ili prekid aktivnosti zbog ocene da nije ekonomski opravdano.

Operacija – Svaka aktivnost koja se sprovodi; na primer: prikupljanje ponuda, prijavljivanje za sredstva, pribavljanje dozvola itd.

Dokument – Bilo koji dokument potreban za realizaciju objekta, na primer: odobrenje lokacije, ugovor, dozvola za gradnju, zapisnik itd.

Odluka – Mesto donošenja odluke, nastavljanje, popravljanje, odustajanje od daljnjih aktivnosti.


Ideja o izgradnjibiogas postrojenja

Izbor konsultanatai dogovaranje o uslovima

Sporazum ili ugovorsa konsultantom

Odustajanje od daljnjih aktivnosti

Odustaje se od daljnjih aktivnosti

Prethodna studija tehničke izvodljivosti

Prethodna studija ekonomske izvodljivosti

Razmatranje mogućnostipromene parametara

koji utiču na ocenu

Ocenapozitivna

Ocenapozitivna

Razmatranje ideje,definisanje okvirnih uslova- lokacija- mogućnost priključivanja na mrežu- raspoložive količine silaže- ostale potencijalne sirovine

Izrada prethodne studijetehničke izvodljivosti- definisanje električne snage- definisanje supstrata- definisanje veličine fermentora- definisanje ostalih delova postrojenja- procena uticaja na životnu sredinu- infrastruktura i drugo

Izrada prethodne studijeekonomske izvodljivosti- procena troškova investicije- procena troškova rada postrojenja- izračunavanje prihoda- statistička ekonomska analiza- senzitivna analiza- dinamička analiza i drugo

Nastavak aktivnosti

Da

Da

Ne

Ne ili


Izrada dokumentacije potrebneza dobijanje energetske

i lokacijske dozvole

Podnošenje zahtevaza dobijanje energetske

i lokacijske dozvole

Raspisivanje tendera, izborprojektanata i sklapanje ugovora

Izrada pretprojekta sadetaljnim troškovima

investicija i rada postrojenja

Izrada konačne studijeekonomske izvodljivosti

Izrada glavnog projektasa svim elementima

Pribavljanje građevinskei ostalih dozvola

Revizija projekta i eventualne izmene - Prihvatanje projekta

Dokumentacija za dobijanjeenergetske i lokacijskedozvole

Otklanjanje nedostatakai sprovođenje potrebnih izmena

Ugovor sa projektantima

Pretprojekat sa troškovima

Studija ekonomske izvodljivosti

Glavni projekat sa pratećomdokumentacijom

Građevinske i druge dozvole

Razmatranje mogućnosti promeneparametara koji utiču na ekonomičnost

Ocenapozitivna

Dozvoledobijene

Nastavak aktivnosti

Da

Da

ili

Odustaje se od daljnjih aktivnosti


kument. Dijagram se negde deli na dva paralelna koloseka, za operacije koje se odvijaju istovremeno. Primenjuje se uko-liko se istovremeno sprovodi više aktiv-nosti, na primer, istražuju mogućnosti

najpovoljnijeg finansiranja, te istovreme-no pribavljaju dokumenti za dobijanje dozvola. Prikupljanje ponuda za opre-mu i izvođenje radova može da se odvi-ja paralelno s izradom prethodnih stu-

Raspisivanje tendera, izborprojektanata i sklapanje ugovora

Izbor isporučilaca opremei izvođača radova - Sklapanje ugovora

Sklapanje ugovora sa finansijerima

Dobijanje sredstava i isplata avansadobavljačima i izvođačima

Gradnja i sprovođenje nadzora

Dovršenje gradnje, probni rad,provera dogovorenih parametara

Otklanjanje eventualnih nedostatakai sačinjavanje zapisnika o prijemu

Prikupljanje potrebne dokumentacijei podnošenje zahteva za

dobijanje upotrebne dozvole

Dobijanje upotrebne dozvole,isplata obaveza prema ugovoru

Izrada tenderske dokumentacijeza dobavljače opreme

i izvođače radova

Ugovor sa isporučiocima opreme iizvođačima radova

Zapisnik o proveri parametararada

Ugovor sa finansijerima

Građevinski dnevnik

Upotreba dozvola

Tenderska dokumentacija

Zapisnik o tehničkomprijemu

Početak rada postrojenja


dija izvodljivosti, čime bi bio ubrzan rad na glavnom projektu. U ovoj publikaciji, zbog pojednostavljenja, to nije korišćeno.

Ovde prikazani dijagram toka je po-jednostavljen, mada obuhvata sve naj-važnije elemente. Posebna pažnja mora da se posveti presečnim tačkama, dono-šenju odluka, te da se na vreme odluči o eventualnom odustajanju od projekta. Što se kasnije odustane, investitor ima više troškova. Ipak, bolje je da odusta-ne i kasnije, nego da započne značajni-ja ulaganja u objekat, koji neće biti pro-fitabilan. Tako, na primer, bilo bi bolje da se odustane nakon prethodne studije ekonomske izvodljivosti, ukoliko ona da

negativne rezultate, nego konačne studi-je izvodljivosti. U drugom slučaju je po-trošeno više vremena i sredstava.

Prvi i najznačajniji korak jeste da se pribavi lokacijska dozvola, tj. da se pro-veri da li je gradnja na odabranoj lokaciji dozvoljena. Lokacija bi trebalo da bude u posedu investitora, ili da on ima ugo-vor o dugotrajnom zakupu.

Druga mera jeste provera energet-skih uslova, odnosno priključenja na mrežu elektrodistribucije. Ukoliko je mesto priključivanja značajno udaljeno, to može odlučujuće da utiče na ekonom-ske pokazatelje, jer su ulaganja u daleko-vod visoka.

