Račun za struju 0 KM: Koliko krava treba za vlastitu elektranu i koliko to košta?

Može li stajnjak postati izvor električne energije i koliko je krava potrebno da bi jedna farma proizvodila vlastitu struju? Biogas se sve češće spominje kao prilika da se "otpad" pretvori u vrijedan energetski resurs.

Koliko je takav model realan u bosanskohercegovačkim uslovima, kakve su investicije potrebne, može li farma proizvoditi višak električne energije i gdje su najveći izazovi u praksi, razgovarali smo sa Hamdijom Mujezinom, inženjerom mašinstva i stručnjakom za održivu energiju, klimatske promjene i cirkularnu ekonomiju.

Do 8 krava za jedno domaćinstvo - ali đavo je u detaljima

Za početak, koliko goveda je, okvirno, potrebno da bi se kroz biogasni sistem mogla proizvesti količina električne energije dovoljna za, recimo, jedno domaćinstvo koje troši oko 300-500 kWh mjesečno? Možete li to objasniti na konkretnom primjeru?

Ne može se dati jedan potpuno univerzalan broj, jer proizvodnja zavisi od vrste goveda, načina ishrane, količine i kvaliteta stajnjaka, načina držanja stoke, te od toga koliko se stajnjaka zaista može prikupiti i dovesti u biogasni sistem. Međutim, za okvirnu procjenu možemo koristiti jednostavnu računicu.

Jedno govedo godišnje proizvede približno 20 tona stajnjaka. Ako se uzme da se iz jedne tone stajnjaka može dobiti oko 22 m³ biogasa, to znači da jedno govedo godišnje može dati oko 440 m³ biogasa. Kada se taj biogas koristi u kogeneracijskom postrojenju, odnosno sistemu koji proizvodi električnu i toplotnu energiju, iz toga se može dobiti približno 900 do 950 kWh električne energije godišnje po grlu.

Prevedeno na jednostavniji jezik, jedno govedo kroz svoj stajnjak može dati oko 2,5 kWh električne energije dnevno, odnosno oko 75 do 80 kWh mjesečno. To je, naravno, okvirna vrijednost u dobro organizovanom sistemu.

Ako jedno domaćinstvo troši 300 do 500 kWh električne energije mjesečno, onda bi za tu količinu, čisto energetski gledano, bilo potrebno približno 4 do 7 goveda. Za domaćinstvo koje troši oko 300 kWh mjesečno, dovoljno bi bilo oko 4 goveda. Za domaćinstvo koje troši oko 500 kWh mjesečno, potrebno je oko 6 do 7 goveda.

U praksi bih ipak bio nešto oprezniji i rekao da je realnije računati na oko 5 do 8 goveda, jer uvijek postoje određeni gubici: ne prikupi se sav stajnjak, kvalitet sirovine varira, sistem se mora održavati, a dio energije se izgubi u procesu pretvaranja biogasa u električnu energiju.

Na konkretnom primjeru, ako imamo farmu sa 8 krava, one bi mogle proizvesti oko 9 do 10 m³ biogasa dnevno. Iz toga bi se moglo dobiti približno 20 kWh električne energije dnevno, odnosno oko 600 kWh mjesečno u idealnom slučaju. To je energetski dovoljno da pokrije mjesečnu potrošnju jednog prosječnog domaćinstva.

Međutim, važno je naglasiti jednu praktičnu stvar: iako 5 do 8 krava može energetski odgovarati potrošnji jednog domaćinstva, to ne znači da je za tako mali broj grla uvijek ekonomski opravdano graditi zasebno biogasno postrojenje. Biogasni sistem ima opremu, digestor, motor, pumpe, održavanje i određene minimalne tehničke troškove. Zato su u praksi mnogo realniji sistemi na farmama sa većim brojem grla, ili zajednička postrojenja za više manjih farmi.

Mini elektrana koja pokriva bazu i napaja komšiluk

Ako za primjer uzmemo farmu sa 100 i 200 krava, kolika bi bila realna dnevna proizvodnja biogasa i koliko bi to moglo pokriti u smislu električne energije ili grijanja?

Prvo treba naglasiti da govorimo o okvirnim, ali realnim vrijednostima. Proizvodnja biogasa zavisi od toga koliko se stajnjaka stvarno prikupi, da li je riječ o tečnom ili čvrstom stajnjaku, kakva je ishrana stoke, koliko se stajnjak razrjeđuje vodom i koliko je dobro vođen sam biogasni proces. Ipak, za komunikaciju prema farmerima možemo koristiti razumljivu računicu.

Na farmi sa 100 krava, to bi značilo oko 120 m³ biogasa dnevno. U praksi, zbog gubitaka i činjenice da se ne prikupi uvijek sav stajnjak, realnije je govoriti o rasponu od približno 100 do 120 m³ biogasa dnevno. Ta količina može proizvesti oko 250 do 300 kWh električne energije dnevno, odnosno približno 90 do 108 MWh električne energije godišnje. U pogledu snage postrojenja, to odgovara biogasnom sistemu od oko 15 do 18 kW električne snage.

