Χρήστος Ζαφείρης M.Sc. Υπεύθυνος Δέσμης Έργων Βιοαερίου Τμήμα Βιομάζας ΚΑΠΕ Κέντρο Ανανεώσιμων Πηγών και Εξοικονόμησης Ενέργειας 19 ο χλμ. Λεωφ. Μαραθώνα, 190 09 Πικέρμι Τηλ: 210 6603261, e-mail: czafir@cres.gr Mέλος ΔΣ του Ελληνικού Συνδέσμου Βιοαερίου e-mail: Christos.zafiris@helbio.gr 1
1. Η ΙΔΕΑ ΤΗΣ ΚΕΝΤΡΙΚΗΣ ΜΟΝΑΔΑΣ ΧΩΝΕΥΣΗΣ Προοπτικές για την ελληνική πραγματικότητα εμφανίζει το Δανικό πρότυπο κεντρικών μονάδων βιοαερίου (centralized biogas plants). Συγκεκριμένα, στη Δανία διαχειρίζονται περίπου 1.325.000 τόνους οργανικών υποπροϊόντων ετησίως, σε 20 κεντρικές μονάδες, με ετήσια παραγωγή βιοαερίου 50.000.000 m 3, το οποίο συνεισφέρει στο ενεργειακό σύστημα της Δανίας περίπου 1 PJ συνολική ενέργεια. Η ιδέα της κεντρικής μονάδας συνδυασμένης χώνευσης βασίζεται στην παραγωγή βιοαερίου με την τεχνολογία της ΑΧ, χρησιμοποιώντας ένα ευρύ φάσμα οργανικών υποπροϊόντων που αποτελούνται από ζωικά και αγροτοβιομηχανικά υποπροϊόντα καθώς και ενσιρώματα ενεργειακών φυτών. Η διάθεση των ζωικών υποπροϊόντων των κατηγοριών 2 και 3 για μονάδες παραγωγής βιοαερίου βάση του κανονισμού 1774/2002 διαδικασία που παρουσιάζεται στην Εικόνα 1. και του 1069/2009 ακολουθεί την Σημαντική είναι η χωροθέτηση της κεντρικής μονάδος (Εικόνες 2, 3), η οποία πρέπει να εγκαθίσταται σε περιοχές με υψηλό δυναμικό βιομάζας (οργανικών υποπροϊόντων), έχοντας σαν βασικό σκοπό τη μείωση του οργανικού φορτίου της περιοχής και τη μείωση του κόστους μεταφοράς των υποπροϊόντων στην μονάδα. Οι μονάδες βιοαερίου λαμβάνουν την πρώτη ύλη, όπως πχ κοπριά ζώων, από κτηνοτροφικές μονάδες που έχουν κτηνιατρική άδεια εγκατάστασης και σε κάθε περίπτωση προέρχονται από εγκεκριμένες και καταχωρημένες σε μητρώα εγκαταστάσεις. Το αντίστοιχο συμβαίνει και για τα άλλα υποπροϊόντα. 2
Παράρτημα II-β : Διάθεση των υλικών κατηγορίας 2 (Κανονισμός 1774/2002 - άρθρο 5-2) ΑΠΟΤΕΦΡΩΣΗ ΥΛΙΚΑ ΚΑΤΗΓΟΡΙΑΣ 2 Κόπρος, Περιεχόμενο πεπτικού συστήματος, Γάλα και πρωτόγαλα Μονάδα Μεταποίησης Υλικών Κατηγορίας 2 133 C- 20 mn - 3 bars ΣΥΝΑΠΟΤΕΦΡΩΣΗ ΕΛΑΙΟΧΗΜΙΚΑ (πλην φαρμακευτικής χρήσης) Ενσίρωση ψαριών, Κυνηγετικά τρόπαια ΛΙΠΑΣΜΑΤΟΠΟΙΗΣΗ ΒΙΟΑΕΡΙΟ ΥΓΕΙΟΝΟΜΙΚΗ ΤΑΦΗ Μονάδα παραγωγής τεχνικών