Jäätmetest kütuseni. Biogaas sõidukitele Projekt „From Waste to Traffic Fuel“ (W-Fuel)Biogaasi tootmise tänapäevatehnoloog...
Tehnoloogilised võimalused biogaasi               tootmiseks EestisOrgaanilistest jäätmetest ja biomassist toodetakse biog...
ToorainedEestis sobivad biogaasi tootmiseks•       põllumaal kasvatatavad energiakultuurid,•       loomafarmide läga ja sõ...
Tehnoloogia oleneb toorme omadustestBiogaasi tootmisel on kasutusel nii märg- kui kakuivkääritustehnoloogia, märgkääritus ...
Biogaasiseadmeidvõib olla nii väikseid...
...kui suuri
Biogaasi tootmise etapid•   biolagunevate jäätmete või biomassi eeltöötlemine    (kuivkääritamise puhul): purustamine, pee...
Põllumajandusliku biogaasijaama põhimõtteskeemBios Bioenergysysteme GmbHhttp://www.bios-bioenergy.at/en/electricity-from-b...
Biogaasijaamu 1990-ndatestFotod T. Kurissoo
Biogaasijaama süda on kääritiKääriti on biogaasijaama kõige olulisem osa – süda. Kääritis, millesorgaaniline aine anaeroob...
Firma SBBiogas GmbH ehitatud biogaasijaam Saksamaal, BadDürrenbergis                                                      ...
Biogaasibakterid armastavad sooja    Enamikus intensiivkääriteis on käärimine mesofiilne    (käärimistemperatuur 30–38oC)....
Põllumajanduslikud biogaasijaamadVarem – biogaasi toore reoveesete või vedelsõnnik;viimased 5–7 aastat biogaasijaamad, mil...
Kääritite toiteseadmeidKääritite toiteseadmeid:a on pumbatava toorme segur,b tahke toorme annusti, milles üks segur toidab...
Biogaasi puhastamineBiogaasi kasutamiseks mootorikütusena tuleb see muudestkoostisosadest (peamiselt süsihappegaasist ja v...
Eestis tegutsevad, kavandatavad ja potentsiaalsed biogaasi tootmisjaamad    Põllumajandustoormel põhinev                Re...
Aravete biogaasijaam          Nurgakivi - 30. september 2011.                              Koostootmisjaam asub OÜ Aravete...
Biogaasi tootmise võimalused HarjumaalHarjumaal töötab juba praegu üks vanemaid ja edukamaid biogaasijaamu –AS Tallinna Ve...
Biogaasi potentsiaal – Harju maakond                                                        W-Fuel           Kättesaadavus...
Energiakultuurid biogaasi tootmiseks– käesoleval ajal biogaasi tootmiseks Harjumaal ja Lääne-Virumaal ei kasutataVõimalik ...
Suurimad veisefarmid Harjumaal, 2009      Farm                                    Loomi                  <1 a       >1a   ...
BIOGAASIJAAM HARJU MAAKONNASAsukoht: Kuusalu vald,   Harju maakond         Miks peaks rajama biogaasijaama Hinnu seafarmi ...
Sõnniku ja läga kogused ning biometaani oodatavsaagis Hinnu farmis (2009, PRIA andmete põhjal)                       Tegur...
Biojäätmed Kuusalu asula (1200 elanikku, 2011) Kiiu (900 elanikku, 2011) Mõned toitlustusettevõtted Eeldus, et biojäätmeid...
ReoveeseteKuusalu kohalik reoveepuhasti Allika külas, Hinnu farmi lähedal (2004.a.,Kuusalu Soojus OÜ)Olmereovesi ja tööstu...
Energiakultuurid Hinnu farmi ümbruses                        Kasutamata maa        Haritav maa      Aasta           Pindal...
Parameeter/ substraat                                                  VäärtusSealäga (Hinnu seafarm)Reaktori koormus (org...
Hinnu farmi biogaasijaama toodangu prognoos       Biometaani (100% CH4) kogutoodang       kõigist substraatidest 1 310 763...
Tehnoloogia valik Hinnu farmi biogaasijaamale• Kaheastmeline kääriti (rohtne  biomass)• Soojuse ja elektri  koostootmisese...
Hinnu farmi biogaasijaama võimalik skeemFirma SBBiogas GmbH ehitatud biogaasijaam Saksamaal, Bad Dürrenbergis
Biogaasi kasutamise võimalused Biogaasi edasiseks kasutamiseks on kaks võimalust:     B1 Farmis toodetud biogaasi kasutata...
Hinnu farmi biogaasijaam: metaanipotentsiaal, elektriline ja soojuslik võimsusVariant B1           Biogaasi toore         ...
Hinnu farmi biogaasijaama ja koostootmisseadmespetsifikatsioon       No     Parameteer                  Ühik        Väärtu...
