Ekoenergetyka zagadnienia technologii, ochrony rodowiska i ekonomiki

Komitet naukowy GWSA: prof. zw. dr hab. Janusz urek prof. nadzw. dr hab. in. Adam Cenian prof. nadzw. dr hab. Adam Karpiski prof. nadzw. dr hab. Jzef Andrzej Straburzyski

Komitet redakcyjny GWSA: prof. Waldemar Polak doc. Tadeusz Noch doc. Wioleta Mikoajczewska mgr Aleksandra Friedberg mgr Alicja Wesoowska

Konferencja Midzynarodowe Spotkanie Klastrw Ekoenergetycznych

Komitet naukowy konferencji: prof. dr hab. in. Jarosaw Mikielewicz, cz. kor. PAN Honorowy przewodniczcy Instytut Maszyn Przepywowych PAN im. R. Szewalskiego, Gdask prof. dr hab. in. Jan Kiciski Przewodniczcy Instytut Maszyn Przepywowych PAN im. R. Szewalskiego, Gdask doc. dr hab. in. Adam Cenian Z-ca przewodniczcego Instytut Maszyn Przepywowych PAN im. R. Szewalskiego, Gdask prof. dr hab. in. Janusz Goaszewski, Uniwersytet Warmisko-Mazurski prof. dr hab. in. Jan Hupka, Politechnika Gdaska prof. dr hab. Micha Jasiulewicz, Politechnika Koszaliska prof. dr Tyde Kyor, Uniwersytet Roskilde, Dania doc. Tadeusz Noch, Gdaska Wysza Szkoa Administracji w Gdasku prof. dr hab. in. Jan Popczyk, Politechnika lska dr in. Andrzej Tonderski, POMCERT, Gdask

Komitet organizacyjny konferencji: doc. dr hab. in. Adam Cenian Instytut Maszyn Przepywowych PAN im. R. Szewalskiego, Gdask mgr in. Maria Bagiska Sekretarz Instytut Maszyn Przepywowych PAN im. R. Szewalskiego, Gdask mgr in. Micha Grski Instytut Maszyn Przepywowych PAN im. R. Szewalskiego, Gdask dr in. Sylwia Polesek-Karczewska Instytut Maszyn Przepywowych PAN im. R. Szewalskiego, Gdask

Ekoenergetyka zagadnienia technologii, ochrony rodowiska i ekonomikiPraca zbiorowa Redakcja naukowa Adam Cenian Tadeusz Noch

Gdask 2010

Recenzjaprof. dr hab. in. Jan Kiciski Instytut Maszyn Przepywowych PAN im. R. Szewalskiego, Gdask

Wydawnictwo nie ponosi odpowiedzialnoci za treci poszczeglnych artykuw

Redaktor techniczny Tomasz Mikoajczewski

Wydanie pierwsze, objto 11,3 ark. wyd., Gdask, 2010

Druk i oprawa Sowa-Druk na yczenie, www.sowadruk.pl, tel. 22 431 81 40 Copyright by Wydawnictwo Gdaskiej Wyszej Szkoy Administracji, Gdask 2010

WYDAWCA W yda w n i c t w o Gdaskiej Wyszej Szkoy Administracji 80-656 Gdask, ul. Wydmy 3 tel. 58 305 08 12, 58 305 08 89 mail: wydawnictwo@gwsa.pl www.gwsa.pl/wydawnictwo ISBN 978-83-89762-27-6

SPIS TRECI

Wstp....................................................................................................... 7

Cz I. Biogazownie dla PomorzaJanusz GoaszewskiBiogazownia rolnicza................................................................................... 10

Vilis DubrovskisBiogaz na otwie ........................................................................................ 22

Urszula GobiowskaProdukcja rzepaku w Polsce w kontekcie Narodowego Celu Wskanikowego (The National Index Target) .................................................. 39

Waldemar GostomczykOcena efektywnoci inwestycji biogazowych ................................................... 55

Micha JasiulewiczPotencja produkcji biogazu w Polsce ............................................................. 81

Ksawery Kuligowski, Andrzej Tonderski, Mariusz WjcikBiogaz z alg szanse i zagroenia ...............................................................103

Piotr Lampart, Przemysaw KowalskiKogeneracja w oparciu o rda biomasy / biogazu .........................................121

Aleksandra ukaszek, Wojciech ukaszekBurak energetyczny krl rolin energetycznych .........................................145

Grayna Rabczuk, Adam CenianOdpady komunalne odnawialne rdo energii .............................................167

Bogumia RopiskaProdukcja brykietu ze somy jako rdo dochodw rolniczych studium przypadku .................................................................................185

Izabela Wardach, Adam CenianOdpady biodegradowalne w wojewdztwie pomorskim ....................................195

Jacek WereszczakaProdukcja biomasy jako energetycznego surowca odnawialnego i utylizacja pofermentu...............................................................................224

Timo WeckrothPrzykad z Finlandii: produkcja biogazu z drewna ukad kogeneracyjny ...........241

Mariusz Wjcik, Andrzej TonderskiRegion Morza Batyckiego jako rdo dobrych praktyk dla biogazu ...................244

Patrycjusz ZarbskiAtrakcyjno inwestycyjna gmin woj. pomorskiego dla przedsiwzi gospodarczych zwizanych z produkcj energii ze rde odnawialnych ..............257

Cz II. Energetyka soneczna, wiatrowa i inteligentne sieciPiotr DoerfferMoliwoci badawcze IMP PAN w zakresie turbin wiatrowych ............................270

Micha Grski, Adam CenianSkojarzona produkcja ciepa i energii elektrycznej z promieniowania sonecznego .............................................................................................275

Jan IwaszkiewiczSuperkondensatory magazyny energii elektrycznej ......................................282

Jan Iwaszkiewicz, Tomasz Rawiski, Bogdan SedlerPowstanie inteligentnych sieci elektroenergetycznych niezbdny warunek rozwoju i wykorzystania zielonej energetyki: odnawialnych rde energii ...........................................................................................292

Zdzisaw KustoPorwnanie elektrowni wiatrowych w szacowanej produkcji energii elektrycznej oraz dopasowaniu do danych warunkw wiatrowych ......................306

Zdzisaw Kusto, Tadeusz NochMetoda kosztw narastajcych w ocenie ekonomicznej efektywnoci przedsiwzi inwestycyjnych w energetyce rozproszonej ................................322

Tadeusz NochPompa ciepa a energia soneczna w zapotrzebowaniu na ciepo ........................346

Anna Lisowska-Oleksiak, Andrzej P. Nowak, Monika Wilamowska, Katarzyna SzybowskaElektrochemiczne Ukady Stosowane w Urzdzeniach do Magazynowania Energii.....................................................................................................365

Wojciech LitwinPierwsza w Polsce pasaerska jednostka pywajca z zasilaniem solarnym..........370

Jrg MayerInteligentna sie (smart grid / Combined Power Plant) w Kassel .......................379

Cz III. Technologie i projekty innowacyjnePawe Bakun, Damian GadzialskiProjekt Energetyczny Dom ..........................................................................390

Marcin ZagrskiProgram Energa Biogaz ..............................................................................400

Carlo GonellaEnergia z odpadw komunalnych przy wykorzystaniu praso-ekstrudera VMpress...................................................................................................405

Christian HemerkaNowoczesne instalacje biogazowe firmy PPM technologia i zastosowania w Polsce ..................................................................................................409

Aleksandra ukaszek, Wojciech ukaszekELECTRA bezodpadowa i bezwonna produkcja biogazu i energii elektrycznej ....414

Krzysztof PuzdrowskiWELtec BioPower efektywno ze stali szlachetnej.....................................422 Science2Business projekt wsparcia dla innowacyjnych technologii ..................427

WSTP

Energetyka rozproszona oparta na wykorzystaniu biomasy, wiatru i promieniowania sonecznego jest szans na rozwj regionw pnocnej Polski. Pomorze Gdaskie importuje ponad 90 procent energii elektrycznej z innych regionw kraju, a bezpieczestwo energetyczne regionu dalekie jest od stanu podanego. Ponadto zielona energetyka moe sta si motorem gospodarczym Pomorza, szczeglnie w regionach sabiej zaludnionych. Jedn z rozwaanych opcji energetyki jest rozwj biogazownictwa, wspieranego przez Rzdowy Program Innowacyjna Gospodarka Rolnictwo Energetyczne. Uprawa i wykorzystanie rolin energetycznych moe zapewni stabilizacj produkcji i godne przychody, gdy dochody ze standardowej produkcji rolnej nie gwarantuj stabilizacji, a ceny skupu nie s wysokie. Seminarium Biogazownie dla Pomorza, organizowanego w ramach zadania Biznes projektu BSR Bioenergy Promotion, czciowo finansowanego przez Uni Europejsk (Europejski Fundusz Rozwoju Regionalnego), poprzez sesje tematyczne i rozmowy biznesowe, ma na celu uatwi podjcie decyzji o ewentualnych inwestycjach w produkcj biomasy i biogazownie. Tematyka spotkania bdzie oscylowaa wok wykorzystania biomasy (w tym biomasy i odpadw pochodzenia rolniczego) na cele energetyczne

7

poprzez stosowanie technologii wykorzystujcych biogaz. Seminarium jest czci Midzynarodowego Spotkania Klastrw Ekoenergetycznych organizowanego przez Batycki Klaster Ekoenergetyczny, w tym: Urzd Marszakowski Wojewdztwa Pomorskiego, Instytut Maszyn Przepywowych PAN, Politechnik Gdask, Politechnik Koszalisk, Gdask Wysz Szko Administracji, POMCERT, Fundacj Poszanowania Energii w Gdasku, Polskie Stowarzyszenie Biogazu i IMPLASER oraz Agencj Restrukturyzacji i Modernizacji Rolnictwa. Druga cz spotkania jest powicona energetyce sonecznej, wiatrowej oraz sieciom inteligentnym. To wanie rozwj sieci inteligentnych i sprawnych technologii magazynowania energii daje szans na szybszy i stabilniejszy rozwj ekoenergetyki. Adam Cenian Tadeusz Noch

8

Cz I Biogazownie dla Pomorza

Janusz Goaszewski*

BIOGAZOWNIA ROLNICZA

Streszczenie W pracy przedstawiono podstawowe wiadomoci odnonie technologii biogazowych, substratw do produkcji biogazu, wydajnoci energetycznej oraz procesu fermentacji. * * * Wprowadzenie. wiatowy popyt na energi systematycznie ronie. Szacuje si, e w Unii Europejskiej do 2030 r. czne zuycie energii wzronie o 25% i w przypadku braku istotnej dywersyfikacji rde wskanik importu energii z obecnego poziomu 50% zwikszy si do 70%. Jest ju klarowne, e Europa, a take Polska zmierzaj w istocie do modelu bezpieczestwa energetycznego, w ktrym energia bdzie pozyskiwana z rnych rde i bdzie jednoczenie czyst dla rodowiska chodzi o racjonalne wykorzystywanie wszystkich potencjalnych rde energii, zarwno z grupy tzw. odnawialnych, jak i tradycyjnych paliw kopalnych oraz energii jdrowej. Dzisiaj, w strukturze wykorzystania odnawialnych rde*

Batycki Klaster Ekoenergetyczny w Gdasku Centrum Bada Energii Odnawialnej UWM w Olsztynie

10

energii w UE dominuje biomasa, stanowica 65% wszystkich rde energii odnawialnej; w dalszej kolejnoci znajduj si energia wodna (27%), geotermalna (4%), wiatru (3%) i soca (1%). Prawdopodobnie, podane relacje w niewielkim stopniu zmieni si w najbliszej przyszoci. Zatem, jeli biomasa jawi si jako zasadnicze rdo energii odnawialnej, to jaki nonik energii z przetworzenia biomasy jest najbardziej efektywny. Wiele analiz wskazuje, e jest to biogaz. Wynika to nie tylko z uniwersalnoci biogazu w sensie moliwoci wykorzystania na cele paliwowe i energetyczne, ale przede wszystkim z wysokiej wydajnoci energetycznej. W przeliczeniu na jednostk powierzchni wiksz potencjaln wydajno ni procesy produkcji biogazu moe mie proces pirolizy i produkcja Btl, jednake warto energetyczna tego paliwa jest nieznacznie nisza ni biogazu (tab. 1). Tabela 1. Potencjalna wydajno biopaliw. Biopaliwo Olej rzepakowy Biodiesel Btl Bioetanol Biometan Wydajno l/(ha rok) 1480 1550 4030 2560 3560 kg/(ha rok) GJ/(ha rok) 51 51 165 54 178

rdo: Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V.

11

W porwnaniu z innymi rdami energii korzystnie ksztatuje si warto opaowa biogazu; jest mniejsza ni gazu ziemnego, ale na poziomie wgla kamiennego i zdecydowanie przewyszajca warto energetyczn drewna opaowego (tab. 2). Tabela 2. Warto opaowa wybranych paliw. Rwnowanik 1m3 biogazu o wartoci opaowej 26 MJ/m3 1.0 m3 1.1 m3 0.6 l 1.1 kg 2.0 kg

Rodzaj paliwa Biogaz Gaz ziemny Olej napdowy Wgiel kamienny Drewno opaowe

Warto opaowa 20-26 MJ/m3 22.5 MJ/m3 41.9 MJ/l 23.4 MJ/kg 13.3 MJ/kg

rdo: opracowanie wasne na podstawie Szlachta, 2007.

