Dlaczego stabilny substrat jest ważniejszy niż duża ilość biomasy?

W planowaniu mikrobiogazowni bardzo łatwo skupić się na jednym pytaniu: ile biomasy mamy w gospodarstwie?

To ważne, ale nie jest najważniejsze.

Znacznie istotniejsze może okazać się to, ile substratu mamy dostępnego regularnie, jak zmienia się jego skład i czy jesteśmy w stanie zapewnić jego dostawy przez cały rok.

Mikrobiogazownia nie jest instalacją, którą można zasilać przypadkowo. Fermentacja metanowa to proces biologiczny wymagający stabilnych warunków. Nagłe zmiany ilości lub rodzaju substratu mogą prowadzić do spadku wydajności, zaburzenia fermentacji, a w skrajnych przypadkach nawet do przestoju instalacji.

Dlatego przy projektowaniu mikrobiogazowni warto patrzeć nie tylko na ilość biomasy, ale przede wszystkim na jej dostępność, jakość i przewidywalność.

Duża ilość biomasy nie zawsze oznacza duży potencjał

Wyobraźmy sobie gospodarstwo, które posiada dużą ilość pozostałości roślinnych po żniwach.

Na pierwszy rzut oka wygląda to bardzo dobrze.

Problem pojawia się, kiedy okazuje się, że większość tej biomasy dostępna jest tylko przez kilka tygodni w roku.

Fermentor natomiast potrzebuje substratu przez cały czas.

Jeżeli przez kilka miesięcy mamy nadmiar biomasy, a później jej brakuje, pojawia się konieczność:

• magazynowania substratów,
• pozyskania dodatkowych materiałów,
• zmiany receptury,
• dostosowania dawki,
• odpowiedniego planowania logistyki.

Dlatego sezonowy nadmiar nie powinien być utożsamiany ze stałym potencjałem substratowym gospodarstwa.

Fermentor lubi stabilność

Mikroorganizmy odpowiedzialne za produkcję biogazu najlepiej funkcjonują w określonych warunkach.

Każdy substrat dostarcza do fermentora określoną ilość materii organicznej i składników odżywczych. Zmiana rodzaju substratu oznacza więc również zmianę warunków procesu.

Jeżeli zmieniamy substrat stopniowo, mikroorganizmy mogą dostosować się do nowych warunków.

Jeżeli natomiast jednego dnia podajemy jedną mieszankę, a następnego zupełnie inną, możemy doprowadzić do zaburzenia równowagi biologicznej.

Może to skutkować m.in.:

• wahaniami produkcji biogazu,
• zmianą zawartości metanu,
• zakwaszeniem fermentora,
• pogorszeniem warunków fermentacji,
• koniecznością ograniczenia obciążenia instalacji.

Dlatego stabilność wsadu jest jednym z podstawowych elementów prawidłowej pracy biogazowni.

Liczy się nie tylko ilość, ale jakość substratu

Dwie partie biomasy o tej samej masie mogą mieć zupełnie inną wartość dla biogazowni.

Przy analizie substratu należy uwzględnić m.in.:

• zawartość suchej masy,
• zawartość substancji organicznej,
• biodegradowalność,
• potencjalny uzysk biogazu,
• zawartość azotu,
• wilgotność,
• obecność zanieczyszczeń.

Dlatego samo stwierdzenie:

„Mam 1000 ton biomasy”

nie pozwala jeszcze określić, jaką instalację można na jej podstawie zaprojektować.

Znacznie bardziej przydatna jest informacja:

„Mam określoną ilość konkretnego substratu, o znanych parametrach, dostępnego w określonym czasie i możliwego do regularnego podawania do fermentora”.

Regularność dostaw ma znaczenie dla ekonomiki

Stabilny substrat to nie tylko kwestia technologii.

To również kwestia finansów.

Jeżeli gospodarstwo ma własne substraty dostępne przez cały rok, może ograniczyć koszty ich zakupu i transportu.

Jeżeli natomiast instalacja jest uzależniona od substratów zewnętrznych, należy uwzględnić:

• cenę zakupu,
• transport,
• przeładunek,
• magazynowanie,
• ewentualne przygotowanie substratu,
• ryzyko zmian cen i dostępności.

Może się więc okazać, że tańszy substrat dostępny lokalnie i regularnie będzie dla biogazowni bardziej wartościowy niż materiał o większym potencjale energetycznym, ale dostępny tylko sezonowo lub wymagający kosztownego transportu.

Własny substrat to duża przewaga

Jednym z największych atutów gospodarstwa planującego mikrobiogazownię jest dostęp do własnych substratów.

Mogą to być m.in.:

• gnojowica,
• obornik,
• odpady z produkcji zwierzęcej,
• pozostałości pasz,
• produkty uboczne własnego przetwórstwa,
• wybrane odpady roślinne.

W takim przypadku rolnik ma większą kontrolę nad kosztami i logistyką.

Nie oznacza to jednak, że wszystkie własne substraty należy wykorzystać.

Najważniejsze jest stworzenie stabilnej i technologicznie odpowiedniej mieszanki.

Współfermentacja pomaga stabilizować proces

Wiele gospodarstw nie posiada jednego substratu, który samodzielnie zapewniałby optymalne warunki fermentacji.

Dlatego stosuje się współfermentację.

Przykładowo:

gnojowica + obornik + odpady roślinne

może być bardziej korzystną mieszanką niż wykorzystanie każdego z tych materiałów osobno.

Różne substraty mogą wzajemnie uzupełniać swoje właściwości.

