Prečo sú bioplynové generátory výhodné pre poľnohospodárstvo?

Výroba elektrickej energie priamo na farme pomocou bioplynových generátorov

Premena trusových a rastlinných zvyškov na spoľahlivú elektrickú energiu vyrábanú priamo na mieste

Bioplynové generátory využívajú rôzne druhy poľnohospodárskeho odpadu – od zvieracieho trusu až po nepoužité plodiny – a premieňajú ich na elektrickú energiu priamo na mieste. To znamená, že farmári už nemusia tak veľmi závisieť od elektrickej siete, čo je mimoriadne užitočné pre prevádzku zariadení, ktoré vyžadujú stály prívod energie, ako sú dojnice alebo chladiace jednotky. Keď farmy spracúvajú svoj vlastný odpad namiesto toho, aby ho odvážali inam, ušetria náklady na prepravu a znížia emisie metánu približne o 90 percent v porovnaní s prípadom, keď sa odpad len hromadí v otvorených jaskyniach. Motory používané v týchto systémoch dokážu využiť približne tri štvrtiny až štyri pätiny energie obsiahnutej v bioplyne a väčšina inštalácií vyrába elektrinu s účinnosťou približne polovičnou v porovnaní s tradičnými elektrárňami, čo ich celkovo robí dosť účinnými.

Účinnosť kombinovanej výroby tepla a elektrickej energie (CHP) a prevádzková odolnosť

Systémy kombinovanej výroby tepla a elektrickej energie (CHP) výrazne zvyšujú účinnosť, pretože využívajú celé to odpadné teplo – približne 30 až 50 percent vyrobenej energie – a využívajú ho na účely, ako je vykurovanie hospodárskych budov, regulácia klímy v skleníkoch alebo udržiavanie digestorov pri presne stanovenej teplote. Podľa najnovších údajov z amerického Úradu pre energetiku (US Department of Energy) uvedených v ich správe z roku 2023 môžu tieto systémy dosiahnuť účinnosť približne 85 %. To je veľmi pôsobivé v porovnaní s tradičnými metódami. Keď sa počas búrok alebo iných porúch vypne elektrická sieť, systémy CHP pokračujú v prevádzke bez prerušenia, čo je dôvod, prečo sa na ne tak veľmi spoliehajú mnohé farmy. Novšie bioplynové generátory dostupné dnes sú vybavené modulárnymi komponentmi, ktoré zjednodušujú opravy, a farmári uvádzajú, že pri správnej údržbe dosahujú dostupnosť vyššiu ako 95 %. Navyše, keďže sa teplo získané z odpadného tepla zníži zaťaženie motora, väčšina prevádzkovateľov pozoruje predĺženie životnosti motora o 15 až 20 rokov oproti štandardnému vybaveniu.

Ekonomické výhody inštalácie skupiny bioplynových generátorov

Zníženie nákladov na energiu a nahradenie nafty

Poľnohospodári môžu ušetriť peniaze na účtoch za energiu tým, že premenia odpad z farmy na využiteľnú energiu prostredníctvom bioplynových generátorov. To znamená menšiu závislosť od vonkajších zdrojov elektrickej energie a žiadnu potrebu drahých záložných systémov na naftu. Vezmime si napríklad farmu Fair Oaks Dairy, kde sa spracováva trus asi 9 000 kráv. Podľa spoločnosti Greengas Inc. tento systém každoročne nahradí približne 1,5 milióna galónov nafty. A keď sú tieto systémy nainštalované ako kombinované teplo a výkon (CHP), poľnohospodárske podniky zvyčajne zaznamenajú celkové zníženie nákladov na energiu v rozmedzí od 30 do 50 percent. Nižšie náklady znamenajú rýchlejší návrat investícií a lepšie výsledky na účtovnej závierke pre poľnohospodárske podniky, ktoré sa snažia byť ekologické a zároveň zostávať ziskové.

Vytváranie príjmov z odpadu a zníženie nákladov na hnojivá prostredníctvom digestátu

Bioplynové systémy prinášajú viac než len úsporu peňazí na účtoch. V skutočnosti vytvárajú aj dodatočné príjmové prúdy. Keď z týchto systémov zostane prebytok elektrickej energie, poľnohospodári môžu za ňho získať odmenu prostredníctvom rôznych programov pre zelenú energiu. Niektoré štáty im dokonca umožňujú predávať túto energiu priamo energetickým spoločnostiam prostredníctvom špeciálnych zmlúv. Ďalším produktom týchto systémov je tzv. digestát. Predstavte si ho ako prírodné hnojivo bohaté na živiny. Väčšina poľnohospodárov zistí, že po zavedení tohto procesu potrebuje výrazne menej hnojív zakúpených v obchodoch – niekedy až o 90 % menej! Tento materiál je účinnejší, pretože rastliny ľahšie absorbovajú dusík a je nižšia pravdepodobnosť škodlivého odtoku do vodných tokov. Reálne údaje ukazujú, že farmy, ktoré prejdú na tento systém, zvyčajne znížia svoje ročné výdavky o 20 až 40 percent. Toto však nie je len otázka úspory peňazí. Ide skôr o to, ako lepšie funguje celková integrácia pri riadení energetickej spotreby a správy hnoja a iných odpadových produktov z farmy.