Hinnu farmi biogaasijaam: biogaasi puhastaminemootorikütuseksVariant B2•Madalsurve (kuni 0,5 bar) membraaniga, topeltseint...
Digestaadi kasutamine Käärimisjääk (digestaat), eriti selle vedel osa, on toormest meeldivama lõhnaga ja väga hea väetis, ...
Biogaasi puhastamine: võõrised biogaasisVesi – korrosioon, külmumineH2S – korrosioon, mürgine, saab vähendada kääritamise ...
Biogaasi puhastamine: standardid•   CH4 sisaldus või Wobbe arv (IW) ja vee kastepunkt;                              VC küt...
GaasipuhastustehnoloogiadKõikuvrõhu adsorptsioon (pressure swing adsorption, PSA) – süsinikdioksiidadsorbeerub rõhu all ol...
VesiskraberVeeringlusega vesikraber) CO2ja /või H2S kõrvaldamiseksbiogaasist (Wellinger &Lindberg, 2004).
Uusimad gaasipuhastustehnoloogiadKrüogeenne puhastamine – gaasisegu jahutatakse kolmes astmes,muutes ka rõhku. Temperatuur...
Biometaan kui võimalik mootorikütus HarjumaalHinnu biogaasijaama ja            Hinnu biogaasijaama asukoht jagaasipuhastus...
TänuavaldusAnton LaurSirje PädamTiit KallasteAleksander MaastikChristoph HamkensTõnu KurissooMargus PloomTerje Menert
Tänan kuulamast!
From Waste to Traffic Fuel, 2012
Upcoming SlideShare
Loading in...5
×

From Waste to Traffic Fuel, 2012

534

Published on

From Waste to Traffic Fuel project is studying and promoting biogas production and its use as transport fuel in southern Finland and northern Estonia. The project is working in six case areas where it is providing both the administration and the private companies research-based information and plans, the tools they need to find the possibilities of local energy production.

Published in: Technology
0 Comments
0 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

No Downloads
Views
Total Views
534
On Slideshare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
1
Actions
Shares
0
Downloads
3
Comments
0
Likes
0
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Transcript of "From Waste to Traffic Fuel, 2012"

  1. 1. Jäätmetest kütuseni. Biogaas sõidukitele Projekt „From Waste to Traffic Fuel“ (W-Fuel)Biogaasi tootmise tänapäevatehnoloogiad ja rakendamine Hinnu seafarmi näitel Harjumaal Interreg IVA projekti W-Fuel seminar 20.03.2012 Anne Menert
  2. 2. Tehnoloogilised võimalused biogaasi tootmiseks EestisOrgaanilistest jäätmetest ja biomassist toodetakse biogaasi nii Eestiskui ka Soomes praegu veel väga vähe.Ometi võimaldavad olemasolevad keskkonnasõbralikud tehnoloogiadsaada biogaasist kvaliteetset mootorikütust või kasutada seda elektrija soojuse koostootmiseks.Käimasoleva projekti W-Fuel üks ülesandeid on pakkudanäidislahendusi biogaasi tootmiseks ja kasutamiseks eeskättmootorikütusena.Eestis on vaatlusalused piirkonnad Harju ja Lääne-Viru maakonnad,kus on kõige rohkem sobivat tooret. Allpool kirjeldatakse biogaasiajakohaseid tootmistehnoloogiaid, mida saaks näidislahendustesaluseks võtta.
  3. 3. ToorainedEestis sobivad biogaasi tootmiseks• põllumaal kasvatatavad energiakultuurid,• loomafarmide läga ja sõnnik,• rohtne biomass,• biolagunevad jäätmed ja• reoveesete.Biogaasi (prügilagaasi) tekib arvestataval määral ka suuremates prügilates. Neid ressursse arvestades võiks Eestis toodetav biogaasi aastakogus olla 390 miljonit Nm3 (normaalkuupmeetrit), sh biogaas rohtsest biomassist umbes 5%-lt haritavalt maalt 1. Metaani (CH4) on selles hinnanguliselt 235 miljonit Nm3, s.o kolmandik Eesti praegusest maagaasi aastatarbimisest.1Oja,A., Trink, T. Estonian experiences of SME-s introducing biogas technologies. Nordicbioenergy conference, Jyväskylä, Finland, 5–9 September 2011.
  4. 4. Tehnoloogia oleneb toorme omadustestBiogaasi tootmisel on kasutusel nii märg- kui kakuivkääritustehnoloogia, märgkääritus siis, kui toormekuivainesisaldus on 4–13 (40) % ning kuivkääritus 20–40% puhul.Märgkääritus sobib eriti hästi vedelsõnniku (läga) jaoks,kuid seda kasutatakse ka rohtse biomassi puhul.Kuivkääritamisel on väga oluline materjali läbisegamineja niisutamine nii, et anaeroobne lagunemine oleksühtlane ning biogaasi teke intensiivne. Eestile seetehnoloogia hästi ei sobi, sest talvel on külmunud tooretraske kääritisse annustada.
