Prehľad aktivít projektu                           

Harmonogram realizácie projektu	
Číslo a Názov aktivity	Začiatok realizácie aktivity
(štvrťrok/rok)	Ukončenie realizácie aktivity
(štvrťrok/rok)	
Aktivita 1.1 
Optimalizácia procesov fermentácie  a kogenerácie v energetickom zhodnocovaní fytomasy	II/2010	II/2014	
Aktivita 1.2
Technológia trojstupňového spaľovania biomasy	II/2010	II/2014	
Aktivita 1.3 
Rýchlootáčková rotačná sušiareň biomasy	II/2010	II/2014	
Aktivita 2.1 
Ekonomické aspekty zhodnocovania biomasy	II/2010	II/2014	
Aktivita 2.2 
Riziká, kvalita a bezpečnosť procesov termického zhodnocovania biomasy	II/2010	II/2014	
Aktivita 3.1 
Integrovaný informačný portál a diseminácia výsledkov riešenia	II/2010	II/2014	

Podrobný opis aktivity	
Číslo a Názov aktivity	Aktivita č. 1.1 Optimalizácia procesov fermentácie  a kogenerácie v energetickom zhodnocovaní fytomasy	
Cieľ aktivity	Optimalizácia a zefektívnenie procesov fermentácie na bioplynovej stanici. Príprava, doplnenie a premena substrátu v rámci procesu anaeróbneho vyhnívania na bioplyn s maximalizáciou výnosu metánu a jeho finálne využitie v procese kogenerácie na produkciu elektrickej energie a tepla.	
Termín realizácie aktivity (štvrťrok/rok)	
II/2010 - II/2014	
Opis aktivity	Rozhodujúcim faktorom efektivity a bezproblémovej prevádzky bioplynovej stanice je voľba surovín pre výrobu bioplynu. Vstupná surovina je spracovávaná v rámci riadenej anaeróbnej fermentácie. Ide o bioenergetickú transformáciu organických látok, pri ktorej nedochádza k zníženiu ich hnojivej hodnoty. Táto technológia, ktorá je využívaná v bioplynových staniciach je súborom procesov, v rámci ktorých zmes mikroorganizmov rozkladá rozložiteľnú organickú hmotu bez prístupu vzduchu. Výslednými produktmi týchto procesov sú biologicky stabilizovaný substrát s vysokým hnojivým účinkom a bioplyn (BP) s obsahom 55 – 70% metánu o výhrevnosti cca 18 – 26 MJ.m-3. Pre efektívne spracovanie a dosiahnutie uvedených parametrov bioplynu je nutné pri voľbe vhodných vstupných surovín posudzovať substrát z ekonomickej a technickej stránky. 
Z ekonomickej stránky ide o dlhodobé zaistenie dostatočného množstva substrátu za prijateľnú cenu, včítane nákladov na ich prepravu a prípravu. Hlavné suroviny by mali byť dostupné počas celej prevádzky bioplynovej stanice v akomkoľvek ročnom období, aby bolo možné dodržať konštantné zloženie vstupného substrátu. O ekonomike prevádzky rozhoduje nutnosť úpravy surovín ako je napr. potrebná dezintegrácia vlákien rastlín a hygienizácia niektorých živočíšnych produktov, čo zvyšuje vstupnú energetickú náročnosť.
Z technickej stránky sú rozhodujúce tie faktory, ktoré ovplyvňujú produkciu a zloženie bioplynu a kvalitu obsahu digestátu. Dôležitý je najmä obsah sušiny, pH, teplota, rozložiteľnosti organických látok a produkcia bioplynu, obsah celkového dusíku a jeho formy, obsah zlúčenín síry, koncentrácia ťažkých kovov, vybrané fyzikálne vlastnosti substrátu a prípade aj možný výskyt toxických látok. Základným pravidlom pri výbere vhodných surovín môžu byť metodické pokyny Ministerstva životného prostredia, v rámci ktorých sa rozlišujú tri kategórie bioplynových staníc podľa vstupného substrátu:
-	poľnohospodárske bioplynové stanice (živočíšne a rastlinné suroviny a pestovaná biomasa),
-	bioplynové stanice na čističkách odpadových vôd,                                                                                            
-	ostatné bioplynové stanice.

Poľnohospodárske bioplynové stanice (ďalej len BPS) môžu spracovávať nasledujúce druhy vhodných surovín pre anaeróbne vyhnívanie v rámci BPS:
-	exkrementy ošípaných,
-	exkrementy ošípaných so stelivom,
-	hnojovica + hnoj so stelivom hovädzieho dobytka,
-	tekutý hnoj hovädzieho dobytka,
-	hnoj a stelivo z chovu koní, kôz a oviec,
-	exkrementy včítane steliva z chovu hydiny,
-	rastlinné suroviny:
o	 slama, plevy a odpad z čistenia všetkých typov obilnín a olejnín,
o	 kukuričná slama (včítane jadra),
o	 tvárna biomasa alebo senáž/seno,
o	 repná vňať z kŕmnej a cukrovej repy,
o	 nezkrmiteľné rastlinné materiály (siláže, obilniny, kukurica),
-	pestovaná biomasa:
o	 obilniny v mliečnej zrelosti (celé rastliny čerstvé a silážované),
o	 krmná kapusta (celé rastliny),
o	 biomasa z listnatých drevín, z rýchlorastúcich energetických rastlín.

V rámci aktivity bude realizované hodnotenie a následný výber vhodných surovín z poľnohospodárstva pre potreby BPS lokalizovanej v rámci poľnohospodárskeho podniku PD Kapušany. Okrem poľnohospodárskych surovín budú predmetom výskumu aj suroviny z potravinárskeho priemyslu dislokovaného v širšom okolí BPS, konkrétne odpady zo Šarišských pekární a z pivovaru vo Veľkom Šariši.

V rámci budovaného laboratória pre hodnotenie kvality biomasy budú sledované a analyzované nasledujúce parametre biomasy:
1.	Obsah sušiny
Obsah sušiny v surovine sa zisťuje jej vysúšaním pri teplote 105 0C a vyjadruje sa obvykle v % pôvodnej hmotnosti vzorky. Pre mokrú fermentáciu, ktorá sa využíva najčastejšie je optimálna hodnota sušiny 10 – 12%.  Pri tejto hodnote  obsahu sušiny možno surovinu miešať s vynaložením primeranej energie. Pri vyšších hodnotách sušiny rastie potreba energie na miešanie, pri nižších hodnotách je nízky obsah organických látok v substráte a preto je merná objemová produkcia bioplynu nižšia ako optimum. 

2.	Hodnota pH:
Pri anaeróbnej fermentácii sa uplatňuje niekoľko skupín mikroorganizmov, ktoré postupne transformujú rozložiteľné organické látky na jednoduchšie zlúčeniny (hydrolýza), organické kyseliny (acidogenéza a acetogenéza), acidofilné baktérie, octotvorné baktérie a v záverečnej fáze na bioplyn (metanogenéza). Mikroorganizmy v prvých troch fázach procesu vyhnívania sú pomerne odolné, rýchlo rastúce a preferujú mierne kyslé prostredie (pH 4,5 – 6,5). Metanogénne organizmy sú podstatne citlivejšie, rozmnožujú sa pomaly a pre svoj optimálny život vyžadujú prostredie s pH 7 – 8. Vzhľadom na rozdielne nároky oboch skupín mikroorganizmov je výhodné rozdelenie procesu do oddelených nádrží (dvojfázová fermentácia). Takto je konštrukčné a stavebné riešený aj fermentor vo Výskumno–výstavnom a informačnom centre bioenergie v Kapušanoch, kde vnútorná nádoba slúži na prvé tri fázy fermentácie a vonkajšia nádrž na záverečnú fázu metanogenézy.

3.	Teplota
Substráty majú prevažne teplotu vzduchu v danom ročnom období (5 – 300C), čo je o niečo menej ako vyžaduje teplotné optimum mezofílnej fermentácie (37 – 420C). Preto je v rámci fermentácie fermentor ohrievaný teplou vodou, ktorá je ohrievaná odpadným teplom z kogeneračnej jednotky. Pri spracovávaní živočíšnych produktov je potrebné pred proces pri fermentácie zaradiť operáciu hygienizácie substrátu -ohrev na teplotu 700C počas jednej hodiny. 

4.	Rozložiteľné organické látky
Súčasťou aktivity je sledovanie celkového obsahu organických látok vo vzorke sušiny. Používa sa k tomu experiment - tzv. vyžíhanie vzorky pri teplote 5300C v špeciálne upravenej peci. Pri tomto procese sa organické látky spália a niektoré uniknú do ovzdušia, takže zistená strata žíhaním je o niečo vyššia než je skutočný obsah organických látok. Biologicky rozložiteľný podiel látok sa stanoví pomocou špeciálnych testov rozložiteľnosti, ktorými súčasne možno zistiť výťažnosť a zloženie bioplynu, ale i kinetiku rozkladu, ktorá je dôležitá pre určenie doby fermentácie. Pre anaeróbnu fermentáciu je potrebné sledovať vzťah podielu základných organických látok (sacharidov, tukov  a proteínov) k objemu produkcie a zloženiu bioplynu. 

5.	Obsah celkového dusíku a jeho formy
Keďže prevažná časť dusíka v substrátoch je organicky viazaná v proteínoch, záleží v akej forme je dusík prítomný. V kvapalnom podiele môžu byť prítomné i anorganické formy, najčastejšie amónne a dusičnaté ionty. Ako anorganický tak aj organický dusík prejde na amoniakálny dusík. V závislosti na pH vo fermentačnej nádrži dôjde k rovnováhe medzi NH4 a NH3. Obsah C/N v substrátoch je preto veľmi dôležitým sledovaným parametrom. Prítomnosť určitého množstva dusíka je nevyhnutná pre rast a rozmnožovanie biomasy, nadbytok pôsobí toxicky. Optimálna hodnota C/N (podľa Kollera, 2009) je 20. Kritická hodnota, pri ktorej sa už prejavuje značná inhibícia tvorby bioplynu a prevádzka je možná iba pri nižšom zaťažení, je 10.

6.	Obsah síry a sulfánu
Zdrojom síry v surovinách môžu byť rozpustené anorganické sírany, alebo organická síra v niektorých proteínoch. Všetky tieto zlúčeniny pri anaeróbnej fermentácii prechádzajú na sulfidy. V závislosti na pH je možné stanoviť rovnováhu medzi iontovov formou HS ktorá je rozpustená v digestáte a plynným sulfánom H2S prítomným v bioplyne. Sulfán a ďalšie sírne zlúčeniny musia byť z bioplynu pred jeho spálením odstránené. Ináč hrozí poškodenie a v horšom prípade môže dôjsť aj  zničeniu motora koróziou. Maximálna prípustná koncentrácia H2S v bioplyne, ktorú odporúčajú výrobcovia kogeneračných jednotiek je 500 mg/m-3 H2S.

7.	Prítomnosť ťažkých kovov
Ťažké kovy zahŕňajú skupinu zlúčení prvkov, ktoré vykazujú nepriame fyziologické pôsobenie na ľudský organizmus. Zahrňujú sa do tejto skupiny kovov tie, ktoré majú hustotu >5 kg/dm-3 a aj niektoré polokovy, ako napr. arzén. Väčšina anaeróbnych mikroorganizmov má pomerne vysokú toleranciu voči bežne sa vyskytujúcim koncentráciám ťažkých kovov. Dokonca niektoré zlúčeniny kovov v mikrogramových koncentráciách významne zvyšujú produkciu plynu (Mg, Co). Preto výskyt týchto zlúčenín sa bude v rámci aktivity sledovať nie kvôli samotnej fermentácii, ale z dôvodu, že  stabilizovaný digestát sa po fermentácii plánuje používať ako organicko–dusíkaté hnojivo a ako vo všetkých prípadoch, keď dochádza k jeho aplikácii na pôdu, je i v tomto prípade predpísaný maximálny obsah rizikových látok.

8.	Fyzikálne vlastnosti substrátu
Výťažnosť bioplynu a priebeh fermentácie najmä pri rastlinnej biomase ovplyvňuje aj jej vláknitá štruktúra tvorená lignín–celulóznymi polymérmi. Z týchto dvoch zložiek je celulóza bežnými mikroorganizmami rozkladaná oveľa lepšie ako lignín, ale iba za predpokladu, že enzymatické systémy majú k dispozícii dostatočný povrch, čo sa dosiahne dezintegráciou na častice <1 cm. Ešte výhodnejšie sú postupy, pri ktorých nastáva deštrukcia buniek pôsobením fyzikálnych síl. Dochádza k porušeniu steny bunky a jej kvapalný obsah je preto ďaleko prístupnejší pre rozkladacie enzýmy produkované anaeróbnymi mikroorganizmami. 
Vhodné fyzikálne procesy pre deštrukciu rastlinnej biomasy sú extruzné procesy alebo pôsobenie ultrazvuku, ale najúčinnejšia je tepelná hydrolýza. Ďalším fyzikálnym faktorom, ktorý sa bude sledovať a využívať je obmedzenie intenzívneho penenia povrchu hladiny vo fermentore pomocou postrekovacieho zariadenia pre dávkovanie odpeňovacích  prípravkov.

9.	Toxické látky
Toxické látky ako sú antibiotika, dezinfekčné a iné prípravky v bežne dávkovaných substrátoch, ktoré sa používajú pri liečbe vo veľkochovoch hospodárskych zvierat alebo ako pesticídy aplikované pri ochrane rastlín, môžu pri väčšej koncentrácii spôsobiť kolaps fermentácie. Pri nízkej koncentrácii môžu spôsobiť citeľný pokles produkcie bioplynu na niekoľko týždňov až mesiacov. Preto je potrebné venovať obsahu toxických látok v substráte mimoriadnu pozornosť.

Súčasná prevádzka bioplynových staníc v poľnohospodárstve je založená popri využívaní odpadov veľkochovov hospodárskych zvierat predovšetkým na spracovaní cielene pestovanej fytomasy ako hlavného substrátu. Jednotlivé zložky substrátu sa priamo a bez predprípravy aplikujú do fermentora. Tento substrát sa sype cez otvor na vrchu fermentačnej nádrže. Zložky sú vmiešané do pôvodného substrátu pomocou miešadiel. Tento spôsob využitia substrátu na výrobu bioplynu je neefektívny, pretože dochádza k iba čiastočnému rozkladu celulózy a jej derivátov a tiež z dôvodu prítomnosti lignínu vo fytomase, iba časť prítomného organického uhlíka je pri anaeróbnej fermentácii transformovaná na bioplyn a značná časť zostáva nevyužitá. 
Produkcia rastlinných surovín pre bioplynové stanice je obmedzená výkonnosťou poľnohospodárstva, preto ďalšie zvyšovanie produkcie bioplynu  by malo byť dosiahnuté iba intenzifikáciou využitia spracovaných surovín. To znamená zvýšenie biologickej rozložiteľnosti spracúvaného substrátu s cieľom dosiahnuť zvýšenie transformácii organického uhlíka na bioplyn.
Zvýšenie biologickej rozložiteľnosti možno dosiahnuť vhodnou predúpravou suroviny. V zásade možno všetky organické látky aspoň z časti rozložiť ako anaeróbnou, tak aj aeróbnou cestou. Principiálne však platí: pevné členité materiály ako zostatky z orezaných stromov a kríkov sú zvlášť vhodné pre aeróbne spracovanie, tzn. pre kompostovanie, zatiaľ čo kvapalný mokrý materiál ako hnojovica, zostatky jedál, tuhé odpady z potravinárskeho priemyslu sa výborne hodia pre anaeróbne spracovanie, tzn. pre kvasenie (fermentáciu).
Rozhodujúcim faktorom pre voľbu vhodnej metódy je predovšetkým obsah sušiny v surovine. Pre bioplynovú technológiu vyhnívaním je optimálny obsah sušiny v rozmedzí od 5 do 15%. Pri obsahu organickej sušiny menej ako 5% by mohol proces ešte prebiehať, avšak do zariadenia by bolo potrebné privádzať veľké množstvo vody. Hranica 15% organickej sušiny je horná prípustná hranica, pri ktorej je ešte možné substrát čerpať, miešať a premiešavať. Naproti tomu sa optimálny obsah sušiny pre kompostovanie pohybuje v rozmedzí 40 – 60%. Ďalej je dôležitý pomer uhlíka a dusíka, ktorý by mal byť 20:1 až 40:1.
Jedným z účelov aktivity je predovšetkým predpríprava substrátu na ďalší proces fermentácie. V rámci uvedeného procesu sa v homogenizačnej nádrži o objeme 150m3  substrát po nadávkovaní, premiešaní a rozdrobení pretransformuje do formy roztoku - hydrolýzy. Tá sa uskutočňuje v dôsledku prítomnosti baktérií produkujúcich hydrolytické enzýmy a jej rýchlosť môže byť podstatne zvýšená rôznymi spôsobmi dezintegrácie, chemickej alebo fyzikálnej predprípravy spracovaného materiálu. Vo väzbe na špecifický cieľ je účelom aktivity zlepšenie výkonnosti bioplynovej stanice, ktorým je v konečnej fáze maximalizácia výnosu metánu z 1 tony biomasy (resp. z 1 ha poľnohospodárskej pôdy).

