PRZEWODNIK DLA INWESTORWZAINTERESOWANYCH BUDOW BIOGAZOWNI ROLNICZYCH

Prac wykonano na zamwienie: MINISTERSTWA GOSPODARKI

w Instytucie Energetyki Odnawialnej

Instytut Energetyki Odnawialnej

Warszawa, marzec 2011 r.

Opracowanie wykonano na podstawie umowy z Ministerstwem Gospodarki nr II/103/P/75001/10/DE z dnia 29 wrzenia 2010 r.

Fot. Biogazownia w Koczale, rdo: archiwum IEO

Opracowanie przygotowa zesp w skadzie: Andrzej Curkowski Anna Oniszk-Popawska Przemysaw Mroczkowski Magdalena Zowsik Grzegorz Winiewski Adres wykonawcy:

Instytut Energetyki Odnawialnej (EC BREC IEO) 00-641 Warszawa ul. Mokotowska 4/6 tel./fax: (0-22) 825 46 52 e-mail: biuro@ieo.pl

Majc na uwadze zasady zrwnowaonego wykorzystywania dostpnych, krajowych zasobw surowcw, Ministerstwo Gospodarki przywizuje szczegln wag do zapewnienia dynamicznego i stabilnego rozwoju energetyki opartej o rda odnawialne. Wykorzystywanie energetyki odnawialnej postrzegane jest jako trway kierunek rozwoju w ramach polityki energetycznej naszego pastwa, ktrej ramy znalazy wyraz w najwaniejszych dokumentach strategicznych. Okrelaj one sposb postpowania wobec wyzwa stojcych przed Polsk w zwizku z rosncymi cenami surowcw energetycznych, duym uzalenieniem od zewntrznych dostaw gazu ziemnego i ropy naftowej oraz wzrastajcym zanieczyszczeniem rodowiska naturalnego. Odnawialne rda Energii staj si w tym kontekcie coraz istotniejszym skadnikiem w bilansie energetycznym kraju, stanowic charakterystyczn warto innowacyjnej i perspektywicznej gospodarki. Szczeglna rola w tym procesie przypada energii pozyskiwanej z biogazu w tym biogazu rolniczego. Wyrazem tego jest opracowany przez Ministerstwo Gospodarki, we wsppracy z Ministerstwem Rolnictwa i Rozwoju Wsi, rzdowy program pt: Kierunki rozwoju biogazowni rolniczych w Polsce, ktry zosta przyjty przez Rad Ministrw w dniu 13 lipca 2010 r. Wdroenie dokumentu jest niezbdnym elementem procesu utworzenia do 2020 roku rednio jednej biogazowni rolniczej w kadej gminie wykorzystujcej biomas pochodzenia rolniczego, przy zaoeniu posiadania przez t gmin odpowiednich warunkw do uruchomienia takiego przedsiwzicia. Realizacja zaoe programu ma na celu umoliwienie wykorzystania realnie dostpnego potencjau surowcowego do produkcji biogazu, ktry jest zawarty w produktach ubocznych rolnictwa i pozostaociach przemysu rolnospoywczego. Potencja ten jest obecnie szacowany na poziomie okoo 1,7 mld m3 moliwego do pozyskania biogazu rolniczego rocznie. W tym kontekcie naley mie na uwadze, i w Polsce zuywa si rocznie okoo 14 mld m3 gazu ziemnego, przy czym odbiorcy indywidualni z terenw wiejskich wykorzystuj okoo 500 mln m3 gazu. Std te, z nieukrywan przyjemnoci przekazuj na Pastwa rce, opracowany na zlecenie Ministerstwa Gospodarki, praktyczny Przewodnik dla inwestorw zainteresowanych budow biogazowni rolniczych stanowicy kompendium wiedzy dotyczcej prowadzenia procesu inwestycyjnego. Tre przewodnika zawiera m.in. informacje na temat: potencjau rozwojowego instalacji biogazu w Polsce; dostpnych technologii oraz wymaga dotyczcych substratw do produkcji biogazu rolniczego; charakterystyk poszczeglnych etapw procesu inwestycyjnego; zagadnienia ekonomiczne w tym monta finansowy inwestycji; aspekty prawne zwizane z procesem inwestycyjnym jak rwnie eksploatacyjnym oraz studium przypadku trzech biogazowni rolniczych funkcjonujcych w kraju. Wyraam przekonanie, e przewodnik okae si pomocny tym wszystkim, ktrzy zamierzaj wzbogaci swoj wiedz w zakresie efektywnego, gospodarczego wykorzystania biogazu rolniczego. Wierz, e Przewodnik dla inwestorw zainteresowanych budow biogazowni rolniczych zachci Pastwa do inwestowania w budow biogazowni rolniczych na obszarach wiejskich.

Waldemar Pawlak Wicepremier, Minister Gospodarki3

Spis treciWSTP ... 1 POTENCJA ROZWOJOWY SEKTORA BIOGAZOWNI ROLNICZYCH W POLSCE NA TLE WYBRANYCH PASTW EUROPEJSKICH ORAZ KORZYCI PYNCE Z ROZWOJU TEGO SEKTORA .. 7 9

1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6

WSPARCIE DLA BIOGAZU W WYBRANYCH PASTWACH EUROPEJSKICH 9 STAN OBECNY I POTENCJA WYKORZYSTANIA BIOGAZU ROLNICZEGO W POLSCE 13 KIERUNKI ROZWOJU SEKTORA BIOGAZU W POLSCE 16 ROLA BIOGAZU W POLITYCE PASTWA I KRAJOWYM PLANIE DZIAA NA RZECZ ENERGII Z ODNAWIALNYCH RDE ENERGII 19 KORZYCI Z PRODUKCJI I WYKORZYSTANIA BIOGAZU DLA INWESTORW 21 KORZYCI EKONOMICZNE PRODUKCJI BIOGAZU ROLNICZEGO 22

2 DOSTPNE NA RYNKU TECHNOLOGIE BIOGAZOWE I SUBSTRATY DO PRODUKCJI BIOGAZU.................................................................................................................................................................. 25 2.1 2.2 CHARAKTERYSTYKA PROCESU PRODUKCJI I WYKORZYSTYWANIA BIOGAZU ROLNICZEGO WMODUACH KOGENERACYJNYCH

25

CHARAKTERYSTYKA PROCESU PRODUKCJI I WYKORZYSTYWANIA BIOGAZU ROLNICZEGO PRZYWTACZANIU OCZYSZCZONEGO BIOMETANU DO SIECI DYSTRYBUCYJNEJ GAZOWEJ I METODY OCZYSZCZANIA BIOGAZU CHARAKTERYSTYKA ELEMENTW CIGU TECHNOLOGICZNEGO PRODUKCJI BIOGAZU ORAZ CHARAKTERYSTYKA PROCESU PRODUKCJI BIOGAZU ROLNICZEGO. SUROWCE DO PRODUKCJI BIOGAZU Z UWZGLDNIENIEM PRODUKTW UBOCZNYCH POCHODZENIA ROLNICZEGO, UPRAW ENERGETYCZNYCH I INNYCH

29 33 38

2.3 2.4 3

ETAPY PROCESU INWESTYCYJNEGO BUDOWY BIOGAZOWNI ROLNICZEJ........................... 43 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 IDENTYFIKACJA ZAKRESU PROJEKTU POZYSKANIE NIEZBDNYCH POZWOLE PRZYGOTOWANIE DOKUMENTACJI TECHNICZNEJ PROJEKTU POZWOLENIE NA BUDOW BUDOWA I ROZRUCH INSTALACJI UZYSKANIE AKCEPTACJI LOKALNEJ SPOECZNOCI DLA BUDOWY BIOGAZOWNI ROLNICZEJ ZAWARCIE NIEZBDNYCH UMW ZWIZANYCH Z BUDOW, PRZYCZENIEM DO SIECI IZAPEWNIENIEM SUBSTRATW PROMESA BANKOWA I UMOWA KREDYTOWA HARMONOGRAM REALIZACJI INWESTYCJI WRAZ Z WYKRESEM GANTTA

43 48 51 53 55 59 61 63 64

4 ASPEKTY PRAWNE ZWIZANE Z PROCESEM INWESTYCYJNYM I FUNKCJONOWANIEM BIOGAZOWNI ROLNICZYCH............................................................................................................................. 67 4.1 4.2 4.3 4.4 PRZYCZENIE BIOGAZOWNI DO SIECI ELEKTROENERGETYCZNEJ I MOLIWOCI SPRZEDAYWYPRODUKOWANEJ ENERGII 67 WYKORZYSTANIE PRODUKTW UBOCZNYCH ROLNICTWA ORAZ Z PRZEMYSU ROLNO - SPOYWCZEGO 69 WYKORZYSTANIE MASY POFERMENTACYJNYCH W CELACH NAWOZOWYCH 71 WYMOGI PRAWNE DO SPENIENIA PRZY UBIEGANIU SI O WSPARCIE EKSPLOATACYJNE I INWESTYCYJNE DLA BIOGAZOWNI ROLNICZYCH 75

5 CHARAKTERYSTYKA WYBRANYCH FUNKCJONUJCYCH BIOGAZOWNI ROLNICZYCH STUDIA PRZYPADKU........................................................................................................................................... 77 5.1 5.2 5.3 STUDIUM PRZYPADKU BIOGAZOWNI STUDZIONKA STUDIUM PRZYPADKU BIOGAZOWNI KOCZAA STUDIUM PRZYPADKU BIOGAZOWNI NACAW 77 80 84

6 ZAGADNIENIA EKONOMICZNE ORAZ MONTA FINANSOWY INWESTYCJI W BIOGAZOWNIE ROLNICZE .............................................................................................................................. 88 6.1 RDA FINANSOWANIA I MONTA FINANSOWY DLA INWESTYCJI Z UWZGLDNIENIEM MOLIWOCI WYKORZYSTANIA DOSTPNEGO DOFINANSOWANIA ZE RODKW PUBLICZNYCH, EUROPEJSKICH ORAZRDE KOMERCYJNYCH 88 WYBRANE METODY ANALIZY OPACALNOCI REALIZACJI INWESTYCJI 98 JEDNOSTKOWE NAKADY INWESTYCYJNE, KOSZTY OPERACYJNE 102 UPROSZCZONA METODA OBLICZENIOWA KORZYCI RODOWISKOWYCH 111 PRZYKADOWE OBLICZENIA OPACALNOCI EKONOMICZNEJ ORAZ DODATKOWYCH KORZYCI RODOWISKOWYCH DLA REDNIEJ I DUEJ BIOGAZOWNI 112

6.2 6.3 6.4 6.5

LITERATURA ..................................................................................................................................................... 1254

Spis tabelTabela 1 System wsparcia i taryfy zakupu energii elektrycznej z OZE w wybranych krajach UE oraz produkcja energii z biogazu w 2009 r. ................................................................................................................................... 10 Tabela 2 System wsparcia produkcji energii elektr. z biogazu w Niemczech po nowelizacji w 2009 r. ............. 11 Tabela 3 Najwiksze biogazownie z instalacjami do oczyszczania biogazu do jakoci gazu ziemnego na terenie Niemiec (Weiland P. 2010)................................................................................................................................... 12 Tabela 4 Charakterystyka funkcjonujcych biogazowni w Polsce (stan na grudzie 2010 r.)............................. 14 Tabela 5 Porwnanie skadu biogazu i gazu ziemnego. ....................................................................................... 30 Tabela 6 Technologie uszlachetniania biogazu. ................................................................................................... 31 Tabela 7 Warianty opcji technologicznych stosowanych w biogazowniach rolniczych. ..................................... 33 Tabela 8 Lista typowych urzdze, instalacji i budowli wchodzcych w skad instalacji biogazowej. ............... 34 Tabela 9 Charakterystyka wybranych substratw wraz z potencjaem produkcji biogazu. ................................. 39 Tabela 10 Klasyfikacja surowcw do produkcji biogazu rolniczego. .................................................................. 40 Tabela 11 Dane empiryczne dotyczce parametrw surowcw oraz produktywnoci z nich biogazu rolniczego z odchodw zwierzcych. (Schulz H., Eder B. 2001).............................................................................................. 40 Tabela 12 Wymagane zgody i decyzje czstkowe niezbdne do uzyskania pozwolenia na budow................... 54 Tabela 13 Harmonogram realizacji inwestycji w formie wykresu Gantta. .......................................................... 66 Tabela 14 Stan wykorzystania rodkw w programie Operacyjnym Infrastruktura i rodowisko. (Listopad 2010). .................................................................................................................................................................... 89 Tabela 15 Przegld gwnych dziaa w obrbie Regionalnych Programw Operacyjnych, w ramach ktrych istnieje moliwo dofinansowania inwestycji zakresu odnawialnych rde energii.. ........................................ 91 Tabela 16 Rozbicie kategorii nakadw inwestycyjnych na podkategorie......................................................... 105 Tabela 17 Kategorie kosztw operacyjnych dla biogazowni ............................................................................. 110 Tabela 18 Kategorie przychodw biogazowni ................................................................................................... 110

