International Biogas Study Tour Etelä-Saksa ja Itävalta

International Biogas Study Tour Etelä-Saksa ja Itävalta 30.9.-6.10.2006 Annimari Lehtomäki Jyväskylä Innovation Oy 1 International Biogas Study Tour Järjestäjä IBBK International Biogas and Bioenergy Center of Competence 30.9.-6.10.2006 25 osallistujaa Kohteet: 9 biokaasulaitosta Landwirtschaftliches Hauptfest, Stuttgart suuret maatalousmessut GE Jenbacherin tehtaat, Jenbach, Itävalta U.T.S. GmbH, Obertaufkirchen, Saksa University of Hohenheim, Saksa University of Natural Resources and Applied Life Sciences (BOKU), Wien, Itävalta 2

Biokaasu Saksassa Vuoden 2005 lopussa 2 700 maatilamittakaavan biokaasulaitosta - 650 MW el kapasiteetti 1% Saksan sähköntuotannosta - Nopea kasvu: vuonna 1990 n. 100 laitosta, v. 2000 noin 1000 Biokaasulla tuotetun sähkön myyntihinta enimmillään 21 eurosenttiä / kwh - Tästä 4-6 senttiä jos laitos käyttää energiakasveja, 2 senttiä jos käytössä uutta teknologiaa (esim. kuivaprosessit, stirling-moottorit, mikroturbiinit, polttokennot) - Sähkön hinnalle 20 v takuu - Sähköyhtiöt maksavat bonuksen ja se tasataan asiakkaiden kesken, 2,5 % joka sähkölaskusta - Sähkön kuluttajahinta n. 18 cnt/kwh Saksassa, vihreä sähkö tästä n. 0,5 cnt, veroa 25-30 % Korkotukilainoja Ei muuta investointitukea Biokaasusta tuotetun sähkön määrän on arvioitu kasvavan vuoden 2005 arvosta 2,8 TWh / vuosi arvoon 76 TWh / vuosi 2020 mennessä (17 % sähkönkulutuksesta) 3 Biokaasu Itävallassa Renewable energy Act Ennen 30.6.2006 rakennetuille laitoksille: 14,5 c/kwh el < 500 kw el 12,5 c/kwh el > 500 kw el Hinta taattu 13 vuodeksi Laitoksia tullut nopeaan tahtiin, nyt n. 200 biokaasulaitosta Uusi lainsäädäntö tulossa voimaan 2006-2007 vuodenvaihteessa Tariffit todennäköisesti samalla tasolla Kannustaa suurien ~1 MW laitosten rakentamiseen 4

Kuivafermentaatiolaitos ja polttokenno Leonberg, Saksa DRANCO-prosessi: teräksinen pystyreaktori alaspäinvirtauksella (Organic Waste Systems nv, Gent, Belgia, www.ows.be) 2400 m 3, korkeus 25 m, halkaisija 13 m Kuivaprosessi: Syöte 45 % TS, ulostuleva 27 % TS Ei sekoitusta T 48-55 o C Viipymä 24 d ph 8,2-8,4 Käsittelee 29 900 t/a syntypaikkalajiteltua biojätettä, sisältää puutarhajätteen (kapasiteetti 36 000 t/a) Biojätteen murskaus ja siivilöinti 60 mm partikkelikokoon Tuore syöte sekoitetaan käsitellyn materiaalin kanssa suhteessa 1:6 Syöttö reaktorin yläosasta (6 inlettiä joista vuorotellen yksi auki), 100 m 3 /d 125-180 m 3 biokaasua / t märkää syötettä 50 % VS vähenemä Kaasu 60-65 % CH 4 Kaasuvarasto 780 m 3 5 Kuivafermentaatiolaitos Leonberg, Saksa 2 CHP yksikköä: 944 kw el ja 468 kw el MCFC sulakarbonaattipolttokenno (MTU), output 245 kw el, lämpötila 650 o C Sähkö myydään verkkoon, lämpö käytetään laitoksella (reaktorin lämmitys ja jäännöksen kuivaus) 8200 MWh sähköä ja 8900 MWh lämpöä, 2300 talouden sähköntarve Käsitelty materiaali kuivataan (120 o C, 45 % TS) hihnalla käyttäen hyväksi ylijäämälämpö CHP:sta ja polttokennosta ja kompostoidaan -> myydään viherrakennusmateriaaliksi Poistoilman käsittely biosuotimessa Kokonaisinvestointi 10 M (ei sisällä polttokennoa) Käyttökustannus 70 /t syötettyä materiaalia (kompostointi maksaisi 150 /t) Laitos käynnistetty 2003, polttokenno heinäkuussa 2006 6

