Ghana: hybrydowa elektrownia z odpadów w Kumasi i potencjał biogazu z odpadów żywności

W Gyankobaa koło Kumasi uruchomiono w maju 2022 r. pierwszą w Ghanie elektrownię z odpadów: hybrydę o mocy 400 kW, łączącą fotowoltaikę (200 kW), biogaz (100 kW) i pirolizę odpadów plastikowych (100 kW). Obok niej badacze oceniają, ile energii można uzyskać z samych odpadów żywności w największych miastach kraju.

Co wiadomo o projekcie w Gyankobaa

Pumps Africa (3 maja 2022 r.) i Bioenergy News (4 maja 2022 r.) opisują uruchomienie pierwszej w Ghanie elektrowni z odpadów w Gyankobaa w gminie Atwima Nwabiagya South w regionie Ashanti; Bioenergy News nazywa ją pierwszą tego typu w Afryce Zachodniej. Projekt trwał 48 miesięcy. Niemieckie Federalne Ministerstwo Edukacji i Badań podpisało kontrakt o wartości 6,5 mln USD z czterema instytucjami niemieckimi i jedną ghańską (według Bioenergy News projekt realizują cztery instytucje niemieckie pod kierunkiem Uniwersytetu w Rostocku oraz sześć ghańskich pod kierunkiem WASCAL). Obiekt, nazwany Hybrid-PV-Biogas-Pyrolysis-Plant, ma przerabiać 12 t odpadów dziennie na biokompost i energię, a służyć też jako ośrodek szkoleniowy dla 17 studentów magisterskich i czterech doktorantów. Podział mocy (200 + 100 + 100 kW) pokazuje, że biogaz jest tu jednym z trzech elementów, a nie rdzeniem układu. Źródła nie podają szczegółów dotyczących substratów biogazowni ani danych eksploatacyjnych, więc nie przytaczamy produkcji rocznej.

Dlaczego hybryda

Połączenie trzech źródeł ma kilka uzasadnień:

• Komplementarność: PV daje energię w dzień, biogaz może pracować całą dobę, a piroliza pozwala przetwarzać plastik, którego nie nadaje się do fermentacji.
• Wykorzystanie różnych strumieni odpadów (organiczne i tworzywa) w jednym miejscu.
• Demonstracja technologii: obiekt pełni rolę poligonu szkoleniowego.

Wadą jest złożoność: każda z trzech technologii wymaga innych kompetencji obsługi i serwisu. Pirolizę tworzyw opisujemy w wpisie Energia z odpadów: fermentacja, spalanie, piroliza.

Potencjał miast: badanie z 2021 r.

Artykuł opublikowany w czasopiśmie Energy (tom 226, 2021) szacuje potencjał produkcji energii elektrycznej z biogazu z odpadów żywności na 80,43–300,49 GWh rocznie w Akrze i 60,63–209,31 GWh rocznie w Kumasi (prognoza dla lat 2020–2039; ilość wytwarzanych odpadów w Akrze 899 tys.–3,36 mln t rocznie, w Kumasi 915 tys.–3,16 mln t). Autorzy ocenili projekt jako opłacalny ekonomicznie: wartość bieżąca netto wyniosła ok. 217,8 mln USD w Akrze i 156,1 mln USD w Kumasi. Przedziały energetyczne są szerokie, bo zależą od przyjętych scenariuszy. To wartości teoretyczne, nie plan inwestycyjny. Ich znaczenie polega na wskazaniu rzędu wielkości: 80–300 GWh rocznie odpowiada średniej mocy elektrycznej od ok. 9 do ok. 34 MW dla Akry (przeliczenie własne, przy pracy przez cały rok), ale tylko wtedy, gdy funkcjonuje selektywna zbiórka odpadów żywności.

Co jest potrzebne, by potencjał stał się instalacjami

1. Zbiórka selektywna i sortowanie odpadów żywności oddzielnie od plastiku i szkła; w mieszanym strumieniu fermentacja jest nieefektywna i ryzykowna.
2. Opłata za przyjęcie odpadów (gate fee) lub taryfa za energię, która pokryje koszty.
3. Odbiór pofermentu przez rolników i zasady jego jakości.
4. Stabilne przyłączenie do sieci lub bezpośredni odbiorca energii.

Wnioski

Przykład Ghany to instalacja pilotażowa finansowana przez niemiecki program badawczy, a nie komercyjna elektrownia; dopiero dane z jej eksploatacji pokażą, czy model da się powielić w większej skali. Dla oceny sukcesu warto monitorować nie tylko moc nominalną, ale rzeczywiste godziny pracy, ilość przerobionych odpadów i koszty eksploatacji.

Przykład obliczeniowy: ile odpadów potrzebuje 100 kW biogazu

Dla zobrazowania skali: instalacja o mocy elektrycznej 100 kW, pracująca w sposób ciągły, przy sprawności elektrycznej silnika ok. 38% wymaga mocy chemicznej gazu ok. 263 kW, czyli ok. 6,3 MWh na dobę. Biogaz o zawartości metanu ok. 60% ma wartość opałową ok. 6 kWh/m³, więc potrzeba ok. 1 tys. m³ biogazu dziennie. Przy wydajności np. 100–150 m³ biogazu z tony odpadów żywności oznacza to ok. 7–10 t odpadów dziennie. Są to wartości poglądowe (założenia zależą od substratu i sprawności), a nie parametry opisywanej instalacji. Wyliczenie pokazuje, że nawet niewielki moduł biogazowy wymaga regularnej dostawy odpadów w ilości, którą system miejski musi zorganizować.

Zagrożenia dla powodzenia

• Zanieczyszczenia w odpadach: plastik, szkło i metale przedostające się do fermentora powodują awarie pomp i mieszadeł; odpady żywności powinny być zbierane selektywnie lub dokładnie sortowane.
• Zmienność sezonowa: ilość i skład odpadów zmieniają się w ciągu roku.
• Złożoność utrzymania: trzy technologie to trzy zespoły serwisowe; w małych instalacjach to znaczące obciążenie.
• Finansowanie eksploatacji: dotacja inwestycyjna nie pokrywa kosztów pracy i serwisu w kolejnych latach.

Uwaga o źródłach

Opis elektrowni w Gyankobaa pochodzi z doniesień prasowych i branżowych z maja 2022 r.; nie znaleźliśmy dokumentacji technicznej ani danych eksploatacyjnych. Ewentualne różnice między zapowiedziami a stanem faktycznym trzeba sprawdzać w komunikatach realizatorów (Uniwersytet w Rostocku, WASCAL).