Skip to main content
SpringerLink
Log in
Book cover

Renewable Energy Sources: Engineering, Technology, Innovation pp 3–15Cite as

Analysis of the Possibilities of Using a Hybrid Heating System in the Process of Anaerobic Biomass Decomposition in Mesophilic Conditions

  • Conference paper
  • First Online:

  • 1107 Accesses

Part of the book series: Springer Proceedings in Energy ((SPE))

Abstract

The subject of the work concerns the design of a hybrid solar system to maintain mesophilic conditions in the process of anaerobic biomass decomposition. The main purpose of the work was to design a hybrid heating installation for a biomass utilizer. It was assumed to simulate the use of three energy sources: photovoltaic panels, solar collector and heat from biogas combustion. It was assumed that the results of the analysis will be supported by evaluation of biogas yield for substrates containing food and feed ingredients. The quasi-continuous and periodic operation of the rendering chamber was tested in relation to the energy demand for maintaining the mesophilic conditions in the fermentation process. As a result of the objective of the work, biogas productivity tests of the selected substrate mixture were carried out. A general design of the utilization plant (microbiogas plant) was also carried out, including thermal insulation and the design of the heating system. In order to determine the heat losses of the digester, the methodology based on the heat transfer coefficient by individual partitions was used. The level of biogas production was determined using a test stand complying with the requirements of DIN 38 414 S.8. On the basis of the volume of biogas production, thermal deficiencies resulting from its combustion were determined. Biogas deficiencies constituted more than 30% in the worst computing conditions for the periodic system and about 6% for the quasi-continuous system. The designed heating installation, which uses additional solar energy, will allow, in the case of a periodic system, to cover 100% of the summer heat demand. In winter, the coverage of heat demand was around 90% for average monthly temperatures in December and January and 80% for the worst computing conditions. Identified energy shortages can be limited by optimizing the control of the biological process and optimizing the parameters of thermally insulating layers.

This is a preview of subscription content, log in via an institution.

Chapter
USD   29.95
Price excludes VAT (USA)
  • Available as PDF
  • Read on any device
  • Instant download
  • Own it forever
eBook
USD   299.00
Price excludes VAT (USA)
  • Available as EPUB and PDF
  • Read on any device
  • Instant download
  • Own it forever
Softcover Book
USD   379.99
Price excludes VAT (USA)
  • Compact, lightweight edition
  • Dispatched in 3 to 5 business days
  • Free shipping worldwide - see info
Hardcover Book
USD   379.99
Price excludes VAT (USA)
  • Durable hardcover edition
  • Dispatched in 3 to 5 business days
  • Free shipping worldwide - see info

Tax calculation will be finalised at checkout

Purchases are for personal use only

Learn about institutional subscriptions

References

  1. J. Laskowski, M. Szpryngiel, J. Pabis, Inżynieria konwersji energii ze źródeł odnawialnych “OZE”. WWSZiP, Wałbrzych-Lublin, pp. 203–204 (2015). ISBN 978-83-60904-11-4

    Google Scholar 

  2. G. Jastrzębska, Energia ze źródeł odnawialnych i jej wykorzystanie, (Warszawa, WKŁ, 2017), pp. 149–150, ISBN 978-83-206-1983-6

    Google Scholar 

  3. G. Buraczewski, Fermentacja metanowa. Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa, 11 (1989). ISBN 83-01-09533-4

    Google Scholar 

  4. A. Curkowski, A. Oniszk-Popławska, G. Wiśniewski, M. Zowsik, Mała biogazownia rolnicza, (Wydawca, Fundacja Instytut na rzecz Ekorozwoju, Warszawa, 2011), pp. 7–9, ISBN 978-83-89495-06-8

    Google Scholar 

  5. T. Kołodziejczyk, R. Myczko, Proces fermentacji beztlenowej. W: Budowa i eksploatacja biogazowni rolniczych: poradnik dla inwestorów zainteresowanych budową biogazowni rolniczych. Red. A. Myczko. (Wydawnictwo ITP, Warszawa-Poznań, 2011) pp. 10–15, ISBN 978-83-62416-23-3

    Google Scholar 

  6. K. Biskupska, W. Romaniuk, Biogazownia rolnicza krok po kroku. (Wydawca: Hortpress sp. z o.o., Warszawa 2014), p. 5, ISBN 978-83-61574-58-3

