113
�TARZYNA KYĆ *
Analiza metod energetycznego wykorzystania odpadów
Słowa kluczowe
termiczne przekształcanie odpadów – plazma – biogaz – incyneracja odpadów
Streszczenie
W artykule przedstawiono analizę różnych metod wykorzystania właściwości energetycznych odpadów, jako źródła „zielonej”
energii. Opisano zarówno termiczne metody utylizacji odpadów, jak również dodatkowe źródło energii powstałej z utylizacji
biogazu wytwarzanego na składowiskach odpadów.
Wprowadzenie
Włączenie Polski do struktur Unii Europejskiej wiąże się z szeregiem zobowiązań, jakie musimy podjąć w celu
uporządkowania gospodarki odpadami. Z dyrektywy 2006/12/WE o odpadach wynika obowiązek przygotowania
co najmniej jednego planu gospodarki odpadami, obejmującego terytorium całego kraju. W Polsce przygotowywane
są plany gospodarki odpadami na czterech poziomach – krajowym, wojewódzkim, powiatowym i gminnym.
Celem dalekosiężnym tworzenia krajowego planu gospodarki odpadami jest dojście do systemu gospodarki zgod-
nej z zasadą zrównoważonego rozwoju, w którym realizowane są zasady postępowania z odpadami zgodnie z hierarchią,
czyli po pierwsze zapobiegania i minimalizacji ilości wytwarzanych odpadów oraz ograniczenie ich właściwości nie-
bezpiecznych, a po drugie wykorzystanie właściwości materiałowych i energetycznych odpadów, a w przypadku, gdy
odpadów nie można poddać procesom odzysku ich unieszkodliwianie, uwzględniając przy tym składowanie jako
najmniej pożądany proces postępowania z odpadami. Realizacja tego celu umożliwi osiągniecie innych celów, takich
jak: ograniczenie zmian klimatu powodowanych przez gospodarkę odpadami poprzez minimalizację emisji gazów cie-
plarnianych z technologii zagospodarowania odpadów czy też zwiększenie udziału w bilansie energetycznym kraju
energii ze źródeł odnawialnych, poprzez zastępowanie spalania paliw kopalnych paliwami otrzymywanymi z odpadów
pochodzenia roślinnego i zwierzęcego [1].
* Wydział Wiertnictwa, Na�y i Gazu, Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków
e-mail: kkyc@interia.pl
114
Kyć K.: Analiza metod energetycznego wykorzystania odpadów
Jednocześnie przyjęte zapisy w Traktacie Akcesyjnym oraz raty�kacja Protokołu z Kioto obligują krajowy sek-
tor energetyczny do działań ograniczających emisję dwutlenku węgla powstającego przy spalaniu paliw kopalnych.
Opublikowany projekt Rozporządzenia Rady Ministrów w sprawie Krajowego Planu Rozdziału Uprawnień do emi-
sji dwutlenku węgla na lata 2008÷2012 jest zapowiedzią drastycznych ograniczeń dotychczasowych limitów emisji
dwutlenku węgla dla zawodowego sektora energetycznego. Ograniczenia te przełożą się na zmniejszenie produkcji
energii cieplnej i elektrycznej z jednoczesnym wzrostem cen tych produktów.
Niezależnie od ostatecznych ustaleń co do tempa ograniczenia przyjętych w Rozporządzeniu kierunek ogra-
niczania emisji dwutlenku węgla z paliw kopalnych będzie przyjęty, zmuszając podmioty sektora energetycznego do
zmian w technologii wytwarzania energii.
Mając powyższe na uwadze należy położyć szczególny nacisk na poprawę efektywności wykorzystania energii
poprzez produkcję energii ze źródeł odnawialnych, w tym wykorzystania właściwości energetycznych odpadów.
W artykule przedstawiono analizę różnych metod wykorzystania właściwości energetycznych odpadów jako
źródła „zielonej” energii.
