Energie din deseuri
Energia se produce din surse regenerabile si respectiv din surse neregenerabile:
Surse regenerabile:
1) Energia solara (panouri solare fotovoltaice pentru generare electricitate si panouri solare pentru apa calda):
Panourile solare fotovoltaice instalate pe case vor genera energie electrica. O parte din aceasta energie electrica va fi folosita pentru consumul propriu, iar restul se va livra sistemului energetic national. In schimbul acestei energii livrate producatorii vor primi plati. Generarea de electricitate se bazeaza pe tehnologia fotovoltaica.
Romania ar putea promova in viitorul apropiat un proiect de incurajare a gospodariilor individuale sa achizitioneze si sa instaleze panouri solare fotovoltaice pentru generare de energie electrica. Acest program energetic, care ar putea fi coordonat de Ministerul Mediului, ar putea avea in vedere subventionarea populatiei cu o suma de 20.000 lei (aprox. 4.000 Euro) cu scopul achizitionarii si instalarii panourilor fotovoltaice.
In cazul implementarii acestui program PROTORELIEF SRL este interesat sa participe la el pozitionandu-se ca un furnizor de panouri fotovoltaice. In acest caz, aceasta tehnologie ar deveni al 5-lea cel mai important domeniu de activitate pentru PROTORELIEF SRL in cadrul Primului Stadiu de dezvoltare.
Scopul acestui program este cresterea calitatii atmosferei prin reducerea gazelor de sera care se genereaza prin arderea combustibililor fosili.
Panourile solare pentru generarea apei calde prin captarea radiatiilor solare infrarosii. Aceste panouri solare sunt construite din oteluri inoxidabile si se compun in principal din: rezervor extern, rezervor intern si tevi de vacuum. Intre cele doua rezervoare este o spuma izolatoare din poliuretan care previne scaderea temperaturii apei in interiorul rezervoarelor pe timpul noptii cand emisiile de caldura solara sunt mai scazute.
2) Alte surse de energie regenerabila sunt:
- Biomasa (deseuri bio de natura organica rezultate din agricultura, industrie sau mediul forestier);
- Deseuri solide municipale (deseuri generate de oameni in orase si localitati rurale);
- Energia eoliana (colectata de turbine si transformata in electricitate;
- Energia valurilor marine sau oceanice (colectate de centrale de coasta care transforma energia valurilor in energie electrica care de obicei foloseste la desalinizarea apei;
Diagrama amplasamentului pentru generarea Energiei valurilor
Diagrama Circuitului apei in natura
- Energia Geotermala (energia naturala rezultata din resursele energetice interne ale pamantului, de obicei sub forma apei calde).
Centralele geotermale folosesc aburul si apa fierbinte din adancul solului pentru a genera energie refolosibila. Aceste centrale nu ard combustibili fosili pentru a genera electricitate asa ca nivelul de poluare a aerului de catre acestea este foarte scazut. Emisiile de bioxid de carbon sunt mult mai mici decat cele de la centralele care ard combustibili fosili. Cele mai multe centrale geotermale retrimit, dupa folosire, aburul si apa fierbinte inapoi in sol asa ca se reannoieste resursa geotermala. Folosirea directa a aburului si apei calde geotermale in pompe de caldura cu generare de energie electrica nu are efect negativ asupra mediului inconjurator. - Energia apei (hidrocentrale).
Energia Hidro este energia apei in miscare. Aceasta energie regenerabila foloseste forta apei care curge pentru a o transforma in energie mecanica si apoi in energie electrica. Hidrocentrala este una dintre cele mai vechi surse de energie. Din cauza faptului ca sursa de energie a hidrocentralei este apa, centralele hidro sunt amplasate in apropierea surselor de apa. Volumul de apa in miscare si inaltimea de la care aceasta cade determina cantitatea de energie generata. Apa curge rapid de la inaltime prin conducte si impinge paletele turbinelor care rotesc generatoare pentru producerea de energie electrica.
Surse neregenerabile:
- Carbune;
- Gaz natural;
- Petrol;
- Resurse nucleare-energetice.
PROTORELIEF SRL se concentreaza pe generarea de energie din surse regenerabile. Dintre acestea, cele patru tehnologii prioritare sunt:
1. Combustia deseurilor. Acesta este un procedeu de tratare a deseurilor care implica arderea de materiale sau substante organice care se afla in deseuri.
2. Biogaz. Este un amestec de gaze diferite care sunt produse prin descompunerea materialelor organice – in absenta oxigenului.
3. Depozite de deseuri cu captare de gaze de depozit LFG: Acesta este un proces de captare a gazelor rezultate prin degradarea MSW.
4. Biomasa. Produs preparat din partea organica a deseurilor si care se foloseste la generare de energie prin incinerare.
In afara acestor patru procedee prioritare, mai sunt inca doua, asa cum prezentam in anexele ce urmeaza:
- Anexa 1: Piroliza si Gazeificarea;
- Anexa 2: Fermentarea prin digestie aerobica (AE) cu generarea compostului (un ingrasamant natural pentru agricultura).
Centralele viitorului trebuie sa fie ultra flexibile ceea ce va permite ca mai multe tipuri de combustibili sa fie folosite in aceeasi instalatie. Acest lucru permite ca acestea sa fie mai putin dependente de un singur tip de combustibil. PROTORELIEF SRL promoveaza generarea energiei electrice prin tehnologii multi – combustibili (MSW, SRF, RDF si Biomasa).