Kuivafermentaatiolaitos Leonberg, Saksa Betonin pumppauksessa käytetyt pumput Valmistaja Putzmeister Sähkönkulutus 170-200 kw Reaktorin sisäpinta käsitelty epoksimaalilla Estää materiaalin tarttumisen Käsitellyn materiaalin poistaminen ruuvikuljettimella Tukkeutuu silloin tällöin Jatkuva syöttö ma-pe 7-21, la 8-14 Analyysit: ph & VFA kerran viikossa käsitellystä materiaalista 7 Polttokenno MCFC molten carbonate fuel cell Kaasun käsittely: Kondensaatio: jäähdytys 3-4 o C:een, sitten lämmitys Aktiivihiilisuodatin: poistaa rikkiyhdisteet, partikkelit, lopun veden Output 245 kw el, 47 % sähköteho Lämpötila 650 o C Valmistaja MTU Investointi 3,1 M Pilotti, odotettu toimintaikä 3 v 8

9 10

11 12

13 14

15 16

17 18

19 20

21 22

23 24

25 26

27 28

29 Bioenergy village, Mauenheim Paikallisten maanviljelijöiden perustama yhtiö 2 x 1500 m 3 betonireaktorit sarjassa (korkeus 6 m, halk. 18 m) 1 x 15 kw diagonaalinen propellisekoitin kussakin lähellä pintaa, sekoitus 5 min. 20 min. välein 47-48 o C TS 8 % Kaasuvarasto 250 m 3 Kaasun jäähdytys (kondensointi) ja rikinpoisto CHP Schnell dual fuel engine 250 kw el Sähkö myydään verkkoon 4-5 x kylän tarve Lämpö syötetään lämpöverkkoon puolet kylän tarpeesta (loppu tuotetaan polttamalla puuta viereisellä lämpölaitoksella) 66 kylän 100 taloudesta kaukolämpöverkossa Investointi 800 000 (+ 1 M 4 km kaukolämpöverkko + 300 000 lämpölaitos) Takaisinmaksuaika 7-10 v Otettu käyttöön 2006 30

Bioenergy village, Mauenheim Biomassa ostetaan paikallisilta maanviljelijöiltä painon mukaan, 200 ha Vastaanottavat käsitellyn materiaalin samoille pelloille lannoitteeksi Syöttösäiliö täytetään 2 kertaa päivässä 7 päivänä viikossa 3-3,5 h työtä päivässä Ruuvisyötin 2,5 m nestepinnan alapuolelle Syöttö 450 kg kerran tunnissa, syötteen TS 8-9 % Karjanlanta 3 t/d Maissisäilörehu 7 t/d Säilöheinä 3 t/d Vilja 200-500 kg/d Kuormitus 1,4 kg VS / m3 d, HRT 150 d Kuormitus mahdollista tuplata CH 4 -pitoisuus n. 50 % 1. reaktorista 80 % kaasusta, alhaisempi CH 4 -pitoisuus 2. reaktorista 20 % kaasusta, korkeampi CH 4 -pitoisuus 31 32

33 34

35 36

37 38

39 40

41 42

Hotel Weßner Hof, Marquartstein, Saksa Biokaasulaitos hotellin yhteydessä, rakennettu 1996 Sekoitusallas, 450 m 3 betonireaktori, 450 m 3 betoninen jälkikaasutusalla Sekoittimet UTS GmbH CHP Hochreiter 80 kw el Substraatit: Ruuantähteet Heinä Viinatislaamon rankki Lanta 50 ha peltoa, 140 nautayksikköä lihakarjaa ja 50 sikaa Investointi 120 000 43 44

45 46

47 48

49 Zollner Bioenergia, Eitting, Saksa Laitos otettu käyttöön heinäkuussa 2006 Toimittaja U.T.S. GmbH (www.umwelt-technik-sued.de) Sertifioitu laitos jokainen laitoksen osa sertifioitu & dokumentoitu Sekoitusallas 60 m 3 (täyttö kerran päivässä), leikkaava pumppu Erillinen syöttölaite kiinteälle materiaalille 2 x 1400 m 3 rinnakkaiset reaktorit, betonisäiliötä Mesofiilinen prosessi (40 o C), jatkossa termofiiliseksi 3 propellisekoitinta per reaktori eri korkeuksilla 2 lämmitettyä (40 o C) varastointisäililötä joissa kaasunvarastointi 350 + 500 kw el kaasumoottorit, tavoite 1 MW el Lämpö käytetään läheisellä kompostointilaitoksella 50

Zollner Bioenergia, Eitting, Saksa Syöte / d: 19 t maissia 3 t kokoviljasäilörehua 2 t sikalalantaa 1 t karjan kuivalantaa 2,8 t maissintähkiä Maissi ostetaan 750 /ha (sato 50 t/ha), ei sisällä korjuuta ja säilörehun tekoa Viljelijät vastaanottavat käsitellyn lietteen ilmaiseksi TS syöte 20 %, reaktorissa 11 %, käsitelty 7 % Investointi 2 M + siilot 30 000-50 000 51 52

