BİYOGAZ TESİS TEKNOLOJİSİ SEMİNERİ MODÜL-5; TESİS İŞLETME YÖNETİMİ

Biyogaz tesislerinde işletme yönetimi

Tekrar edelim; biyogaz tesisleri kurulum yerindeki çerçeve koşullarına son derece bağlı olarak profesyonel bir planlamaya dayanarak kurulduğunda, o tesisin işletmeciliği de bu iyi planlamaya bağlı olarak ekonomik olur.

Uygulanan teknoloji ve yöntemin asıl hedefi, kolay ve ekonomik bir tesis işletmeciliğini mümkün kılmak olmalıdır!

İlerde ki modüllerde profesyonel bir tesis planlamasının nasıl yapılacağını birlikte inceleyeceğiz.

Biyolojik prosesin kontrolü

Biyolojjik prosesin sürekli bir şekilde istenilen miktardaki biyogazı dolayısıyla metanı üretmesi gerekir. Blok enerji santralıın(CHP/BHKW/BES) dizaynında gerekli olan biyogaz saatlik veya günlük kesintisiz, aynı miktarda ve kalitede ürtetilmelidir!

Bu durum işletme koşullarının istikrarlı bir hale getirilmesi ve sürdürülmesiyle mümkündür.

Tesise materyal yükleme oranı, oyalanma(bekleme) süresi, biyolojik bozunma derecesi, biyogaz üretim miktarı gibi büyüklükler tesisin planlanma aşamasında belirlenir.

Tesis işletmecisi bu büyüklükleri sürekli sabit tutmalıdır.

Proses kontrol parametreleri

1- Biyogaz ürerim miktarı, metan oranı;

Biyogaz üretim oranı, birim zamanda genellikle saatlik olarak üretilen gaz miktarını ve içindeki metan oranını belirtir. Kullanılan materyal ve besleme miktarına bağlı olarak değişim gösterir.

2- Gaz bileşimi

=> Metan:

Biyogaz içindeki metan oranı, metan üreten mikroorganizmaların faaliyeti hakkında bilgi ve bulgu verir. Gaz üretim oranına bağlı olarak metan üretimide belirlenir.

Metan oranı sabit materyal yüklemesine rağmen düşüş gösterdiğinde, matan bakterilerinin çoğalması ve faaliyetinde sorunlar var anlamına gelir!

Metan üretim verimini ölçmek için her bir fermentöre ölçme sensörleri yerleştirilir.

Bu sensörler infraruj ve ısı iletkenlik tekniğine göre çalışırlar.

Blok enerji santralindeki gaz motorunu besleyen biyogaz içindeki metan oranı; en az, %45 oranında olmalıdır.!

Her BES-üreticisi yakıt olarak kullanılacak biyogazın sahip olması gereken minimum spesifik gaz kalitesini garanti kapsamında şart koşar!

Karbondioksit (CO2)

Karbondioksit hidroliz ve asit oluşumu fazında ve metan fazında da ortaya çıkar. Suda çözünür ve hidrojen karbonat tamponu oluşturur.

Materyal beslemesi ayni kaldığında biyogaz da Metan/karbondioksit oranı değiştiğinde, metan oluşumunu engelleyen aşırı bir asit oluşumuna işaret eder!

Ve bu durum biyolojik bozunma dengesini bozar!

Bunun sebebi, materyal beslemesinde bir aksama, veya metan bakterilerinde bir azalma olabilir.

karbondioksit infraruj sensörler vasıtasıyla ölçülür.

Oksijen (O2)

Biyogaz içindeki Oksijen biyolojik desülfürizasyon amacıyla dışardan gaz deposuna verilen havadaki belirli oranda oksijendir. Ölçümü yine bu nedenle yapılır, ve elektrokimyasal veya paramanyetik sensörler kullanılır.

Hidrojen sülfür (H2S)

Blok enerji santrali üreticileri biyogaz içindeki H2S için max. sınır değerleri verirler, çünkü H2S motor bloğunda, çok etkili korozyona neden olur. Ölçümü bu nedenle çok önemlidir.