Gwny skadnik biogazu metan powstaje naturalnie w procesie biodegradacji materiau organicznego przebiegajcego w warunkach beztlenowych. Proces ten jest istotnym elementem biogeochemicznego obiegu wgla w rodowisku. Ostatnim ogniwem w tym procesie jest metanogeneza, w wyniku ktrej powstaje metan. Kadego roku w skali wiata do atmosfery uwalnia si okoo 800 mln ton

12

metanu, w tym 90% pochodzi z dekompozycji biomasy, a pozostae iloci metanu powstaj w procesach przerbki paliw kopalnych. Naturalnym rdem metanu jest gaz naturalny znajdujcy si w zoach podziemnych (podwodnych) zawierajcy 85% metanu lub gaz botny wydzielany na grzzawiskach, zawierajcy oprcz metanu take 5-16% etanu i ok. 8% wodoru. Biogazownie rolnicze. W zalenoci od rodzaju substratu (wsadu biomasy), biogazownie mona podzieli na rolnicze, komunalne (utylizacyjne) oraz rolniczo-utylizacyjne. Pozostamy przy biogazowniach rolniczych, w ktrych gwnym substratem jest biomasa z pozostaoci pochodzenia rolniczego (odchody zwierzce, przetwrstwo rolno-spoywcze) oraz dedykowanej produkcji rolinnej, tzn. ukierunkowanej na celow produkcj i pozyskanie rolinnego surowca energetycznego. Produkcja metanu w biogazowni w procesie anaerobowej fermentacji biomasy jest niczym innym jak przypieszeniem naturalnego procesu trwajcego miliony lat. W zalenoci od rodzaju fermentowanej biomasy udzia metanu w biogazie moe stanowi 4070% Wrd pozostaych skadnikw biogazu dominuje dwutlenek wgla 30-50%, i w maych ilociach inne gazy (do 5-10%), w tym wodr i siarkowodr. Warto zaznaczy, e odpowiednie sterowanie procesem fermentacji (dobr mikroorganizmw) w biogazowni moe prowadzi do uzyskania wikszego udziau wodoru w biogazie. Jakkolwiek w procesie fermentacji mona wyrni wiele etapw (rys. 1), to mona je sprowadzi

13

do dwch zasadniczych faz: fermentacji kwanej i metanowej. W fazie kwanej rozkadane s gwnie wglowodany do kwasw organicznych, ale take produktami rozkadu s gazy takie jak dwutlenek wgla, siarkowodr oraz niewielkie iloci metanu. W fazie metanowej odczyn substratu zmienia si na zasadowy, rozkadane s gwnie kwasy tuszczowe i powstaj zasadnicze produkty fermentacji metan i dwutlenek wgla.

Rysunek 1. Proces fermentacji metalanowej. Proces technologiczny. Z technologicznego punktu widzenia wyjciowe jest okrelenia liczby etapw procesu technologicznego (proces jednolub wieloetapowy), temperatury procesu technologicznego (fermentacja psychrofilowa, mezofilowa lub termofilowa), trybu napeniania fermentatora (proces niecigy lub cigy), sposobu prowadzenia fermentacji

14

ze wzgldu na zawarto suchej masy substratu (fermentacja mokra lub sucha) oraz sposobu zaszczepienia fermentatora (reaktora) odpowiednim skadem drobnoustrojw prowadzcych proces fermentacji. Z kolei w opracowaniu logistyki funkcjonowania biogazowni istotne jest uwzgldnienie kolejnych etapw w cigu technologicznym: zabezpieczenie cigej poday biomasy o wysokim potencjale fermentacyjnym, wstpna obrbka i konserwacja biomasy, praca reaktora, produkcja biogazu, oczyszczanie, przechowywanie, wykorzystanie, skadowanie oraz zagospodarowanie pozostaoci pofermentacyjnych (rys. 2).

Rysunek 2. Przykadowy proces technologiczny produkcji biogazu z biomasy rolin.

15

Substrat. Wydajno biogazowni zaley od rodzaju substratu. Generalnie im bardziej surowiec jest skoncentrowany energetycznie tym wikszy jest jego potencja energetyczny. Zwrmy jednake uwag na fakt, e degradacja tuszczw (rolinne, zwierzce) oraz gliceryny (produkt odpadowy w procesie estryfikacji przy produkcji biodiesla) przebiega wolniej anieli degradacja wglowodanw (tab. 3). Z surowcw rolinnych najwartociowszym dzi surowcem do produkcji biogazu jest kiszonka z kukurydzy, przede wszystkim z ekonomicznego punktu widzenia. Wysoki potencja energetyczny w tym kontekcie ma take burak cukrowy i pastewny. Tabela 3. Wydajno biogazu z 1 tony substratu pochodzenia rolinnego. rdo biomasy Gliceryna Tuszcze Kiszonka z kukurydzy (s.m. 30%) Burak cukrowy (s.m. 23%) Zielonka Domowe odpady organiczne Wywar gorzelniany Krajanka buraczana Wysodziny browarniane Biogaz, m3 840 800 180 170 110 90 80 75 75

Opracowanie wasne na podstawie: European Biomass Statistics 2007, Kujawski i in. 2007.

16

Spektrum potencjalnego rda biomasy do biogazowni rolniczej jest bardzo szerokie i moe obejmowa nie tylko rolinno ldowa, ale take i wodn (fot. 1).

Fotografia 1. Wybrane rda biomasy o wysokim potencjale energetycznym (fot. M. Krzemieniewski,17

K. uk-Goaszewska, K. Jankowski, M. Stolarski). Z grupy rolin ldowych na uwag zasuguj: kukurydza, trawy (mozga, ycica, tymotka), roliny motylkowate, roliny zboowe (sorgo), roliny tradycyjnie uprawiane na pasz o znanych technologiach konserwacji biomasy (rolinno k, siano, sianokiszonki, kukurydza, yto, roliny motylkowate), roliny o wysokiej energetycznej produktywnoci relatywnie mao poznane (miskant, kapusta pastewna, sonecznik bulwiasty, rdestowiec sachaliski, a take pewne formy rzewienia czy pokrzywy), pozostaoci rolnicze (licie buraka, makuchy rzepaku, soma), pozostaoci przemysu biopaliwowego (gliceryna) oraz rolno-spoywczego (odpady piekarnicze, masarskie), i inne. Wrd form wodnych duy potencja energetyczny moe mie biomasa glonw, sinic i powszechnie wystpujcych rolin, takich jak rzsa wodna. Wrd funkcjonujcych dzisiaj instalacji biogazowni na surowiec rolinny mona poda przykad biogazowni rolniczej DRANCO-FARM w Nstedt, Niemcy (rys. 3).

18

Rysunek 3. Biogazownia rolnicza DRANCO-FARM w Nstedt, Niemcy (rdo: www.ows.be). Ciga poda substratu do reaktora. W odniesieniu do surowca rolinnego najlepiej poznanym sposobem jego konserwacji jest kiszenie. Najoglniej, jest to proces fermentacji mlekowej, ktry prowadzi do obnienia pH biomasy i do zahamowania wzrostu szkodliwych organizmw powodujcych procesy gnilne. Fermentacja kwasu mlekowego poprzez zainicjowanie degradacji polisacharydw jest take wstpnym etapem kondycjonowania substratu do biogazowni. Rozwizaniem w tym zakresie moe by take opracowanie tzw. zielonej tamy poday surowca, obejmujcej sekwencj poday rnej wieej biomasy, a w okresie zimowym wykorzystanie kiszonki. Alternatywnie mona tu take rozpatrywa wykorzystanie innych form przechowywania biomasy rolinnej, takie jak siano, sianokiszonki, czy uzyskanej z prasy silnego zgniotu.19

Wydajno energetyczna i potencjalne korzyci. Przecitna wydajno biometanu z biogazowni ksztatuje si w szerokich granicach 400-5400 m3 metanu z 1 ha, co odpowiada produkcji 4-53 MWh ha-1. Sprawno biogazowni rolniczych przy produkcji energii elektrycznej i cieplnej moe siga 85%, z czego 35% stanowi energia elektryczna, a 50% energia cieplna. W kalkulacji ekonomicznej po stronie pozytyww mona uwzgldnia przychody ze sprzeday: energii elektrycznej wraz ze wiadectwami pochodzenia, energii cieplnej, usugi utylizacyjnej, pozostaoci pofermentacyjnej jako nawozu organicznego, uniknitej emisji CO2. Podsumowanie. Z pewnoci biogazownie rolnicze bd istotnym elementem produkcji energii ze rde odnawialnych. Biogazownia jest dzi i bdzie w przyszoci najefektywniejszym sposobem utylizacji materiau organicznego uciliwego dla rodowiska, w tym take pochodzenia rolniczego. Szerokie wykorzystanie w biogazowni surowca rolinnego z upraw dedykowanych oraz produkowanego na gruntach wyczonych z produkcji paszowej i spoywczej, a take pozostaoci przemysu rolno-spoywczego i biopaliwowego bdzie swoistym stymulatorem rozwoju aktywnoci i przedsibiorczoci rodowisk lokalnych, gwnie wiejskich. Przyszociowym rdem wartociowego substratu fermentacyjnego moe okaza si biomasa wodna, szczeglnie w regionach o naturalnym potencjale produkcji tego typu biomasy. Dzisiejsza wiedza w zakresie technologii prowadzenia procesw fermentacyjnych wskazuje, e parametry

20

technologiczne procesu produkcji biogazu mona dostosowa do konkretnego substratu, co z kolei umoliwia wykorzystanie naturalnych lokalnych zasobw energetycznych oraz postp innowacyjny w kierunku systematycznego zwikszania efektywnoci energetycznej. Biogazownia rolnicza jest doskona skadow skalowalnego systemu energetycznego i implementacji w praktyce idei kogeneracji rozproszonej na bazie zrnicowanych rde energii produkowanej lokalnie.

AGRICULTURAL BIOGAS INSTALATIONSummary Basic information related to biogas technologies, substrates and biogas yields as well as fermentation process is presented.

21

Vilis Dubrovskis*

BIOGAZ NA OTWIE

Streszczenie W pracy opisano histori oraz stan obecny produkcji biogazu na otwie. Szczegowe badania realizowane s na stanowiskach laboratoryjnych w 21 bioreaktorach. W opracowaniu prezentuje si wybrane rezultaty przeprowadzonych prac badawczych. Od 18 lat funkcjonuje biogazownia na fermie trzody chlewnej. Opracowano projekt (do chwili obecnej niezrealizowany) biogazowni na gnojowicy wytworzonej przy hodowli 24 000 wi oraz na odchodach ptasich 1,3 miliona ptakw. Obecnie na otwie biogaz jest produkowany tylko w 6-ciu instalacjach. Prezentowane s take rezultaty oraz najnowsze dziaania zwizane z realizacj Programu Biogazowego 2007-2013. 1. Wstp otwa jest niewielkim krajem, ktry odzyska niepodlego 21 sierpnia 1991roku. Obszar 63000 km2 zamieszkuje 2,3 miliona mieszkacw. Kraj dysponuje niewielkimi zasobami wasnych z naturalnych. Zapotrzebowanie na gaz ziemny oraz produkty naftowe a take poowa zapotrzebowania na energi elektrycznLatvia University of Agriculture, Institute of Agricultural energetic, Latvia Biogas Association, vilisd@inbox.lv.*

22

realizowane s poprzez import. Rzd otewski ratyfikowa Ramow Konwencj Klimatyczn a nastpnie Krajowy Komunikat Republiki otewskiej przygotowany w ramach Konwencji Klimatycznej ONZ z roku 1995. Jednym z waniejszych zagadnie poruszanych w dokumencie jest zagadnienie skadowisk odpadw stanowicych jedno z gwnych rde emisji metanu na otwie. Istnieje wiele korzyci wynikajcych z produkcji biogazu. W biogazowniach moe by przetwarzany atwo dostpny materia taki jak odchody zwierzce czy odpady z upraw rolnych. Wytwarzany w wyniku procesw fermentacyjnych w instalacjach biogazowych gaz stanowi czyste, wysokiej jakoci paliwo gazowe. Odpad poprodukcyjny przefermentowana mieszanina uytych substratw stanowi cenny nawz. Jako tego nawozu jest czsto lepsza ni nawozu otrzymanego np. w procesie tradycyjnego kompostowania masy odpadw o tym samym skadzie. Biogaz moe by wykorzystany do produkcji ciepa oraz elektrycznoci a take jako paliwo transportowe. 2. Historia Pierwsza biogazownia na otwie zostaa wybudowana na pocztku lat 60-tych ubiegego wieku przy zakadzie produkcji etanolu w procesach wytwarzania witaminy B12 z kiszonki na pasz dla zwierzt. Biogazownia funkcjonowaa tylko dwa lata w zwizku z zamkniciem produkcji etanolu.

23

2.1. Laboratoria na fermach hodowli wi Najwiksza na otwie ferma trzody chlewnej (29800 wi), od 1977 roku generuje gnojowic w iloci 300m3 dziennie oraz rne inne odpady.

Rysunek 1 Wyposaenie laboratorium B10 dla bada fermentacji beztlenowej. 1 manometer; 2 zbiornik gazu; 3 zbiornik na wod;

24

4 komora ogrzewana z 10 zbiornikami fermentacyjnymi; 5 ukad automatycznego mieszania; 6 urzdzenia grzewcze. Rozwizaniem problemu byo zastosowanie technologii fermentacji anaerobowej (beztlenowej). Prace badawcze na fermie podjto we wsppracy z Instytutem Mikrobiologii. Kompleks badawczy obejmowa 21 zbiornikw fermentacyjnych o pojemnoci od 3 l do 1m3 oraz szereg rnych urzdze technologicznych w tym np. system do oczyszczania biogazu z H2S i in. W okresie 1981-1988 wykonano wiele prac eksperymentalnych. Przy pomocy ukadu fermentacyjnego B10 (rys. 1) przeprowadzono badania dotyczce wydajnoci wytwarzania biogazu dla rnego typu biomasy: obornik zwierzcy, odpady z upraw rolnych, resztki ywieniowe, i in. Przy pomocy ukadu B4 wykonano badania produkcji biogazu przy zmianie temperatury od 280 C do 600 C z krokiem 20C. Moduy fermentacyjne o 75l, 250l oraz 1m3 zostay wykorzystane przy badaniach wpywu rnych czynnikw takich jak wieo surowca, zawarto materii organicznej, relacja C:N, zawarto czstek staych, fluktuacje temperatury, pH, HRT, masowe natenie przepywu biomasy (LR-loading rate), sprawno mieszania, wpyw inhibitorw oraz katalizatorw procesw etc. W wyniku dugookresowych bada natenia przepywu biomasy (loading rate) w warunkach fermentacji mezofilnej oraz termofilnej stwierdzono, e dla nate przekraczajcych 30g/l DOS w temperaturze 400C oraz dla 50g/l DOS w temperaturze

25

540C, obserwuje si obnienie poziomu produkcji biogazu z gnojowicy (rys. 2). Badano take wpyw obecnoci antybiotykw oraz rodkw dezynfekujcych w oborniku. W celu optymalizacji procesu badano wpyw wstpnej obrbki surowca poddawanego fermentacji. Przebadano szereg rnych konstrukcji zbiornikw fermentacyjnych take pod ktem optymalizacji sprawnoci badanych procesw. W rezultacie zostaa zaprojektowana i opatentowana w ZSRR instalacja fermentacyjna. Ukad zawiera cztery sekcje oraz zbiorniki suce do unieruchomienia bakterii. Wiele rezultatw bada opublikowano.