V rámci riešenia predloženej aktivity by malo dôjsť k realizácií navrhnutých optimalizačných opatrení v procese fermantácie a kogenerácie, ktoré sú súčasťou „Výstavno–výskumného a informačného centra bioenergie EU PHF Kapušany“. Pri prevádzke fermentačnej a kogenerčnej linky bude centrum úzko spolupracovať PD Kapušany, ktoré s v súlade s podpísanou zmluvou dodá rôzne vstupné suroviny, zabezpečí obslužný personál BPS a súvisiace obslužné činnosti za cenu vyrobenej energie, konkrétne:
-	dodá hnojovicu v množstve približne 110 ton/rok,
-	dodá kukuričnú siláž v množstve 4400 ton/rok,
-	dodá hydrolytické enzýmy,
-	zabezpečí vývoz vyhnitého substrátu, jedná sa približne o 4000 ton,
-	zabezpečí údržbu zariadenia.

Riešiteľský kolektív bude v rámci riešenia  aj vykonávať:
-	sledovanie, meranie a vyhodnocovanie vstupov do homogenizačnej nádrže (sušina, obsah uhlíka, pH),
-	meranie teploty a odber vzoriek substrátu pre laboratórne vyhodnocovanie,
-	sledovanie doby kontaktu v homogenizačnej nádrži.

Zlepšenie výkonnosti bioplynovej stanice možno dosiahnuť optimalizáciou jej prevádzky. Predovšetkým zabezpečením optimálnych podmienok pre využitie technologických systémov stanice a optimalizáciou podmienok prevádzky vhodným dávkovaním substrátu z homogenizátora do fermentora, dostatočným miešaním substrátu v reaktore, dodržiavaním technologických parametrov (správneho zaťaženia a doby zdržania vo fermentore) ako aj zabezpečením konštantnej teploty vo fermentore.
Intenzifikácia fermentačných procesov musí vychádzať zo základných vlastností procesu vzniku bioplynu. Bioplyn je produktom látkovej výmeny metánových baktérií, ku ktorej dochádza pri rozklade organickej hmoty.
Tento proces rozkladu sa skladá zo štyroch fáz:
1.	V prvej fáze premieňajú anaeróbne baktérie makromolekulárne organické látky (bielkoviny, uhľovodíky, tuk, celulózu) pomocou enzýmov na nízko molekulárne zlúčeniny, akými sú jednoduché cukry, aminokyseliny, mastné kyseliny a voda. Tento proces sa nazýva hydrolýza a prebieha čiastočne už v homogenizačnej nádrži 
2.	V druhej fáze prebieha vo fermentore (po prečerpaní substrátu z homogenizátora do fermentora) ďalší rozklad pomocou acidofilných baktérii na organické kyseliny, oxid uhličitý, sírovodík a čpavok.
3.	Z takto pretvoreného substrátu vznikajú v tretej fáze pôsobením octotvorných baktérii acetály, oxid uhličitý a vodík.
4.	Až v poslednej štvrtej fáze procesu rozkladu sa vytvoria metánové baktérie v alkalickom prostredí, následne metán, oxid uhličitý a voda (50–70% metánu, 25– 45% oxidu uhličitého).

Pri kontinuálnom plnení biomasou prebiehajú tieto procesy vo väčšine bioplynových staníc vedľa seba a nie sú oddelené ani časom ani miestom. Tieto procesy prebiehajú separátne iba pri rozbehu bioplynovej stanice. Pri zahájení prevádzky môže trvať niekoľko týždňov než nastane 4. fáza. Mikroorganizmy, ktoré sa fermentácie zúčastňujú sa vyznačujú nízkymi rastovými rýchlosťami a nízkou rýchlosťou odstraňovania substrátu, pričom ich množstvo rastie veľmi pomaly. Dnes je známych asi 10 druhov methanococus a methanobacterium o veľkosti iba 1/1000 mm, ktoré vyžadujú rôzne druhy starostlivosti. Všetky druhy však vyžadujú tieto podmienky:
1.	Vlhké prostredie – metánové baktérie môžu pracovať a rozmnožovať sa iba ak sú substráty dostatočne zaliate vodou. Metánové baktérie sú striktne anaeróbne, teda pracujú bez prístupu vzduchu. Ak substrát (ako napr. čerstvá hnojovica) obsahuje kyslík musia ho aeróbne baktérie najprv spotrebovať, k čomu dochádza v prvej fáze bioplynového procesu.
2.	Druhou podmienkou je, že baktérie pracujú bez prístupu svetla. Svetlo tieto baktérie nezabíja, ale spomaľuje ich činnosť.
3.	Stála teplota – metánové baktérie pracujú pri teplote 0-70 0C. Pri teplote pod bodom mrazu nepracujú, ale iba vegetujú (optimálna teplota 35–45 0C)
4.	Prísun živín – metánové baktérie nemôžu rozkladať tuky, bielkoviny, uhľovodíky (škrob, cukor) a celulózu v čistej forme. Pre svoju konečnú stavbu potrebujú rozpustné dusíkaté zlúčeniny, minerálne látky a stopové prvky. Práve tieto prvky sa v dostatočnom množstvo nachádzajú v hnoji a hnojovici.
5.	Veľké kontaktné plochy – organické látky nerozpustné vo vode musia byť dobre rozdrobené (napr. tukové alebo štruktúrované prídavky), aby vznikli veľké dotykové plochy. Preto je vhodné materiály ako slama, siláž, dlhá tráva a bioodpad dobre rozdrviť a homogenizovať ich v rámci predprípravy.
6.	Prítomnosť a množstvo toxických látok negatívne ovplyvňujúcich anaeróbne procesy.

Rýchlosť rozkladu organických látok závisí na množstve a kvalite aktívnej kultúry mikroorganizmov, preto je snahou udržiavať ich v reaktore v čo najvyššej koncentrácii. Koncentrácia biomasy mikroorganizmov v reaktore závisí priamo úmerne na koeficiente produkcie biomasy, množstve odstráneného substrátu a dobe zdržania biomasy mikroorganizmov. Nepriamo úmerne závisí na hydraulickej dobe zdržania. Reaktory na bioplynových staniciach pracujú z hydraulického hľadiska v režime, kde je doba zdržania biomasy mikroorganizmov rovnaká ako hydraulická doba zdržania. To znamená, že koncentrácia biomasy mikroorganizmov bude závisieť na produkčnej konštante biomasy a množstve odstráneného substrátu.
Aktivita bude zameraná aj na rýchlosť rozkladu  a na množstvo a aktivitu mikroorganizmov. Vo výskume bude sledovaná a vyhodnocovaná rýchlosť procesov vyhnívania v závislosti na teplote, hodnote pH a kvalite a množstve dodaného substrátu do fermentora - železobetónovej dvojprstencovej nádrže s vnútorným reaktorom a s dohnívacou vonkajšou nádržou.
Vo väzba na špecifický cieľ sa bude sledovať intenzifikácia fermentačných procesov. Vzhľadom k odlišným pôdnym, klimatickým a prevádzkovým podmienkam východného Slovenska sa považuje realizácia tejto, ako aj ďalších podmienok špecifického cieľa za mimoriadne dôležitú a oprávnenú.

Bioplyn získaný premenou biomasy v anaeróbnom procese je vysokohodnotný nositeľ energie. To znamená, že môže byť mnohostranne a veľmi účele využitý predovšetkým na výrobu elektrického prúdu, tepla na ohrev vody, k sušeniu a k napájaniu infračervených žiaričov. Výhrevnosť bioplynu je závislá na obsahu metánu a pohybuje sa od 5,5 do 7,0 kWh/m3, v priemere okolo 6,0 kWh/m3. Výhrevnosť zemného plynu je  10,0 kWh/m3, avšak bioplyn má vyššiu výhrevnosť ako vodík, ktorého hodnota je 3,0 kWh/m3. Bioplyn je o niečo ľahší ako vzduch, má hustotu 1,2 kg/m3 a jeho zapaľovacia teplota je už      – 700 0C, čo je z bezpečnostného hľadiska veľmi priaznivý faktor.
Energia ukrytá v bioplyne by mala byť využitá čo najintenzívnejšie, najmä pokiaľ sa to týka schopnosti vyvíjať vysoké teploty a silu. Pre premenu energie bioplynu na nízkoteplotné teplo je vlastnej energie bioplynu škoda, lebo toto teplo je možné vyrábať slnečnými kolektormi, alebo je ho možné získať z odpadného tepla motora. Najefektívnejším spôsobom využitia energie bioplynu je kogenerácia tepla a elektrickej energie. V tomto prípade je bioplyn využívaný ako pohonná látka pre spaľovací motor poháňajúci generátor pre výrobu sieťového napätia (striedavý prúd, resp. trojfázový prúd). Odpadové teplo získané chladením motora a výfukové plyny je možné využiť na vykurovanie budov, na sušenie poľnohospodárskych plodín alebo na sušenie dreva. Táto metóda dosiahla v posledných rokoch veľký význam najmä v krajinách ako je Nemecko, kde je v súčasnosti v prevádzke približne 4000 bioplynových staníc a Rakúsko, kde je v prevádzke vyše 400 zariadení.
Pri výrobe elektrického prúdu sa využívajú dve metódy:
a)	výroba, ktorá je orientovaná podľa spotreby, 
b)	rovnomerná výroba, kedy motor beží 24 hodín denne.

Hlavným problémom pri výrobe elektrického prúdu z bioplynu je zvoliť a použiť vhodný spaľovací motor , ktorý by spĺňal nasledujúce požiadavky:
1.	priaznivý pomer cena/výkon,
2.	dlhá životnosť aj pri plnom zaťažení a nepretržitej prevádzke,
3.	dobrá mechanická účinnosť aj pri častom prevádzkovom zaťažení,
4.	jednoduchá údržba a dobrá prístupnosť k častiam motora vyžadujúcich údržbu,
5.	malá hlučnosť a nízke percento emisií výfukových plynov,

Pre praktické použitie na bioplynovej stanici sa v súčasnosti využívajú:
1.	plynové zapaľovacie (Ottové) motory,
2.	prestavané (rekonštruované) naftové motory na plynové,
3.	dieselové motory so vstrekovaním zapaľovacieho oleja.

Vo Výskumno – výstavnom a informačnom centre v Kapušanoch je pre potreby kogenerácie využívaný upravený dieselový motor, ktorý v súčasnosti beží na bioplyn, pričom môže spaľovať aj zemný plyn. Tento motor je výrobkom spoločnosti TEDOM a.s., typ kogeneračnej jednotky je T – 180, elektrický výkon 180 kWh, tepelný výkon je 230 kWh.

Hlavnú časť kogeneračnej jednotky tvorí spaľovací motor spojený so synchrónnym generátorom vyrábajúcim elektrický prúd. Tento celok je pružne uložený na ráme a spolu so sústavou výmenníkov (spaliny – voda, olej – voda, voda – voda) umožňuje komplexne využiť odpadové teplo motora. Elektrický rozvádzač okrem bežných funkcií zabezpečuje automatické prifázovanie na sieť. Prevádzka kogeneračnej jednotky môže byť paralelná s elektrickou sieťou, alebo môže pracovať ako sólo prevádzka prípadne ako náhradný zdroj.
Účelom aktivity je optimalizácia procesov premeny bioplynu na koncovú energiu v kogeneračnej jednotky, čo je v súlade so špecifickým cieľom. V súčasnosti sa dosahuje elektrická účinnosť premeny 25–26,5%. Táto účinnosť sa skvalitnením a zosúladením procesov fermentácie a kogenerácie by mala zvýšiť na 32 – 35% pri súčasnom znížení strát pri premene energií. Týmto sa zvýši výkon kogeneračnej jednotky zo súčasných 121–135 kWh elektrického prúdu na 160–170 kWh. Celková účinnosť premeny bioplynu na koncovú energiu bude 63– 65%.

Predpokladom pre úspešné prevádzkovanie BPS je okrem iných faktorov aj pochopenie a rešpektovanie zložitých biologických procesov prebiehajúcich vo fermentore. Pri dobre stanovenom postupe a jeho dodržaní by proces nábehu fermentácie mal trvať 3 – 6 týždňov v závislosti na druhu a množstve použitého modulu. Po uplynutí tejto doby býva obsah metánu v bioplyne minimálne 50% a je možné spustiť kogeneračnú jednotku. Je však nutné si uvedomiť, že  ešte sa nejedná o stabilný proces fermentácie umožňujúci plné zaťaženie. Postupné zaťažovanie prevádzkovými surovinami na plný výkon môže trvať za stálej kontroly aj niekoľko mesiacov. Zásadou, ktorú je nutné dodržať je neunáhlenie jednotlivých krokov procesu.
Pri kontrole a riadení procesov fermentácie je nevyhnutná dobrá spolupráca prevádzkovateľa s technológom dodávateľa. Pri stabilnom procese fermentácie, by si mal prevádzkovateľ priebežne spracovávať laboratórny rozbor biomasy vo fermentore s uvedeným obsahom sušiny, straty žíhaním, chemickou spotrebou kyslíku, amoniakálneho dusíku, nižších mastných kyselín, pH eventuálne pomer FES/TAC. Tieto veličiny udávajú v akom stave sa biomasa nachádza, ako je aktívna a ako sú využívané baktérie pri tvorbe bioplynu. Okrem laboratórnych rozborov bude potrebné kontrolovať denne teplotu fermentácie, množstvo vyrobeného bioplynu a obsah metánu. Možno povedať, že miešanie je jedným zo základných parametrov pre  dostatočnú konverziu spracovanej suroviny. Medzi ďalšie parametre procesov patria stála teplota 36 0C, pravidelné dávkovanie 2 x za 24 hodín a stabilné zloženie vsádzky.