Spis ryrunkwRysunek 1 Rozwj biogazowni rolniczych w Niemczech w latach 1999-2009................................................... 11 Rysunek 2 Udziay poszczeglnych rodzajw OZE w zuyciu energii finalnej z OZE w Polsce w 2008 r. ....... 15 Rysunek 3 Rozmieszczenie inwestycji biogazowych na rnych etapach realizacji z podziaem na wojewdztwa, stan na marzec 2010. (Opracowanie wasne IEO). ....................................................................... 18 Rysunek 4 Liczba projektw biogazowych na rnych etapach realizacji z podziaem na wojewdztwa, stan na listopad 2010. (Opracowanie wasne IEO). .......................................................................................................... 19 Rysunek 5 System zobowiza ilociowych sprzedawcw energii elektrycznej w zakresie produkcji energii elektrycznej z odnawialnych rdach energii, wyraony procentowym udziaem zielonej energii w wolumenie sprzeday energii elektrycznej odbiorcom kocowym w poszczeglnych latach................................................. 23 Rysunek 6 Ilo instalacji oczyszczania biogazu w rozbiciu na technologie. ...................................................... 32 Rysunek 7 Cakowita wydajno instalacji oczyszczania biogazu do biometanu w UE...................................... 32 Rysunek 9 Uproszczony schemat blokowy instalacji do produkcji biogazu rolniczego. ..................................... 33 Rysunek 10 Udzia poszczeglnych rodzajw substratw rozwaanych we wsadzie do planowanych biogazowni w 2010 roku. ......................................................................................................................................................... 41 Rysunek 11 Plony biomasy rolin przeznaczonych do kiszenia. ......................................................................... 41 Rysunek 12 Schemat ideowy biogazowni w Studzionce (opracowanie wasne IEO).......................................... 78 Rysunek 13 Schemat ideowy biogazowni w Koczale .......................................................................................... 82 Rysunek 14 Alokacje na dziaania z ktrych mona dofinansowa projekty budowy biogazowni oraz stan wykorzystania rodkw na podstawie kwot wnioskw, ktre przeszy ocen formaln. Stan na listopad 2010. . 92 Rysunek 15 Cakowita alokacja na dziaania zwizane z OZE i kwota podpisanych umw o dofinansowanie. . 93 Rysunek 16 Struktura kategorii nakadw inwestycyjnych dla przykadowej biogazowni opartej na kiszonce kukurydzy i gnojowicy o mocy 0,86 MWel......................................................................................................... 103 Rysunek 17 Jednostkowe nakady inwestycyjne w przeliczeniu na 1 kWel mocy zainstalowanej dla biogazowni niemieckich. ........................................................................................................................................................ 106 Rysunek 18 Procentowy udzia nakadw przypadajcy na zasadnicze elementy biogazowi, dane urednione dla biogazowi niemieckich (55-500 kWel). ............................................................................................................... 107 Rysunek 19 Struktura kosztw operacyjnych dla biogazowni o mocy 0,86 MWel opartej na kiszonce kukurydzy i gnojowicy............................................................................................................................................................ 109 Rysunek 20 Struktura i wielko nakadw inwestycyjnych dla biogazowni 0,86 MWel przykad 1. ............ 114 Rysunek 21 Struktura rocznych kosztw operacyjnych dla biogazowni 0,86 MWel - przykad 1. .................... 115 Rysunek 22 Przewidywany poziom jednostkowego wsparcia dla energii elektrycznej z biogazu w kolejnych 20 latach dla biogazowni 0,86 MWel - przykad 1. Oznaczenia: EE energia elektryczna, P- wiadectwa pochodzenia, SP zielone wiadectwa pochodzenia, P te wiadectwa pochodzenia........................... 116 Rysunek 23 Struktura rocznych przychodw dla biogazowni 0,86 MWel - przykad 1. .................................... 116 Rysunek 24 Obliczenie redukcji emisji gazw cieplarnianych dla biogazowni 0,86 MWel - przykad 1........... 1185

Rysunek 25 Struktura nakadw inwestycyjnych dla biogazowni 1,81 MWel - przykad 2. .............................. 119 Rysunek 26 Struktura kosztw operacyjnych dla biogazowni 1,81 MWel - przykad 2..................................... 120 Rysunek 27 Przewidywany poziom jednostkowego wsparcia dla energii elektrycznej z biogazu w kolejnych 20 latach funkcjonowania biogazowni 1,81 MWel - przykad 2. Oznaczenia: EE energia elektryczna, Pwiadectwa pochodzenia, SP zielone wiadectwa pochodzenia, FP fioletowe wiadectwa pochodzenia 121 Rysunek 28 Struktura przychodw dla biogazowni 1,81 MWel - przykad 2..................................................... 122 Rysunek 29 Obliczenie redukcji emisji gazw cieplarnianych dla biogazowni 1,81 MWel - przykad 2........... 123

Spis fotografiiFotografia 1 Ukad do skojarzonego wytwarzania energii elektrycznej i ciepa w Koczale................................ 28 Fotografia 2 Przykadowa instalacja do oczyszczania biogazu do jakoci gazu ziemnego ................................. 31 Fotografia 3 Widok biogazowni w Studzionce.................................................................................................... 78 Fotografia 4 Widok biogazowni w Koczale. ....................................................................................................... 81 Fotografia 5 Widok biogazowni w Nacawiu. ..................................................................................................... 85

6

WstpNiniejszy poradnik opracowany na zamwienie Ministerstwa Gospodarki, w ramach realizacji zapisw Polityki Energetycznej Polski do 2030 roku, powsta w odpowiedzi na biece zapotrzebowanie rynku. Skierowany jest gwnie do inwestorw i deweloperw biogazowni rolniczych, a take do wszystkich, ktrzy pragn poszerzy swoj wiedz z zakresu energetycznego wykorzystania biogazu rolniczego. Oficjalne dokumenty oraz niezalene prognozy przewiduj, e biogaz rolniczy w najbliszym 10leciu bdzie si dynamicznie rozwija, w tempie sigajcym kilkudziesiciu procent rocznie. Wiele wskazuje na to, e w cigu najbliszych kilku lat biogaz rolniczy nabierze znaczenia na rynku energii, a tempo wzrostu bdzie jednym z najwyszych w caym zielonym koszyku energetycznym. wiadcz o tym rwnie zauwaalne obecnie tendencje na rynku deweloperskim i inwestorskim. Inwestycje rozwijaj si bardziej dynamicznie gdy dostpne s informacje nt. zweryfikowanych i potwierdzonych praktyk dowiadcze realizacyjnych i eksploatacyjnych, z ktrych pocztkujcy inwestorzy mogliby skorzysta. Sektor biogazu bdzie rozwija si w ramach okrelonych przez istniejce prawo oraz dziki obecnym i planowanym mechanizmom wsparcia. Budowa biogazowni rolniczej to due wyzwanie, natomiast pozytywny klimat polityczny nie przekada si automatycznie na sukcesy inwestorw, zwaszcza gdy niedoceniane jest ryzyko techniczne i ekonomiczne. W tej sytuacji niezwykle wana staje si nie tylko uatwienie dostpu do informacji pojedynczemu inwestorowi ale rwnie zwikszenie wiedzy w tym obszarze caej brany tj. deweloperw, instalatorw czy producentw urzdze. W publikacji opisano oglne ramy i uwarunkowania rozwoju biogazowni oraz technologie produkcji i wykorzystania biogazu. Czytelnik znajdzie tu informacje nt. moliwoci rozwoju biogazowni rolniczych w Polsce, na tle dowiadcze w wybranych krajach Unii Europejskiej (w tym potencjay i mechanizmy wsparcia). Lektura przewodnika dostarczy niezbdnych informacji do oceny moliwoci budowy biogazowni pod ktem prawnym, technicznym i ekonomicznym. Informacje zawarte w przewodniku (rodzaj listy sprawdzajcej) pomog przeprowadzi wstpn analiz prawn przedsiwzicia celem oceny moliwoci spenienia procedur i uzyskania wymaganych dokumentw (decyzji i pozwole). Wykorzystanie informacji zawartych w przewodniku powinno uatwi podjcie optymalnej decyzji inwestycyjnej, moe by rwnie pomocne w okreleniu zaoe do dokumentacji projektowej oraz w przygotowaniu wniosku o dofinansowanie (dotacj) lub kredyt bankowy. Jednoczenie niniejszy przewodnik moe by pomocny dla instytucji finansujcych przy ocenie zaoe przyjtych przez inwestora. Publikacja skierowana jest rwnie do przedstawicieli administracji rzdowej i samorzdowej, ktr czeka okres intensywnego wdraania nowych regulacji w tym zakresie oraz osb dziaajcych w obszarze promocji technologii i edukacji. Sektor biogazu rolniczego obejmuje szeroki zakres technologii z uwagi na rodzaj substratw, przeznaczenie produktw wytworzonych przez biogazownie oraz skal inwestycji. Aspekty technologiczne opisane w rozdziale drugim obejmuj zarwno sposoby wykorzystania biogazu do lokalnej produkcji energii i ciepa jak rwnie technologie do zataczania biometanu do sieci gazu ziemnego. W publikacji szczegln uwag zwrcono na wane, przy kompleksowej ocenie technologii, wskaniki jak np. produktywno biogazu z 1 tony substratu - od niej bowiem zaley wydajno biogazowni, a w konsekwencji rentowno inwestycji. Przygotowanie inwestycji sucej produkcji i wykorzystaniu biogazu to zadanie zoone, jak rwnie wymagajce szerokiej, specjalistycznej wiedzy. Wanym elementem (sowem kluczowym) spinajcym dostpn wiedz o inwestycji i dajcym moliwo rozwaenia rnych wariantw budowy biogazowni jest inwestorskie studium wykonalnoci. Dlatego zagadnieniom zwizanym z rnymi aspektami przygotowania takiego dokumentu (lub choby jego uproszczonej wersji) powicono szczegln uwag. Wiele elementw poradnika stanowi moe wkad w opracowanie indywidualnego studium wykonalnoci, jakie na wasny uytek przygotowuje inwestor. Pokazanie dokadnej cieki uzyskania pozwole formalno-prawnych prowadzcych do uzyskania pozwolenia na budow, a w pniejszym etapie pozwolenia na uytkowanie uatwi7

inwestorom rozpoczcie przygotowa do inwestycji. Rozdzia trzeci opisuje niezbdne procedury i pozwolenia, ktre deweloper musi pozyska aby uzyska pozwolenie na budow a jego podsumowaniem jest harmonogram dziaa w postaci wykresu Gantta. Rozdzia czwarty zawiera zagadnienia prawne, w szczeglnoci w zakresie wykorzystania odpadw niebezpiecznych oraz wykorzystania materiau pofermentacyjnego jako nawozu. Za niezwykle wane na obecnym etapie rozwoju sektora biogazu w Polsce uznano prawne i finansowe mechanizmy wsparcia dla inwestorw, w tym wspomniane wczeniej wsparcie eksploatacyjne (w postaci wiadectw pochodzenia) oraz rne, dorane i wieloletnie programy dotacji do inwestycji. Informacje na temat dostpnych rde finansowania wraz z przykadami oblicze ekonomicznych i analizami wraliwoci znajduj si w rozdziale szstym. Do oblicze technicznych i ekonomicznych uyto kalkulatora BiogazInwest, opracowanego specjalnie do wstpnych oblicze opacalnoci biogazowni przez Instytut Energetyki Odnawialnej. Korzystanie ze zgromadzonej w przewodniku wiedzy i dowiadcze praktycznych innych inwestorw pomoe zoptymalizowa przedsiwzicie od strony ekonomicznej i obniy ryzyko inwestycyjne. Rozdzia pity opisuje trzy wybrane, przykadowe instalacje zbudowane w Polsce. Jedn z nich jest mikrobiogazownia o mocy 30 kWel, ktr uruchomiono pomimo licznych trudnoci. Dwa inne, wybrane przykady biogazowni redniej i duej skali mog sta si referencyjnymi dla wielu obecnie przygotowywanych inwestycji.

