バイオガス発電を成功させるためのガスの安定発酵について

バイオガスの安定発酵

バイオガス発電の成功にはガスの安定発酵が欠かせない!

バイオガス発電事業を成功させるためには発電機を回す燃料になるバイオガスの安定供給が最も重要になります。

この度、とあるバイオガスプラント拝見させていただきそこで感じたことやバイオガス発電所を成功させるための発行についてできるだけわかりやすく記載していきたいと思います。

あくまで発電事業を行う方に向けてわかりやすく記載していきますので、発行の専門知識がある方からすると間違っていることもあるかと思いますがあくまで最低限しっておくべきバイオガス発電の発行として見ていただければと思います。

実はいっぱいある発酵のわかっていないこと

バイオガスの発酵だけでなく様々な発酵は科学的に明確になっていないことがいっぱいあり、見学させていただいたバイオガス発電所も実際にやってみてわかったことが非常に多かったといった状態です。

この発電所はドイツからシステムごと輸入して設置された発電所でドイツでの経験がもとになって燃料の投入物や発酵量が計算されています。

ドイツの微生物等発行のスペシャリストの方が発電所の設計と運用のサポートをしており、連携からもうすぐ1年程度計画するとのことですが大きなトラブルもなく予定していた発電量の確保ができています。

岐阜県にある発電所ですが現在は電気だけでなく、発行後の燃料のたい肥や液肥も有効に活用しており、燃料・肥料・雇用とバイオガス発電による地産地消だけでなく副産物も有効活用できている珍しいパターンだと思います。

残念ながら熱活用にはまだまだ課題があるとのことでしたが、今後は農業などに有効活用する計画があるとのことでした。

少し話がずれてしまいましたが、バイオガス発電を行うためには発電機を回すバイオガスの安定供給が必ず必要になります。

バイオガス発電事態はそこまで複雑なシステムを用いているわけではなく燃料と投入してガスを発酵させる発酵槽と発電機があれば成り立つほど簡易的なシステムなのでシステムとしての難しさはほとんどありません。

バイオガス発電を成功させるためには初期の設備よりもいかにガスの安定発酵をさせるための燃料の投入を計画的にできるかということが極めて重要になります。

バイオガスの燃料になるものが何かということインターネットなどで情報を検索してみると食品残さ・家畜糞尿・汚泥・グリスカスなどがでてきますがこれらはどれか一つ投入すればいいというものではなく投入するもののバランスが非常に重要になります。

あるバイオガスプラント例

見学させていただいたバイオガスプラントの例でご説明していきます。

バイオガスプラントで連携をスタートさせるためには当然発電所が必要になりますが、バイオガス発電は発電所を設置してもすぐに売電を開始することができません。

バイオガス発電で発電を開始させるためにはガスの発酵が必要になり、ガスの発酵をスタートさせるためには2-3か月程度の発酵期間が必要になります。

また、最初は発酵槽の中に発酵を行うための菌がいませんので(いるのですが力が弱かったり、丈夫ではない菌しかいない)安定的な発行を行うことができません。

農作物の土地と同じような考えで安定した発酵を行うためには土台となる菌をきちんと作る必要があります。(土壌のようなものを先に作る)

安定した発酵を行うための菌を作るためにはそのことに適した燃料を投入する必要があります。

文章だけで表現するのが少し難しいのですが、バイオガス発電のスタートにふさわしい燃料は家畜などの糞尿です。
食用か乳牛化によっても若干の違いがあるのですがここではそれは割愛しておきます。

家畜の糞尿は発酵しやすく短時間で多くのガスを出すことができます。(菌にとっては栄養剤のようなものです)そのため初期の弱い菌でもガスの発酵を行いやすくなります。

家畜の糞尿の特徴は短時間に多くのガスを発酵することができるというのを基本として覚えておくといいと思います。

一般的に燃料として考えられている食物残さなどは菌が強くなっていない状態で投入しても発酵スピードが遅くガスの量もほとんど出てきません。
菌が弱い状態で投入するとガスが出ないだけでなく廃棄物が多くなってしまいます。

また、食物残さなどには水分が含まれていますので、含まれている水分量によっても発酵のしやすさが変わってきます。

菌が強くなってからは発酵スピードも上がりガスの量も増えてくるのですがそれでも家畜の糞尿などに比べると爆発的なガスの量は見込めませんが長く発酵してくれるのでトータルのガスの量はほとんど変わらないと考えられます。

ただし、後ほど説明しますがメタンガス濃度が低い傾向があり、食物残さだけでバイオガス発電を行う場合、発電機を安定的に回すことができない可能性があります。

そのため、投入燃料はあくまでバランスよく投入することが望ましいです。
土台となる最初の発酵が終わっても安定的に発酵ができるわけではありませんので注意が必要です。

発電開始からの試行錯誤必ず必要

発酵に関してはまだまだ明確になっていることが少ないのが現状ですので発電がスタートしても試行錯誤が必要不可欠です。

見学させていただいたプラントでは入れた燃料と出てきたガスを常にモニタリングすることで、投入する燃料が変わっても変化を観測することで柔軟な対応が可能になっていました。

発酵した結果からみると今まででは考えにくいようなものでも十分な発酵をしたこともあったそうです。

まだまだ、確実なスキームがあるものではない以上実際にやった結果良かった悪かったといことを観測して発電事業のスキームを作ることが重要になります。

今までのコラムでも何度か記載させていただいたのですがバイオガス発電所の運営を行うためには必ず燃料の安定供給という問題が出てきます、固定価格買取期間である20年間安定して燃料の調達を行い続ければベストですが、安定供給は保証してもらうことが難しいのでその時々に合わせて集めれる燃料を複数用意しておくほうが安定供給につながります。

その際にあらかじめ使える燃料や組み合わせ、必要な量が明確になっていればバイオガス発電事業の安定運用により一歩近づくことができますので日々試行錯誤が必要です。

まだまだ専門的に研究を行っている方が少ないので弊社ではそれぞれの事業者様と連携をとり、経過観測と結果を蓄積する方法を確立し安全な発電所運営を目指しています。

バイオガス発電事業への期待

バイオガス発電事業は本来ごみとなる燃料を再利用して売電を行い、クリーンなだけでなく安定した電気と雇用・熱・肥料を生み出すこれから特に重要となる電力事業だと考えています。

多くの方に事業参入していただきクリーンな安定した電力が広まっていくことを期待しています。

弊社ではバイオガスやバイオマス発電の導入支援を行っていますのでご興味がある方はお気軽にご相談いただければと思います

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