1. Wykorzystanie energii z zakładów termicznego przekształcania odpadów
Dyrektywa Unii Europejskiej 2001/77/WE z dnia 27 września 2001 r. w sprawie wspierania produkcji na rynku
wewnętrznym energii elektrycznej wytwarzanej ze źródeł odnawialnych stworzyła możliwość uznawania pewnej
części energii elektrycznej wytworzonej w instalacji TPOK (Termiczne Przekształcanie Odpadów Komunalnych)
jako energii z odnawialnego źródła.
Odpady z gospodarstw domowych (bytowe) zawierają węgiel uwięziony w dłuższych lub krótszych łańcuchach
molekularnych. Dłuższe łańcuchy, np. celulozy, mogą być jedynie utylizowane poprzez proces spalania. Krótsze
natomiast, np. te zawarte w odpadach żywnościowych, rozpadają się gwałtownie uwalniając w warunkach beztle-
nowych metan i dwutlenek węgla. Morfologiczne badania odpadów bytowych dowodzą, że 1 tona odpadów za-
wiera przeciętnie 170 kg organicznego węgla. Wartość energetyczną 1 tony odpadów można przyjąć na poziomie
9000÷10 080 MJ. Gdyby tak, jak wspomniano wcześniej, wysegregować frakcję organiczną i wyprodukować z niej
metan w warunkach beztlenowej fermentacji, można by z tej ilości wygospodarować około 2880 MJ energii [2].
Ze spalania 1 tony odpadów komunalnych można osiągnąć tyle energii co z 200 litrów ropy na�owej, natomiast
ze spalania 1 tony odpadów po sortowaniu, tyle co z 220 litrów ropy na�owej.
Do współcześnie stosowanych instalacji termicznego przekształcania odpadów należą instalacje stosujące
następujące rozwiązania konstrukcyjne:
– instalacja z paleniskami rusztowymi (klasycznym nieruchomym, ruchomym posuwisto-zwrotnym lub wal-
cowym, pochyłym, obrotowym),
– instalacje z piecami obrotowymi (obrotowy piec lub ruszt),
– instalacje ze spalaniem w różnych odmianach warstwy �uidalnej,
– układy o metodzie spalania opartej na wykorzystaniu procesu pirolizy.
Instalacje z paleniskiem rusztowym są obecnie najczęściej stosowanymi instalacjami opartymi o spalanie na
ruszcie. Istniejące w świecie rozwiązania palenisk rusztowych doprowadzone zostały drogą wieloletniego dosko-
nalenia do rozwiązań prawie idealnych pod względem konstrukcji, doboru materiałów, możliwości automatycznego
sterowania. Rozwój techniki spalania na świecie charakteryzuje się dalszym postępem przy spełnieniu coraz ostrze-
jszych wymagań ochrony środowiska, co oznacza, że instalacje będą odpowiadać najwyższemu stopniowi rozwoju
techniki (zasada BAT –
Best Available Technologies) [3].
W obrębie węzła spalania i utylizacji ciepła instalacje z paleniskiem rusztowym posiadają następujące główne
urządzenia i zespoły:
– system podawania odpadów z bunkra do leja zasypowego,
115
Krakowska Konferencja Młodych Uczonych 2008
– dozownik odpadów podający odpady na ruszt,
– palenisko z rusztem mechanicznym – najczęściej płaskim posuwisto-zwrotnym – wraz z napędem i układem
doprowadzenia powietrza pierwotnego,
– odżużlacz z zamknięciem wodnym,
– system doprowadzania i optymalnej dystrybucji powietrza wtórnego i recyrkulacji spalin,
– kocioł odzysknicowy – utylizujący ciepło spalin,
– instalacje parowe do produkcji energii cieplnej i/lub energii elektrycznej.