Detalii despre tehnologia Multi – combustibil adoptata si de PROTORELIEF SRL:
1. Combustia (incinerarea) cu generare de energie
Combustia (incinerarea) este o metoda eficienta de eliminare a deseurilor prin ardere. La finalul procesului de ardere se genereaza caldura, gaze, abur si cenusa. Aburul este introdus intr-o turbina care produce energie prin intermediul unui generator. Caldura generata prin arderea deseurilor poate fi utilizata ca agent pentru incalzirea zonelor rezidentiale ale populatiei din orase si din gospodarii rurale individuale.
Sistemul de control al emisiilor permite Centralelor de incinerare a deseurilor (WtE) sa devina mai curate si mai putin scumpe / mai putin poluante decat Centralele alimentate de combustibili fosili. Datorita tehnologiei de injectare a carbonului, emisiile de dioxine sunt foarte scazute. Un sistem de reducere non-catalitica selectiva (SNCR) injecteaza ureea, amoniacul sau alt material continand azot in gazele de ardere. Aceste molecule reactioneaza cu oxizii de azot pentru a produce acizi care sunt apoi eliminati.
Exista, de asemenea, alte tehnologii pentru neutralizarea gazelor acide ca de exemplu: sistemul SDA (sistemul de absorbtie a pulverizatorului), sistemul de control al dioxidului de sulf etc.
Alegerea tehnologiei de ardere a deseurilor in Centrale energetice va depinde de mai multe criterii:
1. Centralele de incinerare deseuri cu generare de energie necesita o alimentare cu deseuri constanta, permanenta si suficienta.
2. Trebuiesc evitate golurile de alimentare cu deseuri care cauzeaza randamentului de functionare a centralei.
3. Centralele WtE in comparatie cu depozitele de deseuri au avantaje si dezavantaje. WtE au costuri mai mari de investitii in constructii si echipamente in comparatie cu depozitele de deseuri care au costuri mai mici. Dar, depozitele de deseuri au cheltuieli mai mari cu achizitionarea terenurilor aferente si, de asemenea, cheltuieli inestimabile din cauza impactului negativ asupra mediului inconjurator si a sanatatii populatiei.
4. Eficienta centralelor WtE, in comparatie cu celelalte tehnologii, depinde foarte mult de cantitatea de deseuri care va fi arsa si transformata in energie, dar si de performanta instalatiilor si tehnologiilor fiecarui producator. De exemplu, sunt tehnologii moderne (ex. Plasma Torch System) care asigura eficiente sporite in comparatie cu centralele vechi. In scopul asigurarii unei cantitati constante si suficiente de deseuri trebuie avuta in vedere largirea ariei de colectare a deseurilor si la zonele invecinate. Costul transportului deseurilor catre centrale trebuie considerat ca si o componenta importanta in stabilirea eficientei unei astfel de centrale.
5. Tehnologia de ardere a deseurilor cu generare de energie poate actiona in concurenta sau impreuna cu alte tehnologii deja prezentate de noi sau cu altele pe care nu le-am considerat inca.
6. Ca si concluzie la aceasta analiza se poate afirma ca nu exista o solutie exhaustiva pentru refolosirea in intregime a deseurilor generate sau de distrugere completa a acestora.
Avantajele si dezavantajele arderii deseurilor.
Arderea deseurilor solide municipale este un mijloc important de generare a energiei curate. Industria transformarii deseurilor in energie a facut progrese importante mai ales in ceea ce priveste reducerea gazelor si a altor substante poluante care rezulta in urma functionarii acestora.
Injectia de carbon, Spray Drier Absorbers si Reducerea selectiva non-catalitica sunt exemple de tehnologii care ajuta la scaderea emisiei gazelor de sera.
Aplicarea acestor tehnologii implica costuri financiare ridicate. Criticii Centralelor de incinerare a deseurilor au aratat ca desi micsorate drastic, emisiile de gaze de sera vor continua ceea ce constituie totusi un pericol pentru populatie. Aceiasi critici sustin, de asemenea, ca existenta Centralelor de incinerare deseuri cu generare de energie nu incurajeaza reciclarea deseurilor (ci din contra). Viitorul acestor Centrale va depinde de:
- Costul celorlalte tehnologii de gestionare a deseurilor cum ar fi de exemplu depozitele de deseuri;
- Cantitatea de MSW reciclata si implicit de deseuri care nu mai au o alta valoare si pot fi doar arse sau depozitate.
- In perspectiva se va spori sortarea si reciclarea deseurilor.
- In paralel sporesc sansele de aplicare a variantei de construire a unui numar mai mic de Centrale de Incinerare deseuri noi dar care sa deserveasca un numar sporit de municipalitati cu scopul de a se asigura baza de materii prime pentru incinerare eficienta.
Avantaje:
- Incinerarea deseurilor in Centrale cu recuperare de energie (WtE Plant) ajuta la reducerea emisiilor.
- Reducerea masiva a cantitatii si volumului de deseuri. Incinerarea reduce cantitatea de deseuri cu 80%-85% ceea ce inseamna ca numai 15%-20% din deseuri vor ramane din cantitatea initiala de deseuri.
- Incinerarea deseurilor genereaza caldura si electricitate printr-un procedeu rapid.
- Deseurile periculoase (medicale, namoluri de la epurarea apelor reziduale etc.) sunt transformate in cenusi solide, inerte, nepericuloase si care se pot folosi in constructii.