  5. 5. Biogaasiseadmeidvõib olla nii väikseid...
  6. 6. ...kui suuri
  7. 7. Biogaasi tootmise etapid• biolagunevate jäätmete või biomassi eeltöötlemine (kuivkääritamise puhul): purustamine, peenestamine, sõelumine ja segamine;• kääritamine, mis algab toorme annustamisega kääritisse (kääriti toitmisega) ning mille kestel käärivat massi soojendatakse ja segatakse;• biogaasi kogumine, töötlemine, säilitamine ja kasutamine;• käärimisjäägi (digestaadi) käitlemine.
  8. 8. Põllumajandusliku biogaasijaama põhimõtteskeemBios Bioenergysysteme GmbHhttp://www.bios-bioenergy.at/en/electricity-from-biomass/biogas.html
  9. 9. Biogaasijaamu 1990-ndatestFotod T. Kurissoo
  10. 10. Biogaasijaama süda on kääritiKääriti on biogaasijaama kõige olulisem osa – süda. Kääritis, millesorgaaniline aine anaeroobselt laguneb, s.o käärib, tooret soojendatakse jasegatakse.Protsessi lõppsaadused on biogaas ja käärimisjääk (digestaat).Kääriteid on mitmesuguseid. Neist lihtsaim on standardne, pidevaltannustatav kääriti, milles käärimine kestab 30–60 päeva. Segureid ei olening käärivat massi segab vaid sellest läbi tõusev biogaas.Intensiivkääriti on standardsega võrreldes samm edasi. Käärivat massisoojendatakse ja segatakse põhjalikult ning nii kääriv mass kui ka käärititoitmine on ühtlasemad. See võimaldab kääriti mahtu vähendada, milletõttu omakorda paranevad protsessi stabiilsus ja tõhusus. Tähtis on käärititoitmise ühtlus – tooret tuleb sisse anda kas pidevalt või kindlateajavahemike tagant, et vältida äkk-koormust, mille suhtes metanogeensedmikroorganismid on väga tundlikud.
  11. 11. Firma SBBiogas GmbH ehitatud biogaasijaam Saksamaal, BadDürrenbergis Seguriajamid Bad Dürrenbergi biogaasijaama katuselToormed (rohtne biomass ja läga) sisestatakse rõngakujulise püstkääriti sisemisse ossa ja kääritatakse 40 päeva temperatuuril 50°C. Seal tekib 90 % biogaasist. Seejärel juhitakse käärinud mass veel 40 päevaks välimisse ossa (temperatuur 38°C) ning lõpuks järelkääritisse. Tänu kääritite kompaktsusele ja tõhusale isolatsioonile (soojusjuhtivustegur: 0,4 W/m2K) kulub käärimistemperatuuri hoidmiseks vaid 12,5–20 % toodetud energiast isegi siis, kui välistemperatuur on –20°C.
  12. 12. Biogaasibakterid armastavad sooja Enamikus intensiivkääriteis on käärimine mesofiilne (käärimistemperatuur 30–38oC). Anaeroobne käärimine võib toimuda ka kõrgemal, termofiilsetele bakteritele sobival temperatuuril (termofiilne käärimine, temperatuur 50–57oC). “+” “-”• kiirem protsess (temperatuuri • energiakulu suurem; tõusuga biokeemiliste • vädu kvaliteet kehvem (sisaldab reaktsioonide kiirus kasvab); rohkesti lahustunud aineid);• parem tahke materjali kasutus; haisuprobleem;• parem vädu eraldusvõime; • ebastabiilsem protsess• patogeensete organismide (termofiilsed mikroorganismid tõhusam hävimine. tundlikud temperatuurimuutuste suhtes)
  13. 13. Põllumajanduslikud biogaasijaamadVarem – biogaasi toore reoveesete või vedelsõnnik;viimased 5–7 aastat biogaasijaamad, mille kaas- või põhitoore on rohtne biomass(suurem metaanitook → majanduslikult tõhusam protsess)
  14. 14. Kääritite toiteseadmeidKääritite toiteseadmeid:a on pumbatava toorme segur,b tahke toorme annusti, milles üks segur toidab mitutkääritit (firma Konrad Pumpe) ningc hüdrolüüsimis- ja eelsegamismahuti (firma Hawe-Wester). Fotod C. Hamkens