8

1. Potencja rozwojowy sektora biogazowni rolniczych w Polsce na tle wybranych pastw europejskich oraz korzyci pynce z rozwoju tego sektora1.1 Wsparcie dla biogazu w wybranych pastwach europejskich

Wytwarzanie energii elektrycznej i ciepa z biogazu oraz pozyskiwanie biometanu o parametrach zblionych do gazu ziemnego stanowi rdo zielonej, przyjaznej rodowisku energii. Jednoczenie ograniczona zostaje emisja do atmosfery metanu, pochodzcego z rozkadu niezagospodarowanej biomasy (a w szczeglnoci odchodw zwierzt). Beztlenowe przetwarzanie substancji organicznych moe rwnie stanowi rdo cennego nawozu dla rolnictwa. Innym powodem wsparcia biogazu przez Uni Europejsk (UE) jest realizacja wiatowej strategii przeciwdziaania zmianom klimatycznym poprzez zmniejszenie emisji gazw cieplarnianych do atmosfery. System wsparcia dla wytwarzania energii elektrycznej i ciepa z biogazu W Europie Zachodniej biogazownie na skal przemysow budowane s od lat osiemdziesitych, jednak gwatowany wzrost liczby instalacji nastpi dopiero w ostatnim dziesicioleciu. Stao si tak w wyniku podjcia przez kraje UE zobowiza na rzecz redukcji emisji gazw cieplarnianych oraz promocji odnawialnych rde energii (OZE). Uzasadnieniem wsparcia rozwoju OZE jest fakt, e energetyka konwencjonalna nie ponosi wszystkich kosztw swojego rozwoju, w szczeglnoci tzw. kosztw zewntrznych (m.in. tych zwizanych ze zmianami klimatycznymi). Z drugiej strony, rozwj OZE przynosi znacznie wicej korzyci oglnospoecznych (np. lokalnych miejsc pracy), ktre take nie s odzwierciedlone w standardowym rachunku ekonomicznym. Wykorzystanie biogazu jest szeroko rozpowszechnione m.in. w Niemczech, Austrii czy Danii. Kraje UE podjy dziaania na rzecz promocji biogazu poprzez zastosowanie skutecznych mechanizmw ekonomicznych stymulujcych rozwj sektora. Cz krajw wspiera inwestycje poprzez dotacje w fazie budowy instalacji, jednak najbardziej popularne jest wsparcie przez gwarantowanie staych cen zakupu energii elektrycznej, tzw. feed in tariff. Taki system jest szczeglnie korzystny dla maych instalacji, ktre z powodu niszej rentownoci, przy wyszych korzyciach oglnospoecznych, otrzymuj rekompensat w postaci wsparcia na etapie eksploatacji tj. dopat do sprzeday wyprodukowanej zielonej energii elektrycznej. Rzadziej wystpujcy w UE jest funkcjonujcy obecnie w Polsce system kwotowy, tzw. zobowiza ilociowych, nakadanych na przedsibiorstwa sprzedajce energi elektryczn i wymuszajcy na nich posiadanie rosncego z roku na rok udziau energii z OZE w bilansie sprzeday energii elektrycznej. Wysoko opaty zastpczej za brak wywizania si z takiego obowizku wyznacza warto tzw. wiadectwa pochodzenia zielonej energii (potocznie - zielonego certyfikatu). System wsparcia OZE funkcjonujcy w Polsce po ostatnich nowelizacjach Prawa energetycznego promuje wykorzystanie biogazu poprzez przyznanie dodatkowego wsparcia oprcz zielonych certyfikatw i dotacji dla inwestycji, instalacjom wykorzystujcym ciepo w formie certyfikatw za kogeneracj. Preferowane s take mniejsze rda o mocy zainstalowanej mniejszej ni 1 MWel, dla ktrych wsparcie z kogeneracji jest wysze. Naley pamita o tym, e staych cen nie mona bezporednio porwnywa z cenami certyfikatw, poniewa do tych ostatnich doliczana jest cena sprzeday energii elektrycznej. Mechanizm wsparcia w postaci staych cen zakupu energii zazwyczaj nie uwzgldnia inflacji, natomiast przychody w systemie zielonych certyfikatw s wraliwe na wahania cen energii elektrycznej i dynamik zmian (poday energii) na wydzielonym segmencie rynku zielonej energii elektrycznej. Dodatkowo, w niektrych krajach rnicuje si wysoko wsparcia w zalenoci od stosowanych technologii (np. w wikszoci krajw inna jest wysoko wsparcia dla duych i maych biogazowni). Tabela 1 przedstawia jednostkowe przychody z tytuu dostarczenia do sieci elektroenergetycznej 1 kWh energii elektrycznej z biogazowni krajach UE. W niektrych krajach czy si wsparcie dla produkcji zielonej energii elektrycznej ze wsparciem zachcajcym take do wikszego wykorzystania ciepa z biogazowni (premia za wysokosprawn kogeneracj i wykorzystanie9

ciepa uytkowego). Wysze taryfy stymuluj opacalno biogazowni mniejszych (o wyszych kosztach jednostkowych) i pozwalaj na zastosowanie droszych substratw, w szczeglnoci upraw energetycznych. Tabela 1 System wsparcia i taryfy zakupu energii elektrycznej z OZE w wybranych krajach UE oraz produkcja energii z biogazu w 2009 r.Produkcja biogazu - energia pierwotna ktoe Niemcy Holandia Austria Belgia Wochy Dania Czechy Francja Hiszpania Portugalia Wgry Luksemburg Sowenia Irlandia Litwa Sowacja Wielka Brytania Estonia Szwecja Polska 3 561,19 179,80 141,23 78,25 77,46 73,37 67,04 38,74 32,87 23,79 17,53 12,32 11,03 4,13 1,19 0,69 0,00 0,00 14,69 4,49 Udzia kraju w produkcji energii pierwotnej z biogazu w UE w 2009 r. 82,0% 4,1% 3,3% 1,8% 1,8% 1,7% 1,5% 0,9% 0,8% 0,5% 0,4% 0,3% 0,3% 0,1% 0,0% 0,0% 0,0% 0,0% 0,3% 0,1% Produkcja energii elektrycznej z biogazu GWh 10.756,0 665,0 585,0 283,3 272,1 267,7 262,6 45,1 81,0 83,0 43,4 47,2 26,2 0,0 3,0 3,0 0,0 0,0 1,0 21,7 System wsparcia Aktualne Taryfy c/kWh

staa cena staa cena staa cena certyfikaty staa cena/certyfikaty staa cena staa cena staa cena staa cena staa cena staa cena staa cena staa cena staa cena staa cena staa cena staa cena staa cena certyfikaty certyfikaty

7,8-30,7 15,2-17,7 10,4-18,5 6,5-9,0 18,0-30,0 10,0-15,0 12,9-15,2 8,2-14,0 10,4-18,5 10,2 11,5-12,9 12,0-15,0 14,1-16 7,2 8,6 13,1-14,9 10,4-13,3 7,3 2,4*** 6,5*-9,5**

(Global Feed in Tariffs 2010), (Renewable Energy Sources 2010).*OZE; ** plus kogeneracja od 2010 r., ***wsparcie gwnie dla biogazu przeznaczonego dla transportu

Tabela 1 pokazuje, ktre kraje s liderami wykorzystania biogazu w Europie - rynek niemiecki w 2009 roku by rynkiem dominujcym (82% cakowitej produkcji biogazu), cho inne kraje o mniejszym obszarze i populacji rwnie intensywnie wspieraj t technologi, czego przykadem jest np. Austria. Rynki krajw, ktrych udzia w europejskim rynku biogazu nie przekracza 1%, mona uzna jako wschodzce. Wielka Brytania dopiero w 2009 r. podwyszya taryfy, zwaszcza dla maych biogazowni. Poudniowy ssiad Polski Czechy, posiadaj ju obecnie dynamicznie rozwijajcy si rynek. W niektrych krajach, np. w Szwecji i Holandii, system wsparcia nastawiony jest na produkcj biometanu zataczanego do sieci lub wykorzystywanego jako paliwo do samochodw. Aktulane taryfy na rok 2010 zostay w wielu krajach podwyszone, co sprzyja bdzie jeszcze bardziej dynamicznemu rozwojowi biogazowni, rwnie poza Niemcami. W Niemczech, ktre posiadaj najwiksz ilo biogazowni w Europie i s wiatowym liderem i eksporterem tej technologii, istnieje ok. 5 000 instalacji o cznej mocy ponad 1.900 MWel Rysunek 1.

10

6000Powyej 500 kWel Od 70 do 500 kWel

2000 1800 1600 1400 1200 Zainstalowana moc elektryczna [MWel]

5000

Do 70 kWel Moc zainstalowana [MWel]

4000 Liczba biogazowni

3000

1000 800

2000

600 400 200

1000

01999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009

0

Rysunek 1 Rozwj biogazowni rolniczych w Niemczech w latach 1999-2009. (Witt. J. i in 2010), (Fachverband Biogas e.V. 2010). Polityka, ktrej Niemcy zawdziczaj tak dynamiczny rozwj rynku biogazowego, opiera si na cenach gwarantowanych, okrelajcych sta cen minimaln za wyprodukowan w OZE energi elektryczn przez okres 20 lat oraz na systemie bonusw za wykorzystanie rolin energetycznych, gnojowicy i wyprodukowanego ciepa. Moliwe jest rwnie uzyskanie niskooprocentowanego kredytu. Rnicuje si wysokoci wsparcia w zalenoci od mocy zainstalowanej. Model niemiecki opiera si w wikszoci na wykorzystaniu do produkcji biogazu rolin energetycznych, za ktrych zastosowanie przewidziane s dodatkowe dopaty w postaci bonusw. Wsparcie energetyki odnawialnej w Niemczech reguluje wprowadzona w 2000 roku Ustawa o wsparciu dla odnawialnych rde energii (EEG), ktrej ostatnia nowelizacja z 2009 r. przedstawia szczegowo zrnicowany system taryf za zielon energi elektryczn wytworzon z biogazu w Niemczech. Naley zaznaczy, e system stymuluje budow biogazowni w jak najkrtszym czasie im prdzej jest ona oddana do uytkowania tym wiksza jest podstawowa cena gwarantowana. Jak pokazuje Tabela 2, przedstawiajca wysoko wsparcia w roku 2009, biogazownie oddawane do uytku w kolejnych latach otrzymuj podstawow cen zmniejszon o 1% w porwnaniu do roku poprzedzajcego, natomiast pozostae bonusy nie s zmieniane. Tabela 2 System wsparcia produkcji energii elektr. z biogazu w Niemczech po nowelizacji w 2009 r.Moc elektryczna instalacji Ceny gwarantowana i bonusy [c/kWhe] Cena gwarantowana podstawowa dla roku 2009 Bonus za wykorzystanie rolin energetycznych (NaWaRo) Bonus za wykorzystanie gnojowicy (min. 30%) Bonus kogeneracyjny Bonus technologiczny Bonus za ochron krajobrazu Bonus formaldehydowy

0 150 11,67 7,00 4,00 kW 150 - 500 9,18 7,00 1,00 kW 500 5 8,25 4,00 000 kW 5 000 7,79 20000 kW Ustawa o wsparciu dla odnawialnych rde energii (EEG 20091)1

3,00 3,00 3,00 3,00

do 2,00 do 2,00 do 2,00 -

2,00 2,00 -

1,00 1,00 -

Ustawa o wsparciu dla odnawialnych rde energii (Gesetz fr den Vorrang Erneuerbarer Energien: ErneuerbareEnergien-Gesetz EEG 2009), Dz.U. (Bundesanzeiger) 2008 r., Nr 49 wydany w Bonn 31.10.2008, poz. 2074. 11

W Austrii, w ktrej struktura gospodarstw rolnych jest rozdrobniona, istnieje ok. 340 biogazowni zlokalizowanych przy farmach. System wsparcia w modelu austriackim opiera si na Ustawie o zielonej energii (kostromgesetz), ktra wprowadzia m.in. gwarancj staej ceny na 10 lat, oraz utrzymanie w kolejnych dwch latach po upyniciu tego okresu odpowiednio 75% i 50% pierwotnej stawki. Wsparcie udzielane instalacjom w postaci staych cen zaley od wielkoci instalacji i wynosi dla biogazowni o mocy do 250 kWel 18,5 c/kWh, dla instalacji od 250-500 kWel 16,5 c/kWh a dla wikszych od 500 kWel 13,0 c/kWh. Nowelizacja prawa z 2009 r. wprowadza take system bonusw: surowcowy, technologiczny za przetwarzanie gazu na energi elektryczn po wtoczeniu do sieci gazowej, oraz dodatek dla nowych instalacji. Rwnie opacalne jest wtaczanie biogazu po jego oczyszczeniu do sieci gazowej. Obecnie ju ok. 8% gazu zataczanego do sieci gazowej stanowi biometan. W Danii istnieje 20 duych, scentralizowanych biogazowni gminnych o redniej mocy 23 MWel, pozyskujcych substraty z kilkudziesiciu gospodarstw i przemysowe odpady organiczne oraz ok. 80 maych biogazowni, o redniej mocy 340 kWel, zlokalizowanych bezporednio przy farmach. Do produkcji biogazu wykorzystywana jest przede wszystkim gnojowica, oraz odpady z przemysu misnego, rybnego, drobiowego i mleczarskiego. Dania w 2010 r. wdroya program Green Growth, tworzcy nowy system wsparcia dla biogazu, ktry pomoe speni warunki tzw. pakietu klimatyczno-energetycznego UE. Program wyznacza cel przetwarzania na biogaz 50% odpadw zwierzcych do roku 2020 (w tym gnojowicy), z czego na razie przetwarzane jest ok. 6%. Wprowadzone zmiany obejmoway m.in. uatwienia w lokalizacji biogazowni, zastpowanie gazu ziemnego przez biogaz w systemach grzewczych, 20% dotacje inwestycyjne, poyczki od samorzdw pokrywajce 60% nakadw inwestycyjnych, gwarancja staej ceny przez okres 15 lat w wysokoci 1015 c za kWh energii elektrycznej, co stanowi dwukrotno ceny energii konwencjonalnej (Ballerman J. 2009). System wsparcia dla biometanu wtaczanego do sieci Poniej przedstawiono system wsparcia dla biogazu wtaczanego do sieci na przykadzie Niemiec, zgodnie z ktrym produkcja biometanu zastpi 6 mld m3 gazu ziemnego do 2020 roku. W 2009 roku cel ten zosta osignity w 3% (23,750 Nm3/h biogazu). Biogaz moe by wprowadzany do sieci tylko po dokadnym oczyszczeniu. Aby zrealizowa te zaoenia na terenie Niemiec musi powsta okoo 1 000 biogazowni wraz z instalacjami do oczyszczania biogazu (inwestycje rzdu 10 mld Euro). Obecnie dziaa w Niemczech 35 instalacji oczyszczajcych biogaz, a kolejnych 35 jest na etapie projektowania i budowy (Weiland P. 2010). Ponisza tabela przedstawia charakterystyk trzech najwikszych biogazowni z instalacjami do oczyszczania biogazu do jakoci gazu ziemnego eksploatowanych na terenie Niemiec. Tabela 3 Najwiksze biogazownie z instalacjami do oczyszczania biogazu do jakoci gazu ziemnego na terenie Niemiec (Weiland P. 2010)Aspekt Proces oczyszczania Rozpoczcie pracy Ilo wtaczanego biometanu [m3/h] Cinienie [bar] Wsad substratw [t] Nakady inwestycyjne [mln euro] Knnern Puczka wodna 2007 650 16 51.500 9 Schwardorf PSA 2008 1.060 16 80.000 18 Gstrow Puczka wodna 2009 5.400 25 450.000 100

