Tutustumisretki Berliinin ympäristön biokaasu- ja biodieseltuotantoon 11. 13.10.2006
BioKraft KARSTÄDT 11.10.2006 Aloitimme tutustumiskäynnit perinteistä märkää teknologiaa käyttävältä biokaasulaitokselta. Laitoksella käytetään raaka-aineina erilaisia teollisuuden biojätteitä ja lantaa. Laitoksen ympäristövaikutukset ovat olleet hyvin vähäisiä. Etsiessämme laitosta ja kysyessämme tietä kyläläisiltä, he eivät tienneet koko laitoksen olemassaolosta. Laitos on kuitenkin ollut toiminnassa jo 5 vuotta. Yksi laitoksen toiminnasta vastaavista laitosmiehistä ja meidän matkaoppaamme Stephen Dahle toimistorakennuksen edessä. Raaka-aineen vastaanottohalli vasemmalla, kaasumoottoreiden piiput ja hygienisointitankit taustalla. Laitoksen yleisilme oli hyvin siisti. Osittain siisteys selittyy biojätteitä käsittelevien laitosten tarkalla valvonnalla. Vastaanottohalli ja esisekoitussäiliö pidetään alipaineisena ja niiden poistoilma johdetaan ulos biosuodattimien kautta. Biosuodattimien puulastut (2x20m³) vaihdetaan kahden vuoden välein. Mädätetyn lietteen varastosäiliöt ja muovikattoiset kaasuvarastot. Säiliöt ovat emaloitua terästä.
Raaka-aineena käytetään vuodessa: - 50 000 tonnia lantaa - 30 000 tonnia biojätteitä kuten: - pizzatehtaan jätteitä - teurasjätettä - verta - rasvaa ym. Laitoksella käsiteltävistä biojätteistä saadaan maksuja, mutta lannasta he joutuvat maksamaan. Kuvassa lattialla sulamassa olevia pakastepizzatehtaan jätteitä, pizzoja. Biokaasua tuotetaan 4 000 m³ reaktorilla. - Viipymäaika 20 vrk - 10 000 m³ kaasua vuorokaudessa - Metaanipitoisuus 65 70 % Reaktorin toimintalämpötila on +40 C. Alunperin lämpötila oli +35 C. Lämpötilan noston jälkeen laitos on kuulemma toiminut paremmin. Kuvassa laitoksen toimintakaavio. Lämmönvaihtimilla lämmitetään syötettä poistettavan mädätetyn massan lämmöllä. Syötteen rasva aiheuttaa säännöllisesti tukkeumia, jotka saadaan huuhdeltua pois lämpimällä vedellä. Kaasun pumppaus- ja kuivauskontti. Kaasu kuivataan jäähdyttämällä.
Varastosäiliön viereisessä vihreässä tornissa tehdään kaasun vesipesu, jossa poistetaan hiilidioksidia. Tornin yläosasta suihkutetaan vettä ja kaasu kulkee säiliön alaosasta yläosaan vesisuihkun läpi. Lisäksi kaasun sekaan lisätään 5 % ilmaa rikin poistamiseksi. Kaasun pesutornin yläosaa. Mädätetyn lietteen ja kaasun varastosäiliöitä. Lietteiden pumppauskontti.
Taustalla näkyvissä hygienisointitankeissa käsitellään kaikki muut raaka-aineet paitsi lanta. Käsittely tehdään kerralla koko päivän syötteelle (1 tunti, +70 C). Etuoikealla on yksi sähkön tuotannossa käytettävien moottoreiden ja generaattoreiden konteista. Laitoksella käytettäviä generaattoreita ei ole suunniteltu siten että sähköntuotannon hukkalämpöä voitaisiin tehokkaasti hyödyntää. Kylmällä ilmalla joudutaan lämmittämään reaktoreita niiden huonon eristyksen vuoksi, jolloin lämpöä tuotetaan polttamalla kaasua. Lämmöntalteenoton tekeminen nykyisiin moottoreihin on kallista, eikä sitä olla sen vuoksi tehty. Tuotetusta sähköstä saadaan vain 10 senttiä / kwh, koska mädätetään biojätteitä, joiden ei katsota olevan biomassaa. Laitoksen valvontaa hoidetaan pääasiassa tietokoneella. Kuvassa reaktorin valvontaruutu ja kaasun tuotannon vaihtelu vuorokauden aikana. Laitosvastaava korosti oikean syötesekoituksen eli mix:in merkitystä laitoksen toiminnan kannalta. Hänen mielestään laitoksen suunnittelussa ja säätämisessä parhaita asiantuntijoita olisivat laitosten käyttäjät eivätkä insinöörit. Kuvassa näkyvät laitoksen raaka-aineen vastaanottohalli, reaktori, kaasumoottoreiden piiput ja soihtupoltin.