Rysunek 2 Wskanik obcienia biomas w zalenoci od temperatury. 2.2. Biogazownia na fermie 3000 sztuk trzody chlewnej Budow biogazowni rozpoczto 25.05.1983 na fermie trzody chlewnej Papardes. Biogazownia zawieraa dwa poziome zbiorniki fermentacyjne (rys. 3) o pojemnoci 75 m3 kady. Pocztkowo jeden ze

26

zbiornikw mia dwie sekcje drugi za cztery. Pozytywne rezultaty uzyskane dla 5-dniowego HRT przy temperaturze 54 0C pozwoliy na rozpoczcie dugoczasowych bada efektywnoci produkcji biogazu w kadym ze zbiornikw fermentacyjnych. Kadego dnia oba zbiorniki napeniane byy gnojowic tego samego typu. W okresie 54 dni rejestrowano lepsze wyniki dla zbiornika fermentacyjnego zoonego z czterech sekcji.

Rysunek 3 Schemat technologiczny biogazowni na fermie Papardes. 1 zbiornik na wie gnojowic, 2 zbiornik masy fermentacyjnej, 3 komora fermentacyjna, 4 zbiornik gazu, 5 kocio parowy, 6 basen do ogrzewania gnojowicy, 7 basen na gorc wod. Instalacja ta bya pierwsz instalacja biogazow w byym ZSRR, pracujc na gnojowicy zwierzcej w temperaturze 540C. Biogazownia funkcjonowaa do roku 2001, gdy w wyniku awarii (wywoanej niewaciw obsug) zbiorniki fermentacyjne zostay uszkodzone. Uzyskane rezultaty zebrano w Tabeli 1.

27

Nasza technologia opiera si na wysokotemperaturowych (540C) procesach termofilnych dajcych efekty sanitarne oraz krtkim czasie HRT. Wwczas niszczona jest tylko cz materii organicznej szybko ulegajcej degradacji natomiast frakcja dla ktrej procesy rozpadu zachodz wolniej jest wykorzystywana przez mikroorganizmy produkujce humus. Tabela 1 Nazwa Uzysk biogazu Energia z biogazu Uzysk CH4 / kg DOS CH4 / m3 gnojowicy w komorze Uzysk biogazu Zawarto CH4 Szybko dostarczenia substratu Jednostki m3/dzie MJ/dzie m3/kg DOS dziennie m3/m3 dziennie m3/kg DOS dziennie % % Wyniki. Okres obserwacji 730 dni 264,87 6091,92 0,320 1,7

0,518 64 18,25

Badania procesw fermentacyjnych gnojowicy prowadzono przy wsppracy z Instytutem Gospodarki Rolnej (Institute of Agriculture Economics). Znaczcy wzrost uzysku biogazu obserwowano przy zastosowaniu kukurydzy, traw, i innych dodatkw.

28

2.3. Moduowy zbiornik fermentacyjny Pozytywne rezultaty uzyskane przy pracy pierwszej biogazowni potwierdziy moliwo uruchomienia podobnych instalacji na wielu fermach na otwie. W celu uruchomienia produkcji seryjnej zbiornikw fermentacyjnych, na skal przemysow, zaprojektowano moduow wersj zbiornika. Zbiornik ten o pojemnoci 100m3, z urzdzeniem mieszajcym moe zawiera cztery sekcje. W zalenoci od specyfiki fermy mona zastosowa instalacje 2,4...n moduowe. 2.4. Biogazownia dla fermy 29,8 tys. sztuk trzody chlewnej W oparciu o uzyskane dowiadczenia i dotychczasowe rezultaty opracowano projekt dla rozkadu anaerobowego gnojowicy w iloci 300t/dzie uzyskiwanej z duej fermy trzody chlewnej. Model tej biogazowni ilustruje rys. 4.

Rysunek 4. Model biogazowni dla fermy trzody chlewnej.

29

Przewidywano uzyskanie 4,3 m3 biogazu/dzie. Realizacja projektu zostaa wstrzymana ze wzgldw finansowych. 2.5. Biotechniczny kompleks Ogre Kompleks biotechniczny (rys. 5) zosta zaplanowany jako przedsibiorstwo rolne, ktre czy w sobie najlepsze rozwizania dla hodowli speniajcej, moliwie jak najlepiej wymagania rodowiskowe oraz wymagania ukadu zrwnowaonego. Kompleks ten mia obejmowa farm byda, farm trzody chlewnej, grunty uprawne, urzdzenia do pozyskiwania biaka z lici, urzdzenia do suszenia ziarna, kontroli wilgotnoci, instalacj CO2 oraz biogazowni.

Rysunek 5. Schemat kompleksu biotechnicznego.

30

Wykonano system irygacji gruntw, w ktrym stosowano przefermentowan gnojowic jako nawz. Projekt takiego kompleksu wykonano i w ramach etapu pierwszego zbudowano system irygacyjny. Z gruntw o powierzchni 460ha zbierano trawy cztery razy w roku. Realizacj projektu przerwano w zwizku z procesami prywatyzacyjnymi rozpocztymi w tym okresie. 2.6. Biogazownia w Uzvara Instytut Mikrobiologii zbudowa may zbiornik fermentacyjny (50 m3). Budow biogazowni w tej miejscowoci zrealizowaa inna firma zewntrzna w roku 1985. Przedmiotem bada by rozkad fermentacyjny lici burakw cukrowych, kukurydzy i innych pozostaoci poprocesowych uzyskiwania biaka z lici. Ukad ten zbudowany zosta tylko do celw badawczych i funkcjonowa bardzo krtko. 2.7. Produkcja biogazu na oczyszczalni ciekw Daugavgriva Oczyszczalnia ciekw Daugavgriva w Rydze rozpocza prac w 1992 roku. Produkcj biogazu rozpoczto w roku 1994. W okresie pocztkowym gaz ten by wykorzystywany do wytwarzania pary. System ogrzewania oraz instalacja fermentacyjna zostay ulepszone w roku 1998. Gdy zwikszono produkcj gazu zainstalowano jednostk CHP o 1MWe. Problem z zawartoci H2S rozwizano w roku 2004 poprzez zastosowanie specjalnego urzdzenia redukujcego zawarto H2S. Biogazownia ta produkuje biogaz w iloci ok. 400 m3/h.

31

2.8. Biogaz ze skadowisk odpadw Obecnie 4 wysypiska odpadw wyposaone s systemy ekstrakcji gazu: Getlini, Daibe, Grobina and Skede. Wysypisko Getlini zajmujce powierzchni 87ha ma 37 lat. Rocznie kierowanych jest tam ok. 205 000 t odpadw komunalnych z regionu Rygi, a dodatkowo okoo 45 000 t odpadw przemysowych. W starszej czci wysypiska znajduje si 167 studni wertykalnych. W nowej czci wprowadzono instalacje dla poziomej ekstrakcji gazu. W komorach energetycznych, w ktrych zbierane s odpady, zainstalowano systemy cyrkulacyjne w celu infiltracji. Uzyskany biogaz jest wykorzystywany do produkcji elektrycznoci w jednostkach CHP. Rezultaty dziaania biogazowni zebrano w tabeli 2. Tabela 2 Biogaz Rok Nm32002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2549000 8191011 12633270 12212326 13450766 13707697 14632290 15944674

CH4 Nm3

CH4 %

Energia el. MWh5098 17887.4 25748.3 25425 26391 27361 28742 31130

Ciepo MWh6245 21912 31545 31366 33432.7 34582.5 35679 38673.5

1274500 50,0 4375839 54,1 6648138 52,6 6435980 52,8 6609525 49,15 6894972 50,3 7242984 49,5 7844780 49,2

Wysypisko Grobina to nowe wysypisko zaprojektowane dla miasta Liepaja. Odpady komunalne umieszczane s w komorach energetycznych. Gaz

32

zbierany z komr jest uywany jako paliwo w jednostce CHP. Na skadowisku tym produkuje si biogaz w iloci 3-4 milionw m3/rok. Produkcja biogazu na skadowisku Skede maleje z dnia na dzie, poniewa jest to skadowisko bardzo stare i wkrtce zostanie zamknite. Zawarto CH4 jest mniejsza ni 35% i biogaz moe by tylko spalany w pochodniach. Na najnowszym wysypisku w Daibe jednostka kogeneracyjna wytwarza energi elektryczn 175 kW. 2.9. Biogaz z upraw energetycznych Pierwsza biogazownia zbudowana na uniwersyteckiej farmie badawczej Vecauce stosowaa gnojowic bydlc oraz kiszonk z kukurydzy. Produkcj biogazu rozpoczto w 2008 (rys. 6).

Rysunek 6. Biogazownia Vecauce. Biogazownia pracuje zgodnie z zaoeniami: dostarczajc 260 kWel oraz 356 kWc.33

Druga biogazownia produkujca biogaz z obornika bydlcego i kiszonki kukurydzy rozpocza prac w roku 2010. Przewiduje si uzyskanie mocy elektrycznej na poziomie 0,8-1 MWel. 3. Moliwoci produkcji biogazu na otwie Pierwszy otewski Krajowy Program Energetyczny zosta przyjty w roku 1966. Przewidywa on nastpujce wielkoci dla iloci produkowanego biogazu (miliony m3/rok): z odpadw rolniczych 135.4; z odpadw komunalnych i ciekw 20.8; ze ciekw przemysu spoywczego 13.6. Tabela 3 Rodzaje biomasy/odpadw Gnojowica krowia Gnojowica wiska Gnojowica drobiowa Odpady ywnociowe Osady ciekowe Wysypiska Odpady zboowe, trawa Wywar gorzelniany Sucha biomasat/rok

Biogazmln. m3/rok

EnergiaGWh/rok

107300 44400 43159 57500 23000 400000 80000 (800000) 20000

32,2 20 21,6 23 7 23 20 (200) 8

193,3 118,8 129,5 138 42 138 120 (1200) 64

34

Odpady rzenicze

3500

2,1

12,6

Szacowano, e cakowita ilo biogazu moliwa do uzyskania wynie moe okoo 170 mln. m3 rocznie. Program ten by jednak raczej deklaracj, poniewa nigdy nie uzyska realnego wsparcia finansowego. W ramach Programu przewidywano podwjn taryf dla elektrycznoci AER, ale Latvenergo, jako jedyny monopolista na rynku dostarczania energii zablokowa ten projekt.P otential of producing biogas in LatviaBiogas m ilj.m3/ye ar

35 30 25 20 15 10 5 0 1res our ces

Cow manure Pig manure Poultry manure Food w aste Waste w ater treatment Landf ills Crop remainder, grass Stillage Slaugtherhauses w aste

Obecnie moliwoci produkcji biogazu z odpadw rolnych zmieniaj si. Ilo odpadw jest mniejsza, poniewa zmniejszeniu ulega take hodowla zwierzt. Na otwie istniej due obszary wolnych gruntw uprawnych, co stwarza nowe moliwoci dla produkcji biogazu przy zastosowaniu rolin takich jak kukurydza, sonecznik czy wysoko wydajne trawy energetyczne.

35

4. Program biogazowy 2007-2013 W zwizku z drastycznym wzrostem cen na energi elektryczn w ostatnich latach, obserwuje si rosnce zainteresowanie alternatywnymi rdami energii w szczeglnoci biogazu. W biecym roku Rzd zaakceptowa priorytety dla energetyki na nastpne 10 lat. Oglne cele Programu s nastpujce: zaspokojenie penego zapotrzebowania na energi elektryczn do roku 2016 wymaga 700 MWh nowych mocy; zuycie lokalnych zasobw energii wzronie od 65 do 82 PJ w roku 2016; w roku 2010 produkcja energii elektrycznej z AER stanowi bdzie 49,3%; do roku 2016 zwikszy si liczba jednostek kogeneracyjnych na biomas, dla realizacji tego celu przewiduje si 90 milionw LVL. W poprzednich latach poziom cen biogazu nie mg konkurowa z poziomem cen gazu ziemnego. Obecnie cena gazu ziemnego wzrosa przeszo trzykrotnie w stosunku do roku 1995. Fakt ten stanowi czynnik zachcajcy Ministerstwo rodowiska do zainicjowania Programu Biogazowego 2007-2013. W ramach tego programu przewiduje si: realizacj projektw budowy 2-3 biogazowni (w sumie 13 w okresie 2007-2013); wsparcie finansowe z budetu pastwa dla projektw biogazowych w wysokoci 0,7-14 milionw LVL (w sumie 3,4 mln. LVL). Jednak znowu realizacja Programu pozostaje w sferze dobrych ycze. Do chwili obecnej adne

36

wsparcie finansowe nie miao miejsca. Czynniki oficjalne nie wypowiadaj si na temat Programu. 5. ajnowsze dziaania Wsparcie dla odnawialnych rde energii realizowane jest poprzez system taryf gwarantowanych wprowadzony w roku 2009. System te wydaje si korzystny (0,13 LVL/kWh). Okoo 70 wacicieli wystpio o przyznanie pozwolenia i wyznaczenie kwoty energii elektrycznej do sprzeday, ale tylko 32 z nich takie kwoty przydzielono. W 2010 roku zostanie ukoczona budowa 10-ciu biogazowni. Ministerstwo Gospodarki planuje obnienie ceny taryfowej, co moe przyczyni si do trudnoci w realizacji kolejnych projektw biogazowych. Obecnie nowe ramy prawne dotyczce zasobw odnawialnych s przedmiotem dyskusji. Obserwuje si pewien niewielki postp, ale gwnie na etapie dziaa wstpnych, niemniej wyraam przekonanie, e technologia biogazowa bdzie stopniowo rozwijana take na otwie. Literatura 1. Vilis Dubrovskis, Imants Plme, Indulis Straume, Andris Spdns, Biogas producing technologies in Latvia. Proceedings of 6th International scientific conference 24-25 May 2007 Jelgava. 2. Www.biogas.org. 3. Latvijas enertika skaitos, LIAA 2008. 4. Ola Palm, Bioenergy from agriculture and bioenergy in Sweden. Riga 26.03.2010. 5. Latvia in facts LIAA 2009.