53 54

55 56

57 58

59 60

61 62

Lipp-biokaasulaitos, Gangkofen, Saksa Toimittaja Lipp GmbH (www.lipp-system.de) Laitos otettu käyttöön 2005 vuoden lopulla Aerobinen hydrolyysitankki kiinteille syötteille Maissinjyvät ja vilja jauhetaan, lisätään vettä TS 50 %:iin, sekoitetaan, pumpataan hydrolyysitankkiin 500 m 3, halk. 7 m, kork. 13 m 23-25 o C ph 4 Sekoitus HRT 3-4 d Sekoitusallas 120 m 3 terässäililö Reaktori 1000 m 3 terässäiliö 40 o C Syöttö joka 3. tunti 2 x 18 kw sekoittimet Kaasuvarasto reaktorin yhteydessä 300 m 3, biologinen rikinpoisto 1500 m 3 jälkivarastointi (jonka keskellä 120 m 3 lietteen vastaanottosäiliö), ei katettu CHP Liebherr 170 kw el 63 Tulevaisuudessa 350 kw el Investointi 700 000 Lipp-biokaasulaitos, Gangkofen, Saksa Syöte / d: 1 t vehnä 2,5 t maissintähkät 1 m 3 sikalaliete 3,5 m 3 lehmänlanta TS syöte 6 %, käsitelty 5,5 % CH 4 pitoisuus 55 % Kuormitus 4 kg VS / m 3 d Viipymä 90 d 64

65 66

67 68

69 70

71 72

73 Graskraftwerk, Reitbach, Itävalta Maanviljelijöiden perustama yhtiö Laitos otettu käyttöön 2003 Hihnasyötin + silppuri heinälle, syöttösäiliö lietteen ja heinän sekoitukseen 2 x 800 m 3 (halk. 14,5 m) reaktorit sarjassa, betonisäiliöt Pysty lapasekoitin, jossa lavat lähellä pohjaa + lähellä pintaa, 11 kw el, käytössä 5 min/ h, 3-5 h/d Diagonaalinen propellisekoitin, 14 kw el, käytössä 2-4 h/d Kaasusekoitus 40-45 o C, self-heating-ongelma ph 8,2-8,3 150 m 3 kaasuvarasto, kaasun viilennys pohjavedellä Schnell dual fuel engine 100 kw el 224 talouden sähköt 39 % sähköteho Lämpöteho 135 kw Nyt lämpö käytetään lähinaapurustossa, 2007 rakennetaan laajempi lämpöverkko 74

Graskraftwerk, Reitbach, Itävalta 4-6 tilallista toimittaa heinää laitokselle ja ostavat käsitellyn lietteen 5 /m 3, levitys 4 kertaa vuodessa Syöte 6 t/d: 24 nautayksikön lanta Heinä (kesäaikaan tuoreena, talvella säilöheinä) 48 hehtaarilta, 4 korjuuta per kasvukausi, sato 30 t märkäpaino / ha, 9 t TS/ha Partikkelikoko tuoreheinä 4-15 cm, säilöheinä 2 cm Vihermassa punnitaan laitokselle tuotaessa, maksu painon mukaan, säilöntä laitoksella Syöte silputaan ja sekoitetaan käsitellyn materiaalin kanssa TS syöte 34 %, reaktorissa 8-10 % Kuormitus 3 kg VS / m 3 d Viipymä 78 d 75 Graskraftwerk, Reitbach, Itävalta Alussa vaahtoamista Kuivaheinän korvaaminen säilöheinällä Lietteen kierrätys Toisen sekoittimen asentaminen Kaasusekoitus Syötteen esikäsittely Methaplus-entsyymivalmisteella (BIOPRACT GmbH www.biopract.de) Sisältää sellulaaseja, ksylanaaseja ja β- glukanaaseja, valmistajan mukaan 12-30 % lisäys kaasuntuotannossa 60-70 m 3 biokaasua / h, 80 % ensimmäisestä reaktorista CH 4 -pitoisuus 54-58 % H 2 S 13 ppm VS vähenemä 60 % Investointi 650 000 76

77 78

79 80

81 82

83 84

85 86

87 88

89 90

91 92

93 Landfrisch-meijeri, Wels, Itävalta Itävallan suurin maidonjalostamo (www.landfrisch.at), jalostavat 125 milj. l maitoa vuodessa Biokaasureaktori käynnistetty kesällä 2006 Reaktorissa käsitellään hera (360 m 3 /d) ja juustonvalmistuksen jätevedet (360 m 3 /d) Hera pääosin maitohappoa -> alh. ph 4,5-4,7, COD 60 g/l Jäteveden ph 6,5-6,7, COD 3-4 g/l 500 m 3 esisekoitusallas Syöte 6 % TS 1200 m 3 betonireaktori, 35-39 o C, HRT 1,5-2 d Ylöspäinvirtausreaktori, ei sekoitusta COD-vähenemä 92-95 %, COD ulos 2-3 g/l Käsitelty materiaali viemäriin tai pelloille Erillinen kaasuvarasto (500 m 3 ), biologinen rikinpoisto 94