Jeden materiał może zapewniać odpowiednią wilgotność i buforowość, inny dostarczać większej ilości materii organicznej, a kolejny zwiększać potencjał energetyczny mieszanki.

Kluczowe jest jednak właściwe dobranie proporcji.

Sezonowość trzeba uwzględnić już na etapie projektu

To szczególnie ważne w gospodarstwach rolnych.

Dostępność substratów zmienia się wraz z porami roku.

Latem mogą pojawiać się świeże pozostałości roślinne. Jesienią zmienia się struktura dostępnej biomasy. Zimą część substratów może być dostępna wyłącznie dzięki wcześniejszemu magazynowaniu.

Dlatego projektowanie mikrobiogazowni powinno uwzględniać cały roczny kalendarz substratów.

Warto przygotować prostą tabelę:

Dopiero taki bilans pokazuje, czy gospodarstwo rzeczywiście posiada wystarczającą ilość biomasy do stabilnego zasilania instalacji.

Nie projektuj biogazowni pod jeden dobry sezon

To jeden z najczęstszych błędów.

Jeżeli w danym roku gospodarstwo ma wyjątkowo dużą ilość biomasy, nie oznacza to jeszcze, że instalację należy projektować na maksymalną ilość dostępnego materiału.

Podstawą powinien być realny, powtarzalny potencjał gospodarstwa.

Lepiej mieć instalację, która stabilnie pracuje przez cały rok, niż większą instalację, która przez część roku nie ma odpowiedniej ilości substratu.

Co w przypadku brakującego substratu?

Jeżeli analiza pokaże, że gospodarstwo nie ma wystarczającej ilości własnych substratów, nie oznacza to automatycznie, że inwestycja jest niemożliwa.

Możliwe jest uzupełnienie wsadu o substraty zewnętrzne.

W takim przypadku trzeba jednak dokładnie przeanalizować:

• odległość od dostawcy,
• koszt transportu,
• stabilność dostaw,
• jakość substratu,
• warunki jego magazynowania,
• wpływ na proces fermentacji.

W praktyce lokalny i przewidywalny substrat może być jednym z kluczowych czynników opłacalności inwestycji.

Stabilny substrat pomaga stabilizować produkcję energii

Celem mikrobiogazowni nie jest samo wyprodukowanie biogazu.

Biogaz ma zostać przekształcony w użyteczną energię.

Może to być:

⚡ energia elektryczna,
🔥 energia cieplna,
🏭 energia wykorzystywana w procesach technologicznych gospodarstwa.

Im bardziej stabilna jest produkcja biogazu, tym łatwiej przewidywać ilość dostępnej energii.

To ma szczególne znaczenie w gospodarstwach, które chcą zwiększyć autokonsumpcję i ograniczyć zależność od energii kupowanej z sieci.

Co sprawdzić przed budową mikrobiogazowni?

Przed rozpoczęciem inwestycji warto przygotować bilans substratów.

Powinien zawierać:

1. rodzaj dostępnych substratów,
2. ich ilość,
3. okres dostępności,
4. sposób magazynowania,
5. parametry jakościowe,
6. koszt pozyskania,
7. koszt transportu,
8. potencjalny uzysk biogazu,
9. możliwość współfermentacji,
10. dostępność substratów uzupełniających.

Dopiero na tej podstawie warto dobierać moc instalacji.

Najpierw substraty, później moc

To zasada, którą warto zapamiętać:

Nie dobieramy ilości substratu do wybranej wcześniej mocy mikrobiogazowni.

Najpierw analizujemy rzeczywiste zasoby gospodarstwa.

Dopiero później określamy, jaką ilość biogazu możemy uzyskać i jaka moc instalacji będzie odpowiednia.

To pozwala ograniczyć ryzyko przewymiarowania.

W przypadku mikrobiogazowni 20 czy 50 kW szczególnie ważne jest dopasowanie instalacji do realnych możliwości gospodarstwa, a nie wyłącznie do jego powierzchni.

Sierpień to dobry moment na analizę

Koniec lata jest bardzo dobrym momentem na wykonanie takiego bilansu.

Żniwa dostarczają informacji o rzeczywistej ilości pozostałości roślinnych, a gospodarstwo może jednocześnie przeanalizować swoje zużycie energii i zapotrzebowanie na ciepło.

Warto więc wykorzystać ten okres do przygotowania danych, które później mogą stać się podstawą koncepcji mikrobiogazowni.

Podsumowanie

W mikrobiogazowni nie wygrywa gospodarstwo, które ma najwięcej biomasy.

Wygrywa gospodarstwo, które potrafi zapewnić:

odpowiedni substrat + odpowiednią ilość + odpowiednią jakość + regularność dostaw.

Stabilny substrat oznacza większą przewidywalność procesu, łatwiejsze zarządzanie instalacją i lepszą kontrolę kosztów.

Dlatego przed inwestycją warto zrobić dokładny bilans całorocznych zasobów gospodarstwa.

Nie pytajmy tylko:

„Ile mam biomasy?”

Lepiej zapytać:

„Ile biomasy mogę regularnie i ekonomicznie dostarczać do fermentora przez cały rok?”

To właśnie odpowiedź na to pytanie powinna być jednym z fundamentów dobrze zaprojektowanej mikrobiogazowni.

Jeżeli chcesz sprawdzić, czy substraty dostępne w Twoim gospodarstwie pozwalają na stabilną pracę mikrobiogazowni, skontaktuj się z naszym zespołem. Pomożemy przeanalizować dostępne surowce i dobrać rozwiązanie dopasowane do rzeczywistych warunków gospodarstwa.