Toate tarile dezvoltate au o larga infrastructura de Centrale de Incinerare deseuri cu generare de energie construite in urma cu cateva decenii in apropierea marilor aglomerari urbane si a zonelor industriale. Aceste Centrale pot functiona si in sisteme complexe impreuna cu alte instalatii avand scopul de reducere controlata a cantitatii de deseuri generata de populatie. Aceste Centrale, dupa perioade mari de functionare, au fost modernizate cu scopul principal de reducere a emisiilor de gaze. De asemenea modernizarea a crescut eficienta incinerarii si a generarii de energie rezultata cat si eliminarea pierderilor din timpul proceselor tehnologice datorate distribuirii energiei rezultate catre consumatorii finali. Prin aceste metode s-a marit durata lor de viata cu inca aprox. 20 de ani.
- Avand in vedere ca toate tehnologiile bazate pe combustibili fosili genereaza cantitati mari de dioxid de carbon;
- Avand in vedere ca resursele de combustibili fosili sunt pe sfarsite si se vor epuiza in urmatoarele decenii;
- Avand in vedere progresele tehnice permanente aplicate Centralelor de incinerare cu generare de energie.
Putem concluziona in mod cert ca:
- Centralele WtE sunt in continuare o metoda performanta de gestionare a deseurilor si de generare a energiei regenerabile in competitie sau impreuna cu alte metode de acelasi fel;
- Datorita ultimelor realizari in controlul noxelor emise, astfel de centrale se pot construi in zone populate fara a genera riscuri de mediu sau de sanatate a populatiei. De multe ori dat fiind capacitatile foarte mari de incinerare ale acestor Centrale este necesar si posibil exportul de deseuri din tari care nu au aceste capacitati spre aceste Centrale mari. In acest fel se pot genera fluxuri financiare majore care maresc randamentul acestora;
- In scopul reducerii costurilor de transport vine si construirea unor mari Centrale ce deservesc o zona larga de teritoriu. De asemenea este o tendinta noua sa se construiasca centre complexe care cumuleaza mai multe tehnologii de gestionare a deseurilor pe acelasi amplasament;
- In prezent si in anii urmatori se prevede constructia de noi Centrale de Incinerare cu generare de energie (WtE). Aceasta decizie se bazeaza pe toate avantajele prezentate de noi in acest site privitoare la noile cercetari tehnologice, imbunatatirea instalatiilor componente care sa permita o functionare cu minim de emisii si maxim de eficienta.
Referindu-ne la Romania, pentru zonele dezvoltate ale Municipiului Bucuresti si zonele limitrofe, se aplica aceasta combinatie de construire si de aplicare de multiple solutii tehnologice. Vor fi construite Centrale WtE de incinerare deseuri municipale cu generare de energie, impreuna de exemplu cu instalatii de digestie anaeroba AD cu generare de biogaz si digestat. In plus o acumulare de alte tehnologii moderne de gestionare a deseurilor se va aplica mai intai in zona Municipiului Bucuresti si apoi in toata tara.
Alte exemple sunt in domeniul obtinerii biomasei si folosirii acesteia in domeniul energetic, al masurilor de colectare selectiva si a altor metode conform cu Piramida Ierarhizarii. De asemenea este o prioritate nationala finalizarea si punerea in functiune a centrelor regionale numite SMID (sisteme de gestionare a deseurilor) unele dintre acestea fiind incepute si nefinalizate, altele urmand a fi construite. Acestea cuprind toate formele de gestionare a deseurilor inclusiv sortarea, tratarea termo-biologica, reciclarea etc.
Bazat pe noile tehnologii de generare a energiei regenerabile vor fi construite noi centrale de cogenerare menite sa inlocuiasca centralele vechi alimentate de combustibili fosili si in special cele alimentate pe carbune care vor fi inchise.
Dezavantajele WtE:
- Obtinerea nivelului foarte redus de emisii toxice se face prin costuri financiare mari.
- Criticii Centralelor WtE sustin ca, desi foarte scazut, acest nivel de emisii inca exista alimentand teama unui potential pericol asupra mediului si populatiei.
- Aceiasi critici sustin ca Centralele WtE nu incurajeaza reciclarea ci, din contra, generarea unei cantitati mari de deseuri.
- Viitorul Centralelor WtE va depinde de costul propriu si de costul comparativ al celorlalte tehnologii concurente / complementare.
Concluzii:
- Fiecare tehnologie are avantajele si dezavantajele sale. Decizia de aplicare a unei tehnologii sau alteia depinde de conditiile locale si rezultatul cumularii avantajelor si a dezavantajelor.
- O Centrala WtE de mari dimensiuni nu exista inca in Romania exceptand cateva facilitati existente de incinerare a deseurilor solide in Fabricile de Ciment.
- Strategia nationala a Romaniei pentru Municipiul Bucuresti si zonele limitrofe include construirea in viitor a unei Centrale WtE de mari dimensiuni care sa contribuie decisiv la rezolvarea problemei deseurilor municipale, in conditiile in care depozitele existente sunt aproape pline si se vor inchide in urmatorii cativa ani.
- Tehnologia de incinerare deseuri cu generare de energie se va include in sistemul national de gestionare a deseurilor.
Alte tehnologii moderne de gestionare a deseurilor sunt:
1. Digestia anaeroba in digestoare. Productia de Biogaz si a fertilizatorului numit digestat.
2. Producerea si arderea biomasei in Centrale de cogenerare energie termica si electrica.
3. Inchiderea tuturor depozitelor existente de deseuri si inlocuirea cu depozite biologice si nepericuloase. In aceste noi depozite se vor prevede instalatii de colectare a gazelor de depozit si instalatii conexe de tratare a acestora in scopul folosirii lor in scopuri energetice.
