Stabilność mocy wytwarzanej w biogazowniach rolniczych przyłączonych do sieci średniego i niskiego napięcia

• Autorzy: Hołdyński Grzegorz , Skibko Zbigniew

Identyfikatory

DOI

10.15199/74.2025.5.1

Warianty tytułu

EN

Stability of the power generated in agricultural biogas plants connected to the medium and low voltage grid

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Biogazownie rolnicze są elektrowniami coraz częściej spotykanymi zarówno w sieciach elektroenergetycznych średniego napięcia, jak również jako źródła prosumenckie zasilające bezpośrednio gospodarstwa rolne, przy których są wybudowane. Źródła te różnią się pomiędzy sobą przede wszystkim: poziomem napięcia sieci, do której są przyłączone, mocą znamionową generatorów oraz substratami wykorzystywanymi do wytwarzania biogazu. Biogazownie rolnicze uznawane są powszechnie za stabilne mocowo źródła energii elektrycznej. Autorzy w niniejszym artykule postanowili bliżej przyjrzeć się poprawności tego stwierdzenia. W tym celu wykonali badania mocy wytwarzanej w trzech biogazowniach rolniczych przyłączonych do sieci elektroenergetycznej na napięciu 15 kV oraz w dwóch biogazowniach prosumenckich przyłączonych bezpośrednio do sieci niskiego napięcia. Z przeprowadzonych badań i analiz wynika, że moc wprowadzana do sieci w tego typu źródłach nie jest stała, czego główną przyczyną jest praca urządzeń własnych, wchodzących w skład biogazowni. Najbardziej energochłonnym urządzeniem są mieszadła masy fermentacyjnej, których załączenie powoduje nawet 50-procentowy spadek mocy wprowadzanej do sieci (w przypadku instalacji przyłączonej do sieci nn).

EN

Agricultural biogas plants are power plants that are increasingly common both in medium-voltage power grids and as prosumer sources supplying farms. These sources differ mainly in the voltage level of the grid to which they are connected, the rated power of the generators and the substrates used to produce biogas. Agricultural biogas plants are widely regarded as stable sources of electricity. The authors of this article decided to take a closer look at the accuracy of this statement. To this end, they investigated the power generated in three agricultural biogas plants connected to the 15 kV power grid and in two prosumer biogas plants connected to the low-voltage grid. The research and analyses show that the generated power by these types of sources is not constant, mainly due to the operation of the biogas plant’s own equipment. The most energy-consuming device is the fermenter stirrer, which can cause a 50% drop in the power fed into the grid (for installations connected to the low-voltage grid).

Słowa kluczowe

PL

biogazownia rolnicza; moc czynna; źródła energii; stabilność mocy

EN

agricultural biogas plant; active power; energy sources; power stability

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Wiadomości Elektrotechniczne
• Rocznik: 2025
• Tom: R. 93, nr 5
• Strony: 8--16
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Hołdyński Grzegorz