W obręb węzła oczyszczania spalin o typowej kon�guracji wchodzą:
– urządzenia odpylające (elektro�ltr lub �ltr tkaninowy),
– kilkustopniowe układy mokrego płukania spalin,
– układ odazotowania spalin,
– układ efektywnej redukcji dioksyn i furanów,
– układ oczyszczania i neutralizacji wód popłucznych oraz pozostałości poreakcyjnych,
– układ neutralizacji i unieszkodliwiania stałych produktów spalania.
Zespoły urządzeń oczyszczania spalin są obecnie wielostopniowymi układami, w których każdy stopień reali-
zuje inną część procesu oczyszczania spalin. Sterując optymalnie pracą poszczególnych stopni, można utrzymać
gwarantowany poziom emisji na wylocie z komina. W zakresie poprawy efektywności technicznej i ekonomicznej
węzłów oczyszczania spalin obserwuje się tendencje powrotu do pierwszych metod oczyszczania spalin, jakimi
były suche lub ewentualnie półsuche technologie ich oczyszczania. Układy takie mają jedną podstawową zaletę
– są układami bezściekowymi, a więc odpadają wysokie koszty neutralizacji wód biorących udział w dotychczas
najczęściej stosowanych mokrych technologiach oczyszczania spalin – rys. 1.
Rysunek 1. Schemat Zakładu Termicznego Przekształcania Odpadów [3]
Figure 1. �e scheme of waste incineration plant [3]
Spalanie odpadów w nieodpowiednich instalacjach i przy niewłaściwych procesach niesie ze sobą ogromne
zagrożenia. Podczas spalania odpadów z PCW i innych tworzyw, zawierających chlor i brom, wytwarzają się diok-
syny i furany, które są bardzo niebezpieczne dla człowieka i zwierząt.
116
Kyć K.: Analiza metod energetycznego wykorzystania odpadów
W celu przeciwdziałania syntezie dioksyn oraz usunięcia ich ze strumienia gazu spalinowego, w spalarniach
stosuje się wysoką temperaturę (900÷1200°C), przynajmniej dwusekundowy czas reakcji spalania oraz dopalanie
spalin z zastosowaniem dodatkowego zasilania powietrzem. Po wychłodzeniu spalin w wymiennikach ciepła do
400°C wprowadza się do nich odpowiednie kompozycje proszkowe, zawierające węglan wapniowy z glinokrze-
mianami, tlenkami glinu itp. Dzięki temu wiąże się chemicznie gazowy chlorowodór, a tym samym zabezpiecza
przed katalitycznym generowaniem dioksyn. Te kompozycje proszkowe dodatkowo wychwytują dioksyny obecne
w fazie gazowej. Cząstki lotnego popiołu, również zawierające dioksyny, wyłapuje się różnymi metodami suchymi
przy zastosowaniu cyklonów, elektro�ltrów, �ltrów workowych oraz metodami mokrymi przy użyciu skruberów
alkalicznych, przechwytujących chlorowodór i inne kwaśne gazy.
2. Plazmowe unieszkodliwianie odpadów
Plazma to silnie zjonizowany gaz, w którym występują neutralne cząsteczki, zjonizowane atomy oraz elektrony,
jednak cała objętość zajmowana przez plazmę z „globalnego” punktu widzenia jest elektrycznie obojętna. Uważa się ją za
czwarty stan skupienia materii. Plazma przewodzi prąd elektryczny, a jej opór elektryczny, inaczej niż w przypadku me-
tali, maleje ze wzrostem jej temperatury. Plazma ma strukturę komórkową, w której każda komórka jest otoczona przez
warstwę podwójną. Warstwa podwójna powstaje, gdy w plazmie występuje różnica temperatur. W warstwie podwójnej
od strony cieplejszej występuje warstwa o zwiększonej ilości (gęstości) jonów dodatnich, a od strony chłodniejszej
warstwa o zwiększonej gęstości elektronów, między tymi warstwami występuje obszar o zmniejszonej gęstości jonów
i elektronów. Komórki te mogą mieć formę ziarnistą, ale częściej obserwuje się formy włókniste, występujące często
przy przepływie plazmy. Ze względu na temperaturę plazmę dzieli się na:
– plazmę zimną (4000÷30 000 K) wytwarzaną w plazmotronach,
– plazmę gorącą (30 000 K i wyżej) występującą we wnętrzu gwiazd lub podczas wybuchów jądrowych.
Możliwość uzyskiwania wysokich temperatur w strumieniu plazmowym stwarza nową jakość procesu destrukcji
odpadów w porównaniu do tradycyjnego spalania, ponieważ plazma wytworzona przez pole elektryczne podnosi
temperaturę do znacznie wyższej wartości (rzędu 8000°C) niż płomień w paleniskach kotłowych, a jej energia może
powodować rozkład zanieczyszczeń na prostsze, bezpieczniejsze składniki.
Dzięki wysokiej temperaturze i dużej gęstości energii w plazmie, szybkość procesu destrukcji jest wysoka, co decy-
duje o dużej wydajności incyneracji odpadów. Istotą termochemicznej neutralizacji i likwidacji aktywnych substancji
chemicznych jest wykorzystanie strefy plazmy do atomizacji, utleniania i przekształcenia produktów procesu w związki
mało aktywne. Doprowadzenie do reaktora czynnika utleniającego zapewnia efektywne utlenianie odpadów w stre�e
plazmy. Na rysunku 2 przedstawiono schemat reaktora do plazmowej likwidacji niebezpiecznych odpadów [4].
Istnieje możliwość uzyskania końcowych produktów przetwarzania odpadów w mało ługowalnej postaci (w for-
mie spieku, żużla lub szkła). W tym celu do reaktora łukowego dodatkowo wprowadza się stabilizujące dodatki, które
ulegają przetopieniu i wiążą pozostałości po incyneracji. Odpady wtórne powstają w minimalnych ilościach, zwykle
poniżej 1% masy wsadu.
Plazmowa utylizacja odpadów organicznych może być prowadzona w następujących warunkach [5]:
a) pirolizy termicznej (prowadzona w obecności wody, co korzystnie wpływa na redukcję sadzy i sprzyja
powstawaniu procesów rodnikowych i łańcuchowych; głównymi produktami pirolizy plazmowej są: CO,
H
2
, CO
2
, HCl, niższe węglowodory gazowe, odpady nieorganiczne w postaci stopionego żużlu),
b) plazmy powietrznej lub tlenowej (następuje głębsza destrukcja odpadów, ale istnieje możliwość powsta-
wania dioksyn),
c) plazmy wodnej (obecność pary wodnej powoduje wysoką reaktywność tworzących się rodników hydroksy-
lowych, bardzo szybką reakcję rozkładu i powstawanie gazu palnego),
d) plazmy wodorowej (duża efektywność tworzenia się niższych węglowodorów nasyconych, ale proces jest
bardzo kosztowny).
117
Krakowska Konferencja Młodych Uczonych 2008
W wyniku wprowadzenia substratów do reaktora plazmowego (rys. 2) i prowadzenia procesu bez udziału
powietrza (zapobiega to tworzeniu się dioksyn, furanów i NO
x
) wytworzono gaz palny o wartości opałowej około
12 MJ/m
3
i następującym składzie chemicznym: H
2
(52%), CO (35%), CO
2
(6%), CH
4
(2%), inne gazy (5%).
Podstawową zaletą procesów zachodzących w plaźmie jest więc bezemisyjność podstawowego czynnika ener-
getycznego. Stosowanie plazmy w procesach utylizacji odpadów niebezpiecznych stwarza możliwość wprowadzenia
zintegrowanego systemu kontroli ochrony wszystkich komponentów biosfery. Technologia ta z racji wysokich tem-
peratur procesu, gwarantuje całkowitą destrukcję pochodnych dioksyn i furanów, polichlorowanych bifenyli i podo-
bnych związków występujących w znacznych ilościach, np. w odpadach sprzętu elektronicznego. Za pomocą plazmy
uzyskuje się pozytywne rezultaty w destrukcji tych związków poprzez jednostopniowe unieszkodliwienie odpadów
szczególnie niebezpiecznych, przy minimalizacji emisji lotnych związków.
Jednak przykład miasta O�awa, gdzie tradycyjne spalanie odpadów komunalnych zastąpiono konwersją
termiczną z użyciem plazmy w zakładzie przetwórstwa odpadów, pokazuje, iż zastosowanie plazmy nie ogranicza
się tylko do odpadów niebezpiecznych.
Odpady komunalne dowolnego pochodzenia i o dowolnych parametrach �zyko-chemicznych są dostarczane do
zakładu transportem samochodowym, a następnie, po rozładunku, są podawane do górnej części budynku magazynowe-
go. Po separacji materiałów nieprzydatnych do spalania lub przeznaczonych do recyklingu: jak plastiki, metale, szkła
czy papiery, następnie posortowane odpady wędrują do urządzeń konwersji termicznej. W dolnej komorze pierwszego
stopnia konwertera pod wpływem wysokiej temperatury zachodzi wydzielanie gazów, które wpływają do komory dru-
giego stopnia wyposażonego w elektryczne generatory plazmy. Ciepło uzyskiwane w tej komorze jest przekazywane
do pierwszej komory, co umożliwia zgazowanie materiałów bez ich spalania. Użycie generatorów plazmy jedynie do
rozkładu gazów na prostsze składniki m.in. H
2
, N
2
, CO, CO
2
, zapewnia wysoką efektywność jej wykorzystania.
Procesy zgazowania odpadów i oczyszczania gazów przebiegają w warunkach wysokiej temperatury i niskiej
zawartości tlenu, dzięki czemu unika się powstawania szkodliwych związków, takich jak furany i dioksyny. Powstały
gaz syntezowy (syngaz) przepływa z komory drugiego stopnia do rekuperatora, gdzie oddaje ciepło do ponownego
wykorzystania w dowolnej z dwóch komór konwertera bądź do podgrzewania czynnika w obiegu wodno-parowym
Rysunek 2. Schemat reaktora plazmowego [5]
Figure 2. �e scheme of plasma reactor [5]
118
Kyć K.: Analiza metod energetycznego wykorzystania odpadów
turbiny. Strumień syngazu jest oczyszczany z cząstek stałych, przy czym metale ciężkie są usuwane za pomocą akty-
wnego węgla. Z kolei w skruberze z syngazu zachodzi wymywanie zanieczyszczeń gazowych, takich jak HCl i H
2
S.
Woda popłuczkowa zawiera sole i siarkę, którą odzyskuje się w postaci stałej w ilości około 5 kg/Mg odpadów. Syngaz
jest gromadzony pod ciśnieniem w zbiorniku magazynowym, skąd może być pobierany bezpośrednio do silników.
Oczyszczone gazy nadają się do wykorzystania w silnikach wewnętrznego spalania.
W zakładzie w O�awie zastosowano silniki gazowe, przy czym około 20% wytwarzanej przez nie energii elektry-
cznej jest zużywane na potrzeby własne procesu, w tym do zasilania generatorów plazmy.
Z każdej tony odpadów utylizowanych w zakładzie produkuje się średnio 1400 kWh energii elektrycznej.
Parametry te są osiągane dla odpadów o przeciętnej wartości kalorycznej 16 500 MJ/Mg. Proces plazmowego
przetwarzania odpadów komunalnych umożliwia redukcję emisji gazów cieplarnianych przeliczoną na dwutlenek
węgla rzędu 3 ton/tonę śmieci w porównaniu z tradycyjnym składowaniem na wysypisku bez utylizacji wydzie-
lanych gazów. Drugą korzyścią, oprócz wyeliminowania emisji metanu, jest produkcja energii, której wytwarzanie
wymagałoby spalania paliw organicznych.
Zakład w O�awie przerabia 85 Mg odpadów na dobę – moc elektryczna zainstalowana – 4 MW [6].
3. Wykorzystanie gazu pozyskanego ze składowisk odpadów komunalnych jako nośnika energii
Biogaz, gaz wysypiskowy, jest to gaz palny, produkt fermentacji anaerobowej związków pochodzenia organi-
cznego (np. ścieki, m.in. ścieki cukrownicze, odpady komunalne, odchody zwierzęce, gnojowica, odpady przemysłu
rolno-spożywczego, biomasa), a częściowo także ich gnicia, powstający w biogazowni. W wyniku spalania biogazu
powstaje mniej szkodliwych tlenków azotu niż w przypadku spalania paliw kopalnych. Nieoczyszczony biogaz składa
się w ok. 65% (w granicach 50÷75%) z metanu i w 35% z dwutlenku węgla oraz domieszki innych gazów (np. siarko-
wodoru, tlenku węgla), jego wartość opałowa waha się w granicach 17÷27 MJ/m
3
i zależy głównie od zawartości
metanu. Na składowiskach odpadów biogaz wytwarza się samoczynnie, stąd nazwa gaz wysypiskowy. Obecnie na
wysypiskach instaluje się systemy odgazowujące. Nowoczesne składowiska posiadają specjalne komory fermenta-
cyjne lub bioreaktory, w których fermentacja metanowa odpadów odbywa się w stałych temperaturach 33÷37°C dla
bakterii metanogennych mezo�lnych, rzadziej 50÷70°C dla bakterii termo�lnych oraz przy pH 6,5÷8,5 i odpowie-
dniej wilgotności. Ze składowiska o powierzchni około 15 ha można uzyskać 20 do 60 GW∙h energii w ciągu roku,
jeżeli roczna masa składowanych odpadów to około 180 tys. Mg.
Generalnie stosuje się dwa systemy odgazowania składowisk odpadów komunalnych: bierny i aktywny. Bierne
odgazowanie polega na wykonaniu studni gazowych, przez które gaz jest wentylowany do atmosfery, a w niektórych
przypadkach spalany w palnikach zainstalowanych na głowicach tych studni. Najczęściej jednak stosuje się aktywny
system odgazowania składowisk, polegający na odsysaniu gazu ze składowiska i zebraniu w stacji gazowej, a następnie
spalaniu lub wykorzystaniu do produkcji energii elektrycznej i cieplnej.
Podstawowym kryterium oceny poprawności pracy instalacji jest osiąganie założonych celów środowiskowych,
a więc minimalizacja emisji gazu do atmosfery oraz migracji gazu poza obszar składowania odpadów.
Do ilościowego opisu efektów uzyskiwanych w wyniku odgazowania wysypiska
mogą służyć następujące wielkości [7]:
– stopień odzysku gazu z wysypiska obliczany jako stosunek ilości gazu odbieranego przez instalację odgazo-
wania do ilości gazu powstającego w wysypisku,
– zasięg migracji gazu poza składowisko mierzony odległością od granic składowiska do punktów terenu, w których
pojawiają się składniki gazu (głównie metan i dwutlenek węgla),
– wielkość emisji gazu z wysypiska,
– stopień odzysku energii zawartej w gazie.
Na ogół przyjmuje się, że instalacja odgazowania pracuje poprawnie, jeżeli stopień odzysku gazu z wysypiska
wynosi 60÷70%. Instalacja odgazowania wysypiska składa się ze studni odgazowujących, rurociągów zbiorczych
119
Krakowska Konferencja Młodych Uczonych 2008
i stacji gazowej. Studnie odgazowujące wyposażone są w rury wydobywcze, tzw. �ltry o średnicy około100 mm
i powierzchni czynnej około 50%, w większości przypadków wykonane z polietylenu o wysokiej gęstości (HDPE).
Niezależnie od głębokości otworu perforowana część �ltra kończy się na głębokości 2,0÷2,5 m pod powierzchnią
terenu. Od tego miejsca do około 0,8 m ponad powierzchnię terenu wystaje nieperforowana część nad�ltrowa.
Wypełnienie pomiędzy ścianami otworu a �ltrem stanowi obsypka żwirowa o granulacji 30÷50 mm. Przestrzeń
pomiędzy częścią nad�ltrową a ścianą otworu uszczelniona jest gliną i dodatkowo zalana zaprawą cementową. Aby
zabezpieczyć się przed zasysaniem powietrza z atmosfery wokół studni, układa się geomembranę. Studnie połączone
są z rurociągami zbiorczymi, przez które gaz płynie do zbiorczej stacji gazowej. Stosuje się dwa systemy odgazowania
polegające na indywidualnym łączeniu studni ze zbiorczą stacją gazu rurociągami o średnicy 63 mm lub łączeniu
kilku studni z rurociągiem zbiorczym o średnicy od 100 do 160 mm, który transportuje gaz do stacji. Każdy z tych
systemów ma wady i zalety, dlatego przed wybraniem systemu należy przeanalizować dokładnie wszystkie czynniki,
które będą miały wpływ na późniejsze jego funkcjonowanie.
W Polsce prowadzi się prace zmierzające do wykorzystania gazu do produkcji energii elektrycznej i ciepłej wody od-
dawanej do miejskiej sieci ciepłowniczej. Dobrym przykładem wykorzystania energii zawartej w biogazie jest instalacja
odgazowania składowiska odpadów komunalnych Barycz w Krakowie. Średni strumień objętości biogazu z I (zrekulty-
wowany) i II (eksploatacja zakończona w grudniu 2004) etapu składowiska wynosi około 350 m
3
/h biogazu, z którego
produkuje się energię elektryczną oddawaną do sieci oraz ciepło wykorzystywane na potrzeby zaplecza wysypiska.
Na składowisku w Baryczy wydobywanie się biogazu jest niemal całkowicie kontrolowane. Na części zrekultywo-
wanej wysypiska (I etap) znajduje się 47 studni odgazowujących wykonanych z rur perforowanych o średnicy 110 mm
uzbrojonych w głowice D
n
100 mm służące do odbioru biogazu z odwiertów na głębokości 5÷21 m. Ujmowany w stud-
niach biogaz kierowany jest do stacji dmuchaw biogazu zlokalizowanej na granicy I i II etapu składowiska.
W części II etapu składowiska zlokalizowanych jest 21 studni odgazowujących wierconych na głębokość 17 m wy-
konanych z rur perforowanych o średnicy 100 mm zakończonych głowicą. Każda studnia odgazowująca oddzielnie
podłączona jest do kolektora znajdującego się w stacji zbiorczej biogazu, którym biogaz kierowany jest do stacji dmuchaw.
Z części eksploatowanej składowiska biogaz odbierany jest również poprzez system horyzontalnych rurociągów per-
forowanych o średnicy D
n
100 mm i łącznej długości 2050 m. Biogaz jest wykorzystywany jako paliwo w silnikach
wysokoprężnych 3 agregatów o mocy 2 × 250 kW i 1 × 375 kW, wytwarzających w skojarzeniu energię elektryczną
i cieplną. Obecnie wykorzystywana moc do produkcji energii elektrycznej wynosi 550÷650 kW.
Zapotrzebowanie mocy na potrzeby własne składowiska kształtuje się na poziomie około 60 kW. Nadmiar
energii elektrycznej sprzedawany jest do sieci Zakładu Energetycznego. Powstające przy produkcji energii elektry-
cznej ciepło wykorzystywane jest do celów grzewczych i do przygotowania ciepłej wody użytkowej dla zaplecza
technicznego i socjalnego składowiska. Maksymalna moc cieplna agregatów wynosi 1279 kW. Obecne zapotrze-
bowanie na moc cieplną wynosi 60÷100 kW [8].
W ramach końcowej fazy odgazowania II Etapu składowiska wykonano 32 studnie odgazowujące około 10 000 mb
rurociągów transportujących biogaz oddzielnie z każdej studni odgazowującej do stacji zbiorczej oraz kolektor zbiorczy
w stacji zbiorczej wraz z armaturą.
Energia cieplna i elektryczna uzyskana z sieci studni do odzyskiwania biogazu ze składowanych odpadów, zloka-
lizowanych na terenie składowiska Barycz, wykorzystywana jest do eksploatacji kompostowni, sortowni, budynków
zaplecza technicznego składowiska Barycz, zaś nadwyżki energii elektrycznej oddawane są do sieci energetycznej.
Ilość energii uzyskana z biogazu na składowisku Barycz za 2005 r. pokryła zużycie energii elektrycznej dla około
7000 mieszkańców Miasta Krakowa w ciągu roku.
Podsumowanie
Biorąc pod uwagę kierunek ograniczania emisji dwutlenku węgla z paliw kopalnych, zmuszający podmioty sek-
tora energetycznego do zmian w technologii wytwarzania energii, co będzie miało w nieodległym czasie wpływ na
120
Kyć K.: Analiza metod energetycznego wykorzystania odpadów
Analysis of Methods of Energy Production from Waste
Keywords
thermal treatment of waste – plasma – biogas – waste incineration
Abstract
�is paper presents the analysis of different methods of energy production from waste as a source of renewable energy. �e
thermal treatment of waste, but also added source of energy from utilization of biogas from land�ll was discussed.
zaopatrzenie w ciepło i energię elektryczną na terenie wielu polskich miast, konieczne jest zintensy�kowanie działań
zmierzających do oszczędnego gospodarowania energią i wykorzystania dostępnych odnawialnych źródeł energii.
Wykorzystanie właściwości energetycznych odpadów przy pomocy opisanych w artykule metod stanowi
w niektórych krajach poważne źródło energii.
W przypadku technologii termicznej utylizacji odpadów na uwagę zasługuje stosowanie plazmy, gdzie
podstawową zaletą procesów w niej zachodzących jest bezemisyjność podstawowego czynnika energetycznego.
Poza tym stwarza możliwość wprowadzenia zintegrowanego systemu kontroli ochrony wszystkich komponentów
biosfery. Reaktory plazmowe są jednak bardzo drogie eksploatacyjnie, a to jest powód, dla którego są stosowane
zazwyczaj do likwidacji najbardziej niebezpiecznych toksycznych odpadów.
Literatura
[1] Krajowy plan gospodarki odpadami 2010 – Uchwała Rady Ministrów Nr 233 z dnia 29 grudnia 2006 r. w sprawie
Krajowego planu gospodarki odpadami 2010.
[2] Neterowicz J.:
Wykorzystanie energii z Zakładów Termicznego Przekształcania Odpadów w Systemach Ciepłowniczych
i Energetycznych, Materiały konferencyjne EKOVIS, Kraków 2008.
[3] Materiały z Krakowskiego Zarządu Komunalnego w Krakowie.
[4] Dyjakon A.:
Oddziaływanie wyładowań elektrycznych na procesy spalania, Gospodarka Paliwami i Energią nr 12, 2000,
s. 12÷17.
[5] Piecuch T.:
Termiczna utylizacja odpadów i ochrona powietrza przed szkodliwymi składnikami spalin, Politechnika
Koszalińska, Koszalin 1998.
[6] www.Plascoenergygroup.com.
[7] Dudek J. i in.:
Energetyczne wykorzystanie gazu wysypiskowego – kryteria efektywności technicznej i ekonomicznej, Opra-
cowanie IGNiG, Kraków 1997.
[8] Założenia do planu zaopatrzenia Gminy Miejskiej Kraków w ciepło, energię elektryczną i paliwa gazowe. Uchwała
nr XLVII/444/04 z dnia 12 maja 2004 Rady Miasta Krakowa.
�TARZYNA KYĆ