Państwo Pojdowie ze wsi Studzianka od 1995 r. prowadzą wspólnie 34-hektarowe gospodarstwo rolno-hodowlane. Produkcja rolna obejmuje głównie zboża, ziemniaki i buraki cukrowe. Hodowla to: średnio rocznie 14 tys. sztuk niosek oraz 250 sztuk świń. Zastosowana w małej biogazowni technologia jest rozwiązaniem chroniącym środowisko, ponieważ proces fermentacji od momentu wpompowania lub podania przenośnikiem zgrzebłowym substratu do komory fermentacyjnej aż do zakończenia procesu fermentacji w zbiorniku gnojowicy pofermentacyjnej jest procesem beztlenowym. W żadnej fazie przebieg fermentacji nie ma bezpośredniej styczności z otoczeniem, a gnojowica pofermentacyjna ma obniżony poziom odorów do ok. 10% w stosunku do odorów pierwotnych.
Około 40% energii elektrycznej i cieplnej pochłaniają urządzenia biogazowni. Pozostała część wytworzonej energii cieplnej wykorzystywana jest w gospodarstwie. Nadwyżki energii elektrycznej sprzedawane są zakładowi energetycznemu. Produktem ubocznym pracy biogazowni jest naturalny nawóz rozrzucany na polu.
Koszt inwestycji wyniósł ok. 400 tys. zł. Po roku pracy zostanie sporządzony bilans zysków i strat, na podstawie którego zostanie oszacowana stopa zwrotu z tej inwestycji. Zakłada się, że wyniesie ona ok. pięć lat. Ze względu na prostą konstrukcję instalacji, niski koszt jej wykonania, opłacalność oraz ochronę środowiska należy mieć nadzieję, że w najbliższych latach powstanie więcej podobnych, głównie w gospodarstwach hodowlanych.
Podstawowym urządzeniem instalacji jest komora fermentacyjna. Jest to cysterna stalowa o średnicy ok. 2,8 m i długości ok. 10,3 m (objętości ok. 61,0 m3), izolowana termicznie. Zbiornik gnojowicy pofermentacyjnej to zbiornik betonowy zbrojony, okrągły, o średnicy 10 m i wysokości 5 m, zagłębiony w ziemi na ok. 1,5 m. Zbiornik biogazu wykonano z tworzywa sztucznego (kauczuku butylowego) w formie worka o pojemności ok. 90,0 m3. Umieszczony on został (zawieszony) w typowym silosie zbożowym (blaszanym) o średnicy ok. 5,0 m i wysokości ok. 6,0 m. Zielonki do zakiszania składowane są na pobliskim polu w odległości ok. 200 m od drogi i najbliższych zabudowań, w razie potrzeby przywożone są bezpośrednio przed użyciem w procesie technologicznym. Odpady zbożowe wykorzystywane w biogazowni występują pod wieloma postaciami: pozostałości po omłotach rzepaku, omłotach zbóż, pogryzione przez gryzonie ziarno, zamoknięte i zapleśniałe ziarno. Odpady okopowe to liście buraków, uszkodzone ziemniaki i pozostałości warzyw. Gnojowica świńska spływa bezpośrednio z chlewni do nakrytego kanału zrzutowego i tam jest gromadzona. Kanał pełni rolę zbiornika wstępnego dla instalacji biogazowni. Odchody z kurnika przy każdorazowym uruchomieniu taśm służących do ich usuwania są zabierane i bezpośrednio przewożone na przyczepie, a potem wrzucane do zbiornika wstępnego.
Po ich wymieszaniu w odpowiednich odstępach czasowych są pompowane do komory fermentacyjnej. Kiszonka z pryzmy przywożona jest w razie potrzeby (szczególnie w czasie nasadzania kur) codziennie i na jeden dzień zapasu na płytę doraźnego składowania substratów stałych, bezpośrednio w sąsiedztwie komory fermentacyjnej. Z płyty zrzucana jest do zagłębionej niszy, w której znajduje się czerpak podajnika zgrzebłowego, transportującego substraty stałe do komory fermentacyjnej. Obornik po usunięciu z obory jest bezpośrednio dostarczany pod transporter, od razu wrzucany do niszy czerpaka transportera i przemieszczany do komory fermentacyjnej. Odpady zbożowe i pozostałości z karmy są bezpośrednio wrzucane do niszy zrzutowej lub zbiornika wstępnego (w zależności od konsystencji).
Końcowa część dotychczas istniejącego w obrębie chlewni zakrytego kolektora zrzutowego gnojowicy z chlewni jest przystosowana do permanentnego gromadzenia gnojowicy od świń, dostarczanych odchodów z kurnika i pozostałych substratów. Kolektor pełni rolę zbiornika wstępnego, wyposażonego w mieszadło. Mieszadło jest uruchamiane celem homogenizowania wprowadzonych substratów, bezpośrednio przed każdym pompowaniem substratów do komory fermentacyjnej. Czynności rozdrabniania, a następnie pompowania są dokonywane przez 15 minut, pięć razy w ciągu dnia. Substraty w postaci stałej, np. kiszonki kukurydzy, trawy, obornika, podawane są do komory fermentacyjnej transporterem zgrzebłowym w podobnych przedziałach czasowych.