5.2 Potrebne dozvole i druga dokumentacija

Za gradnju energetskih postrojenja, a posebno onih koji se ubrajaju u privile-govane proizvođače električne energije, pored uobičajenih i opštih potrebne su i druge, specifične, dozvole i dokumenta.

Na prezentaciji koja je prikazana na sednici Saveta za biomasu Pokrajinskog sekretarijata za energetiku i mineralne sirovine, 2010. godine, Državni sekre-tar Dejan Stojadinović prikazao je ak-tivnosti u oblasti obnovljivih izvora ene-rgije. U njegovoj prezentaciji navodi se, u pogledu potrebnih dozvola, sledeće (preuzeto iz Power Point Presentation):

Zakon o energetici (Sl. glasnik RS 84/04) -član 27 definiše:• Energetska dozvola se pribavlja za

izgradnju i rekonstrukciju objeka-ta za proizvodnju električne energi-je snage preko 1 MW–izdaje Mini-starstvo rudarstva i energetike (ovo Ministarstvo je u martu 2011. ukinu-to, a oblast energetike je u okviru Mi-

nistarstva za infrastrukturu i energe-tiku).

• Za objekte instalisane snage do 1 MW–građevinske dozvole izdaje lokalna samouprava (male hidroe-lektrane, elektrane na biogas, solar-ne elektrane, elektrane na deponijski gas, elektrane na biomasu).

U okviru Ministarstva rudarstva i energetike izrađena je publikacija u kojoj su navedena potrebna dokumenta za energetska postrojenja (Lepotić Ko-vačević i dr, 2010), a može da se nađe na sajtu ministarstva koje pokriva ovu oblast (do marta 2011. Ministarstvo ru-darstva i energetike, očekuje se prome-na naziva i nadležnosti ministarstava od avgusta 2012).Prema ovoj publikaciji definisana je grupa dozvola i drugih dokumenata:I-1 Informacija o lokaciji.I-2 Pribavljanje energetske dozvole.


I-3 Pribavljanje lokacijske dozvole.I-4 Pribavljanje građevinske dozvole.Građenje objektaI-5 Pribavljanje upotrebne dozvole.

Aktivnosti započinju sa sledeća dva dokumenta: Izbor lokacije, uvid u važeće planske dokumente i informacija o loka-ciji i Energetska dozvola.

Nazivna električna

snaga

Energetska dozvola

Građevinska dozvola

Status povlašćenog proizvođača i Feed-in tarifa

Licenca

< 1 MW Nije potrebno Opština

Ministarstvo za infrastrukturu i

energetiku1 Dugoročni ugovor sa

EPS-om

Nije potrebno

1–10 MWMinistarstvo za infrastrukturu i

energetikuOpština

Ministarstvo za infrastrukturu i

energetiku Dugoročni ugovor sa

EPS-om

Agencija za energetiku (AERS)

> 10 MWMinistarstvo za infrastrukturu i

energetiku

Ministarstvo životne sredine, rudarstva

i prostornog planiranja2

NeAgencija za

energetiku (AERS)

1 Od marta 2011. energetika je u okviru ovog Ministarstva.2 Od marta 2011. promenjen je naziv ovog Ministarstva.NAPOMENA: U vreme sačinjavanja ove publikacije, jun/jul 2012. Vlada Republike Srbije još nije bila formirana, a očekuje se promena naziva i strukture ministarstava.

Izbor lokacije

Lokacija predviđena zaizgradnju energetskog objekta

Pribavljanje saglasnosti Ministarstvapoljoprivrede, šumarstva i vodoprivrede

Uvid u važeći planski dokument (jedinica lokalne samouprave)

Izbor lokacije, uvid u važeće planske dokumente i informacija o lokaciji

Kopija parcele, lista vlasnika parcele(Služba za katastar nepokretnosti opštine)

Zahtev za dobijanje informacije o lokaciji

Informacija o lokaciji

Ne

Da

Rok 8 dana


Ostala dokumenta koje treba pribaviti i aktivnosti su:

– Pribavljanje energetske dozvole. – Lokacijska dozvola. – Uslovi za priključenje na elek-

troenergetsku i/ili mrežu daljin-skog grejanja.

– Formiranje građevinske parcele. – Vodni uslovi. – Dobijanje lokacijske dozvole. – Građevinska dozvola. – Procena uticaja na životnu sredi-

nu (1). – Procena uticaja na životnu sredi-

nu (2). – Procena uticaja na životnu sredi-

nu (3). – Tehnička dokumentacija.

– Vodna saglasnost i tehnička kon-trola projekta.

– Građevinska dozvola. – Upotrebna dozvola. – Izgradnja objekta. – Tehnički pregled i upotrebna

dozvola. – Koncesija. – Dobijanje licence. – Odobrenje za priključenje elek-

trane na elektroenergetsku mrežu. – Odobrenje za priključenje elek-

trane na mrežu za distribuciju to-plotne energije.

– Sticanje statusa povlašćenog proizvođača.

– Ugovor o otkupu električne ene-rgije.

5.3 Komentari

Kao što se primećuje, potrebna su brojna dokumenta i dozvole. Pažljivim čitanjem uočavaju se nedorečenosti i nelogičnosti. Status povlašćenog proizvođača i ugovor dobijaju se na kraju, kada je već gotovo sve sprovedeno. Takođe, u publikaciji se navodi da licenca mora da se dobije i za

postrojenja nazivne električne snage do 1 MW, što ranije nije bio slučaj. Preporuču-je se potencijalnim investitorima da pre pribavljanja dozvola još jednom konsul-tuju nadležne institucije, jer se ova oblast stalno unapređuje, pri čemu se teži po-jednostavljenju postupka.

