Kalkulator kofermentacji
Oszacuj produkcję metanu, biogazu, energii i mocy CHP z mieszanki substratów. Potencjał metanowy (BMP) pochodzi z bazy 270 substratów i 1 866 rekordów z publikacji; sucha masa i parametry instalacji są jawnymi założeniami, które możesz zmienić.
Model jest addytywny: nie uwzględnia synergii ani inhibicji kofermentacji (np. amoniakiem), czasu retencji ani temperatury procesu. Wynik to szacunek wstępny, nie projekt instalacji.
Kalkulator
Parametry instalacjiwartości domyślne to założenia — zmień je dla swojego projektu
Założenie: 85%. Jaka część potencjału z testu laboratoryjnego zostaje uzyskana w komorze ciągłej (czas retencji, niepełny rozkład).
Założenie: 53%. Typowo ok. 50–60%, zależnie od składu wsadu; służy tylko do przeliczenia metanu na biogaz.
Założenie: 40%. Sprawdź w karcie katalogowej agregatu.
Założenie: 43%. Ciepło użyteczne odzyskane z chłodzenia silnika i spalin.
Założenie: 8000 h. Do mocy elektrycznej i wydajności instalacji biometanu.
Wszystkie komory fermentacyjne, bez zbiornika pofermentu. Potrzebna do OLR i HRT; gęstość wsadu przyjmujemy 1 t/m³ (założenie).
Wpływa na progi C/N i ocenę ryzyka amoniaku.
Wpływa na ocenę suchej masy wsadu.
Dodaj substrat i podaj masę, aby zobaczyć wynik. Możesz też .
Jak liczymy
Dla każdego składnika kalkulator wyznacza ładunek suchej masy organicznej (s.m.o., ang. VS): masa × sucha masa × udział s.m.o. w suchej masie. Ładunek mnożony przez potencjał metanowy BMP daje teoretyczną ilość metanu: BMP podajemy w m³ CH₄ na tonę s.m.o. (liczbowo tyle samo co NmL CH₄/g VS w publikacjach). Sumę dla wszystkich składników mnożymy przez stopień wykorzystania potencjału.
- CH₄ [Nm³/rok] = Σ masa × s.m. × s.m.o. × BMP × wykorzystanie potencjału
- biogaz [Nm³/rok] = CH₄ ÷ udział CH₄ w biogazie; przepływy godzinowe to średnia z 8760 h
- energia w metanie [MWh/rok] = CH₄ × 9,97 kWh/Nm³ (wartość opałowa metanu w warunkach normalnych) ÷ 1000
- moc elektryczna [kWₑ] = energia × sprawność elektryczna ÷ czas pracy; ciepło = energia × sprawność cieplna
- ekwiwalent biometanu [Nm³/h] = CH₄ ÷ 0,97 ÷ czas pracy — biometan o zawartości 97% CH₄, bez strat metanu w uszlachetnianiu
- OLR [kg s.m.o./(m³·d)] = dzienny ładunek s.m.o. ÷ objętość czynna; HRT [d] = objętość czynna ÷ dzienna objętość wsadu (gęstość 1 t/m³)
- C/N mieszanki = Σ s.m.o. ÷ Σ (s.m.o. ÷ C/N) — średnia harmoniczna ważona s.m.o. (średnia arytmetyczna zawyża C/N); liczona, gdy składniki z C/N w bazie stanowią co najmniej 90% s.m.o.
Zakres niepewności obok wyniku typowego to ten sam rachunek dla najniższego i najwyższego opublikowanego BMP każdego składnika (dla składnika z własną wartością BMP — bez zmian). Rozrzut wynika z różnic odmian, terminu zbioru, przygotowania próbki i metodyki testów; opisujemy go na stronach substratów i w metodyce BMP.
Sucha masa i sucha masa organiczna mocno zmieniają wynik, a różnią się między gospodarstwami i partiami surowca. Jeśli w bazie jest typowy skład substratu, kalkulator wstawia go z podpowiedzią (zakres i źródło); w przeciwnym razie pola są puste i trzeba je uzupełnić — najlepiej wynikami analizy laboratoryjnej własnego surowca.
Czego model nie uwzględnia
- synergii i antagonizmów kofermentacji — mieszanka bywa wydajniejsza lub słabsza niż suma składników;
- inhibicji procesu, m.in. amoniakiem (substraty bogate w białko, pomiot), siarkowodorem i kwasami tłuszczowymi;
- kinetyki rozkładu przy danym czasie retencji, temperatury, mieszania i strat podczas magazynowania kiszonki;
- zużycia własnego energii i ciepła oraz dostępności agregatu.
Ocena procesu
Osobno od uzysku kalkulator ocenia ryzyko procesu: sprawdza udziały substratów o określonych cechach (np. bogatych w tłuszcze, łatwo rozkładalnych, bez buforu), limity dawek z opisów substratów, OLR, HRT, suchą masę wsadu i C/N według reguł z progami z literatury (m.in. poradnik FNR, IEA Bioenergy Task 37, badania kofermentacji tłuszczów i gliceryny). Wynikiem jest status: mieszanka stabilna, wymaga kontroli albo wysokie ryzyko załamania procesu — z wyjaśnieniem, źródłami i propozycją zmniejszenia dawek („Dopasuj dawki do limitów”). Ocena nie zmienia wyliczonego uzysku: nie doliczamy „bonusów synergii” ani kar.