Pri optimálnom riadení BPS je možné vyprodukovať z 1 tony sušiny minimálne 450m3 bioplynu s obsahom metánu (CH4) 59%. Je to iba priemerná hodnota. Z cielene pestovanej biomasy (energetických rastlín) je možné podľa zahraničných odborných prameňov získať až 78% metánu (Tomášek servis Ostrava, 2009). Pri spracovaní biomasy na BPS vznikne bioplyn a tekuté organické hnojivo.
Čistenie bioplynu je ekonomicky veľmi náročné, preto sa v praxi uplatňuje iba úprava bioplynu odsírením a odvodňovaním. Pri voľbe typu kogeneračnej jednotky je nutné s tým počítať a ako vhodné pre spaľovanie bioplynu sú najmä plynové motory rady CENTO, Tedom, Jenbacher a Perkins (Koller, I. 2009) Druhým výstupom z BPS je tekuté organické hnojivo s rýchlo uvoľňovaným dusíkom, o ktorom sa v súčasnosti veľa nehovorí, ale je to produkt, ktorý do značnej miery ovplyvňuje ekonomiku rastlinnej výroby poľnohospodárskeho podniku. Na sledovanie a riadenie všetkých vyššie uvedených procesov a faktorov sa plánuje využiť pri prevádzke BPS systém automatického riadenia a vizualizácie sledovania jednotlivých procesov.
Systém riadenia a vizualizácie bioplynovej stanice bude zahrňovať:
1.	Riadenie prevádzky technológie zberu, dodávky a skladovania surovín z pestovanej biomasy. Tieto činnosti koordinuje a riadi dodávateľ surovín z pestovanej biomasy.
2.	Proces riadenia, úpravy surovín, dezinfikácie, miešanie a drvenie v rámci predprípravy suroviny pred samotným anaeróbnym vyhnívaním. Je to veľmi dôležitá súčasť optimalizácie prípravy substrátu, ktorý je následne dávkovaný do fermentora a realizuje sa v homogenizátore a automatickým dávkovaním, drvením, miešaním a ohrevom. 
3.	Proces fermentácie si vyžaduje maximálnu prípravu, presnosť a precíznosť prevedenia a dodržania parametrov fermentácie. Celý proces je riadený automaticky. Obdobne je to s reguláciou vytápania fermentora, skúmania a riadenia tlaku vo fermentore ako aj hladiny substrátu a teplôt.
4.	Odvod bioplynu a úprava bioplynu. Bioplyn, ktorý vzniká v procese anaeróbneho vyhnívania je potrubím odvádzaný do zásobníka plynu (plynojemu). Zásobník bioplynu je konštruovaný z polyetylénu ako vzduchotesný vak o objeme 350 – 450 m3. Na plynojeme bude nainštalovaný aj prístroj na snímanie naplnenia plynojemu.
5.	Riadenie prevádzky kogeneračnej jednotky v závislosti na výrobe bioplynu – v rámci riadenia kogenerácie je vyrobený a upravený bioplyn privádzaný potrubím do kogeneračnej jednotky. Procesy regulácie dodávky bioplynu do kogeneračnej jednotky, merania parametrov bioplynu, ako aj riadenia činnosti samotnej kogeneračnej jednotky fungujú v automatizovanom režime. Súčasne je zabezpečovaná vizualizácia procesov a hlásenie poruchových stavov. Parametre činnosti jednotlivých zložiek BPS (tlak plynu, váženie a snímanie množstva surovín, chemické zloženie bioplynu, parametre kogenerácie) sú prenášané do počítačového centra Výskumno – výstavného a informačného centra bioenergie v Kapušanoch, kde sú ukladané do pamäti a v stanovených časových intervaloch vyhodnocované.

Pri sledovaní cieľa maximálne výnosu bioplynu biomasy sa budú zohľadňovať aj vedľajšie podmienky:
1.	minimalizácie strát pri premene energie,
2.	maximalizácia energetického výnosu na 1 ha,
3.	minimalizácia nákladov.

Pri premene primárnej energie na koncovú bude cieľom dosiahnuť z 1 tony sušiny kukurice cca 390 – 420 m3 metánu a pri premene bioplynu na elektrinu a teplo bude potrebné dosiahnuť účinnosť premeny minimálne na úrovni 53%. Súčasný stav je 42%.	
Metodológia aktivity	VÝBER SUROVÍN
Základnými surovinami pri výrobe substrátu budú kukurica na siláž vo voskovej zrelosti a obilniny v mliečnej zrelosti pestované na energetické účely. Kvalita energetických rastlín k zužitkovaniu na bioplyn sa vytvára už na poli. O obsahu a spôsobilosti substrácií v rastlinách, z ktorých sa môže vytvoriť metán, rozhodujú okrem stanovištnej jednotky predovšetkým opatrenia týkajúce sa pestovania rastlín a vonkajšie vplyvy, ako je voľba druhov a vývoj dozrievania rastlín v čase žatvy. Pri výrobe bioplynu z pestovanej biomasy (pšenice, kukurice a ďalších energetických rastlín) budú zisťované hektárové výnosy metánu a optimálne štádium dozrievania pre žatvu rastlín rôznych druhových typov. Okrem toho sa bude skúmať počas vegetačného obdobia špecifická schopnosť vytvorenia metánu silážovaných surovín a výnosy biomasy rastlín u dvoch rôznych druhov v piatich vývojových štádiách rastlín.
Výťažnosť metánu zo silážovaných  surovinách môže byť znižovaná v dôsledku  pôsobenia komplexu (celulóza – lignín). Preto sa budú pre výskum surovín využívať rôzne druhy úpravy suroviny zamerané na výťažnosť metánu. Kukurica, pšenica a raž budú ošetrené mikrovlnným ohrevom a kyselinou. 
Pokusy s energetickými rastlinami zahŕňajú:
1.	meranie výnosov u druhových pokusov,
2.	merania látkovej premeny a premeny energie anaeróbneho kvasenia rôznych energetických rastlín,
3.	obsah živín silážovaných surovín,
4.	spôsob predbežnej úpravy.

Zber a žatva rastlín sa uskutoční v jednotlivých fázach rastu rastliny pri piatich po sebe nasledujúcich časoch žatvy počnúc počiatočným vývojom rastlín až po dobu zrelosti. V každom štádiu dozrievania rastlín budú zistené výnosy biomasy. Získané vzorky budú rozdrvené, spracované a zosilážované. Špecifická vlastnosť tvorby metánu bude overovaná podľa D/N 38414.
Vplyv predbežnej úpravy na špecifickú výťažnosť bioplynu bude skúmaná pri kvasení kukurice a trávy rôznymi metódami:
1.	Úprava parou s tlakom 0,4 – 0,8 bar, teplotou 109 – 116 0C a dobou pôsobenia 1 hodina.
2.	Úprava mikrovlnným ohrevom (Pri výkone 500 W bude k 90g vzorky pridaných 200 ml(mg) vody a 15 min sa bude vzorka upravovať)
3.	Úprava kyselinou – kyselinou citrónovou (C6H8O7)M=192,13 g/mol, dávkovanie: 60g z 20%tnej kyseliny citrónovej k 30g čerstvej vzorky suroviny. Doba pôsobenia bude 24h.

Metóda je využívaná pri výskumných aktivitách na Univerzite Bodenkultur Wien v rámci výskumu „bioplyn z pôdy“. Bol citovaný aj článok Amon, T. a kolektív – Bioplyn z pôdy, Zborník prednášok z 3. Medzinárodnej konferencia, Nitra, ISBN 80-7139-108-5.

PREDÚPRAVA SUBSTRÁTU
Metánové baktérie môžu pracovať a množiť sa iba vtedy, keď je substrát vo fermentore homogénny s dostatočným celkovým povrchom, teda kvalitne rozdrvený, rozmiešaný, s nízkym obsahom amoniaku a s minimálnym množstvom sulfidov. Preto sa plánuje po predúprave substrátu pokračovať:
1.	Príjem suroviny bude zabezpečený 2x denne o objeme 11-12 ton, ktoré budú plnené do homogenizačnej nádrže, predtým sa presne odvážia.
2.	Po naplnení nádrže budú suroviny zmiešané a rozdrvené čerpadlom s rezacím ústrojenstvom a zahriate na 26 0C.
3.	Počas homogenizácie budú do nádrže dodávané, podľa použitej metódy, rôzne preparáty podľa stanovenej predprípravy.
4.	Po ukončení procesu a získaní homogénneho roztoku, bude tento potrubím dopravený do fermentora 2x za 24h v množstve 11-12 ton.

K zvýšeniu biologickej rozložiteľnosti substrátu zloženého z rôznych druhov surovín bude využité v rámci procesu homogenizácie a hydrolýzy:
1.	Mechanické metódy: sem patria rôzne spôsoby dezintegrácie tuhých zložiek substrátu – mletie, drvenie a pod. Zmenšením veľkosti častíc sa zväčší celková plocha povrchu častíc, pričom sa zlepší prístupnosť organických látok v substráte enzymatického rozkladu. 
2.	Chemické metódy: pri týchto sa počíta s využitím alkálií a kyselín k deštrukcii zložitých organických látok - v rámci procesu hydrolýzy.
3.	Fyzikálne metódy: z fyzikálnych metód sa uvažuje využiť termickú hydrolýzu a ionizujúce žiarenie alebo pôsobenie ultrazvuku. Podľa vedeckých prístupov autorov Gerhard, M., Pekac, V., Bäuml, M. 2007 a Dohanyos, M. a kolektív.
4.	Biotechnologické metódy: plánuje sa využiť enzýmovú alebo mikrobiálnu predúpravu s využitím komerčne vyrábaných enzýmov napr. celulóz podľa metodiky autora Řeháček, R. (2002) alebo anaeróbnych húb podľa vedeckých prístupov Hodrona B., Kopecký, J., Kaš, J., (1998).

Spracovávaná surovina je väčšinou nesterilná zmes rôznych ľahko alebo ťažko rozložiteľných látok organického pôvodu. Sú v nich prítomné aj rôzne mikroorganizmy, ktoré môžu spúšťať samovoľné biologické procesy rozkladu podľa podmienok prostredia. Obyčajne pritom dochádza k úniku vznikajúcich plynných látok a k poklesu organických látok. Tento proces môže pri dlhšom skladovaní, napríklad hnojovice, spôsobiť až 30 – 40% úbytok organických látok a k zníženiu výťažnosti metánu.
Preto je nutné navrhnúť opatrenia na zvýšenie úrovne starostlivosti o hlavnú zložku substrátu, silážnu kukuricu, ktorej príprave a silážovaniu sa bude venovať maximálna pozornosť, včítane jej prepravy k homogenizačnej nádrži. 

Realizácia činností zameraných na výskum intenzifikácie fermentačných procesov bude orientovaná na rýchlosť rozkladu substrátu vo fermentore vytvorením optimálnych životných podmienok pre aktivity anaeróbnych baktérií. Fermentačné procesy ovplyvňujú teplota vo fermentore, kvalita substrátu, dĺžka zotrvania substrátu a plocha kontaktu.
Využitie termofilnej digescie ma následné výhody:
1.	Vyššia teplota umožňuje dosiahnuť vyššiu rýchlosť biochemických reakcií,
2.	Znižuje viskozitu substrátu
3.	Znižuje sa tvorba biomasy mikroorganizmov.

Bioplyn, ktorý vzniká obsahuje 50 – 70% metánu, 30 – 50% oxidu uhličitého, 1 – 3% vodíka, 0,5 – 1% kyslíku a 0,5 – 3% H2S. Tento plyn je nízkokapacitným zdrojom energie s výhrevnosťou 20 – 23 MJ.m-3, čo zodpovedá približne 0,7l benzínu alebo 0,8 kg uhlia. Bioplyn je možné spaľovať a využiť ako náhradu zemného  plynu, propán – butánu, svietiplynu pre vykurovanie a ohrev technickej a úžitkovej vody alebo aj na sušenie v poľnohospodárstve. Ďalšie možnosti využitia po príslušnej úprave bioplynu sú aj v domácnostiach, v závodných kuchyniach, v poľnohospodárskej výrobe na produkciu elektrickej energie a tepla pomocou spaľovacích motorov spojených s generátorom.
Pevný zvyšok po anaeróbnom rozklade má dobré vlastnosti ako organické hnojivo. Jeho použitím na kultiváciu poľnohospodárskej výroby sa zlepšuje ekonomika celého procesu a riešia sa zároveň ekologické problémy. Substrát má vysoký obsah vitamínov B12. Termofilná teplota bezpečne inaktivuje negatívne bunky a parazitov. Vodný podiel po anaeróbnej fermentácii obsahuje pomerne veľa amoniaku a organických látok, najmä nižších mastných kyselín. Uvedené skutočnosti zvýrazňujú ekonomický význam metánovej fermentácie pre využitie v energetickej a ďalších oblastiach, Takýmto spôsobom sa môžu spracovať najrozmanitejšie druhotné zdroje biomasy.
Pri výrobe bioplynu (počas tzv. anaeróbneho rozkladu) dochádza k štiepeniu zložitých organických materiálov na jednoduché neorganické látky. Tento proces sa uskutočňuje bez prístupu vzduchu. 

KOGENERÁCIA
Pri realizácii stanovených činností aktivity sa využije aj metóda analýzy bioplynu pomocou analyzátora bioplynu SM – 6000, ktorý môže korigovať procesy fermentácie. Vyrobený a prímes zbavený bioplyn sa následne dopraví zo zásobníka potrubím do kogeneračnej jednotky, kde sa pred vstupom zmerajú parametre bioplynu. V kogeneračnej jednotke sa bioplyn v dieselovom motore spáli a premení sa na mechanickú energiu v tom zmysle, že poháňa generátor, ktorý produkuje elektrický prúd a teplo.
Generátor na výrobu elektrického prúdu je pripojený na sieť, pričom vyrobená elektrina pokrýva vlastnú spotrebu producenta tejto energie a elektrina vyrobená nad rámec tejto spotreby je odvedená do verejnej elektrickej siete. Tieto technické zariadenia musia byť už pri plánovaní uvedené do súladu s príslušnými predpismi a vykonávanie jednotlivých prác je potrebné zveriť kvalifikovanému elektromontérovi.
Cieľom kogenerácie tepla a elektrického prúdu z bioplynu je plne využiť nielen elektrinu, ale aj odpadové teplo z motora. V zime sa toto teplo zvyčajne používa okrem vykurovania fermentora aj na vykurovanie budovy výskumného centra a jednotlivé objekty družstva v blízkosti bioplynovej stanice. V lete však pri takejto produkcii vzniká nadbytok tepla, preto má každý bioplynový motor tzv. núdzový chladič, aby bolo možné dopadové teplo vypúšťať do okolitého prostredia. Ako núdzový chladič slúži v rámci kogeneračnej jednotky lamelový výmenník tepla prispôsobený motoru, ktorý je umiestnený pred budovou strojovne. Pri využívaní odpadového tepla z motora je potrebné dbať na to, aby teplotný rozdiel v chladiacom systéme motora nebol príliš veľký. Výstupná teplota v hornej časti motora je väčšinou prispôsobením termostatu regulovaná na 85 – 95 0C. Vstupná teplota v dolnej časti bloku motora by nemala klesnúť pod 80 0C. Túto podmienku je však v praxi pomerne ťažko splniť, ak je chladiaca kvapalina privádzaná priamo do zásobníka, ktorý je vychladený na nízku teplotu. Zlepšenie tohto stavu je plánované zavedením trojcestného kúrenárskeho zmiešavača, ktorý by bol inštalovaný medzi motor a zásobník. Využitie odpadového tepla prebieha v dvoch stupňoch a to cez výmenník tepla a vodou obtekanou tvarovkou. Aby sa odpadné teplo využilo čo najlepšie plánuje sa inštalácia dvojokruhového systému. V takomto prípade bude zo spodnej časti zásobníka nasávaná studená voda, ktorá bude potom vedená výmenníkom a tvarovkou a následne sa bude vracať späť do stredu zásobníka. Chladenie motora bude v tom prípade napojené na hornú teplejšiu časť zásobníka. Pri takejto inštalácii bude možné prúd chladiacej vody zmiešavačom alebo termostaticky riadeným trojcestným ventilom nastavovať tak, aby sa zachoval požadovaný teplotný rozdiel v motore a kontrola bude vykonávaná teplomermi inštalovanými v jednotlivých úsekoch chladiaceho systému.
Odpadové teplo z motora bude využité na sušenie poľnohospodárskych plodín (kukurica, repka, strukoviny) a v technicky inovatívne riešenej sušičky v mechanickom vznose.

