SC KEMATRONIC SRL Baia Mare

BIOGAZUL, INTRE SOLUTIE SI OPORTUNITATE

1

SC KEMATRONIC SRL Baia Mare

CAPITOLUL 1. Biomasa ca sursa de energie in Europa si in Romania. Obiectivul general al unei strategii a sectorului energetic il constituie satisfacerea necesarului de energie atat in prezent, cat si pe termen mediu si lung, la un pret cat mai scazut, in conditii de calitate, siguranta in alimentare, cu respectarea principiilor dezvoltarii durabile. Utilizarea biomasei, ca sursa de energie regenerabila, este importanta de oarece contribuie la: - Siguranta energetica: se limiteaza dependenta de resurse energetice primare; - Dezvoltarea durabila: reduce impactul sectorului energetic asupra mediului. UE se preocupa intens de utilizarea biomasei in scopuri energetice. In acest scop, Comisia UE a elaborat, in 1997, Cartea Alba a Energiilor Regenerabile pana in anul 2010, in care biomasa va deveni forma principala de energie regenerabila. Ponderea biomasei vegetale, atat pentru biocombustibilii lichizi, cat si pentru producerea de energie electrica si termica va creste semnificativ, in tip ce biomasa lemnoasa va ramane la un nivel aproximativ constant. Pana in anul 2010, jumatate din biomasa va trebui sa provina din culturi agricole si forestiere, iar cealalta jumatate din deseuri industriale, menajere si municipale. In Romania, Guvernul a adoptat in Decembrie 2003 o strategie pentru Valorificarea potentialului energetic al biomasei, tinand seama de ponderea acesteia in resusele regenerabile exploatabile, care ar putea sa acopere 70% din angajamentele Romaniei referitoare la aportul surselor regenerabile in energia totala consumata. Prin HG Nr. 535/ 2003, in Strategia de valorificare a surselor regenerabile de energie din Romania a fost efectuata o evaluare a potentialului national al Romaniei privind sursele regenerabile, pentru perioada 2007 2020, aratata in tabelul de mai jos:Sursa Energie solara Energie eoliana (teoretic) Energie hidro, din care sub 10 MW Biomasa si biogaz Energie geotermala Potential anual 60 PJ 1,2 TWh 23 TWh 36 TWh 3,6 TWh 318 PJ 7 PJ Aplicatie Energie termica Energie electrica Energie electrica Energie electrica Energie electrica si termica Energie termica

Prin HG 443/ 2003 pentru promovarea productiei de energie din surse regenerabile, care transpune prevederile Directivei 2001/ 77/ CE, obiectivele in Romania sunt urmatoarle: - Ponderea energiei electrice produse din surse regenerabile in consumul national brut de E.E. va fi: 33% in anl 2010, conform angajamentului asumat prin Directiva 2001/ 77/ EC; 35% in anul 2015; 38% in anul 2020. 2