  15. 15. Biogaasi puhastamineBiogaasi kasutamiseks mootorikütusena tuleb see muudestkoostisosadest (peamiselt süsihappegaasist ja väävelvesinikust)puhastada ja muuta kättesaadavaks.Gaasi kohapeal puhastamine ja kokkusurumine on otstarbekas ainultsuhteliselt suurtes biogaasijaamades.Saksamaal on jaamu, kus gaas puhastatakse võõristest maagaasikvaliteedini – biometaaniks, mida võib tarnida kõikjale, kuhu ulatubmaagaasivõrk
  16. 16. Eestis tegutsevad, kavandatavad ja potentsiaalsed biogaasi tootmisjaamad Põllumajandustoormel põhinev Reoveesettel põhinev Prügilagaasil põhinev Harjumaa AS Tallegg, Biogaas OÜ (Loo) ASTallinna Vesi Paljassaare reoveepuhastusjaam Tallinna Prügila (Jõelähtme) Pääsküla prügila Saaremaa Saare Economics Kuressaare Veevärk Raplamaa Salutaguse Pärmitehase veepuhastusjaam Lääne-Virumaa OÜ Vinni Biogaas Tapa Vesi AS Rakvere Vesi AS Ida-Virumaa Narva veepuhastusjaam Uikala prügila Tartumaa OÜ Tartu Biogaas (Ilmatsalu) Tartu Veevärgi biogaasijaam Aardlapalu prügila (Doranova Baltic OÜ) Soone Farm OÜ Järvamaa OÜ Aravete Biogaas OÜ Oisu Biogaas Väätsa Agro OÜ Väätsa prügila Põlvamaa Põlva Biogaas OÜ AS Revekor Pääsküla prügila – tegutsevad biogaasijaamad Jõgevamaa OÜ Aravete Biogaas – kavandatavad (toetust saanud) biogaasijaamad Torma Biogaas OÜ AS Tallegg (Loo) – kavandatavad biogaasijaamad Evemar AS AS Ekseko – potentsiaalsed (idee tasemel) biogaasijaamad OÜ Puidukaubandus Viljandimaa AS Ekseko Võrumaa OÜ Kimeko Pärnumaa Rääma (Paikuse) prügila, OÜ Paikre, Doranova Baltic OÜ
  17. 17. Aravete biogaasijaam Nurgakivi - 30. september 2011. Koostootmisjaam asub OÜ Aravete Agro Mägise suurfarmi kõrval. Käivitub 2012. aasta aprillis. Maksumus ~ 6 miljonit eurot. Tasuvusaeg ~ 8 aastat. Tootmisvõimsus 2 MWel +2 MWs Elektrienergia müük – Nord Pool Soojusenergia müük – OÜ Avoterm Aastane toormevajadus ~ 100 000 t (veisesõnnik)Nordecon Betoon OÜ,betoon@nordecon.com;Texo Ehitus OÜ info@texo.ee
  18. 18. Biogaasi tootmise võimalused HarjumaalHarjumaal töötab juba praegu üks vanemaid ja edukamaid biogaasijaamu –AS Tallinna Vesi Paljassaare reoveepuhastusjaama oma.Prügilagaasi ammutatakse ka Pääsküla ja Jõelähtme prügilatest.Veisefarmid on Harjumaal suhteliselt väikesed – 56 % farmides on alla 100loomühiku. Suuremaid, üle 600 loomühikuga farme on kaheksa, nende hulgasnäiteks OÜ Kuivajõe Farmer, AS Pakar, AS Aatmaa jt.Biogaasi tootmiseks sealägast on aga vähemalt kaks piisavalt suurt seafarmi: OÜHinnu seafarm Kuusalu lähedal ja OÜ Samirte Keila vallas. Peale sealäga onvõimalik toore kanasõnnik, sest Harjumaal paiknevad Eesti suurimate munatootjate(Eesti Munatooted AS ja Tallegg AS) kanalad.Biogaasi saaks maakonnas toota näiteks Hinnu farmi sealägast ja rohtsestbiomassist ning tõenäoliselt on otstarbekas rakendada mesofiilset käärimist.PRIA 2009. aasta andmetel võib Harjumaal olla kuni 55 496 ha taimse biomassikasvatamiseks sobivat maad (põllumajandusmaad ja poollooduslikku rohumaad).Loole kavandab Biogaas OÜ biogaasi- ning soojuse ja elektri koostootmisjaama,mis kasutaks toormena kana- ja veisesõnnikut, biolagunevaid olmejäätmeid jatootmisjääke (õlleraba).