Metan bakterileri H2S-konsentrasyonu >20000 ppm'i geçtiği oranlarda zarar görürler! 

Hidrojensülfür elektrokimyasal sensörlerle ölçülür.

Hidrojen (H)

Hidrojen metan oluşumu fazında ortaya çıkar. metan oluşumundan önce asit oluşumu ve asetik asit oluşumu esnasında oluşur.

Ölçümü elektrokimyasal sensörlerle yapılır.

Sıcaklık 

Fermentasyon esnasında artan sıcaklıklarla birlikte biyolojik reaksiyon hızı da artar.

Ne var ki, biyolojik proses sıcaklığın belirli bir kademeye yükselmesi veya ani değişiminde istikrarsız(unstabil) hale gelir! Bu nedenle fermentörler kullanılan materyale en uygun optimal sıcaklığa kadar ısıtılıp, o sıcaklıkta sabit tutulurlar.

Genellikle yaş fermentasyonda 37-42 Cgrd. veya 50-60 Cgrd.

Sıcaklık ölçen sensörler fermentördeki tabakalaşmalar ve yetersiz karışımın tespit edilmesi için fermentörde farklı yüksekliklere yerleştirilirler.

Termokupel veya yarı iletken PTC/NTC sensörlerle ölçülürler.

                               Blok Enerji Santralı ve desülfrüzasyon aygıtları

Bir sonraki yayınımıza MODÜL-5 le devam edeceğiz... Hoşça kalın..!

  

  

BİYOGAZ TESİS TEKNOLOJİSİ SEMİNERİ MODÜL4-BİYOGAZ ÜRETİMİNDE KULLANILAN BAŞLICA HAM MADDELER

MODÜL-4 Biyogaz üretiminde kullanılan başlıca ham maddeler(substrates)

Pancar(yem ve şeker pancarı)

Şeker pancarı ekimi tarımda yaygın olarak yapıldığından biyogaz üretiminde kullanılması koşullara göre elverişli olabilir.

Verimi bölgelere göre değişiklik göstermektedir. Hektar(10 dönüm) başına verimi 50-90 ton kadardır. Şeker ve yem pancarı olarak iki türü bulunur.

Şeker pancarının biyogaz verimi: 130 Nm3/ton, Metan verimi: 72 Nm3/ton dur.

Yem pancarının biyogaz verimi : 90 Nm3/ton, metan verimi ise: 50 Nm3/ton dur.

Toprakta yetişen bir kök bitkisi olduğundan, biyogaz tesisinde kullanılmadan önce yüzeyi topraktan temizlenmelidir.!

Aksi halde toprak fermentör tabanına çökerek fermentör hacmini küçültür...

Düşük kuru kütle(KK) oranından dolayı(%16-23) depolanması zordur.

AB ülkelerinde 90 lı yıllardan itibaren biyogaz tesislerinin çok hızlı çoğalması karşısında hükümetler belirlenen bazı enerji bitkilerinin ekimini teşvik edip desteklediler. Bu durum geniş tarım arazilerinin sadece bu maksatla kullanılmasına neden oldu ve sonuçta son yıllarda bu destekler kaldırıldı.

Aşağıdaki resimde bu enerji bitkilerine toplu bir bakış verilmiştir.

Üst resimde enerji bitkilerinin ekolojik yararı belirtilmiştir.

Alt resimde ise halen en güncel enerji bitkilerinin özellikleri verilmiştir.

Türkiye de enerji bitkilerinin ekimi teşvik edilmemiştir. Böyle olsa bile, ekim için çok geniş araziler mevcut değildir.

Mısır silajı da son yıllarda giderek artan bir şekilde hayvancılıkta yem olarak kullanılmaktadır ve ton başına maliyeti oldukça yüksektir. Bu nedenle biyogaz üretiminde ülkemizde mısır silajı kullanılması akılcı değildir.

Bir biyogaz tesisi nerede kurulacak olursa olsun, kilit nokta, en yakın noktalardan temin edilebilecek olan ham maddelerin gerçekçi bir şekilde cinslerini, miktarlarını ve sürekli tedariğinin tespit edilmesidir.