προϊόντων ΔΙΑΣΠΟΡΑ ΣΤΟ ΕΔΑΦΟΣ ΟΡΓΑΝΙΚΑ ΛΙΠΑΣΜΑΤΑ ΒΕΛΤΙΩΤΙΚΑ ΕΔΑΦΟΥΣ Παράρτημα II-γ : Διάθεση των υλικών κατηγορίας 3 (Κανονισμός 1774/2002 - άρθρο 6-2 ) ΑΠΟΤΕΦΡΩΣΗ Μονάδα παραγωγής τεχνικών προϊόντων ΤΕΧΝΙΚΑ ΠΡΟΪΟΝΤΑ ΥΛΙΚΑ ΚΑΤΗΓΟΡΙΑΣ 3 Μονάδα μεταποίησης υλικών κατηγορίας 3 ΑΠΟΤΕΦΡΩΣΗ, ΣΥΝΑΠΟΤΕΦΡΩΣΗ ΖΩΟΤΡΟΦΕΣ ΥΓΕΙΟΝΟΜΙΚΗ ΤΑΦΗ ΛΙΠΑΣΜΑΤΟΠΟΙΗΣΗ ΒΙΟΑΕΡΙΟ Μονάδα παραγωγής ζωοτροφών για ζώα συντροφιάς ΖΩΟΤΡΟΦΕΣ ΓΙΑ ΖΩΑ ΣΥΝΤΡΟΦΙΑΣ Εικόνα 1: Διάθεση υλικών κατηγορίας 2 και 3 για παραγωγή βιοαερίου (Πηγή: Γενική Δ/νση Κτηνιατρικής,Δ/νση Κτην/κης Δημ. Υγείας, Γραφείο Διαχείρισης ζωικών αποβλήτων, Εγκύκλιος με Αρ. Πρωτ. 289663 της 23/Δεκ/2003 Αθήνα) 3
Εικόνα 2: Κεντρική μονάδα συνδυασμένης χώνευσης (Πηγή: Lipp) Τα κτηνοτροφικά απόβλητα συλλέγονται σε δεξαμενές προ συλλογής (Εικόνα 4) από διαφορετικές κτηνοτροφικές μονάδες σε επιλεγμένα σημεία και με κατάλληλα φορτηγά βυτία (Εικόνα 5) μεταφέρονται στη κεντρική μονάδα όπου και αναμειγνύονται με άλλα οργανικά υποπροϊόντα και ενεργειακά φυτά, ομογενοποιούνται και με σύστημα αντλιών οδηγούνται στους χωνευτές για να ξεκινήσει η διαδικασία της ΑΧ που λαμβάνει χώρα σε θερμοκρασία 30 40ºC (μεσόφιλη) ή 50 55ºC (θερμόφιλη), κάτω από ελεγχόμενες συνθήκες υγιεινής μειώνοντας τη δραστηριότητα των παθογόνων οσμών και της μόλυνσης του περιβάλλοντος. Στον Πίνακα 1 παρουσιάζεται η κατηγοριοποίηση της βιομάζας βάσει της Κοινοτικής νομοθεσίας 1774/2002/ΕΚ και 1069/2009. 4
Εικόνα 3: Κεντρική μονάδα Βιοαερίου,(Πηγή: Biogas Nord Ltdwww.lemvingbiogas.com) Εικόνα 4: Δεξαμενές προ συλλογής (Πηγή: Lemving biogas plant) 5
Πίνακας 1: Κατηγοριοποίηση βιομάζας βάση του 1774/2002/ΕΚ (Πηγή: ΙΕΑ Bioenergy Task27 Energy for Biogas; Lars Baadstorp PlanAction, Denmark2003) BIOMAZA ΚΑΤΗΓΟΡΙΑ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ- ΠΑΣΤΕΡΙΩΣΗ Κτηνοτροφικά οργανικά απόβλητα ζωικά υποπροϊόντα και παράγωγα προϊόντα Παχυνόμενοι χοίροι (κοπριά) 2 ΚΑΜΙΑ Χοιρομητέρες (κοπριά) 2 ΚΑΜΙΑ Βοοειδή (κοπριά) 2 ΚΑΜΙΑ Κοτόπουλα κρετοπαραγωγής (κοπριά) 2 ΚΑΜΙΑ Κοτόπουλα αυγοπαραγωγής (Κοπριά) 2 ΚΑΜΙΑ Αιγοπρόβατα (κοπριά) 2 ΚΑΜΙΑ Ιπποειδή (κοπριά) 2 ΚΑΜΙΑ Μόσχοι πάχυνσης (κοπριά) 2 ΚΑΜΙΑ Γουνοφόρα (κοπριά) 