Energetskadozvola

Informacijeo lokaciji

Elaborato izgradnji

Mišljenje operateramreže o mogućnostima

priključenja

Izjava banke ospremnosti da prati

investitora u finansiranju


Ukoliko se od lokalne elektrodis-tribucije zatraži energetska saglasnost, odgovor može da bude zbunjujući: mi nismo nadležni. A to bi trebalo da je jedan od prvih koraka, značajan za pro-cenu troškova investicije, sa velikim uti-cajem na rezultate studije ekonomske izvodljivosti. Dok se ovakve nedoreče-nosti ne razreše, svaki potencijalni in-vestitor u biogas postrojenje srešće se sa brojnim problemima, što će da oteža i poskupi realizaciju.

Kada se jednom problemi pribav-ljanja dozvola i dokumentacije reše, in-vestitor mora da bude svestan da je i tada potrebno mnogo administrativnog posla. Samo da se navede da u prethod-nom spisku nema pomena o merama za-štite od požara, a one bi u slučaju biogas postrojenja sigurno imale svoje speci-fičnosti. One ovde nisu navedene jer se sprovode za sva postrojenja, mada je slu-

čaj proizvodnje i korišćenja biogasa spe-cifičan.

Čak i u vrlo uređenim zemljama od početka aktivnosti, do kompletira-nja dokumentacije, prođe više meseci. To može da utiče i na prethodne proce-ne izvodljivosti, jer se uslovi kupovine opreme menjaju, a ukoliko se finansijska sredstva ranije angažuju, troškovi za nji-hovu otplatu rastu, jer do početka proiz-vodnje nema prihoda.

Detaljna uputstva za izradu pretho-dne studije tehničke i ekonomske izvo-dljivosti, kao i izradu idejnog-general-nog projekta biće obuhvaćena studijom: Biogas postrojenje – Uputstvo za izradu prethodnih studija opravdanosti sa pri-merom za jedno biogas postrojenje, čiju izradu finansira Pokrajinski sekretarijat za energetiku i mineralne sirovine. Pred-viđeno je da studija bude dovršena i do-stupna javnosti do kraja 2012. godine.


Proizvodnja i korišćenje biogasa ima višestruko pozitivne efekte, sa stanovišta zaštite životne sredine i primene obnovljivih izvora energije, te podrške nacio-nalnoj ekonomiji i razvoju ruralnih oblasti. To se naročito odnosi na Vojvodinu,

poljoprivrednu regiju. Korišćenjem biogasa za proizvodnju električne i toplotne ene-rgije u Vojvodini doprinosi se i ostvarenju zahteva Direktive 2009/28/EC, te nacio-nalnih ciljeva definisanih Zakonom o energetici.

Među najpovoljnijim supstratima za proizvodnju biogasa je stajnjak, čvr-sti ili tečni, jer se najčešće koristi sa vla-stite farme i besplatan je. Njegovom pre-radom u biogas postrojenju ostvaruju se višestruki pozitivni efekti i doprinos za-štiti životne sredine. Količine stajnjaka dovoljne za ostvarenje biogas postroje-nja prihvatljive električne snage (150 kW i više), raspoložive su na malom broju imanja. Zbog toga se kao supstrat doda-tno, najčešće, koristi energetsko bilje.

Ostatak fermentacije je nusproizvod u proizvodnji biogasa, a najčešće se kori-sti kao đubrivo. U njemu se nalaze biljna hraniva i organske materije, te se vraća-njem na poljoprivredne površine dopri-nosi očuvanju plodnosti zemljišta. Jedan od načina upotrebe ostatka fermentaci-je jeste da se nakon separacije i sušenja proizvedu peleti ili briketi, te da se kori-sti kao čvrsto gorivo.

U razvijenim zemljama, biogas se najčešće koristi za kombinovanu proiz-vodnju električne i toplotne energi-je. Korišćenje biogasa u kogeneraciji na značaju dobija i u Srbiji, odnosno Vojvo-dini, nakon uvođenja podsticajnih cena za isporučenu električnu energiju, feed-

in tarifa. Najviši stepen zrelosti za pri-menu u praksi predstavljaju kogenera-tivna postrojenja sa motorima SUS, a dodatne prednosti su što se njima po-stižu najviši električni stepeni korisno-sti, a visina investicije je najniža. Koriste se dva tipa motora, gasni Otto motori i dizel motori sa inicijalnim paljenjem. U budućnosti može da se očekuje primena i drugih tehnologija korišćenja biogasa, nakon dostizanja tehničke zrelosti i sni-ženja cena investicija. Korišćenje bioga-sa u trigeneraciji, na primer za hlađenje mleka, može da bude isplativo ukoliko se dobiju subvencije za investiranje u ap-sorpcione rashladne mašine.

Kod kogenerativnih postrojenja sa motorom SUS, toplotna energija sadr-žana je u rashladnoj tečnosti i produk-tima sagorevanja. Termička snaga je 10 do 30 % veća od električne. Do 30 % od ukupno proizvedene toplotne energije iskoristi se za grejanje fermentora i even-tualno mešača supstrata. Preostala koli-čina na raspolaganju je za druge prime-ne. Treba težiti tome da se iskoristi što više toplotne energije, jer se time pove-ćava dobit. U najvećem broju slučajeva, teško je ostvarivo značajnije iskorišćenje

6. Zaključci


toplotne energije. Najpovoljniji slučaj je korišćenje toplotne energije za tehnolo-ške potrebe, kod kojih su potrebe ujed-načene. Često se toplotna energija ko-risti za grejanje obližnjih stambenih ili poslovnih objekata, staklenika, kao i za sušenje poljoprivrednih proizvoda. Po-trebe za toplotnom energijom su sezon-ske i neujednačene, pa se ne iskoristi više od 30 % raspoložive.