37

BIOGAS IN LATVIASummary The biogas history and state of art in Latvia is described. There were 21 laboratory bioreactors and many investigations done. The biogas plant at the pig farm worked during 18 years. Projects for biogas plant using manure from farm with 24 000 pigs and 1,3 million birds were made but are not yet realised. Today biogas is produced in 6 factories. Biogas Programme 2007-2013, foreseen 2-3 biogas plants being build every year.

38

Urszula Gobiowska*

PRODUKCJA RZEPAKU W POLSCE W KONTEKCIE NARODOWEGO CELU WSKANIKOWEGO (THE NATIONAL INDEX TARGET)

Streszczenie Spord biopaliw pynnych najbardziej praktyczne znaczenie ma produkcja biodiesla z olejw rolinnych. Unia Europejska wprowadza przepisy, ktre zobowizuj koncerny paliwowe do stosowania w benzynie i oleju napdowym domieszek biopaliw. W zwizku z tym dynamicznie ronie popyt na olej rzepakowy. Aby sprosta wyzwaniom rynku Polska podobnie jak inne kraje europejskie musi zwikszy (prawie dwukrotnie) area uprawy rzepaku. Badanie przeprowadzone wrd producentw rzepaku wojewdztwa zachodniopomorskiego dowodz wzrostu udziau rzepaku w strukturze zasieww, a plany na nastpne lata zakadaj jego wzrost jeszcze o ponad 30%.

*

Politechnika i Regionalnej.

Koszaliska,

Zakad

Polityki

Ekonomicznej

39

Wstp Kryzys energetyczny lat siedemdziesitych zwrci uwag na paliwa alternatywne wszdzie tam, gdzie wykorzystywano gwnie produkty ropy naftowej. Spord biopaliw pynnych najbardziej praktyczne znaczenie (obok stosowania dodatku alkoholu etylowego do benzyny) ma produkcja biodiesla z olejw rolinnych. Unia Europejska wprowadza przepisy, ktre zobowizuj koncerny paliwowe do stosowania w benzynie i oleju napdowym domieszek biopaliw. Powoduje to dynamicznie rosncy popyt na ziarno rzepakowe, a to z kolei rodzi potrzeb oszacowania potencjau produkcyjnego tej roliny w Polsce i Unii Europejskiej. 1. Produkcja rzepaku w Polsce na tle Unii Europejskiej Rzepak to podstawowa rolina oleista uprawiana w Europie Zachodniej i rodkowej. W Europie w cakowitej powierzchni uprawy rolin oleistych jego udzia wynosi 80 %, natomiast w Polsce przekracza 95%1. W czterech krajach (Niemcy, Francja, Polska i Wielka Brytania) uprawia si ponad 70 % areau rzepaku w caej UE.

1

St. Kruszyski, J. Boryca, J. Chruciel, Rzepak jako rdo czystej energii, Czysta Energia nr 4/2008, s. 24-25.

40

Tabela 1. Powierzchnia uprawy rzepaku w Unii Europejskiej [w tys. ha]. Kraje Niemcy Francja Polska Wielka Brytania Pozostae kraje UE27 20042008 1395 1361 656 600 1509 5521 2007 1548 1618 797 681 1924 6568 2008 1371 1421 771 598 2042 6203 2009 1471 1459 810 530 1997 6267 Zmiany w% 2009/2008 7,3 2,7 5,1 -11,4 -0,2 1,0

rdo: opracowanie IERiG-BIP na podstawie danych Oil Word nr 38/2009, Rynek rzepaku stan i perspektywy nr 36/2009, s. 10.

W produkcji dominuj ozime odmiany rzepaku, ktre daj zdecydowanie wiksze i bardziej regularne plony ni odmiany jare2. Naley pamita, e wobec rosncego popytu na olej rzepakowy ze strony przemysu paliwowego, pastwa europejskie bd zwiksza area produkcji rzepaku. Ponisza tabela ilustruje ocen potencjau produkcji rzepaku dokonan przez European Oilseed Alliance.

J. Ku, Uwarunkowania moliwoci wzrostu produkcji rzepaku na cele energetyczne na Lubelszczynie. Materiay z konferencji Odnawialne rda energii na Lubelszczynie promocja i moliwoci rozwoju, Lublin, grudzie 2007.

2

41

Tabela 2. Potencja produkcji rzepaku w krajach UE. Kraj Polska Niemcy Francja Wielka Brytania UE 25 UE 27 Rosja (RU) Ukraina (UKR) Turcja (TUR) Powierzchnia uprawy w tys. ha 2006 Potencja w 2020 620 1200 1430 1800 1400 2000 570 700 5300 7800 5400 8400 540 1500 390 1200 0 200

rdo: dane European Oilseed Alliance, lipiec 2007.

Do akcesji Polski do Unii Europejskiej, z niewielkimi wahaniami area uprawy rzepaku wynosi niewiele ponad 400 tys. ha. Powierzchnia uprawy rzepaku ronie w Polsce wyranie od 2003 roku (wykres 1). Wpyny na to ceny rzepaku, ktre ksztatoway si na korzystnym poziomie w stosunku do cen zb.

42

Wykres 1. Powierzchnia uprawy rzepaku w Polsce.900 800 700 w tys. ha 600 500 400 300 200 100 0 1990 1995 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 rok

rdo: dane GUS.

Rekordowy pod tym wzgldem by rok 2007, kiedy to rzepak uprawiao 4 % (ponad 78 tys.) gospodarstw3. W 2008 roku zainteresowanie produkcj rzepaku byo mniejsze z powodu mniej korzystnych relacji cenowych w stosunku do zb. czne zapotrzebowanie na olej rzepakowy zuywany na cele spoywcze i energetyczne prognozowane do 2013 roku wymaga wzrostu produkcji rzepaku z 1,5 mln ton rednio w picioleciu (2003-2007) do 3,2 mln ton w 2013 roku (tabela 3). Osignicie tak znaczcego wzrostu produkcji rzepaku, zwaszcza w tak krtkim czasie, bdzie bardzo trudne. Rzepak jest3

W. Dzwonkowski , W. opaciuk, M. Krzemiski (IERiG-PIB), Wpyw uwarunkowa prawnych, ekonomicznych, rodowiskowych oraz zmian zachodzcych na wiatowym rynku na rozwj rynku zb, rolin oleistych i wysokobiakowych w Polsce, www.minrol.pl (05.08.2009), s. 34.

43

bowiem rolin o duych wymaganiach glebowych i klimatycznych, konkurujc o ziemi z upraw burakw, pszenicy i innych zb o wysokiej wydajnoci z jednostki powierzchni (kukurydzy, jczmienia). Dlatego przewiduje si, e zwikszenie areau uprawy rzepaku bdzie nastpowao przede wszystkim kosztem zb. Oznacza to, e w perspektywie do 2013 roku trzeba wycofa z produkcji zb okoo 300-350 ha. Tabela 3. Zapotrzebowanie na rzepak Wyszczeglnienie Jedn. 2008 2009 2010 2013miary

Zapotrzebowanie na rzepak na cele spoywcze Zuycie ON Udzia estrw w ON4 Zapotrzebowanie na estry Zapotrzebowanie na rzepak na cele energetyczne Cakowite zapotrzebowanie na rzepak

tys. ton tys. ton % tys. ton tys. ton tys. ton

1000 1000

1100

1200

8500 9400 10300 12000 3,45 324 809 4,60 477 1193 5,75 654 1634 7,10 796 1989

1809 2193

2734

3189

rdo: E. Rosiak, Krajowy rynek rzepaku w sezonie 2008/09. Kurier Magazyn Bayer CropScience dla nowoczesnego rolnika 2/2008.4

Udzia wedug wartoci energetycznej z Narodowymi Celami Wskanikowymi.

paliw,

zgodny

44

Nie musi to jednak prowadzi do spadku produkcji zb. Przy duym udziale zb w powierzchni zasieww (ponad 73 % w 2007 roku)5 wzrost areau uprawy rzepaku poprawi gospodark podozmianow i tym samym przyczyni si do beznakadowego wzrostu ich plonw6. Ponadto istniej due moliwoci wzrostu plonw zb (i rzepaku) przez popraw agrotechniki7 i wzrost kwalifikacji i umiejtnoci zawodowych rolnikw. O tym, czy rolnik decyduje si na upraw rzepaku, decyduj rwnie i inne czynniki, w tym midzy innymi opacalno jego produkcji wzgldem pszenicy, gdy s to roliny rywalizujce o ziemi. Tabela 4. Porwnanie opacalnoci produkcji rzepaku i pszenicy.Wyszczeglnienie Warto produkcji Koszty ogem Dopaty bezporednie Dochd ogem5 6

z/ha z/ha z/ha z/ha

2005 2006* 2007 Rzepak ozimy 2435 2822 2904 1827 507 1115 2258 586 1150 2396 593 1102

2008* 4008 2975 627 1660

2009 3598 3303 888 1182

Www.stat.gov.pl. E. Rosiak, Krajowy rynek rzepaku w sezonie 2008/09. Kurier Magazyn Bayer CropScience dla nowoczesnego rolnika 2/2008, s. 7. 7 Prawidowe nawoenie, pena ochrona rolin, stosowanie kwalifikowanego materiau siewnego itp.

45

Warto produkcji Koszty ogem Dopaty bezporednie Dochd ogem Warto produkcji Koszty ogem Dopaty bezporednie Dochd ogem

z/ha z/ha z/ha z/ha

Pszenica ozima 1526 2186 4145 1328 507 705 1759 579 1006 1892 596 2849

3185 2391 608 1402

2634 2598 864 900

Relacje rzepak / pszenica 1,60 1,29 0,70 1,37 1,00 1,58 1,28 1,01 1,14 1,27 0,99 0,39

1,26 1,24 1,04 1,18

1,36 1,27 1,03 1,31

* lata 2006 i 2008 dane rzeczywiste; lata 2005, 2007 i 2009 dane szacunkowe rdo: Rynek oleistych w Polsce, Rynek rzepaku. Stan i perspektywy listopad 2009, IERiG-PIB Warszawa.

Jak wynika z porwnania wartoci produkcji i kosztw oraz uzyskanych dochodw, uprawa rzepaku jest ekonomicznie korzystniejsza ni pszenicy (za wyjtkiem 2007 roku, kiedy to odnotowano rekordowe ceny zb). Uprawa rzepaku, ze wzgldu na wysokie wymagania nie tylko glebowe, ale technicznoorganizacyjne, zajmuje si niewielka liczba gospodarstw (tabela 5).

46

Tabela 5. Liczba gospodarstw z upraw rzepaku (wedug grup obszarowych).2005 2007 w liczbach bezwzgldnych 42982 54560 78287 2002 2002 2005 w%100,0

2007

Ogem w grupach obszarowych UR: < 1 ha 1-5 ha 5-10 ha 10-20 ha 20-50 ha 50-100 ha > 100 ha

100,0

100,0

3702 4305 6740 10620 10945 3344 3326

1302 8938 9160 13197 13638 4404 4009

1814 15475 14906 18097 17135 6190 4671

8,6 10,0 15,7 24,7 25,5 7,8 7,7

2,4 16,4 16,8 24,0 25,0 8,1 7,3

2,3 19,8 19,0 23,1 21,9 7,9 6,0

rdo: GUS, www.stat.gov.pl (07.08.2009).

Wedug spisu rolnego w 2002 roku, w Polsce rzepak by uprawiany w niespena 43 tysicach gospodarstw. Po akcesji, gdy rzepak zacz by postrzegany jako rolina, ktrej uprawa jest wysoko opacalna, liczba jego producentw prawie si podwoia8. Upraw rzepaku zaczy by zainteresowane rwnie gospodarstwa mae, nawet kilku hektarowe, czego konsekwencj by ponad trzykrotny wzrost producentw rzepaku w grupie obszarowej od 1 do 5 ha i ponad dwukrotny w gospodarstwach o powierzchni od 5 do 10 ha. Zwikszya si te liczba producentw rzepaku posiadajcych 50 i wicej hektarw uytkw rolnych, ale w mniejszym stopniu ni maych producentw.8

W 2007 roku 78,3 tys.