W Niemczech wsparcie dla biometanu uwarunkowane jest nastpujcymi aktami prawnymi: Rozporzdzeniem o dostpie do sieci gazowych (GasNZV)2 z 2010 r. i Ustaw o wsparciu dla odnawialnych rde energii z 2009 r. (EEG). Dokumenty te reguluj takie kwestie jak: uprzywilejowany dostp do sieci przesyowej gazu ziemnego oraz standardy jakoci biometanu, okrelajce jak maj wyglda pomiary i standaryzowana aparatura pomiarowa dla biometanu wprowadzanego do sieci. Natomiast system staych cen dla biometanu wprowadzonego do sieci2

Rozporzdzenie o dostpie do sieci gazowych (Verordnung ber den Zugang zu Gasversorgungsnetzen (Gasnetzzugangsverordnung - GasNZV). Bundesgesetzblatt, Nr I, S. 1261 z 3.09.2010. 12

gwarantuje przychody przez 20 lat eksploatacji. Rozporzdzenie GasNZV stwierdza, e dostp dla biometanu jest uprzywilejowany, gdy dugo przycza do sieci nie przekracza 10 km. Na operatorze sieci gazowej spoczywa obowizek dostosowania jakoci biometanu przed wtoczeniem do sieci (liczba Wobbego, cinienie, dezodoryzacja). Natomiast zgodnie z ustaw EEG inwestor ma gwarancj otrzymywania staych cen (feed-in tariffs) przez 20 lat od rozpoczcia eksploatacji instalacji. Biogaz, ktry jest wtaczany do sieci gazu ziemnego musi by oczyszczony do jakoci gazu ziemnego wedug okrelonych standardw i nie moe wpywa na pogorszenie jakoci gazu ziemnego. Tak dynamiczny wzrost iloci instalacji produkujcych biometan w Niemczech moliwy jest dziki stabilnemu otoczeniu prawnemu i gwarancjom dochodu w dugim okresie czasu, co minimalizuje ryzyko inwestycyjne. Wanym czynnikiem jest te istnienie dobrze rozwinitej sieci przesyowej gazu ziemnego. Rwnie w Polsce istnieje potencja wdroenia tej technologii, zwizany z deniami do zwikszenia bezpieczestwa zaopatrzenia w gaz, jednak jego wykorzystanie jest uzalenione od stworzenia stabilnych warunkw legislacyjnych, poczonych z bodcami ekonomicznymi. Polska nie ma jeszcze wdroonego od strony prawnej systemu umoliwiajcego wprowadzenie oczyszczonego biogazu (biometanu) do sieci gazowej, jednak w Ministerstwie Gospodarki trwaj aktualnie prace nad ostatecznym ksztatem Rozporzdzenia w sprawie

szczegowego zakresu obowizku potwierdzania danych dotyczcych wytwarzanego biogazu rolniczego wprowadzonego do sieci dystrybucyjnej gazowej, regulujcego t kwesti. Dokumentpo ostatecznych konsultacjach musi zosta jeszcze przekazany do Komisji Europejskiej w celu uzyskania notyfikacji technicznej std wejcie w ycie rozporzdzenia planowane jest na czerwiec 2011 r. Rozporzdzenie, oprcz kwestii technicznych zwizanych z okreleniem wymogw zwizanych z uzyskaniem przycza oraz wyznaczeniem parametrw jakociowych dla wytwarzanego biogazu rolniczego wprowadzonego do sieci dystrybucyjnej gazowej, wyznaczy rwnie mechanizm wsparcia na podstawie ktrego bdzie moliwe uzyskiwanie wiadectwa pochodzenia z tytuu wprowadzania biogazu rolniczego do sieci gazowej. 1.2 Stan obecny i potencja wykorzystania biogazu rolniczego w Polsce

Biogaz pozyskiwany z rolnictwa oraz przetwrstwa odpadw spoywczych posiada w Polsce nadal skromny udzia w bilansie energetycznym kraju. Wedug rejestru przedsibiorstw zajmujcych si wytwarzaniem biogazu rolniczego (stan na dzie 24 luty 2011 r.), prowadzonym przez Prezesa Agencji Rynku Rolnego (ARR) zarejestrowanych byo 9 biogazowni rolniczych o zadeklarowanej, cznej mocy 9,014 MWel oraz 8,594 MWt. Mimo, e krajowy potencja biogazu rolniczego oceniany na podstawie wielkoci areau uprawnego i dostpnoci odpadw z rolnictwa, porwnywalny jest z niemieckim, produkcja energii pierwotnej w roku 2008 z biogazu ze rde rolniczych wyniosa w Polsce w porwnaniu z Niemcami kilkaset razy mniej (Tabela 1). Wedug danych Gwnego Urzdu Statystycznego cakowita produkcja energii pierwotnej z biogazu w Polsce w 2009 r. osigna warto 188 TJ. Produkcja energii elektrycznej z biogazowni w 2009 r. wyniosa 21,7 GWh, natomiast produkcja ciepa - 80 TJ (GUS 2010). Wedug bazy danych inwestycji biogazowych, prowadzonej przez Instytut Energetyki Odnawialnej, do biogazowni rolniczych dotychczas zrealizowanych, mona zaliczy cznie 11 instalacji, z czego 5 obiektw naley do firmy Poldanor S.A. (woj. kujawsko-pomorskie, pomorskie i zachodniopomorskie). Kolejna instalacja w Liszkowie (woj. kujawsko-pomorskie) zostaa zbudowana przez firm Agrogaz i prowadzona przez przedsibiorc Elektrownie Wodne Sp. z o.o. Pozostae biogazownie znajduj si w Kalsku i Niedoradzu (woj. lubuskie), w Kostkowicach (woj. lskie) instalacja zrealizowana przez Zakad Dowiadczalny Instytutu Zootechniki Pastwowego Instytutu Badawczego oraz w Studzionce - mikrobiogazownia eksploatowana przez rolnikw indywidualnych. W tabeli 3 podano charakterystyk dotychczas zrealizowanych biogazowni. Trzy inwestycje, wybrane ze zrealizowanych dotychczas biogazowni, ktre zostay uznane za referencyjne, zostay bardziej szczegowo omwione w dalszej czci poradnika. Dwie z podanych biogazowni, nie s13

zarejestrowane w rejestrze prowadzonym przez Prezesa ARR, jednak zostay uwzgldnione w poniszej tabeli. Tabela 4 Charakterystyka funkcjonujcych biogazowni w Polsce (stan na grudzie 2010 r.) (Curkowski A. i in. 2009).Lokalizacja Pawwko Rok oddania 2005 Moc instalacji [MWel/MWt] 0,946 / 1,034 Substraty gnojowica wiska, kiszonki, odpady poprodukcyjne, odpady olejowe gnojowica wiska, kiszonki, odpady olejowe gnojowica wiska Technologia 2 zbiorniki fermentacyjne, zbiornik wstpnego mieszania, 2 zbiorniki pofermentacyjne ziemne, higienizator odpadw kat. III, dwa moduy kogeneracyjne o cznej mocy 946 kWel. Ciepo przesyane jest do zakadowego warsztatu oraz biur. 1 zbiornik fermentacyjny, zbiornik wstpnego mieszania, 1 zbiornik pofermentacyjny ziemny. Modu kogeneracyjny o mocy 625 kWel. Ciepo przesyane jest do pobliskiej fermy.

Paszczyca

2008

0,625 / 0,692

Kujanki

2008

- / 0,330

Koczaa

2009

2,126 /2,2

Liszkowo

2009

2,126 /2,400

Niedoradz

2009

0,252/0,291

Studzionka

2009

0,03 /0,04

Nacaw

2010

0,625/0,690

wielino

2010

0,625/0,686

Laguny peni rol: wstpnego fermentora, komory fermentacyjnej oraz zbiornika pofermentacyjnego. Obecnie produkuje si jedynie ciepo na potrzeby ogrzewania chlewni, planowana jest rwnie produkcja energii elektrycznej. gnojowica wiska, 3 zbiorniki fermentacyjne, zbiornik mieszajcy kiszonki, odpady (wstpny), 2 zbiorniki pofermentacyjne. Dwa moduy olejowe kogeneracyjne o cznej mocy 2,126 MWel. Biogazownia wytwarza w cigu roku ok. 18,0 GWh energii elektrycznej i ok. 18,3 GWh/rok (65,8, TJ/rok) energii cieplnej. Ciepo wykorzystywane jest na potrzeby wasne fermy. odpady z produkcji i Instalacja posiada 2 komory fermentacyjne, zbiornik przetwrstwa pofermentacyjny, odrbne systemy zaadunku substratw dla produktw pynnych oraz dla warzyw, mczka produktw staych; biogaz spalany jest w dwch ziemniaczana, wywar silnikach gazowych o mocy 1,063 MWel kady, produkcja energii elektrycznej przy pracy z pen pogorzelniany, wysodki z burakw moc wynosi 16 GWh. Oprcz energii elektrycznej kady z agregatw wytwarza energi ciepln w postaci cukrowych wody ciepej uytkowej oraz pary, ktre s wykorzystane na potrzeby wasne biogazowni. Planowany jest odbir ciepa przez poblisk gorzelni. gnojowica, pomiot Proces jednostopniowy biogazownia utylizacyjna z kurzy zaadaptowan istniejc infrastruktur w postaci lagun oraz zbiornika wstpnego. Modu kogeneracyjny o mocy 252 kWel i 291 kWt. Roczna produkcja biogazu 870 tys. m3/rok, prdu 2,0 GWh, ciepa 2,4 GWh. Ciepo w wikszoci wykorzystywane do ogrzania substratu. pomiot kurzy, Instalacja skada si z komory fermentacyjnej, gnojowica wiska zbiornika biogazu oraz silnika. Roczna produkcja energii elektrycznej wynosi ok. 200 MWh. Gaz jest spalany w przystosowanym silniku MTZ, zespolonym z generatorem elektrycznym o mocy 30 kWe. Ciepo wykorzystywane jest do ogrzewania budynkw mieszkalnych oraz budynku inwentarskiego prosit. gnojowica, kiszonka Zbiorniki na komponenty, zbiornik wstpny, zbiornik kukurydziana fermentacyjny; zbiornik pofermentacyjny, modu kogeneracyjny o mocy 625 kWel i 680 kWt, kocio grzewczy o mocy 690 kWt, dwukomorowy zbiornik na gnojowic przefermentowan. Roczna produkcja: biogazu 2,3 mln m3, prdu: 5,3, GWh, ciepa 5,0 GWh. Ciepo wykorzystywane jest obecnie na potrzeby fermy trzody chlewnej, w planach jest zaopatrywanie w ciepo osiedla mieszkaniowego, szkoy podstawowej i wiejskiej wietlicy w Nacawiu. gnojowica, kiszonka Zbiorniki: na komponenty, wstpny, fermentacyjny i kukurydziana, , pofermentacyjny; modu kogeneracyjny 625 kWel, produkty i 686 kWt, roczna produkcja biogazu: 2,5 mln m3/rok, pprodukty rolinne prdu: 5,2, GWh/rok, energii cieplnej 5,7 GWh/rok. 14

Lokalizacja

Rok oddania

Moc instalacji [MWel/MWt]

Substraty uywane w produkcji pasz kiszonka kukurydzy, sorgo, gnojowica

Technologia Ciepo wykorzystywane jest do ogrzewania budynkw produkcyjnych i socjalnych. 4 zbiorniki fermentacyjne, 1 zbiornik wstpny, 1 zbiornik pofermentacyjny, l 1aguna, 4 silniki Scania 250 kWel, produkcja biogazu 4 mln m3, produkcja energii 2,0 GWh. Obecnie ciepo nadmiarowe nie jest wykorzystywane. 2 komory fermentacyjne, produkcja prdu 4,8, GWh/rok, produkcja ciepa 5,4 GWh/rok.