Komora fermentacyjna wyposażona jest w: kolumnę gazową do gromadzenia biogazu zamontowaną na jej górnym grzbiecie, transporter ślimakowy do podawania substratów stałych, poziome mieszadło ze zintegrowanym układem grzewczym (wodnym) oraz połączeniem przelewowym (syfonowym), łączącym komorę fermentacyjną ze zbiornikiem gnojowicy pofermentacyjnej.
Zbiornik gnojowicy pofermentacyjnej to zbiornik betonowy hermetycznie zamknięty, o pojemności ok. 392 m3, wyposażony w: mieszadło, zawór bezpieczeństwa, dwa otwory wziernikowe przeszklone oraz przelew syfonowy do przelewu nadmiaru przefermentowanej i odgazowanej gnojowicy do istniejącego już zbiornika przechowującego gnojowicę do przewidzianego prawem czasu wylewania pod uprawy.
W komorze fermentacyjnej substraty są ogrzewane do stałej temperatury 380°C. Koniecznym czynnikiem prawidłowej fermentacji jest m.in. okresowe mieszanie substratów w komorze fermentacyjnej. Mieszanie występuje cyklicznie, w okresie dnia pięć razy po ok. 10 minut, przy prędkości obrotowej mieszadła ok. trzech obrotów na minutę. Istotą mieszania jest zatapianie kożucha (niszczenie górnej warstwy, wtórne jej rozdrobnienie oraz rozprowadzenie w płynnej masie substratu). Usuwa się tym sposobem blokadę dobrego przebiegu fermentacji, stwarzając jednocześnie dobre warunki dla działalności szczepów bakteryjnych wytwarzających (produkujących) biogaz.
Biogaz gromadzi się w kolumnie komory fermentacyjnej, skąd rurociągiem doprowadzany jest do zbiornika i równolegle do agregatu kogeneracyjnego. Do układu gazowego jest również podłączona rura gazowa ze zbiornika gnojowicy pofermentacyjnej. Jej zadaniem jest, by ewentualne resztki gazowe wydobywające się z gnojowicy pofermentacyjnej były doprowadzone do silnika spalinowego kogeneratora, a nie przedostawały się do otoczenia.
Za pomocą zbiorczego rurociągu biogaz jest doprowadzany do silnika gazowego agregatu kogeneracyjnego. Silnik, spalając biogaz, napędza generator elektryczny, który wytwarza energię elektryczną. Energię cieplną pozyskuje się z układu chłodzenia silnika i układu wydechowego. Zebrana razem w wymienniku energia cieplna podgrzewa wodę, która w pierwszym rzędzie zostaje kierowana do instalacji ogrzewania substratu w komorze fermentacyjnej, a pozostała część wykorzystana jest do ogrzewania budynku mieszkalnego i podgrzewania wody użytkowej. Kogenerator i wszystkie urządzenia technologicznie z nim związane są zgrupowane w pomieszczeniu maszynowni, zlokalizowanej w istniejącym garażu. Pomieszczenie to zostało adaptowane i przebudowane, aby spełniało wymogi bezpieczeństwa. Ciśnienie biogazu w całym układzie (przestrzeni gazowej) nie przekracza 0,005 Bara. Układ gazowy wyposażony jest także w zawór bezpieczeństwa i pochodnię (do spalania nadwyżek biogazu).
Biogazownia wytwarza w ciągu doby ok. 180 m3 biogazu (ok. 55% CH4). Pozwala to na pracę kogeneratora o mocy 22,0 kW (przy zużyciu 9,2-11,0 m3/h), średnio na 18 godzin pracy na dobę. Do głównych urządzeń maszynowni, oprócz kogeneratora, należą: szafa sterownicza, zasobnik z wymiennikiem ciepła, instalacja wody ciepłej z zaworami i pompami wody. Ciepła woda kierowana jest do instalacji grzewczej komory fermentacyjnej oraz do obwodów wody użytkowej w domu mieszkalnym i budynkach inwentarskich. W maszynowni zainstalowana jest również pompka powietrza, której zadaniem jest dozowanie poprzez rotametr powietrza do kolumny gazowej w celu redukcji siarkowodoru (H2S) w biogazie.
W wyniku reakcji siarkowodoru z tlenem otrzymuje się m.in. niewielkie ilości siarki, która, opadając do gnojowicy, jest jednym z elementów nawozu.
Dane dotyczące gospodarstwa i biogazowni autor uzyskał od właścicieli gospodarstwa oraz dr. inż. Jana Cebuli i mgr. inż. Ludwika Latochy z Politechniki Śląskiej.
RYSZARD TYTKO
źródło: Eurogospodarka nr 2/2011