Environmentálne výhody generátorových súprav na bioplyn v poľnohospodárskych prevádzkach

Zachytávanie metánu, zníženie skleníkových plynov a poľnohospodárstvo priateľské voči klíme

Generátory bioplynu zabraňujú uvoľňovaniu metánu do atmosféry z lagún s hnojom a iných rozkladajúcich sa odpadových materiálov. Metán je v skutočnosti približne 28-krát škodlivejší pre klímu ako oxid uhličitý. Keď farmy tento bioplyn zachytia a namiesto toho ho spaľujú, premienia to, čo by bolo vážnym environmentálnym problémom, na využiteľnú energiu. Tento proces môže znížiť emisie skleníkových plynov približne o 60 % pre farmy, ktoré sa zapájajú do tohto systému. Pre každú tonu hnoja, ktorá prejde týmto systémom, sa ročne vyhneme emisiám ekvivalentným približne 2,5 tony CO₂. Tieto zníženia pomáhajú splniť rôzne štandardy poľnohospodárstva priateľského voči klíme a uľahčujú prevádzkam dodržiavanie predpisov, ako sú napríklad tie stanovené v programe AgSTAR Environmentálnej ochrannej agentúry (EPA).

Kontrola zápachu, zníženie patogénov a odvádzanie organického odpadu

Anaeróbna fermentácia prirodzene znižuje neprijemné zápachy, pretože rozkladá tieto zápachové mastné kyseliny a sírové látky. Testy ukazujú, že v porovnaní s jednoduchým ukladaním odpadu v otvorených nádržiach môže tento proces znížiť neprijemné zápachy približne o 80 percent. Ak sa materiál udržiava vyššiu teplotu po dlhšie obdobie, konkrétne medzi 50 a 60 °C, väčšina škodlivých baktérií tiež uhynie. Viac ako 90 percent nebezpečných mikroorganizmov, ako napríklad Escherichia coli a Salmonella, zanikne spolu s vajíčkami parazitov. Navyše, namiesto toho, aby sme tento organický materiál odvádzali na skládky alebo ho nechávali znečisťovať vodné systémy, anaeróbna fermentácia premieňa živiny na formu, ktorú rastliny skutočne potrebujú. Tým sa zabraňuje vyplavovaniu dusičnanov do našich vodných zdrojov a celková zdravosť miestnych povodí sa zlepšuje.

Digestát: Udržateľný vedľajší produkt zvyšujúci zdravie pôdy

To, čo vychádza z bioplynových generátorov, nie je len odpadový materiál, ale v skutočnosti cenné organické hnojivo, ktoré mení to, čo by inak bolo vyhodené, na niečo prospešné pre pôdu. Kvapalný zvyšok tohto procesu obsahuje 60 až 80 percent dusíka, ktorý rastliny môžu skutočne využiť, a tiež primerané množstvá fosforu a draslíka. Poľnohospodári, ktorí prejdú na používanie tohto hnojiva namiesto bežných chemických hnojív, často pozorujú zlepšenie rastu plodín o približne 10 až 30 percent. Okrem toho sa pôda postupne zosilňuje, pretože lepšie udržiava vodu a celkovo sa zlepšuje jej štruktúra. Jednou z veľkých výhod je, že proces anaeróbnej fermentácie odstraňuje všetky tieto škodlivé baktérie a neprijemné pachy, ktoré sú spojené s čerstvým hnojom, takže zostáva po ňom výrazne bezpečnejší materiál, ktorý možno bez obáv rozkladať na poliach bez rizika kontaminácie. Väčšina poľnohospodárov zistí, že tento digestát môže aplikovať pomocou svojich existujúcich strojov, čo im umožňuje znížiť výdavky na drahé komerčné hnojivá. Po niekoľkých sezónach pravidelného používania digestátu sa pôda obohacuje o humus a počas suchých období prejavuje približne o 70 percent vyššiu odolnosť v porovnaní s konvenčnými metódami. To robí digestát dôležitou súčasťou moderných poľnohospodárskych postupov, ktoré spolupracujú s prírodou namiesto toho, aby s ňou bojovali.