TNS - Verfahren Pirow 11.10.2006 Seuraavana oli vuorossa kiinteämädätyslaitos Pirow:ssa. Laitoksen omistaja Keßler esittelee laitoksensa toimintakaaviota. Laitos on ensimmäinen, jossa ryhdyttiin kokeilemaan tämäntyyppistä kuivamädätystä. Laitos toimii kuin kaksivaiheinen reaktori, jossa ensimmäisen vaiheen muodostaa kiinteää biomassaa sisältävät tallit, joita kastellaan suotovedellä. Toisen vaiheen muodostaa suotoveden säiliö, jossa tapahtuu todennäköisesti suurin osa biokaasun muodostuksesta. Omistajan mielestä biomassaa sisältävät tallit ovat kuitenkin varsinaisia reaktoreita, vaikka biokaasua kerätään myös suotovesisäiliöstä. Laitoksen toiminnassa on ollut melkoisia vaikeuksia, jotka johtuvat heidän mielestään liian pienestä suotoveden varastosta. Liian pienen suotovesivaraston vuoksi he eivät mielestään pysty riittävästi laimentamaan suotovettä ja siksi se happamoituu. Todennäköisempää on, että säiliön pienestä koosta johtuen sen mikrobimäärä ei pysty käsittelemään riittävän nopeasti sinne suotoveden mukana tulevaa ravinnemäärää, minkä vuoksi suotovesi happamoituu.
Ovet kuivamädätysreaktoreihin. Reaktorirakennuksen takaosaa, jossa näkyy mm. suotovesi- ja kaasuputkia. Laitoksen ainoa lietepumppu. Laitoksen pohjapiirros.
Tilalla on käytössä myös perinteisiä lietereaktoreita. Etualalla esisekoitussäiliö, taustalla reaktorit. Reaktoreissa käytetään raaka-aineena maissia ja lantaa (mm. kalkkunan lantaa). Tilalla aiotaan vielä kokeilla erään durralajikkeen (Sorghum vulgare var. sudanense) kasvattamista biokaasun tuotantoon. Kasvi tuntuu menestyvän hyvin, mutta sen kaasuntuotannosta ei ole vielä tietoa. Tuotettu kaasu käytetään sähköntuotantoon. Lisätietoa laitoksen toiminnasta on liitteissä 1 ja 2.
Maissia. Maissia aumassa. Sokeriruokoa. Syysrapsia.
Schulzen tilan biokaasulaitos 12.10.2006 Tilalla on 150 hehtaaria energiakasvien viljelyssä, mm. talviruista ja maissia. Biokaasusta tuotetaan sähköä. Tilalla käytetään kahta reaktoria. Ensimmäisessä reaktorissa kuiva-ainepitoisuus on peräti 33 % ja viipymäaika noin 2 kk. Ensimmäisessä reaktorissa käsitelty massa siirretään seuraavaksi toiseen reaktoriin, jonka kuiva-ainepitoisuus on noin 10 12 %. Kuvia laitoksen rakentamisesta ja lämmitysputkien asennuksesta. Raaka-ainevarasto ja syötteen esikäsittelytila.
Vasemmalta alkaen esikäsittelyrakennus, reaktori 1, reaktori 2 ja lietevarasto. Vierailemamme laitos on Saksan ensimmäinen kaupallisesti tehty pelkästään kasvimateriaalia käyttävä biokaasulaitos. Reaktoreiden toimintalämpötila oli aluksi +40 C, mutta nykyään se toimii +55 C:ssa. Esisekoitussäiliöön menossa olevaa silputtua ruista siirtoruuvissa. Laitoksen ainoa lietepumppu. Lieteputket ovat materiaaliltaan PVC:tä.