Za farmu sa 200 krava, vrijednosti se okvirno udvostručuju. Takva farma bi mogla proizvesti približno 200 do 240 m³ biogasa dnevno. Iz toga bi se moglo dobiti oko 500 do 600 kWh električne energije dnevno, odnosno oko 180 do 216 MWh električne energije godišnje. U smislu snage postrojenja, to je okvirno sistem od oko 30 do 36 kW električne snage.

Ako to prevedemo na jezik domaćinstava, koje troši 300 do 500 kWh mjesečno, znači oko 10 do 17 kWh dnevno. Prema tome, farma sa 100 krava bi, samo energetski gledano, mogla proizvesti električnu energiju koja odgovara dnevnoj potrošnji približno 15 do 25 domaćinstava, zavisno od njihove potrošnje. Farma sa 200 krava mogla bi energetski odgovarati potrošnji oko 30 do 50 domaćinstava.

Međutim, ne treba gledati samo domaćinstva, mnogo važnije pitanje je koliko to može pokriti vlastite potrebe farme. Kod farme sa 100 krava, proizvedena električna energija može značajno pokriti potrebe za rasvjetom, pumpama, ventilacijom, mužnom opremom, hlađenjem mlijeka, radom manjih uređaja i dijelom drugih tehničkih sistema. Kod one sa 200 grla, već govorimo o ozbiljnijem energetskom kapacitetu koji može pokriti veći dio dnevnih potreba farme, a u određenim periodima može se javiti i višak električne energije.

Ne zaboravite na "besplatno" grijanje

Dodatna prednost biogasa je što se u kogeneracijskom sistemu, osim električne energije, dobija i toplota. Kod farme sa 100 krava, uz 250 do 300 kWh električne energije dnevno, može se dobiti još približno 370 do 450 kWh toplotne energije dnevno. Kod farme sa 200 krava, to bi bilo oko 750 do 900 kWh toplotne energije dnevno.

Ta toplota se može koristiti za grijanje objekata na farmi, pripremu tople vode, grijanje prostora za preradu mlijeka, sušenje, plastenike ili druge potrebe gdje postoji stalna potrošnja. Treba, međutim, imati u vidu da se dio toplote često koristi i za održavanje temperature samog digestora, posebno zimi, tako da nije sva proizvedena toplota uvijek raspoloživa za druge potrebe.

Farma krava "Tomislavgrad" na ljeto počinje proizvoditi struju

Jednostavno rečeno, farma sa 100 krava može proizvesti količinu biogasa dovoljnu za malu stabilnu proizvodnju energije na farmi. Ona sa 200 krava je već ozbiljniji energetski kapacitet. To nije nivo velike elektrane, ali za jednu farmu može značiti značajno smanjenje računa za struju i grijanje, bolju kontrolu troškova i dodatnu vrijednost iz stajnjaka.

100 uslovnih grla može dati energetski kapacitet

Ako 100 uslovnih grla iz tečnog stajnjaka može osigurati oko 15 do 18 kW električne snage, možete li objasniti u realnim brojkama za farmera, šta to u energetskom smislu znači?

To znači da takva farma ne proizvodi samo simboličnu količinu energije, nego može imati jedno malo, ali stabilno energetsko postrojenje.

Prvo treba objasniti razliku između kW i kWh. Kilovat, odnosno kW, pokazuje kolika je snaga postrojenja u određenom trenutku. To je kao "veličina motora". Kilovat-sat, odnosno kWh, pokazuje koliko je energije stvarno proizvedeno tokom dana, mjeseca ili godine. Farmeru je za račun za struju najvažniji upravo kWh, jer se potrošnja električne energije tako i obračunava.

Ako biogasno postrojenje ima 15 do 18 kW električne snage i radi oko 6.000 sati godišnje, ono može proizvesti približno 90.000 do 108.000 kWh električne energije godišnje. To je oko 90 do 108 MWh godišnje. Prevedeno na mjesečni nivo, to je oko 7.500 do 9.000 kWh električne energije mjesečno. Na dnevnom nivou, to je prosječno oko 250 do 300 kWh električne energije.

Hoće li to pokriti cijelu farmu zavisi od stvarne potrošnje. Farma koja ima veću muznu opremu, veće rashladne kapacitete, automatizovano hranjenje, intenzivnu ventilaciju, radionice ili dodatne proizvodne objekte može trošiti znatno više energije. U tom slučaju neće uvijek pokriti sve potrebe, ali može pokriti baznu, svakodnevnu potrošnju i smanjiti zavisnost od mreže. Kod manjih farmi, posebno ako potrošnja nije previsoka, ovakav sistem može pokriti vrlo veliki dio potreba, a u određenim periodima može se pojaviti i višak električne energije.

Dodatno, ako se koristi kogeneracija, istovremeno se dobija i toplota. Kod sistema od 15 do 18 kW električne snage, godišnje se može dobiti okvirno 135 do 162 MWh toplotne energije. To je prosječno oko 370 do 440 kWh toplote dnevno.

Dakle, 100 uslovnih grla može dati energetski kapacitet koji je veći od potreba jednog domaćinstva i veći od osnovnih potreba jednog objekta. To je već nivo male farmske elektrane. Za manju farmu takav sistem može pokriti značajan dio, a ponekad i najveći dio električne potrošnje. Za veću i tehnološki opremljeniju farmu to je važan izvor bazne energije koji smanjuje račune, povećava energetsku sigurnost i pretvara tečni stajnjak iz troška i otpada u koristan energetski resurs. U najjednostavnijoj formulaciji za farmera: 100 uslovnih grla može dati oko 250 do 300 kWh električne energije dnevno. To je dovoljno za više domaćinstava, ali je u praksi najvažnije da može pokriti velik dio svakodnevnih energetskih potreba jedne manje farme.