47

W 2002 roku odsetek gospodarstw zajmujcych si upraw rzepaku wynosi 1,4 %, w 2005 r. 2 %, a w 2007 stanowi ju 3 %, a wic na przestrzeni 5 lat zwikszy si ponad dwukrotnie (tabela 6). Tabela 6. Udzia gospodarstw producentw rzepaku w oglnej liczbie gospodarstw. Wyszczeglnienie Ogem w tym w grupach obszarowych UR: < 1 ha 1-5 ha 5-10 ha 10-20 ha 20-50 ha > 50 ha 2002 1,4 2005 w% 2,0 2007 3,0

0,4 0,4 1,6 4,0 11,4 16,8

0,1 0,9 2,4 5,3 13,7 20,5

0,2 1,5 3,7 7,4 16,7 25,7

rdo: GUS, www.stat.gov.pl (07.08.2009).

Jak wynika z powyszej tabeli, uprawa rzepaku jest domen duych gospodarstw. Wzrostowi powierzchni uprawy rzepaku w niewielkim stopniu towarzyszyy procesy poprawiajce struktur produkcji, gdy przecitny area przypadajcy na jedno gospodarstwo w 2007 roku by podobny jak w 2002 roku.

48

Tabela 7. Przecitna powierzchnia uprawy rzepaku w grupach obszarowych gospodarstw.Wyszczeglnienie Ogem w grupach obszarowych UR: < 1 ha 1-5 ha 5-10 ha 10-20 ha 20-50 ha 50-100 ha > 100 ha 2002 2005 w ha 10,21 10,08 10,18 2007 2005 2002 =100 98,7 2007 2005 =100100,9

2007 2002 =100 99,6

0,06 1,45 2,18 3,07 5,53 12,10 85,49

0,62 1,42 2,27 3,30 5,93 13,32 83,08

0,56 1,38 2,44 3,79 7,34 16,56 94,47

1037,8

98,2 104,4 107,7 107,3 110,1 97,2

90,5 96,6107,2 114,7 123,9 124,3 113,7

938,8 94,9 111,9 123,5 132,9 136,8 110,5

rdo: GUS, www.stat.gov.pl (07.08.2009).

Praktycznie nie ulega zmianie (lub zmiana bya minimalna) przecitna powierzchnia uprawy rzepaku w gospodarstwach o powierzchni 1 do 10 ha. Wyraniejszy wzrost odnotowano w gospodarstwach wikszych, a zwaszcza z przedziau 50-100 ha, gdzie przecitny area uprawianego rzepaku zwikszy si o prawie 37%. 2. Stan i perspektywy uprawy rzepaku w wojewdztwie zachodniopomorskim Wojewdztwo zachodniopomorskie to jedno z czterech wojewdztw (ponadto kujawsko-pomorskie, wielkopolskie i dolnolskie), w ktrych uprawa rzepaku w 2009 r. przekroczya area 100 tys. ha.49

Wykres 2. Powierzchnia uprawy rzepaku w wojewdztwie zachodniopomorskim.120 100 80 tys. ha 60 40 20 0 2000 2004 2005 2006 rok 2007 2008 2009

rdo: GUS, www.stat.gov.pl (8.04.2010).

W planach wacicieli jest dalszy wzrost udziau rzepaku w strukturze zasieww od 21 do 35,5 % w 2010 roku (tabela 8). Tak wysoki udzia rzepaku wynika z ograniczenia produkcji zwierzcej w duych gospodarstwach, gdzie rzepak peni rwnie rol roliny fitosanitarnej, gdy zboa w strukturze zasieww zajmuj (rednio) 75 %. W 2009 roku przeprowadzono badania ankietowe wrd producentw rzepaku w wojewdztwie zachodniopomorskim. Do bada wybrano losowo po 20 gospodarstw z piciu grup obszarowych (10-50 ha. 50100 ha, 100-300 ha, 300-500 ha i pow. 500 ha). Respondenci odpowiedzieli, midzy innymi, na pytania dotyczce skali uprawy rzepaku w latach 2007 i 2008 oraz planw zasiewu tej roliny w latach 2009 i 2010.

50

Uzyskane wyniki zawarto w tabeli 8. Tabela 8. Zasiewy rzepaku trendy w wojewdztwie zachodniopomorskim (2007-2010).Liczba gospodarstw Przedzia obszarowy Powierzchnia gruntw ornych 588 1339 3046 7056 18957 30986 Powierzchnia gruntw ornych 588 1339 3046 7056 18957 30986 Area uprawy rzepaku w badanych gospodarstwach 2007 2008 ha 112 352 845 993 5081 7383 % 19 26,3 27,8 14,1 26,8 23,8 ha 120 417 911 1133 4564 7145 % 24,4 31,1 29,9 16,1 24,6 23,05

20 20 20

10-50 51-100 101300 20 301500 20 >500 Razem Liczba gospodarstw Przedzia obszarowy

Area uprawy rzepaku w badanych gospodarstwach 2009 2010 (plan) ha 136,5 426 960 1419 65599500,5

% 23,2 31,8 31,5 20,1 34,6 30,1

ha 134 476 940 1479 6440 9469

% 22,8 35,5 30,9 21 33,9 30,06

20 20 20

10-50 51-100 101300 20 301500 20 >500 Razem

rdo: badania wasne.

51

W badanych gospodarstwach, podobnie jak w caym kraju i wojewdztwie, spad area zasiewu rzepaku (o 238 ha, tj. 3,2 %) w 2008 roku w stosunku do 2007 roku. Wida jednak pewn rnic, podczas gdy w kraju zmniejszyy zasiewy gospodarstwa mae, w wojewdztwie zachodniopomorskim ograniczyy area zasiewu te najwiksze o powierzchni powyej 500 ha. Sytuacja radykalnie zmienia si w 2009 roku, gdy waciciele badanych gospodarstw planowali zwikszy area zasiewu rzepaku o 2355,5 ha (33 %) w stosunku do zasieww w 2008 roku. Wzrost areau zasieww planowali waciciele i uytkownicy gospodarstw w kadej z badanych grup obszarowych. W roku nastpnym (2010) powierzchnia rzepaku pozostanie na podobnym poziomie (zmniejszenie w 100 badanych gospodarstwach zaplanowano na 0,04 %). Gospodarstwa z przedziaw obszarowych: 10-50 ha zamierzaj zmniejszy zasiewy o 0,4 %, 101-300 ha o 0,6 % i pow. 500 ha o 0,7 %. Waciciele i uytkownicy gospodarstw o powierzchni 51 do 100 ha zaplanowali wzrost powierzchni uprawy rzepaku o 3,7 %. Ze wzgldu na sytuacj na rynku rzepaku (dobre ceny i rosncy popyt rwnie ze strony przemysu paliwowego) trend wydaje si by trway, co jest spjne z koniecznoci wzrostu produkcji (z 1,5 mln ton w 2007 r.) rzepaku do 3,2 mln ton w 2013 r. Podsumowanie Jedynym moliwym sposobem, ktry doprowadzi, w cigu kilku najbliszych lat, do takiego areau uprawy, aby zaspokoi rosncy popyt przemysu spoywczego

52

i paliwowego na olej rzepakowy, jest zwikszenie udziau rzepaku w strukturze zasieww. Taki trend wida na wykresach obrazujcych powierzchni zasiewu rzepaku w Polsce (wzrost w 2009 r w stosunku do 2008 r, o 5,1 %) i w wojewdztwie zachodniopomorskim (wzrost o 3,6 %). Zmiany te jednak nie s tak wyrane jak w przypadku badanych gospodarstw. W ankietowanych gospodarstwach, w badanym okresie (2007 2010) area uprawy rzepaku w strukturze zasieww (na gruntach ornych) zwiksza si z 23,8 do 30,06 %. Bibliografia 1. Dzwonkowski W., opaciuk W., Krzemiski M. (IERiG-PIB), Wpyw uwarunkowa prawnych, ekonomicznych, rodowiskowych oraz zmian zachodzcych na wiatowym rynku na rozwj rynku zb, rolin oleistych i wysokobiakowych w Polsce, www.minrol.pl (05.08.2009). 2. Ku J. (IUNG), Uwarunkowania moliwoci wzrostu produkcji rzepaku na cele energetyczne na Lubelszczynie. Materiay z konferencji Odnawialne rda energii na Lubelszczynie promocja i moliwoci rozwoju, Lublin, grudzie 2007. 3. Produkcja, koszty i dochody wybranych produktw rolniczych w latach 2002-2005, IERiG-PIB, Warszawa 2006. 4. Produkcja, koszty i dochody wybranych produktw rolniczych w latach 2006-2007, IERiG-PIB, Warszawa 2008.

53

5. Rosiak E., Krajowy rynek rzepaku w sezonie 2008/09. Kurier Magazyn Bayer CropScience dla nowoczesnego rolnika 2/2008. 6. Rynek oleistych w Polsce, Rynek rzepaku. Stan i perspektywy, IERiG-PIB Warszawa listopad 2009. 7. Www.stat.gov.pl.

THE PRODUCTION OF OILSEED RAPE IN POLAND IN VIEW OF THE NATIONAL INDEX TARGETSummary Among liquid biofuels the most practical meaning has the biodiesel production from vegetable oil. The European Union has been introducing regulations that oblige fuel corporations to use admixture of biofuels in petrol and diesel fuel oil. That is why, the demand for the rapeseed oil is dynamically increasing. In order to cope with the markets challenges, Poland must increase (almost twice) the acreage of the rape sowing similarly to other European countries. The research conducted among rape manufacturers in Western Pomeranian voivodeship indicate that the growth of the rape participation in the structure of sowings, and plans for next years assume its expansion to more than 30%.

54

Waldemar Gostomczyk*

OCENA EFEKTYWNOCI INWESTYCJI BIOGAZOWYCH

Streszczenie W pracy przedstawiono ocen efektywnoci inwestycji biogazowych oraz stan i perspektywy rozwoju rynku energetyki biogazowej. Scharakteryzowano inwestycje biogazowe w Polsce oraz czynniki wpywajce na efektywno biogazowi. Rozwj biogazowni naley rozpatrywa w powizaniu z moliwoci poprawy stanu ekologicznego i utylizacji odpadw organicznych. Wstp Do 2020 roku Polska ma uzyska 15% energii odnawialnej w bilansie energii finalnej. Cel ten zosta postawiony przez Komisje Europejsk i zapisany w Pakiecie energetycznym. Polska wstpujc do Unii Europejskiej zobowizaa si zrealizowa przyjte cele, pomimo niskiego wskanika wykorzystania odnawialnych rde energii (OZE) w wyjciowym okresie realizacji tego planu i silnego uzalenienia od paliw kopalnych, bdcych podstaw polskiej gospodarki energetycznej. W realizacji nowej polityki energetycznej*

Instytut Ekonomii Zarzdzania, Zakad Polityki Ekonomicznej i Regionalnej, Politechnika Koszaliska.

55

wsplnoty europejskiej wan rol moe odegra polskie rolnictwo. Polska wrd wszystkich krajw UE zajmuje 3 pozycj pod wzgldem zasobw ziemi. Aktualny stan jej wykorzystania stwarza szans znacznego zwikszenia produkcji biomasy wykorzystywanej w celach energetycznych. Wytwarzana biomasa moe by spoytkowana w procesie bezporedniego spalania do produkcji energii elektrycznej i cieplnej oraz moe zosta poddania przetworzeniu w procesie fermentacji do postaci biogazu. Priorytetowym sposobem uzyskiwania energii w pocztkowym okresie tworzenia rynku odnawialnych rde i ich wykorzystania powinno by przetwarzanie surowcw odpadowych, ubocznych, szczeglnie tych, ktre mog stanowi zagroenie dla stanu rodowiska naturalnego. Do nich zaliczamy przede wszystkim gnojowic i inne odchody zwierzce oraz odpady poprodukcyjne. Stan aktualny i perspektywy rozwoju rynku energetyki biogazowej Wedug statystyk prowadzonych przez Urzd Regulacji Energii na koniec 2008 roku w Polsce zainstalowanych byo 103 elektrowni biogazowych. A 66 z nich wytwarza energi z biogazu skadowiskowego, kolejnych 35 z oczyszczalni ciekw, a tylko 2 z biogazu rolniczego. Na pocztku 2010 roku liczba biogazowni rolniczych wzrosa do 6 z czego 5 jest wasnoci firmy Poldanor. Wedug rzdowych projektw m.in. Innowacyjna Gospodarka Rolnictwo Energetyczne, Biogazownia w kadej gminie i Biogazownie Rolnicze System Zielonych Inwestycji do 2020 roku w Polsce moe powsta 2,5 tys. zakadw biogazowych.

56

Byy by to mae, wydajne jednostki o mocy 1-2 MW, pozwalajce uzyska czn moc rzdu 3 tys. MW. Jest to moc porwnywalna do planowanej elektrowni atomowej. Rzdowe analizy szacuj czne koszty inwestycyjne na poziomie okoo 40 mld z, przy zaoeniu kosztu budowy 1 MW mocy produkcyjnej w postaci biogazowni w wysokoci 12-14 mln z. Przeprowadzone przez autora analizy pozwalaj twierdzi, e cele te mona osign przy niszych nakadach. W latach 2001-2008 pozyskiwany biogaz pochodzi gwnie z wysypisk odpadw i oczyszczalni ciekw. W omawianym okresie ilo pozyskiwanego gazu stale wzrastaa. W wikszoci paliwo to zostao wykorzystane na wsad przemian energetycznych w elektrociepowniach i ciepowniach. W strukturze zuycia biogazu w 2008 roku na wsad przemian energetycznych zuyto 55% pozyskanego biogazu a 45% stanowio zuycie kocowe. Tabela 1. Bilans biogazu w Polsce w latach 2001-2008 [TJ]. Wyszczeglnienie Pozyskanie ogem Pozyskanie z wysypisk odpadw Pozyskanie z oczyszczalni ciekw Pozostay biogaz 2001 1477 544 2002 1353 628 2003 1624 704 2004 1941 636

933

725

896

1297

57

-

24

8

Zuycie na wsad przemian, z tego: Elektrownie zawodowe Ciepownie zawodowe Elektrociepownie przemysowe Ciepownie przemysowe Zuycie wasne sektora Zuycie kocowe (finalne) Wyszczeglnienie Pozyskanie ogem Pozyskanie z wysypisk odpadw Pozyskanie z oczyszczalni ciekw Pozostay biogaz Zuycie na wsad przemian, z tego: Elektrownie zawodowe Ciepownie zawodowe

563 29 532 2 12 902

615 5 609 1 18 720

861 127 19 714 1 763

1293 57 1236 16 632

2005 2243 649

2006 2613 791

2007 2708 879

2008 5515 1432

1586

1803

1802

3976

8 1820 21 -

19 2021 18 2

27 2305 15 4

107 3037 19

58

Elektrociepownie przemysowe Ciepownie przemysowe Zuycie wasne sektora Zuycie kocowe (finalne)

1798 1 12 411

2001 15 577

2286 28 375

3016 2 17 2461

rdo: opracowanie wasne na podstawie tabel 13-16: Energia ze rde odnawialnych w 2008r., GUS, Warszawa 2009, s.32-36.

