Biogaz - co to jest i jego skład

Biogaz jest niczym innym, jak mieszaniną gazów, których powstawanie przypisuje się fermentacji beztlenowej, czyli anaerobowej. Najczęściej powstaje on z rolniczego sektora, ponieważ rozkładowi ulegają rośliny, odchody zwierzęce, jak i również pozostałe wszelkie związki organiczne. Do nich zaliczają się również odpadu biodegradowalne. Zatem jest to odnawialna energia, której wytwarzanie wyjątkowo korzystnie działa na środowisko naturalne. Powstawanie biogazu sprzyja między innymi ograniczeniu ilości składowisk śmieci.

Skład biogazu zawiera w sobie przede wszystkim metan oraz dwutlenek węgla. Jednak dokładny skład gazów oraz ich procentowy udział jest uzależniony od tego, z czego biogaz powstaje. Pod tym względem rozróżnia się trzy grupy substratów, na bazie których odbywa się produkcja biogazu. Do pierwszej grupy zaliczają się odpady domowe, które tworzą tak zwany gaz wysypiskowy. Tego typu odpady powodują wytwarzanie biogazu, którego głównym składnikiem jest metan (nawet do 60%) oraz dwutlenek węgla (do 40%). Ponadto na wykresach ukazuje się para wodna, azot, a także tlen.

Zdecydowanie większy odsetek metanu powstaje w wyniku fermentacji odpadów rolniczych, jak i również pozostałości powstałych przy działalności oczyszczalni ścieków. W tych przypadkach produkcja metanu sięga nawet 75%, natomiast dwutlenku węgla od 20 do 30%. Należy wspomnieć również, że w zależności od odpadu rolniczego lub wysypiskowego, skład biogazu może zawierać siarkowodór oraz krzemiany w postaci osadów. Jeżeli ukazuje się osad, to należy go usunąć, ponieważ jest on traktowany jako zanieczyszczenie.

Jak powstaje biogaz?

W celu zrozumienia tego, jak wygląda wytwarzanie biogazu, musimy wrócić do trzech głównych substratów, które mają bardzo duży wpływ na ostateczny skład biogazu. Należy mieć na uwadze, że powstawanie biogazu jest naturalnym procesem, który możemy zauważyć na każdym składowisku odpadów komunalnych. Jednak po to, by dzięki odpadom była pozyskiwana energia odnawialna, wytwarzanie musi odbywać się w sposób kontrolowany.

Zatem możemy wyróżnić trzy technologie powstawania biogazu, do których zalicza się:

  • Produkcja biogazu rolniczego - najczęściej znajdują się w pobliżu dużych areałów z uprawami bądź przy hodowli zwierząt. Na skład biogazu ma wpływ taki substrat jak biomasa roślinna, gnojowica, bądź też odpady z produkcji odzwierzęcej lub roślinnej (cukrownie, rzeźnie). Powstawanie biogazu rolniczego, a także nawozu organicznego, często jest nie tylko efektem odpadów rolniczych. Należy wspomnieć również o specjalnych uprawach roślin takich jak kukurydza, burak cukrowy, czy też burak pastewnych, z których uzyskuje się procent metanu.
  • Produkcja biogazu z odpadów komunalnych - energia odnawialna powstająca w ten sposób, a dokładniej jej ilość, jest zależna od dokładnego składu substratu. Niestety są to niejednoznaczne informacje, w związku z tym ze składowiska o pojemności 1 tony można uzyskać od 200 do 500 m3 biogazu. Najlepszymi efektami ukazuje się składowisko składające się z samych lub w przeważającej części z odpadów organicznych.
  • Produkcja biogazu z oczyszczalni ścieków - w tym przypadku wykorzystuje się osady ściekowe, które powstają na skutek biologicznych technologii oczyszczania ścieków. Jednak ze względu na bardzo zróżnicowany skład osadów, który może być również niebezpieczny dla człowieka, należy poddać go fermentacji tlenowej lub beztlenowej. Właśnie w przypadku fermentacji bez zastosowania tlenu, mamy do czynienia z powstawaniem biogazu. Jeśli szukasz więcej porad, sprawdź także zebrane w tym miejscu artykuły o odnawialnych źródłach energii.

