Jak v Číčově funguje bioplynka

Na úpatí Brd poblíž Spáleného Poříčí leží obec Číčov. Hostí jednu z našich prvních bioplynových stanic. Kogenerační jednotka o instalovaném výkonu 526 kW umožní celoroční produkci elektřiny pro více než 1 000 domácností. V krajině se poblíž zemědělských farem postupně zabydlují charakteristické polokulovité stavby, aby zpracovaly a energeticky využily zbytky rostlin nebo exkrementy hospodářských zvířat. Jak bioplynka v Číčově funguje?

Ve fermentačních nádobách o celkovém objemu 2 800 m³ se zpracovávají organické materiály – nechávají se fermentovat bez přístupu vzduchu. V Číčově mohou být „palivem“ energetické plodiny i hovězí kejda. Při fermentaci vzniká bioplyn s vysokým obsahem metanu, který slouží pro výrobu elektřiny a tepla (horké vody). Bioplynová stanice denně zpracuje 55 tun surovin, tedy asi 20 000 tun ročně. Plynojem na metan má objem 1 000 m³ a nádrže na kal přes 2 000 m^3. Celá bioplynová elektrárna zaujímá plochu 10 000 m². Předpokládá se 7 750 provozních hodin ročně, elektrická účinnost 40,4 %.

Prohlédněme si jednotlivé části

Už z dálky jsou vidět velké betonové nádrže na biomasu a její fermentaci i na zbytky, které po tomto procesu zůstanou – digestát. Nádrže jsou ze železobetonu, mají nepropustné dno a objem stovky metrů krychlových.

Přivezenou hmotu – např. stvoly od kukuřice – nakládá traktor do nádrže na přípravu biomasy a dávkování. Nádrž z velmi odolného materiálu (pozinkovaná ocel) je vysoká 5 m s objemem 50 m³. Biomasu posouvá šnekový dopravník na elektromotor, dva míchací šrouby s ostrými okraji se starají o drcení a homogenizaci materiálu. Dávkování probíhá automaticky v pravidelných intervalech po celý den, minimální dávkovací kapacita je tuna materiálu každých pět minut. Biomasa putuje do fermentační nádrže.

Fermentační nádrž

Fermentační nádrž je kruhová stavba z vyztuženého betonu vysoká 5,8 m, s vnitřním průměrem 13,9 m a objemem 870 m³. Je tepelně izolovaná, protože teplota uvnitř může být až 50 °C a přetlak do 10 mbar. Na vnitřním centrálním sloupu se točí ocelový pádlový mixer s 1,4 m dlouhými lopatkami. V závislosti na druhu biomasy může pracovat rychlostí od 8 do 16 otáček za minutu.

Post-fermentační nádrž s integrovaným plynojemem

Jde o největší z kruhových nádrží. Má vnitřní průměr 21,4 m, výšku vnější stěny 5,8 m a objem 2 088 m³. Míchací mechanismus v post-fermentačním tanku je obdobný jako ve fermentačním. Strop tvoří dvouplášťová membrána z materiálu odolávajícího teplotám od -30 °C do +70 °C a tlaku pod plynovou membránou +/- 2,0 mbar. Objem plynojemu je 1 020 m³. Biomasa fermentuje, kvasí a vyvíjí se metan, který se shromažďuje nahoře pod membránou, která trochu připomíná padák.

Zásobník na digestát

Digestát je biomasa, která zbyde po fermentaci. Z post-fermentační nádrže se do další kruhové nádrže přečerpává materiál, který už ze sebe vydal kýžený metan. Nádrž z vyztuženého betonu zajišťuje kapacitu digestátu na 180 dní. Má vnitřní průměr 22,3 m, výšku stěny 5,8 m a objem 2 280 m³ a uvnitř také disponuje  míchadly. Digestát téměř nepáchne a používá se na poli jako hnojivo.

Kogenerační jednotka

Metan se vede do kogenerační jednotky s plynovým motorem, kde se vyrábí elektřina a teplo. Obsahuje 12válcový motor Jenbacher s elektrickým výkonem 526 kW. Jeho elektrická účinnost je 40,4 %, tepelná účinnost 42,5 %. Vstupující plyn je třeba nejprve vysušit.

Transformační stanice

Bioplynka má vlastní kompaktní elektrickou rozvodnu s transformátorem 0,4 kV/20 kV, 630 kVA, která obstarává vyvedení elektřiny do distribuční sítě včetně potřebných měřicích a ochranných opatření.

Flare

Ve výjimečných situacích je třeba zlikvidovat přebytek plynu vyvíjeného ve fermentoru. K tomu slouží tzv. Flare – tryska z nerez oceli pro bezpečnostní spalování přebytečného plynu vysoká 4,8 m. Za hodinu spaluje 150 až 250 m³ plynu..

Bioplynová stanice je opatřena ještě mnoha dalšími technologiemi, např. čerpadly kejdy a substrátů, kabely vnějších instalací (jsou odolné proti UV záření), systémem ochran proti přepětí, proti blesku, krátkým spojením v elektrických částech, uzemněním, protipožární ochranou a signalizací, detekcí a vážením vstupů, měřením hladin, teplot a tlaků, měřením výšky pěny ve fermentační nádrži atd.

Centralizované řízení stanice pomocí PLC (programmable logic controller) pracuje v systému Windows, takže si uživatel může libovolně upravit, ukládat a vyhodnocovat provozní data a údaje z měřicích míst. Řídicí systém je zálohovaný bateriemi pro případ výpadku elektřiny.