Račun za struju i grijanje 0 KM: Koliko krava treba za vlastitu elektranu

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

O tome 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, za Agroklub.ba je govorio Hamdija Mujezin, inženjer mašinstva i stručnjak 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 osnovnu potrošnju 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, koja troše 300 do 500 kWh mjesečno, to 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, u zavisnosti 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 sopstvene 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.

Društvo

Ovo je najmodernija farma na Balkanu: Jovo uveo robote i dušeke za krave

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.

Ekonomija

Novi stočarski div: Gradi se kompleks za 22 hiljade goveda

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 u zavisnostist 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.

Društvo

Jokići imaju recept za uspjeh: Tri generacije, četiri decenije mljekarstva

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 bezbjednost 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.

Društvo

Složno rade tri generacije sokolačkih farmera

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, u zavisnosti 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.