SC KEMATRONIC SRL Baia Mare Proiectului noii Directive privind promovarea surselor regenerabile de energie din 23.01. 2008: Ponderea energiei produse din surse regenerabile in consumul national brut de energie = 24%; Ponderea surselor regenerabile in totalul consumului de energie in perioada 2005 2020 = 6,2%. BIOMASA este partea biodegradabila din materialul produs initial prin fotosinteza, cum ar fi lemnul, plantele, precum si din deseurile agricole (inclusiv substanta vegetale si animale) si industria alimentara si din deseurile municipale. Tehnologiile bioenergetice folosesc aceste resurse fie pentru a produce Biogazul, combustibil folosit pentru producerea de caldura si electricitate, fie drept combustibili care inlocuiesc petrolul, substantele eptrochiice si alte produse energo-intensive. Sursele de biomasa frecvent folosite pentru a produce, prin fermentare, biogazul sunt fie culturi de plante, fie deseuri agricole, cum ar fi gunoiul de grajd, resturi de la abatoare, fabrici de produse din carne, fabrici de lactate, etc. Aceste surse se pot folosi atat separat, cat si in combinatie, conform unor retete, pentru a da stabilitate procesului de fermentare prin care se produce biogazul. Culturile agricole in care se produc plantele utilizate in producerea energiilor electrica si termica sunt calificate drept Culturi energetice. Practic, toate culturile pot fi surse de biomasa dar, din punctul de vedere al productiei si colectarii, cea mai avantajoasa este cultura porumbului pentru masa verde, denumit porumb energetic. Acest tip de porumb creste repede si foarte inalt, peste 2 m, iar in conditiile irigarii culturilor, productia, in Romania, este de peste 35 [tone/ ha]. Biomasa, alta decat cea lemnoasa, este introdusa in fermentatoare, in care se desfasoara un proces de fermentatie anaeroba prin care are loc conversia (transformarea) biologica, intr-un mediu fara oxigen (anaerob), a materiei organice in biogaz. Bacteriile descompun (digera) materia organica biodegradabila, rezultand CH4 si CO2. Pentru acest tratament sunt necesare grupuri de bacterii (micro-organisme) care lucreaza in armonie pentru a realiza hidroliza si transformarea materiilor organice in biogaz. Acest proces este denumit fermentatie de digestie. Procesul de fermentatie se desfasoara la temperatura constanta, la valori relativ ridicate (termofil cca. 55 oC) si medii (mezofil cca. 35-37 oC), precum si cu tratare termica intermediara. DIGESTATUL rezultat in urma fermentatiei este separat in parte solida si parte lichida cu fractiuni solide. Restul de material solid care ramane este compost (10% din volumul de intrare) si are un continut de 25-35 % de materie uscata. Partea lichida rezultata trebuie stocata in rezervoare si este folosit ca un foarte bun fertilizant natural, avand un continut bogat in N, P si inlocuieste cu succes fertilizantul chimic. Parte solida rezultata trebuie, deasemenea, stocata si este folosita, deasemenea, ca un foarte bun fertilizant natural, avand acelasi continut ridicat de P si N ca si partea lichida. BIOGAZUL, produs prin procesul de fermentatie anaeroba, este folosit, in cvasitotalitatea aplicatiilor, drept combustibil pentru producerea de energie electrica si de caldura sub forma de apa calda, in grupuri co-generare actionate de motoare termice cu piston.

3

SC KEMATRONIC SRL Baia Mare O alta aplicatie este separarea componentei de CH4 din biogaz, prin care se obtine Gazul metan verde, care poate fi injectat in conductele de transport sau distributie a gazului natural comercial, fiind folosit drept combustibil de catre consumatori, industriali sau rezidentiali.

PROCESUL DE FERMENTATIE este aplicabil pentru aproape orice deseu cu continut de materii organice (biomasa) ca de exemplu: - dejectii animale, animale moarte; - resturi animale de la abatoare, carmangerii industria carnii; - materii uleioase, grasimi; - produse, deseuri agricole, plante, deseuri vegetale, resturi de fructe si legume; - resturi alimentare, gunoi organic menajer; - ape reziduale menajere,industriale, ape din sisteme de canalizare, ape rezultate din unele procese de fabricatie, namoluri nefermentate rezultate din treapta de epurare mecanica a statiilor de epurare, municipale sau industrial. Lista surselor de biomasa, denumite Substraturi, este urmatoarea: - Dejetii porcine - Dejectii bovine - Dejectii pasari - Dejectii ovine - Dejectii bovine solide - Grasimi animale - Reziduri abatorizare - Grasimi din flotat - Glicerina - Faina proteica - Drojdie de bere - Namol biologic - Melasa - Srot de rapita - Grau boabe - Siloz secara pl.intregi - Gozuri - Siloz de porumb -Siloz sfecla de zahar - Reziduri de sfecla - Frunza de sfecla - Rapita presata - Reziduri verdeturi

