Czym jest SLAC i jak wpływa na szacunki produkcji biogazu i biometanu?

Czy Twoja instalacja biogazowa produkuje mniej biogazu, niż zakładano w studium wykonalności? Jedną z częstych przyczyn takiego stanu rzeczy  jest zjawisko, utraty suchej masy w wyniku starzenia i pozyskiwania substratu- z ang. SLAC – Solids Loss on Aging and Collection.

Dlaczego pomimo najdokładniejszych obliczeń, rzeczywista wartość energetyczna substratu może być znacznie niższa? Wstępne kalkulacje opierają się na szacunkach i założeniach, które często nie uwzględniają wieku substratu ani procesu jego pozyskiwania. W tym artykule staramy się odpowiedzieć, w jaki sposób  prawidłowe zarządzanie substratami pozwala uzyskać produkcję biogazu bliską naszym wstępnym założeniom.

 

Główny błąd popełniany przy ocenie rentowności projektów biogazowych

 

Podczas sporządzania wstępnych kalkulacji, potencjał biogazowy jest często znacznie wyższy na papierze niż w rzeczywistości. Przeanalizujmy przykład, aby zrozumieć, dlaczego tak się dzieje.

W przykładowym projekcie mamy do czynienia z fermą bydła mlecznego o pogłowiu rzędu 50 000 sztuk.

Opierając się na danych literaturowych, założylibyśmy, że każde zwierzę wydala około 4,5 kg suchej masy (s.m.) dziennie, co w przemnożeniu przez 50 tys. sztuk bydła daje nam 250 ton suchej masy odchodów na dobę. Zakładamy, że 85% z tej suchej masy – 212,5 t –   to sucha masa organiczna (s.m.o.), której potencjał biogazowy wyniesie 300 metrów sześciennych metanu z tony. 

Pełną dawkę wiedzy o substratach znajdziesz w naszym szkoleniu “Substraty – ich charakter, obróbka i wpływ na produkcję biogazu”

Daje to nam dzienny uzysk biometanu na poziomie 63 750 m³, a więc rocznie 23,27 mln m³. W zależności od rynkowej wartości biometanu, przyjmując 3,60 zł za m³ mogłoby to oznaczać niemal 83,7 milionów złotych lub więcej (jeśli dodamy premium za zieloność gazu lub w cenę uwzględnimy wsparcie systemowe) z samej sprzedaży  biometanu. Brzmi to jak bardzo opłacalny i wykonalny projekt.

Kolejnym krokiem w takiej sytuacji jest pobranie próbek obornika i poddanie ich badaniom potencjału biometanowego w laboratorium. Laboratorium odsyła rzeczywiste wyniki: potencjał na poziomie 250 metrów sześciennych metanu z tony przy zawartości suchej masy organicznej rzędu 75%. Już ta różnica z teoretycznie przyjętymi wartościami obliczeniowymi powoduje znacznie niższy od zakładanego wstępnie przychód, a to nie koniec strat. Pod uwagę trzeba wziąć jeszcze SLAC.

SLAC – Utrata suchej masy w wyniku starzenia i pozyskiwania

Wartości literaturowe określają potencjał energetyczny odchodów świeżych, w momencie ich wydalenia. Zgodnie z przykładem stado 50 000 krów mlecznych produkuje dziennie 250 ton s.m. co przekłada się na około 210 ton s.m.o. (jeżeli zawartość s.m.o. to 85%) 

Jednak w rzeczywistości, zanim obornik trafi do biogazowni (lub zostanie pobrany do próbek), zawartość s.m.o. może spaść o 10 punktów procentowych z 85% do 75%, a spadek potencjału biogazowego może być jeszcze znacznie wyższy. Spadek procentowej zawartości suchej masy organicznej wynika z faktu, że bakterie zaczynają “zjadać” i rozkładać materię organiczną natychmiast po jej wydaleniu, co prowadzi do fizycznego zaniku części całkowitej suchej masy. Potencjał biogazowy przy takim zaledwie 10-procentowym spadku udziału substancji lotnych maleje drastyczniej ze względu na efekt “podwójnej straty” – poza tym, że do komory fermentacyjnej trafia fizycznie znacznie mniej biomasy ogółem, ta która zostaje, jest znacznie gorszej jakości. Dzieje się tak, ponieważ bakterie w pierwszej kolejności konsumują najbardziej energetyczne, proste związki organiczne, pozostawiając trudniej rozkładalną ligninę i celulozę, które generują znacznie mniej biogazu z każdego kilograma. Więcej na ich temat dowiesz się z Lekcji 11 – Problematyczne substraty lignocelulozowe szkolenia “Substraty – ich charakter, obróbka i wpływ na produkcję biogazu”.