Kalsk

2010

1,0/b.d.

Kostkowice

2010

0,6/b.d.

obornik, gnojowica, pozostaoci po produkcji, tuszczy, osadw rzepakowych, resztek poubojowych, gorzelnianych, kuchennych i spoywczych

W 2008 r. biogaz rolniczy stanowi zaledwie 0,05% w zuyciu energii finalnej ze rde odnawialnych w Polsce, a wszystkie rodzaje biogazu razem, cznie z biogazem ciekowym oraz z wysypisk, miay udzia wynoszcy ok. 2,3% (GUS 2009).Energetyka w odna 3,30% Pompy ciepa 0,26% Bioetanol 2,25% Biodiesel 5,62% Energia geotermalna 0,23% Biogaz w ysypiskow y 0,61%

Energia soneczna 0,02%

Energetyka w iatrow a 1,28%

Inne 2,35%

Biogaz ciekow y 1,69%

Biomasa staa 84,69%

Biogaz pozostay (w tym rolniczy) 0,05%

Rysunek 2 Udziay poszczeglnych rodzajw OZE w zuyciu energii finalnej z OZE w Polsce w 2008 r. Dalszy rozwj biogazu w Polsce bdzie stymulowany poprzez popraw warunkw wsparcia tej technologii. W prognozach rozwoju biogazu przedstawionych w Polityce energetycznej Polski do 2030 roku (PEP 2030), biogaz jako rdo produkcji ciepa ustpuje biomasie staej, natomiast jako rdo produkcji energii elektrycznej, korzystniej od biogazu wypada energetyka wiatrowa oraz biomasa. W zestawieniu z inwestycjami energetyki wiatrowej, projekty biogazowe s zazwyczaj realizowane w mniejszej skali, przez co rwnie mniej korzystnie pod wzgldem rentownoci. S take trudniejsze w realizacji i eksploatacji, co oznacza, e wymagaj wikszego wsparcia aby sprosta konkurencji ze strony innych OZE.

15

Niezalenie od ww. uwarunkowa rynkowych i regulacyjnych, biogaz dysponuje w Polsce duym potencjaem rozwojowym. Cakowity potencja (teoretyczny, techniczny, ekonomiczny) biogazu w Polsce na 2020 rok zosta oszacowany w rnych dokumentach i opracowaniach: W przyjtym przez Rad Ministrw w 2010 roku dokumencie programowym Kierunki rozwoju biogazowni rolniczych w Polsce w latach 2010-2020 potencja teoretyczny oszacowano na 5 mld m3 biogazu rocznie, (osigalny przy rwnoczesnym wykorzystaniu produktw ubocznych rolnictwa oraz wprowadzeniu celowych upraw energetycznych na substraty do biogazowni na powierzchni okoo 700 tys. ha); realny potencja oparty na produktach ubocznych rolnictwa i przemysu rolno spoywczego - 1,7 mld m3 biogazu rocznie (850 ktoe, 35,6 PJ). W przyjtej przez Rad Ministrw w 2009 r. Polityce energetycznej Polski do 2030 roku zapotrzebowanie na energi finaln z biogazu w Polsce do 2020 r. okrelono sumarycznie dla energii elektrycznej i ciepa na 847,6 ktoe (35,5 PJ) - odpowiednik 1,2 % w zuyciu energii finalnej. W ekspertyzie przygotowanej dla Ministerstwa Gospodarki (Winiewski G. (red.) 2007) maksymalny potencja ekonomiczny na 2020 r. oceniono na 204 PJ, w tym kiszonki: 81 PJ oraz odpady 123 PJ (w tym przemysowe: 26 PJ, odpady rolnicze: 45 PJ) razem rwnowarto ok. 6,6 mld m3 biogazu, odpowiednik 4,6% w zuyciu energii finalnej wedug wczesnej prognozy zapotrzebowania kraju na energi finaln. Niezalenie od rozbienoci metodycznych w ocenach potencjaw i prognozach, wszystkie ostatnio wykonane prace wskazuj na znaczcy potencja sektora oraz zapowiadaj jego dynamiczny rozwj do roku 2020 w tempie rzdu kilkudziesiciu procent rocznie. O rzeczywistym wykorzystaniu potencjau biogazu rolniczego w Polsce w tym okresie decydowa bdzie sposb wdroenia w Polsce Dyrektywy Parlamentu Europejskiego i Rady 2009/28/WE z dnia 23 kwietnia 2009 r. w sprawie promowania stosowania energii ze rde odnawialnych. Plan wdroenia dyrektywy sformuowany zosta w tzw. Krajowym planie dziaa na rzecz energii ze rde odnawialnych, najwaniejszym dokumencie dla sektora energetyki odnawialnej. Wiele wskazuje jednak na to, e w najbliszych latach biogaz rolniczy nabierze znacznie wikszego znaczenia na rynku zielonej energii za tempo wzrostu bdzie jednym z najwyszych w caym zielonym koszyku energetycznym. wiadcz o tym take zauwaalne obecnie tendencje na rynku deweloperskim i inwestorskim. 1.3 Kierunki rozwoju sektora biogazu w Polsce

Przyjty w lipcu 2010 r. przez Rad Ministrw dokument pt. Kierunki rozwoju biogazowni rolniczych w Polsce na lata 2010-2020 (dalej Kierunki) definiuje ramowe zaoenia dla rozwoju biogazowni w najbliszej dekadzie, ale nie zawiera jeszcze konkretnych instrumentw wsparcia rozwoju rynku. Kierunki rozwoju biogazu w Polsce w najbliszych latach bd cile zwizane z ewolucj i doskonaleniem systemu wsparcia. Docelowy system wsparcia, wynikajcy z Krajowego planu dziaa na rzecz energii ze rde odnawialnych (dalej KPD) oraz sposobu implementacji w Polsce dyrektywy 2009/28/WE okreli, czy na rynku znajd istotne miejsce mae biogazownie rolnicze i mikrobiogazownie gospodarskie oraz, czy moliwa (uzasadniona ekonomicznie) bdzie realizacja inwestycji wykorzystujcych szerzej take, kosztowne w produkcji, celowe uprawy energetyczne. Obecny ksztat systemu wsparcia projektw biogazowych w Polsce, oparty jest na moliwych do sprzeday w obrocie rynkowym, wiadectwach pochodzenia oraz dostpnych dotacjach inwestycyjnych. W tych warunkach preferowane przez inwestorw s instalacje o mocy wytwrczej powyej 1 MWel, wykorzystujce gwnie odpady z rolnictwa oraz rnych gazi przemysu spoywczego i misnego. Jednoczenie istnieje poparcie wielu rodowisk dla stymulacji rozwoju mniejszych instalacji, o charakterze rolniczym, o mocy zainstalowanej dochodzcej do 250 kWe, ktre miayby powsta w wikszoci polskich gmin, dysponujcych lokalnie odpowiednim zasobem odpadw z produkcji rolnej. Dziaanie to, zgodnie Kierunkami, miaoby doprowadzi do realizacji celu wybudowania ok. 2 000 biogazowni do 2020 roku. Istniejcy system wparcia, jak rwnie obowizujce regulacje prawne, dotyczce biogazowni, s poddawane aktualnie istotnym modyfikacjom, zmierzajcym do umoliwienia powstania rwnie takich instalacji.

16

Istotn rol w systemie wsparcia biogazu i ksztatowaniu rynku, peni obecnie dotacje do inwestycji w ramach Programu Operacyjnego Infrastruktura i rodowisko, w ramach szczegowych dziaa 9.4 (wsparcie dla biogazowni nastawionych na produkcj gwnie energii elektrycznej) oraz 9.1 (wsparcie dla biogazowni w ramach promocji wysokosprawnej kogeneracji). Warunki ww. dotacji, zdecydoway o wielkoci przygotowywanych inwestycji - powyej 1 MWel mocy zainstalowanej. Zgodnie z harmonogramem przewidzianym przez budet UE ww. system dotacji powinien zakoczy funkcjonowanie w 2013 roku, ale w praktyce rodki zgromadzone ulegn praktycznemu wyczerpaniu ju w pierwszej poowie b.r. Nowe moliwoci pozyskania rodkw na finansowanie inwestycji biogazowych stwarza program Mechanizmu Zielonych Inwestycji (GIS), wdraany przez NFOiGW, ktry potrwa do 2012 r. Moliwoci pozyskania finansowania dla mniejszych projektw istniej nadal w ramach niektrych Regionalnych Programw Operacyjnych, np. w wojewdztwach: lubelskim, mazowieckim i dolnolskim, ale one te zostan wyczerpane w 2011 roku. Wicej informacji na ten temat znajduje si w rozdziale 6.1 niniejszego poradnika. Niezbdne jest zatem opracowanie nowego, dugofalowego mechanizmu wsparcia, dajcego inwestorom gwarancj zwrotu poniesionych nakadw, w taki sposb aby osignity zosta cel dla biogazu w ramach zaoe dla OZE na rok 2020. Nowe moliwoci rozwoju biogazowni, opartych na wtaczaniu biometanu do sieci gazu ziemnego, zostay wprowadzone nowelizacj Prawa energetycznego z dn. 1 stycznia 2010 r. (Dz. U. z 2009 r. Nr 215, poz. 1664). Lokalizacja tego typu instalacji bdzie zdeterminowana dostpnoci do sieci dystrybucyjnej gazu ziemnego. Za biometan wtaczany bezporednio do sieci gazu ziemnego, bdzie mona uzyska dodatkowe wsparcie w postaci tzw. wiadectw pochodzenia biogazu. Rozwj tej technologii jest uzaleniony od ksztatu rozporzdzenia wykonawczego do ustawy Prawo energetyczne, w ktrym zostan okrelone m.in.: sposb przeliczania iloci wytworzonego biogazu rolniczego na ekwiwalentn ilo energii elektrycznej wytworzonej w OZE, oraz warunki techniczne, jakim powinien odpowiada zataczany do sieci biogaz. Te zmiany zadecyduj o opacalnoci ekonomicznej i konkurencyjnoci tej metody w porwnaniu z wytwarzaniem energii i ciepa w kogeneracji. Wejcie w ycie rozporzdzenia planowane jest w czerwcu 2011 r. po uzyskaniu pozytywnej notyfikacji przed Komisj Europejsk. Wikszo, spord istniejcych instalacji do produkcji biogazu rolniczego w Polsce, zostaa zrealizowana metod uczenia si inwestorw na wasnych dowiadczeniach, zbieranych przy realizacji kolejnych instalacji. Praktyka ta moe prowadzi do znacznego obnienia nakadw inwestycyjnych, jednak jest obarczona pewnym ryzykiem technicznym zastosowania niesprawdzonych rozwiza, mogcych wpywa na spadek wydajnoci biogazowni. Ryzyko techniczne ronie wraz z optymalizacj (minimalizacj) systemu wsparcia na wstpnym etapie rozwoju rynku. Pierwsze biogazownie zbudowane w Polsce przez firm Poldanor S.A., zlokalizowane zostay przy duych gospodarstwach hodowlanych, gwnie ze wzgldu na dostpno gnojowicy oraz moliwo wykorzystania energii elektrycznej i ciepa na potrzeby wasne. Obecnie coraz wicej inwestorw planuje lokalizacj instalacji przy zakadach przemysu rolno-spoywczego (przetwrstwo owocowowarzywne, mleczarnie, gorzelnie) oraz misnych (ubojnie, zakady przetwrstwa misnego), co zapewnia wiksz rnorodno substratw przeznaczonych do fermentacji oraz dodatkow moliwo caorocznego odbioru ciepa, wytworzonego w kogeneracji. Tendencj, obserwowan na rynku, jest wzrost planowanych mocy zainstalowanych biogazowni. W miar rozwoju sektora biogazowego ksztatuje si rwnie rynek handlu rozwinitymi projektami inwestycyjnymi, ktrych nabywcami s najczciej przedsibiorstwa energetyczne, zainteresowane produkcj zielonej energii w celu wypenienia wasnych zobowiza. Przykadowo Grupa Energa ogosia program Energa Biogaz, ktrego wynikiem bdzie realizacja inwestycji o sumarycznej mocy 300 MWel mocy zainstalowanej do 2020 roku. Poznaska Enea jest ju wacicielem jednej z najwikszych biogazowni w Polsce w Liszkowie, a Polska Grupa Energetyczna w ramach powoanej w tym celu spki opracowuje projekty inwestycyjne, bd rozwaa zakup kilkunastu gotowych projektw. O tendencjach na rynku i standardach realizowanych projektw decyduj inwestorzy finansowi i korporacje energetyczne oraz szeroko rozumiany sektor agrobiznesu - podmioty te wsplnie ksztatuj polski rynek biogazu. Obecne uwarunkowania prawnoekonomiczne powoduj, e rolnicy, jako gwni dostawcy substratw i odbiorcy masy pofermentacyjnej, odgrywaj istotn rol na rynku nowych projektw inwestycyjnych. Map17

przygotowywanych projektw inwestycyjnych, biogazowni w Polsce, przedstawia Rysunek 3.