Tabela 2. Produkcja biogazu [w ktoe] i energii elektrycznej [w GWh] z biogazu w krajach Unii Europejskiej w 2007 roku.Biogaz z wysypisk odpadw / Landfill Gas 416,4 1393,1 357,7 325,0 259,6 43,2 10,7 10,2 19,1 48,1 29,4 19,1 Biogaz z oczyszczalni ciekw / Sewage Sludge Gas 270,2 199,0 1,0 51,3 49,1 48,0 2,0 20,7 52,4 18,0 32,1 43,0 Pozostay biogaz / Other biogas

Kraj/ Land

Niemcy/Germany Wielka Brytania/UK Wochy/Italy Francja/France Hiszpania/Spain Holandia/Netherlands Austria/Austria Dania/Danmark Szwecja/Sweden Belgia/Belgium Czechy/Czech Rep. Polska/Poland

1696,5 47,5 3,7 27,3 82,8 126,4 62,6 19,1 12,5 17,0 0,5

59

Grecja/Greece Finlandia/Finland Irlandia/Ireland Wgry/Hungary Portugalia/Portugal Sowenia/Slovenia Luksemburg/Luxembourg Sowacja/Slovakia otwa/Latvia Estonia/Estonia Litwa/Lithuania Cypr/Cyprus Ogem UE/Total EU Kraj/ Land

38,0 26,4 23,9 2,1 7,6 0,5 5,4 3,1 1,6 3040,0 Ogem / Total [ktoe]

9,8 10,3 7,9 12,4 0,6 7,6 2,2 1,1 0,8 839,3 Produkcja energii elektrycznej z biogazu / Electicity production from biogas [GWh]

1,7 5,7 15,4 3,8 10,0 0,5 0,0 0,2 2133,1 Energia z biogazu na mieszkaca [toe/1000 mieszkacw] / Primary biogas energy production per inhabitant [toe/1000 inhab.] 29,0 26,7 6,9 4,9 7,4 10,6

Niemcy/Germany Wielka Brytania/UK Wochy/Italy Francja/France Hiszpania/Spain Holandia/Netherlands

2383,1 1592,1 406,2 380,0 336,0 174,0

9520,0 5194,7 1381,9 637,7 687,1 497,4

60

Austria/Austria Dania/Danmark Szwecja/Sweden Belgia/Belgium Czechy/Czech Rep. Polska/Poland Grecja/Greece Finlandia/Finland Irlandia/Ireland Wgry/Hungary Portugalia/Portugal Sowenia/Slovenia Luksemburg/ Luxembourg Sowacja/Slovakia otwa/Latvia Estonia/Estonia Litwa/Lithuania Cypr/Cyprus Ogem UE/Total EU

139,1 93,5 90,6 78,6 78,5 62,6 47,8 36,7 33,5 20,2 15,4 11,9 10,0 8,6 7,5 4,2 2,5 0,2 6012,4

492,6 270,6 36,0 279,4 175,3 160,1 175,3 22,3 118,8 22,1 65,4 48,2 36,6 4,0 36,9 14,1 6,3 1,4 19931,9

16,8 18,0 3,0 7,4 7,6 1,6 4,3 6,9 7,8 2,0 1,5 5,9 21,0 1,6 b.d. 3,1 0,7 0,2 11,9

rdo: opracowanie wasne na podstawie: Etat des energies renouvelables en Europe, edition 2008, 8 bilan EurObserver s.48-49 oraz Barometre Biomasse Solide Eurobserver, December 2009, tab. 4.

Najwikszymi producentami biogazu i energii elektrycznej z tego rda s Niemcy i Wielka Brytania. Kraje te rwnie charakteryzuj si najwyszymi przelicznikami na mieszkaca. Dane statystyczne pokazuj istotne rnice w produkcji i wykorzystaniu biogazu pomidzy starymi i nowymi czonkami Unii Europejskiej. W najbliszych latach te dysproporcje si zmniejsz ze wzgldu na wysok dynamik przyrostu produkcji i wykorzystania biomasy rolniczej w nowych61

pastwach czonkowskich. Gwn przyczyn wysokiej dynamiki wzrostu s przyjte Narodowe Cele Indykatywne oraz wymogi ochrony rodowiska zobowizujce do bardziej rygorystycznego przestrzegania prawa w dziedzinie rozwoju zrwnowaonego. Charakterystyka inwestycji biogazowych w Polsce Jedyn firm agrobiznesu, ktra w praktyce w szerszej skali realizuje inwestycje biogazowe jest Poldanor S.A. w gminie Przechlewo, woj. pomorskie. Koncepcja budowy biogazowni powstaa jeszcze w 1999 roku. Po 6 latach uruchomiono pierwsz biogazownie w miejscowoci Pawwko, przy fermie trzody chlewnej. Dugi okres finalizacji inwestycji wynika z wielu problemw organizacyjno-technicznych, prawnych i finansowych, ktre udao si skutecznie pokona, czego dowodem s kolejne biogazownie uruchamiane w nastpnych latach. Aktualnie czas budowy pojedynczej biogazowni wynosi okoo 6 miesicy. Docelowo firma planuje uruchomi okoo 15 biogazowni, zlokalizowanych przy fermach hodowlanych, na terenie wojewdztw pomorskiego i zachodniopomorskiego. Tabela 3. Charakterystyka biogazowni w Pawwku. Miejsce lokalizacji Data oddania instalacji Moc instalacji [MWe/MWc] Pawwko 09.06.2005 pocztkowo 0,725 MW, aktualnie 0,940/0,980

62

Pojemno zbiornikw

Wykorzystywany surowiec

Produkcja biogazu Produkcja energii Nakady inwestycyjnerdo: opracowanie wasne.

- zbiornik fermentacji wstpnej 180 m - dwa zbiorniki fermentacyjne kady po 750m 80 ton surowca na dob (30 tys. ton rocznie), z czego: - 52 ton gnojowicy - 20 ton kiszonki kukurydzy - 8 ton odpadw - na dob 9500 m - 3,4 mln m/rok - 21,6 tys. kWh/dob - 8 mln kWh rocznie 7 mln z

W 2008 roku biogazownia w Pawwku zostaa rozbudowana o trzy nowe zbiorniki pofermentacyjne do skadowania odgazowanej gnojowicy. Umoliwio to przyjmowanie transportw gnojowicy z innych ferm oraz odpadw poprodukcyjnych. Wybudowano rwnie odpowiednio utwardzony i zabezpieczony plac do przechowywania kiszonki kukurydzianej. Bya to jedna z zaoonych inwestycji proekologicznych, gdy z czysto produkcyjnego punktu widzenia nie przyniosa ona istotnych dochodw ale zabezpieczya teren przed moliwymi zanieczyszczeniami wd gruntowych.

63

Tabela 4. Charakterystyka biogazowni w Paszczycy. Miejsce lokalizacji Data oddania instalacji Moc instalacji [MWe/MWc] Pojemno zbiornikw Paszczyca 21.04.2008 0,625/0,692 - dwa zbiorniki fermentacji wstpnej kady po 300 m - zbiornik na komponenty 300 m - zbiornik fermentacyjny 1500 m 63 tony surowca na dob (23 tys. ton rocznie), z czego: - 50 ton gnojowicy - 10 ton kiszonki kukurydzianej - 3 tony odpadw - 7000 m na dob - 2,5 mln m/rok - 14,5 tys. kWh/dob - 5 mln kWh rocznie 8 mln z

Wykorzystywany surowiec

Produkcja biogazu Produkcja energii Nakady inwestycyjnerdo: opracowanie wasne.

Biogazownia w Paszczycy jest maym, samowystarczalnym obiektem. Raz dziennie do instalacji dodawana jest kiszonka, ktra automatycznie zostaje wymieszana w zbiorniku mieszania komponentw. Pozostaa cz procesu produkcyjnego sterowana jest automatycznie. Biogazownia ta pozwolia zaoszczdzi 110 tys. l oleju opaowego rocznie. Produkcja energii

64

elektrycznej odpowiada redniemu zapotrzebowaniu dla okoo 1600 gospodarstw domowych. Energia ta przede wszystkim jest zuywana na zaspokojenie potrzeb energetycznych spki, natomiast nadwyki sprzedawane s do sieci. Wytwarzana energia cieplna wykorzystywana jest na potrzeby technologiczne biogazowni oraz do ogrzewania wasnych budynkw. Tabela 5. Charakterystyka biogazowni w Kujankach. Miejsce lokalizacji Data oddania instalacji Moc instalacji [MWe/MWc] Pojemno zbiornikw Wykorzystywany surowiec Nakady inwestycyjnerdo: opracowanie wasne.

Kujanki 12.09.2008 pocztkowo 0,330, docelowo 0,350 Zbiorniki ziemne o pojemnoci 4000 m 12 tys. ton surowca rocznie (gnojowica 33 tony dziennie) 4 mln z

Biogazownia w Kujankach rozpocza produkcj w grudniu 2008r. Pocztkowo zainstalowano tam tylko piec na biogaz, ktrego zadaniem byo ogrzewanie fermy i podgrzewanie duych zbiornikw fermentacyjnych. Jest ona specyficzn instalacj w Poldanorze, gdy zbiorniki fermentacyjne wykonano w formie tzw. lagun zamiast standardowych zbiornikw betonowych. Rozwizanie to sprawdzio si w praktyce. W 2009 roku zainstalowano generator prdu.

65

Tabela 6. Charakterystyka biogazowni w Koczale. Miejsce lokalizacji Data oddania instalacji Moc instalacji [MWe/MWc] Pojemno zbiornikw Wykorzystywany surowiec Koczaa 15.04.2009 2,126/2,176 9300 m 91 tys. ton rocznie, z czego: - 56 tys. ton gnojowicy - 25 tys. ton kiszonki kukurydzianej - 10 tys. ton gliceryny - 22000 m na dob - 7,8 mln m/rok - 50 tys. kWh/dob - energia elektryczna 18 mln kWh rocznie - energia cieplna ok. 19,5 mln kWh/rok 16 mln z

Produkcja biogazu Produkcja energii

Nakady inwestycyjnerdo: opracowanie wasne.

Biogazownia w Koczale jest du inwestycj, gdzie surowce przez duszy czas s zatrzymywane w zbiornikach fermentacyjnych. Podyktowane jest to tym, e znaczn czci surowcw jest kiszonka kukurydziana, ktra wymaga duszego okresu fermentacji, tak aby surowiec zosta odpowiednio rozoony i przetworzony na biogaz. Przy produkcji 2,1 MWe jest ona w stanie zaopatrzy zarwno ferm w Koczale oraz Wytwrnie pasz treciwych a nadwyki sprzedawane s do sieci. W tym celu zbudowano wasn

66

sie elektryczn o dugoci 3,5 km wraz ze stacj transformatorow. Biogazownia w Koczale jest centrum dyspozycyjnym i zarzdzania dla pozostaych biogazowni w okolicy. Pracownicy, ktrzy obsuguj zmian nocn w biogazowni maj za zadanie sprawowa kontrol take nad pozostaymi instalacjami za pomoc poczenia internetowego. W przypadku przestoju pracy silnikw pracownicy s zobowizani dojecha na miejsce i ponownie uruchomi silnik, bd powiadomi mechanikw. Dla uzyskania wysokiej efektywnoci wane jest, by gaz produkowany by bez przerw i zakce i wykorzystywany by w silnikach do produkcji energii elektrycznej. Biogazownia ta pokrywa zapotrzebowanie energetyczne dla okoo 35-40 tys. gospodarstw domowych. Podstawowym mankamentem biogazowni w Koczale jest niskie wykorzystanie energii cieplnej. Za pomoc 16 wentylatorw jest ona wydmuchiwana do atmosfery tak aby zabezpieczy waciw temperatur silnika napdzajcego generator. Jest to kwestia do przemyle, jak produkowane ciepo mona by efektywnie wykorzysta. Najblisze osiedle mieszkaniowe jest kilka kilometrw od biogazowni dlatego wykorzystanie ciepa w celach grzewczych przy takiej odlegoci byoby kosztowne. Firma Poldanor 5 czerwca 2009 roku rozpocza budow pitej biogazowni. Jest to pierwsza inwestycja tego typu w wojewdztwie zachodniopomorskim w miejscowoci Nacaw w gminie Polanw. Planowano j zakoczy w grudniu 2009 roku, ale ze wzgldu na cik zim uruchomienie nastpi wiosn 2010 roku. Zlokalizowano j przy fermie trzody chlewnej, z ktrej bdzie pochodzi podstawowy surowiec w postaci