Prikazani primeri dobre prakse bio-gas postrojenja, iz više zemalja u okruže-nju, Austrije i Nemačke, pokazali su da je moguća uspešna proizvodnja i kori-šćenje biogasa, ali da postoje i problemi. Visina feed-in tarifa u Srbiji je na nivou drugih zemalja u okruženju u kojima se biogas tehnologija uspešno koristi, što bi trebalo da omogući rad sa pozitivnim fi-nansijskim efektima. Proizvodnja bioga-sa iz industrijskog i komunalnog otpada je posebna oblast, a pri tome je prioritet zbrinjavanje otpada, a samo u posebnim slučajevima dobijanje energije.

Opisane su osnove proizvodnje i ko-rišćenja biogasa. Ove informacije nisu dovoljne da bi neko samostalno projek-tovao i izgradio biogas postrojenje. Za to je potrebna pomoć stručnih pojedinaca i preduzeća, koji već imaju iskustva i re-ference. Dat je uprošćen opis realizaci-je biogas postrojenja, od ideje do pušta-nja u rad. Prvi korak bilo bi sagledavanje potencijala, provera pogodnosti lokacije, te mogućnost priključivanja na elektri-čnu mrežu. Mogućnost i cena priključi-vanja na mrežu može da bude od odlu-čujućeg uticaja na izvodljivost projekta biogas postrojenja.

Poseban zadatak prilikom ostvare-nja biogas postrojenja jeste prikupljanje potrebnih dozvola i drugih dokumenata.

Vreme za njihovo pribavljanje ponekad je neopravdano dugo. Dugotrajno pri-kupljanje dokumenata i dozvola utiče na realizaciju i ekonomske pokazatelje po-strojenja. To je bio problem i u drugim zemljama, kada se započela izgradnja prvih biogas postrojenja. U ovoj oblasti dobro bi došla pomoć državnih organa, od lokalne samouprave, do republičkog nivoa. Od velike pomoći bila bi izra-da jasnih uputstava od strane instituci-ja koje su zadužene za izdavanje dozvola i dokumenata, na svim nivoima.

Kao i prilikom bilo kojeg drugog in-vestiranja, najpre mora da se proceni iz-vodljivost projekta. Društvena korist i uticaj na životnu sredinu su pozitivni, ali treba da se sagleda tehnička i eko-nomska izvodljivost. Ova faza rada na projektu treba da se prepusti stručnim osobama i/ili institucijama. Bitno je da ocene budu realne, da bi se sa sigurno-šću i blagovremeno odlučilo o nastavku ili prekidu rada na projektu.

Očekuje se da se na državnom nivou vodi računa o daljem razvoju biogas teh-nologije i izgradnji postrojenja u Srbiji i Vojvodini. Zato je neophodno da se feed-in tarife za isporučenu električnu ene-rgiju povremeno menjaju kako bi omo-gućile isplativ rad biogas postrojenja. Dodatno, potrebno je težiti i uvođenju bonusa, kojima bi se podsticala energet-ska efikasnost, na primer, što veće isko-rišćenje preostale toplotne energije.

Korišćenje obnovljivih izvora ene-rgije se podržava, a očekuje se da će u budućnosti podrška biti još značajnija. Veliki broj banaka ima posebne pogod-nosti za investiranje u oblasti energetske efikasnosti i korišćenja obnovljivih izvo-ra energije.


Klimatske promene, većim delom prouzrokovane pojačanim efektom staklene bašte, kao i smanjenje rezervi fosilnih goriva, pokrenuli su brojne mere na glo-balnom nivou. Jedna od njih jeste korišćenje obnovljivih izvora energije (OIE).

Evropska unija je Direktivom 2009/28/EC, detaljno definisala ciljeve u ovoj oblasti. Glavno je, da u EU do 2020. godine udeo OIE u potrošnji primarne energije bude najmanje 20 %, a da se bar 20 % električne energije proizvede iz OIE (Renewable Ene-rgies Sources, RES). Stoga se ova Direktiva i namera naziva još i RES 2020. Rad na ostvarenju ciljeva Direktive obaveza je za sve članice, pa i one koje to žele da postanu.

Republika Srbija se obavezala da sledi politiku Evropske unije, te su sprovede-ne konkretne mere podrške proizvodnji i korišćenju OIE za proizvodnju „zelene“ električne energije. Time su ostvareni osnovni preduslovi za ekonomski ispla-tivu proizvodnju električne energije iz OIE, jer za isporučenu električnu ene-rgiju u javnu električnu mrežu mogu da se dobiju feed-in tarife.

Jedna vrsta OIE je biogas. Poseban značaj proizvodnje i korišćenja biogasa jeste sprečavanje emisija metana, gasa koji utiče na povećanje efekta staklene bašte (intenzitet je 23 puta veći od ugljen-dio-ksida). Takođe, korišćenjem biogasa kao goriva, najčešće se proizvodi električna energija, te se i time doprinosi realizaci-ji postavljenih ciljeva. Dodatni pozitivan uticaj jeste smanjenje rasprostiranja nepri-jatnih mirisa, sprečavanje zagađenja zem-ljišta i podzemnih voda. Ostvaruju se i po-zitivni socio-ekonomski efekti, podstiče ruralni razvoj, bolje koriste ljudski i mate-rijalni resursi na lokalnom nivou.

S energetskog aspekta, biogas se sma-tra najpovoljnijim gorivom. Motorno

vozilo koje kao gorivo koristi biogas do-bijen korišćenjem supstrata proizvede-nog na jednom hektaru, može da pređe više kilometara nego kada bi koristilo druga goriva, proizvedena s iste povr-šine. Razmatranje energetskog poten-cijala biogoriva proizvedenih na poljo-privrednim površinama, od posebnog je značaja, jer su one ograničene, a vodi se računa i o tome da se time ne ugrozi proizvodnja hrane.