Procesy možno automaticky regulovať a ovplyvňovať ich priebeh miešaním, reguláciou teploty a pridávaním komponentov do substrátu. Výsledkom týchto procesov je výsledný produkt bioplyn. Riadenie uvedených procesov je poloautomatické pokiaľ sa týka úpravy a homogenizácie substrátu. Procesy fermentácie a skladov bioplynu sú riadené v automatickom režime podobne ako procesy kogenerácie. V rámci riadenia procesov BPS bude využívaný aj systém virtuálnej reality, ktorý umožní plniť:
1.	Informačno–demonštračnú funkciu, t.j. komplexnú vizuálnu prezentáciu dát vo vhodnom tvare, čím sa stanú pre užívateľa a ostatných účastníkov zrozumiteľnejšie. Vizualizácia procesov v prostredí virtuálnej reality umožňuje hlbšie pochopenie a pocit, že užívateľ sa stáva súčasťou virtuálneho sveta s možnosťou nahliadnuť aj do miest, ktoré nie je možné bežne vidieť.
2.	Funkcia pre podporu riadenia – systém umožňuje zapájať do procesu navrhovania aj pracovníkov, ktorí nepatria do projektovej skupiny, ale majú skúsenosti s využívaním navrhovaných zariadení a systémov a môžu byť budúcimi používateľmi zariadenia.
3.	Podpora výskumu a vývoja – pri tvorbe systémov riadenia je kľúčovým problémom jeho spoľahlivosť. Overenie základných funkcií na reálne existujúcich objektoch je z rôznych príčin náročné. Vtedy prichádza do úvahy možnosť overovania pomocou simulácií na matematických modeloch, u ktorých je možné upravovať nielen prevádzkové, ale aj konštrukčné parametre. Táto funkcia sa  bude využívať pri tvorbe modelov BPS, pri ktorom sa bude pracovať s reálnymi podkladmi konkrétnej BPS s kvalitou, druhom a množstvom substrátu a s ďalšími ekonomickými, priestorovými a inými vstupnými podmienkami. Pôjde o matematické prepočty parametrov substrátu a uľahčenie návrhu funkčnej BPS.
4.	Funkcia podpory operačných činností – zahrňuje procesy monitorovania, diagnostikovania a riešenia povrchových situácií. Systém umožní vykonanie analýzy v reálnom čase, čo umožní užívateľovi dynamický proces myslenia, vytvorenia a intenzívneho pocitu o práci systému od počiatočnej fázy až po rozšírenie skúmaných miest.

Záverom je možné konštatovať, že realizáciou uvedenej aktivity by sa mal optimalizovať a skvalitniť proces prípravy suroviny pre anaeróbny proces. Pričom táto aktivita zohľadňuje aj špecifiká prírodných a klimatických podmienok v regióne, ktoré sú charakteristické pre pestovanie biomasy určenej na energetické účely. Získané vedecké, teoretické a praktické poznatky z realizácie uvedenej aktivity, ako aj ďalších aktivít týkajúcich sa bioplynovej technológie, pomôžu praxi správne sa rozhodovať pri príprave, realizácii a prevádzkovaniu bioplynových staníc. Zámerom je, aby podnikatelia neexperimentovali, ale produkovali maximálny výnos metánu, teda aj maximálne množstvo elektrického prúdu, čo prispeje k rozvoju regiónu a zvýšeniu jeho konkurencieschopnosti. Aktivita prispeje k zvýšeniu kvality prípravy odborníkov a pomôže odstrániť nedostatky v riadení prevádzky BPS nielen  regióne, ale v rámci celého Slovenska. Umožní novým užívateľom BPS vyvarovať sa chýb pri organizácii a riadení procesov prípravy a úpravy substrátu, procesov anaeróbnej fermentácie ako i samotnej finálnej fázy využitia bioplynu. Zvýši sa tým efektívnosť výroby bioplynu a výnosnosť metánu z biomasy.	
Výstupy
(výsledky) aktivity	Aktivita bude produkovať tieto výstupy:
1.	Overenie vhodnosti jednotlivých typov surovín z poľnohospodárstva pre výrobu bioplynu.
2.	Získanie poznatkov v rámci základného a aplikovaného výskumu o vplyve pestovania, úpravy a konzervovania biomasy na výnos metánu. Rovnako budú špecifikované, ktoré faktory suroviny vplývajú na výťažnosť metánu.
3.	Výroba bioplynu je kľúčovou technológiou k skvalitneniu využitia biomasy. Potvrdili to doterajšie poznatky z výroby bioplynu na BPS vo Výskumno–výstavnom a informačnom centre bioenergie v Kapušanoch. Z 1 tony sušiny kukurice na siláž je možné vyrobiť 1250 kWh elektrického prúdu a 1650 kWh tepla. 

Hlavné medzníky aktivity:
1.	Voľba suroviny pre bezproblémovú prevádzku BPS – po skúsenostiach z jedného roka experimentálnej prevádzky sa ukázalo, že bez serióznej voľby druhových surovín pre procesy vyhnívania nie je možné zabezpečiť efektívnu a bezporuchovú prevádzku.
2.	Voľba a návrh skladby energetických rastlín pre ich trvalé pestovanie, zber a dodávku v zosilážovanom stave na BPS.
3.	Laboratórne rozbory ich vlastností podnietili vybudovanie pracoviska pre analýzu biomasy a úpravu surovín s cieľom získať čo najvyšší výnos bioplynu – metánu z 1 ha.
4.	Rajonizácia energetických rastlín určených na výrobu bioplynu v regiónoch s horšou kvalitou pôd prispeje k ich efektívnejšiemu využitiu.

Výsledkom ďalších krokov bude:
1.	Prehĺbenie biologického rozkladu a tým aj zvýšenie produkcie bioplynu zo súčasných 50 – 60 m3/h-1 na 80 – 90 m3/h-1, pričom sa zvýši obsah metánu v bioplyne z doterajších 35 42% na 50-70% podľa dodanej suroviny.
2.	Zabezpečí sa hygienická - bez zápachová prevádzka fermentora v zmysle legislatívy EU.
3.	Minimalizuje sa množstvo výstupného stabilizovaného materiálu vhodného ako hnojivo pre aplikáciu na pole.

Hlavné medzníky pre realizácii:
1.	Ukončenie modernizácie fermentačnej časti bioplynovej stanice do 90 dní od uskutočnenia prvých krokov 06/2010. 
2.	Nábeh na proces predúpravy od naplnenia prvej vsádzky homogenizačnej nádrže 07/2010.
3.	Výsledkom úpravy by mal byť vyšší výnos metánu (bioplynu) z fermentora 9/2010 o 10%, 10/2010 o 20%.
Po realizácii uvedených opatrení sú očakávané tieto ďalšie výstupy:
1.	Optimálny technologický postup pri výrobe bioplynu z fytomasy v kombinácii s produktmi potravinárskeho priemyslu a živočíšnej výroby
2.	Zvýšenie množstva vyrobeného bioplynu z 1 tony substrátu o 20 – 30% a v konečnej fáze aj množstva elektrického prúdu a tepla.
3.	Zvýšenie účinnosti premeny primárnej energie biomasy na koncovú energiu z 52,5% na 65,5%.
4.	Zlepšenie kvality bioplynu, tzn. očistenie o sírovodík a kyslík.
5.	Riadenie prevádzky kogeneračnej jednotky v závislosti na výrobe bioplynu – zvýši sa účinnosť premeny o 15 – 20%.
6.	Riadenie tlaku plynu v rozsahu od 2,0 – 5,0 kPa na trase od plynojemu ku kogeneračnej jednotke.
7.	Doplnenie plynového zariadenia za účelom zabezpečenia optimálnej a bezpečnej prevádzky kogeneračnej jednotky a dosiahnutie požadovaných parametrov premeny bioplynu na koncovú energiu, účinnosť 63 – 65%.
8.	Dosiahnutie maximálneho výnosu bioplynu z 1 tony biomasy pri čo najnižších nákladoch. 
9.	Dosiahnutie dodávky bioplynu do kogeneračnej jednotky na úrovni 80 – 90m3/1h, pri obsahu 52 – 75%.
10.	To umožní stabilizovať a optimalizovať prevádzku kogeneračnej jednotky na úrovni 160 – 175 kWh elektrického prúdu a 200 – 208 kWh tepla.

Navrhnutý systém riadenia a vizualizácie prevádzky BPS v automatizovanom režime je založený na riadení procesov na základe sledovania tlaku, hladiny a teplôt v procesoch fermentácie a automatické riadenie kogeneračnej jednotky v závislosti na kvalite a chemickom zložení bioplynu. Výstupom budú:
1.	Vizualizácia technologických procesov a objektov v rámci BPS,
2.	Automatický prenos dát a spätná väzba z centra k jednotlivým objektom BPS. Zároveň aj modifikácia procesov a materiálového toku.

Uvedené výstupy ovplyvnia procesy fermentácie, proces kogenerácie, ako aj výskum vhodnosti surovín pre prevádzku BPS.	

Podrobný opis aktivity	
Číslo a Názov aktivity	Aktivita č. 1.2 Technológia trojstupňového spaľovania biomasy	
Cieľ aktivity	Cieľom aktivity je výskum a vývoj pece na trojstupňové 
spaľovanie, konštrukčný návrh, vyhotovenie pece, poloprevádzkové odskúšanie a eventuálne aj patentovanie.
Realizáciou aktivity sa získa koncepčne nová pec na spaľovanie, resp. splyňovanie biomasy, ktorá umožní ekonomicky efektívne zhodnocovanie biomasy rôzneho zloženia a výhrevnosti.	
Termín realizácie aktivity (štvrťrok/rok)	
II/2010 - II/2014	
Opis aktivity	Termické zhodnocovanie biomasy patrí medzi najrozšírenejšie a najvýznamnejšie spôsoby jej využitia. Základné spôsoby termického zhodnocovania biomasy sú sušenie, pyrolýza, splyňovanie a spaľovanie. Tieto procesy sa môžu uskutočňovať sekvenčne alebo paralelne. Meradlom ich hodnotenia je kvalita a množstvo vyrobenej tepelnej energie.
V súčasnej dobe existuje značné množstvo systémov na termické spracovanie biomasy a spáliteľných odpadov. Tento proces však ešte nenadobudol komplexné rozmery, pretože efektívnosť termických procesov je pomerne nízka. Zlepšenie súčasného stavu je možné zvýšením efektívnosti procesu termického zhodnocovania. Náplňou tejto aktivity je špecifikácia možností zlepšenia procesov termického spracovania biomasy s cieľom navrhnúť a zrealizovať energeticky optimálny proces.
Premena biomasy na teplo priamo súvisí s množstvom a kvalitou z nej získanej energie a v rozhodujúcej miere ovplyvňuje efektívnosť celého procesu jej energetického využitia. Výroba tepla sa uskutočňuje priamym spaľovaním biomasy, alebo výrobou paliva a jeho následným spaľovaním.
Základnou termodynamickou charakteristikou biomasy ako paliva je jej výhrevnosť. Tento parameter zahrňuje jej kvantitatívnu a kvalitatívnu stránku. Vyššia výhrevnosť znamená nielen vyššiu energetickú hodnotu biomasy, ale aj vyšší termodynamický potenciál, ktorý je charakterizovaný teplotou čerstvých spalín (Obr.1). Pri konverzii biomasy na teplo dochádza k poklesu termodynamického potenciálu, charakterizovaného teplotou čerstvých spalín. Príčinou je prebytkom spaľovacieho vzduchu (Obr.2) a vlhkosť biomasy.

Obr. 1 Závislosť teploty spalín od výhrevnosti paliva

Obr. 2 Závislosť teploty spalín od prebytku vzduchu

Generácia tepla priamym spaľovaním biomasy je predovšetkým ovplyvňovaná jej vlhkosťou. Vlhkosť biomasy ovplyvňuje množstvo a kvalitu vyrobenej tepelnej energie (Obr.3).

Obr.3 Vplyv vlhkosti na výhrevnosť biomasy
Pre zvýšenie efektívnosti procesov z hľadiska množstva a kvality vyrobenej tepelnej energie je najvhodnejšie priame spaľovanie biomasy. Prebytok spaľovacieho vzduchu a vlhkosť paliva však znižuje termodynamický potenciál vyrobenej tepelnej energie. Problém prebytku vzduchu je v súčasnej dobe riešený úpravou granulometrie biomasy (štiepky, granule, pelety) a voľbou vhodného spôsobu spaľovania.
Medzi termické zhodnocovanie biomasy nepriamym spaľovaním patrí splyňovanie biomasy, ktoré zahrňuje procesy pyrolýzy a splyňovania.
Pyrolýza sa uskutočňuje termickým rozkladom biomasy za neprístupu vzduchu, teplom privedeným z vonkajšieho zdroja. Hlavné zložky pyrolyzného plynu sú: H2, CO, CH4, C2H4, C2H a CO2. Kalorická hodnota pyrolýzneho plynu závisí predovšetkým od obsahu CO a CO2, ktorý je determinovaný ich rovnovážnymi podmienkami pri teplote rozkladu (Obr.4). Závislosť výhrevnosti pyrolýzneho plynu od teploty rozkladu je na Obr. 5. Výhrevnosť pyrolýzneho plynu je pri vyšších teplotách rozkladu zrovnateľná z výhrevnosťou východzej biomasy. Výťažnosť pyrolýzy sa pohybuje okolo 50 %. To znamená, že pri tomto procese sa stráca okolo 50 % energie. Okrem toho je potrebné zlikvidovať resp. spracovať decht, pevný zostatok a vodu.

Obr. 4 Závislosť obsahu CO a CO2 od teploty rozkladu

Obr. 5 Závislosť výhrevnosti pyrolýzneho plynu od teploty rozkladu

Splyňovanie pozostáva zo spaľovania zložiek biomasy a následnej redukcie vygenerovaného CO2 na CO podľa Bouduardovej rovnice. Hlavnou zložkou vygenerovaného plynu je: CO a CO2. Jeho výhrevnosť sa pohybuje spravidla medzi 3–4 MJ/Nm3. Energetická výťažnosť procesu splyňovania je okolo 50 %. Táto hodnota je spôsobená spotrebou tepla na splyňovanie. Termodynamická účinnosť procesu splyňovania je však značne nižšia ako u východzej biomasy.
Cieľom nepriameho spaľovania je zvýšenie efektívnosti termického spracovania biomasy. Energetickým kritériom optimálnosti tohto procesu je maximum energie biomasy pretransformovanej na teplo. Termodynamickým kritériom je maximálna teplota čerstvých spalín. Týmto kritériám neodpovedá žiaden základný spôsob konverzie. Vonkajšie prepojenie existujúcich základných spôsobov nie je výhodné, pretože pri ňom dochádza k strate tepla, čím sa znižuje efektívnosť celého procesu. Preto väčšina reálnych procesov sa uskutočňuje integrovane v jednom zariadení ako kombinácia základných spôsobov v rôznom usporiadaní. Na Obr.6 je optimálne usporiadanie procesu generácie tepla z biomasy. Pri ňom prebieha proces pyrolýzy a proces splyňovania paralelne. Vygenerované plyny majú spoločné sekundárne spaľovanie.