67

gnojowicy. Biogazownia rocznie produkowa bdzie okoo 2,3 mln m biogazu, ktry bdzie utylizowany w module kogeneracyjnym o mocy elektrycznej 625 kW i mocy cieplnej 692 kW. Zapewni to produkcj energii elektrycznej w iloci 5,3 mln kWh i cieplnej okoo 5,9 mln kWh rocznie. Szacuje si, e nowa biogazownia bdzie w stanie zasili okoo 1200 gospodarstw domowych redniej wielkoci w energi elektryczn. Cakowity koszt inwestycji wynosi okoo 8 mln z. Kolejna biogazownia powstanie w Uniechwku przy fermie trzody chlewnej, w gminie Debrzno. Ma ona kosztowa 10 mln z a zakoczenie budowy planowane jest na koniec sierpnia 2010 roku. Dziaanie biogazowni oparte zostanie na fermentacji metanowej gnojowicy pochodzcej z fermy. Produkowa bdzie okoo 4,2 mln m biogazu, ktry napdza bdzie modu kogeneracyjny o mocy elektrycznej 1063 kW i 1103 kW mocy cieplnej. Zapewnia bdzie w skali roku produkcj ok. 9,3 mln kW energii elektrycznej i 9,4 mln kW energii cieplnej. Firma Poldanor w stosunku do konkurentw ma niskie koszty budowy instalacji biogazowej. Wielko nakadw inwestycyjnych na budow instalacji biogazowej jest uzalenione od: wielkoci instalacji, lokalizacji, dostpu do substratw, celu budowy biogazowni, stopnia zaawansowania zastosowanej biogazowni. Koszt niemieckiej instalacji biogazowej typu NaWaRo z silnikiem o mocy 500 kW wynosi 1,5-2,0 mln euro (3-4 euro/1 kW). Do ceny ofertowej dostawcy technologii czsto trzeba doliczy koszty budowy:

68

laguny, przycza elektrycznego, prac ziemnych, kosztw zwizanych z przygotowaniem inwestycji i uzyskania odpowiednich pozwole. Tabela 7. Nakady inwestycyjne i koszt wytworzenia mocy 1 MW w biogazowniach firmy Poldanor. Miejsce lokalizacji Pawwko Paszczyca Kujanki Koczaa Nacaw Uniechwek rednio Moc instalacji Koszt Koszt inwestycji wytworzenia mocy 1 MW[mln z][mln z/1 MW]

[kWe]

720 625 350 2126 625 1063 918

7 8 4 16 8 10 8,8

9,72 12,8 11,43 7,53 12,8 9,41 10,62

rdo: obliczenia i opracowanie wasne.

Obliczenia wykazuj, e koszt wytworzenia mocy 1 MW w duych biogazowniach jest niszy. Aktualnie, ze wzgldu na okres uytkowania, dostp do danych, symulacje ekonomiczne dotyczce przychodw, kosztw i zyskw mona przeprowadzi na podstawie wylicze rocznych dla generatora 625 kWe, pracujcego w firmie Poldanor. Autorzy tych wylicze zastrzegaj, e s one wiarygodne tylko dla warunkw i dowiadczenia Poldanoru.

69

Tabela 8. Przychody roczne biogazowni dla generatora 625 kWe. Przychody biogazowni Energia elektryczna (625 kW x 8300h 10% technologia) wiadectwa pochodzenia (625 kW x 8300h) Energia cieplna (692 kW x 8300 x 30 sprzeda Opcjonalnie utylizacja odpadw (ok. 5% wsadu) cznie przychody Ilo 4.667 MWh 5.188 MWh 1.723 MWh 1000 ton x Tys. PLN 725 1.245 258 150 2.378

rdo: opracowanie wasne na podstawie: Ekonomika biogazowni Poldanor S.A., 2009 oraz Biogazownie rolnicze, Grzegorz Brodziak, Benny Laursen, 14 padziernik 2009 r.

Tabela 9. rda przychodw biogazowi. rdo przychodw Energia elektryczna (cena ustawowa URE) Zielone certyfikaty Energia cieplna Utylizacja odpadw poprodukcyjnych Dodatkowo (w przyszoci) czerwone certyfikaty PLN 0,15544 0,24500,2600 0,10000,1800 120,00400,00 ~ 0,1000 Nonik kWh kWh kWh tona kWh

rdo: opracowanie wasne na podstawie: Ekonomika biogazowni Poldanor S.A., 2009 oraz Biogazownie rolnicze, Grzegorz Brodziak,

70

Benny Laursen, 14 padziernik 2009 r.

Tabela 10. rda kosztw biogazowni (625 kWe). Rodzaje kosztw Amortyzacja Materiay do produkcji Wynagrodzenia Pozostae koszty cznie koszty Tys. PLN 400 600 200 250 1.450

rdo: opracowanie wasne na podstawie: Ekonomika biogazowni Poldanor S.A., 2009 oraz Biogazownie rolnicze, Grzegorz Brodziak, Benny Laursen, 14 padziernik 2009 r.

Tabela 11. Rachunek wynikw dla generatora 625 kWe. Wynik dziaalnoci Przychody Koszty Zysk Nakady inwestycyjne (generator 625 kWe) Cash Flow dla rodkw wasnych inwestora Prosty okres zwrotu Zdyskontowany okres zwrotu (stopa dyskontowa 7%) Cash Flow dla rodkw obcych (zwrot kapitau 10 lat + koszty finansowe 5%) Prosty okres zwrotu Zdyskontowany okres zwrotu Tys. PLN 2.378 1.450 928 8.000 1.328 8 lat 10 lat Od (-)72 do 1.328 14 lat Pow. 15 lat

rdo: opracowanie wasne na podstawie: Ekonomika biogazowni Poldanor S.A., 2009 oraz Biogazownie rolnicze, Grzegorz Brodziak,

71

Benny Laursen, 14 padziernik 2009 r.

Poldanor S.A. wikszo inwestycji realizuje z wasnych rodkw. Tylko przy jednej inwestycji uzyskano wsparcie ze rodkw funduszy ochrony rodowiska w wysokoci 16% wartoci. Tabela 12. Produkcja energii elektrycznej w 2008 r. w biogazowni w Pawwku.Produkcja Sprzeda % sprzeday Wydajno silnika gazowego [%] 70

I kwarta 2008 II kwarta 2008 III kwarta 2008 IV kwarta 2008 cznie w roku

[kWh] 1 102 137

[kWh] 906 210

82,22

1 318 849

1 086 030

82,35

83

1 266 802

1 028 430

81,18

79

1 271 458

1 070 190

84,17

79

4 959 246

4 090 860

82,49

78

rdo: opracowanie wasne na podstawie sprawozdania z dziaalnoci spki za 2008 r.

Niska wydajno silnika gazowego bya spowodowana jego czst awari. By to ju czwarty rok eksploatacji w systemie cigym co przeoyo si na

72

jego sprawno. Po zmniejszya.

modernizacji

awaryjno si

Tabela 13. Produkcja energii elektrycznej w 2008 r. w biogazowni w Paszczycy.Produkcja Sprzeda % sprzeday Wydajno silnika gazowego [%] 11

I kwarta 2008 II kwarta 2008 III kwarta 2008 IV kwarta 2008 cznie w roku

[kWh] 141 984

[kWh] 89 300

62,89

811 536

539 814

66,52

59

1 096 460

779 198

71,06

79

1 282 310

922 086

71,91

93

3 332 290

2 330 398

69,93

61

rdo: opracowanie wasne na podstawie sprawozdania z dziaalnoci spki za 2008 r.

Niska wydajno w pierwszym kwartale spowodowana bya okresem rozruchu, poniewa oficjalne przekazanie inwestycji nastpio w kwietniu 2008 roku. Wydajno silnika z kadym kwartaem rosa. cznie dwie biogazownie, w Pawwu i Paszczycy w 2008 roku wyprodukoway 8 291 536 kWh a sprzeda wynosia 6 427 258 kWh. Energia

73

sprzedana stanowia 77,52%. Okoo 15-30% produkowanej energii elektrycznej zuywane jest bezporednio na potrzeby samej biogazowni oraz znajdujcych si w pobliu ferm, warsztatw itp. Aktualnie wszystkie biogazownie s nastawione aby pracoway maksymaln ilo godzin w roku, przy penym wykorzystaniu mocy wytwrczych. Ich podstawowy cel to produkcja prdu przekazywanego do sieci ze sprzeday ktrego firma ma otrzymywa zyski. O ile na pocztku podstaw podejmowania inwestycji byy cele rodowiskowe zwizane z utylizacj odpadw tak obecnie na pierwszym miejscu stawia si cele biznesowe. Czynniki wpywajce na efektywno biogazowi Efektywno ekonomiczna biogazowni uzaleniona jest od wielu czynnikw z ktrych najwaniejsze to: 1. Rodzaj zastosowanych substratw. 2. Wykorzystanie odpadw i ich utylizacja. 3. Lokalne uwarunkowania lokalizacyjne. 4. Przyjty model biznesowy (rodki wasne, dotacje poprawiajce opacalno inwestycji, warunki kredytowe). 5. Korzyci ekologiczne i spoeczne nieuwzgldniane w rachunku ekonomicznym biogazowni. 6. Sposb wykorzystania produkowanej energii i ciepa (potrzeby wasne, lokalne, przemysowe). Stosowane w biogazowniach substraty charakteryzuj si ogromnym zrnicowaniem wydajnoci biogazu oraz parametrami technologicznymi. Podstawowy surowiec stosowany w biogazowniach tj.

74

gnojowica z 1 tony pozwala wyprodukowa tylko 20-30 m biogazu, podczas gdy kiszonka z kukurydzy 180, burak cukrowy 160 a ziarno yta 600 m. Jaki surowiec stosowa powinno wynika z kalkulacji wpyww ze sprzeday prdu wyprodukowanego z danego surowca i kosztami jego produkcji i zakupw. Jeeli koszt produkcji jest wysoki to jego zastosowanie w biogazowni jest ekonomicznie nieuzasadnione. Badania przeprowadzone przez Jwiaka (2006) wskazuj, e osigany zysk i stopa zwrotu jest znacznie wysza w biogazowniach rolniczo-utylizacyjnych ni w samych rolniczych. Biogazownie takie s bardziej zoone ze wzgldu na skomplikowany proces technologiczny natomiast nakady inwestycyjne mog by nisze ni w przypadku biogazowni rolniczych. Dla uzyskania tego samego efektu energetycznego przetwarzaj one mniej biomasy co pociga za sob nisze nakady na fermentatory i laguny. Podobny efekt daje dobr surowca ze wzgldu na czas rozkadu w fermentatorze. Dla przykadu przewidywany czas rozkadu kiszonki z kukurydzy wynosi okoo 56 dni natomiast buraka cukrowego tylko kilka dni. Efektywno biogazowni znacznie podnosi dodatek gliceryny, powstajcej jako produkt uboczny przy produkcji biodiesla. Badania Dacha i in. (2009) dowodz, e dodatek 5% gliceryny (1,85 tony dziennie wobec 37 ton wsadu bazowego) pozwala na wyprodukowanie o ponad 55% wicej energii elektrycznej. Dodatek 10% gliceryny z kolei pozwala na uzyskanie wzrostu produkcji energii o 81%. Przekada to si bezporednio na polepszenie dochodowoci instalacji. Aktualnie podstawowym modelem lokalizacyjnym jest budowa biogazowni przy fermach zwierzt

75

hodowlanych. Ze wzgldw na wystpujce odory lokalizowane s one z dala od osiedli mieszkaniowych i szlakw komunikacyjnych. W pobliu fermy zlokalizowane s magazyny gnojowicy, fermentatory, zbiorniki i silnik z generatorem. Bezporednie wykorzystanie produktw w postaci energii elektrycznej i ciepa jest niewielkie. Wytwarzana energia elektryczna suy tylko do owietlenia pomieszcze i napdu silnikw elektrycznych a pozostaa cz odprowadzana jest do sieci. Wymaga to budowy trafostacji i dodatkowych sieci energetycznych. Problem z zagospodarowaniem energii elektrycznej jest niewielki poniewa atwo jest j transportowa do lokalnych odbiorcw. Znacznie wikszy problem wystpuje z zagospodarowaniem nadwyek ciepa powstajcego podczas chodzenia silnika napdzajcego agregat prdotwrczy. Pewne iloci ciepa s wykorzystywane do podtrzymywania procesu technologicznego poniewa fermentacja metanowa jest mezofilna i optymalna temperatura tego procesu to okoo 37C. Cz ciepa moe by rwnie wykorzystana do ogrzewania pomieszcze gospodarczych, produkcyjnych (szczeglnie gdy odchowywane s prosita) oraz pomieszcze mieszkalnych jeli takowe w pobliu fermy wystpuj. Pozosta cz ciepa odprowadza si do atmosfery albo naleaoby poszuka moliwoci jej alternatywnego wykorzystania. Mogo by nim by wybudowanie w pobliu biogazowni szklarni, pieczarkarni lub suszarni. Nie w peni rozwizuje to problem, poniewa w okresie letnim zapotrzebowanie na ciepo spada. Za pomoc pomp cieplnych ewentualnie mona by je wykorzysta w klimatyzacji do produkcji

76

chodu. Mona rwnie zaproponowa nastpujce koncepcje lokalizacyjno-urzdzeniowe: 1. Magazyn gnojowicy przy fermie transport gnojowicy rurocigiem do biogazowni ulokowanej w pobliu osiedli mieszkaniowych. Energia elektryczna niskim kosztem byaby odprowadzana do lokalnej sieci i na miejscu wykorzystywana, energia cieplna suyaby do ogrzewania osiedli mieszkaniowych i jako ciepa woda uytkowa. W tym wariancie istnieje moliwo penego wykorzystania energii i ciepa, wzrastaj jedynie koszty dostarczenia gnojowicy. 2. W tym wariancie magazyny gnojowicy i produkcja biogazu znajdowaa by si w pobliu fermy. Nastpnie wytworzony biogaz transportowany byby specjalnie wybudowanym gazocigiem do osiedli mieszkaniowych. Zlokalizowany na ich terenie modu kogeneracyjny zasilany dostarczonym gazem suyby do wytwarzania energii elektrycznej i cieplnej. 3. Istnieje rwnie moliwo oczyszczenia biogazu do parametrw gazu ziemnego i wtoczenia go do sieci. Wariant ten na razie cechuje si wysokimi kosztami. W przyszoci nowe technologie mog ten problem ograniczy. 4. Kolejny wariant to wykorzystanie biogazu poprzez spalanie i przekazywanie energii poprzez kocio parowy na turbin generujc prd. 5. W niektrych krajach (np. w Szwecji) praktykuje si wariant produkcji biogazu w pobliu fermy, nastpnie jego oczyszczenie, skroplenie i wykorzystywanie w transporcie. W duych agrofirmach mona by