• Wydział Elektryczny Politechniki Białostockiej

autor

Skibko Zbigniew

• Wydział Elektryczny Politechniki Białostockiej

Bibliografia

• [1] Angelidaki I., L. Treu, P. Tsapekos, G. Luo, S. Campanaro, H. Wenzel, P.G. Kougias. 2018. Biogas upgrading and utilization: Current status and perspectives. Biotechnol. Adv., 36, 452–466.
• [2] Banasik P., A. Białowiec. 2020. Raport Biogaz w Polsce. Biomass Media Group Sp. z o.o., Poznań.
• [3] Campuzano R., S. González-Martínez. 2016. Characteristics of the organic fraction of municipal solid waste and methane production. A review. Waste Manag, 54: 3–12.
• [4] Curkowski A., P. Mroczkowski, A. Oniszk-Popławska, G. Wiśniewski. 2009. „Biogaz rolniczy – produkcja i wykorzystanie”, Warszawa.
• [5] Derehajło S., M. Tymińska, Z. Skibko, A. Borusiewicz, W. Romaniuk, M. Kuboń, E. Olech, M. Koszel. 2023. Heavy Metal Content in Substrates in Agricultural Biogas Plants. Agricultural Engineering, 27(1): 315-329.
• [6] Frigon J.-C., P. Mehta, S.R. Guiot. 2012. Impact of mechanical, chemical and enzymatic pre-treatments on the methane yield from the anaerobic digestion of switchgrass. Biomass Bioenergy, 36, 1–11.
• [7] Hoornweg D., P. Bhada-Tata. 2012. What a Waste: A Global Review of Solid Waste Management, World Bank: Washington, DC, USA.
• [8] Kazimierowicz J. 2015. The effect of substrate on the amount and composition of biogas in agricultural biogas plant. Infrastruktura I Ekologia Terenów Wiejskich Nr III/2/2015, Polska Akademia Nauk, Oddział w Krakowie.
• [9] Kuboń M., Z. Skibko, A. Borusiewicz, W. Romaniuk, J.S. Gajda, O. Kłosowska, Z. Wasąg. 2024. Influence of the Parameters of an Agricultural Biogas Plant on the Amount of Power Generated. Applied Sciences-Basel, 14: 1–19.
• [10] Michalski T. 2009. Biogazownia w każdej gminie – czy wystarczy surowca. Wieś Jutra, 3.
• [11] Nielsen H.B., Z. Mladenovska, P. Westermann, B.K. Ahring. 2004. Comparison of two-stage thermophilic (68°C/55°C) anaerobic digestion with one-stage thermophilic (55°C) digestion of cattle manure. Biotechnol. Bioeng, 86, 291–300.
• [12] Podeszwa E., K. Biernat. 2014. Biogaz jako alternatywny nośnik energii. Studia Ecologiae et Bioethicae, 12/2.
• [13] Romaniuk W., A. Borusiewicz, T. Domasiewicz, K. Borek, T. Marczuk. 2017. Analiza potrzeb techniczno-technologicznych oraz propozycje w produkcji biogazu w gospodarstwach rodzinnych i farmerskich. Łomża: Wydawnictwo WSA w Łomży.
• [14] Romaniuk W., K. Biskupska. 2012. Rozwiązania instalacji biogazowych dla gospodarstw rodzinnych. Problemy Inżynierii Rolniczej (IV–VI): z. 2 (76).
• [15] Szymanowicz R. 2011. Rozliczanie produkcji energii pochodzącej ze źródeł odnawialnych w przypadku wspólnego spalania biogazu z gazem ziemnym w agregatach kogeneracyjnych. Energetyka, 5.
• [16] Tyagi V.K., L.A. Fdez-Güelfo, Y. Zhou, C.J. Álvarez-Gallego, L.I.R. Garcia, W.J. Ng. 2018. Anaerobic co-digestion of organic fraction of municipal solid waste (OFMSW): Progress and challenges. Renew. Sustain. Energy Rev. 93: 380–399.
• [17] Tymińska M., Z. Skibko, A. Borusiewicz. 2023. The Effect of Agricultural Biogas Plants on the Quality of Farm Energy Supply. Energies, 16, 4600 (https://doi.org/10.3390/en16124600).
• [18] Van Dijk K.C., J.P. Lesschen, O. Oenema. 2016. Phosphorus flows and balances of the European Union Member States. Sci. Total Environ. 542, 1078–1093.
• [19] Van D.P., T. Fujiwara, B. Leu Tho, P.P. Song Toan, G. Hoang Minh. 2019. A review of anaerobic digestion systems for biodegradable waste: Configurations, operating parameters, and current trends. Environ. Eng. Res., 25, 1–17.
• [20] Velthof G.L., J.P. Lesschen, J. Webb, S. Pietrzak, Z. Miatkowski, M. Pinto, J. Kros, O. Oenema. 2014. The impact of the Nitrates Directive on nitrogen emissions from agriculture in the EU-27 during 2000–2008. Sci. Total Environ. 468–469: 1225–1233.
• [21] Willems J.L., J.A. Ghijselen. 2004. Determining Customer Contribution to Voltage Distortion in Power Systems. L’Energia Elettrica, 81.