Obr. 6 Optimálne usporiadanie nepriameho spaľovania biomasy

Zariadenie pozostáva z pyrolýznej, splyňovacej a spaľovacej časti. Pyrolýzna a splyňovacia časť sú spojené materiálovým tokom. Plyny z pyrolýznej a splyňovacej časti prechádzajú do spaľovacej časti. Proces pyrolýzy sa uskutočňuje teplom odovzdaným spalinami. Efektívna je vysokoteplotná pyrolýza nakoľko pri nej je najvyšší stupeň konverzie a tiež je vysoká výhrevnosť vygenerovaného plynu. Vysoká teplota tiež zabezpečuje, že všetky produkty pyrolýzy sú v plynnom stave a nevyžadujú žiadne špecifické spracovanie.
V splyňovacej časti sa spracováva pevný zbytok pyrolýzy. Intenzita splyňovania závisí od množstva primárneho vzduchu. Zvýšené množstvo vzduchu spôsobuje zvýšenie podielu splyňovania na úkor pyrolýzy. Tým sa znižuje termodynamická účinnosť procesu. Preto parametre zariadenia je potrebné navrhnúť tak, aby pri požadovanom výkone bola výťažnosť pyrolýzy blízka maximálnej hodnote, ktorá závisí od chemického zloženia biomasy. Pri východiskovej vlhkosti biomasy 30 % je možné teoreticky dosiahnuť výhrevnosť 7,2 MJ/m3, V prípade 30 % hydrogenácie vlhkosti biomasy je možné výhrevnosť plynu zvýšiť o 23 %, súčasne sa zníži objem plynu. Celkové množstvo tepla v plyne sa zvýši o 9 %.
Riešenie bude zahrňovať kvalitatívny a kvantitatívny výskum procesov tvoriacich podstatu termického spracovania biomasy z pohľadu novej koncepcie spaľovacieho zariadenia, ktorá spočíva v ich špecifikom prepojení. Na tuto etapu bude nadväzovať experimentálny výskum založený na počítačových simuláciách. Jeho výstupom bude návrh technologicky optimálnej pece. Bude postavená pilotná pec, na ktorej bude uskutočnený výskum zameraný na optimalizáciu jej parametrov. Na jej základe bude navrhnutá a postavená poloprevádzková pec.	
Metodológia aktivity	Ako základné metódy riešenia bude použité fyzikálne a matematické modelovanie a následne pilotné a poloprevádzkové experimenty. Fyzikálne modelovanie bude využívané na objasnenie štruktúry a mechanizmu jednotlivých procesov a na identifikáciu ich parametrov. Matematické modelovanie bude tvoriť základnú metódu výskumu. Budú vytvorené matematické modely základných procesov, operácii a komplexného procesu. Pre tvorbu simulačných modelov bude použitá metóda elementárnych bilancii, ktorá v porovnaní s inými metódami je menej náročná na dobu simulácie. Pomocou simulácii bude navrhnutá technologicky optimálna pec, ktorá bude východiskom pre výstavbu pilotného zariadenia. Navrhovaný matematický model zahrňuje procesy sušenia, pyrolýzy, splyňovania, primárneho a sekundárneho spaľovania v kombinácii uvedenej na Obr. 7. 

Popol

Zóna
sušenia

Zóna
pyrolýzy

Zóna primárneho spaľovania a splyňovania

Sekundárny vzduch

Primárny vzduch

Biomasa

Zóna sekundárneho spaľovania

Výmenník tepla

Obr. 7 Schéma matematického modelu
Pre uskutočnenie aktivity sa neuvažuje z nákupom know–how ani patentov, nakoľko riešenie je založené na vlastnej koncepcii. Pri riešení sa predpokladá využitie infraštruktúry Centra excelentného výskumu získavania a využívania zemských zdrojov Fakulty BERG Technickej univerzity v Košiciach. Aktivita má zásadný význam pre efektívne budovanie systémov využitia biomasy a odpadov na lokálnej a regionálnej úrovni. Vybudovanie pilotného centra významne prispeje k rozširovaniu využívania biomasy. Nižšie náklady na energiu dosiahnuté navrhnutým riešením prispejú k zvýšeniu konkurencieschopnosti týchto regiónov. Výsledky aktivity budú priamo využívané vo Výskumnom- výstavnom a informačnom centre bioenergie pre vzdelávaciu, výskumnú a poradenskú činnosť.	
Výstupy (výsledky) aktivity	Výstupom budú nové poznatky o termickom zhodnocovaní biomasy. Bude navrhnutá a postavená koncepčne nová pec na spaľovanie biomasy a odpadov, ktorá umožní efektívne riešiť využívanie biomasy a odpadov v priemyselnej a komunálnej sfére. Na jej základe budú spracované koncepcie riešenia pre komunálnu a výrobnú sféru. V rámci budovaného centra bioenergie bude poskytovaná záujemcom technická a poradenská pomoc. Za jeden z hlavných výstupov možno považovať zabezpečenie výroby zariadení na energetické využitie biomasy na báze navrhnutej pece priamo v regióne, čo bude mať pozitívny dopad na zamestnanosť a rozvoj regiónu.	

Podrobný opis aktivity	
Číslo a Názov aktivity	Aktivita 1.3 Rýchlootáčková rotačná sušiareň biomasy	
Cieľ aktivity	Cieľom aktivity je vyvinúť sušiace zariadenie na využitie odpadného tepla z kogeneračnej jednotky na sušenie biomasy v mechanickom vznose vytvorenom v rýchlo sa otáčajúcom rotačnom tepelnom agregáte.	
Termín realizácie aktivity
(štvrťrok/rok)	
II/2010 - II/2014	
Opis aktivity	Výroba bioplynu patrí medzi základné spôsoby zhodnocovania biomasy. Kogeneračné jednotky slúžia na výrobu elektrickej energie z bioplynu. Pri tomto procese vzniká značné množstvo odpadného tepla, ktoré je možné využiť pre technologické a energetické účely. Medzi najvýznamnejšie patria procesy sušenia. Vzhľadom na umiestnenie kogeneračných jednotiek v mieste výroby bioplynu je aktuálne využitie odpadného tepla pre tepelné spracovanie biomasy predovšetkým pre procesy sušenia drevnej hmoty, drevných peliet, obilia, sena, liečivých rastlín a pod.
Súčasné sušiace zariadenia sú v podstate jednoúčelové. Cieľom je vyvinúť efektívne zariadenie pre široké spektrum spracovávaných materiálov. Pre tieto účely bola navrhnutá rýchlootáčková pec. Rýchlootáčková pec pracuje na princípe mechanickej fludizácie. Klasické rotačné pece pracujú pri nízkych otáčkach, spravidla okolo 1 ot./min. Pri týchto otáčkach v závislosti od priemeru pece a stupňa zaplnenia pece sa vsádzka posúva buď kĺzaním bez premiešavania, pri ktorom dochádza ku tzv. „kidney efektu“, alebo prevaľovaním, pri ktorom dochádza k premiešavaniu materiálu. So zvyšovaním otáčok dochádza v dôsledku odstredivých síl k vynášaniu materiálu po stene pece a následne k jeho pádu na spodok pece účinkom gravitačných síl. Pri určitých otáčkach materiál vypĺňa celý prierez pece (Obr.1). 

a)

b)

c)

Obr. 1 Rozloženie materiálu v závislosti od otáčok pece pre a) vysoké; b) kritické (fluidizovaná vrstva); c) nízke otáčky 
Príklad závislosti kritických otáčok od priemeru pece a zrnitosti je na Obr.2.

a)

b)

Obr.2 Závislosť kritických otáčok pece od a) priemeru pece; b) zrnitosti vsádzky
Hlavnou výhodou tejto unikátnej technológie tepelnej úpravy surovín je vznik disperznej vrstvy, ktorá umožňuje dokonalý styk plynného média s povrchom častíc spracovávaného materiálu. Vznik fluidizovanej vrstvy vo vnútri pece je založený na princípe dosiahnutia rovnováhy odstredivých a gravitačných síl. Jeho výsledkom je rovnomerné rozloženie častíc po priereze pece. Fluidizáciou materiálu sa podstatne zvýši intenzita prenosu tepla a hmoty. Vysoká intenzita procesov prenosu zvyšuje jeho efektívnosť a umožňuje zvýšiť výkon zariadenia, resp. zmenšiť jeho rozmery. Experimentálne bolo zistené cca 25 násobné zvýšenie súčiniteľa prenosu tepla. To by umožnilo zmenšiť objem (dĺžku) súčasných pecí cca 10 násobne (Obr.3).

Obr.3 Schéma rýchlootáčkovej rotačnej pece
Proces sušenia sa vzhľadom na teplotné požiadavky, resp. obmedzenia môže uskutočňovať na súprudnom alebo protiprúdnom princípe ( Obr.4).

a)

b)

Obr. 4 Priebeh procesu sušenia v rýchlootáčkovej peci a) súprud; b) protiprúd
V uvedených príkladoch bolo na sušenie použité odpadné teplo z kogeneračnej jednotky Tedom CentoT150 používanej v rámci výskumu popísaného v aktivite 1.1.. V Tab.1 sú uvedené výsledky simulácií sušenia buka s 50% vlhkosťou. Prínosom procesu sušenia v tomto prípade je zvýšenie výhrevnosti vysušeného buka ako paliva zo 16MJ/kg na 18MJ/kg.
Tab.2 Charakteristiky procesu sušenia biomasy
rýchlootáčková rotačná pec	
Produkt	
Vstupné spaliny	
Výstupné spaliny	
Poznámka	

Výkon [kg/h]	
T [°C]	
H2O [%]	
V [m3/h]	
T [°C]	
V [m3/h]	
T [°C]	

Súprud	
65,82	
70	
1,24	
500	
400	
580	
103	
priemer 0,6m; dĺžka 4,5m	

Protiprúd	
40,63	
70	
1,56	
1000	
200	
1049	
100	
priemer 0,6m; dĺžka 4,0m	

Z hľadiska priebehu procesu základnými ukazovateľmi pohybu materiálu vo fluidizovanej vrstve sú stredná doba pobytu častíc vo vrstve, jej rozloženie v závislosti od rozmerov častíc a ich objemovej hmotnosti a stredná relatívna rýchlosť plynného média a pevných častíc. Pri mechanickej fluidizácií je doba pobytu jemných častíc najdlhšia a relatívna rýchlosť najnižšia. Je to spôsobené tým, že pohyb jemných častíc v radiálnom smere v dôsledku gravitačných síl je pomalší ako u väčších častíc.
Pri mechanickej fluidizácií majú hydrodynamické procesy za úlohu zabezpečiť prenos tepla a látok medzi časticami a plynným médiom, ktorého pohyb má charakter horizontálneho prúdenia disperzným prostredím priečne na pohyb častíc. Pomerom množstva médií je determinovaný plošný prierez agregátu. Tlakové straty sú malé. Slúžia na prekonanie odporu trením medzi časticami. Ich hodnoty by spravidla neprekročia 100 Pa.
Návrh projektu zahrňuje aplikovaný výskum a pilotné prevádzkové overenie rýchlootáčkovej rotačnej pece (RORP) vyvinutej v rámci projektu APVV-20-061905 a konštrukčne upravenej na sušenie biomasy. V rámci aplikovaného výskumu dôjde k verifikácií validity vytvorených fyzikálnych a matematických modelov, k overeniu konštrukčného riešenia navrhnutého tepelného agregátu, k overeniu vhodnosti použitia jednotlivých konštrukčných materiálov a tiež k overeniu technologicko-prevádzkových a ekonomických výpočtov. Výsledkom riešenia bude návrh konštrukčný návrh s požadovanými technickými parametrami pre efektívne sušenie biomasy.
Ďalej sa uskutoční prevádzková verifikácia platnosti vytvoreného matematického modelu pre stanovenie optimálnych kvantitatívnych a kvalitatívnych parametrov navrhovanej technológie s využitím princípu mechanicky fluidizovanej vrstvy v technologických procesoch sušenia biomasy. Získané poznatky budú využité pri návrhu optimálnych kriviek sušenia v závislosti od vstupných parametrov materiálov a požadovaných vlastnosti produktu definovaných zákazníkmi. Krivky sušenia budú využité ako podklady pre tvorbu riadiaceho systému. 
Vytvorenie nového dopredného riadiaceho systému založeného na vizuálnej komunikácii s prvkami virtuálnej reality zabezpečí prevádzku agregátu za optimálnych prevádzkovo-ekonomických parametrov. 
Súčasťou riešenia bude sledovanie ekonomickej stránky prevádzky zariadenia a definovanie výšky výrobných nákladov v závislosti od druhu materiálu, spôsobu sušenia a ostatných technologických parametrov. Tieto poznatky budú využité pre tvorbu ekonomického modelu výrobného procesu, ktorý umožni riadiť prevádzku podľa ekonomických kritérií. Táto časť výskumu bude prebiehať v súčinnosti s výskumom prebiehajúcim v navrhovanej aktivite 2.1.
Náplňou vývojovo-realizačnej časti projektu je výstavba prototypu prevádzkovej rýchlootáčkovej sušiacej pece a overenie jej funkčnosti v reálnych podmienkach PD Kapušany. V rámci overovacej prevádzky budú odskúšané rôzne varianty konštrukčného, technického a technologického riešenia podľa požiadaviek uskutočňovaného aplikovaného výskumu. 
Konštrukčné, technicko-technologické, výkonové a prevádzkovo-ekonomické parametre budú využité pre zhotovenie projektovej dokumentácie komerčne realizovateľnej rýchlootáčkovej pece pre certifikačné, schvaľovacie, resp. pre stavebné konanie. Na ich základe sa následne môže rozbehnúť výroba navrhovanej technológie. Potenciálny zákazníci budú subjekty v komunálnej a výrobnej sfére, obyvatelia, obce, poľnohospodárske podniky apod. U nich sa očakáva dosiahnutie významného zníženia prevádzkových nákladov, predovšetkým znížením nákladov na energiu. 
Využitie rýchlootáčkovej pece na sušenie biomasy nie je spojené s rizikom nakoľko rýchlootáčková pec bola overená v poloprevádzkovom meradle a jej aplikácia na sušenie biomasy nie je spojená s konceptuálnymi problémami. Je však potrebné prispôsobiť tento agregát na podmienky práce kogeneračnej jednotky. Problematikou rizika, bezpečnosti a kvality procesu vývoja ako aj prevádzky navrhovaného sušiaceho zariadenia sa zaoberá aktivita 2.2.	
Metodológia aktivity	Základné metódy riešenia sú založené na matematickom a fyzikálnom modelovaní a na experimentálnom výskume. Riešitelia majú vypracovanú vlastnú metodológiu inovácii, s ktorou majú viac ako desaťročné skúsenosti.
V rámci matematického modelovania bude spracovaná koncepcia matematického modelu rýchlootáčkovej pece pre sušenie biomasy. Model bude vytvorený pre proces, v ktorom spracovaný materiál je vo fluidizovanom stave. Materiál prechádza agregátom pozdĺžne a cez neho prechádza plynné médium v súprudnom, alebo protiprúdnom režime (Obr.5). Procesy vo vrstve prebiehajú vzájomnou interakciou materiálu a plynného média.