aktualnie

budowanych

oraz zrealizowanych

Rysunek 3 Rozmieszczenie inwestycji biogazowych na rnych etapach realizacji z podziaem na wojewdztwa, stan na marzec 2010. (Opracowanie wasne IEO). Nowe projekty inwestycyjne pojawiaj si na terenie caego kraju (Rysunek 3), ale przoduj wojewdztwa: wielkopolskie, lubelskie, zachodniopomorskie i pomorskie. Wedug monitoringu rynku biogazowni, prowadzonego przez Instytut Energetyki Odnawialnej w okresie od marca do padziernika 2010 roku przygotowano do realizacji 42 nowe projekty biogazowni rolniczych. Obecnie liczba projektw, w przypadku ktrych rozpoczto formalne procedury, zmierzajce do uzyskania pozwolenia na budow wynosi 237, z czego 46 to projekty, ktre uzyskay pozwolenie na budow, bd s w trakcie budowy. Najwikszy wzrost iloci rozwijanych projektw w tym okresie, odnotowano w wojewdztwach wielkopolskim i lubuskim. W najbliszym czasie spodziewane jest zakoczenie budowy kolejnych duych biogazowni rolniczych, spord ktrych najbardziej zaawansowana jest instalacja w Uniechwku wasno firmy Poldanor S.A, oraz instalacja w Uhninie. Natomiast w padzierniku 2010 zakoczono inwestycj w Kostkowicach. Obecnie najwicej projektw rozwijanych jest w wojewdztwie wielkopolskim 35 i lubelskim 25. W roku 2011 spodziewane jest zakoczenie budowy kolejnych 5-8 biogazowni rolniczych. Dane te wiadcz o cigle rosncym zainteresowaniu budow tych instalacji. Wedug danych pochodzcych z rejestru prowadzonego przez Prezesa ARR cakowita elektryczna moc zainstalowana dotychczas zrealizowanych biogazowni rolniczych w Polsce wynosi 9,014 MWel (luty 2011). W planach i realizacji znajduje si obecnie ok. 240 instalacji, ktrych moc wynosi rednio 1,55 MWel Wynika z tego, e budowane s przewanie due instalacje, ktre przy istniejcych uwarunkowaniach charakteryzuj si najwiksz rentownoci. Naley liczy si z tym, e realizacja niektrych ju rozpocztych projektw nie dojdzie do skutku, z uwagi na brak zapewnienia gwarancji dostaw substratw oraz pojawiajce si protesty spoeczne, ktre zazwyczaj towarzysz planom budowy wikszych biogazowni. Istotn barier powstawania nowych instalacji jest niska akceptacja biogazowni budowanych w najbliszym otoczeniu terenw zamieszkanych. W przypadku co trzeciej z realizowanych instalacji, miay miejsce protesty spoeczne, wynikajce z obaw przed rozprzestrzenianiem si odorw, spadkiem wartoci dziaek, zagroeniem wybuchowym oraz wzrostem natenia ruchu koowego i wynikajcym z tego haasem. W celu przekonania mieszkacw i uwzgldnienia ich uwag w procesie inwestycyjnym, organizowane s konsultacje spoeczne, ktrych elementem s czsto spotkania informacyjne z ekspertami oraz wizyty studyjne w dziaajcych obiektach. Sytuacj jeeli chodzi o wiadomo spoeczn moe poprawi przewidziana w Kierunkach oglnopolska kampania edukacyjno-informacyjna w zakresie budowy i eksploatacji18

biogazowni rolniczych. Wsparciu w przygotowywaniu projektw inwestycyjnych, zwaszcza przez mniejszych, a w szczeglnoci pocztkujcych inwestorw ma suy rwnie niniejszy przewodnik.

Stopie zaawansowania realizacji projektw biogazowni rolniczych - stan na listopad 2010 ZbudowaneZaawansowane45 40 35

Pozostae

Liczba projektw

30 25 20 15 10 5 0

l ub els kie sk o -p om or s k ie

l ub

op

po

ma

m po

w ie

po

Rysunek 4 Liczba projektw biogazowych na rnych etapach realizacji z podziaem na wojewdztwa, stan na listopad 2010. (Opracowanie wasne IEO). Rynek biogazu rolniczego w Polsce obejmuje aktualnie: czterech operatorw funkcjonujcych biogazowni, bdcych jednoczenie deweloperami wasnych projektw inwestycyjnych i ich wacicielami, ok. 100 inwestorw i deweloperw, ok. 30 firm projektowych (g. niemieckich i austriackich), ok. 200 firm oferujcych urzdzenia i komponenty do biogazowi (70% z nich jest produkowane za granic). Trzy pierwsze grupy podmiotw odgrywaj na rynku biogazu rol gwnych graczy, majcych istotny wpyw na kierunki rozwoju sektora. Istnieje te szereg organizacji branowych, starajcych si promowa rozwj biogazu w Polsce, powstaj rwnie inicjatywy naukowo-biznesowe (np. Klaster 3x20). Nie ma jednak dotychczas krajowej agencji, ktra w sposb kompleksowy koordynowaaby rozwj brany i mogaby wyznacza waciwe standardy techniczne, ekonomiczne i prawne dla tego sektora. Nie ma te wiodcej krajowej firmy oferujcej kompleksowe, wasne rozwizania technologiczne, ktre mogyby posuy jako referencyjne. W tej sytuacji na kierunki rozwoju biogazu w Polsce duy wpyw maj dowiadczenia przeniesione z innych krajw UE, wiodcych w tym obszarze, a w szczeglnoci wsppraca z Niemcami, Austri, Szwecj i Dani oraz, w znacznej mierze, zweryfikowane w kraju dowiadczenia firmy Poldanor S.A. Istnieje luka pomidzy oglnymi dokumentami politycznymi i kierunkowymi dokumentami programowymi a wdraajcymi je dokumentami prawnymi; zapleczem organizacyjnym, biznesowym i technologicznym.

ku jaw

za

dl a

ol s

dk

ch

us ki e

zo w ie ck ie

lk o

o rs

ar p ac k ie

od

ki e

sk ie

po

ki e

nio mo po r sk ie

l sk ie

1.4

Rola biogazu w polityce pastwa i Krajowym planie dziaa na rzecz energii z odnawialnych rde energii

Na polityk pastwa w zakresie wykorzystania biogazu rolniczego skada si kilka dokumentw o charakterze strategicznym, przede wszystkim, wymienione ju wczeniej przy innych okazjach: Polityka energetyczna Polski do 2030 roku (PEP 2030) i Kierunki rozwoju biogazowni19

rolniczych w Polsce w latach 2010-2020, oraz Krajowy plan dziaania w zakresie energii ze rde odnawialnych" . Rozwj OZE, w tym biogazowni, jest jednym z podstawowych celw wyznaczonych przez PEP 2030, ktrej wdroenie miao suy m.in. zapewnieniu bezpieczestwa energetycznego kraju, podniesieniu efektywnoci energetycznej i zwikszeniu dywersyfikacji rde dostaw energii (w tym poprzez wspieranie rozwoju energetyki rozproszonej) oraz zrnicowaniu technologii jej wytwarzania. W dokumencie tym przewidziano wzrost udziau OZE w finalnym zuyciu energii do 15% i 10% w rynku paliw transportowych do 2020 r., co stanowi realizacj zapisw tzw. Pakietu klimatycznoenergetycznego 3x20% przyjtego przez UE w 2008 r. PEP 2030 w czci dotyczcej OZE wskazuje potrzeb wsparcia instalacji, wykorzystujcych biomas rolinn oraz odpady ulegajce biodegradacji, w tym biogazowni, jako technologii o wysokiej efektywnoci energetycznej i niskiej emisyjnoci, nalecej do rde rozproszonych, ktre szczeglnie wpywaj na zwikszenie stabilnoci pracy systemu elektro-energetycznego. Dokument wyznacza potrzeb opracowania szczegowych zaoe programu rozwoju biogazowni rolniczych, przy zaoeniu powstania do roku 2020 rednio jednej biogazowni w kadej gminie, a take realizacj przyjtych zaoe poprzez usuwanie barier prawnych i popularyzacj wiedzy. W myl realizacji postanowie PEP 2030 Ministerstwo Gospodarki opracowao we wsppracy z Ministerstwem Rolnictwa i Rozwoju Wsi dokument Kierunki rozwoju biogazowni rolniczych w Polsce w latach 2010-2020, w ktrym przedstawiono szczegowe ramy rozwoju sektora biogazu rolniczego w najbliszych latach. Celem wdroenia dokumentu jest stworzenie warunkw dla realizacji w Polsce do 2020 roku okoo 2 tys. biogazowni rolniczych. Wedug zaoe zapisanych w Kierunkach w wikszoci gmin wiejskich, dysponujcych odpowiedni iloci odpadowej biomasy, moe powsta rednio 1 biogazownia o mocy ok. 0,5-1 MWel, przy zaoeniu, e przedsiwzicia tego typu wyka opacalno mikroekonomiczn. Kierunki wskazuj najistotniejsze bariery o charakterze prawno-administracyjnym oraz przepisy, ktre powinny zosta wprowadzone lub zmienione, aby stworzy dogodne warunki dla rozwoju biogazowni rolniczych. W szczeglnoci dotycz one polityki energetycznej, finansowania, zasad nawozowego wykorzystania masy pofermentacyjnej oraz realizacji projektw badawczych i dziaa edukacyjnych. Koordynacj wprowadzania odpowiednich zmian prawnych, ktre uatwi inwestycje w tym sektorze, zajmuje si Ministerstwo Gospodarki, a waciwe ministerstwa s zobowizane do przygotowania projektw odpowiednich przepisw prawnych i rozpoczcia procedury legislacyjnej w cigu roku od daty przyjcia dokumentu przez Rad Ministrw. W dziaania te wpisuj si rwnie ostatnie nowelizacje Prawa Energetycznego. Ministerstwo Gospodarki w maju 2010 przedstawio projekt tzw. Krajowego planu dziaa w zakresie energii ze rde odnawialnych, stanowicy rzdowy plan wdroenia dyrektywy 2009/28/WE z dnia 23 kwietnia 2009 r. w sprawie promowania stosowania energii ze rde odnawialnych. Wedug wytycznych dyrektywy, maj w nim by wyszczeglnione udziay poszczeglnych technologii w osigniciu krajowego celu na rok 2020, ich wkad w krajowym bilansie wykorzystania energii, a take sposb osignicia tych celw. Zakadane jest osignicie przez biogazownie (z uwzgldnieniem instalacji na oczyszczalniach ciekw, skadowiskach odpadw oraz biogazowni rolniczych), mocy zainstalowanej 980 MWel i produkcj 4 018 GWh energii elektrycznej rocznie do 2020 r. Biorc pod uwag cele, dotyczce rozwoju biogazu przedstawione w KPD innych krajw, przekazanych dotychczas Komisji Europejskiej, realizacja scenariusza polskiego KPD spowodowaaby, e Polska z 12 miejsca na rynku biogazu w UE w 2009 r. (z udziaem nie przekraczajcym 2%) w 2020 roku awansowaaby na 4 miejsce (przed np. duymi krajami jak Francja i Hiszpania oraz zaawansowanymi w rozwoju rynku i technologii biogazu jak Dania i Austria), z udziaem w rynku biogazu UE sigajcym 12%. Zadanie to jest ambitne, wymaga systemu wsparcia, nie gorszego ni w wiodcych w tym obszarze krajach UE.