Ova publikacija predstavlja jedan od rezultata prekograničnog projekta IPA, na kojem učestvuju Univerzitet u Sege-dinu kao glavni korisnik i Univerzitet u Novom Sadu – Fakultet tehničkih nauka kao projektni partner. Naziv projekta je Establishing the cross-border develop-ment of biogas industry via joint deter-mination of biogas potentials, educa-tion, research and innovation.

Rukovodilac projekta je Prof. dr Kor-nel Kovacs, Univerzitet Segedin.

Dobra osnova za izradu ove publi-kacije je Studija o proceni ukupnih po-tencijala i mogućnostima proizvodnje i korišćenja biogasa na teritoriji ap

Apstrakt


Vojvodine, čiju je izradu finansirao Po-krajinski sekretarijat za energetiku i mi-neralne sirovine.

Ova publikacija predstavlja deo ak-tivnosti na izradi projekta Potencijali za proizvodnju biogasa u Novom Sadu i doprinos zaštiti životne sredine koji fi-nansira Grad Novi Sad, Gradska uprava za zaštitu životne sredine.

Osnovni cilj izrade ove publikacije jeste da se sagledaju mogućnosti proiz-vodnje i korišćenja biogasa, pogodne tehnologije za njegovu proizvodnju i energetsko korišćenje. Drugi cilj je da se potencijalnim investitorima predstave relevantne podloge za donošenje odluka, te ukaže na postupke realizacije, proble-me i ograničenja. Pored toga publikacija može da posluži i javnosti kao izvor re-levantnih informacija o osnovama pro-cesa proizvodnje biogasa i tehnologija za njegovo korišćenje.

Prvenstveno je obrađena proizvo-dnja i korišćenje biogasa u poljoprivre-di, tj. razmatrana su biogas postroje-nja koja koriste poljoprivredne sirovine (stajnjak, silaža kukuruza, silaže drugih biljnih vrsta itd), ali i osnove biogas po-strojenja za zbrinjavanje industrijskog i komunalnog otpada.

Biogas nastaje mikrobiološkim pro-cesom u anaerobnim uslovima (bez prisustva kiseonika), tzv. proces anae-robne fermentacije. Pod pojmom bio-gas podrazumeva se gas nastao u anae-robnim fermentorima i kontrolisanim uslovima, u biogas postrojenjima. Bio-gas je mešavina gasova, čiju zapremi-nu čini oko dve trećine metan (CH4) i jednu trećinu ugljen-dioksid (CO2). Osim metana i ugljen-dioksida, u bio-gasu su, u znatno manjem udelu, prisu-tni i drugi gasovi.

Postoje raznovrsne tehnologije proizvodnje biogasa, što podrazume-va i različite konfiguracije postrojenja i opremu. Opremom se omogućava skla-dištenje, priprema i manipulacija sup-stratom, proizvodnja i skladištenje bio-gasa, te skladištenje i prerada ostataka fermentacije. Na savremenim biogas postrojenjima ova oprema je koncipi-rana tako da omogućava potpunu au-tomatizaciju pogona, pa se ovde ubraja i oprema za kontrolu i upravljanje pro-cesom.

Postupci koji se koriste za proizvo-dnju biogasa najviše zavise od vrste sup-strata za proizvodnju biogasa. Osobine supstrata mogu znatno da utiču na slo-ženost biogas postrojenja, što značajno utiče na visinu investicije.

Postoje razne mogućnosti za ene-rgetsko korišćenje biogasa. Uvođenjem podsticajnih feed-in tarifa za proizvo-dnju električne energije, najperspektiv-nije je korišćenje biogasa u kogeneraci-ji, za spregnutu proizvodnju električne i toplotne energije. Najviši stepen zrelosti za primenu u praksi ima kogenerativno postrojenje sa motorom SUS. Ova teh-nologija se i najviše koristi za kogenera-ciju na biogas postrojenjima, jer se po-stiže visoki električni stepen korisnosti i niže su investicije.

Postoje dve vrste motora SUS koji se koriste na kogenerativnim postrojenji-ma za biogas. To su gasni Otto motori (engleski Gas sparking engines, nemački Gas-Ottomotoren) i dizel motori s inici-jalnim paljenjem (engleski Pilot injec-tion gas engines, nemački Zündstrahl-motoren). Osnovna razlika je što dizel motori s inicijalnim paljenjem, osim biogasa za sagorevanje, koriste i određe-ni udeo dizel goriva.


Sagorevanjem biogasa u motoru proizvodi se obrtni moment na vrati-lu motora. Vratilo je spregnuto s elek-tričnim generatorom u kojem se proiz-vodi električna energija. Kogeneracija se ostvaruje iskorišćenjem toplotne energi-je rashladne tečnosti i produkata sago-revanja. Toplotna energija koja se dobija iz rashladne tečnosti je na niskom tem-peraturnom nivou, pa može da se isko-risti samo za zagrevanje vode do oko 90 °C, koja se koristi za grejanje fer-

mentora, radnih i stambenih prostorija. Temperature produkata sagorevanja su 460 do 550 °C, pa mogu da se koriste za proizvodnju tehnološke pare.

Električni stepen korisnosti koge-nerativnog postrojenja sa motorima SUS su u opsegu 30 do 40 %. Električni stepen korisnosti povećava se sa pora-stom nazivne električne snage. Vek tra-janja motora sa inicijalnim paljenjem je 35.000 h, a za gasne motore to iznosi oko 60.000 h.