Odpady organiczne ulegają biodegradacji w każdej sekundzie, od momentu opuszczenia organizmu zwierzęcia. Obornik jest pełen świeżych, aktywnych bakterii, jest ciepły, więc naturalnie ulega rozkładowi. Ten proces trwa nieprzerwanie aż do momentu trafienia do komory fermentacyjnej, gdzie rozkład postępuje dalej – z tą jednak różnicą, że w biogazowni jesteśmy w stanie ten gaz zmagazynować.

System pozyskiwania to po prostu sposób przetransportowania obornika od zwierzęcia do biogazowni. Niezależnie od tego, czy mówimy o systemie spłukiwania, korytarzach ze zgarniaczami łańcuchowymi, czy użyciu ładowarek teleskopowych – metody pozyskiwania oraz jego częstotliwość mają ogromne znaczenie.

Gdy obornik zalega na płycie gnojowej lub w oborze, po prostu się starzeje, a z tym ulatnia się jego wartość energetyczna. Jeśli zgarniasz obornik co dwa tygodnie, część tego materiału, którą dajesz do komór fermentacji ma dwa tygodnie, a część może mieć zaledwie dwie godziny.

Sucha masa jest tracona przez cały ten czas, w procesie starzenia i pozyskiwania – to właśnie zjawisko nazywamy SLAC. Zrozumienie wpływu zjawiska SLAC na Twój proces technologiczny ma kluczowe znaczenie, aby ocenić sytuację i sprawdzić, czy projekt zrealizuje swoje założenia produkcyjne. W omawianym przykładzie, “niewinny” spadek s.m.o. o 10% oznaczał praktycznie połowę niższy uzysk biometanu, a w konsekwencji połowę niższe przychody.

Maksymalizacja produkcji gazu i przychodów w projekcie biogazowym poprzez minimalizację SLAC

Zjawisko SLAC nie dotyczy wyłącznie obornika; ma zastosowanie do wszystkich materiałów organicznych, takich jak odpady spożywcze, selektywnie zbierane bioodpady czy frakcja organiczna odpadów komunalnych.. Wszędzie tam, gdzie materiał organiczny wystawiony jest na działanie warunków środowiskowych, ulega on naturalnemu rozkładowi. Kluczem do minimalizacji zjawiska SLAC jest zarządzanie substratami.

 

Wraz ze wzrostem temperatur, proces naturalnej fermentacji przyspiesza. Oznacza to, że w miesiącach letnich lub w cieplejszym klimacie obornik i bioodpady muszą trafiać do biogazowni szybciej, aby zminimalizować straty i wychwycić jak najwięcej metanu. Zimą cykle zbiórki mogą być rzadsze, ponieważ zamarznięty substrat ulega biodegradacji znacznie wolniej w niskich temperaturach.

Sezonowe zarządzanie substratami to doskonała okazja, aby dostarczyć więcej “paliwa” do Twojej biogazowni. Dysponując wiedzą o mechanizmie SLAC, możesz zabezpieczyć materiał przed przedwczesnym rozkładem i wyciągnąć z niego maksymalną wartość energetyczną.

Kiedy oceniać substraty pod kątem SLAC?

Zrozumienie rzeczywistej wartości energetycznej substratów i zidentyfikowanie miejsc, w których może ona uciekać, dostarczy Ci wiedzy niezbędnej do maksymalizacji produkcji biogazu i przychodów z projektu. Ocenę pod kątem ryzyka SLAC należy przeprowadzać na etapach:

• • Oceny dostępności susbtratów 

• • Badań Due Diligence w fazie projektowej

• • Badań Due Diligence przy transakcjach zakupu nieruchomości

• Fazy FEL-0 (Front-End Loading) lub podczas innych wczesnych prac deweloperskich

Zrozumienie wpływu zjawiska SLAC na Twój projekt jest krytycznym elementem kompleksowego zarządzania modelem finansowym każdej biogazowni.