Bu nokta tamamlanmadan bir biyogaz tesisi kurulması mümkün olmaz!!!

Burada MODÜL- 4 sona erdi. Konuyu oldukça özet olarak verdik, kendi içinde ayrı bir bilim olan biyogaz- ham maddeleri konusunun esaslarına yeri geldikçe değinmeye devam edeceğiz.

Son dönemde yayınlarımızın izlenmesinin artmasına sevindik, ancak yorumlarınızı ve sorularınızı çekinmeden iletmenizi de bekliyoruz...

Hoşça kalın......

Tarımsal ürün artıkları ve yan ürünler

Bira posası, sebze meyve artık ve atıkları, hal atıkları, tahıl atıkları, alkol üretimi yan ürünleri, tahıl tozu, baharat üretimi artıkları, patates üretimi yan ürünleri, patates kabukları, pancar melası, şeker pancarı küspesi ve posası, meyve suyu, konserve üretimi yan ürünleri ve atıkları, biyogaz üretiminde kullanılırlar.

Kentlerde semt pazarlarındaki sebze atıklarının ve evsel atıkların kaynağında ayrı toplanması koşulu ile kullanılması da biyogaz tesisleri için uygundur.

BİOGAZ TESİS TEKNOLOJİSİ SEMİNERİ MODÜL-4, Biogaz üretiminde kullanılan başlıca ham maddeler(substrates)

Biyogaz üretiminde kullanılan başlıca ham maddeler(substrates)


Bugün Modül-4'e gireceğiz ve biyogaz üretiminde kullanılan başlıca ham maddeleri teker teker inceleyeceğiz.

Bir biyogaz tesisini projelendirirken en önce yapılacak iş, kurulum yerine en yakın noktalardan temin edilebilecek ham maddeleri sürekli tedarik edilebilirlik kriterine uygun olarak belirlemektir.

Biyogaz tesis mühendisliğinin birinci performans fazı tesisin planlanmasında esaslı bir veri olan ham madde miktarlarını, çeşitlerini, özelliklerini ve temin edilebilirliğini hatasız tespit etmektir.

Benzinli bir araba aldıysanız, yakıt olarak diesel kullanamayacağınız gibi, işin başında bu konuyu ele almak ve güvenli olarak bitirmek zorundayız.

Çünkü; Uygulanacak olan tesis teknolojisi, yöntemi, dolayısıyla yatırım maliyetleri bu aşamada belirlenir.

Biyogaz üretiminde biyolojik-organik vasıflı ham maddeler oldukça çoktur. Tarımsal alandan endüstriyel alana kadar üretim ve tüketim süreçlerinde ortaya fazlasıyla çıkarlar.

''Türkiye de biyogaz üretim potansiyeli'' adı altında yapılan bir çalışma bu konuda çok kapsamlı bir veri kaynağı oluşturmuştur.

Burada Türkiye ve benzer ülkelerde kolay bulunabilen ve tedarik edilebilen substratlar -ham maddeler üzerinde duracağız.

1- Çiftlik gübresi

Büyük/küçük-baş hayvancılık yapılan yörelerde hayvansal atıklar bol miktarda ortaya çıkar. Önceden alınmış önlemler veya değerlendirme tedbirleri/tesisleri olmadığından bu yörelerde çok ciddi çevre sorunları ortaya çıkmaktadır.

Açıkta beklediğinde iklim değişimine en çok etki eden Metan emisyonlarına sebep olduğundan, çiftliklerde oluşan bu hayvansal atıkların biyogaz tesislerinde yenilenebilir enerji ve nitelikli toprak gübresi üretiminde kullanılması son derece anlamlı ve mantıklıdır...