Gubitak potencijala

Koliki dio ukupnog otpada sa jedne farme se zapravo može iskoristiti za proizvodnju energije, i da li postoji “gubitak” potencijala ako se sistem ne koristi optimalno?

Za proizvodnju biogasa može se koristiti onaj dio organskog otpada koji se može redovno prikupiti i kontrolisano dovesti u biogasni sistem. U slučaju govedarskih farmi, to je prije svega tečni stajnjak, odnosno smjesa izmeta, mokraće, vode za pranje i dijela organske materije iz štalskog sistema. Pored toga, u nekim slučajevima se mogu koristiti i ostaci hrane, silaže, biljni ostaci ili drugi biorazgradivi materijali, ali osnovna sirovina najčešće ostaje stajnjak.

Važno je naglasiti da se u praksi ne koristi automatski sav otpad koji nastane na farmi. Koristi se onaj dio koji je tehnički dostupan i organizovano prikupljen. Ako su krave većinu vremena u štali, naročito u sistemu gdje se stajnjak redovno sakuplja kanalima, strugačima ili pumpama, moguće je iskoristiti vrlo veliki dio ukupno nastalog stajnjaka. U takvim sistemima potencijal je najveći, jer se sirovina svakodnevno prikuplja i može se redovno ubacivati u digestor.

S druge strane, ako životinje značajan dio godine provode na ispaši, dio stajnjaka ostaje na pašnjaku i realno se ne može prikupiti za biogasni sistem. U tom slučaju se ne može računati na puni teorijski potencijal. Zato ista farma sa istim brojem grla može imati različit energetski potencijal, zavisno od načina držanja životinja i organizacije prikupljanja stajnjaka.

Ako koristimo jednostavnu pretpostavku da jedna krava godišnje proizvede oko 20 tona stajnjaka, farma sa 100 krava godišnje ima oko 2.000 tona stajnjaka. Teoretski, iz toga bi se moglo dobiti oko 44.000 m³ biogasa godišnje, odnosno oko 120 m³ biogasa dnevno. Međutim, ako se zbog načina držanja, ispaše, razrjeđenja, kašnjenja u prikupljanju ili tehničkih ograničenja realno prikupi 70 do 80 posto te količine, tada će i proizvodnja biogasa biti približno 70 do 80 posto teorijskog maksimuma.

Drugim riječima, potencijal postoji, ali se ne ostvaruje sam od sebe. Da bi se što veći dio stajnjaka pretvorio u energiju, farma mora imati dobro riješen sistem prikupljanja, skladištenja i doziranja stajnjaka u digestor. Ako stajnjak dugo stoji na otvorenom prije ulaska u biogasni sistem, dio metana se može izgubiti u atmosferu. To je dvostruki gubitak: farmer gubi energiju koju je mogao iskoristiti, a istovremeno se povećavaju emisije metana i neprijatni mirisi.

Gubitak potencijala se može desiti i ako se sistem ne vodi optimalno. Na primjer, ako je stajnjak previše razrijeđen vodom, digestor prima veliku količinu mase, ali sa manjom energetskom vrijednošću. Ako se digestor neredovno puni, a temperatura nije stabilna, ako nema dobrog miješanja, ako je vrijeme zadržavanja sirovine prekratko ili se u sistem ubacuju materijali koji smetaju biološkom procesu, proizvodnja biogasa može značajno pasti.

Biogasni sistem je biološki proces, a ne samo mehanička oprema. U digestoru rade mikroorganizmi koji bez prisustva kisika razgrađuju organsku materiju i proizvode biogas. Njima trebaju stabilni uslovi: odgovarajuća temperatura, redovno doziranje, dobra struktura sirovine i izbjegavanje naglih promjena. Ako se ti uslovi ne održavaju, sistem može proizvoditi manje biogasa od očekivanog, a u lošijim slučajevima proces se može usporiti ili destabilizirati.

Također, gubitak potencijala ne odnosi se samo na proizvodnju biogasa, nego i na korištenje proizvedene energije. Ako se električna energija koristi, ali se toplota iz kogeneracije ne koristi, značajan dio ukupne vrijednosti ostaje neiskorišten. Znači da je ukupna korist sistema manja.

Važno je pojasniti i da biogasni sistem ne "potroši" sav stajnjak u smislu da iza procesa ništa ne ostaje. Ostaje digestat, odnosno prerađeni ostatak koji se i dalje može koristiti kao organsko đubrivo. U digestoru se dio organske materije pretvori u biogas, ali hranjive materije kao što su azot, fosfor i kalij uglavnom ostaju u digestatu. To znači da farmer dobija energiju, a istovremeno zadržava vrijednost đubriva za poljoprivredno zemljište.

