Prosím aktualizujte svůj prohlížeč.

Zdá se, že používáte starou verzi prohlížeče Microsoft Edge. Pro co nejlepší zobrazení webové stránky Busch prosím aktualizujte svůj prohlížeč.

Obr. 1: Nová kogenerační jednotka v čistírně odpadních vod v Echallens je nainstalována v nádobě. Na základě použití bioplynu získaného ze splašků vyrábí 150 000 kilowatthodin energie každý rok. Zdroj: Busch Vacuum Solutions.

Výroba energie s méně energií

Již od svého uvedení do provozu v roce 1974 vyrábí čistírna odpadních vod Echallens ve švýcarském kantonu Vaud elektrickou energii zpracováním bioplynu. V květnu 2020 byly dva staré olejomazné pístové kompresory používané pro promíchávání splašků v odpadní nádrži nahrazeny jedním zubovým kompresorem MINK od společnosti Busch Vacuum Solutions. To umožnilo snížit výkon vyžadovaný pro tento proces až o 40 procent. Pro ředitele této čistírny to znamená méně energie vynaložené na výrobu energie.
Čistírnu odpadních vod Echallens provozuje obec Echallens, která se nachází poblíž hlavního města kantonu Vaud, Lausanne, a čistí odpadní vody z měst Echallens, Montilliez a Villars-le-Terroir. Čistírna byla vytvořena pro obhospodařování ekvivalentu 10 000 – maximální kapacity, která byla z větší části vyčerpána. Součást plánů kantonu pro region Echallens Haut-Talent představuje konsolidace čištění odpadních vod do roku 2025 ve snaze ekonomicky zefektivnit tento provoz do budoucna. Tyto plány jsou zaměřeny také na zlepšení likvidace mikroodpadu. Plán do budoucna počítá s tím, že čistírna odpadních vod v Echallens nahradí všechny ostatní místní čistírny odpadních vod, a poté bude čistit odpadní vodu celkem z devíti různých obcí z daného regionu. Aby bylo tento plán možné realizovat, musí se zařízení v Echallens rozšířit na ekvivalent populace čítající 26 000 jednotek.
V roce 2019 byla již na pozemcích čistírny postavena nová kogenerační jednotka (obr. 1), která již generuje roční objem 150 000 kilowatthodin energie z bioplynové elektrárny. Teplá voda získávaná z kogenerační jednotky je vyžívána především pro vlastní potřebu čistírny, například pro ohřev splašků v odpadní nádrži nebo vyhřívání vnitřních prostor. Aby tento proces zpracování bioplynu (obr. 2) z odpadní nádrže byl ekonomicky efektivní, bylo rozhodnuto, že bude optimalizován oběh bioplynu v odpadní nádrži, která má kapacitu 350 metrů krychlových. Určitá část bioplynu vyráběného v odpadní nádrži je přiváděna zpět do splašků. Aby toto bylo možné, je bioplyn vysáván z horní části odpadní nádrže, stlačován pomocí kompresoru, a poté odváděn zpět do splašků na dně odpadní nádrže. Bioplyn protéká splašky, a poté je zachytáván zpět nahoře v odpadní nádrži, kde putuje potrubím do plynové nádrže jako interního zásobníku. Z plynové nádrže je bioplyn poté odváděn přímo do kogenerační jednotky. Ta je v současnosti v provozu 20 hodin denně a vypíná se pouze na několik hodin v noci.
Proces oběhu bioplynu má následující výhody: 1. Koncentrované splašky jsou zahřívány v odpadní nádrži na teplotu 38° Celsia. Zaplavení splašků bioplynem pomáhá zajistit, aby došlo k rovnoměrnému rozložení horka. 2. Promíchávání splašků také napomáhá zabránit usazování a shlukování odpadu na dně nádrže. 3. Bublinky plynu stoupající skrz splašky zlepšují procesy mikrobiologického rozkladu ve splašcích, což vede nakonec k lepší výtěžnosti plynu. 4. Bioplyn procházející splašky také znamená, že ho není nutné promíchávat mechanickým způsobem.
V roce 1974 byly nainstalovány dva pístové kompresory pro vmíchávání bioplynu do splašků, nicméně jeden byl navržen jako záložní, aby umožnil pokračování procesu pro případ, že by došlo k poruše druhého kompresoru. V praxi se nicméně ukázalo, že kapacita jednoho kompresoru nebyla dostatečná, takže po celou dobu byly v provozu oba kompresory, a již nebyl jeden z nich záložní. Oba kompresory byly vybaveny motorem se jmenovitým proudem 6,7 kilowattů.
V návaznosti na konzultaci s procesním inženýrem ze švýcarské pobočky Busch AG, společnosti náležící do mezinárodní skupiny Busch Vacuum Solutions, se provozovatel rozhodl zakoupit zubový kompresor MINK (obr. 3) od společnosti Busch.
Tento kompresor má certifikaci ATEX (II 2G IIB3 T3 (i)/II 3G IIB3 T4(o)), což znamená, že již nejsou vyžadovány lapače jisker. Kompresor je dále vybaven pohonem s proměnlivou rychlostí, takže objemový průtok lze přesně nastavit podle požadavků v odpadní nádrži.
Zubový kompresor MINK je v provozu od května 2020 a je běžně v provozu na plný výkon se spotřebou energie 4,5 kilowattů a konstantním přetlakem 0,6 baru. Ve srovnání se spotřebou energie dvou starších pístových kompresorů, které měly každý motor o výkonu 6,7 kilowattů, to vede k teoretické úspoře energie více než 65 procent.
Zubové kompresory MINK stlačují bioplyn zcela bez použití oleje. To je umožněno bezkontaktním provozním principem kompresorů, což znamená, že vnitřní pohyblivé části nepřicházejí do vzájemného kontaktu nebo do kontaktu s pláštěm. Díky tomu není nutné provádět výměny oleje, na rozdíl od olejomazných pístových kompresorů, které vyžadovaly výměnu oleje každé dva roky. Jelikož do kontaktu s bioplynem se dostalo z každého kompresoru 4,5 litrů oleje, musel se použitý olej příslušně zlikvidovat. Zubové kompresory MINK mají vnitřní převodovou skříň. Ta obsahuje 0,85 litru převodového oleje. Busch doporučuje provést výměnu oleje po maximálně 20 000 provozních hodinách a preventivně každoroční vizuální prohlídku pro kontrolu stavu a množství oleje.
Provozovatel zaznamenal v průběhu několika prvních měsíců provozu ještě další výhody:
“Zubový kompresor je mnohem tišší než jen jeden pístový kompresor používaný předtím. Hlučnost se snížila více než dvojnásobně.“