Do decyzji inwestycyjnych potrzebne są własne testy BMP reprezentatywnych próbek, analiza składu i projekt technologiczny.
Przykład obliczeń
Mieszanka 10 000 t/rok kiszonki z kukurydzy i 20 000 t/rok gnojowicy bydlęcej, BMP = średnie ważone z naszej bazy. Sucha masa i sucha masa organiczna to wartości przykładowe, nie dane konkretnej instalacji. Parametry domyślne: wykorzystanie potencjału 85%, 53% CH₄ w biogazie, sprawność CHP 40% el. / 43% ciepła, 8000 h pracy.
| Substrat | Masa t/rok | s.m. % | s.m.o. % s.m. | BMP m³ CH₄/t s.m.o. | Ładunek s.m.o. t/rok | CH₄ Nm³/rok |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Kiszonka z kukurydzy (cała roślina) | 10 000 | 33 | 95 | 341,0 | 3 135 | 908 680 |
| Gnojowica bydlęca | 20 000 | 8 | 80 | 236,3 | 1 280 | 257 094 |
Razem 1 165 774 Nm³ CH₄ rocznie (średnio 133,1 Nm³/h), czyli 251,1 Nm³/h biogazu o zawartości 53% CH₄. Energia chemiczna metanu: 11 623 MWh/rok, co przy sprawności 40% i 8000 h pracy odpowiada jednostce kogeneracyjnej o mocy ok. 581 kWₑ (4 649 MWh energii elektrycznej i 4 998 MWh ciepła rocznie) albo ok. 150 Nm³/h biometanu. Kiszonka daje 78% metanu, choć stanowi tylko jedną trzecią masy wsadu.
Sucha masa wsadu wynosi 16,3% — poniżej 30%, które poradnik FNR „Leitfaden Biogas” przyjmuje jako maksimum mieszanki dla fermentacji mokrej. Zawartość komory ma mniej suchej masy niż wsad, bo część masy organicznej przechodzi w biogaz.
Pytania o kalkulator
Jak obliczyć produkcję biogazu z mieszanki substratów?
Dla każdego substratu mnoży się masę wsadu przez zawartość suchej masy (s.m.), udział suchej masy organicznej (s.m.o.) i potencjał metanowy BMP. Sumę dla wszystkich składników koryguje się o stopień wykorzystania potencjału w instalacji, a produkcję biogazu otrzymuje się, dzieląc ilość metanu przez udział CH₄ w biogazie.
Skąd pochodzą wartości BMP w kalkulatorze?
Z bazy Substraty.pl: dla każdego substratu zestawiamy wyniki testów BMP z recenzowanych publikacji i baz danych. Domyślnie kalkulator używa średniej ważonej, a do oceny niepewności — najniższego i najwyższego opublikowanego wyniku. Każdy substrat ma stronę z tabelą rekordów i bibliografią.
Dlaczego wynik kalkulatora różni się od produkcji mojej biogazowni?
Kalkulator jest modelem addytywnym: zakłada, że każdy składnik daje tyle metanu, ile wynika z jego BMP, niezależnie od pozostałych. Nie uwzględnia efektów synergii ani inhibicji (np. amoniakiem czy kwasami tłuszczowymi), czasu retencji, temperatury, mieszania ani strat w magazynowaniu. To szacunek wstępny, nie projekt instalacji.
Co oznacza stopień wykorzystania potencjału BMP?
BMP to maksymalny uzysk metanu z testu laboratoryjnego trwającego zwykle kilkadziesiąt dni. W instalacji ciągłej część masy organicznej opuszcza komorę nierozłożona, dlatego przyjmujemy, że uzyskuje się tylko część potencjału. Domyślne 85% to założenie do zmiany, a nie wartość zmierzona.
Jak kalkulator liczy moc elektryczną CHP?
Energię chemiczną metanu (9,97 kWh na 1 Nm³ CH₄) mnoży przez sprawność elektryczną agregatu, a wynik dzieli przez roczny czas pracy. Przy domyślnych 40% i 8000 h 1 milion Nm³ CH₄ rocznie odpowiada mocy ok. 500 kWₑ.
Czym jest OLR i HRT?
OLR (obciążenie komory ładunkiem organicznym) to ilość suchej masy organicznej dostarczanej dziennie na 1 m³ objętości czynnej, w kg s.m.o./(m³·d). HRT (hydrauliczny czas retencji) to średni czas przebywania wsadu w komorze w dobach. Kalkulator liczy je po podaniu objętości czynnej, przyjmując gęstość wsadu 1 t/m³.
Własny substrat? Zamów badanie BMP Atlas substratów i dane BMP Wpisy o badaniach BMP