Zato je najbolje reći da se na dobro organizovanoj govedarskoj farmi može iskoristiti veliki dio prikupljenog stajnjaka za proizvodnju energije, ali ne nužno sav ukupni stajnjak koji životinje proizvedu. Realni procenat zavisi od toga koliko se stajnjaka može prikupiti, koliko brzo ulazi u sistem, kakav je kvalitet sirovine i koliko se dobro vodi proces.

Stajnjak pouzdaniji od sunca

Koliko je stabilna proizvodnja električne energije iz bioplina u odnosu na, recimo, solarne panele - je li prednost u kontinuitetu ili postoje oscilacije koje farmer mora planirati?

Proizvodnja električne energije iz biogasa je u pravilu stabilnija i predvidljivija od one iz solarnih panela. Glavna prednost je upravo kontinuitet: ako farma svakodnevno ima dovoljno stajnjaka, ako digestor radi stabilno i ako je kogeneracijski motor ispravan, električna energija se može proizvoditi tokom cijelog dana, nezavisno od toga da li je vani sunčano, oblačno, dan ili noć.

Kod solarnih panela proizvodnja zavisi od sunca. To znači da nema proizvodnje noću, da je proizvodnja manja zimi, slabija po oblačnom vremenu i promjenjiva tokom dana. Solarni paneli su odlični kada ima sunca, ali farmer mora znati da se njihova proizvodnja prirodno mijenja iz sata u sat.

Biogas je drugačiji jer se energija nalazi u stajnjaku, odnosno u proizvedenom gasu, pa se proizvodnja može bolje planirati. To, međutim, ne znači da biogas nema nikakvih oscilacija. U digestoru mikroorganizmi razgrađuju organsku materiju i proizvode metan. Da bi taj proces bio stabilan, potrebno je redovno ubacivati približno istu količinu sirovine, održavati odgovarajuću temperaturu, paziti na kvalitet stajnjaka, spriječiti preveliko razrjeđivanje vodom i voditi računa da u sistem ne ulaze materijali koji mogu poremetiti proces.

Struja s njive: Kako funkcionišu agrosolari i zašto ih nema u BiH?

Oscilacije se zato najčešće ne dešavaju zbog vremenskih prilika kao kod solara, nego zbog organizacije rada na farmi i tehničkog stanja postrojenja.

Za farmera je najvažnije razumjeti da je biogas pogodniji za pokrivanje takozvane bazne potrošnje, koju farma ima skoro svaki dan. U praktičnom smislu, idealan pristup nije nužno birati između biogasa i solara, nego ih posmatrati kao komplementarne tehnologije.

Farmer ipak mora planirati nekoliko stvari. Prvo, mora imati stabilnu količinu stajnjaka i dobar sistem njegovog prikupljanja. Drugo, mora planirati redovno održavanje postrojenja, jer kogeneracijski motor, pumpe i mješalice zahtijevaju servis. Treće, treba unaprijed znati gdje će koristiti proizvedenu toplotu. Dakle, prednost biogasa u odnosu na solarne panele jeste kontinuitet i mogućnost planirane proizvodnje.

Koliko košta ulazak u biznis?

Kolika je okvirna investicija za jedan mali biogasni sistem na farmi i u kojem vremenskom periodu se takva investicija realno može isplatiti u BiH uslovima? Možete navesti i primjer manjih postrojenja.

Okvirna investicija za mali biogasni sistem na farmi zavisi prije svega od veličine postrojenja, količine dostupnog stajnjaka, vrste tehnologije, građevinskih radova, priključenja na mrežu i toga da li se radi samo proizvodnja električne energije ili se koristi i toplota. Zato nije dobro dati jednu fiksnu cijenu, ali se može dati realan raspon.

Za vrlo malo farmsko biogasno postrojenje, recimo reda veličine oko 10 kW električne snage, potrebna je investicija od približno 78.000 KM. Takvo postrojenje bi godišnje moglo proizvesti oko 60 MWh električne energije i oko 90 MWh toplotne energije. U praktičnom smislu, to je mala elektrana koja bi mogla pokrivati potrebe više domaćinstava ili dio potreba jedne farme.

Međutim, kod ovako malih sistema treba biti oprezan. Investicija od oko 78.000 KM može biti dobra početna procjena, ali stvarna cijena može biti veća ako su potrebni dodatni građevinski radovi, rezervoari, oprema za prijem i miješanje stajnjaka, sigurnosni sistemi, priključenje na mrežu, projektna dokumentacija i dozvole. Zbog toga bih za mali farmski sistem od 10 do 20 kW okvirno govorio o investiciji od približno 80.000 do 200.000 KM, zavisno od konkretnih uslova na farmi i obima opreme.

Za farmu sa oko 100 uslovnih grla, gdje se ranije govorilo o potencijalu od oko 15 do 18 kW električne snage iz tečnog stajnjaka, investicija bi realno mogla biti veća od osnovnog primjera od 10 kW. Za takav sistem je razumno okvirno govoriti o investiciji od oko 120.000 do 220.000 KM, ali bi konačna cijena zavisila od ponuda dobavljača, građevinskih radova, postojećeg sistema za stajnjak i uslova priključenja na elektroenergetsku mrežu.

Za veće sisteme investicija značajno raste. Kao primjer, za postrojenje od 100 kW potrebna je investicija od oko 685.000 KM. Takvo postrojenje već nije mali porodični sistem, nego ozbiljnije komercijalno postrojenje koje godišnje može proizvesti oko 600 MWh električne i oko 900 MWh toplotne energije.

Kada govorimo o isplativosti, važno je naglasiti da ona u BiH uslovima zavisi od nekoliko stvari. Prvo, da li farmer koristi električnu energiju za vlastite potrebe ili je prodaje u mrežu. Drugo, da li postoji siguran i povoljan otkup viška električne energije. Treće, da li može iskoristiti proizvedenu toplotu, jer se kod biogasnog postrojenja značajan dio koristi nalazi upravo u toploti. Četvrto, da li digestat, odnosno ostatak nakon proizvodnje biogasa, može zamijeniti dio mineralnog đubriva ili se može prodavati kao organsko đubrivo. Peto, da li postoje grantovi, subvencije ili povoljni krediti.

Povrat investicije može teoretski biti jako brz, čak kraći od godinu dana, ako se u obzir uzmu prihodi od električne energije, koristi od toplote i vrijednost organskog đubriva. Međutim, nije realno uvijek pretpostaviti da će farmer moći prodati svu električnu energiju po povoljnoj cijeni, iskoristiti svu proizvedenu toplotu i ostvariti puni prihod od digestata. Zbog toga je bolje reći da je povrat investicije moguć u roku od nekoliko godina, ali samo ako je sistem dobro dimenzionisan i ako postoje jasni prihodi ili uštede.

Šta raditi sa viškom energije?

Da li farma može proizvoditi više električne energije nego što potroši, i šta se dešava s viškom?

Kod biogasnog sistema prvo je važno razumjeti da se proizvodnja može relativno dobro planirati. Ako farma ima dovoljno sirovine, postrojenje može proizvoditi električnu energiju i onda kada je potrošnja na farmi manja. Tada se pojavljuje višak.

Najbolji scenario za farmera je da najveći dio proizvedene električne energije potroši na samoj farmi. To znači da struju koristi za mužnu opremu, hlađenje mlijeka, pumpe, ventilaciju, rasvjetu, grijanje vode, upravne objekte, radionice i druge potrebe. Na taj način direktno smanjuje račun za električnu energiju. Svaki kilovat-sat koji sam proizvede i potroši na farmi je kilovat-sat koji ne mora kupiti iz mreže.

Ako postrojenje proizvodi više nego što farma u tom trenutku troši, višak se može predavati u mrežu samo ako su ispunjeni uslovi za priključenje i ako postoji odgovarajući ugovor ili model obračuna. To može biti prodaja električne energije, status proizvođača-kupca, odnosno prosumera, ili neki drugi tržišni model, zavisno od propisa i prakse u konkretnom području. Drugim riječima, farmer ne može samo uključiti postrojenje i neograničeno slati struju u mrežu bez odobrenja, mjernog mjesta, tehničke saglasnosti i regulisanog odnosa sa operatorom mreže ili otkupljivačem.

U Bosni i Hercegovini je ovo posebno važno jer se razvoj ovakvih modela još uvijek suočava s praktičnim izazovima. Procedure priključenja na mrežu su složene, potrebni su dugoročni ugovori o otkupu električne energije i treba jačati prosumer modele i energetske zajednice. Zato se kod plniranja mora unaprijed provjeriti ne samo koliko se energije može proizvesti, nego i pod kojim uslovima se može predati ili prodati višak.

Ako nema riješen otkup ili predaju viška u mrežu, onda je bolje da se sistem dimenzioniše prema vlastitoj potrošnji. To znači da postrojenje ne treba biti veće samo zato što farma ima više stajnjaka, nego treba biti usklađeno s realnim energetskim potrebama farme. U suprotnom, dio proizvedene električne energije može ostati ekonomski neiskorišten.

Treba razlikovati višak električne energije i višak biogasa. Električna energija se mora potrošiti odmah ili predati u mrežu, osim ako postoji baterijski sistem, što kod biogasa obično nije prva opcija zbog dodatnih troškova. Biogas se, s druge strane, može kratkoročno skladištiti u gasnom spremniku i koristiti kasnije, ali i to ima ograničen kapacitet. Zato se biogasna postrojenja obično projektuju tako da rade stabilno, a ne da često proizvode velike viškove koje farma ne može iskoristiti.

Višak energije se može indirektno iskoristiti i kroz dodatne aktivnosti na farmi. Na primjer, farmer može koristiti električnu energiju i toplotu za pripremu tople vode, grijanje prostora, sušenje, plastenike, preradu mlijeka ili druge proizvodne procese. To često može biti praktičnije i isplativije nego oslanjati se samo na prodaju električne energije.

Važna je i sigurnost jer biogas sadrži metan

Kako izgleda svakodnevno upravljanje takvim sistemom - mora li farmer imati dodatnu obuku ili zaposliti stručnu osobu za održavanje biogasnog postrojenja?

Svakodnevno upravljanje biogasnim sistemom na farmi nije isto kao upravljanje velikom elektranom, ali nije ni sistem koji se može potpuno zanemariti nakon instalacije. Najjednostavnije rečeno, postrojenje traži redovnu rutinu, osnovno tehničko znanje i disciplinu u radu.