Consecinta a experientei germane privind utilizarea biomasei in producerea biogazului in scopuri energetice, au rezultat retete pentru compozitia biomasei folosita in Uzinele de Biogaz, precum si determinarea debitelor specifice de biogaz rezultate prin fermentarea diferitelor tipuri de biomasa (Substraturi). Cateva din cele mai utilizate Substraturi si debitele de biogaz specifie rezultate, precum si compozitia medie a biogazului, sunt prezentate in tabelul de mai jos.Substratul (FM) Balegar lichid de la vite Balegar lichid de la porci Balegar solid de la vite Balegar solid de la porci Gunoi solid de la pasari Porumb insilozat Secara Sfecla de zahar Borhot de bere Reziduri de cereale Debit Biogaz Nm3/ tFM 20-30 20-35 40-50 55-65 70-90 170-200 170-200 170-180 105-130 30-50 Comp. Bi % vol. CH4 60 60-70 60 60 60 50-55 cca 55 53-54 59-60 58-65 Debit Biogaz Substratul (FM) Resturi de fructe Miez de fructe Resturi taiate Mere Fructe Melasa Resturi de mancare Gunoi din piete Grasimi din St. Epr. Namol din St.Epr. Nm / tFM 10-20 80-90 60-75 145-150 250-280 290-340 50-180 10-450 20-60 35-2803

Comp. Bi % vol. CH4 58-65 52-65 70-75 65-70 65-70 70-75 45-64 60-77 60-70 60-72

4

SC KEMATRONIC SRL Baia MareCoji de cartofi 36-42 58-65 Glcerina 845 50

FERMENTAREA BIOMASEI se produce in reactoare cu sistem propriu de incalzire. Performanta conversiei este ridicata, de 75 95 %, in functie de producatorul echipamentului si procesul de fermentare folosit. UZINA DE BIOGAZ este formata din reactoarele in care se produce fermentarea si Grupul Cogenerare cu motor termic, care consuma, sub forma de combustibil, biogazul produs prin fermentare. Schema functionala a Uzinei de Biogaz este prezentata in imaginea de mai jos.

O Uzina de biogaz in functiune in Germania, realizat conform schemei de mai sus, este prezentata in imaginea urmatoare.

5

SC KEMATRONIC SRL Baia Mare

GRUPUL CO-GENERARE este echipat cu un motor termic cu piston, care consuma biogazul produs prin fermentare in reactoare si produce energia electrica si energia termica (caldura). O parte din energia electrica si din caldura produse sunt folosite pentru consumul propriu al instalatiei, pentru mentinere procesului de fermentare. Consumul propriu de energie electrica al Uzinei de Biogaz este cuprins intre 7-15% (in functie de producator si proces) din energia electrica totala capabila a fi produsa prin consumarea intregului debit de biogaz produs si consumat. Consumul propriu de energia termica (caldura), sub forma de apa calda cu temperaturi Tur/ Retur de 90/ 70 [oC], este de cca 28% din totalul capabil a fi produs. Daca Uzina de Biogaz este destinata sa produca energia electrica si termica la capacitatea maxima, surplusul va fi vandut: energia electrica in retea, caldura catre alti consumatori apropiati. Daca Uzina de Biogaz este destinata sa produca Bio-metan, atunci instalatia va fi completata cu instalatiile specifice acestui scop si anume instalatia de separare a CO2 din biogaz si compresorul de gaz metan, pentru injectarea metanului separat din biogaz in reteaua de gaz. Grupul co-generare va fi dimensionat pentru a produce energia electrica si caldura necesare numai consumului propriu al intregii instalatii.

UZINA DE BIOGAZ DE CAPACITATE MARE se realizeaza prin cuplarea mai multe module, conform aranjamentului prezentat in imaginea de mai jos.

6

SC KEMATRONIC SRL Baia Mare

CAPITOLUL 2. Energia si Mediul. Parghiile economice si legislative pentru promovarea energiilor regenerabile.