Ensimmäisen reaktorin sekoituksessa on käytetty kuvassa näkyvää hydraulista sekoitinta, jonka korkeutta pystyttiin säätämään. Sekoitin ei kuitenkaan kestänyt, vaan sen pylväs murtui alapäästä. Lisäksi sekoittimen lavat olivat liian lähellä seinämiä pystyäkseen toimimaan kunnolla. Sekoittimen rikkoutumisen jälkeen on ensimmäisen reaktorin pinnalle kertynyt huomattavan paksu kerros kuivaa kuonaa. Laitoksen omistajan Martin Schulzen suunnittelema ja rakentama sekoitin. Reaktori 2:n sekoitinmoottori ja reaktorin päällä oleva kuminen, joustava kaasuvarasto.
Reaktoreiden tarkastusikkunat. Kaasun analyysiyksikkö. Rikin poistossa käytetty ilmapumppu. Kaasusta rikin poistoon tarkoitettu ilma pumpataan heti kaasulinjan alkuun ennen toista reaktoria. Ilmaa pumpataan vuorokaudessa 5 tuntia kello-ohjauksella, mutta pumpatun ilman määrästä ei ole mittaustietoa.
Kaasu käytetään sähköntuotantoon kaasu/dieselmoottorissa. Moottoriin ollaan oltu hyvin tyytyväisiä, koska se pystyy käyttämään kaasua, jonka metaanipitoisuus on alhainen. Koska laitoksella käytetään raaka-aineena vain vihreää biomassaa, saadaan tuotetusta sähköstä 16 senttiä /kwh. Ensimmäinen reaktori. Omistajat pitävät laitostaan onnistuneena ratkaisuna, jos ei ole lantaa käytössä. Laitos tuottaa kesäisin lämpöä yli oman tarpeen. Talvisin lämmöntuotannosta menee 15 % reaktoreiden ja tilojen lämmittämiseen.
Friedersdorf Von der Marwitzin biokaasulaitos, Friedersdorf 12.10.2006 Laitoksen toimintaperiaate on paranneltu versio Keßlerin laitoksesta. Biokaasulaitos on ollut toiminnassa vasta muutaman kuukauden, mutta toimintavarmuus on ollut erinomainen. Tilan pelloista 1 700 hehtaaria on luomua ja 500 hehtaaria perinteisesti viljeltyä. Laitoksen toimintaperiaatteen kaavioita...... ja pohjapiirros.
Biokaasulaitoksen automatiikan elektroniikkaa. Kostea biojäte viedään reaktoritalleihin traktorin peräkärryllä, jossa on normaali kuivalannan levityskoneisto. Kuva osittain täytetyn kuivamädätysreaktorin sisältä, taustalla mädätettävää maissisilppua. Biokaasun tuotannon kannalta välttämätön vesi (suotovesi) suihkutetaan reaktorin katosta sprinklereillä.
Kun reaktoritalli on täytetty biomassalla, sinne pumpataan aluksi ilmaa 3 6 tunnin ajan. Ilmapumppaus saa aikaan kompostoitumisen ja nostaa massan lämpötilaa. Mikrobien kulutettua kaiken hapen tilasta alkaa vähitellen käynnistyä anaerobinen hajottaminen ja siten myös biokaasun tuotanto. Metaanipitoisuuden noustua yli 20 %:iin aloitetaan kaasun talteenotto. Keskimääräinen biokaasun metaanipitoisuus on noin 60 %. Kuvassa reaktoritallien laidoilla olevat säleiköt, joiden kautta ilmaa pumpataan. Reaktoritallin pohjalla oleva suotoveden keräyskanava. Reaktoritalleissa ei ole erillistä lämmitystä, vaan tarvittava lämpö siirtyy moottoreiden hukkalämmöllä lämmitetyn kasteluveden mukana. Reaktoritallin ovet on tiivistetty ilmalla täytettävillä tiivisteillä.
Reaktorin täytössä ja tyhjentämisessä käytetyt koneet. Mädätettävä biomassa viipyy reaktorissa noin 20 vuorokautta, minkä jälkeen talli tyhjennetään ja täytetään uudella massalla. Reaktoritalleja on kaiken kaikkiaan kahdeksan kappaletta. Reaktoreiden tyhjentämiseen ja täyttöihin menee viikossa työaikaa noin kahdeksan tuntia. Raaka-aine ja mädätetyn massan varastot. Reaktoria täytettäessä uuden biomassan sekaan sotketaan jo aiemmin mädätettyä biomassaa ympiksi. Reaktoritallin täyttäminen.
