Jak využít teplo ukryté v kompostu

V praxi se jako využitelné ukázaly dva způsoby energetického využití tepla z kompostu. Prvním je využití tepla vznikajícího během kompostovacího procesu a jeho následné jímání prostupem. Druhým je přímé spálení kompostu pro výrobu tepla, případně elektřiny.

Za účelem výzkumu využitelnosti odpadního tepla, vznikajícího v organické hmotě v průběhu kompostovacího procesu, bylo ve VÚZT Praha, v. v. i., sestaveno experimentální pracoviště s podtlakovým systémem sběru vzdušniny ze zakládky.

V průběhu experimentu byla měřena teplota zakládky ve středu hromady (označena jako teplota jádra) a asi 25 cm pod povrchem (teplota hromady). Dále byla sledována venkovní teplota a relativní vlhkost vzduchu. Pro monitoring fyzikálních veličin byla použita měřicí a záznamová ústředna COMMET MS6D. Pro měření teplot byly využity zapichovací sondy osazené teplotními čidly PT1000 s přesností ±0,5 °C. Pro měření venkovního vzduchu byl použit převodník teploty a vlhkosti Testo 6651 (přesnost ±0,5 °C, ±2,5 % RH a pro měření průtoku vzduchu byl použit převodník proudění vzduchu GSMU 1020 C5. Pro ovládání ventilátoru byl nainstalován modul výstupních relé MP018. Bylo zjištěno, že nejvyšší potenciál pro zisk tepla je v počáteční termofilní fázi do šestého dne (první překopání). Ve druhé fázi měření (6 až 40 den) byl zisk tepla nízký vzhledem k nízké četnosti spínání ventilátoru. V této fázi jsou potenciální rezervy využitelné v případě optimalizace nastavení spínacího režimu ventilátoru. 

Pokud jde o přímé spalování kompostu, ve většině případů nepovažuji metodu spálení, byť s využitím energie, za nejšťastnější způsob. Faktem ovšem je, že množství kompostu využívaného jako tuhé biopalivo, neustále narůstá. Důvodů je několik:

– Kompost lze deklarovat jako biopalivo, tudíž při jeho spalování lze využívat dotačních výhod, jako při spalování standardní rostlinné biomasy.

– Trh s kompostem je značně nestabilní. Je nadmíru ovlivněn dotační politikou státu. Na celostátní úrovni není funkční propojení mezi producenty surovin, provozovateli kompostáren a zemědělci

– Do cenové politiky se promítají strategie ekonomicky silných subjektů působících v oblasti odpadového hospodářství a energetiky.

Z pohledu energetického využití lze sice na kompost pohlížet jako na potenciální palivo na bázi biomasy, která ovšem již prošla procesem částečného aerobního rozkladu. Tento fakt se promítne do změny fyzikálních i chemických vlastností. Vlastní proces rozkladu spotřebuje energii, jejíž část vzniká přeměnou hmoty ve formě spalitelných látek. To má za následek snížení celkového obsahu energie na úkor zvýšení obsahu balastních složek především ve formě popele.

Dalším faktorem, který negativně ovlivňuje vlastnosti kompostu z palivo-energetického hlediska, je nadměrný obsah vody. Ten je důležitý pro zdárný průběh kompostovacího procesu, ale v palivu je nežádoucí, neboť v průběhu spalovacího procesu odčerpá energii, nutnou na přeměnu vody v páru. To jsou hlavní důvody, proč má většina kompostů v surovém stavu mnohem nižší výhřevnost v porovnání se standardními biopalivy ve formě dřeva nebo slámy.

Výzkum potvrdil, že komposty sice lze energeticky využít k výrobě tepla, ale v porovnání se standardními biopalivy mají mnohem horší parametry.

V případě energetického využití kompostovacího procesu je hodnota získaného měrného tepla nízká a nedosahuje ani 1 % výhřevnosti kompostu. Při přepočtu na běžnou zpracovatelskou kapacitu kompostárny v ČR na úrovni 3000 t by tedy celková hodnota získaného tepla činila při daném způsobu jímání asi 51 GJ. Prakticky je tedy lépe využitelná forma energetického zhodnocení přímým spálením.

Výhřevnost sledovaných kompostů se pohybovala pod 7 MJ/kg, což je výrazně méně než u standardních tuhých biopaliv na bázi dřevní štěpky nebo agroproduktů, jejichž hodnota výhřevnosti se dle požadavků odběratelů běžně pohybuje nad 15 MJ/kg  (u pelet a briket) a zpravidla neklesá pod 10 MJ/kg. Důvodem nízké výhřevnosti kompostů je vysoký obsah vody a popele, tedy balastních složek bez kalorické hodnoty.

Agrolaboratoř VÚZT Praha, v. v. i, nabízí komerční služby v oblasti rozborů kompostů a biopaliv. Při té příležitosti jsou často realizovány rozbory kompostů určených jako palivo. Výsledky některých rozborů jsou uvedeny v tabulce.

Tab. – Vlastnosti kompostů z energetického hlediska

Vzorek

Obsah vody    (% hm.)

Spalné teplo       (MJ/kg)

Výhřevnost        (MJ/kg)

Popel
(% hm.)

1

40,12

10,590

4,273

31,49

2

41,10

12,177

5,077

28,31

3

40,44

15,321

7,046

29,39

4

56,51

16,397

4,653

25,35

Z výsledků je zřejmé, že výhřevnost vybraných vzorků kompostů se pohybuje na úrovni 4–7 MJ/kg. Obsah vody převyšuje 40 % a obsah popela neklesl pod 25 %.*

Redakčně kráceno.

Celý článek je uveřejněn v časopise Alternativní energie č. 1/2014.

Autor: Ing. Jiří Souček, Ph.D., VÚZT Praha

 

Obrázky:

Foto – Experimentální zakládka kompostu

Graf – Výsledky měření pokusu s jímáním tepla z kompostovacího procesu

 

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *