Naslov projekta: Možnosti uvajanja biometana pridobljenega iz procesiranja odpadne kmetijske biomase za pogon kmetijskih traktorjev in zmanjševanje emisij toplogrednih plinov
Šifra/SICRIS: V2-2403
Obdobje: 1. 9. 2024 - 31. 8. 2026
Nosilec: dr. Viktor Jejčič, Kmetijski inštitut Slovenije
Projektna skupina: Seznam raziskovalcev in tehničnega osebja
Sodelujoče organizacije: 0106 Institut "Jožef Stefan", 0482 Univerza v Mariboru, Fakulteta za kmetijstvo in biosistemske vede, 0792 Univerza v Ljubljani, Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo
Sofinancerja: ARIS in MKGP
Predstavitev projekta
Izredno pomemben cilj, ki smo si ga zastavili je doseganje podnebne nevtralnosti do leta 2050, tj. gospodarstvo z ničelnimi neto emisijami toplogrednih plinov. Z uporabo biometana za pogon kmetijskih traktorjev in delovnih strojev, lahko značilno zmanjšamo emisije toplogrednega plina metana ter veliko odvisnost kmetijstva od fosilnih goriv v različnih pridelavah. Velika prednost biometana, v primerjavi z nekaterimi drugimi obnovljivimi viri energije je možnost njegovega skladiščenja ter njegove porabe glede potrebe po energiji na poljubnem mestu in ob poljubnem času. Z njegovim skladiščenjem in uporabo lahko izredno uspešno kompenziramo fluktuacije pri obnovljivih virih energije, kot so npr. vodna, vetrna in solarna energija. Biometan se lahko enostavno proizvaja s konstantno hitrostjo in skladišči, kar pomaga pri uravnoteženju oskrbe z energijo iz drugih obnovljivih virov energije. Digestat, kot drugi pomemben produkt iz proizvodnje biometana ponuja alternativo energijsko intenzivni ter okoljsko SLO bioplina do faze biometana na kmetijskih bioplinskih napravah in na skupinskih bioplinskih napravah. Kmetijstvo potrebuje zanesljivo,trajnostno in dostopno zamenjavo za dizelsko gorivo (v Sloveniji je več kot 130.000 traktorjev). Dolgoročno je eno od takih goriv biometan, ki ga je možno uporabiti za pogon traktorjev in delovnih strojev, ki imajo motorje za uporabo metana ali na dve vrsti goriv (metan in dizelsko gorivo v manjši količini). Biometan je primeren tudi za nadgradnjo starejših traktorjev in delovnih strojev z dizelskimi motorji, nadgrajenimi za uporabo biometana.
Cilji
- ugotovljen bo potencial biometana v kmetijstvu iz različnih vrst kmetijskih odpadkov, načini njegove proizvodnje (fizikalne ali kemične metode začiščenje in nadgradnjo bioplina do faze biometana), učinkovito shranjevanje biometana v daljšem časovnem obdobju in njegova uporaba za pogon traktorjev,
- narejen bo pregled možnih tehničnih rešitev za nadgradnjo starejših izvedb traktorjev z dizelskimi motorji za uporabo biometana za pogonsko gorivo
- ugotovljeno bo kako bo uporaba biometana, kot pogonskega goriva v kmetijstvu (pogon traktorjev in delovnih strojev), prispevala k znatnemu zmanjšanju emisij toplogrednih plinov, s poudarkom na zmanjšanju ogljičnega odtisa kmetijstva in živilsko predelovalne industrije
- narejena bo ocena ekonomske izvedljivosti uporabe biometana v kmetijstvu s stroški proizvodnje, infrastrukture in vzdrževanja v primerjavi s fosilnimi gorivi
- definirana bo uporaba biometana iz kmetijskih odpadkov (hlevski gnoj in gnojevka) ter načini za učinkovitejše upravljanje odpadkov in spodbujanje novega krožnega gospodarstva v kmetijskem sektorju
- definirane bodo politike in spodbude za prehod kmetijstva na uporabo biometana, predlogi za subvencije, davčne olajšave ali druge finančne in regulativne spodbude za spodbujanje uporabe obnovljivih virov energije v kmetijstvu.
Aktivnosti
Delovni sklop 1: Koordinacija in vodenje (vsi partnerji)
Delovni sklop 2: Pregled stanja na področju proizvodnje in uporabe biometana v kmetijstvu
Opravljen bo pregled stanja na področju raziskav biometanskih tehnologij v svetu in pri nas. Obsežen pregled na področju znanstveno raziskovalne literature, dosežkov v drugih državah, kjer že uspešno razvijajo in uporabljajo biometanske tehnologije. Pregled bo obsegal uspešne rešitve v EU in svetu na tem področju. (sodelujoči: KIS, IJS, FGG, FKBV)
Delovni sklop 3: Biometan, potencial, proizvodnja in skladiščenje
Določen bo potencial za pridobivanje bioplina in biometana v kmetijstvu RS. Raziskane bodo metode za ocenjevanje potenciala in določanje primernosti za naše razmere. Narejene bodo analize bioplinskega potenciala govejega, prašičjega in perutninskega gnoja ter goveje in prašičje gnojevke. Poleg tega bodo analizirane mešanice omenjenih substratov z organskimi ostanki sadja, zelenjave, ostankov po procesiranju semena, itn. Definirane bodo tehnologije za procesiranje digestata v obliko, ki je primerna za proizvodnjo različnih organskih gnojil in nadaljnje procesiranje digestata npr. z uplinjanjem za pridobivanje dodatne energije ter produktov za različno industrijo, kar omogoča zaključni krog pridobivanja biometana iz odpadne biomase. Analizirana bo možnost dodajanja drugih odpadnih organskih snovi (ostanki iz predelave različnih kmetijskih produktov ter organski odpadki živilsko predelovalne industrije) za doseganje večje proizvodnje bioplina oziroma biometana. Opravljena bo analiza potenciala za pridobivanje bioplina v kmetijstvu na živinorejskih in mešanih kmetijah ter kmetijah, ki razpolagajo z večjimi količinami organskega odpada (iz predelave pridelkov v končne kmetijske produkte). Narejen bo pregled možnosti glede uvajanje novih bioplinskih naprav in njihovo nadgradnjo za proizvodnjo biometana ter potenciala biometana v kmetijstvu. Analizirane bodo tudi različne metode za čiščenje in nadgradnjo bioplina do faze metana (fizikalne ali kemične metode za čiščenje in nadgradnjo bioplina do faze metana) ter njihova energetska učinkovitost. Analizirane bodo možnosti shranjevanja biometana v daljšem časovnem obdobju v plinohranih, tlačnih posodah in rezervoarjih z različnimi adsorbenti ter definirana energijska učinkovitost shranjevanja. Poleg tega bomo analizirali možnosti transporta biometana do končnih uporabnikov. Za zadnji člen v biometanski verigi bodo analizirane tehnologije za polnjenje traktorjev in delovnih strojev z biometanom. (sodelujoči: KIS, IJS, FKBV, FGG)
Delovni sklop 4: Možnosti uporabe biometana kot pogonskega goriva v kmetijskih strojih
Analizirane bodo možnosti za uporabo biometana, kot goriva za različne kategorije moči traktorjev, ki so najbolj razširjeni v kmetijski uporabi(trenutno pogon dobivajo od dizelskega goriva). Podana bo primerjava energijske učinkovitosti traktorjev s pogonom na biometansko gorivo ter na dve vrsti goriv - biometan in dizelsko gorivo (do 10 % za vžig biometana). Prednost traktorjev na dve vrsti goriv je v primeru da zmanjka biometana,traktor lahko deluje samo na dizelsko gorivo. Narejena bo analiza dostopnih izvedb traktorjev na pogon z biometanskim gorivom na trgu. Podana bo tudi analiza možnosti za predelavo dizelskih motorjev starejših izvedb traktorjev na biometan in dve vrsti goriv - biometan in dizelsko gorivo (do 10 %za vžig biometana). Na osnovi izkušenj iz preteklosti (predelava traktorjev na dve vrsti goriv – biodizel in očiščeno odpadno rastlinsko olje) bomo predlagali rešitve za predelave traktorjev na biometan in dizelsko gorivo. (sodelujoči: KIS, IJS)
Delovni sklop 5: Emisije toplogrednih plinov iz proizvodnja in uporabe biometana
Pri samem čiščenju in nadgradnji bioplina do faze metana, nastajajo tudi določene emisije toplogrednih plinov, ki se lahko učinkovito znižajo s sodobnimi tehnologijami za procesiranje bioplina in zajem plinov, ki jih odstranjujemo. Analizirane bodo možnosti uporabe električne energije iz obnovljivih virov energije (fotovoltaika, električna energija iz kogeneracije z uporabo odpadne biomase za gorivo, uplinjanja digestata, itn.) za čiščenje in nadgradnjo bioplina do faze biometana ter za doseganje nizkega ogljičnega odtisa; podane bodo možnosti za uporabo zajetega CO2 in nekaterih drugih plinov za uporabo v živilsko predelovalni in drugi industriji. Biometan je glede emisij toplogrednih plinov v uporabi za pogon motorjev na biometan, zanimiv zaradi izredno nizkih emisij, kar ga uvršča med najbolj učinkovita goriva glede emisij. Podane bodo emisije pri uporabi biometana za pogon traktorjev različnih moči. Učinek uporabe biometana za pogon traktorjev in delovnih strojev bo primerjan s fosilnimi gorivi. Emisije pri uporabi biometana za pogon traktorskih motorjev se razlikujejo tudi glede tipa substrata za proizvodnjo biometana. Zaradi tega bodo analizirana biometanska goriva pridobljena iz različnih substratov. (sodelujoči: KIS, IJS, )
Delovni sklop 6: Ekonomska izvedljivost uporabe biometana
Analizirani bodo različni scenariji za proizvodnjo biometana z nadgradnjo s sistemi za čiščenje in nadgradnjo bioplina do faze biometana na kmetijskih bioplinskih napravah, na skupinskih bioplinskih napravah in v živilsko predelovalni industriji. Analizirana bo ekonomika zajema bioplina na bioplinskih napravah in njegovega transporta na večja postrojenja za čiščenje in nadgradnjo bioplina do faze metana, pri čemer bodo analizirani različni sistemi za skladiščenje in transport biometana do mesta uporabe. Nadalje, bo opravljena ekonomska analiza uporabe biometana za pogon kmetijskih traktorjev. Ekonomsko se bo poskušalo ovrednotiti pridobivanje bioplina in biometana iz goveje in prašičje gnojevke in gnoja ter gnoja iz perutninskih farm. Analizirana bo ekonomičnost uporabe mešanic gnojevke in gnoja ter drugih odpadnih organskih snovi (ostanki iz predelave različnih kmetijskih produktov ter ostanki živilsko predelovalne industrije in gospodinjstev) za doseganje večje proizvodnje bioplina ter posredno biometana (sodelujoči: KIS, IJS).
Delovni sklop 7: Ukrepi, politike in spodbude za prehod kmetijstva na uporabo biometana
Ukrepi in spodbude za prehod kmetijstva na uporabo biometana bodo pokrivali področja kmetijstva in energetike. Predlagani ukrepi bodo usmerjeni na povečanje interesa v kmetijstvu in na investitorje za investiranje v biometanske tehnologije. Ukrepi bodo na področju zakonodaje in financ(finančne podpore v obliki subvencij, ugodno kreditiranje in druge finančne olajšave). Ukrepi bodo pokrivali tudi področje informiranja in ozaveščanja SLO strokovne in druge javnosti. V tem delovnem sklopu bodo opravljene naslednje aktivnosti: ovrednotenje ukrepov, politike in spodbud za prehod kmetijstva na uporabo biometana, predlogi za nacionalne intervencije, npr. subvencije, davčne olajšave ali druge finančne in regulativne spodbude za spodbujanje uporabe biometana v slovenskem kmetijstvu. Pripravljen bo nabor ukrepov za proizvodnjo in uporabo biometana, ter pozitivni efekti glede nižjega ogljičnega odtisa različnih kmetijskih pridelav, kjer so bo uporabljal biometan, možnosti nadomeščanja fosilnih goriv z biometanom, možnosti nadomeščanja mineralnih gnojil z digestatom iz proizvodnje biometana, itn. Predlagani bodo ukrepi za povečanje ozaveščanja širše javnosti s poudarkom na kmetijsko javnost, o prednostih in koristih pridobivanja biometana za kmetijstvo. (sodelujoči: KIS, IJS)
Delovni sklop 8: Diseminacija rezultatov
Priprava diseminacijskega gradiva, strokovno in znanstveno gradivo (prispevki na znanstvenih/strokovnih domačih in mednarodnih konferencah in seminarjih ter objava v znanstvenih/strokovnih revijah). Izdelava priročnika, ki povzema ključne ugotovitve v zvezi s proizvodnjo, skladiščenjem,transportom, uporabo za pogon traktorjev, toplogrednimi plini in ekonomiko biometana. Priročnik bo zajemal zbrane rezultate iz projekta. Rezultati tega sklopa so letna poročila in končno poročilo, izvedba dveh seminarjev in enega zaključnega dogodka s predstavitvijo rezultatov projekta, prikaz tehnologij za procesiranje bioplina v biometan na mikro bioplinski/biometanski napravi Jablje (sodelujoči: KIS, IJS, FGG, FKBV).