Potrebno je svaki dan osigurati da u sistem ulazi dovoljna i približno ujednačena količina stajnjaka. Biogasni sistem najbolje radi kada se "hrani" redovno, slično kao što se životinje hrane redovno. Ako se jedan dan ubaci previše stajnjaka, drugi dan premalo, ili ako se naglo promijeni sastav sirovine, proizvodnja biogasa može pasti. Zato je važno da postoji uređen sistem prikupljanja tečnog stajnjaka, pumpanja ili dopreme do digestora i kontrolisanog doziranja.

U svakodnevnom radu farmer ili zadužena osoba obično prati nekoliko osnovnih stvari: da li pumpe rade normalno, da li mješalice rade, da li je temperatura digestora stabilna, da li se proizvodi očekivana količina biogasa, da li kogeneracijski motor radi bez alarma i da li digestat normalno izlazi iz sistema. Kod modernijih postrojenja veliki dio ovih podataka se može pratiti preko kontrolne table ili automatike, ali neko ipak mora redovno pregledati sistem.

Posebno je važna temperatura digestora. Kako sam spomenuo, biogas nastaje zahvaljujući mikroorganizmima, a oni ne vole nagle promjene. Ako je temperatura nestabilna, ako se sistem previše razvodni, ako se ubaci neodgovarajući materijal ili ako dođe do prekida u miješanju, proces može oslabiti i proizvodnja biogasa se smanjuje. Zato se biogasno postrojenje često opisuje kao živi sistem, a ne samo kao mašina.

Vlasnik ne mora nužno zaposliti stručnu osobu na puno radno vrijeme, naročito ako je riječ o manjem postrojenju. Međutim, mora imati osnovnu obuku, koja treba pokriti kako se sistem puni, šta se smije i ne smije ubacivati, kako se čitaju osnovni parametri, šta znače alarmi, kako se postupa kod zastoja, kako se vodi evidencija i koje su sigurnosne mjere. Posebno je važna sigurnost, jer biogas sadrži metan, koji je zapaljiv, i može sadržavati druge gasove koji zahtijevaju oprez.

Kod malih sistema, recimo 10 do 20 kW, realno je da farmer ili jedan obučeni radnik na farmi obavlja dnevni nadzor i osnovne aktivnosti. To može značiti od pola sata do nekoliko sati dnevno, zavisno od nivoa automatizacije, organizacije farme i toga da li se sirovina sama pumpa u sistem ili se mora dodatno pripremati i transportovati. Ako je sistem dobro projektovan i automatizovan, dnevni posao je više kontrola i rutina nego težak fizički rad.

Kod većih postrojenja, posebno iznad 50 ili 100 kW, poželjno je imati osobu koja je jasno zadužena za rad postrojenja, čak i ako nije zaposlena samo za to. Ta osoba mora razumjeti osnovnu tehnologiju, voditi evidenciju, pratiti proizvodnju, organizovati servis i reagovati kada parametri odstupaju od normalnih vrijednosti. Kod većih komercijalnih sistema, posebno ako se električna energija prodaje u mrežu, stručniji pristup održavanju postaje mnogo važniji.

Pored svakodnevne kontrole, postoje i redovni servisni poslovi. Kogeneracijski motor, mora se servisirati slično kao motor u vozilu ili agregatu: mijenja se ulje, filteri, provjeravaju se svjećice, sistem hlađenja, gasna instalacija i električni dio. Pumpe, mješalice i senzori također zahtijevaju periodične preglede. Zato je za farmera vrlo važno da ima servisni ugovor ili dostupnu tehničku podršku.

Jedan dio upravljanja odnosi se i na digestat, odnosno ostatak nakon proizvodnje biogasa. On se mora skladištiti i koristiti pravilno, najčešće kao organsko đubrivo na poljoprivrednim površinama. Mora biti planiran izlazni tok iz sistema: gdje ide digestat, kada se koristi, na kojim površinama i pod kojim uslovima.

Najčešća greška je posmatrati biogasno postrojenje kao opremu koja se samo kupi, ugradi i zatim radi sama. U stvarnosti, ono traži dobru organizaciju. Ako već ima uređen sistem za stajnjak, redovno održavanje opreme i disciplinu u radu, upravljanje ovim sistemom je mnogo lakše. U suprotnom dobar biogasni sistem može raditi ispod očekivanja.

Dakle, farmeru je potrebna dodatna obuka, ali ne mora uvijek zaposliti posebnog inženjera. Za manja postrojenja obično je dovoljno da farmer ili jedan radnik prođe praktičnu obuku i da postoji pouzdan servis za tehničke intervencije. Za veća postrojenja potrebno je ozbiljnije upravljanje, redovan nadzor i osoba koja je odgovorna za rad sistema.

Sedam zamki u praksi

Koji su najčešći problemi u praksi kod biogasnih sistema na farmama goveda – jesu li to tehnički kvarovi, nedostatak sirovine, ili nešto treće?

U praksi se obično radi o kombinaciji tri grupe problema: sirovina, upravljanje procesom i tehničko održavanje. Pored toga, u BiH važan dio izazova čine i administrativne procedure, priključenje na mrežu i ekonomska isplativost.