4. Sistemele integrate regionale unite intr-un sistem national vor combina toate aceste tehnologii, fiecare cu avantajele si dezavantajele sale.
Tipurile de combustibil pentru Centralele de Incinerare deseuri cu generare de energie sunt:
- depozitele de deseuri;
- SMID (Sistem integrat de management al deseurilor in Romania);
- in viitor la centrale de incinerare.
In cazul WtE, MSW adus este depozitat pentru ca apoi sa alimenteze cuptoarele de ardere. MSW poate suferi in prealabil tratamente moderate pana la intense cu scopul de a capata proprietati imbunatatite pentru a fi incinerat. Aceste tratamente aplicate deseurilor sunt: MPT si MBT. Dupa tratamente se obtin combustibili cu proprietati mai bune. Acesti combustibili sunt: RDF (Combustibili proveniti din deseuri) si SRF (Combustibili solizi recuperati).
- RDF este obtinut din MSW si este format din deseuri biodegradabile cum ar fi: hartie, carton, plastic. Acesta are o putere calorica mai mica decat SRF dar mai mare decat MSW. RDF este folosit in centralele de cogenerare energie termica si energie electrica. RDF este obtinut din MSW sub forma de pelete, prin curatire de materiale metalice, sticla si cenusa. Diferitele materiale care sunt combustibile sunt macinate, taiate, sfaramate si presate in matrite. Puterea calorica creste la 12-14 MJ/kg. RDF se poate folosi ca si combustibil unic in centrale cu generare de energie sau impreuna cu alti combustibili (prin procedeul de coincinerare) in centrale de coincinerare din fabricile de ciment. RDF se poate folosi pentru alimentarea catorva configuratii de boilere:
- SRF este obtinut din deseuri comerciale si include hartie, carton, lemn, textile si plastic. Este obtinut prin maruntire la dimensiuni sub 30mm si tratare cu scopul reducerii umiditatii. SRF are o valoare calorica mare si este folosit in cuptoare de ciment. SRF este un combustibil care nu provine din deseuri periculoase si poate inlocui combustibilii fosili in generarea de energie. Coincinerarea SRF in cuptoare de incinerare este facuta prin gazeificare si coincinerarea gazului rezultat din camera de ardere.
- Boilere pentru RDF proiectate cu gratare care ajuta la transportul combustibililor catre focarele de ardere a deseurilor;
- Boilere multi-combustibil pentru coincinerarea RDF impreuna cu carbune sau petrol;
- Boilere cu pat fluidizat - proiectate pentru incinerarea RDF;
Note:
- Cele doua scopuri principale ale Tratamenelor Termice (MPT, MBT) ale deseurilor sunt:
Inertizarea – Extragerea apei din deseuri care este o sursa de degradare prin putrezirea acestora.
Reducerea semnificativa din punct de vedere al masei si al volumului prin reciclare, incinerare, compactare fata de cel depozitat in gropi de gunoi.
In prezent, tratarea termica a deseurilor nu este implementata la nivel global in principal din cauza costurilor ridicate ale investitiilor. Uniunea Europeana a dezvoltat centrale de incinerare cu generare de energie, printre altele, din cauza ca terenurile pentru o eventuala amenajare de depozite de deseuri sunt reduse si foarte scumpe.
Managementul deseurilor in Uniunea Europeana este reglementat de directive ale Comisiei Europene. Accentul se pune pe: prevenirea eliminarii deseurilor care nu sunt sunt tratate in prealabil; reducerea la minim a depozitelor de deseuri.
Ca tara membra a Uniunii Europene, Romania urmeaza strategiile acesteia in ceea ce proveste managementul deseurilor.
Centralele de incinerare deseuri cu generare de energie (WtE) se bazeaza pe diverse sisteme constructive cunoscute si raspandite:
- Gratare pentru alimentare cu deseuri a camerelor de ardere (gratare cu role / gratare cu impingere / gratare reversibile);
- Boilere cu pat fluidizat;
Schema de principiu pentru tipurile uzuale de Boilere: BFB (Boiler cu combustie cu barbotare pe pat fluidizat) si CFB (Boiler cu combustie cu circulare pe pat fluidizat)
- Cuptoare rotative;
Cuptoarele cu gratare pentru alimentarea cu deseuri este de departe tehnologia cea mai raspandita in timp ce celelalte doua solutii se aplica intr-un numar limitat si in special pentru tratarea deseurilor periculoase.
Camera de ardere poate fi proiectata cu diverse configuratii d.p.d.v. al fluxului gazelor si anume:
- contracurent;
- debit central (de mijloc);
- debit paralel;
Aceasta insemnand ca gazele rezultate din ardere parasesc camera de ardere de la capatul din fata, la mijloc sau la capatul de iesire. Geometria contracurent este foarte potrivita pentru arderea deseurilor la temperatura redusa si se gaseste aplicata in Centralele mai vechi. Camerele de ardere cu debit paralel au fost instalate pentru prima data la inceputul anilor 1990 ca fiind o constructie din gratare cu role care permite obtinerea unei arderi complete a cenusii prin gazele fierbinti care trec la partea din spate a gratarului. Configuratia preferata in centralele moderne este cea cu debit central.