Climate changes, mainly caused by the greenhouse effect, as well as continuous decreasing of fossil fuel reserves, boosted numerous global activities. One pos-sibility is to use Renewable Energy Sources (RES). European Union clearly de-

fined aims and tasks in this branch by the Directive 2009/28/EC. The main point is, until 2020, to provide primary energy consumption from RES at least 20 % and elec-tricity production from RES rates minimum 20 % from total production. Therefore, this Directive and initiative are known as RES 2020. Activities regarding achieving these aims are obligation not only for member states, but also for candidate coun-tries.

Republic of Serbia accepted to follow EU policy and concrete measures have been undertaken to support the pro-duction of „green“ electricity. Therewith, some basic prerequisites are ensured for economic feasible electricity production from RES, since feed-in tariffs are paid for the delivered electricity to the public electricity network.

Biogas is one of RES. Particular im-portance of biogas production and uti-lization is avoidance of methane emis-sions, greenhouse gas, which intensity is 23 times higher than carbon dioxide. By utilization of biogas to produce electrici-ty, it contributes national objectives con-cerning production and utilization of RES. Additional positive contributions are odor reduction, mitigation of soil and groundwater pollution. Socio-eco-nomic effects are also positive, rural de-velopment is supported and local human and material resources are used.

Concerning energy efficiency, bi-ogas is considered as the most appropri-ate fuel. Vehicle which uses biogas pro-

duced using substrates from one hectare acreage can drive more kilometers, com-paring with other fuels produced from the same acreage. Considering energy potential of fuels produced on agricul-tural land has particular meaning, since the acreage is intended for food produc-tion.

This publication represents one of the results of IPA Cross-border Programme, financed by European Commission. Participants are University of Szeged, as lead beneficiary, and University of Novi Sad – Faculty of Technical Sciences as project partner. Name of the project is Establishing the cross-border develop-ment of biogas industry via joint deter-mination of biogas potentials, educa-tion, research and innovation.

The project leader is Prof. Dr Kornel Kovacs from the University of Szeged.

The appropriate background for this publication is Study on assessment of potentials and possibilities of biogas production and utilization in the Au-tonomous Province of Vojvodina fund-

Abstract


ed by Provincial Secretariat for Energy and Mineral Resources.

This publication is one of activities of the project Potentials for biogas pro-duction in Novi Sad and its contribu-tion to environmental protection fund-ed by City of Novi Sad, City Directorate for Environmental Protection.

The main aim of this publication is to determine possibilities for biogas pro-duction and its utilization, as well as ap-propriate technologies for this. Further-more, it serves, to potential investors, as basic assistance in decision making and to signify them required realization steps, problems and constraints. It may serve for interested readers as source of relevant information on basics of biogas production and utilization.

Agricultural biogas plants are pri-marily considered, i.e. biogas plants that utilizes agricultural products (manure, corn silage, other plants silages etc.), but biogas plants for disposal of organ-ic waste from industry and settlements as well.

Biogas is produced during microbi-ological process under anaerobic con-ditions (absence of oxygen), in so called process of anaerobic digestion. Under term biogas is considered gas produced in anaerobic digesters under controlled conditions, namely in biogas plants. Bi-ogas is a mixture of gases, and two thirds is approximately methane (CH4) and one third carbon dioxide (CO2). Be-side these two, other gases can be found in traces.

Diverse technologies of biogas gen-eration are applied, which implies and different plant configurations and equipment. Equipment enables stor-age, preparation and handling of sub-

strates, production and storage of biogas and storage of digested residue, diges-tate. Most contemporary biogas plants are fully automated, and therefore plant contains equipment for monitoring and control.

Biogas generation process main-ly depends on substrates’ characteris-tics. These characteristics determine the complexity of biogas plant, which is di-rectly connected with investment costs.

There are many possibilities of ener-getic utilization of biogas. After intro-duction of feed-in tariffs for electricity production, the most appropriate path-way is cogeneration, combined heat and power generation, using internal com-bustion engines. This technology is most often used and has the highest maturity. Additionally, positive aspects are high electric efficiencies and low investments.

Two types of internal combustion en-gines are used in cogeneration unists on biogas plants. These are Gas sparking engines (in German Gas-Ottomotoren) and Pilot injection gas engines (in Ger-man Zündstrahlmotoren). Pilot injection gas engines use diesel fuel for ignition. Main difference is that Pilot injection gas engines besides biogas also use cer-tain amount of diesel fuel.

By biogas combustion, mechanical power is produced on the shaft which is coupled with electric generator. Cogen-eration is achieved by utilization of heat energy from cooling fluid and exhaust gases. Heat energy from cooling fluid can produce warm water up to 90 °C, which can be used for heating of digest-ers and objects, because of low tempera-ture level. Temperature of exhaust gases, which is between 460 and 550 °C, is suit-able for production of steam.


Electric efficiency of cogeneration facilities with internal combustion en-gines are in the range 30 and 40 %. Elec-tric efficiency increases simultaneous-

ly with the increase of nominal electric power of CHP unit. Life period of pilot injection gas engine is 35.000 h and of gas sparking engines around 60.000 h.


1. Al Seadi Teodorita, Rutz D, Prassl H, Köttner M, Finsterwalder T, Volk S, Janssen R. 2008. Biogas Handbook. Al Seadi Teodorita (ed). University of Southern Denmark, Esbjerg, Danska.

2. Aurbacher J, Bull I, Formowitz B, Gurgel A, Heiermann M, Heil-mann H, Herrmann C, Idler C, Jä-nicke H, Kornatz P, Michel V, Pe-ters J, Vollrath B, Willms M. 2012. Energiepflanzen für Biogasanlagen – Mecklenburg-Vorpommern. Facha-gentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. (FNR), Gülzow.