Prvi mogući problem je količina i kvalitet sirovine. Biogasno postrojenje najbolje radi kada svakodnevno dobija približno istu količinu stajnjaka sličnog kvaliteta. Ako farmer računa na 100 krava, ali se u stvarnosti prikupi samo dio stajnjaka, jer su životinje dio dana ili godine na ispaši, proizvodnja biogasa će biti manja od očekivane. Isto se dešava ako se stajnjak previše razrijedi vodom ili ako se ne prikuplja redovno. Tada digestor prima masu, ali sa manjom energetskom vrijednošću.

Drugi problem je nestabilnost biološkog procesa. Proizvodnja metana je proces koji traži stabilne uslove. Ako se digestor puni neredovno, ako se naglo promijeni sastav sirovine, ako temperatura padne, ako nema dobrog miješanja ili ako u sistem uđu materijali koji smetaju procesu, proizvodnja biogasa može pasti. Farmer tada može imati dovoljno stajnjaka, ali ne dobija očekivanu količinu energije jer proces nije stabilan.

Treći čest problem su tehnički kvarovi. Postrojenje ima više dijelova koji moraju raditi zajedno: pumpe, mješalice, digestor, gasne instalacije, sigurnosne ventile, sistem za skladištenje biogasa i kogeneracijski motor. Kvar na pumpi može zaustaviti dotok sirovine. Kvar na mješalici može izazvati loš rad digestora. Problem na motoru može zaustaviti proizvodnju električne energije, iako se biogas i dalje proizvodi. Zato je redovno održavanje vrlo važno.

Posebno osjetljiv dio je kogeneracijski motor. On radi slično kao motor koji koristi gas kao gorivo i iz njega proizvodi električnu i toplotnu energiju. Takav motor traži redovan servis: ulje, filtere, provjeru svjećica, sistem hlađenja, gasni sistem i električni dio. Ako se servis preskače, kvarovi postaju češći, a zastoji mogu značajno smanjiti godišnju proizvodnju energije.

Četvrti problem je neiskorištena toplota. Ako farmer nema gdje koristiti tu toplotu, na primjer za toplu vodu, grijanje prostora, telad, mljekaru, plastenike ili sušenje, dio ukupne koristi sistema ostaje neiskorišten. Tada se ekonomska isplativost pogoršava, iako elektrana tehnički radi.

Peti problem je digestat, koji se mora pravilno skladištiti i koristiti. Ako farmer nema dovoljno zemljišta, nema plan primjene ili nema uslove za skladištenje, pn može postati logistički problem.

Šesti problem je administracija i priključenje na mrežu. U BiH je ovo često jednako važno kao i sama tehnologija. Farmer može imati dobar energetski potencijal, ali ako nema jasno riješene dozvole, priključak, mjerenje, ugovor o otkupu ili mogućnost predaje viška električne energije, investicija postaje rizičnija. Zato se biogasno postrojenje ne smije planirati samo kao tehnički projekat, nego i kao pravni, finansijski i poslovni model.

Sedmi problem je pogrešno dimenzionisanje sistema. Ako se postrojenje napravi preveliko u odnosu na količinu stajnjaka, radiće ispod kapaciteta i neće ostvariti očekivanu proizvodnju. Ako je premalo, dio sirovine ostaje neiskorišten.

Zato bih rekao da u praksi najveći problem nije samo tehnički kvar ili samo nedostatak sirovine. Najveći problem je loša priprema projekta: precijenjena količina dostupnog stajnjaka, nedovoljno razumijevanje svakodnevnog upravljanja, slab servisni plan, nejasan model korištenja toplote i neriješeni uslovi za priključenje ili prodaju električne energije.

Održiv model ili privilegija samo za velike

Da li je kombinacija proizvodnje mlijeka i proizvodnje električne energije kroz biogas realno održiv model za mala porodična gazdinstva u BiH, ili je to i dalje više rezervirano za veće farme?

Kombinacija može biti održiv model u BiH, ali ne podjednako za sve farme. Za veće i srednje farme, posebno one koje imaju stabilan broj grla, stalno prikupljanje tečnog stajnjaka i značajnu vlastitu potrošnju energije, biogas može biti vrlo logičan dodatak proizvodnji mlijeka. Za mala porodična gazdinstva, model je moguć, ali uglavnom u manjim, jednostavnijim oblicima ili kroz zajedničke sisteme više farmi.

Kod proizvodnje mlijeka postoji nekoliko razloga zbog kojih se biogas dobro uklapa. Farma svakodnevno proizvodi stajnjak, a istovremeno svakodnevno troši električnu energiju za mužnu opremu, hlađenje mlijeka, pumpe, rasvjetu, ventilaciju i druge tehničke potrebe. Ako se stajnjak koristi za proizvodnju biogasa, farmer dobija dodatnu vrijednost iz otpada koji bi inače morao skladištiti i zbrinjavati. Pored električne energije, dobija se i toplota, koja se može koristiti za toplu vodu, grijanje pomoćnih prostora, prostor za telad, mljekaru, sušenje ili plastenike. Nakon procesa ostaje digestat, koji se može koristiti kao organsko đubrivo.