Çiftlik gübrelerinin özellikleri:

________________________________________________________________

Ham madde           KM(%)    oKM(%)       N(%)      P2O5(%)       K2O(%)

sığır gübresi/sıvı        10          80         2,6-6,7      0,5-3,3         5,5- 10

sığır güb./Katı           25          75         1,1-3,4        1-1,5              2-5

kanatlı gübresi          40          75             18            14,3              13,5

________________________________________________________________

Üretilen biyogaz miktarı ham maddenin tamamen organik kuru kütle(oKM) oranına bağlıdır! Dolayısıyla çiftlik gübresi ne kadar seyreltilmiş olursa, gaz verimi de buna bağlı olarak düşer! Çiftliklerde alt temizliği esnasında çok fazla su kullanımından kaynaklanır!

Biyogaz içindeki Metan oranı da kullanılan ham maddenin özelliğine göre değişir.

Örneğin; 1 ton sıvı sığır gübresinden ortalama 25 Metreküp biyogaz üretilir, ancak Metan verimi ton başına 10-19 Normmetreküptür.

Normmetreküp= 1 Cgrd ve 1013 mbar ortamda geçerli.

Buna karşılık,  1 ton kanatlı gübresinden 130-270 Nm3 ve 70-140 Nm3 Metan elde edilir.


Ancak kanatlı gübresinin tek başına kullanımında ortaya çıkan Amonyak yoğunnlaşması nedeniyle biyolojik proseste sorunlar yaşandığından, kanatlı gübresi biyogaz tesislerinde toplam ham maddenin en fazla %35 kadar kullanılmaktadır. 
Tamamen kanatlı gübresi kullanılan biyogaz tesisleri yeni ve henüz yüksek maliyetli yöntemler kullanmaktadır.


Önümüzdeki hafta Modül- 4 le devam edeceğiz.

Hoşça kalın....!

   

  

BİYOGAZ TESİS TEKNOLOJİSİ SEMİNERİ MODÜL-3 SON BÖLÜM.

Biyolojik reaktörlerin(fermentörler) yapısı


Fermentörler genel olarak, bir biyolojik reaktör olarak çalışan silindirik yapıda, betonarme, çelik veya paslanmaz çelikten imal edilmiş, üzeri hava ile teması kesilecek şekilde örtülü tanklardır.

Tank içindeki materyali ısıtmak maksadıyla tank içinde veya dışında ısıtma düzenekleri bulunur. Fermentörlerin üzeri çoğunlukla gazı biriktirme işlemini de yüklenen bir geçirimsiz folyo ile örtülüdür.

Betonarme fermentörlerin yapımında özellikli beton kullanılır ve oluşabilecek beton korozyonuna karşı sıvı ve gaz bölümlerinde iç yüzeyleri korunur. Bu yüzden fermentörlerin planlanması ve inşası deneyimli ekiplerce yapılmalıdır...

Sağ taraftaki resim de hazır beton elemanları ile yapılan bir fermentör de aynı zamanda iç ısıtıcılar ve dışardan yapılan izolasyonu görüyorsunuz. 

  Fermentörlerin izolasyonu tamamlanıyor..

        Fermentörlerin izolasyonu tamamlanmış, ve trapez levhalarla korunmuş, aynı zamanda işletmeye hazır hale getirilmiş..

Çelik ve paslanmaz çelik ten imal edilmiş tanklar biir betonarme temel üzerine inşa edilirler.

siyah çelik tanklarda materyalle ve biyogazla temas eden yüzeyler özel yüzey koruyucularla sıvanarak korozyona karşı önlem alınır.

Fermentör içinde materyali karıştırma yöntemleri

Fermentör tankı içindeki materiyal;

a- Ham materyalin aktif materyalle hızlı bir şekilde temas etmesi dolayısıyla aşılanması,

b- fermentör içinde homojen bir karışım oluşturmak, ve ölü bölge oluşumunu önlemek maksadıyla,

c- çökme ve yüzer tabaka oluşumunu önlemek,

d- oluşan biyogazın tamamının dışarıya çıkmasını temin için düzgün ve devanmlı olarak karıştırılmalıdır.

Kurulu tesislerin büyük çoğunluğunda mekanik karıştırıcılar kullanılır. Bu karıştırıcılar kesikli veya sürekli şekilde çalıştırılırlar.

