Przepływomierze dla biogazu – kluczowy element rozwoju polskiej energetyki
Rozwój odnawialnych źródeł energii stanowi strategiczny cel polskiej energetyki. Biogazownie rolnicze, będące na świecie coraz popularniejszą technologią produkcji energii odnawialnej, od jakiegoś czasu cieszą również się cieszą coraz większym zainteresowaniem w Polsce, w szczególności w kontekście programu „Polityki energetycznej Polski do 2030 roku”, przedstawionym przez Ministerstwo Gospodarki. Kolejne ustawy, ułatwiające prowadzenie tego rodzaju produkcji i działalności (m.in. Nowelizacja Ustawy Prawo Energetyczne, Ustawa z dnia 13 lipca 2023 r. o ułatwieniach w przygotowaniu i realizacji inwestycji w zakresie biogazowni rolniczych), pozwalają na rozwój nie tylko dużych przedsiębiorstw energetycznych, ale również indywidualnych rolników oraz mniejszych zakładów.
Czym jest biogaz?
Biogaz jest efektem fermentacji beztlenowej biomasy oraz stanowi cenne źródło energii odnawialnej. Jego wykorzystanie w przemyśle pozwala na redukcję emisji gazów cieplarnianych i zwiększenie efektywności energetycznej. Kluczowym aspektem w zarządzaniu i optymalizacji wykorzystania biogazu jest precyzyjny pomiar jego przepływu, co umożliwia zastosowanie odpowiednich przepływomierzy masowych.
Jak powstaje biogaz i z czego się składa?
Biogaz powstaje w wyniku fermentacji beztlenowej. Proces ten można podzielić na cztery główne etapy:
Hydroliza: W pierwszym etapie złożone związki organiczne, takie jak węglowodany, tłuszcze i białka, są rozkładane na prostsze związki przez enzymy hydrolityczne. W wyniku hydrolizy powstają cukry proste, aminokwasy i kwasy tłuszczowe.
Acydogeneza: Produkty hydrolizy są dalej rozkładane przez bakterie acidogenne, co prowadzi do powstania kwasów organicznych, głównie kwasu octowego, propionowego i butanowego, a także alkoholi, wodoru i dwutlenku węgla.
Acetogeneza: Kwasy organiczne i alkohole są przekształcane przez bakterie acetogenne w kwas octowy, wodór i dwutlenek węgla. W tym etapie powstają substraty wykorzystywane przez bakterie metanogenne.
Metanogeneza: W końcowym etapie bakterie metanogenne przekształcają kwas octowy, wodór i dwutlenek węgla w metan (CH₄) i dwutlenek węgla (CO₂). To właśnie ten etap jest kluczowy dla produkcji biogazu, który składa się głównie z tych dwóch gazów.
Skład biogazu to w dużej mierze metan i dwutlenek węgla, ale zawierać może też w różnych proporcjach parę wodną (zmienna ilość, w zależności od wilgotności), azot (0-10%), tlen (0-2%), siarkowodór (0-1%) i amoniak (śladowe ilości). Biogaz nie ma ani zapachu ani barwy i jest gazem palnym.
Czym jest biogaz rolniczy?
Nowelizacja Ustawy Prawo Energetyczne wprowadza nowy art. 3 punkt 20a, który definiuje biogaz rolniczy jako paliwo gazowe otrzymywane z surowców rolniczych, produktów ubocznych rolnictwa, płynnych lub stałych odchodów zwierzęcych, produktów ubocznych lub pozostałości przemysłu rolno spożywczego lub biomasy leśnej w procesie fermentacji metanowej. W przypadku biogazowni rolniczych, zakończenie procesu produkcji biogazu wiąże się z uzyskaniem tzw. pofermentu.
Przepływomierze dla biogazu – dlaczego warto zastosować te urządzenia w biogazowni?
Przepływomierze to urządzenia umożliwiające dokładne określenie ilości gazu przepływającego przez instalację. W kontekście biogazu, precyzyjne pomiary są kluczowe z kilku powodów:
1. Optymalizacja procesów spalania
Dokładne dane na temat ilości biogazu pozwalają na optymalne ustawienie parametrów procesów spalania, co przekłada się na wyższą efektywność energetyczną i mniejsze zużycie surowca.
2. Monitorowanie produkcji
Przepływomierze umożliwiają ciągłe monitorowanie produkcji biogazu, co jest istotne dla kontroli jakości procesu fermentacji oraz wczesnego wykrywania ewentualnych problemów.
3. Rozliczenia finansowe
W przypadku sprzedaży biogazu lub rozliczeń wewnętrznych, precyzyjne pomiary są niezbędne do dokładnych kalkulacji ekonomicznych.