3. Braun R. 1982. Biogas – Methangä-rung organischer Abfallstoffe. Sprin-ger Verlag, Wien-New York.

4. Burton H, Turner C. 2003. Manu-re management: Treatment strate-gies for sustainable agriculture. Sil-soe Research Institute, Bedford, UK.

5. Effenberger M, Lehner A, Đatkov Đ, Gronauer A. 2009a. Performance fi-gures of Bavarian agricultural bio-gas plants. Contemporary Agricultu-ral Engineering 35(4): 219-227.

6. Effenberger M, Bachmaier H, Krän-sel Eunice, Lehner A, Gronauer A. 2009b. Wissenschaftliche Begleitung der Pilotbetriebe zur Biogasproduk-tion in Bayern. Bayerische Landesan-stalt für Landwirtschaft (LfL), Frei-sing, Nemačka.

7. Kaiser F, Metzner T, Effenberger M, Gronauer A. 2008. Sicherung der Prozessstabilität in landwirtschaft-

lichen Biogasanlagen. Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft (LfL), Freising, Nemačka.

8. Kaltschmitt M, Hartmann H. 2001. Energie aus Biomasse – Grundlagen, Techniken und Verfahren. Springer Verlag, Berlin-Heidelberg-New York.

9. Kratzeisen M, Starcevic N, Martinov M, Maurer Claudia, Müller J. 2010. Applicability of biogas digestate as solid fuel. Fuel 89(2010): 2544-2548.

10. Lepotić Kovačević Branislava, Stojilj-ković Dragoslava, Lazarević B. 2010. Izgradnja postrojenja i proizvodnja električne/toplotne energije iz bio-mase u Republici Srbiji - Vodič za in-vestitore. Ministarstvo rudarstva i energetike Republike Srbije, Beograd (www.mre.gov.rs, aprila 2011).

11. Martinov M, Đatkov Đ, Dragutino-vić G, Brkić M, Pešenjanski I, Vese-linov B, Kiš F, Stanica Milojević Ve-selinov, Tešić M, Đaković D. 2008. Mogućnosti kombinovane proizvo-dnje električne i toplotne energije iz biomase u AP Vojvodini. Fakultet tehničkih nauka, Novi Sad.

12. Michel J, Weiske A, Möller K. 2010. The effect of biogas digestion on the environmental impact and energy balances in organic cropping sy-stems using the life-cycle assessment methodology. Renewable Agriculture and Food Systems 25(3): 204-218.

13. Mudrack K, Kunst S. 2003. Biologie der Abwasserreinigung (5. Aufla-

Literatura


ge). Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg, Berlin.

14. Okanović Đ, Milićević D, Ristić M. 2010. Prilog proračunavanju količi-na sporednih proizvoda zaklane ži-vine, Veterinarski glasnik 64(5-6): 421 – 428.

15. Petersson A, Wellinger A. 2009. Ene-rgy from biogas and landfill gas – IEA Bioenergy Task (vol. 37). Inter-national Energy Association, Paris, Francuska.

16. Rede R.R, Petrović S. Ljiljana. 1997. Tehnologija mesa i nauka o mesu.: Tehnološki fakultet, Novi Sad

17. Wellinger A, Baserga U, Edelmann W, Egger K, Seiler B. 1991. Biogas-Handbuch: Grundlagen – Planung

– Betrieb landwirtschaftlicher Anla-gen. Verlag Wirz, Aarau, Švajcarska.

18. Wellinger A, Lindberg Anna. 2000. Biogas upgrading and utilisation – IEA Bioenergy Task (vol. 24). Inter-national Energy Association, Paris, Francuska.Anonim. 2001. Leitfa-den Bioenergie Planung, Betrieb und Wirtschaftlichkeit von Bioenergiean-lagen. Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V., Gülzow.

19. Wendland M. 2009. Biogasgärreste – Einsatz von Gärresten aus der Bio-gasproduktion als Düngemittel. Ar-beitsgemeinschaft Landtechnik und landwirtschaftliches Bauwesen in Bayern e.V, Freising.

20. Anonim. 2006. Handreichung: Bio-gasgewinnung und -nutzung. Facha-gentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. (FNR), Gülzow, Nemačka.

21. Anonim. 2007a. Biogashandbuch Bayern - Materialband. Bayerisches Landesamt für Umwelt (LfU), Augs-burg, Nemačka.

22. Anonim. 2007b. Memorandum of Understanding on the Regional Ene-rgy Market in South East Europe and its Integration into the European Community Internal Energy Market. www.stabilitypact.org/energy.

23. Anonim. 2008a. Biogas – an intro-duction. Fachagentur Nachwachsen-de Rohstoffe e.V., Gülzow, Nemačka.

24. Anonim. 2009a. Directive 2009/28/EC on the promotion of the use of energy from renewable sources and amending and subsequently re-pealing Directives 2001/77/EC and 2003/30/EC. Official Journal of the European Union.

25. Anonim. 2009b. Regulation (EC) 1069/2009 laying down health rules as regards animal by-products and derived products not intended for human consumption and repealing Regulation (EC) No 1774/2002 (Ani-mal by-products Regulation). Offi-cial Journal of the European Union.

26. Anonim. 2009c. Uredba o uslovi-ma za sticanje statusa povlašćenog proizvođača električne energije i kri-terijumima za ocenu ispunjenosti tih uslova. Službeni glasnik Republike Srbije 72/99.

27. Anonim. 2009d. Uredba o merama podsticaja za proizvodnju električne energije korišćenjem obnovljivih iz-vora energije i kombinovanom proiz-vodnjom električne i toplotne energi-je. Službeni glasnik Republike Srbije 99/09.

28. Anonim. 2009e. Biogas-Messpro-gramm II – 61 Biogasanlagen im Ver-gleich. Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V., Gülzow.