2. Digestia Anaeroba. Biogazul si Centralele de Cogenerare
Producerea de biogaz din deseuri organice furnizeaza energie ieftina, regenerabila si ecologica. Biogazul este un combustibil gazos regenerabil produs prin digestie anaeroba sau prin fermentare anaeroba (in lipsa aerului / oxigenului) a materiei organice prin actiunea Bacteriei Methanobacterium. Acest proces produce gaze in principal metan si bioxid de carbon, avand hidrogen sulfurat, azot si oxigen in cantitati mai mici. Deseurile organice sunt introduse intr-o incinta inchisa unde mediul anaerobic favorizeaza descompunerea acestora de catre bacterii si emiterea metanului care este captat si folosit la producerea de energie ca si la alte utilizari importante despre care vom vorbi in continuare. Printre substantele ramase si folosite se numara si un namol lichid numit digestat care este un bun fertilizator natural care se poate folosi in agricultura si in intretinerea parcurilor si gradinilor.
Schema principiului de functionare a unei fabrici de biogaz
Bio-digestoarele din Romania pot fi:
- Biodigestoare de dimensiuni mari aplicate pe o scara comerciala; acestea sunt foarte rare in Romania. Totusi in viitor se planifica a fi construite mai multe astfel de digestoare. In concordanta cu prevederile PNGD si cu Strategia Nationala pentru Dezvoltarea Energiei se prevede construirea de digestoare si dezvoltarea bazei de Centrale de cogenerare.
- Biodigestoare de dimensiuni mici, care folosesc ca materii prime deseuri menajere, deseuri de gradina si gunoi de grajd. Acestea sunt frecvente in zonele izolate si indepartate de retelele energetice nationale. In aceste zone biogazul rezultat si prelucrat este folosit ca si gaz de bucatarie sau agent termic pentru incalzire.
AD este un procedeu biologic prin care se produc gaze compuse in principal din metan (CH4), dioxid de carbon (CO2), azot, hidrogen si hidrogen sulfurat, altfel cunoscut sub denumirea de biogaz. Aceste gaze sunt produse din deseuri organice cum ar fi: gunoi de grajd, reziduuri agricole si produse agricole secundare, resturi de alimente si produse agroindustriale, fractiuni organice sau deseuri municipale organice, deseuri din catering, namoluri de epurare ape uzate, culturi energetice (porumb, trifoi, sorg), deseuri de procesare a alimentelor, sedimente, stomacuri de rumegatoare etc.
Procedeele AD pot aparea fie in mod natural fie in mediu controlat (Centrale de biogaz). Principalele instalatii din aceste Centrale sunt digestoarele in care se pun impreuna deseurile organice si diverse tipuri de bacterii. Biogazul produs este, de obicei, 55%-75% metan pur.
1. Descompunerea (hidroliza) plantelor sau materiilor animale;
2. Conversia materiei descompuse in acizi organici;
3. Transformarea acestor acizi in gaz metan;
In cazul in care deseurile neprocesate provoaca miros si poluarea apei (de ex. in marile fabrici de produse lactate), digestia anaeroba reduce aceste probleme prin eliminarea mirosului si a deseurilor lichide si produce combustibilul numit biogaz.
Prin AD rezulta doua produse principale:
1. Biogazul produs in timpul digestiei anaerobe care se extrage din digestor si este prelucrat in continuare. Energia poate fi produsa numai din fractiunea "metan" din biogaz. Acesta poate fi ars direct pentru a produce caldura si/sau electricitate in centrale de cogenerare (centrale combinate, termice si electrice). Biogazul purificat poate fi utilizat drept combustibil pentru vehicule sau ca inlocuitor pentru gazele naturale.
Strategia si viziunea Romaniei din prezent pana in anii 2030 contine si dezvoltarea unor centrale de cogenerare de inalta eficienta in paralel cu modernizarea sistemelor centralizate de alimentare cu agent termic (SACET). Viitoarele centrale de cogenerare vor fi construite pentru a inlocui CHP-urile vechi. Aceste noi centrale de cogenerare vor fi amplasate in orase mari, cu blocuri existente conectate la SACET (se estimeaza ca aprox. 1,25 mil. apartamente sa fie conectate la CHP si SACET pana in anul 2030).
2. Digestatul este o materie prima biodegradabila care ramane dupa digestia AD. In functie de materia prima din care provine, digestatul este mai mult solid sau mai mult lichid. Digestatul este un ingrasamaint excelent si are o crestere semnificativa a valorii sale fata de materia prima de baza din care este produs.
Beneficiile producerii de biogaz:
- Centralele de biogaz utilizeaza deseuri agricole, industriale si municipale;
- Prin obtinerea si utilizarea biogazului se reduc semnificativ emisiile de CO2 si prin aceasta se pot obtine beneficii majore;
- Centralele de biogaz produc si fertilizatori, care sunt igienici, siguri si cu valoare nutritiva mai mare decat fertilizatorii sintetici;
- Biogazul poate deveni, prin procesare, combustibil pentru vehicule;
- Centralele de biogaz sunt sisteme inchise in care materialele procesate nu sunt in contact cu atmosfera, minimizandu-se astfel impactul negativ al acestora in zonele invecinate.
Utilizarea biogazului:
Cel mai mare beneficiu al biogazului este oferit de intrebuintarea sa la obtinerea de caldura asociata cu energie electrica;
Ca urmare a acestor beneficii, importanta si rolul biogazului in producerea de energie creste permanent;
Producerea si utilizarea energiei biogazului in Romania se afla la inceput, existand mici instalatii locale care genereaza biogaz. Pentru imbunatatirea acestei situatii destul de delicate, autoritatile Romane planifica dezvoltarea acestei tehnologii si utilizarea biogazului pentru a genera energie regenerabila (energie termica si energie electrica). Aceasta strategie necesita, printre altele, colaborarea avantajoasa cu cele mai bune companii din acest domeniu, iar in acest sens PROTORELIEF SRL va promova aceasta colaborare.