  19. 19. Biogaasi potentsiaal – Harju maakond W-Fuel Kättesaadavus Kogus Metaani Variant B biogaasi tootmiseks CH4 took Biomassi liigid 2008 toodang 2020 2020 tonni tonni % tonni m3/t VM* m3/a 2 660 2 660 - - - 517 104 I Biojäätmed toiduainetetööstuselt sh: Loomsete kudede jäätmed 2 660 2 660 90% 2 394 216 517 104 II Olmejäätmed 24 759 24 263 - - - 766 771 sh: Biolagundatavad köögi- ja 241 236 33% 78 97 7 566 sööklajäätmed Toiduõli ja -rasv 4 4 33% 1,3 288 374 Biolagundatavad aia- ja 324 317 0% - - - haljastusjäätmed Biojäätmete osa 24 190 23 706 33% 7 823 97 758 831 segaolmejäätmetes III Reoveesetted 23 420 23 420 100% 42 983 640 IV Sõnnik** 210 326 213 152 - - - 2 109 158 sh: Veiste vedelsõnnik 172 457 175 044 55% 96 274 10 962 740 Sigade vedelsõnnik 23 859 24 098 99% 23 857 10 238 570 Kanasõnnik 14 010 14 010 80% 11 208 81 907 848 V Energiakultuurid biogaasi 0 40 640 oKA - - - 12 903 200 tootmiseks 300 m3/t sh: Päideroog 0 20 320 oKA 100% 20 320 VS oKA*** 6 096 000 335 m3/t Ristik 0 20 320 oKA 100% 20 320 VS oKA*** 6 807 200 KOKKU 17 279 873 *Sõnniku prognoosi baasaasta on 2009 **VM – värske mass (tooraine) ***oKA – kuivaine orgaaniline osa (orgaaniline aine)
  20. 20. Energiakultuurid biogaasi tootmiseks– käesoleval ajal biogaasi tootmiseks Harjumaal ja Lääne-Virumaal ei kasutataVõimalik kasutadaumbes 5% haritavast maastumbes 20% kasutamata maast (Eesti Biogaasi Assotsiatsioon).Harjumaa (2009): Lääne-Virumaa (2009)~55,000 ha haritavat maad ~ 97,000 ha haritavat maad~43,400 ha kasutamata maad ~ 23,300 ha kasutamata maadOodatav kasv aastaks 2020 – haritav maa ca 0.5%, kasutamata maa ca 2% aastas.Kasutamata maa – on PRIA registrites alates 2004.a. 2000-ndate algusest kasutamatamaa võib olla energiakultuuride kasvatamiseks mitte sobiv (võsastunud). Arvestatakse vaidaastatel 2009-2020 kasutamata jäänud maid.Soovitavad energiakultuurid: päideroog (Phalaris arundinacea)ja ristik (Trifolium pratense), mõlema keskmine aastane saagikus ~9 t k.a./ha.Kasvupindalade võimalik suhe 50:50.Võimalikud alternatiivsed toormed rukkivilis, mais, põhk.Prognoositav saak aastal 2020~40,600 tonni (kuivaine järgi) Harjumaal~50,600 tonni (kuivaine järgi) Lääne-Virumaal.
  21. 21. Suurimad veisefarmid Harjumaal, 2009 Farm Loomi  <1 a  >1a  Asukoht Veiseid Piimalehmi(ametlik nimetus) kokku veiseid veiseidOÜ KUIVAJÕE FARMER KOSE VALD,  KARLA KÜLA 1 744 1 163 267 896 581AS METSAKÜLA PIIM HARKU VALD, KUMNA KÜLA 1 187 795 194 601 392AS PAKAR RAE VALD, JÜRI ALEVIK 940 686 215 471 254OÜ REVER SAUE VALD, TUULA KÜLA 891 692 196 496 199AS FERAX HAIBA KERNU VALD, HAIBA  KÜLA  703 470 111 359 233AS AATMAA JÕELÄHTME VALD, LOO  693 458 93 365 235 ALEVIKOÜ HALJAVA JÕELÄHTME VALD,  673 443 118 325 230 HALJAVA KÜLAAS SAIDAFARM NISSI VALD, LEHETU  632 448 149 299 184 KÜLAVILAMA TALU‐ÜHISTU KOSE VALD, VILAMA KÜLA 548 322 44 278 226OÜ UURI SUURTALU KUUSALU VALD, UURI KÜLA 543 355 79 276 188AS VALINGU MÕIS SAUE VALD, VALINGU KÜLA 526 347 83 264 179Loomade arv kokku 9 080 6 179 1 549 4 630 2 901Sõnniku kogus kokku (t) 69 857 35 045 3 098 31 947 34 812
  22. 22. BIOGAASIJAAM HARJU MAAKONNASAsukoht: Kuusalu vald, Harju maakond Miks peaks rajama biogaasijaama Hinnu seafarmi lähiümbruses? •Hinnu seafarm – suurim seafarm Harju maakonnas •Farmi lähedal Allika külas asub Kuusalu reoveepuhasti •Energiakultuuride kasvatamine lähiümbruses on aastaks 2020 üsna tõenäone •Maagaasijuhe Kuusalu lähedal Tehnoloogia •Märgkääritustehnoloogia •Täieliku segamise meetod •Vertikaalne kääriti max 6 000 m3 Jõudlus •28 000 tonni biomassi: seasõnnik ja –läga, reoveesetted, energiataimed •1,4 miljonit m3 biometaani aastas