    Google Scholar 

  7. M. Adamski, P.T. Szaferski, P. Gulewicz, W. Majkowski, Silage of Switchgrass (Panicum virgatum) as a Bioenergy Feedstock in Poland, In Practical Aspects of Chemical Engineering. Selected Contributions from PAIC 2017, eds. by M. Ochowiak, S. Woziwodzki, M. Doligalski, P.T. Mitkowski (2018), pp. 1–15, ISBN 978-3-319-73978-6

    Google Scholar 

  8. K. Durczak, M. Adamski, P.T. Mitkowski, W. Szaferski, P. Gulewicz, W. Majkowski, Chemical Processing of Switchgrass (Panicum virgatum) and Grass Mixtures in Terms of Biogas Yield in Poland, In Mitkowski Practical Aspects of Chemical Engineering. Selected Contributions from PAIC 2017, eds. by M. Ochowiak, S. Woziwodzki, M. Doligalski, P.T. (2018), pp. 85–99, ISBN 978-3-319-73978-6

    Google Scholar 

  9. J. Tys, D. Wiącek, Biogaz-wytwarzanie i możliwości jego wykorzystania. W: Acta Agrophysica Monographiae, z. 1. IAPAN, Lublin, (2015), s. 10–14, 30–35, ISSN 2084-3429, ISBN 978-83-89969-12-5

    Google Scholar 

  10. B. Bartoszek, G. Buraczewski, Biogaz wytwarzanie i wykorzystanie. Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa, s. 45–53 (1990), ISBN 83-01-09534-2

    Google Scholar 

  11. H. Gattermann, F. Scholwin, P. Weiland, Merkmale und Unterscheidung verschiedener Verfahrensvarianten. W: Handreichung Biogasgewinnung und -nutzung. Wydawca: Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V., Gülzow, Niemcy, s. 36–44 (2006), ISBN 3-00-014333-5.27.07.2017: http://www.big-east.eu/downloads/FNR_HR_Biogas.pdf

  12. P.T. Mitkowski, M. Adamski, W. Szaferski, Experimental set-up of motionless hydraulic mixer and analysis of hydraulic mixing. Chem. Eng. J. 288, 618–637 (2016)

    Article  Google Scholar 

  13. P.T. Mitkowski, W. Szaferski, M. Adamski, Hydraulic mixing, In Practical Aspects of Chemical Engineering. Selected Contributions from PAIC 2017, (eds.) by M. Ochowiak, S. Woziwodzki, M. Doligalski, P.T. Mitkowski (2018), pp. 291–306, ISBN 978-3-319-73978-6

    Google Scholar 

  14. A. Jędrczak, Biologiczne przetwarzanie odpadów. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa (2007), s. 226–244, 395–396, 399–400, 406–407, ISBN 978-83-01-15166-9

    Google Scholar 

  15. A. Myczko, R. Myczko, T. Kołodziejczyk, R. Golimowska, J. Lenarczyk, Z. Janas, A. Kliber, J. Karłowski, M. Dolska, Budowa i eksploatacja biogazowni rolniczych, (Wyd. ITP Warszawa-Poznań 2011)

    Google Scholar 

  16. A. Dylla, Fizyka cieplna budowli w praktyce. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa (2015), ISBN 978-83-01-18168-0

    Google Scholar 

  17. Immergas: Instalacje solarne – wytyczne projektowe Pl (2014). www.immergas.com. Accessed 12 Dec 2017

  18. F. Bazzocchi, L. Croci, Integration between a geothermal heat pump and thermo-photovoltaic solar panels. W: IEA Heat Pump Centre Newsletter, t. 33, nr 3, s. 34–37 (2015), ISSN 2002-018X

    Google Scholar 

  19. P. Kędzierski, Zabezpieczenia instalacji ogrzewań wodnych systemu zamkniętego (2009). http://www.is.pw.edu.pl/~pawel_kedzierski/Zabezpieczenie. Accessed 12 Dec 2017

  20. M. Strzeszewski, Obliczenia hydrauliczne instalacji centralnego ogrzewania (2010). http://www.is.pw.edu.pl/~michal_strzeszewski/ioiw/hydraulika

  21. M. Kłos, Ł. Michalski, Ł. Molik, J. Paska, Układy hybrydowe – integracja różnych technologii wytwarzania energii elektrycznej. W: Elektoenergetyka – Współczesność i Rozwój, nr 4 (6), s. 46–57, (2010), ISSN 2080-8593

    Google Scholar 

  22. E. Klugmann-Radziemska, Fotowoltaika w teorii i praktyce. Wydawnictwo BTC, Legionowo, s. 71–87, 159 (2010), ISBN 978-83-60233-58-0