PROTORELIEF SRL nu a implementat inca singura un proiect complet din acest domeniu ci doar a realizat parte din echipamentele importante din componenta unor astfel de proiecte pe care le-a exportat unor astfel de beneficiari;
Pe acest site PROTORELIEF SRL prezinta conceptul unor astfel de tehnologii, concept care se bazeaza pe informatii publice dar si pe cunostintele si experienta noastra anterioare in domeniu, ca si pe colaborarile anterioare cu firme de succes din domeniul producerii biogazului.
PROTORELIEF SRL nu poate, singura, sa proiecteze si sa construiasca astfel de proiecte complexe, dar prezinta aceste informatii in special pentru:
- A ajuta potentialii clienti locali in asa fel incat acestia sa fie informati, in general, asupra beneficiilor acestei tehnologii (biogaz).
- Dupa ce vom convinge eventualii clienti despre avantajele acestei tehnologii (biogaz) PROTORELIEF SRL le va oferi acestora servicii de consultanta care ii pot ajuta sa deruleze astfel de proiecte. Ne propunem ca aceste proiecte sa fie bazate pe cooperari cu contractori straini / locali de renume din domeniu. In aceste cooperari PROTORELIEF SRL isi doreste un rol de consultant care, ulterior, sa fie extins la preluarea de activitati de subcontractare de: proiectare, fabricare si prestari de servicii.
Scopul nostru principal este de a oferta obtinerea unor surse de energie durabile prin extinderea utilizarii resurselor regenerabile ca baza pentru producerea eficienta de energie.
Sursele de energie regenerabila includ: apa, energia eoliana, energia solara, energia geotermala, energia continuta in partea organica a deseurilor solide municipale, energia continuta in biomasa etc.
Dintre aceste surse de energie, biomasa poate avea o pondere majora si un mare potential in viitor. O metoda eficienta de conversie a partii organice a deseurilor este producerea de biogaz prin degradarea microbiana a substantelor organice din deseuri, in absenta oxigenului (AD).
Motoare pe baza de Biogaz
Acestea sunt concepute pentru a functiona pe baza de diverse tipuri de biogaz. Aceste motoare pe baza de biogaz sunt legate de un alternator pentru ca, astfel, sa poata fi produsa energie electrica cu o eficienta ridicata. Producerea de energie electrica cu inalta eficienta, permite utilizatorilor finali sa maximizeze puterea electrica generata de biogaz si prin urmare sa optimizeze performanta economica a instalatiilor de digestie anaerobica.
Centrale de cogenerare pe baza de Biogaz
Biogazul poate fi transformat in energie in mai multe moduri. Utilizarea predominanta a biogazului se face in CHP (centrale de cogenerare a energiei termice si electrice). Aceste Centrale alimentate de biogaz se gasesc amplasate, in general, aproape de locul in care se genereaza biogazul. Electricitatea generata poate fi utilizata pentru alimentarea instalatiilor invecinate sau poate fi livrata catre reteaua energetica nationala.
Caldura generata poate avea diverse temperaturi de exemplu:
A) Caldura la temperatura joasa provenita de la circuitele de racire ale motoarelor alimentate cu gaze care incalzeste de obicei apa calda la temperaturi de 70-90°C; aceasta caldura la temperatura joasa se foloseste la incalzirea rezervoarelor de digestie AD pentru ca acestea sa opereze la temperatura optima necesara sistemului biologic de generare a biogazului;
B) Caldura la temperatura inalta provenita din gazele de evacuare (aproximativ 450°C); aceasta caldura la temperaturi inalte provenita din gazele de evacuare poate fi utilizata astfel:
- in mod direct in uscatoare; aceste uscatoare sunt utile la reducerea continutului de componenta lichida a digestatului in scopul reducerii cheltuielilor de transport.
- in boilere care functioneaza pe baza caldurii generate de deseuri; acestea produc abur la presiuni de 8-15 bari;
- in unitati ciclice de categorie organica; acestea sunt capabile sa transforme surplusul de caldura reziduala in energie electrica aditionala.
- Instalatiile din CHP pe baza de biogaz sunt operate in principal pentru producerea de energie electrica.
- O cantitate mare de caldura obtinuta prin cogenerare in unitatile pe baza de biogaz ramane nefolosita. Doar o mica parte din aceasta energie termica este folosita pentru a mentine procesul AD la temperatura de functionare a digestoarelor. De asemenea, o mica parte din energia termica este utilizata pentru incalzirea instalatiilor aferente din fabricile de producere a biogazului.
Cele trei moduri de utilizare a biogazului in scopul maririi gradului de utilizare a caldurii sunt:
1) Reteaua districtuala locala: Centralele de Biogaz (digestoare AD pentru producerea de emisii de gaze, captarea si prepararea biogazului) pot fi surse de caldura pentru reteaua districtuala locala.
2) Conducte de biogaz care sa alimenteze zona cu caldura: prin construirea acestor conducte de biogaz se doreste ca dupa producerea de biogaz intr-o centrala de biogaz dintr-o zona agricola, mare parte din acest gaz sa poata fi transportata inspre locurile unde exista amplasate instalatii de cogenerare CHP. In acest fel, gazul poate fi intrebuintat ca si combustibil la generarea de energie termica si electrica.