  23. 23. Sõnniku ja läga kogused ning biometaani oodatavsaagis Hinnu farmis (2009, PRIA andmete põhjal) Tegur Sõnnik Tegur Läga CH4 m3/t CH4 took Loomaliik Arv (tahe- t/a (läga) t/a märgmass m3/a sõnnik)Nuumsead 3230 0,7 2261 1,6 5168 10 51 680Põrsad 6993 0,5 3497 0,8 5594 10 55 944Nooremised 253 0,5 127 1,6 405 10 4048Emised 718 4 2872 5,7 4093 10 40 926Kuldid 11 4 44 5,7 63 10 627Kokku 11 205 8800 15 323 153 225
  24. 24. Biojäätmed Kuusalu asula (1200 elanikku, 2011) Kiiu (900 elanikku, 2011) Mõned toitlustusettevõtted Eeldus, et biojäätmeid kogutakse liigiti
  25. 25. ReoveeseteKuusalu kohalik reoveepuhasti Allika külas, Hinnu farmi lähedal (2004.a.,Kuusalu Soojus OÜ)Olmereovesi ja tööstuslik reovesi (OÜ Balti Spoon)Aktiivmudapuhastus, biotiigid, N bioloogiline ja P bioloogiline ja keemilineärastusReoveepuhasti parameetrid:Orgaaniline koormus 3500 ie;Keskmine heljumikoormus 210 kg/d;Keskmine lämmastikukoormus (Nüld) – 30 kgN/d;Keskmine fosforikoormus (Püld) – 5 kg/d;Väljund: 250 000 m³ /aaastas puhastatud vett, 150 m3 jääkaktiivmuda (9,9%kuivainet, 78,8% orgaanilist kuivainet.C/N suhe 7/1.Rasvapüünise sisu kasutatav biometaani tootmiseks.
  26. 26. Energiakultuurid Hinnu farmi ümbruses Kasutamata maa Haritav maa Aasta Pindala, Pindala, Kasv, % Kasv, % ha ha 2007 3784,0 3870,0 2008 4283,9 13,2 4027,9 4,1 2009 4342,9 1,4 4346,6 7,9Kasvuprognoos 2009- 2020 1057,0 20% 211,4 Prognoos 2020 4591,7 5% 229,6
  27. 27. Parameeter/ substraat VäärtusSealäga (Hinnu seafarm)Reaktori koormus (orgaanilise kuivaine sisalduse (oKA) järgi), kg/m3*d(Fulhage et al., 2011) 1,92 BiogaasireaktoriLäga kogus (värske massi (VM) järgi, kg/aastas 3Kääriti maht, m (vaid sealäga) 15 323 000 743 (kääriti)Kääriti läbimõõt (kõrgusega 12 m), m 8,9 koormuse ja 3Biometaani päevane kogus (oKA järgi), m 428Biometaani aastane kogus, 11 500 siga (oKA järgi), m3 156 295 mahu arvutusTapamajajäätmedTapamajajäätmete kogus (VM järgi), kg/aastas 78 000Biometaani aastane kogus (oKA järgi), m3 16 848Jääkmuda (OÜ Kuusalu Soojus)Jääkmuda kogus (VM järgi), kg/aastas 150 000Biometaani aastane kogus (oKA järgi), m 3 3 511Roheline biomass (kasutamata maadelt Hinnu seafarmi ümbruses)Roheline biomass (VM järgi), kg/aastas 6 793 651Biometaani aastane kogus (oKA järgi), m3 543 560Roheline biomass (haritavatelt maadelt Hinnu Seafarmi ümbrusesBiometaani aastane kogus (oKA järgi), m3 590 550Roheline biomass (VM järgi), kg/aastas 7 380 952Biometaani üldine kogusBiometaani päevane kogus (oKA järgi), m3 3 591 3Biometaani aastane kogus (oKA järgi), m 1 310 763 Substraatide üldine kogus (VM järgi), kg/aastas 29 575 603Kääriti maht, m3 (kõik substraadid) 4225Kääriti läbimõõt (kõrgus 20 m), m 16Biometaani üldine kogus (ilma jääkmudata)Biometaani päevane kogus (oKA järgi), m3 3 582Biometaani aastane kogus (oKA järgi), m3 1 307 253Biogaasi päevane kogus (60% CH4), m3 5970Biogaasi aastane kogus (60% CH4), m 3 2 179 050 VM – värske mass (tooraine);Kääritusjäägi aastane kogus (VM järgi), kg/aastas 14 787 793 oKA – orgaanilise kuivaineKääriti maht, m3 (kõik substraadid) 4208 sisaldusKääriti läbimõõt (kõrgus 20 m), m 16
  28. 28. Hinnu farmi biogaasijaama toodangu prognoos Biometaani (100% CH4) kogutoodang kõigist substraatidest 1 310 763 m3 Ilma reoveesetet kasutamata 1 307 253 m3. Gaasi biometaanisisaldus 60%, ülejäänud 40% on CO2. Niisuguse kvaliteediga biogaasi võib juhtida otse koostootmsseadmesse soojuse ja elektri tootmiseks või puhastada mootorikütuse kvaliteedini (98% CH4).