Materiál

Plynné médium

a)

b)

Obr.5 Schéma toku materiálu a plynného média vo fluidizovanej vrstve a) súprud; b) protiprúd
Rozdelenie agregátu na vrstvy reprezentuje jeho geometriu. V každej vrstve sú modelované v nej prebiehajúce procesy hydromechanické a termodynamické. Takéto usporiadanie umožňuje efektívne simulovať geometriu agregátu a v ňom prebiehajúce procesy. Pomocou simulácii budú generované kritické poznatky o priebehu procesov potrebné pre návrh zariadenia. Overenie návrhu sa uskutoční pomocou simulačného modelu vo funkcii prototypu. 
Experimentálny výskum sa uskutoční na postavenom experimentálnom zariadení, ktoré bude priamo napojené na prevádzkovú kogeneračnú jednotku. Experimenty sa uskutočnia za účelom overenia funkčnosti postaveného zariadenia, optimalizácie jeho parametrov a systému riadenia. Experimentálna časť bude priamo prepojená so simuláciami na matematickom modely. Tým sa značne zníži počet experimentov a zabezpečí sa globálna optimalizácia procesu.
Pre riešenie budú využívane bežne dostupné poznatky o vlastnostiach spracovávaných materiálov a o procesoch ich tepelného spracovania. Navrhnutá technológia rýchlootáčkovej pece je výsledkom vlastného výskumu a preto nákup know-how nie je aktuálny.
Výsledky výskumných a projekčných prác budú využité na zefektívnenie energetického zhodnocovania biomasy. V rámci rozvoja malého a stredného podnikania sa počíta s rozbehom podnikateľského projektu zameraného na výrobu takýchto sušiacich liniek. Ich konkurenčnou výhodou okrem vysokej tepelnej účinnosti, menších rozmerov je aj možnosť využitia okrem klasického zdroja tepla (spaľovanie paliva) aj odpadného tepla z kogeneračných jednotiek a iných zdrojov nízkoteplotného odpadného tepla. Rozbehnutím tejto perspektívnej výroby je možný významný nárast zamestnanosti vo východoslovenskom regióne, kde sú disponibilné vhodné personálne kapacity potrebnej kvalifikačnej a profesijnej skladby, voľné priestory s vhodnou technickou, energetickou a logistickou štruktúrou. Ich sanácia rozbehnutím nového výrobného programu by priniesla niekoľko synergicky pôsobiacich pozitívnych efektov na tento región.	
Výstupy (výsledky) aktivity	Hlavným výstupom aktivity bude koncepcia rýchlootáčkovej sušiacej pece a využitie odpadného tepla z kogeneračnej jednotky na tepelné spracovanie – sušenie biomasy eventuálne iných materiálov. Navrhnutá koncepcia umožní významne zvýšiť efektívnosť využitia biomasy. Vecným výstupom bude postavená pilotná rýchlootáčková sušiaca pec v PD Kapušany ako súčasť prevádzkovanej kogeneračnej jednotky, ktorá je predmetom aktivity 1.1.
Princíp rýchlootáčkovej pece a jej využitie na tepelné spracovanie materiálov je laboratórne overený a bola potvrdená vysoká efektívnosť tohto procesu. Aplikácia na tepelné spracovanie biomasy je nová. Preto za významný medzník považujeme vytvorenie matematického modelu a jeho použitie pre návrh rýchlootáčkovej pece. Použitie simulačného modelu umožní navrhnúť riešenie, ktoré je v blízkosti technologického optima a ušetrí časove a finančne náročný experimentálny vývoj.
Výstupy riešenia budú predovšetkým využiteľné predovšetkým pri návrhu rýchlootáčkových pecí pre spracovanie iných materiálov.	

Podrobný opis aktivity	
Číslo a Názov aktivity	Aktivita 2.1 Ekonomické aspekty zhodnocovania biomasy	
Cieľ aktivity	Výskum a stanovenie z hľadiska ekonomickej rentability najlepších postupov pre energetické využitie biomasy.	
Termín realizácie aktivity (štvrťrok/rok)	
II/2010 - II/2014	
Opis aktivity	Biomasu je možné využiť na výrobu elektriny, tepla a pohonných látok. Nesmie sa zabúdať na vznik odpadov pri týchto procesov a na ich možné komerčné využitie, napr. na  vyhnití substrát po fermentácií alebo popol po spaľovaní sa dá využiť ako organické hnojiva. Týmto mnohostranným využitím sa biomasa odlišuje od iných obnoviteľných nosičov energie, ktoré spravidla možno využiť iba na jednu špecifickú formu energie: iba elektrinu z veternej energie, vody, fotovoltaiky a iba teplo zo solárnych kolektorov. Preto je potrebné pri otázke ekonomických aspektov zhodnocovania biomasy vychádzať z toho, či sa jedná o opatrenie na výrobu elektriny, tepla alebo pohonných látok. Pritom sa musia stanoviť jasné ekonomické kritériá pre hodnotenie ich efektívnosti, pri súčasnom zohľadnení rôznych technických, environmentálnych, sociálnych, právnych obmedzení. Kritériom hodnotenia energetickej politiky je aj dosiahnutie určitých cieľov politických. Európska únia zverejnila akčný program pre biomasu, v ktorom sú pevne stanovené nasledovné cieľové údaje týkajúce sa množstva vyprodukovanej biomasy, ako príspevku do Európskeho energetického systému, z ktorého vyplývajú záväzné úlohy aj pre Slovensko.

Tab. 2
Nosič energie	
Európske ciele pre biomasu (produkcia v mil. ton*)	

Elektrina	
32	

Teplo	
24	

Pohonné látky	
18	

Spolu	
74	

Zdroj: komisia EÚ, 
*Milion ton ekvivalent ropy

Stanovenie týchto dlhodobých cieľov pre európsky energetický systém zohľadňuje výrazne prebudovanie európskeho zásobovania energiou zo zdrojov obnoviteľných nosičov energie. Z toho teda možno odvodiť ako najvyšší cieľ pre biomasu nasledovne: „Biomasa by mala v blízkej budúcnosti z maximálne možného hľadiska prispievať k zásobovaniu Európy koncovou energiou.“ Pritom sa nejedná iba o čísla, ale ide o zásadné politické ciele. Tieto ciele by mali byť dosiahnuté pri dodržaní určitých sekundárnych podmienok ako napr.:
1. Posilňovanie konkurencieschopnosti európskeho energetického systému na základe cenovo výhodnej energie.
2.   Zvýšenie spoľahlivosti dodávky využitím v Európe vyrábanej bioenergie.
3.	Zvýšenie regionálnej tvorby hodnôt (obzvlášť v ekonomicky znevýhodnených regiónoch).
4.	Zabezpečenie zásobovania potravinami pri súčasnom pestovaní biomasy.
5.	Trvalá produkcia biomasy, ktorá je ekologicky neutrálna.

Tieto ciele sformulované európskou komisiou zaväzujú aj Slovensko, aby využilo svoj značný potenciál biomasy (fytomasy a dendromasy) k splneniu záväzkov v oblasti využitia ONE. Pri stanovovaní cieľov a zohľadňovaní ekonomických aspektov zhodnocovania biomasy v podmienkach ekonomicky znevýhodnených regiónov východného Slovenska (Košického a Prešovského kraja) sa bralo ako rozhodujúce hľadisko efektívnosť výroby konečnej energie a nie primárnej, ktorá je zhmotnená v biomase. Pri premene primárnej energie, či už fosílnej (ropa, uhlie) alebo nefosílnej (biomasou) na koncovú energiu (teplo, elektrina, pohonné látka) vznikajú straty. Preto pri hodnotení efektívnosti energetického zhodnocovania biomasy je nutné brať do úvahy nielen množstvo biomasy využitej ako zdroj energie, ale aj účinnosť postupu premeny primárnej na finálnu formu energie. Iba postupy hodnotenia, ktoré zohľadňujú všetky typy strát, ale aj prínosov (aj nepriamych regionálnych) sú vhodným nástrojom pre tvorbu efektívneho energetického systému, ktorý šetrí zdroje a môže dosiahnuť stanovené slovenské a európske ciele. Z hľadiska stanoveného cieľa maximálneho príspevku bioenergie pri zásobovaní regiónov Slovenska energiou sa musí klásť dôraz na:
- inovácie a modernizáciu technológií a systémov s cieľom minimalizovať straty pri premene energie, k tomu smerujú aj aktivity v rámci tohto projektu,
- maximalizáciu energetického výnosu biomasy na hektár, resp. na alternatívne energetické možnosti využitia odpadov z poľnohospodárstva, potravinárstva, lesníctva, záhradníctva a pod. 

V súlade s cieľom aktivity sa riešenie zameria na analýzu ekonomických aspektov pri premene primárnej energie na koncovú pri:
1. výrobe tepla z fyto a dendropeliet,
2. výrobe etanolu z biomasy,
3. výrobe oleja z repky a slnečnice,
4. výrobe bioplynu z biomasy (kukuričnej siláže, trávy a hnojovice). 

V rámci výskumu sa bude sledovať, merať a vyhodnocovať čistá výťažnosť primárnej energie na kopcovú energiu v %. Pre dosiahnutie ekonomickej efektívnosti, resp. energetickej výťažnosť pri zhodnocovaní bude dôležité aj posúdenie optimálneho použitia vznikajúcich zvyškových a vedľajších produktov pri premene biomasy na koncovú energiu.
V rámci aktivity budú sledované a vyhodnocované náklady na energiu vyrobenú z biomasy, pričom sa uskutoční ich porovnávanie s nákladmi na ekvivalentný fosílny pohon. V rámci aktivity bude navrhnuté optimálne riešenia pre regióny s ohľadom na energetický potenciál pôd, na klimatické a poveternostné podmienky. Budú definované aj možné ekonomické riziká investovania do pestovania a spracovania biomasy.	
Metodológia aktivity	Pri realizácii uvedenej aktivity sa bude postupovať nasledovným spôsobom:
1. laboratórne stanovenie energetického potenciálu v surovine, 
2. stanovenie termodynamicky podmienených strát na základe parametrov procesu premeny (snímanie hodnôt v rámci automatického riadenie procesu fermentácie, spaľovania, lisovania),
3. stanovenie potreba energie na samotnú premenu (pomocná energia v procese),
4. výsledkom je množstvo energie biomasy transformovanej do koncovej energie.

Pri plánovaní alebo stavbe bioplynovej stanice je vždy nutné uvažovanie o ekonomickej efektívnosti. Práve ekonomická efektívnosť je jeden z najsilnejších argumentov odporcov produkcie energie z biomasy. Je dôležité brať do úvahy mnoho parametrov. Výsledkom ekonomických výpočtov je náklad na jednotku vyrobenej energie. Pri systémoch produkujúcich teplo sa jedná o €/kWhtherm, pre systémy produkujúce elektrický prúd sa jedná o €/kWhel. Pre odhad špecifických finálnych nákladov je potrebné uvažovať všetky druhy nákladov, vrátane nákladov na inštaláciu bioplynovej stanice, servis a prevádzkové náklady. Tieto náklady na sčítajú a vydelia celkovým množstvom vyprodukovaných kilowatthodín. Ak sa prognózujú náklady do budúcnosti, existuje mnoho parametrov, ktoré môžu radikálne zmeniť obraz o reálnych nákladov v budúcnosti. Mnohokrát započítanie daní spôsobí, že podľa čísel je bioplynová stanica neefektívna. Rovnako treba počítať aj s infláciou, ktorá nastane počas životnosti technológie. Potrebné je určiť referenčný rok, s ktorým sa budú porovnávať čísla v budúcnosti. Obnoviteľné nosiče majú oproti konvenčným nosičom energie veľkú výhodu v tom zmysle, že ich ceny nie sú tak závislé na všeobecnom vývoji hospodárstva, ako to bolo nedávno viditeľné na príklade ropy. To znamená, že cena obnoviteľných nosičov nie je tak riziková a citlivá ako cena tradičných palív.  
Pre výpočet celkových nákladov Ctot sa použije nasledujúci vzorec :

Ctot = A 0 +i  ,                         (1.1)

kde A0 predstavuje vstupnú investíciu na inštaláciu bioplynovej stanice a Ai predstavuje prevádzkové náklady na údržbu, opravy, servis a prípadne aj poistenie pre každý rok prevádzky i, respektíve n rokov.
Potom pre výpočet priemerných nákladov platí vzťah (2):

Ca,                  (1.2)

Ak sa berie do úvahy, že systém produkuje priemerné ročné množstvo energie Ea, tak špecifické náklady CE na energiu sú:

,                  (1.3)

Hore uvedené výpočty nepočítali s výnosom z kapitálu. Ak budúci producent energie nemá k dispozícii dostatok vlastného kapitálu, potrebuje investora, ktorý mu daný kapitál poskytne. Za takto poskytnutý kapitál investor požaduje odmenu vo forme vyplateného úroku, ktorý zodpovedá výnosu alternatívnej investície k danej investícii do ONE, resp. do produkcie bioenergie.
Ak sa uvažuje s platbou A0 v počiatočnom roku, tak kapitál cn po n rokoch, s úrokovou mierou ir, môže byť vypočítaný pomocou zloženého úročenia, ktoré sa vypočíta takto:

q = 1 + ir,               (1.4)

po využití (1.4) sa dostane:

cn = =   ,     (1.5).

Ak sú všetky platby Ai v rôznych rokoch i rovnaké, pri použití geometrického rádu sa stanoví:

cn =     + ,     (1.6)

Pre zistenie čistej súčasnej hodnoty investície (NPV), ktorá investorovi ukáže, či sa mu oplatí do danej aktivity investovať je potrebné určiť najprv diskontovanú hodnotu kapitálu:

,     (1.7)

Potom je možné vypočítať hodnotu kapitálu po n rokoch pomocou zloženého úročenia:

,         (1.8)

Po spustení prevádzky bioplynovej stanice, začína táto stanice aj generovať príjmy vo forme zisku za predanú koncovú energiu. Ak dostane investor platbu hneď na začiatku prvého roka, môže toto množstvo opäť reinvestovať pri stanovenej hodnote úroku. Počiatočný kapitál c0, ktorý sa vypočíta podľa vzorca (1.6) je kalkulovaný s počiatočnou (vstupným nákladom) platbou A0 a diskontovanými (k referenčnému roku) platbami v jednotlivých  rokoch Ai. Tieto platby sú porovnávané s príjmom v jednotlivých rokoch Bi. Tieto príjmy musia byť rovnako diskontované. Pre prevádzkové obdobie n rokov sa použije nasledujúca formu výpočtu (1.9):

, 

Aby investícia nebola stratová, musí byť hodnota . 

Tieto teoretické výpočty sa budú v rámci tejto aktivity použité na prepočet   reálne nameraných hodnôt jednotlivých parametrov. Plánuje sa vytvoriť model, podľa ktorého si budú môcť budúci investori do technológií na výrobu bioenergie vypočítať, či ich investícia bude zisková alebo nie, pri rešpektovaní individuálnych podmienok jednotlivých investorov. Tieto rovnice sú považované za základné kroky, ktorých ďalším rozvedením a doplnením podľa zistení pri prevádzke bioplynovej stanice v Kapušanoch bude vytvorený všeobecný model, ktorý bude brať do úvahy druh suroviny použitej v substráte, náklady na danú suroviny, výnosnosť danej suroviny z 1 ha, ceny energie, náklady na zabezpečenie chodu stanice tak, aby sa po dosadení do modelu získal jasný obraz, v ktorom sa budú môcť meniť hodnoty jednotlivých parametrov a predpovedať s určitou pravdepodobnosťou ich dopad na ekonomiku prevádzky bioplynovej stanice.
Realizácia aktivity prispeje k lepšej informovanosti podnikateľských subjektov a poskytne im účinný nástroj pre objektivizáciu ich rozhodovania na aký druh biomasy a aký druh premeny primárnej energie na sekundárnu sa budú orientovať. Aktivita výraznou mierou prispeje k rozvoju regiónu tým, že pre podnikateľov na základe poznatkov výskumu a na základe ekonomickej analýzy in-situ bude môcť definovať a prognózovať ekonomické podmienky pestovania a zhodnocovania biomasy. Tým výrazne sa zníži ich podnikateľské riziko a zmiernia sa nepriaznivé regionálne dopady neuváženého investovania.  	
Výstupy (výsledky) aktivity	Výsledkom aktivity budú aj praktické príklady ekonomických dopadov postupov premeny primárnej energie biomasy na koncovú energiu:
1. priamym spaľovaním peliet na výrobu tepla,
2. výrobou etanolu z biomasy,
3. výrobou repkového metylesteru z repky,
4. výrobou bioplynu z biomasy v procese fermentácie,

Výpočtami sa získajú údaje o čistej výťažnosti primárnej energie pri premene na koncovú energiu a porovnajú sa jednotkové náklady na jednotlivé druhy nosičov energie, či už obnoviteľných alebo neobnoviteľných. Získajú sa poznatky o vzájomnej korelácii technologickej premeny a údajov o podmienkach pestovania rastlín. Vypracuje sa návrh energetického využitia kultúrnych rastlín a matematický model návratnosti investície do produkcie bioenergie pri rešpektovaní individuálnych podmienok jednotlivých investorov.	

