Biokaasulaitoksen syötejärjestelmän kehittäminen pohjoispohjalaiselle maatilalle

Abstract

Suomessa toimii nykyisin noin 20 maatalouden biokaasulaitosta, jotka käyttävät syötteenä pääasiassa lantaa ja peltobiomassoja. Opinnäytetyön aiheena oli laajentaa pohjoispohjalaisen nautakarjatilan biokaasulaitoksen syötevalikoimaa nykyisestä sekä kehittää syötteiden kulun automatisointia. Työn tavoitteena on saada hyödynnettyä tilalla syntyvä kasvijäte biokaasun tuotantoprosessissa ja tätä kautta nostaa biokaasulaitoksen tuotantopotentiaalia.

Tietoperustana opinnäytetyössä olivat tilan omistajan, kyseessä olevan biokaasulaitoksen suunnittelijan ja rakentajan haastattelut sekä biokaasulaitokseen liittyvät dokumentit, kuten piirustukset ja suunnitelmat. Lisäksi aihealueeseen perehtyminen erilaisten tutkimusten, julkaisuiden ja artikkeleiden avulla on tuonut lisää syventävää tuntemusta suunnitelman kehittämiseksi.

Biokaasulaitoksessa ei ole kasvimassan syöttöön tarvittavia valmiuksia rakennettuna ja käytettävä kasvijäte tulee hienontaa ennen reaktoriin syöttämistä. Kasvijäte voidaan hienontaa tilalla käytöstä poistetulla apevaunulla. Kasvijätteen syöttämiseksi biokaasulaitoksen reaktoriin tulee asentaa hydraulinen puristin. Kasvimassan syöttökanavana voi toimia reaktorin kyljessä sijaitse-va teräksinen, ontto palkki, jonka sisään puristin voidaan asentaa.

Märkämädätyslaitoksissa kuiva-aineen määrää rajoitetaan, sillä sakeaa seosta on vaikea siirtää pumppaamalla. Ruokintapöydiltä peräisin oleva rehu sekoittuu lantaan ja tekee seoksesta sakeaa. Tilalle tulisi asentaa ruokintapöydille ruokinta-aidat, jotka estäisivät rehun joutumisen lattialle ja lietteen sekaan. Tämä vähentäisi lietekuilujen huuhtomistarvetta ja suuren vesimäärän joutumista biokaasureaktoriin.

Syötteiden kulun automatisoinnin avulla biokaasulaitoksen käyttö helpottuu ja biokaasulaitoksen toiminnasta huolehtiminen vie vähemmän aikaa. Ensimmäinen askel kohti syötteiden kulun täysautomatisaatiota vaatisi syötteen pinnan korkeuden tunnistimen asentamisen biokaasulaitoksen reaktoriin. Syötteen pinnakorkeuden tunnistimen asennus vaatii tällä tilalla kuitenkin reaktorin toiminnan alas ajon sekä sääsuojan ja kaasukuvun poistamista, sillä reaktorin kyljessä ei ole huoltoluukkua, josta se muutoin voitaisiin asentaa. Samassa yhteydessä reaktoriin olisi hyvä asentaa myös huoltoluukku.

There are currently about 20 agricultural biogas plants in Finland, which mainly use manure and field biomasses as feed. The topic of the thesis was to expand the feed range of the biogas plant of a Northern Ostrobothnian cattle farm from the current one and to develop the automation of the feed flow. The goal of the work is to utilize the plant waste that is generated on the farm and use it in the biogas production process and thereby increase the production potential of the biogas plant.

The knowledge base in the thesis was the interviews of the owner of the farm, the designer and builder of the biogas plant in question, as well as the documents related to the biogas plant, such as drawings and plans. In addition, familiarization with the topic through various studies, publications, and articles has brought more in-depth knowledge to develop the plan.

The biogas plant does not have the necessary capacity to feed the plant mass and the plant waste that is used must be shredded before being fed to the reactor. Plant waste can be shredded on the farm with a decommissioned mixer wagon. A hydraulic press must be installed to feed the plant waste to the reactor of the biogas plant. The plant feed channel can be a steel, hollow beam on the side of the reactor. The hydraulic press can be installed inside of it.

In wet digestion plants, the amount of dry matter is limited because digestion is difficult to transfer by pumping if the mixture is too thick. The silage-based feed from the feeding tables is mixing with the manure and makes the mixture thick. Feeding fences should be installed on feeding tables in animal housing to prevent feed from dripping onto the floor and mixing with manure. This would reduce the need to flush the sludge shafts and therefore would prevent large amounts of water from entering the reactor.

By automating the flow of feeds, the operation of the biogas plant is facilitated, and it takes less time to take care of it. The first step towards fully automating the flow of feeds would require the installation of a feed surface height sensor in the biogas plants reactor. However, the installation of a feed level sensor in this space requires the reactor to be shut down, removing both the weather shield and the gas hood, as there is no service hatch on the side of the reactor from which it could otherwise be installed. At the same time, it would be a good idea to install a service hatch in the reactor.