  29. 29. Tehnoloogia valik Hinnu farmi biogaasijaamale• Kaheastmeline kääriti (rohtne biomass)• Soojuse ja elektri koostootmiseseade või biogaasi puhastus biometaaniks• Termofiilne (CHP) või mesofiilne protsess (mootorikütus) Weiland, 2010
  30. 30. Hinnu farmi biogaasijaama võimalik skeemFirma SBBiogas GmbH ehitatud biogaasijaam Saksamaal, Bad Dürrenbergis
  31. 31. Biogaasi kasutamise võimalused Biogaasi edasiseks kasutamiseks on kaks võimalust: B1 Farmis toodetud biogaasi kasutatakse elektri ja soojuse koostootmisseadmes, põhiliselt farmi enda tarbeks B2 Loodusliku gaasi puhtusastmeni puhastatud biogaas, mis on sobiv mootorikütuseks juhitakse Kuusalu külast mööduvasse maagaasitorustikku (linnulennult 1,2 km farmist)
  32. 32. Hinnu farmi biogaasijaam: metaanipotentsiaal, elektriline ja soojuslik võimsusVariant B1 Biogaasi toore Elektri Elektriline Soojuse SoojuslikBiogaasi  CH4 m3/a tootmine võimsus tootmine võimsuskasutatakse  kWhel kWel kWhh kWh Sealäga 156 295 593 546 74 630 275 79soojuse ja  Tapamaja jääde 16 848 63 982 8 67 941 8elektri  Reoveesetekootootmiseks   (Kuusalu puhasti 3 511 13 333 2 14 158 2(s.h. farmi oma  Allika külastarbeks) Energiakultuurid I (kasutamata maadelt 543 560 2 064 223 258 2 191 960 274 Kuusalu vallas) Energiakultuurid II (haritavatelt maadelt 590 550 2 242 673 280 2 381 452 298 Kuusalu vallas) Kokku 1 310 764 4 977 757 622 5 285 787 661 Kokku (v.a. reoveesete) 1 307 253 4 964 424 621 5 271 628 659
  33. 33. Hinnu farmi biogaasijaama ja koostootmisseadmespetsifikatsioon No Parameteer Ühik Väärtus 1 Substraatide kogus* t/p 81 2 Biogaasitoodang** m3/p 5970 3 Elektritoodang GWh 4,96 4 Elektriline võimsus kW 621 5 Soojusenergia toodang GWh 5,27 6 Soojuslik võimsus kW 659 7 Kääritid arv 2 8 Kääriti maht m3 2100 9 Tööjõukulu h/p 2 10 Pindala ha 0,4 11 Digestaadi kogus t/a 14 788 * Kõigi substraatide kogus, v.a. reoveesete ** Eeldusel, et biometaanisisaldus biogaasis on 60%
  34. 34. Hinnu farmi biogaasijaam: biogaasi puhastaminemootorikütuseksVariant B2•Madalsurve (kuni 0,5 bar) membraaniga, topeltseintegagaasihoidla metaankääriti järel;•1-2 järelkääritit peakääriti järel, et kompenseeridabiogaasi tootmise, puhastamise ja kasutamiseebastabiilsust;•gaasipuhastusseade koos kompressoriga;•kõrgsurvemahutid; No Parameeter Ühik Väärtus•biometaani tankla. 1 Substraatide kogus* t/p 81 2 Biogaasitoodang** m3/p 5970 3 Biometaan m3/p 3 582 4 Biometaan M3/a 1 307 253 5 Kääritid arv 2 6 Kääriti maht m3 2100 7 Tööjõukulu h/p 2 8 Vajalik pindala ha 0,4 9 Digestaadi kogus t/a 14 788 * Kõigi substraatide kogus, v.a. reoveesete ** Eeldusel, et biometaani (CH4) sisaldus biogaasis on 60%
  35. 35. Digestaadi kasutamine Käärimisjääk (digestaat), eriti selle vedel osa, on toormest meeldivama lõhnaga ja väga hea väetis, sest taimetoitained (lämmastik ja fosfor) on selles peamiselt lahustunud, s.o taimedele kättesaadaval kujul. •Tekkiv kogus – 0,5 osa 1 osa siseneva biomassi kohta (märgmass); •toitained säilivad; •homogeensus suureneb; •kuivainesisaldus väheneb → paremini käideldav kui sõnnik/läga; •N-ühendid paremini omastatavad (NH4-N) Kääritusjäägi ja läga kuiv- ja toitainesisalduse võrdlus (Birkmose et al. 2009, Tamm, 2010b) Kuivaine, N-üld, NH4-N, P, K, pH % kg/t kg/t kg/t kg/t Digestaat 4,8 4,4 3,5 1 2,3 7,6 Sealäga 5,0 4,8 2,9 1,1 2,3 7,1 Veiseläga 7,5 3,9 2,4 0,9 3,5 6,9