    Google Scholar 

  23. B. Szymański, Instalacje fotowoltaiczne. GLOBEnergia, Kraków (2017), ISBN 978-83-65874-00-9

    Google Scholar 

  24. R. Tytko, Urządzenia i systemy energetyki odnawialnej. Wydawnictwo i Drukarnia Towarzystwa Słowaków w Polsce, Kraków, s. 73–91, 168–185, 321–323, 348–350, 395,580–589, 603–608 (2016), ISBN 978-83-7490-649-4

    Google Scholar 

Standard Used in the Research

  1. DIN 38414 S 8. Niemiecka znormalizowana metoda badań wody, ścieków i osadów. Osady i sedymenty (grupa S). Określenie charakterystyki fermentacji (S. 8). DIN Deutches Institut fur Normung e. V., Berlin (2012)

    Google Scholar 

  2. KTBL-Heft 84 2009: Schwachstellen an Biogasanlagen verstehen und vermeiden. Kuratorium für Technik und Bauwesen in der Landwirtschaft e.V. (KTBL), Darmstadt, Druckerei Lokay, Reinheim, 56 s

    Google Scholar 

  3. PN EN 12831 2004: Instalacje ogrzewcze w budynkach Metoda obliczania projektowego obciążenia cieplnego

    Google Scholar 

  4. PN-74/C-04540/00. Wydawnictwo Normalizacyjne. Warszawa. Oznaczenie zasadowości

    Google Scholar 

  5. PN-75/C-04616/01. Wydawnictwo Normalizacyjne. Warszawa. Oznaczanie suchej masy osadu i substancji organicznych.Woda i ścieki. Badania specjalne osadów. Oznaczanie zawartości wody, suchej masy, substancji organicznych i substancji mineralnych w osadach ściekowych

    Google Scholar 

  6. PN-75/C-04616/04. Wydawnictwo Normalizacyjne. Warszawa. Oznaczenie lotnych kwasów tłuszczowych

    Google Scholar 

  7. PN-90 C-04540/01. Wydawnictwo Normalizacyjne. Warszawa. Woda i ścieki. Badania pH, kwasowości i zasadowości. Oznaczanie pH wód i ścieków o przewodności elektrolitycznej właściwej 10 µS/cm i powyżej metodą elektrometryczną

    Google Scholar 

Download references

Author information

Authors and Affiliations

  1. Poznan University of Life Sciences, Wojska Polskiego 28, 60-637, Poznan, Poland

    Mariusz Adamski, Marcin Herkowiak, Natalia Mioduszewska, Ewa Osuch, Andrzej Osuch, Gniewko Niedbała & Przemysław Przygodziński

  2. Koszalin University of Technology, Śniadeckich 2, 75-453, Koszalin, Poland

    Magdalena Piekutowska

Authors
  1. Mariusz Adamski
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

  2. Marcin Herkowiak
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

  3. Natalia Mioduszewska
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

  4. Ewa Osuch
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

  5. Andrzej Osuch
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

  6. Gniewko Niedbała
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

  7. Magdalena Piekutowska
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

  8. Przemysław Przygodziński
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

Corresponding author

Correspondence to Mariusz Adamski .

Editor information

Editors and Affiliations

  1. Faculty of Production and Power Engineering, University of Agriculture in Krakow, Kraków, Poland

    Marek Wróbel

  2. Faculty of Production and Power Engineering, University of Agriculture in Krakow, Kraków, Poland

    Marcin Jewiarz

  3. Institute of Thermal Technology, Silesian University of Technology, Gliwice, Poland

    Andrzej Szlęk

Rights and permissions

Reprints and permissions

Copyright information

© 2020 Springer Nature Switzerland AG

About this paper

Check for updates. Verify currency and authenticity via CrossMark

Cite this paper

Adamski, M. et al. (2020). Analysis of the Possibilities of Using a Hybrid Heating System in the Process of Anaerobic Biomass Decomposition in Mesophilic Conditions. In: Wróbel, M., Jewiarz, M., Szlęk , A. (eds) Renewable Energy Sources: Engineering, Technology, Innovation. Springer Proceedings in Energy. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-030-13888-2_1

Download citation

  • DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-030-13888-2_1

  • Published:

  • Publisher Name: Springer, Cham

  • Print ISBN: 978-3-030-13887-5

  • Online ISBN: 978-3-030-13888-2

  • eBook Packages: EnergyEnergy (R0)

Publish with us

Policies and ethics

Search

Navigation