PROMOVAREA ENERGIILOR REGENERABILE este reglementata prin acte normative, elaborate de catre comisiile U.E.: 1. Directiva 2001/ 77/ CE, prin care se stabilesc: SCOPUL: Stabilirea cadrului legislativ pentu promovarea cresterii contributiei surselor de energie regenerabila la producerea energiei electrice. OBIECTIV GENERAL la nivel European: - Sursele de energie regenerabila sa reprezinte 12% din consumul de energie pana in anul 2010; - Energia electrica produsa din sursele de energie regenerabila sa reprezinte 22,1% din consumul comunitar de energie electrica in 2010. 2. Comunicarea 848 din 10.01.2007, prin care se stabilesc: - Foaia de parcurs in domeniul energiei regenerabile in secolul 21: construirea unui viitor durabil; - Cresterea pana la 20% a ponderii surselor de energie regenerabila in anul 2020. 7

SC KEMATRONIC SRL Baia Mare Legislatia din Romania, elaborata in concordanta cu cea a U.E.: 1. H.G. Nr. 443/ 2003, modificata prin H.G. 958/ 2005, pentru promovare productiei de energie electrica din surse de energie regenerabila. Transpune prevederile Directivei 2001/ 77/ CE; 2. H.G. Nr. 535/ 2003. Stabileste Strategia de valorificare a surselor de energie regenerabila din Romania; 3. H.G. Nr. 1892/ 2004, modificata prin H.G. 958/ 2005. Sistemul de promovare a productiei de energie electrica din surse regenerabile de energie; 4. Legea 13/ 2007. Legea energiei. Prevederi generale privind promovarea surselor regenerabile de energie. 5. Ordinul ANRE 24/ 2005. Codul commercial al pietei angro de energie electrica. 6. Ordinul ANRE 45/ 2005. Procedura de alocare a sumelor de bani rezultate din neindeplinirea de catre furnizorii de energie electrica a cotelor obligatorii de achizitie de certificate verzi. 7. Ordinul ANRE 22/ 2006. Regulamentul de organizare si functionare a pietei de certificate verzi. 8. Ordinul ANRE 38/ 2006. Procedura pentru monitorizarea pietei de certificate verzi.

SPRIJIN FINANCIAR pentru realizarea investiilor in instalatii de producere a energiei din surse regenerabile: Facilitati conform Legii Investitiilor (in etapa de proiect); Facilitati conform reglementarilor consiliului concurentei. Co-finantarea investiei prin fonduri nerambursabile. Se poate acorda pana la 50% co-finantare din fonduri nerambursabile, care se poate realiza prin: Fondurile structurale ale U.E., pentru energie. Acestea se pot aplica investitiilor cu valoare mare, de min. 10 milioane EURO; Fondurile U.E. pentru Dezvoltare Agricola F.E.A.D.R. Valoarea maxima a proiectelor energetice este de 6 miloane EURO. Fondul de Mediu al Romaniei. Aplicare diferentiata a sistemului de promovare in functie de tipul investitiei (Proiect al unei noi H.G.. 15 ani pentru instalatii noi); 8

-

SC KEMATRONIC SRL Baia Mare Promovarea co-generarii eficiente (Proiect al unei noi H.G.) Sistem de cote obligatorii si piata de certificate verzi, in operarea instalatiilor energetice ce folosesc surse regenerabile, dar numai pentru energia electrica produsa in acest mod. Prevederi privind preluarea energiei electrice produsa prin surse de energie regenerabila (Proiect al unei noi H.G.)