Podrobný opis aktivity	
Číslo a Názov aktivity	Aktivita 2.2 Riziká, kvalita a bezpečnosť procesov termického zhodnocovania biomasy	
Cieľ aktivity	Cieľom aktivity je vyvinúť model posudzovania rizík pre nové technické riešenie zhodnocovania biomasy. Tento model zohľadní existujúce, ako aj novovznikajúce riziká a umožní riadenie kvality procesov  na báze hodnotenia nákladov na životný cyklus navrhnutého riešenia. Jednotlivé čiastkové úlohy tejto aktivity je možné popísať nasledovne: 
1 Analýza súčasných trendov a postupov posudzovania rizík technológií na spracovanie biomasy. Verifikácia ich účinnosti a efektívnosti vo vzťahu k identifikácii nových rizík v závislosti na špecifickom technickom riešení zhodnocovania biomasy.  

2. Vývoj novej metodiky na posudzovanie rizík technológií na spracovanie biomasy  a jej overenie na navrhovanom technickom riešení.  Tento model bude zohľadňovať základné požiadavky pre vývoj nových postupov a nástrojov posudzovania novovznikajúcich rizík podľa súčasných výskumných trendov -  7RP – IntegRisk. 

3. Verifikácia navrhnutej metodiky posudzovania rizík technológie na spracovanie biomasy v praxi. Doplnenie modelu o špecifický postup hodnotenia efektívnosti nákladov na celý životný cyklus navrhnutej technológie v súlade s požiadavkami na riadenie kvality.	
Termín realizácie aktivity (štvrťrok/rok)	
II/2010 - II/2014	
Opis aktivity	Poslaním aktivity je v súlade s cieľmi 7RP projektu INtegRisk, analýza metód a postupov posudzovania novovznikajúcich rizík aplikovateľných pre procesy  na spracovanie biomasy.  Súčasťou analýzy bude verifikácia existujúcich rizík, hodnotenie efektívnosti a účinnosti nástrojov na ich riadenie, posúdenie legislatívnych a normatívnych štandardov. Výsledkom tejto aktivity bude návrh optimálneho postupu pre posudzovanie a riadenie novovznikajúcich a existujúcich rizík pre technológie spracovania biomasy, pri zohľadnení nového inovatívneho technického riešenia. 
Cieľom tejto aktivity je vývoj softvérovo riešeného modelu pre integrované riadenie rizík (nové a existujúce). Vytvoriť softvérový nástroj pre ich  efektívne  riadenia počas celého životného cyklu navrhovanej technológie spracovania biomasy. Ťažiskom bude zohľadnenie prevádzkových podmienok a ich efektívnosť vo vzťahu k novým a existujúcim rizikám jednotlivých procesov tejto technológie. 
Dôležitou súčasťou tejto aktivity bude overovanie vyvinutého softvéru v praxi. Na základe merania charakteristických parametrov (teplota, vibrácie, hluk) navrhovanej technológie umožní rýchlu  identifikáciu ohrození, s použitím kvalitatívnych a kvantitatívnych výpočtov, riadenie rizík na ich akceptovateľnú úroveň v súlade s koncepciou navrhovanej metodiky.  Prínosom bude dopracovanie po overení tejto metodiky o model analýzy nákladov v jednotlivých etapách životného cyklu tejto technológie pri zohľadnení posúdených rizík, požiadaviek na riadenie a zlepšovanie kvality procesov,   čo umožní efektívne a účinné  riadenie procesov na spracovanie biomasy.	
Metodológia aktivity	Aktivita bude založená na podrobných analýzach a syntézach súčasných trendov posudzovania rizík najmä vo vzťahu k novým priemyselným technológiám. Bude využívať dostupné štandardy a metodiky identifikácie a hodnotenia rizík. Úvodné analýzy sa budú opierať o kvalitatívne metódy. V prípade podrobných analýz sa budú využívať kvantitatívne metódy hodnotenia rizík (QRA), ako sú napr. FTA, ETA, modelovanie dopadov scenárov (výbuch, požiar), poprípade nové navrhované alebo modifikované postupy.	
Výstupy (výsledky) aktivity	Primárnym výstupom tejto časti bude komplexná analýza metód a postupov identifikácie, hodnotenia a posudzovania  novovznikajúcich rizík v procesoch termického zhodnocovania biomasy, na základe výsledkov medzinárodných vedeckých výskumov v tejto oblasti (7RP, projekt InteGrisk).

Na základe komplexnej analýzy bude vyvinutý softvérový model riadenia novovznikajúcich a a existujúcich rizík pre navrhovanú technológiu. Základným princípom tohto modelu bude využitie výstupov z predchádzajúcej analýzy a vývoj takého algoritmu, popr. špecifických  metód pre jednotlivé etapy posudzovania rizík, ktoré zohľadnia integráciu v riadení existujúcich a novovznikajúcich rizík pre všetky procesy navrhovaného technického riešenia termického zhodnocovania biomasy vo všetkých jeho etapách životného cyklu.  

Nosnou časťou aktivity ale bude overenie vyvinutého modelu v praxi a jeho dopracovanie na takú úroveň, aby umožňoval rozhodovanie pre riadenie kvality v procesoch termického zhodnocovania biomasy, tak aby na základe riadenia rizík bolo možné optimalizovať náklady na životný cyklus zariadenia (LCC – life cycle cost).	

Podrobný opis aktivity	
Číslo a Názov aktivity	Aktivita 3.1 Integrovaný informačný portál a diseminácia výsledkov riešenia	
 Cieľ aktivity	Principiálnym poslaním aktivity je vytvorenie, zabezpečenie, prevádzkovanie a rozvoj systému relevantných služieb podporujúcich efektívnu spoluprácu riešiteľských kolektívov v rámci centra s cieľom dosiahnuť požadovanú kvalitu podpory diseminačnej stratégie: riadenie vedomostí, maximalizácia diseminácie a dopadov, efektívny marketing a komercionalizáciu výskumných a vývojových aktivít tak, aby bola zrovnateľná s medzinárodne uznávanými trendmi v predmetnej oblasti výskumu. Inovácie a kvalita z hľadiska procesu a produktov pomôžu zdokonaliť špecializovanú oblasť projektu. Najlepší spôsob, ako to dosiahnuť je efektívna diseminácia výsledkov, a to všetkými partnermi projektu. Transfer výsledkov riešenia bude orientovaný:
* Do praxe - vzdelávanie, kurzy a školenia pre manažérov a energo manažérov orientovaných na využitie biomasy a trvalo udržateľné poľnohospodárstvo, príprava projektov a odborníkov pre využitie ONE z pohľadu výroby surovín a výroby tepla, vytvorenie referenčného pracoviska pre obnoviteľné suroviny, prezentácia nových technológií, báza znalostí o efektívnom využití ONE
* Do výskumu in-situ (na mieste, bez premiestnenia) - modelové riešenia, virtuálne (3D) a reálne demonštrácie nových technologických postupov pre zefektívnenie transferu a komercionalizáciu výsledkov výskumu, návrhy regionálnych energetických konceptov, lokálnych vyhrievacích sietí
* Do vzdelávania:
   - základných a stredných škôl - exkurzie, osveta, názorné demonštrácie riešení, vytvorenie povedomia a stratégie o využití nových technológií pre energeticky, environmentálne a ekonomicky efektívne zhodnocovanie biomasy, zmena myslenia spoločnosti a ich názorov na ONE
   - vysokých škôl - nové študijné odbory vzniknuté z požiadaviek na špecializované odbory, doktorandské štúdium, následné zaradenie predmetov špecializovaných na využitie ONE do vzdelávacieho procesu.

Celá diseminačná stratégia projektu spočíva v štyroch hlavných krokoch:
•	diseminácia a exploatácia výsledkov do praxe, výskumu a do vzdelávania,
•	maximalizácia dopadov,
•	efektívny marketing,
•	postupná komercionalizácia.

a)	Diseminácia a exploatácia výsledkov
Diseminácia bude zameraná na produkty, ale aj procesy. Diseminácia produktov, teda hmatateľných výsledkov projektov, je aktivita, na ktorej sú obdobné partnerstvá založené. Produktmi v tomto prípade môžu byť rôzne príručky, letáky, demonštrácie (virtuálne, aj reálne), osnovy vzdelávacích kurzov ,softvér, web stránky alebo výstupy z analýzy dát. Procesmi v tomto prípade budú skúsenosti a vedomosti získané v projekte. Zameranie diseminácie a prístup bude závisieť od záujmu zainteresovaných v projekte a od ich motivácie a prístupu k projektu. Diseminácia a exploatácia výsledkov počas realizácie projektu zaručí, že projekt bude zodpovedať potrebám a požiadavkám cieľovej skupiny. Do ukončenia projektu sa tento proces preorientuje na následný marketing. Hlavná orientácia diseminácie a exploatácie výsledkov bude orientovaná do praxe, do výskumu in-situ a do vzdelávania. 
b)	Maximalizácia dopadov riešenia
Za účelom maximalizácie dopadu projektu, ako aj za účelom sprístupnenia potenciálnych prínosov z výsledkov projektu, bude vyvinutý efektívny diseminačný plán, ktorý zahrnie:  
•	zriadenie uzavretých prepojení s inými medzinárodnými projektmi založených na obnoviteľných surovinách;
•	zriadenie prepojení a kooperácie s relevantnými Európskymi a medzinárodnými organizáciami;
•	zriadenie partnerských prepojení s konkrétnym smerovaním  aplikovania vyvinutých produktov a riešení.
•	štandardizácia koncepcie systémovej podpory a podpory služieb efektívneho zabezpečenia funkčnosti a prevádzky diseminačného centra, s garanciou jeho rozvoja do budúcnosti.  
c)	Efektívny marketing
Marketingový proces počas trvania projektu pripraví pôdu pre komerčné využitie produktov projektu, pre akceptovanie nových produktov a zabezpečí, aby sa presadil dobrý projektový manažment. Vzniknuté partnerstvo alebo klaster sa bude riadiť nasledujúcimi úlohami:
-	Informovať vlastnú organizáciu o aktivitách, výsledkoch a výhodách projektu. Čím viac sa vedúci pracovníci a kolegovia vo vlastnej organizácii budú cítiť súčasťou toho, čo projekt rieši, tým skôr ho podporia, najmä ak sa vyskytnú problémy.
-	Zapojiť regionálne, národné a medzinárodné orgány/inštitúcie. Tieto organizácie budú zapojené od samého začiatku – ich poradenstvo je neoceniteľné.
-	Zapojiť konečného používateľa. Ten bude zapojený do tvorby a prípravy vzdelávacích materiálov a do posudzovania vhodnosti ich obsahu.  
d)	Komercionalizácia
Tento proces organizačne rieši prípadné poskytnutie produktov výskumu projektu tretej strane za úhradu. Komercionalizácia spoločne vyvinutých produktov nie je vždy jednoznačnou záležitosťou. Partnerstvá a vzájomné vzťahy, vytvorené počas realizácie projektu, sa môžu rýchlo narušiť pri diskusiách o rozdelení prípadných ziskov. Preto všetky projekty, či už zamýšľajú komercionalizovať svoje produkty alebo nie, sa musia dohodnúť na vlastníctve výsledkov medzi partnermi. Takéto dohody by mali uznať práva všetkých partnerov, umožniť prístup k produktom a optimalizovať disemináciu a exploatáciu výsledkov. V tejto fáze projektu môže byť zároveň naplánovaná aj životnosť produktu po ukončení financovania projektu. Zároveň by mali byť zodpovedané nasledujúce kľúčové otázky: ako bude financovaná potrebná inovácia produktu, v prípade požiadavky na podporu zákazníka, kto bude vykonávať servis? Ak produkty prinesú zisk už počas realizácie projektu, bude to deklarované v záverečnej správe.

Pre dosiahnutie tohto cieľa bude vytvorený systém integrovaných diseminačných, znalostných podporných aktivít, ktoré zabezpečia požadovanú kvalitu exploatácie výsledkov, prevádzky znalostného centra a jeho trvalý rozvoj: 
a)	Návrh a špecifikácia portálového riešenia pre systém „diseminačných, informačných, znalostných, exploatačných, prevádzkových a rozvojových služieb“ - (DIZEPRS)
b)	Analýza, identifikácia a následná špecifikácia podporných informačných služieb (systémových, platformových a zdieľaných služieb), štandardizovaného spracovania znalostí generovaných výskumom, používateľských služieb manažmentu znalostí a nadstavbových služieb pre efektívnu disemináciu, využívanie a sledovanie dopadov výsledkov výskumu.
c)	Zabezpečenie systémovej podpory interoperability medzi sieťovo prepojenými aplikáciami IKT (informačné a komunikačné technológie) v rámci spolupracujúcich pracovísk VVAICB, resp. v rámci aktivít s relevantnými externými pracoviskami.
d)	Zabezpečenie elektronickej podpory spolupráce (na princípoch “Collaboration@Work“) riešiteľských kolektívov, ako v rámci VVAICB tak aj v rámci konzorcií s externými (národnými a zahraničnými) pracoviskami.
e)	Formovanie služieb podpory sledovania, spracovania, zdieľania a archivácie medzinárodných a interných informačných resp. znalostných zdrojov na báze OSI (Open Society Iniciative)
f)	Návrh a realizácia informačnej podpory pre priebežné monitorovanie a hodnotenie výkonnosti výskumných a vývojových  projektov a aktivít VVAICB.
Zabezpečenie postupnej implementácie a adaptácie špecifikovaných služieb a vybraných systémových komponentov prostredníctvom integrovaných služieb podporného diseminačného centra.	
Termín realizácie aktivity (štvrťrok/rok)	
II/2010 - II/2014	
Opis aktivity	Realizačné zabezpečenie cieľov aktivity je postavené na účinnej kombinácii výskumných, vývojových, adaptačných a implementačných prác, kde:
•	výskumom a vývojom budú zabezpečované predovšetkým činnosti spojené s identifikáciou a špecifikáciou relevantných metód, modelov a prostriedkov pre štandardizáciu spracovania znalostí v predmetnej oblasti výskumu a to na báze relevantných ontologických, sémantických a formálnych prístupov s možnou väzbou na XML technológie,
•	adaptačný vývoj bude zameraný na výber, úpravu a vzájomnú interoperabilitu existujúcich, resp. dostupných softvérových produktov ,
•	významné dosiahnuté inovačné výstupy projektu budú spojené s formovaním, špecifikáciou a implementáciou relevantných cieľových služieb DIZEPRS -u.