29. Anonim. 2010. Akcioni plan za bio-masu 2010 – 2012. Ministarstvo ru-


darstva i energetike, Beograd, NL Agency, Utrecht.

30. Anonim. 2011a. Zakon o energetici, nacrt. Republika Srbija, Ministarstvo rudarstva i energetike (sada Ministar-stvo za infrastrukturu i energetiku), Beograd (www.mre.gov.rs. mart 2011).

31. Anonim. 2011b. Pravilnik o načinu raz-vrstavanja i postupanja sa sporednim

proizvodima životinjskog porekla, ve-terinarsko-sanitarnim uslovima za iz-gradnju objekata za sakupljanje, prera-du i uništavanje sporednih proizvoda životinjskog porekla, načinu sprovođe-nja službene kontrole i samokontrole, kao i uslovima za stočna groblja i jame grobnice. Službeni glasnik Republike Srbije 31/11.


Prilog I Orijentacione vrednosti za proračun proizvodnje i korišćenja biogasa

Sadržaj metana u biogasu 50 do 70 %

Donja toplotna moć metana 9,97 kWh/Stm3

Donja toplotna moć biogasa (50-70 % metana) 5 do 7 kWh/Stm3

1 UG je životinja težine 500 kg

1 UG proizvede količinu stajnjaka 6,6 do 35 t/god

1 UG goveda ili svinje zahteva električnu snagu 0,11 do 0,15 kWe

1 UG peradi zahteva električnu snagu 0,5 kWe

1 ha silaže kukuruza zahteva električnu snagu 2 do 2,5 kWe

1 t silaže kukuruza zahteva skladišteni prostor trenč-silosa 1,4 m3

1 t tečnog stajnjaka svinja ima prinos biogasa (% metana) 20 Stm3 (60 %)

1 t tečnog stajnjaka goveda ima prinos biogasa (% metana) 28 Stm3 (55 %)

1 t silaže kukuruza ima prinos biogasa (% metana) 180 Stm3 (52 %)

Potrebna zapremina fermentora za 100 kWe 400 do 800 m3

Potrebna zapremina horizontalnog fermentora za 100 UG 100 do 150 m3

Potrebna zapremina vertikalnog fermentora za 100 UG 200 do 250 m3

Električni stepen korisnosti kogenerativnog postrojenja 30 do 40 %

Termički stepen korisnosti kogenerativnog postrojenja 40 do 60 %

Ukupni stepen korisnosti kogenerativnog postrojenja 85 %

Prilozi


Prilog II Firme u oblasti biogasa u Srbiji

U ovom prilogu su po abecednom redu tabelarno navedene firme koje se bave bilo kojom delatnošću u oblasti biogasa.

Naziv Kontakt Delatnost

Alpha Biopower Serbia

Karl Bösl Beogradski put 106, 11300 Smederevo +49 172 933 5822 [email protected]

Pronalazak firme partnera iz Nemačke za sve vrste usluga u oblasti biogasa.

Building Systems Development

Zora Božić, dipl. inž. maš. Gogoljeva 19, 21000 Novi Sad 021/474-67-21, 063/755-81-30 http://www.energy-bsd.com/ [email protected]

Konsalting i izrada studija izvodljivosti. Projektovanje i nabavka opreme. Kompletno izvođenje postrojenja, „ključ u ruke”. Priprema i realizacija CDM projekata.

Fakultet tehničkih nauka, Novi Sad

Trg Dositeja Obradovića 6, 21000 Novi Sad 021/485 2369 www.izzs.uns.ac.rs [email protected]

Konsultantske usluge i izrada prethodnih studija izvodljivosti za biogas postrojenja.

PRO-ING AD

Bulevar Mihajla Pupina 3/II, 21000 Novi Sad 021/489 4200 www.pro-ing.rs [email protected]

Projektovanje, izvođenje i nadzor industrijskih i biogas postrojenja.

TEHNOUNION EXIM DOO

Majora Tepića 26 a, 21208 Sremska Kamenica 021/461 188 www.pro-ing.rs [email protected]

Izbor lokacije, izrada biznis planova i studija izvodljivosti, projektovanje i nadzor, dobijanje dozvola, finansijski konsalting, izvođenje elektro radova i drugo.

Viessmann d.o.o. Beograd

Tabanovačka 3, 11010 Beograd 011/30 97 877 www.viessmann.rs [email protected]

Konsalting, projektovanje, procesna tehnika, mikrobiologija i izgradnja biogas postrojenja „ključ u ruke“.

YU Kapital Green Organic

Dobračina 29, 11000 Beograd 011/30 37 321 www.yukapital.com www.biogassrbija.com [email protected]

Finansiranje, obezbeđenje dozvola i saglasnosti, nadzor i izgradnja biogas postrojenja „ključ u ruke“.


CIP - Каталогизација у публикацијиБиблиотека Матице српске, Нови Сад

662.767

МАРТИНОВ, МиланBiogas tehnologija / M. Martinov, K. Kovacs, Đ. Đatkov.- Novi Sad : Fakultet tehničkih nauka, 2012 (Kać : Lazarus).- IV, 81 str. :ilustr. ; 24 cm

Tiraž 400. - Abstract. - Bibliografija.

ISBN 978-86-7892-434-71. Ковацс, К. 2. Ђатков, Ђорђеа) Биогас - ТехнологијаCOBISS.SR-ID 273979399

M. Martinov, K. Kovacs, Đ. Đatkov BIOGAS · PDF file2 Biogas tehnologija Vojvodina je...

Documents

Transcript of M. Martinov, K. Kovacs, Đ. Đatkov BIOGAS · PDF file2 Biogas tehnologija Vojvodina je...