Studenci IX sem. PUE na ekologicznym wysypisku śmieci w Gliwicach

Dnia 28.10.2005 r. w ramach przedmiotu "Odnawialne źródła energii" odbyła się wycieczka studentów IX semestru specjalności PUE na wysypisko komunalne w Gliwicach przy ulicy Rybnickiej. Inicjatorem wycieczki był prowadzący przedmiot dr inż. Andrzej Latko. Celem było zapoznanie się studentów z wykorzystaniem biogazu do produkcji energii.

W związku z eksploatacją składowiska odpadów komunalnych, do atmosfery trafia znaczna część biogazów wytwarzanych z odpadów (głównie metanu /CH₄/ i dwutlenku węgla /CO₂/). Ograniczenie emisji biogazów do atmosfery zostało zredukowane o ok. 80% poprzez budowę elektrowni biogazowej. Łączny koszt inwestycyjny wyniósł 3 mln PLN, z czego 47,5% pokrył EkoFundusz, a resztę nakładów wyłożył budżet miasta.

W momencie prac nad elektrownią na wysypisku znajdowały się dwa składowiska, jedno już zamknięte, a drugie eksploatowane. W wyniku tego metoda wykonania studni odgazowujących na tych składowiskach różniła się w znacznym stopniu. Na składowisku już zamkniętym, na którym nie była przewidziana budowa studni odgazowujących, wykorzystano metodę odwiertów. Polega ona na wykonaniu odwiertu na głębokość 15-18 metrów, w który zostaje wprowadzona rura perforowana obsypana żwirem. Na składowisku eksploatowanym studnie powstawały wraz z podnoszeniem się wysypiska. Wykorzystuje się do tego rury szersze u podstawy i nakłada się je kielichowo. Na budowanym trzecim składowisku już od początku będzie prowadzony odzysk gazu. Podłoże całego składowiska będzie wyłożone folią o grubości ok. 1 cm. Na składowisku nieczynnym znajduje się 68 studni, natomiast na eksploatowanym 12.

Studnie z każdego ze składowisk łączą się w jeden rurociąg, który jest doprowadzony do stacji ssaw. Na każdej studni znajdują się dwa miejsca pomiarowe, w których mierzy się głównie stężenie CO₂ i CH₄, czyli dwóch palnych gazów służących do zasilania jednostek kogeneracyjnych oraz zawór do mierzenia podciśnienia na danej studni. Regulacja odbywa się dwa razy w miesiącu poprzez analizę składowego gazu dostarczanego do stacji.

Ciśnienie gazu ze studni jest zbyt niskie, aby mogło być wykorzystane, więc należy gaz ten zassać. Odbywa się to w stacji ssaw. W stacji tej znajduje się falownik, który reguluje prędkość obrotową ssawy, utrzymując stałe ciśnienie 4 kPa. Za ssawą znajduje się wygaszasz płomieni służący do cofnięcia się iskry do układu, co spowodowałoby wybuch gazu i w efekcie rozrzucenie składowanych odpadów na znacznej powierzchni.

W stacji ssaw rurociąg rozgałęzia się. Część gazu trafia do generatorów, a część do pochodni, znajdującej się tuż obok stacji ssaw. Rozdział ten jest konieczny dla utrzymania stałego zużycia gazu. Zmienny pobór gazu doprowadza do zaburzenia flory bakterii beztlenowych produkujących biogaz.

Na skład chemiczny gazu mają wpływ czynniki atmosferyczne, w tym opady deszczu. Opady powodują dostarczenie tlenu do składowiska. Ponieważ za produkcję gazu odpowiedzialne są bakterie beztlenowe, to doprowadzanie tlenu jest czynnikiem niepożądanym. Jako zabezpieczenie zastosowano metrową warstwę gliny na składowisku oraz system drenażowy.

Na wysypisku działają dwa identyczne agregaty. W skład każdego z nich wchodzi silnik MAN - jest to silnik tłokowy, dwunastozaworowy, o prędkości 1500 obr/min, oraz generator synchroniczny Stamford o mocy znamionowej 300 kW. Silnik jest połączony z generatorem poprzez wspólny wał.

Sterowanie agregatów jest wykonane w osobnym pomieszczeniu. Znajdują się w nim dwie szafy sterujące każdym z agregatów. Warunki pracy określają parametry elektryczne, mechaniczne i termiczne. Niektórymi z tych parametrów są: napięcia, natężenia, częstotliwość pracy agregatu, cos fi, temperatura silnika, ciśnienie oleju, temperatura oleju, stan naładowania akumulatorów. Prędkość obrotowa jest stała, zmieniana jest tylko moc.

Automatyka w elektrowni pozwala jedynie na pracę agregatu równolegle z siecią energetyczną. Operator sieci zalecił, żeby w przypadku zaniku napięcia w sieci agregat był bezzwłocznie wyłączany.

Sterowanie agregatami możliwe jest z miejscowej szafy sterującej lub poprzez komputer osobisty zdalnie podłączony do systemu sterującego. Układ sterowania jest w pełni automatyczny. Budynki, które są narażone na wybuchy, wykonane zostały w systemie przeciwwybuchowym.

Budowa bioelektrowni pozwoliła na ograniczenie emisji gazów, czyli zmniejszenie opłat emisyjnych, oraz pozwoliła uzyskać dodatkowe wpływy ze sprzedaży energii elektrycznej. Planuje się, że inwestycja zwróci się po ok. 5 latach. W przyszłości planowane jest zagospodarowanie energii cieplnej powstającej wskutek spalania gazu.

Studenci dziękują prowadzącemu przedmiot dr inż. Andrzejowi Latko za zorganizowanie wycieczki oraz Przedsiębiorstwu Składowania i Utylizacji Odpadów sp. z o.o. za udostępnienie i omówienie zasady działania bioelektrowni.

Bartosz Ziętek