77

w ten sposb znacznie ograniczy koszty zakupu paliw i ograniczy emisje szkodliwych gazw. Wnioski: 1. Rolnictwo odgrywa bdzie wan rol w realizacji unijnych celw zwizanych z wypenieniem narodowych celw wskanikowych do 2020 roku. W szczeglnoci dotyczy one bd produkcji biomasy oraz biogazu. 2. Rozwj biogazowni naley rozpatrywa w powizaniu z moliwoci poprawy stanu ekologicznego i utylizacji odpadw organicznych. 3. Biogazownie poprzez postp technologiczny powinny by rdem konkurencyjnej energii, szczeglnie na poziomie lokalnym. 4. Inwestycje biogazowe powinny przyczyni si do zwikszenia bezpieczestwa energetycznego, poprawy jakoci ycia spoecznoci lokalnej i stworzenia dodatkowych, stabilnych dochodw w rolnictwie. 5. Podstawowym problemem i zasadniczym celem poprawy efektywnoci ekonomicznej biogazowni powinno by poszukiwanie sposobw wikszego wykorzystania wytwarzanej energii cieplnej. 6. Inwestycje biogazowe napotykaj na nierozwizane problemy prawne i finansowe powodujce wstrzymywanie si potencjalnych inwestorw od podejmowania ostatecznych decyzji. Literatura: 1. J. Dach, Z. Zbytek, K. Pilarski, M. Adamski; Badanie efektywnoci wykorzystania odpadw z produkcji

78

biopaliw jako substratu w biogazowni, Technika Rolnicza Ogrodnicza Lena, 6/2009. 2. K. Kosewska, J.Kamiski; Analiza ekonomiczna budowy i eksploatacji biogazowni rolniczych w Polsce, Inynieria Rolnictwa 1(99)/2008. 3. J. Krzak; Biogazownie w Polsce niedocenione rdo energii, Biuro Analiz Sejmowych nr 4(51), 19 luty 2009. 4. J. Szlachta, M. Fugol; Analiza moliwoci produkcji biogazu na bazie gnojowicy oraz kiszonki z kukurydzy, Inynieria Rolnicza 5(114)/2009, s. 275-280. 5. S. Rusak, A. Kowalczyk-Juko; Biogaz z zastosowaniem biomasy rolinnej technologie, Czysta Energia 11/2006. 6. M. Jwiak; Biogazownie - tak ale czy rolnicze, Czysta Energia 11/2006. 7. Sprawozdanie z dziaalnoci spki Poldanor za 2008r. 8. Biogazownie Rolnicze rda energii przyjaznej rodowisku, materiay Poldanoru S.A. 9. G. Brodziak, B. Laursen; Biogazownie rolnicze, Przechlewo, 14 listopada 2009r. 10. B. Laursen, L. Ciurzyski; Ekonomika biogazowni Poldanor S.A., 2009r. 11. Energia ze rde odnawialnych w 2008r., GUS, Warszawa, s.32-36. 12. Etat des energies renouvelables en Europe, edition 2008, 8 bilan EurObserver s.48-49. 13. Barometre Biomasse Solide Eurobserver, December 2009, tab.4.

79

ASSESSMENT OF THE EFFICIENCY OF BIOGAS INVESTMENTSSummary Efficiency assessment, current state and perspectives of biogas energy market are described. A profile of biogas investments in Poland and factors influencing efficiency of biogas stations are discussed. Biogas power stations development should be considered in connection with the ecological state improvement and organic waste utilization.

80

Micha Jasiulewicz*

POTENCJA PRODUKCJI BIOGAZU W POLSCE

Streszczenie Rolnictwo Polski posiada duy potencja w zakresie produkcji biogazu w procesie fermentacji. Istnieje wiele moliwoci wykorzystania biomasy odpadowej z produkcji rolinnej i zwierzcej oraz produkcji odpadowej przemysu rolno-spoywczego, a take upraw energetycznych do procesu biogazowania. Stworzenie na du skal systemu biogazowi w ukadzie rozproszonym umoliwi nie tylko wykorzystanie wszelkich odpadw lecz take poprawi bezpieczestwo energetyczne. Wane jest kogeneracyjne wykorzystanie energii elektrycznej i cieplnej. Wstp Wrd krajw czonkowskich UE Polska naley do najwikszych potentatw produkcji biogazu, w oparciu gwnie o substraty rolnicze na bazie technologii metanowej. Jeeli uwzgldnimy rozwj dotychczasowy produkcji biogazu w Polsce tab. 4, to mona stwierdzi, i pozyskanie biogazu (TJ) stopniowo wzrasta, lecz dotychczasowe efekty trudno uzna za zadowalajce.

*

Politechnika Koszaliska.

81

Tabela 1. Bilans biogazu w latach 2001-2008 (TJ). Wyszczeglnienie Pozyskanie Zuycie na wsad przemian Zuycie kocowe (finalne) Wyszczeglnienie Pozyskanie Zuycie na wsad przemian Zuycie kocowe (finalne) 2001 1477 563 902 2002 1353 615 720 2003 1624 861 763 2004 1941 1293 632

2005 2243 1820 411

2006 2613 2021 577

2007 2708 2305 375

2008 5515 3037 2461

rdo: Energia ze rde odnawialnych w 2008 r., GUS, Warszawa 2009.

W wikszoci biogazowni paliwo to zostao wykorzystane na wsad przemian energetycznych w elektrociepowniach i ciepowniach. W tym celu zuyto 55% pozyskanego biogazu, a 45% stanowio zuycie kocowe (finalne)1. Rwnie pozyskanie gazu wysypiskowego ksztatowao si w ostatnich latach na zblionym poziomie (od 544 TJ w 2001 r. do 1433 TJ w 2008 r.). Gaz wysypiskowy by w caoci wykorzystywany w przemianach energetycznych na wytwarzanie energii elektrycznej i ciepa. Due znaczenie odgrywa take produkcja biogazu z oczyszczalni ciekw (w 2001 r. 933 TJ, a w 2008 r.1

Energia ze rde odnawialnych, s. 33.

82

3976 TJ). Zatem nastpuje stay wzrost iloci biogazu uzyskiwanego z oczyszczalni ciekw. Wrd krajw UE, spord nonikw OZE najwysz dynamik obserwuje si w przetwrstwie energetycznym biomasy, zwaszcza w rozwoju biogazowni fermentacyjnych. Wedug danych EUROOBSERVER kraje UE wytworzyy w 2006 r. biogaz w iloci rwnowanej 5,35 mln t ropy, z czego na Niemcy przypada 2 mln t, na Wielk Brytani 1,7 mln t a w Polsce 93,8 tys. t. W Niemczech obecnie funkcjonuje ju ok. 5 tys. biogazowni. Naley wzi pod uwag, i w Polsce s podobne warunki agroklimatyczne co wskazuje na due rezerwy istniejce w Polsce w tym zakresie. Wrd niemieckich biogazowni rolniczych wikszo (93%) przetwarza gnojowic z rolinami uprawnymi, z tego 75% biogazowni wykorzystuje gnojowic bydlc, a 30% gnojowic trzody chlewnej, i a 82% z tych biogazowni wykorzystuje jako substrat kukurydz2. Wykorzystywanie w duym stopniu w biogazowniach jako substratu kukurydzy wynika zarwno z wysokiej produktywnoci biogazu z kiszonki kukurydzy, jak rwnie nieskomplikowanej uprawy rolin i ich magazynowania (kiszonka). Bardzo przydatnymi rolinami w produkcji biogazu mog by rwnie zboa oraz buraki pastewne, ktre cechuj si najwysz wydajnoci biogazu uzyskiwan2

B. Linke, G. Vollmer, P. Mhnert, Kinetik der Biogasgewinnung aus nachwachsenden Rohstoffen bei Kontinuierlicher Prozessfhrung als Grundlage fr die Bemessung von landwirtschaftlichen Biogasanlagen Schlussbericht zum FNR Verbundvorhaben 22011402. Potsdam 2006, s. 92.

83

z jednostki suchej masy (magazynowanie jest moliwe po rozdrobnieniu w silosach)3. Produktywno biogazu z burakw pastewnych, kukurydzy i zboa w mieszaninie z gnojowic trzody chlewnej naley uzna za wysok. Im wysze jest stenie suchej biomasy organicznej w mieszaninie substratu, tym wiksza jest produkcja biogazu. Istotnym kryterium przy doborze rolin do wytwarzania biogazu jest jego uzysk w przeliczeniu na 1 ha uprawy roliny. Wedug tego parametru, najbardziej efektywn upraw jest kukurydza, nastpnie buraki pastewne i w nastpnej kolejnoci zboe4 tab. 2. Tabela 2. Zawarto metanu w biogazie w warunkach biofermentacji mezofilowej (37C) z udziaem rnych rolin. Proces mezofilowy gnojowica byda gnojowica trzody chlewnej udzia CH4 w udzia CH4 w biogazie % obj. biogazie w % obj. 54,5 52,1 56,2 53,5 58,2 56,1 55,4 51,2

Substraty

100% kukurydzy 67% kukurydzy 33% kukurydzy 100% burakw pastewnych

M. Abdel-Hadi, J. Beck, T. Jungbulth, Methanertrage bei der Kofermentation flssig sielierten Gehaltsrben, Landtechnik 2/2002. 4 K. Hopfner-Six, V. Zolltisch, J. Boxbedreger, Biogaserzeugung aus agrarischen Rohstoffen-Kennwerte zur stofflichen und energetischen Bewertung, Landtechnik 3/2006.

3

84

67% burakw pastewnych 33% burakw pastewnych 100% zboa 67% zboa 33% zboa 100% gnojowicy

56,4 58,4 57,4 58,5 60,0 61,5

55,3 57,8 54,1 55,5 57,6 61,3

rdo: W. Kotowski, E. Konopka, Biogazownie oraz produkcja biopaliw silnikowych w Europie, Czysta Energia 9/2007.

Uwzgldniajc ograniczone zasoby paliw kopalnych, ju obecnie przyjmuje si, i po 2020 r. stopniowo miejsce paliw kopalnych zaczn zajmowa surowce odnawialne, wrd ktrych biogaz uzyskiwany w rolnictwie bdzie stanowi powan pozycj. Pomimo i niewtpliwie bdzie si to wizao ze wzrostem kosztw produktw energetycznych, takie dziaanie wydaje si konieczne, ze wzgldu na wyczerpywanie si zasobw surowcw kopalnych. Dodatkowym elementem jest wzrost wiadomoci spoeczestw zmian klimatycznych i efektu cieplarnianego. Koszty wydobycia surowcw kopalnych take wzrastaj wraz z koniecznoci wydobywania ich w coraz trudniejszych warunkach geologicznych. Polska naley do krajw UE, ktre dysponuj wyjtkowo wysokim potencjaem biomasy energetycznej, zwaszcza moliwej do wykorzystania w biogazowniach (fermenetacyjnych). Podstawowym skadnikiem energetycznym biogazu jest metan (CH4), ktrego udzia jest w zakresie 50-75%.

85

Metan odznacza si wysok wartoci opaow, tj. 35,8 MJ/m3, a w 1 m3 biogazu skumulowane jest 5,3 kWh energii w procesie produkcyjnym w biogazowni mona z niej uzyska 2,1 kWh energii elektrycznej i 2,4 kWh energii cieplnej (przy stratach technologicznych ok. 0,8 kWh), rednio 1m biogazu zawiera 23,2 MJ5. Produkcja energii z biogazu wymaga duych nakadw inwestycyjnych na budow instalacji oraz konieczna jest dobra organizacja dostaw surowcw. Biogazownie rolnicze powinny by zlokalizowane w pobliu fermy byda, trzody chlewnej gdzie powstaje gnojowica, stanowica podstawowy skadnik mieszaniny substratu biogazowni. Stosowane s rne systemy biogazowe wykorzystujce wsad masy organicznej, pochodzcej wycznie z upraw przeznaczonych do celw energetycznych (np. kukurydza, buraki pastewne) lub instalacje mieszane, bazujce na wsadzie zrnicowanym (gnojowica, obornik, biomasa rolinna, osady ciekowe). Oczywist spraw jest, i wykorzystywanie wycznie samej gnojowicy jest nieuzasadnione ze wzgldu na ma zawarto substancji organicznej i nisk efektywno produkcji. W warunkach polskich naley obecnie bra pod uwag stosowanie masy organicznej z upraw: zboowych, kukurydzy, sorgo, upraw rolin oleistych w caoci, wytoki upraw oleistych, odpadw organicznych z produkcji bioetanolu oraz z przemysu spoywczego.A practical trial to investigate the feasibility of wide-scale collection of cuttings from roadside verges In Powys for use in biogas and compost production. Living Highways Project, January 2006, M.Delafield, United Kingdom, p. 55.5

86

Wana jest proporcja stosunku wgla do azotu, co ma ogromny wpyw na przebieg fermentacji metanowej i jej efektywno energetyczn i ekonomiczn. W przypadku, jeeli stosujemy w biogazowni surowce mniej wydajne wskazane jest uzupenienie wsadu dodatkami o wyszej zawartoci metanu (np. gliceryna, tuszcze zwierzce, oleje posmaalnicze, odpady poubojowe z rzeni i ubojni, odpady z zakadw