Levittimen jäljiltä biomassa on kuohkeana ja tasaisena kerroksena reaktoritallissa. Biomassan siirrossa käytetty levitin. Samaa levitintä käytetään myös mädätetyn biomassan levittämiseen pelloille. Reaktoreiden suotoveden siirtoputkia. Tälläkin laitoksella rikin poistossa käytetään ilman injektointia kaasuvarastoon. Ilmaa pumpataan 0,6 % tuotetun kaasun sekaan. Varastoidun kaasun rikkivetypitoisuus on keskimäärin noin 70 ppm.
Reaktoreiden suotoveden siirtoputkia venttiileineen ja näytteenottoyhteineen. Suotovesisäiliön sekoittimen moottori. Biokaasuputki suotovesisäiliöstä kaasuvarastoon. Reaktoritallien yläpuolisia putkistoja ja ilmapumppu.
Kaasu varastoidaan 800 m³:n pressuvarastoon. Laitoksella tuotetaan sähköä maksimissaan 750 kw:n teholla.
BioWerk Kleisthöhe GmbH, Uckerland 12.10.2006 BioWerk Kleisthöhe GmbH tuottaa biodieseliä rapsioljystä. Tilalla on 1 500 hehtaaria peltoa energiakasvien viljelyssä, josta 400 ha on rapsin tuotannossa. Rapsin siemeniä ostetaan myös lähialueen muilta viljelijöiltä, yhteensä noin 6 000 hehtaarilta peltoa. Laitoksella tuotetaan vuodessa noin 65 000 litraa biodieseliä. Biodieseliä myydään pääasiassa suurille sopimusasiakkaille kuten lähistön viljelijöille ja kuljetusliikkeille. Valmiin tuotteen hinnassa on oltava vähintään 10 sentin etu mineraalidieseliin verrattuna, jotta sen saa myytyä. Kuvassa glyseriini-, kasviöljy- ja biodieseltankkeja. Laitoksen omistaja Fichtner vasemmalla, hänen tyttärensä ja oikealla laitoksen toimitusjohtaja.
Rapsin siemeniä odottamassa puristusta. Aluksi siemenet puhdistetaan, minkä jälkeen ne johdetaan puristimille. Kaksi puristinta käsittelee vuorokaudessa noin 50 tonnia siemeniä. Siemeniä puristimen ruuvissa.
Puristimesta valuvaa rapsiöljyä. Puristusjätettä tulee noin 750 kg puristettua siementonnia kohden. Puristusjätteessä on vielä jäljellä 12 % rasvaa. Puristusjäte käytetään nykyisin rehuksi. Biodieselin tuottajat haluaisivat joko polttaa sen lämmöksi tai käyttää biokaasun tuotannossa. Tämä ei kuitenkaan ole mahdollista nykyisen tukipolitiikan ansiosta. Puristettu raakaöljy suodatetaan.
Suodattimen valvontataulu. Puristetun öljyn ja puristejätteen laatua tarkkaillaan jatkuvasti ja omavalvontajärjestelmä edellyttää näytteiden säilyttämistä. Biodieselin valmistuksessa tarvittavien kaliumhydroksidin ja metanolin varastot. Biodieselin tuotantolaitteistoja.
Biodieselin suodatus ja tislauslaitteita. Laitoksen valvontajärjestelmä. Omavalvonnassa käytetty laboratorio. Laitoksen henkilökunta korosti laadunvalvonnan merkitystä heidän on kyettävä pitämään tuotteensa laatu tasaisena, mikäli haluavat pitää asiakkaansa. Tilalle ollaan rakentamassa myös biokaasulaitosta. Biokaasulaitokseen tulee kaksi 2 500 m³:n mesofiilistä reaktoria.
http://www.biowerk-kleisthoehe.de/ Matkalle osallistujat olivat: Stephen Dahle Industrie- und Handelskammer IHK Potsdam/ BBN Ville Kuittinen, Pohjois-Karjalan maakuntaliitto / BBN -hanke, Jouko Parviainen, Josek Oy (WENET) / BBN -hanke, Pasi Pitkänen, Pohjois-Karjalan maakuntaliitto / BBN -hanke, Asko Puhakka, Pohjois-Karjalan AMK / BBN -hanke, Lopuksi: Lähes kaikki laitokset, joilla nyt vierailtiin, ovat jollakin tavalla oman alansa pioneereja ja joutuneet taistelemaan laitoksensa toiminnan eteen. Bioenergiayrittäjien harmina ovat usein vaihtuvat määräykset ja tukipolitiikka, joiden aiheuttama epävarmuus haittaa investointipäätösten tekoa.