Wartość opałowa biogazu i jego zastosowanie

Energia odnawialna w postaci biogazu jest jednym z najwyżej kalorycznych paliw. Wartość opałowa biogazu wynosi nawet 23 MJ/m3. Dla porównania wartość opałowa węgla kamiennego waha się od 22 do 27 MJ/m3, w zależności od jego jakości. Dużo niższa wartość opałowa przypada takim paliwom jak słoma, pellet drzewny, czy też suche drewno. W związku z tym biogaz jest bardziej opłacalnym paliwem niż biomasa. Jeżeli chodzi o to, jakie paliwo jest najbardziej kaloryczne, to wartość opałowa oleju opałowego jest najwyższa, ponieważ wynosi ona ponad 40 MJ/m3.

Zastosowanie biogazu rolniczego, wysypiskowego bądź powstałego w wyniku fermentacji osadów ściekowych, jest naprawdę bardzo szerokie. Dzięki niemu może powstawać energia elektryczna lub cieplna. Jeżeli chodzi o produkcję prądu, to do tego celu wykorzystuje się specjalne silniki dwupaliwowe bądź turbiny elektryczne. Natomiast zastosowanie biogazu do produkcji energii cieplnej, jest możliwe przy odpowiednio dopasowanych kotłach. Instalacja tego typu musi być koniecznie dostosowana do tego typu paliwa.

Piece gazowe w promocyjnych cenach - sprawdź!

Biogaz, zaraz obok gazu ziemnego, posiada również bardzo szerokie zastosowanie w elektrociepłowniach. Kogeneracja jest technologią produkcyjną, dzięki której produkowana jest nie tylko energia elektryczna, ale również cieplna. W procesach tego typu ukazuje się szerokie zastosowanie odnawialnych źródeł energii. Kogeneracja pozwala na unikanie strat energii cieplnej, która traktowana jest jako odpad w tradycyjnych elektrowniach. Warto dodać, że energia elektryczna powstaje w ten sposób o wiele efektywniej.

Kogeneracja pozwala zatem na zasilanie różnych obiektów o bardzo dużym zapotrzebowaniu mocy cieplnej. Należy mieć na uwadze, że kogeneracja jest dość innowacyjnym rozwiązaniem. Jednak na skalę Europy, energia elektryczna i cieplna w wyniku tego typu procesów, obejmuje ok. 10% udziałów. Niestety instalacja tego typu nadal nie jest dostępna do budynków mieszkalnych jednorodzinnych.

Energia odnawialna a biomasa i energia geotermalna

Biogaz nie jest jedynym typem paliwa zaliczającego się do odnawialnych źródeł energii. Warto jednak przypomnieć, że dzięki niemu możliwa jest do uzyskania energia elektryczna i cieplna jednocześnie. Kogeneracja ukazuje się jako coraz popularniejsze rozwiązanie, określane również zieloną energią. Jednak oprócz biogazu rolniczego, możemy mieć do czynienia z innymi źródłami energii odnawialnej. Do nich zalicza się między innymi energia geotermalna oraz biomasa.

Pozostałe źródła energii odnawialnej:

  • Biomasa - jednocześnie może stanowić bezpośrednie paliwo do uzyskiwania energii cieplnej. Do tego celu dostosowana jest instalacja w postaci np. kotła na pellet lub zagazowującego. Instalacja na biomasę może wyróżniać się również kotłami z górnym bądź dolnym spalaniem. Ponadto biomasa może także zostać potraktowana jako substrat do produkcji biogazu.
  • Energia geotermalna - jest to energia cieplna wydobywana z wnętrza ziemi, gruntu lub wody znajdującej się w skałach. Energia geotermalna jest najtrudniej pozyskiwanym typem energii, jednak o bardzo wysokiej efektywności. Instalacja jest niezwykle kosztowna, a możliwość jej założenia zależy od uwarunkowań geologicznych oraz geomorfologicznych. Energia geotermalna jest również wyjątkowo kosztownym sposobem pozyskiwania energii cieplnej lub elektrycznej, ze względu na prace związane z wykonaniem odwiertów, często o znacznej głębokości.
Czy ten artykuł był dla Ciebie pomocny?
Oceń
Dla 96,3% czytelników artykuł okazał się być pomocny