4. Regulacje prawne
Wiele krajów wprowadza regulacje dotyczące emisji gazów cieplarnianych, które wymagają dokładnego monitorowania i raportowania ilości biogazu wykorzystywanego w procesach przemysłowych. W kontekście prawa polskiego, znaczenie ma m. in. ocena oddziaływania na środowisko generowana moc gazu, zatwierdzona przez Urząd Marszałkowski.
Przepływomierze dla biogazu
Na rynku dostępnych jest kilka typów przepływomierzy, które można zastosować w pomiarach biogazu. Do najczęściej stosowanych należą:
Rurka pitota
Rurka Pitota deltaflow zapewnia najwyższy poziom precyzji i doskonałą niezawodność pomiarów, nawet w ekstremalnych warunkach, dzięki specjalnemu profilowi sondy.
Urządzenia te powodują najniższe straty ciśnienia spośród wszystkich przepływomierzy różnicy ciśnień i dlatego są bardzo energooszczędne. Przeznaczone do pomiarów przepływu gazów, cieczy, pary, od mediów czystych do skrajnie zanieczyszczonych i/lub agresywnych. Idealnie sprawdzają się zastosowaniach z biogazem.
Przepływomierze masowe Coriolisa
Przepływomierz masowy Coriolisa SYS-SMF wykonują pomiar masy przepływającego gazu na podstawie siły Coriolisa działającej na oscylującą rurę. Są najlepszym rozwiązaniem, gdy wymagana jest maksymalna dokładność i doskonała niezawodność pomiarów. Posiadają szeroki zakres pomiarowy oraz dostarczają pożądane wyniki przepływu masowego, gęstości i temperatury gazów i cieczy.
SYS-SMF potwierdził swoją wysoką jakość w pomiarach w Physikalisch – Technische Bundesanstalt (PTB) w Brunszwiku; to wyjątkowe urządzenie zostało opracowane we współpracy z Uniwersytetem Oksfordzkim, TÜV i PTB.
Przepływomierze termiczne
Wykorzystują zasadę chłodzenia termicznego do pomiaru przepływu gazu. Są one bardzo dokładne i niezawodne, co czyni je idealnymi do zastosowań przemysłowych z biogazem.
Przepływomierze ultradźwiękowe
Używają fal ultradźwiękowych do pomiaru prędkości przepływu gazu. Są szczególnie przydatne w sytuacjach, gdzie biogaz może zawierać zanieczyszczenia lub jest pod wysokim ciśnieniem.
Wykorzystanie biogazu w procesach przemysłowych
Biogaz znajduje szerokie zastosowanie w różnych gałęziach przemysłu. Przede wszystkim jest wykorzystywany jako paliwo do produkcji energii elektrycznej i cieplnej. Dzięki swojej wysokiej wartości opałowej, biogaz jest efektywnym źródłem energii, które można stosować zarówno w małych instalacjach kogeneracyjnych, jak i dużych elektrowniach.
W przemyśle chemicznym biogaz jest często używany jako surowiec do produkcji metanolu i innych związków chemicznych. Może również służyć jako substytut gazu ziemnego w procesach technologicznych, co pozwala na redukcję kosztów i zmniejszenie zależności od paliw kopalnych.
Kolejnym ważnym zastosowaniem biogazu jest jego wykorzystanie w systemach oczyszczania ścieków. Proces fermentacji beztlenowej nie tylko pozwala na produkcję biogazu, ale również na redukcję ilości odpadów organicznych i poprawę jakości odprowadzanych ścieków.
Podsumowując
Korzyści, jakie daje biogaz, już dawno zostały dostrzeżone w innych krajach UE, jednak wciąż pozostają niewykorzystane w pełni potencjału w Polsce. Według stanu na 14 marca 2023 r., do rejestru wytwórców biogazu rolniczego wpisanych było zaledwie 146 instalacji, należących do 122 podmiotów. W Niemczech istnieje dziś za to ponad 10 tysięcy biogazowni, a biomasa odpowiada tam za prawie 10% miksu energetycznego.
Wciąż rozwijający się sektor produkcji odnawialnych źródeł energii w Polsce wyraża wysokie zapotrzebowanie na optymalizację procesów. Dzięki zastosowaniu przepływomierzy masowych, zarówno duże biogazownie, jak i mniejsze biogazownie rolnicze mogą osiągnąć pełny potencjał zakładu, poprawić jakość procesów przemysłowych i wyników produkcji, jednocześnie spełniając regulacje prawne oraz zapewniając sobie wyższą efektowną energetyczną.
Inwestycja w odpowiedni przepływomierz przekłada się na korzyści ekonomiczne i ekologiczne, czyniąc biogaz jeszcze bardziej atrakcyjnym rozwiązaniem dla polskiego przemysłu.
Add comment
Musisz się zalogować, aby móc dodać komentarz.