Međutim, najvažnije pitanje je veličina farme. Ako govorimo o klasičnom biogasnom postrojenju koje proizvodi električnu energiju putem kogeneracijskog motora, taj model je u praksi više prilagođen farmama sa većim brojem grla, recimo približno od 100 uslovnih grla naviše. Razlog je jednostavan: biogasno postrojenje ima određene fiksne troškove, koji se kod vrlo malih farmi teže opravdavaju kroz prihode i uštede.

Za mala porodična gazdinstva sa, naprimjer, nekoliko krava ili nekoliko desetina grla, klasična proizvodnja električne energije iz biogasa često nije prva i najisplativija opcija. Takva gazdinstva obično nemaju dovoljno sirovine da opravdaju kogeneracijski sistem, niti imaju dovoljno veliku stalnu potrošnju električne i toplotne energije. U tim slučajevima bolji model može biti zajedničko biogasno postrojenje za više farmera, zadružni model ili lokalni energetski sistem u kojem više malih gazdinstava zajedno obezbjeđuje sirovinu.

Ipak, to ne znači da mala domaćinstva ne mogu koristiti biogas. Tu je važna razlika između klasičnog farmskog biogasnog postrojenja za proizvodnju električne energije i mikrobiogasnog sistema na nivou domaćinstva. Mikrobiogasni sistemi, poput PUXIN mikrobiogasnih postrojenja, namijenjeni su manjim domaćinstvima ili manjim farmama i uglavnom se koriste za proizvodnju biogasa za kuhanje, eventualno pripremu tople vode ili manje toplotne potrebe, a ne primarno za ozbiljnu proizvodnju električne energije.

Takav mikrobiogasni sistem može biti interesantan za domaćinstvo s nekoliko krava, nešto drugog organskog otpada, ostatke hrane i potrebu da smanji potrošnju drveta, LPG-a ili druge energije za kuhanje. Kod takvih sistema cilj nije da se napaja cijela farma ili da se proizvede velika količina električne energije, nego da se dio svakodnevnog organskog otpada pretvori u korisni gas za osnovne potrebe domaćinstva.

Na primjer, PUXIN-tip mikrobiogasnog sistema može biti praktičan za domaćinstvo koje ima 3 do 5 krava i redovno dostupnu količinu stajnjaka. Takav sistem može proizvoditi biogas za kuhanje i djelimično smanjiti troškove energije u domaćinstvu. Međutim, farmer ne treba očekivati da će takav mikro sistem pokretati mužnu opremu, hlađenje mlijeka ili značajne električne potrošače. Za to je potreban znatno veći, tehnički složeniji i skuplji sistem.

U BiH uslovima dodatno treba uzeti u obzir klimu. Mikrobiogasni sistemi su osjetljivi na niske temperature, jer se biološki proces usporava kada je hladno. Zbog toga bi u kontinentalnim i planinskim dijelovima BiH mikrobiogasni sistem morao biti dobro izolovan, smješten u zaštićen prostor ili kombinovan sa jednostavnim zagrijavanjem digestora. Bez toga proizvodnja zimi može značajno pasti, što je važno jasno reći farmerima.

Dakle, odgovor nije ni potpuno "da" ni potpuno "ne". Za veće farme, kombinacija mlijeka i električne energije iz biogasa može biti realno održiv poslovni model. Za mala porodična gazdinstva, klasično biogasno postrojenje je često prevelika i preskupa investicija, ali mikrobiogasni sistemi mogu biti zanimljivo rješenje.

Najrealniji pristup za BiH bio bi trostepeni. Prvo, mikrobiogasni sistemi za domaćinstva sa nekoliko grla, prvenstveno za kuhanje i osnovne toplotne potrebe. Drugo, manja farmska postrojenja za farme sa oko 100 uslovnih grla, gdje se može pokriti značajan dio vlastite potrošnje energije. Treće, veća komercijalna ili zadružna postrojenja za veće farme ili grupe farmera, gdje se može proizvoditi električna energija za vlastitu potrošnju i eventualnu predaju viška u mrežu.

Jedna krava nije "mala elektrana"

Ako biste morali objasniti jednostavno, koliko “struje” daje jedna krava dnevno kroz biogas sistem – kako biste to približili farmerima koji nemaju tehničko predznanje?

Najjednostavnije rečeno, jedna krava kroz svoj stajnjak može dati približno 2 do 3 kWh električne energije dnevno, ako se stajnjak redovno prikupi i koristi u dobro vođenom biogasnom sistemu. To nije dovoljno da jedna krava sama pokrije potrošnju cijelog domaćinstva, ali nije ni zanemarivo.

Za poređenje, domaćinstvo koje troši 300 do 500 kWh mjesečno troši oko 10 do 17 kWh dnevno. To znači da bi, okvirno, stajnjak od 4 do 7 krava mogao energetski odgovarati dnevnoj potrošnji jednog takvog domaćinstva.

Farmerima bih to objasnio ovako: jedna krava dnevno može dati struje za nekoliko osnovnih kućnih uređaja ili rasvjetu, ali tek više njih zajedno daje energiju koja može pokriti ozbiljniju potrošnju domaćinstva ili dio potreba farme. Dakle, jedna krava nije "mala elektrana", ali 50 ili 100 krava već predstavljaju ozbiljan energetski potencijal.

^{*Naslovna fotografija: Shutterstock/PHILIPPE MONTIGNY/LinkedIn/Hamdija Mujezin}