20

1.5

Korzyci z produkcji i wykorzystania biogazu dla inwestorw

Spoecznym uzasadnieniem dla wsparcia rozwoju biogazu, w tym dla bezporedniego wsparcia inwestorw, s korzyci spoeczne i gospodarcze. Nie zawsze jednak mona dokadnie je skwantyfikowa. Korzyci te mona wskaza na szczeblu administracji rzdowej jako spenienie priorytetw polityki energetycznej i rolnej. Samorzdy lokalne odnios natomiast korzyci z powstawania nowych miejsc pracy oraz wzrostu przychodw z tytuu podatkw lokalnych. Natomiast przedsibiorcy, zwaszcza z gazi przemysu spoywczego, skorzystaj poprzez zagospodarowanie odpadw, generowanych w procesie produkcyjnym. Najpowszechniejszymi i najatwiej dajcymi si wyceni ilociowo, s szeroko rozumiane korzyci rodowiskowe, ktrych beneficjentem jest cae spoeczestwo. Policzy mona rwnie korzyci dla farmerw i przedsibiorcw rolnych, ktrzy przy odpowiednim wsparciu, staj si pierwszymi beneficjentami i inwestorami. Niniejszy poradnik koncentruje si na korzyciach dla inwestorw, ktre czsto wynikaj z uwzgldnionych w rachunku mikroekonomicznym korzyci rodowiskowych. Korzyci rodowiskowe produkcji biogazu rolniczego Nawozowe wykorzystanie gnojowicy i obornika w postaci nieprzefermentowanej, powoduje emisj znacznych iloci metanu do atmosfery. Metan przyczynia si do ocieplania klimatu 21-krotnie bardziej ni dwutlenek wgla, a ok. 20% wiatowej emisji metanu pochodzi z fermentacji jelitowej zwierzt przeuwajcych i z rozkadu ich odchodw. Uzyskanie metanu na drodze kontrolowanej fermentacji w biogazowni i jego wykorzystanie do produkcji energii, pozwala na uniknicie czci emisji metanu i innych gazw cieplarnianych, pochodzcej z rozkadu odchodw zwierzcych. W wyniku rozkadu odchodw zwierzt gospodarskich uwalniany do atmosfery jest take podtlenek azotu, ktrego wspczynnik ocieplania klimatu jest 310 razy wyszy ni dla dwutlenku wgla. Sumaryczna redukcja emisji gazw: dwutlenku wgla, metanu oraz podtlenku azotu (przemnoonych przez ww. wspczynniki) przedstawiana jest w jednostkach ekwiwalentu dwutlenku wgla CO2-eq. Szczegow ocen redukcji emisji gazw cieplarnianych dla przykadowych biogazowni przedstawiono w rozdziale szstym niniejszego przewodnika. Spalanie biogazu dodatkowo stukrotnie obnia emisj dwutlenku siarki i trzykrotnie nisz emisj tlenkw azotu, ni w przypadku spalania paliw kopalnych, co w efekcie prowadzi do ograniczenia powstawania kwanych deszczy, odpowiedzialnych za niszczenie lasw i korozj materiaw budowlanych. Odpady poddane procesowi fermentacji beztlenowej s znacznie lepszym nawozem, ni gnojowica nie przefermentowana. Powodem jest: brak nasion chwastw, pynna konsystencja oraz zwikszona zawarto dobrze przyswajalnego dla rolin azotu amonowego. Na moliwo zagospodarowania odpadw pofermentacyjnych wpywa dostpno pl uprawnych, ktre powinny by pooone w jak najbliszym ssiedztwie biogazowni. Produkcja biogazu pozwala rwnie na znaczn redukcj emisji odorw, wydzielanych w duych ilociach podczas naturalnego rozkadu odchodw zwierzcych, rozwoonych na polach w formie nawozu naturalnego. Spowodowane jest to wydzielaniem si siarkowodoru oraz innych gazw, ktre powoduj nieprzyjemny zapach. Gazy te s usuwane z biogazu, zwykle przez biologiczne odsiarczanie, przed jego spaleniem w agregacie kogeneracyjnym, gwnie ze wzgldu na ich wysok korozyjno. Odpady organiczne poddawane fermentacji, o ile trafi bezporednio do rodowiska, mog by rwnie rdem patogenw, wywoujcych choroby u ludzi jak i u zwierzt. Wikszo mikroorganizmw chorobotwrczych ginie jednak na skutek poddania ich dziaaniu podwyszonej temperatury, a taka zapewniona jest w komorze fermentacyjnej. W uzasadnionych przypadkach wykorzystania odpadw stwarzajcych ryzyko epidemiologiczne, w celu cakowitego wyeliminowania ryzyka przedostania si patogenw do rodowiska, wprowadzono wymg sanitacji substratw przed poddaniem ich procesowi fermentacji oraz dodatkowo przed wykorzystaniem przefermentowanej masy w charakterze nawozu (szerzej opisane w rozdziale 4). Generalnie budowa biogazowni jest inwestycj o charakterze proekologicznym i jest to najsilniejsze uzasadnienie dla udzielanego wsparcia publicznego, jednak kadorazowo inwestycja21

powinna by take rozpatrywana pod ktem wpywu na rodowisko, szczeglnie w przypadku lokalizacji biogazowni w pobliu terenw o szczeglnych walorach przyrodniczych lub chronionych. rdami niedogodnoci spowodowanymi budow biogazowni moe by nieprzyjemny zapach oraz haas emitowany w trakcie dowozu substratw do instalacji, czy podczas pracy urzdze. Realizacja inwestycji biogazowej moe spotka si z protestami spoecznoci lokalnej, ktra moe obawia si zmniejszenia walorw przyrodniczych oraz spadku wartoci terenw znajdujcych si w bliskim ssiedztwie biogazowni. Spenienie wymogw przepisw lokalizacyjnych otwiera drog do skorzystania z instrumentw wsparcia przez inwestorw i zapewnienia im bezporednich dodatkowych korzyci z realizacji inwestycji. 1.6 Korzyci ekonomiczne produkcji biogazu rolniczego

Podstawowymi korzyciami ekonomicznymi dla inwestorw biogazowni s przychody z tytuu sprzeday produktw wytworzonych podczas pracy instalacji: - sprzeda wytworzonej energii elektrycznej oraz uzyskanych wiadectw pochodzenia, - sprzeda uzyskanej nadwyki ciepa procesowego (nadwyki ponad potrzeby biogazowni zwizane z realizacj procesw technologicznych), - sprzeda pulpy pofermentacyjnej w formie nawozu, - pobieranie opat z tytuu przyjcia do utylizacji odpadw niebezpiecznych oraz organicznych. Najbardziej obecnie problematyczne jest wprowadzenie do obrotu i sprzeda pulpy pofermentacyjnej w postaci nawozu. W praktyce, w wietle obowizujcych przepisw, jest to do skomplikowane i wymaga uzyskania wielu pozwole (bardziej szczegowe informacje w rozdziale 3). Obecne opracowywane s przepisy prawne, ktre maj spopularyzowa wykorzystanie pulpy pofermentacyjnej jako nawozu i uzyskanie z tego tytuu dodatkowych przychodw. Ponadto, przy zaoeniu, e uytkownicy biogazowni wykazuj zapotrzebowanie na dodatkowe ciepo, ktre powstaje w procesie produkcji energii elektrycznej, a ktrego jest naddatek ponad zapotrzebowanie na podtrzymanie procesw technologicznych (dodatkowe ciepo moe by spoytkowane np. na: ogrzewanie chlewni, pomieszcze gospodarskich i mieszkalnych, suszenie drewna czy ziaren zb) lub posiadaj pola uprawne, ktre wymagaj nawoenia, naley uwzgldni korzyci ekonomiczne, pynce z tytuu: - uniknitych wydatkw na paliwa pierwotne, suce do produkcji ciepa, - uniknitych wydatkw na zakup nawozw mineralnych. Szacujc korzyci ekonomiczne, naley rwnie pamita o innych, trudniej wymiernych korzyciach majcych charakter niematerialny, przez co porednio mog przekada si na ekonomik dziaalnoci. Nale do nich m.in.: - zwikszenie atrakcyjnoci inwestycyjnej regionu, co moe zaowocowa pojawieniem si w pobliu biogazowni przemysu, ktry moe by zainteresowany wykorzystaniem ciepa z instalacji lub dostaw substratw do biogazowni, - zwikszenie bezpieczestwa zapewnienia dostaw paliw i energii oraz nawozw, - promocja firmy jako przyjaznej rodowisku. W obecnych uwarunkowaniach ekonomicznych wszystkie ww. korzyci ekonomiczne (przychody bezporednie) oraz dodatkowe zachty pozaekonomiczne nie s w stanie (co do zasady) pokry wszystkich kosztw budowy i funkcjonowania biogazowni. Dlatego wrd rde przychodw inwestujcy w instalacje do produkcji biogazu musz uwzgldni dodatkowe przychody wynikajce z systemu wsparcia, bdce odzwierciedleniem kosztw zewntrznych i przyjtych priorytetw rozwoju spoeczno-gospodarczego. Z powyej opisanych korzyci ekonomicznych wynikajcych z obowizujcego systemu wsparcia, najwiksze znaczenie ma obecnie system zobowiza ilociowych oraz wiadectw pochodzenia, ktry umoliwia uzyskanie wyszej ceny za wyprodukowan jednostk energii elektrycznej, ni wynikaoby to z relacji rynkowych. Podstaw prawn dla systemu obrotu energi ze rde odnawialnych, w tym biogazu, stanowi Ustawa Prawo energetyczne oraz rozporzdzenia22

wykonawcze do tej ustawy. Ustawa ta reguluje m.in. zasady sprzeday energii wytworzonej przez przedsibiorstwa energetyczne wykorzystujce OZE oraz wydawanie i obrt wiadectwami pochodzenia (zielonymi certyfikatami), wydawanymi dla energii uzyskanej z rde odnawialnych. Zgodnie z rozporzdzeniem Ministra Gospodarki3 przedsibiorstwa zajmujce si obrotem energi elektryczn i sprzedajce t energi do odbiorcw kocowych maj obowizek zakupu energii elektrycznej odnawialnych OZE w okrelonym procencie w danym roku. Zobowizania ilociowe obowizujce prawnie w okresie do 2017 roku, dla sprzedawcw energii, wynikajce z ustawy Prawo Energetyczne, przedstawia Rysunek 5. Przedsibiorstwa energetyczne, zobowizane do sprzeday energii, mog umorzy odpowiednie wiadectwa pochodzenia lub uici opat zastpcz na konto Narodowego Funduszu Ochrony rodowiska i Gospodarki Wodnej (NFOiGW), ktra zasila pul rodkw przeznaczonych na wspieranie OZE rnymi formami dotacji. W przypadku, gdy przedsibiorstwo energetyczne nie wywie si z obowizku umorzenia wymaganej iloci wiadectw pochodzenia lub wniesienia opaty zastpczej, podlega karze o wartoci nie mniejszej ni 130% opaty zastpczej ustalonej na dany rok przez Prezesa URE, ktra stanowi dochd NFOiGW.14% 12% 10,4% 10% 8,7% 8% 6% 4% 2% 0% 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 7,0% 10,4% 10,4% 11,4% 11,9% 12,4% 12,9%

10,9%

Rysunek 5 System zobowiza ilociowych sprzedawcw energii elektrycznej w zakresie produkcji energii elektrycznej z odnawialnych rdach energii, wyraony procentowym udziaem zielonej energii w wolumenie sprzeday energii elektrycznej odbiorcom kocowym w poszczeglnych latach. Zgodnie z mechanizmem opisanym powyej, wytwarzanie biogazu, zapewnia moliwo uzyskania wpyww ze sprzeday wyprodukowanej energii elektrycznej i ciepa, jak rwnie otrzymania wsparcia ze sprzeday odpowiednich wiadectw pochodzenia (P): zielonych certyfikatw dla OZE oraz dodatkowo wiadectw pochodzenia z kogeneracji, jeli biogazownia spenia warunek wysokosprawnej kogeneracji (w zalenoci od mocy zainstalowanej biogazowni - odpowiednio tych i fioletowych certyfikatw). Przedsibiorstwa energetyczne s zobowizane do odbioru zielonej energii elektrycznej oraz wykazania si odpowiedni iloci P. Zgodnie z regulacj zawart w prawie energetycznym P s zbywalne i stanowi towar giedowy. rednia cena rynkowa sprzeday energii elektrycznej do sieci w 2010 r. wynosi 197,21 z/MWh, natomiast rednia cena rynkowa zielonego P to 275,73 PLN/MWh (TGE 2010). cznie producent zielonej energii elektrycznej moe liczy na przychody w wysokoci rzdu 472,9 z/MWh. Warto tych P za kogeneracj w roku 2010 wynosia rednio 124,61 z/MW (TGE 2010), a przewidywana cena wiadectwa fioletowego dla innych rde wykorzystujcych biogaz wynosi ok. 59,16 z/MWh. W przypadku zielonych P cen jednostkow certyfikatu przemnaa si bezporednio przez ilo wyprodukowanej i potwierdzonej energii elektrycznej, natomiast w przypadku wiadectw kogeneracyjnych (tych lub fioletowych) naley posugiwa si odpowiednimi formuami zawartymi w Rozporzdzeniu Ministra Gospodarki4.3

Rozporzdzenie Ministra Gospodarki z dn. 14 sierpnia 2008 r. (Dz.U. Nr 156, poz. 969 z pn zm.) w sprawie szczegowego zakresu obowizkw uzyskania i przedstawienia do umorzenia wiadectw pochodzenia, uiszczenia opaty zastpczej, zakupu energii elektrycznej i ciepa wytworzonych w odnawialnych rdach energii oraz obowizku potwierdzania danych dotyczcych iloci energii elektrycznej wytworzonej w odnawialnym rdle energii. 4 Rozporzdzenie Ministra Gospodarki z dn. 26 wrzenia 2007 r. w sprawie sposobu obliczania danych podanych we wniosku o wydanie wiadectwa pochodzenia z kogeneracji oraz szczegowego zakresu obowizku uzyskania 23

Nowelizacja Prawa Energetycznego wprowadzia ponadto brzowe wiadectwa pochodzenia, przeznaczone dla wytwrcw biogazu rolniczego zainteresowanych jego zataczaniem do sieci dystrybucyjnej gazowej. Ich cena oraz sposb naliczania zostan okrelone przez rozporzdzenie wykonawcze do ustawy Prawo energetyczne. Wedug prognoz dochody uzyskiwane ze sprzeday brzowych wiadectw pochodzenia bd nie nisze, ni te uzyskiwane przez biogazownie, produkujce energi elektryczn i ciepln, co warunkuje konkurencyjno tej instalacji w stosunku do produkcji energii w agregatach kogeneracyjnych. Zarzdzanie korzyciami wynikajcymi ze wsparcia (wynik internalizacji kosztw zewntrznych) na poziomie makro- i przychodami generowanymi bezporednio na poziomie mikronie jest prostym zadaniem. W celu uzyskania minimalnej opacalnoci ekonomicznej i odpowiedniej atrakcyjnoci inwestycyjnej w obecnych uwarunkowaniach gospodarczych i prawnych, wszystkie moliwe strumienie przychodw musz by uwzgldnione.

