Najväčší potenciál z biopalív

Bioplyn je jedným z obnoviteľných zdrojov energie, ktorý sa využíva na výrobu elektriny aj tepla. Vzniká vyhnívaním biomasy bez prístupu vzduchu, pri vhodných podmienkach (teplota, pH, skladba vstupného materiálu atď.). Jedná sa o plyn, ktorý je trvalo udržateľný a priateľský k životnému prostrediu. Naviac predstavuje ekonomicky vhodnú alternatívu k fosílnemu zemnému plynu.

Okrem ekologického prínosu má využívanie obnoviteľných zdrojov energie aj vplyv na znižovanie závislosti krajín na dovoze energie a palív zo zahraničia.

V prírode aj v bioplynovej stanici

Proces premeny vstupného organického materiálu na bioplyn sa začína rozkladom zložitých organických látok mikroorganizmami na jednoduchšie látky (cukry, aminokyseliny a mastné kyseliny). Následne kyselinotvorné a acetogenické mikroorganizmy produkujú kyseliny (napr. kyselinu octovú). Uvoľňuje sa pritom oxid uhličitý a vodík. V neskoršej fáze sa vytvára metán. Hovoríme o anaeróbnej fermentácii (bez prístupu vzduchu), ktorá prirodzene prebieha v prírode. Napr. v mokradiach, sedimentoch, či tráviacom ústrojenstve (najmä) prežúvavcov.

Tento proces sa využíva aj v bioplynových staniciach. Nie darmo niektorí zainteresovaní hovoria, že “bioplynka je taká betónová krava”. Výhodou je, že v tom istom čase prebiehajú všetky vyššie uvedené fázy. Vstupnými surovinami môžu byť:

• poľnohospodárske (maštaľný hnoj, hnojovica, nedožraté krmivo, krycie plodiny),
• potravinárske odpady (ovocie, zelenina, starý chlieb, srvátka, odpady z bitúnkov a pod.),
• biologicky rozložiteľné odpady z domácností a reštaurácií,
• cielene pestované plodiny.

Pritom sú tieto materiály zhodnocované energeticky, ale aj materiálovo.

Premena organických materiálov na užitočné výstupy

Vo fermentore, plynotesne uzavretej a vyhrievanej nádrži, sa premieňajú organické materiály na bioplyn, pri teplote 39 – 50 stupňov Celzia. Vyprodukovaný plyn sa vďaka spaľovaciemu motoru s generátorom (kogeneračnej jednotke) premení na elektrickú energiu a teplo. Výhodou je, že vzniká len toľko CO₂, koľko predtým absorbovali rastliny počas fotosyntézy. Ďalšou možnosťou je bioplyn vyčistiť na biometán, ktorý je svojim zložením totožný so zemným plynom a predstavuje tak jeho ekologickú alternatívu.

Zdroj: https://www.sba.sk/otazky-a-odpovede/

Zloženie bioplynu

Hlavnými zložkami bioplynu sú najmä metán (CH₄) a oxid uhličitý (CO₂). Ďalej v ňom nájdeme menšie množstvá stopových plynov:
Zdroj: http://www.bpstvrdosin.eu/sk/bioplyn  

Na čo sa bioplyn využíva?  

Bioplyn sa premieňa v bioplynovej stanici na energiu vo forme elektriny a tepla. Alebo sa čistí na biometán. Je vhodný pre širokú škálu koncového použitia:

1. Najjednoduchším využitím je jeho spálenie v plynovom kotle a výroba tepla (najmenej  efektívne a ekonomické).
2. V kogeneračnej jednotke sa z neho vyrába elektrická energia a teplo (teplo je tu ako vedľajší produkt). Motory kogeneračných jednotiek dosahujú účinnosť pri výrobe elektrickej energie 32 – 40 %. Pri využití odpadového tepla motora je možné celkovú účinnosť zvýšiť na 80 – 85 %.
3. Vyčistený na biometán má veľmi široký rozsah použitia. Môže sa napr. dodávať do siete ako náhrada fosílneho zemného plynu.
4. Stlačený alebo skvapalnený biometán možno použiť ako pohon dopravných prostriedkov (bioCNG/bioLNG).

Prednosti bioplynu

Bioplyn je obnoviteľný, stabilný a regulovateľný zdroj energie, ktorý je z hľadiska produkcie CO₂ neutrálny. Viacerými spôsobmi pomáha, spolu s biometánom, znižovať emisie skleníkových plynov:

1. Zachytáva emisie metánu, ktoré by inak unikli do atmosféry. Organické zvyšky sa odvedú do kontrolovaného prostredia bioplynových staníc. Zabráni sa tak uvoľňovaniu metánu, ktorý vzniká pri rozklade organickej hmoty. 
2. Nahrádzajú fosílne palivá ako zdroje energie.
3. V procese výroby bioplynu vzniká ďalší produkt, digestát. Používa sa ako kvalitné hnojivo. Znižuje tak potrebu používania umelých hnojív, na ktorých výrobu sa používa fosílny zemný plyn.

Z bezpečnostného hľadiska je výhodná jeho relatívne vysoká zápalná teplota. Ako aj veľmi pomalé šírenie horenia (vďaka prítomnosti CO₂), spolu s veľmi malým rozsahom medze zápalnosti. Bioplyn horí len vtedy, ak jeho podiel vo vzduchu dosiahne 6 – 12 %. V porovnaní s tým má propán, a najmä vodík, podstatne širší rozsah zápalnosti, z čoho vyplývajú väčšie bezpečnostné riziká.

Zaujímavosti  o bioplyne v číslach

2,28 kWh elektrickej energie a 2,7 kWh tepla
možno získať z bioplynu s objemom 1 m₃ a obsahom cca 0,6 m₃ metánu.

5,5 – 7,0 kWh/m³
je výhrevnosť bioplynu v závislosti od jeho obsahu metánu.

2x vyššia ako u vodíka
je výhrevnosť bioplynu (v pomere k objemu). Ale menšia ako u zemného plynu, propánu a metánu. 

Hustota 1,2 kg/m³
bioplynu – je teda o niečo ľahší ako vzduch. Znamená to, že unikajúci bioplyn sa nehromadí pri zemi alebo v priehlbinách ako veľmi ťažký propán. Naopak, stúpa a veľmi rýchlo sa mieša so vzduchom, čím znižuje nebezpečenstvo horenia alebo výbuchu.

Viac o projekte ALFA (v angličtine):
https://alfa-res.eu/

Slovenská bioplynová asociácie a jej aktivity:
https://www.sba.sk/

Užitočné zdroje na ďalšie štúdium bioplynu