  36. 36. Biogaasi puhastamine: võõrised biogaasisVesi – korrosioon, külmumineH2S – korrosioon, mürgine, saab vähendada kääritamise käigusSüsihappegaas – alandab gaasi kütteväärtustTolm, vaht ja muu tahke osis – sadestuvad mootoriosadele → kulumineRänioksiidid – sadestuvad mootoriosadele → kulumineVesinikkarbonaadid – korrosioonAmmoniaak (NH3) – korrosioonHapnik või õhk – koos metaaniga plahvatusohtlik segu, vähendab kütteväärtustLämmastik – vähendab kütteväärtustVingugaas – vähendab kütteväärtust, kuigi on põlevgaasKloor ja fluor – mõlemad on korrodeeriva toimega
  37. 37. Biogaasi puhastamine: standardid• CH4 sisaldus või Wobbe arv (IW) ja vee kastepunkt; VC kütuse ülemine kütteväärtus GS kütuse tihedus• Eesti Gaasi Võrguteenuse 2011.a. koostatud standard käsitleb põhisuurusena Wobbe arvu (gaasi ülemine kütteväärtus jagatud ruutjuurega gaasi tihedusest), gaasivõrku antaval gaasil peab see jääma vahemikku 12,7–14,7. CH4 Wobbe arv on 12,735;• on määratud gaasi suhteline tihedus 0,555–0,7;• vee kastepunkt rõhul 70 bar peab olema ≤ –8°C;• süsivesinike kastepunkt rõhuvahemikus 1–70 baari peab olema ≤ –2°C;• gaasi temperatuur peab jääma vahemikku 0–50 °C.
  38. 38. GaasipuhastustehnoloogiadKõikuvrõhu adsorptsioon (pressure swing adsorption, PSA) – süsinikdioksiidadsorbeerub rõhu all olevasse adsorbenti (aktiivsüsi, silikageel, alumiiniumoksiidvõi muu vajalike omadustega aine) ning gaasi jääb alles metaan. Eelnevalt tuleberaldada vesi ja H2S. Adsorbent regenereeritakse rõhu alandamise teel ningsüsinikdioksiid lendub.Vesiskraber (water scrubber) põhineb gaaside erineval lahustuvusel (eritijahedas) vees. Kuna süsihappegaas lahustub vees hästi ja metaan mitte, siis onsaadusteks süsihappegaasirikas vesi ja metaan. Vees lahustuvad ka väävlitsisaldavad ained.Orgaanilis-füüsikaline skraber (organical physical scrubber). Põhimõte onsama, mis eelmisel, ent absorbent ei ole vesi, vaid polüetüleenglükool, miskõrvaldab gaasist vee, süsinikdioksiiidi, väävelvesiniku, hapniku ja lämmastiku.Keemilises skraberis (chemical scrubber) ei absorbeeru süsinikdioksiidlahusesse, vaid reageerib lahuses olevate amiinidega. Lahus regenereeritaksesoojendamise teel. Kui gaasis leidus ka väävelvesinikku, kulubregenereerimiseks rohkem soojust.Membraanpuhastus (membrane tehnology) põhineb gaasimolekulidesuuruserinevusel. Metaanikadu on suhteliselt suur.
  39. 39. VesiskraberVeeringlusega vesikraber) CO2ja /või H2S kõrvaldamiseksbiogaasist (Wellinger &Lindberg, 2004).
  40. 40. Uusimad gaasipuhastustehnoloogiadKrüogeenne puhastamine – gaasisegu jahutatakse kolmes astmes,muutes ka rõhku. Temperatuuril –25 °C eralduvad väävelvesinik, vesi,vääveldioksiid ja siloksaanid. Edasi jahutatakse gaas – 50 °C-ni, siiseraldub süsinikdioksiid vedelikuna, ning järgmises faasis – 78 °C korraltahke ainena.Bioloogiline rikastamine – proovitud on mikroorganismidegaMethanobacterium thermoautotrophicum. Gaasile, milles oli 50-60%CH4, 30-40% CO2 ja 1-2% H2S lisati vesinikku ning gaasisegu lasti läbimikroorganismidega asustatud mikrokiukeskkonna. Tulemuseks olivesiniku- ja väävelvesinikuvaba gaas, milles oli 96% CH4 ja 4% CO2.
  41. 41. Biometaan kui võimalik mootorikütus HarjumaalHinnu biogaasijaama ja Hinnu biogaasijaama asukoht jagaasipuhastusseadme võimalik olemasolev maagaasivõrkasukoht (punane) (tumepunane)Lähim olemasolev tankla Kuusaluasulas Tallinn-Narva maanteel(sinine)
  42. 42. TänuavaldusAnton LaurSirje PädamTiit KallasteAleksander MaastikChristoph HamkensTõnu KurissooMargus PloomTerje Menert
  43. 43. Tänan kuulamast!

×