Čiastkové aktivity a činnosti zabezpečujúce prezentované ciele:
a) Vlastným cieľovým produktom aktivity 3.1 je sieťový koncipovaný DIZEPRS, pre ktorý sa v rámci čiastkovej aktivity „a“ a „b“ spracuje návrh a špecifikácia progresívneho portálového systému, ktorý v zmysle čiastkového cieľa „c“, „d“ a „e“ zabezpečí integráciu služieb DIZEPRS a v spolupráci s „workflow“ prostriedkami (väzba na čiastkovú aktivitu „d“ zabezpečí interoperabilitu programových komponentov v DIZEPRS. Kľúčovým výstupom/produktom tejto čiastkovej aktivity je špecifikácia portálového subsystému, ktorá je vstupom do čiastkovej aktivity „g“ ktorá vytvorí funkčnú implementáciu portálu pre DIZEPRS. Súbor špecifikácie sa využije aj na výber stávajúcich programových prostriedkov pre implementáciu systémovej architektúry DIZEPRS.

b) V rámci výskumných aktivít VVaICB sa získa, využije a spracuje pestrá paleta údajov, informácii a znalostí (od experimentálnych údajov až po zložité matematické a sémantické modely). Je zrejmé, že efektívne manažovanie výskumu, využívania, rozvíjania a šírenia výsledkov výskumu, je možné zabezpečiť prostredníctvom relevantného systému manažmentu znalostí, ktorý zohľadní špecifiká informačných zdrojov vedného rámca VVaICB. Z pohľadu návrhu a vývoja relevantného znalostného systému pre DIZEPRS kľúčovými úlohami sú identifikácia a špecifikácia procesov pre získavanie, spracovanie a uchovávanie znalostí. Následne, vo väzbe na bázu znalostí a požiadavky výskumných aktivít sa budú formulovať scenáre „zákazníckych“ služieb pre systém manažmentu znalostí v integrite so ďalšími službami DIZEPRS. Výstupmi čiastkovej aktivity budú:
•	špecifikácia prístupov pre tvorbu programových komponentov zameraných na získanie, spracovanie, poskytovanie a uchovávanie znalostí,
•	súbor požiadaviek koncových používateľov (výskumníkov, prevádzkovateľov, študentov) na služby systému manažmentu znalostí v rámci konceptu DIZEPRS,
•	súbor scenárov pre služby koncovým používateľom (zákaznícke služby) vo väzbe na služby systému manažmentu znalosti v rámci konceptu DIZEPRS.

Všetky uvedené výstupy majú priamu väzbu na ostatné čiastkové aktivity v rámci aktivity 3.1 a nepriamu väzbu na všetky očakávané transfery znalostí z ostatných aktivít tohto projektu. 

c) Účinnosť a spoľahlivosť služieb DIZEPRS je priamu úmerná úrovni zabezpečenia interoperability  jednotlivých programových komponent a IKT aplikácii ako v rámci vlastného DIZEPRSu, tak najmä v rámci ďalších externých, sieťovo prepojených IKT aplikácii v rámci pracovísk spolupracujúcich s laboratóriami a prototypmi centra VVaICB. Riešenia budú zamerané na výber princípov a štandardov podporujúcich “otvorenú“  spoluprácu v rámci sieťových zdrojov. Základom budú princípy a metodiky prezentované v rámci konceptu SOA (Service Oriented Architecture) a konceptov  „workflow“ systémov a štandardov spojených s web- technológiami. Výstupy tejto čiastkovej aktivity:
•	koncepčná, funkčná a technická špecifikácia interoperability, ako pre komponenty intranetovej sieťovej architektúry, tak aj pre  spolupráce s “externými“ extranetovými aplikáciami,
•	výber a formovanie súboru princípov a štandardov podporujúcich “vnútornú“ a “vonkajšiu“ interoperabilitu  z pohľadu  koncepcie DIZEPRSu.

d) Z pohľadu kvality realizácie výskumných aktivít a prác má v rámci konceptu DIZEPRS, kľúčové postavenie subsystému pre podporu sieťovej, interaktívnej (on-line) spolupráce výskumných pracovníkov v rámci pracovísk VVAICB ako aj v rámci národnej, resp. medzinárodnej vedeckej spolupráce centra VVAICB. V aktivite bude riešené:
•	formovanie požiadaviek a špecifikácia služieb pre subsystém spolupráce,
•	výber dostupného programového systému pre podporu spolupráce,
•	navrhnutie postupov adaptácie, implementácie a testovania vybraného programového systému v zmysle spracovaných požiadaviek a špecifikácii,
•	formovanie návrhu na  integráciu subsystému pre spoluprácu do DIZEPRS.

Výstupom bude predovšetkým súbor požiadaviek a špecifikácií (z pohľadu používateľov) na systém elektronickej spolupráce, návrh a realizácia adaptácie, implementácie a testovania vybraného programového systému pre elektronickú spoluprácu a návrh integrácie systému elektronickej spolupráce do DIZEPRS.

e) Významným prínosom pre výskumných pracovníkov bude subsystém služieb DIZEPRS zameraný na cielenú podporu dokumentácie, prezentovania, publikovania a diseminácie výsledkov výskumu a vývoja. Koncepcia a zabezpečenie naznačených služieb DIZEPRS sa budú opierať o princípy prezentované Inštitútom otvorenej spoločnosti (OSI) a na báze metodiky a nástrojov (OAI - Open Archive Iniciative ). Tento prístup dáva možnosť pre efektívne využitie programových prostriedkov z oblasti “Open Source“. Služby subsystému budú plne rešpektovať národnú a medzinárodnú legislatívu v oblasti ochrany autorských práv 
Výstupom z tejto čiastkovej aktivity bude špecifikácia požiadaviek na dokumentačný a prezentačný podsystém, špecifikácia štruktúry subsystému, výber relevantných programových komponentov/nástrojov, adaptácia, implementácia, a testovanie programových segmentov v rámci subsystému a návrh integrácie subsystému do DIZEPRS.

f) Koncepcia DIZEPRS prirodzene podporuje priamu “sieťovú“ spoluprácu výskumných pracovísk VVaICB a tým otvára priestor pre podporu manažmentu centra VVaICB a pre podporu manažmentu jednotlivých výskumných projektov. Tomu zodpovedá spracovanie služieb pre podporu monitorovania a riadenia procesov spojených riešením jednotlivých projektov VVaICB a procesov vlastného strategického a  odborného riadenia VVaICB.
Výstupom z riešenia čiastkovej aktivity bude formovanie požiadaviek na služby podporujúce manažment výstupných a vývojových projektov, manažment VVaICB (koordinácia, rozvoj, prezentácie, “marketingové“ a odborné aktivity a akcie ...) spolu s návrhom na implementáciu špecifikovaných služieb v rámci DIZEPRS a scenármi pre testovanie základného “balíka“ služieb pre podporu monitorovania a riadenia. Prezentované výstupy priamo podporujú kompletizáciu služieb DIZEPRS v zmysle požiadaviek jeho koncových používateľov. Pri riešení sa využijú metódy a prostriedky, ktoré podporujú manažment projektov a metódy procesného riadenia, ktoré priamo podporujú manažment „projektovo riadenej“ organizácie akou je aj VVaICB.

g) Touto čiastkovou aktivitou je zabezpečená vlastná implementácia a štandardizovaná integrácia DIZEPRS-u ako funkčného (prevádzkového) systému, ktorého služby sú dostupné všetkým interným a externým spolupracovníkom centra VVaICB. Z pohľadu účinného marketingu a dopadu aktivít DIZEPRS bude mať významná časť služieb tzv. štatút verejného prístupu (Public Access). Určitá časť úloh čiastkovej aktivity podporuje aj efektívne obstarávanie a implementovanie tých investičných celkov v rámci celého projektu, ktoré spadajú do oblasti IKT resp. majú významné komponenty, ktoré spadajú do oblasti IKT a zabezpečujú v rámci daného investičného celku jeho efektívne používanie resp. podporujú jeho sieťovú dostupnosť a interoperabilitu. Výstupy riešenia čiastkovej aktivity:
•	špecifikácia architektúry DIZEPRS ( na báze princípov SOA),
•	špecifikácia systémových hardvérových a softvérových prostriedkov,
•	špecifikácia programových komponentov v zmysle špecifikácii vo vyššie uvedených čiastkových aktivitách,
•	podpora a podporná dokumentácia pre nákup investičných a neinvestičných prostriedkov z oblasti IKT pre potreby DIZEPRS,
•	formovanie a štandardizácia ukazovateľov pre sledovanie a hodnotenie výkonnosti a kvality služieb DIZEPRS,
•	spracovanie a zabezpečenie  realizačného projektu pre DIZEPRS.
Počas riešenia čiastkovej aktivity sa budú využívať štandardné a osvedčené metodiky, metódy a prostriedky používané pri návrhu a realizácii informačných systémov odvodených od metodológie PMI (Project Management Institute) verzia s r. 2004.	
Metodológia aktivity	Metodológia celej aktivity bude vychádzať z Príručky manažmentu Európskych projektov (A Survival Kit for European Project Management, Comenius - Complementary Measures (2000-0142/001-001 SO2 81ACEC), podľa ktorej bude aktivita rozdelená na tri základné problémové časti:  
1.	Diseminácia a riadenie vedomostí.
Pre efektívnu disemináciu a exploatáciu výsledkov, teda šírenie vedomostí, bude vyvinuté portálové riešenie pre systém „diseminačných, informačných, znalostných, exploatačných, prevádzkových a rozvojových služieb“ - (DIZEPRS) ako kľúčový nástroj na báze krížovej platformy, ktorý bude integrovať vedomosti o potenciálnych a známych produktoch dodávateľského priemyslu s potrebami priemyselnej výroby. Takáto krížová platforma poskytne pomoc Európskej politike (ETP) v podmienkach využitia energetických zdrojov, pre ktorú sú informácie o produktoch a využitých zdrojoch veľmi dôležité. Súčasťou tejto aktivity bude aj tréning na disemináciu vedomostí prostredníctvom publikácií, web stránok a seminárov. Hlavným cieľom je interaktívna a pravidelne aktualizovaná webová stránka s verejnými dátami. Demonštrácia alebo prípadná reklamná kampaň (roadshow) nových produktov bude sprevádzaná interným tréningom na 3D a 4D modeloch.    
Vzhľadom na to, že dosiahnutie uvedenej funkčnosti pre túto aktivitu si vyžaduje profesionálne podporné služby, ktoré zabezpečia komunikáciu a zapojenie sa do činnosti globálnych spoločností s použitím kompatibilných elektronických nástrojov pre spoluprácu – ako sú portály, webové konferencie, tzv. teamroomy, instant messaging a pod., je dôležité využiť centrálne integrované služby diseminačného centra, ktoré budú vyhovovať potrebám partnerstva / klastra a zabezpečia aj ďalší rozvoj do budúcnosti. Tým sa dosiahne naplnenie potrebných požiadaviek na funkčnosť a prevádzku takéhoto diseminačného centra: štandardizácia, vysoký stupeň zabezpečenia, dostatočný výkon, dostatočná dostupnosť, nízke náklady na dlhodobú prevádzku, možnosť integrácie s ostatnými systémami. Funkcionalita takéhoto portálu je založená na troch vrstvách:
a)	systémové služby – poskytnú prístup k základným štruktúram, databázam, workflowu a integračným platformám,
b)	platformové služby – poskytnú hlavné služby okolo bezpečnosti a manažmentu portálového riešenia,
c)	zdieľané služby – poskytnú služby orientované na podporu procesov (kolaborácia, portálové služby, vyhľadávacie služby, manažment obsahu, podpora biznis procesov a reporty), vedúcich k aplikovaniu efektívneho marketingu v praxi a postupnej komercionalizácii výsledkov riešenia. 

2.	Maximalizácia diseminácie a dopadu
Za účelom maximalizácie dopadu projektu a berúc do úvahy širšiu vedeckú komunitu aktívnu na tomto poli v EU, ako aj za účelom sprístupnenia potenciálnych prínosov z výsledkov projektu verejnosti, bude vyvinutý efektívny diseminačný plán, ktorý zahŕňa:  
•	zriadenie uzavretých prepojení  s inými medzinárodnými projektmi patriacimi pod vývoj koncových produktov založených na využití alternatívnych zdrojov energie;
•	zriadenie prepojení a kooperácie s relevantnými Európskymi a medzinárodnými organizáciami, aktívnymi na poli výskumných projektov;
•	zriadenie partnerstva s konkrétnym smerovaním, nie len v rozsahu demonštračnom, ale  aj s prechodom k marketingu a komercionalizácii vyvinutých produktov a riešení.

3.	Školenia a diseminačné aktivity 
Hlavným cieľom je komunikácia o projektových výsledkoch cez vedeckú a priemyselnú komunitu prostredníctvom publikácií a prezentácií na konferenciách; propagácia projektu v rámci mienkotvorných ľudí a širšej verejnosti (noviny, magazíny, odborné publikácie, elektronické médiá a pod.) s vyzdvihnutím ich vedeckej/priemyselnej/sociálnej závažnosti.
Odporúčane metodiky pre riešenie aktivity sa opierajú vo veľkej miere aj o vlastné skúsenosti a produkty získané pri riešení výskumného projektu ABILITIES (6RP/IST). Významným prínosom bude využívanie a adaptácia “OPEN SOURCE“ programových zdrojov. Je potrebné zdôrazniť, že aj riešenia z výskumných projektov 6RP resp. 7RP majú charakter “open source“ riešení. Preto aj  vlastné riešenie DIZEPRS je možné prezentovať ako “open source“ riešenie, čo dáva  priestor pre jeho ďalšie využitie a podporuje jeho dostupnosť pre relevantné pracoviská na Slovensku aj v zahraničí. Súčasne je to otvorený “štandard“ pre budovanie/vývoj podobných systémov resp. pracovísk.	
Výstupy (výsledky) aktivity	Konečným produktom aktivity bude prevádzkovo funkčný portálovo riešený DIZEPRS, ktorý z pohľadu poslania centra VVaICB zabezpečí:
-	koordináciu a hodnotenie aktivít centra VVaICB,
-	exploatáciu výsledkov výskumu v rámci a aj mimo VVaICB,
-	disemináciu, propagáciu, marketing a prípadnú komercionalizáciu aktivít a výsledkov VVaICB,
-	maximalizáciu a efektívnosť dopadov projektu, 
-	spoluprácu VVAICB s ostatnými výskumnými a vývojovými pracoviskami,
-	spoluprácu s praxou, prípravu a spracovanie nových projektov,
-	ďalší rozvoj a udržateľnosť centra VVaICB.
Služby DIZEPRS z pohľadu používateľov centra VVaICB a z pohľadu manažérov zodpovedných za výskumné projekty, resp. iné aktivity VVaICB:
-	monitorovanie a hodnotenie projektov a projektových aktivít,
-	podpora pre diseminačné aktivity (prezentácie, publikácie ... ),
-	prístup k relevantným informačným a znalostným zdrojom a vedomostiam (z interných aj externých  / medzinárodných zdrojov),
-	centralizovaná archivácia relevantných údajov, informácii a znalostí,
-	podpora elektronickej spolupráce v rámci riešenia projektov a všeobecnej spolupráce medzi výskumníkmi resp. výskumnými pracoviskami.
Významným prínosom sú aj výstupy z čiastkových aktivít, ktoré v zmysle integrovaného konceptu DIZEPRS priamo podporujú a zabezpečujú jeho riešenie. Súčasne sa metodiky, metódy, nástroje a produkty použité pri riešení aktivity stávajú  významným prínosom pre znalostnú bázu VVaICB.