3) Prelucrarea biogazului: biogazul se poate purifica (curatirea gazului de vapori de apa, hidrogen sulfurat si dioxid de carbon) obtinandu-se un gaz care poate fi introdus in reteaua de gaz metan natural;
Aceste tehnologii sunt deja aplicate in Romania dar nu la scara larga. Iata de ce PROTORELIEF SRL este interesata sa promoveze introducerea acestor tehnologii pe scara larga in Romania. De exemplu: de la 60 kWe pana la mai mult de 2 MWe intr-o singura unitate. PROTORELIEF SRL este o companie recent infiintata care nu are realizari notabile in ceea ce priveste aceste tehnologii, exceptand realizarea de instalatii din acest domeniu pentru export. Noi suntem interesati sa introducem pe scara larga aceste tehnologii prin colaborari cu firme straine cunoscute in acest domeniu si care vor sa intre in sectorul gestionarii deseurilor si folosirea acestora in domeniul energetic din Romania.
3. Gazul de depozit (LFG)
LFG sta la baza sistemelor de recoltare, a procesarii acestora in diferite sisteme de fabricatie (capturarea, transportul, tratarea sigura si tehnologia de generare de energie electrica din aceste gaze de depozit).
Tehnologia de generare a energiei pe baza de LFG reprezinta una dintre cele mai accesibile si relativ simple forme de gestionare a deseurilor din Romania. Cu toate acestea LFG este rareori folosit in aceste scopuri.
Depozitele de deseuri produc gaze de depozit care contin gaz natural si care se folosesc dupa ce acestea sunt separate in: gaz metan, dioxid de carbon, hidrogen sulfurat. In lipsa unui control al emisiilor interne de gaze de depozit, acestea se vor pierde in atmosfera sub forma de metan si vor contribui la emisiile de gaze de sera. Pentru a controla acest proces, operatorii de depozite de deseuri pot capta si arde aceste gaze reducand astfel potentialul de emisii de gaze cu efect de sera (GHG). De la captarea acestor gaze de depozit si respectiv de la evacuarea lor controlata in atmosfera pana la intrebuintarea LFG in scopul generarii de energie este doar un pas care poate insemna beneficii importante.
Pentru a putea fi produs si colectat LFG din depozitele de deseuri, acestea trebuie acoperite cu membrane cu permeabilitate scazuta. Acestea vor impiedica contactul cu aerul atmosferic sau cu apa de ploaie si vor permite in acest fel formarea conditiilor anaerobe. Depozitele de deseuri de dimensiuni reduse pot sa produca astfel suficienta energie necasara functionarii acestora. Acestea nu pot furniza energia la nivelul minim de 1 MW necesar pentru conectarea acestei surse la sistemul energetic national. Prin urmare ne concentram pe Centralele WtE care sa permita conectarea la aceste retele. Eventualele Centrale viitoare mari pentru generare de energie bazate pe LFG trebuie sa fie amplasate aproape de depozitele de deseuri cu scopul de a minimiza distanta la pricipalele retele de conectare la energia electrica. In acest fel se vor minimiza costurile de transport ale energiei.
Sistemul de generare a energiei pe baza de LFG poate fi impartit in doua componente importante:
1. GCCS: sistemul de captare, tratare si evacuare;
2. Sistemul de generare de energie electrica.
1. GCCS
Un sistem GCCS cuprinde urmatoarele componente primare:
I. Captarea LFG: puturi de extractie; sistem de conducte laterale si colectoare de capat;
II. Sistem de tratare a LFG;
III. Sistem de suflare a LFG (blower);
IV. Sistem de ardere a gazelor evacuate cu flacara de veghe (gas flare);
I. Captarea LFG incepe, de obicei, dupa ce o celula a depozitului de deseuri a fost umpluta si inchisa.
II. Tratarea LFG se face d.p.d.v. fizic si chimic si este necesara pentru indepartarea componentelor care ar putea influenta negativ generarea si sistemul de evacuare a gazelor ca si a sistemelor de colectare a LFG pentru utilizarea in centrale energetice pe gaze de depozit;
III. Suflanta (The Blower) este o pompa care furnizeaza vacuumul care se foloseste pentru colectarea LFG si respectiv presiunea necesara pentru impingerea LFG catre evacuarea in atmosfera sau in unitatea de generare a energiei;
IV. Flacara de veghe (The gas flare) este o instalatie de ardere a gazului de depozit LFG colectat si care ofera un mijloc de control al emisiilor de gaze nocive si a mirosurilor neplacute.
Colectarea si folosirea biogazului din depozite de deseuri
2. Sistemul de generare a energiei:
Electricitatea este produsa prin arderea LFG intr-un motor cu combustie interna, o turbina cu gaz sau intr-o micro turbina.
Alte metode de utilizare a LFG sunt:
- Utilizare in CHP – Centrale de cogenerare energie termica si electrica;
- Utilizare in sistemele de racire;
- Utilizare directa in boilere care ard gaz LFG pentru a produce apa calda;
- Utilizare a LFG pentru obtinerea de abur in vederea incalzirii spatiilor sau pentru alte necesitati tehnologice de proces.