Landfrisch-meijeri, Wels, Itävalta CH 4 -pitoisuus 60 % Kaasuntuotanto 250-300 m 3 /h CHP Jenbacher 500 kw el, 580 kw th Sähkö (4,0 GWh) verkkoon Lämpö (4,7 GWh) käytetään tehtaan tuotantoprosesseissa Kattaa 1/3 tehtaan energiantarpeesta Investointi 1,9 M (investointituki 100 000 ) Sähkön myynnistä 14,5 c/kwh Sähkön ostohinta 7 c/kwh -> myyvät kaiken tuotetun sähkön verkkoon ja ostavat käyttösähkön 3-4 h työ/d 95 96

97 98

99 100

101 Yhdyskuntajäteveden puhdistamo Strass, Itävalta 2 munanmuotoista reaktoria sarjassa, ruuvisekoittimet 330 kw el GE Jenbacher kaasumoottori 3000-4000 m 3 biokaasua / d 110 % puhdistamon energiantarpeesta AD effluent n. 3 % TS Käsitellyn lietteen kuivaus 27-32 % TS pitoisuuteen, kuljetetaan kompostoitavaksi muualla Rejektiveden käsittely ANAMOX-prosessilla 70 % jätevesistä turismista, 5 % teollisuudesta 12 vuoden operoinnin jälkeen 5 m kerros hiekkaa pohjalla 102

103 104

105 106

107 108

Bruck/Leitha biokaasulaitos, Wien- Energie, Itävalta Biokaasulaitos jossa kaasunpuhdistus ja syöttö maakaasuverkkoon, tutkimusyhteistyö Wienin yliopistojen kanssa Rakennettu 2004 Käsittelee 25 000 t/v kasvi- ja ruokajätteitä Sokerijuurikkaan naatit Vihannesten prosessointijäte Kissanruoan valmistuksen jäte Rypsi- ja auringonkukkaöljyn puristuksen jäte (rasvoja, 3 % syötteestä) aiheuttanut vaahtoamista Syötteeseen lisätään 1/6 (sade)vettä Syöte 40-60 m 3 /d, syöttö kerran tunnissa TS syöte 14 %, käsitelty 4 % 2 x 3000 m 3 rinnakkaiset reaktorit, 39 o C Kuormitus 3-4 kgvs/m 3 d, viipymä 20 d 2 jälkivarastointisäiliötä 3000 ja 4000 m 3, ei lämmitystä 109 Bruck/Leitha biokaasulaitos, Wien- Energie, Itävalta Biokaasua 650 m 3 /h Kondensaatio ja biologinen rikinpoisto 2 x CHP 836 kw el, sähkö (12 GWh) verkkoon ja lämpö (15 GWh) lämpöverkkoon Osa kaasusta puhdistetaan membraaneilla maakaasuverkkoon syötettäväksi Investointi 6,2 M, 20 % investointituki 50 000 /v käyttökulut 1 M liikevaihto 10 maanviljelijää vastaanottaa käsitellyn materiaalin pelloilleen 5 työntekijää 110

Bruck/Leitha biokaasulaitos, Wien- Energie, Itävalta Kaasunpuhdistus Mobiili konttimallinen pilot-laitteisto, käsittelee 1 m 3 /h raakakaasua Polymeerinen ontto membraani (polymeric hollow membrane) 2-vaiheinen moduli, japanilainen tuote 100 bar, 70 o C Poistaa CO 2 ; H 2 O; H 2 S (osittain); NH 3 ; O 2 (osittain); N 2 (osittain) Puhdistettu kaasu 98 % CH 4, 2 % CO 2 2-3 % metaanista poistokaasuun, joka poltetaan CHP-yksikössä 2 km kaasuputki -> liitäntä maakaasuverkkoon Tulevaisuudessa asennetaan 180 m 3 /h raakakaasua käsittelevä laitos Käsittelykulut 10-14 c/m 3 raakakaasua, 1,2 c/kwh, ml. pääomakulut Maakaasun myyntihinta ~80 c/kg Jakeluaseman investointi 300 000 600 000 http://therm.vt.tuwien.ac.at http://www.forum-biogas.net/ www.energiepark-bruck-at 111 112

113 114

115 116

117 118

119 120

121 122

123 124

125 126

127 128

129 130

131 132

133 134

135 136

137 Kiitos!!! 138