-

CAPITOLUL 3. Resursele energetice regionale, solutii pentru problemele de mediu. FERMELE DE PORCI, BOVINE SAU PASARI. Amplasarea Uzinelor de Biogaz langa aceste ferme si preluarea dejectiilor, folosite ca sursa de biomasa, elimina focarul existent de infestare al atmosferei, al solului si al apei freatice; GROPILE DE GUNOI MENAJER. Folosirea gunoiului menajer colectat, drept sursa de biomasa pentru Uzinele de Biogaz, reduce si chiar elimina cantitatea de materie organica depusa in groapa de gunoi, micsorand volumul acesteia, prelungind durata de folosire a gropii de colectare si reducand suprafetele noi de teren pentru alte gropi de colectare si depozitare; STATIILE DE EPURARE MUNICIPALE/ COMUNALE. Namolul rezultat prin epurarea mecanica, nefermentat, folosit drept sursa de biomasa pentru Uzinele de Biogaz elimina necesitatea construirii treptei biologice de fermentare, elimina suprafetele ocupate pentru stocarea namolului fermentat. 9

SC KEMATRONIC SRL Baia Mare CULTURILE DE PORUMB ENERGETIC sau alte plante energetice (iarba de Sudan, etc.) Reintroducerea in circuitul agricol a suprafetelor de teren arabil in prezent nelucrate, lasate in paragina (cca. 3 milioane de ha la sfarsitul anului 2006). FOLOSIREA FERTILIZANTULUI rezultat in urma procesului de fermentare in Uzinele de Biogaz. Fertilizantul lichid si solid contine azot si fosfor in stare naturala, fiind un foarte bun ingrasamant natural. Fertilizantul lichid poate fi folosit si la irigarea suprafetelor cultivate. CAP.4: Oportunitatile sociale, geografice si tehnice oferite dezvoltarii producerii de biogaz in regiune .

CAPITOLUL 5. PETROM OMV, promotor al solutiei: Biogaz CNG. PETROM OMV este preocupat de reducerea consumului de resurse primare (hidrocarburi) si producerea de combustibili si energie verzi din surse regenerabile. A fost initiat un program care are ca tinta producerea unei cantitati insemnate de Bio-Metan, care se va derula pe o perioada de cativa ani. Se vor cauta surse de biomasa cu un cost cat mai redus, pentru a produce Bio-metanul la un pret competitiv, mai redus decat pretul gazului natural commercial livrat prin reteaua de conducte. Sursele de biomasa avute in vedere sunt gunoiul menajer, dejectii din fermele de animale si pasari si apoi culturile de plante energetice (porumbul energetic).

10

SC KEMATRONIC SRL Baia Mare Amplasamentele si capacitatile Uzinelor de Biogaz vor fi determinate de marimea si felul surselor de biomasa ce vor fi depistate si folosite. Prima faza a acestui program este elaborarea studiului de fezabilitate in vederea realizarii unei Uzine de biogaz care va folosi drept sursa de biomasa dejectiile de la o mare ferma de pasari, precum si resturile de abatorizare de la abatorul fermei. Cantitatea de biomasa care va alimenta Uzina de biogaz va permite productia unei cantitati de Metan intre 6 -7 milioane m 3/ an, capacitatea Uzinei de Biogaz fiind echivalentul a 2 3 MWe. Deasemenea, tot in cadrul acestei prime faze, se studiaza si realizarea unei a doua Uzine de Biogaz care sa foloseasca drept sursa de biomasa gunoiul menajer organic, in cantitati de cca. 280 tone/ zi. Debitul de Metan provizionat a fi produs este de cca. 5 milioane m3/ an, iar capacitatea Uzinei de Biogaz ar fi echivalentul a cca. 2 MWe.

BIBLIOGRAFIE. 1. Constantin Damian, KEMATRONIC S.R.L.: Energie regenerabila din Biomasa, ICECHIM, Bucuresti, Octombrie 2007. 2. Nachwachsende Rohstoffe, Germania. 3. Alexandru Sandulescu, MINISTERUL ECONOMIEI SI FINANTELOR: Politica de promovare a surselor regenerabile de energie in Romania, Camera de Comert si Industrie Bucuresti, Februarie 2008. 4. Nicolae Opris, Georgeta Stanciulescu, Lusine Caracasian, ANRE: Promovarea prin reglementari a surselor regenerabile de energie, Camera de Comert si Industrie Bucuresti, Februarie 2008.

11