- Incalzitoare cu infrarosu;
- Gaz natural comprimat (CNG) ca si combustibil pentru vehicule sau pentru injectarea in reteaua nationala de gaz natural;
Nota 1: Gazul metan este un gaz de sera agresiv. Arderea acestuia printr-o flacara de veghe sau intrebuintarea la generarea de energie reduce impactul nociv cu un factor de 25;
Nota 2: Romania va implementa noi strategii energetice in conformitate cu politica nationala de dezvoltare. Aceste strategii vor fi axate pe cresterea productiei de energie regenerabila.
4. Biomasa ca sursa de energie
Noi consideram biomasa a patra varianta de management al deseurilor dar nu o consideram complet separata de celelalte surse de energie provenite din deseuri. Motivul este ca exista multe aspecte comune ale acestor surse pe care le vom explica in continuare:
Biomasa, ca si resursa regenerabila, este derivata din urmatoarele surse energetice:
- Deseuri si derivate;
- Reziduuri agricole si industriale;
- Lemn forestier si reziduuri de lemn;
- Reziduuri din celuloza si hartie.
Ca si sursa de energie, biomasa poate fi utilizata direct sau transformata in alte produse energetice cum ar fi bio-combustibilul (biofuel) si electricitate. Biomasa este, in principiu, materie vegetala care este utilizata pentru a genera energie electrica in turbine cu abur si gazeificator; De asemenea, biomasa poate produce caldura, in general, prin combustie directa. Procesele de conversie biochimice din biomasa pot fi valorificate si transformate in alte forme de energie utilizabile cum ar fi gazul metan sau combustibilii de transport (etanol sau biodiesel).
Noi informatii despre biomasa:
- Biomasa consta din reziduuri organice de la plante si animale, obtinute in primul rand din recoltarea si prelucrarea culturilor agricole si forestiere.
- Biomasa consta din deseurile provenite din produse secundare, care pot fi utilizate drept combustibili pentru producerea de energie ca si alternativa la depozitarea in depozitele de deseuri.
Toate acestea pot constitui combustibili pentru producerea de energie electrica si termica. Gazele obtinute din deseuri pot fi: LFG, gaze provenite de la minele de carbune, gaze de canalizare, gaze provenite de la deseuri animale, gaze reziduale industriale combustibile. Unele centrale de cogenerare combina gazele si sistemele de generare pe baza de energie solara fotovoltaica pentru a imbunatati performanta tehnica si de mediu. Aceste sisteme hibride pot fi reduse la nivel de cladiri izolate si case individuale.
Schema de principiu a unei Centrale de incinerare a biomasei cu generare de energie electrica si termica
- In Romania biomasa poate detine o pozitie importanta in incalzirea caselor din zonele rurale.
In prezent 90% din casele din zonele rurale folosesc in principal lemnul de foc pentru incalzirea locuintelor. Pentru viitor se estimeaza ca acest sistem de incalzire va fi inlocuit astfel incat, la nivelul anilor 2030, se va ajunge la un sistem combinat de incalzire format din arderea de biomasa, LFG, curent electric generat de celule fotovoltaice, energie electrica generata de turbinele eoliene, agent termic (apa calda) obtinut in panouri solare, gazul natural distribuit intr-o retea extinsa si folosit prin ardere la incalzirea locuintelor si in bucatarii.
Anexa 1:
Exemplu de piroliza si deseuri folosite ca si materii prime
Piroliza
Piroliza MSW este o descompunere termo-chimica la temperaturi ridicate (aprox. 500-800°C) a materiei organice in absenta gazelor cum ar fi aer sau oxigen. Aceasta transforma MSW in:
- Gaz (gaz sintetic - syngas);
- Lichid (gudron);
- Solid (mangal).
Principalul scop al pirolizei este sa stimuleze descompunerea termica a deseurilor solide in gaze si compusi condensati. Rezultatul este un amestec de gaze combustibile (metan, hidrocarburi, hidrogen si monoxid de carbon).
Schita procesului de piroloza
Un exemplu de piroliza si deseurile folosite ca si materii prime:
Este important de remarcat dezavantajele care au dus la decizia PROTORELIEF SRL de a nu include pe lista de prioritati aceasta tehnologie: tratamentul mecanic obligatoriu necesar inainte de gazeificare, dependenta de proprietatile deseurilor folosite ca si combustibil, valoarea scazuta a puterii calorice a combustibilului rezultat, costul ridicat al sistemului de curatare al gazelor rezultate din ardere inainte de evacuarea acestora ca si a curatarii syngas-ului obtinut in acest proces, performantele reduse obtinute daca instalatiile sunt de capacitate redusa.
Gazeificarea Termica:
Gazeificarea termica a MSW este o tehnologie asemanatoare cu piroliza. Cu toate acestea exista diferente intre aceste tehnologii si anume in modul in care are loc descompunerea si anume in prezenta unor cantitati limitate de oxigen sau aer. Gazul care se genereaza este folosit fie in boilere fie (dupa curatare) in turbine / generatoare. Procesul de gazeificare descompune deseurile solide sau orice materiale reziduale in produse secundare care contin cantitati importante de compusi partial oxidati, in primul rand un amestec de monoxid de carbon, hidrogen si dioxid de carbon.In plus, caldura necesara pentru procesul de gazeificare este:
- fie furnizata prin arderea partiala pentru gazeificarea restului de materie de baza;
- fie energia termica provine dintr-o sursa externa de caldura.
Syngas-ul (gazul sintetic) se poate folosi in diverse moduri dupa ce acesta sufera un proces tehnologic de curatare.
Ca si in cazul pirolizei, tehnologia de gazeificare are o serie de dezavantaje si ca urmare PROTORELIEF SRL a decis sa nu acorde prioritate acestui domeniu.