Yeni planlanan her biyogaz tesisinde kullanılacak materyalin veya materyal kombinasyonunun özelliğine bağlı olarak karıştırıcı türleri ve yönteminin ustaca seçilmesi gerekir.

Gazı alınmış materyalin fermentörden alınması

fermentasyondan sonra gazı alınmış olan materyal sifon prensibine göre işleyen bir taşma çıkışından kendi haliyle, veya pompalar vasıtasıyla dışarıya alınır.

Kullanılan materyale göre fermentasyon esnasında fermentör tankınındaki sıvının üst yüzeyinde oluşan köpük birikir ve gaz borularını tıkayacak tehlike oluşturur. 

Bunu önlemek için, köpük tutucular kullanılır. Gaz boruları da mümkün olduğunca üst seviyelerde döşenir.

Fermentör içinin ısıtılması ve ısı yalıtımı

Optimal bir fermentasyon için, fermentör tankının içindeki materyalin belirlernmiş bir seviyeye kadar ısıtılması ve bu seviyenin korunması gerekir.

Isıtma işlemi yukarıda ki resimlerde göründüğü gibi fermentör alt kısımlarına döşenmiş özel borulu eşanjörlerle veya dışarda ki ısı değiştiricileri vasıtasıyla yapılır. Bu yüzden fermentör tankının dış yüzeylerinin iyi bir ısı izolasyonuna sahip olması gerekir.

Biyolojik proses için önemli olan koşul, ısı seviyesinin sık dalgalanmasının önlenmesidir, yoksa bir kaç derece aşağıda veya yukarıda olması değil!

Üretilen biyogazın depolanması

Üretilen biyogaz enerji üretimi için kullanılmadan önce, ara depolarda depolanır. Bu depolar basınca dayanıklı, güneşin UV-etkisinenden etkilenmeyen, dış koşullara karşı sağlam depo sistemleridir. 

En sık olarak düşük basınçlı (0,5....30 mbar) depolar kullanılır ve bunlar genelde balon şeklindeki folyo depolardır.

5.....250 bar basınçta çelik depolarda kullanılır, ancak bu depoların işletme maliyetleri çok yüksektir!

Gaz yakma bacaları(Flyer)

Gaz depolarının kapasiteleri dolduğunda(genelde CHP- ünitesinin durması veya bakım onarım esnasında) başka türlü kullanılmayan gazın güvenli ve çevreye zarar vermeden yok edilmesi gerekir.

Böyle durumlarda devreye girecek ikinci bir BES=blok enerji santralı olmaması halinde, gaz yakma bacaları(Flyers) vasıtası ile fazla gaz yakılarak tasfiye edilir...

-----------------------------------------------------------------------------------------

Önemli not:

Biyogaz tesis teknolojileri seminerinin MODÜL-3 bölümünü burada tamamlıyoruz.

Bu Modül de işlenen konularla ilgili olarak yorum, görüş, kritik ve önerilere her zaman olduğu gibi açığız, ve bekliyoruz.

Seminerin özellikle biyogaz tesis işletmecilerine, bu alanda uzmanlaşmak isteyen teknik ve finans uzmanlarına faydalı olması en çok istediğimiz husustur.

Bu alanda yerli teknolojilerin geliştirilmesi için araştırmalarımız devam etmektedir. Yenilenebilir enerji kaynakları içinde ülkemizin biyogaz potansiyeli oldukça yüksektir. 

Doğal gazla elektrik üretiminin maliyeti sürekli olarak artmıştır ve artacaktır. Biyogaz doğal gaza %70 oranında benzerlik gösterir. Biyometanizasyon tesisleri için gerekli yasal düzenlemelrin yapılmasını umuyoruz, böylece ardı kesilmeyen biyolojik atıklardan üretilecek biyogaz bir ileri düzey işlemle biyometan'a dönüştürülerek devasa depolama hacmi olan doğal gaz şebekesine beslenebilecektir. 

Böylece Doğalgaza olan bağımlılığımız azalacaktır. Bu büyük bir hedeftir....

Haftaya Biyogaz tesis teknolojileri semineri MODÜL-4 te buluşmak üzere hoşça kalın.....