2 ΚΑΜΙΑ Ενεργειακές καλλιέργειες Βρώμη (ενσίρωμα) - ΚΑΜΙΑ Σιτάρι (ενσίρωμα) - ΚΑΜΙΑ Σόργο (ενσίρωμα) - ΚΑΜΙΑ Αγρωστώδη (ενσίρωμα) - ΚΑΜΙΑ Αραβόσιτος (ενσίρωμα) - ΚΑΜΙΑ Οργανικά υποπροίοντα σφαγείων ζώων, επεξεργασίας κρέατος, συσκευασίας και κονσερβοποίησης Περιεχόμενο στομάχους (χοίροι) 2 ΚΑΜΙΑ Περιεχόμενο στομάχους,( βοοειδή) 2 ΚΑΜΙΑ Αίμα 3 70 Deg C Εντόσθια ζώου 3 70 Deg C Υπολείμματα Σάρκας/Οστών - 70 Deg C Υπολείμματα σάρκας 3 70 Deg C Κόκκαλα 3 70 Deg C Δέρμα 3 70 Deg C Φτερά 3 70 Deg C Τρίχες 3 70 Deg C Λίπος - 70 Deg C Οστεάλευρο - ΚΑΜΙΑ Νεκρά ζώα τεμαχισμένα 2 133 Deg C Οργανικά υποπροιόντα βρώσιμων Αλιευμάτων-Ιχθυοτροφείων και των προϊόντων τους Εντόσθια, κόκκαλα, κεφαλή 3 70 Deg C Νεκρά ψάρια 3 70 Deg C Ιχθέλαιο - ΚΑΜΙΑ Επίπλευση Ιλύος (fatty fish) 3 ΚΑΜΙΑ Οργανικά υποπροιόντα επεξεργασίας χυμών, ελαιουργικών βιομηχανιών Ζυθοποιίας Οινοποιίας Διαυγαστικά υγρά - ΚΑΜΙΑ Υπολείμματα φρούτων - ΚΑΜΙΑ Υπολείμματα λαχανικών - ΚΑΜΙΑ Καπνός - ΚΑΜΙΑ Φυτικά έλαια/μαργαρίνη - ΚΑΜΙΑ Ηλιάλευρο - ΚΑΜΙΑ Πολτός/Υπολείμματα ζύμωσης κόκκων - ΚΑΜΙΑ Πηκτίνη ιλύος - ΚΑΜΙΑ Αλευρα - ΚΑΜΙΑ Αλλοι τύποι Βιομάζας Απορρίματα νοικοκυριών(οργανικά) 3 70 Deg C Απορρίματα εστιατορίων (οργανικά) 3 70 Deg C Λύματα (δευτεροβάθμια) 3 70 Deg C Λύματα (πρωτοβάθμια) 3 70 Deg C Λάσπη σηπτικής δεξαμενής 3 70 Deg C Αφυδατωμένη λάσπη (δευτεροβάθμια) 3 70 Deg C Γλυκερίνη - ΚΑΜΙΑ Αλκοόλη - ΚΑΜΙΑ Τυρόγαλο - ΚΑΜΙΑ Συμπυκνωμένο τυρόγαλο - ΚΑΜΙΑ 6
Εικόνα 5: Φορτηγά βυτία (Πηγή: Χ. Ζαφείρης, ΚΑΠΕ) Τα προϊόντα της ΑΧ είναι: α) το βιοαέριο, το οποίο οδηγείται σε κατάλληλο αεριοφυλάκιο (Εικόνα 6) και αφού υποστεί διαδικασίες καθαρισμού και αφύγρανσης τροφοδοτεί μηχανές εσωτερικής καύσης (Εικόνα 7) ή αεριοστρόβιλους για παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας και θερμότητας, Εικόνα 6: Αεριοφυλάκιο (Πηγή: Χ. Ζαφείρης, ΚΑΠΕ) 7
Εικόνα 7: Μηχανή εσωτερικής καύσης Jenbacher (Πηγή: Χ. Ζαφείρης, ΚΑΠΕ) και β) το χωνεμένο υπόλειμμα που με κατάλληλες διαδικασίες διαχωρισμού και εξάτμισης μπορεί να μετατραπεί σε στερεό και υγρό λίπασμα (Εικόνα 8). Εικόνα 8: Διαδικασία διαχωρισμού και εξάτμισης του χωνεμένου υπολείμματος (Πηγή: Lars Baadstrop). 8