i przedstawienia do umorzenia tych wiadectw, uiszczania opaty zastpczej i obowizku potwierdzania danych dotyczcych iloci energii elektrycznej wytworzonej w wysokosprawnej kogeneracji (Dz.U. Nr 185, poz. 1314). 24

2 Dostpne na rynku technologie biogazowe i substraty do produkcji biogazu2.1

Charakterystyka procesu produkcji i wykorzystywania biogazu rolniczego w moduach kogeneracyjnych

Wytwarzanie biogazu w procesie fermentacji metanowejFermentacja metanowa jest procesem rozkadu substancji organicznej. Poniewa realizowana jest przez bakterie, naley stworzy im jak najlepsze warunki bytowania, tj. dostp do odpowiedniej iloci substancji odywczych oraz odpowiedni temperatur. W procesie fermentacji powstaje biogaz oraz pulpa pofermentacyjna, ktra moe by wykorzystana do nawoenia. Sam biogaz jest mieszanin gazow skadajc si w gwnie z metanu i dwutlenku wgla (ponadto niewielkie iloci: siarkowodoru, azotu, tlenu, wodoru), ktra powstaje w procesie fermentacji odpadw organicznych. Fermentacja odbywa si w czterech fazach: hydrolizy, acydofilnej, octanogennej, metanogennej. Na efektywno procesu wpyw maj m.in. nastpujce czynniki: temperatura, odpowiednia dla danego typu bakterii (psychrofilowa, mezofilowa, termofilowa), hydrauliczny czas retencji, wyraajcy si przez stosunek dopywu substratw do pojemnoci komory (wystarczajcy aby zapobiec wymywaniu bakterii oraz nie przetrawionej substancji organicznej ze zbiornika), optymalne obcienie komory adunkiem zanieczyszcze organicznych (zbyt wysokie moe doprowadzi do przecienia ukadu, a zbyt niskie do zaniku procesu), brak inhibitorw procesu takich, jak antybiotyki, czy rodki ochrony rolin, dodawanie opcjonalnie substancji pomocniczych do komory fermentacyjnej, takich jak enzymy (Sholwin F. i in. 2010). Istnieje wiele moliwoci przeprowadzenia procesu fermentacji, przy czym najwaniejszym jest odpowiedni wybr komory fermentacyjnej do okrelonego, zaoonego trybu jej pracy: - temperatura procesu ok. 10-25oC (z uyciem bakterii psychrofilowych), pomidzy 32oC o a 42 C (mezofilny zakres temperatur) oraz pomidzy 50oC a 57oC (z uyciem termofilnych kultur bakterii); - fermentacja mokra lub sucha; - ciga lub porcjami; - jednostopniowa lub z rozdziaem faz procesu. Dla zapewnienia cigego i stabilnego procesu wane jest zachowanie staej, jednorodnej temperatury w caej objtoci zbiornika i nie zmienianie w sposb niekontrolowany zawartoci oraz iloci wsadu, co jest szczeglnie wane w przypadku zastosowania tzw. kofermentacji, czyli wsplnej fermentacji kilku rodzajw substratw. Proces fermentacji naley kontrolowa przy pomocy odpowiednich czujnikw oraz aparatury pomiarowej, poniewa brak monitoringu nie pozwala na precyzyjne sterowanie procesem co w konsekwencji moe doprowadzi do zmniejszenia wydajnoci, a nawet przerwania procesu. Parametry, takie jak hydrauliczny czas retencji (ang. hydraulic retention time - HRT) oraz obcienie komory adunkiem zanieczyszcze, su do optymalnego doboru wielkoci komory fermentacyjnej. Od przyjtego na etapie projektowania HRT zaley dobr wielkoci fermentora. Ze wzgldw ekonomicznych biogazownia, ktra jest instalacj nakierowan na maksymalizacj produkcji biogazu, wymaga optymalizacji HRT, ktry powinien by wystarczajco dugi, aby zapewni rozkad wikszoci substancji organicznych. W praktyce peen rozkad nie jest jednak osigany, poniewa wymagaoby to budowy duego i drogiego zbiornika fermentacyjnego.

25

Podstawowe wskaniki poprawnoci przebiegu procesu produkcji biogazu TemperaturaWydajno i szybko przebiegu fermentacji jest cile powizana z temperatur procesu. Wyrniamy trzy rodzaje fermentacji w zalenoci od zakresu temperatur: psychrofilowa w temperaturze: 10-25C, mezofilowa w temperaturze: 32-42C, termofilowa w temperaturze: 50-57C. W praktyce produkcja biogazu jest opacalna jedynie dla fermentacji mezofilowej i termofilowej, przy czym w Europie najczciej stosowana jest fermentacja mezofilowa - 85% dziaajcych obecnie instalacji w Niemczech (FNR 2005).

Hydrauliczny czas retencjiHydrauliczny czas retencji (HRT), czyli czas przebywania substratu w komorze fermentacyjnej, powinien by dostosowany do rodzaju wsadu w taki sposb, aby zapewni jego moliwie peny rozkad. Rne substancje organiczne ulegaj rozkadowi w odmiennym tempie, a czas retencji jest te uzaleniony od temperatury w jakiej przebiega proces fermentacji. W niszej temperaturze, w jakiej zachodzi fermentacja mezofilowa, rozkad substancji organicznych przebiega wolniej. Zazwyczaj hydrauliczny czas retencji wynosi ok. 20 dni dla samej gnojowicy, natomiast przy zastosowaniu rolin energetycznych dochodzi do 60 dni. Substancje organiczne ulegaj rozkadowi w rnym tempie. Najduszy czas retencji wymagany jest w przypadku substratw o podwyszonej zawartoci substancji trudno rozkadalnych takich jak: celuloza, hemiceluloza i lignina. Dla substratw o takich waciwociach, wydajno procesu fermentacji mona zwikszy przez rozdrobnienie wsadu i/lub proces obrbki wstpnej w warunkach wysokiej temperatury i cinienia (hydrolizy cinieniowej). Hydrauliczny czas retencji oblicza si wedug wzoru (FNR 2005): [doby] gdzie: HRT - hydrauliczny czas retencji VR- objto komory fermentacyjnej [m3] V- dobowa objto wsadu zadawanego do komory [m3/dob]

Obcienie komory adunkiem zanieczyszczeObcienie komory adunkiem zanieczyszcze wyraa si stosunkiem iloci dostarczanych substancji organicznych do pojemnoci komory. Obcienie komory jest kluczowym wskanikiem przebiegu procesu fermentacji i produkcji biogazu. Produkcja biogazu ronie przy zwikszaniu obcienia do wartoci granicznej, a po osigniciu maksimum, kiedy nastpuje przecienie ukadu, produkcja zaczyna spada. Dlatego konieczne jest rozpoznanie optymalnego zakresu obcienia komory fermentacyjnej (zazwyczaj wynosi ono 3,5-6 kg s.m.o./m3/dob, przy czym wysze wartoci s charakterystyczne dla fermentacji suchej). Obcienie komory adunkiem zanieczyszcze oblicza si wedug wzoru: [kg s.m.o./m3/dob]

gdzie: BR - obcienie komory adunkiem zanieczyszcze organicznych VR - objto komory fermentacyjnej [m3] m - ilo wsadu [kg/dob]26

c - procentowa zawarto substancji organicznej we wsadzie s.m.o. - zawarto suchej masy organicznej

Mieszanie biomasyMieszanie ma na celu zapewnienie jednorodnego przebiegu procesu fermentacji w caej objtoci komory i jest istotne dla utrzymania jednakowej temperatury i konsystencji oraz umoliwia atwiejsze odgazowanie. Ponadto mieszanie zwiksza dostp bakterii do czstek substancji organicznej; zapobiega powstawaniu koucha i spadkowi aktywnoci bakterii; zapewnia rwnomierne rozprowadzenie dopywajcej biomasy w masie fermentujcej, a w konsekwencji przyspiesza proces fermentacji. Jednorodne wymieszanie biomasy w caej objtoci komory, sprawia, e nie powstaj martwe pola, do ktrych dopyw substancji organicznych jest zakcony. W przypadku niedostatecznego mieszania, dochodzi do znacznego ograniczenia kontaktu midzy wsadem a bakteriami, co skutkuje spowolnieniem procesu rozkadu. Zbyt intensywne mieszanie rwnie moe naruszy skupiska bakterii i doprowadzi do cakowitego zatrzymania procesu biologicznego.

Inne wskaniki prawidowoci przebiegu procesuBakterie metanogenne do bytowania wymagaj rodowiska o odczynie obojtnym, tj. pH ok. 7 (w przedziale 6,8-7,2). W pierwszym etapie procesu, w przypadku szybkiego rozkadu substancji organicznych do niszych kwasw organicznych, moe wystpowa obnienie odczynu do pH 6,2-6,5, ktre moe spowodowa spowolnienie i zahamowanie procesu. Aby temu zapobiec mona doda wapna, bd wieej gnojowicy w celu podwyszenia odczynu, gdy pH poniej 6,2 ma toksyczny wpyw na bakterie metanowe. Zbyt niskie pH jest czsto rezultatem nadmiernego obcienia substratem i sygnaem nieprawidowej pracy biogazowni. Jednak, gdy dojdzie do znacznego obnienia pH, najczciej jest ju za pno, aby podtrzyma cigo procesu, dlatego wany jest system monitorowania wskanikw fizyko-chemicznych wczesnego ostrzegania, takich jak potencja REDOX (czyli wielko, ktra przy zachowaniu zdefiniowanych warunkw, pozwala na okrelenie iloci substancji utleniajco-redukcyjnych w danym medium), czy pomiar LKT/OWN (test miareczkowy, sucy do okrelenia ilorazu stenia kwasw oraz pojemnoci buforowej w substracie poddanym fermentacji), (wicej: EU Agrobiogas 2010). Dziki monitoringowi procesu mona w odpowiednim czasie rozpozna zakcenia procesu oraz niebezpieczn utrat rwnowagi biologicznego rozkadu adunku fermentacji i przedsiwzi odpowiednie rodki.

Substancje toksyczne inhibitory procesuPrzyczyn zakce w przebiegu procesu fermentacji moe by obecno inhibitorw, czyli substancji, ktre ju w niewielkich ilociach wykazuj dziaanie toksycznie na bakterie, spowalniajc proces rozkadu. Przykadowo przy nadmiarze azotu moe doj do powstania amoniaku (NH3), ktry ju w niewielkich steniach hamuje wzrost bakterii i moe doprowadzi nawet do zniszczenia caej ich populacji. Stenie amoniaku jest istotnym wskanikiem poprawnoci przebiegu procesu. Podczas, gdy amoniak suy wikszoci bakterii jako rdo azotu, to ju w niewielkich steniach dziaa hamujco na mikroorganizmy. Powyej 3.000 g/m3 toksycznie wpywa na bakterie metanowe, natomiast w przedziale 1.500 - 3.000 g/m3 jest inhibitorem procesu. Pozostaymi substancjami zaburzajcymi proces fermentacji s: mied, nikiel, chrom, jeli wystpuj w iloci powyej 100 mg/dm3. Rwnie podwyszona zawarto antybiotykw w odchodach zwierzt moe by przyczyn zaniku procesu fermentacji (FNR 2005). Populacja bakterii, biorcych udzia w fermentacji metanowej, wymaga dostatecznej iloci poywki, aby rosn i rozmnaa si. Z tego wzgldu stosunek wgla do azotu (C:N) w materiale poddawanym procesowi fermentacji nie powinien przekracza 100:3. Wynika to z budowy chemicznej komrek bakteryjnych oraz z faktu, e 15% wgla w substracie jest asymilowane przez bakterie. Jeli jednak w substracie poddawanym fermentacji znajdzie si zbyt duo azotu, akumuluje si on w postaci amoniaku a do stenia, w ktrym staje si on toksyczny dla bakterii metanowych hamujc proces fermentacji. W odchodach zwierzcych wystpuj due stenia azotu amonowego, dlatego zaleca si rozcieczanie wsadu. Innym sposobem moe by dodatek biomasy o wysokiej zawartoci wgla (np. somy) i zwikszenie stosunku C:N we wsadzie.27

Proces produkcji energii elektrycznej i ciepa w kogeneracji (skojarzeniu)Kocowymi produktami energetycznymi biogazowni w zalenoci od konfiguracji instalacji mog by: biogaz - gaz o skadzie i parametrach zblionych do gazu ziemnego (po jego oczyszczeniu i obrbce) oraz wytworzone z niego energia elektryczna, ciepo lub/oraz chd. Skojarzone wytwarzanie energii elektrycznej i ciepa jest obecnie najbardziej rozpowszechnion metod wykorzystania biogazu bezporednio w biogazowni. Wytworzona w ukadach kogeneracyjnych energia, wykorzystywana jest na potrzeby procesowe biogazowni oraz sprzeday energii elektrycznej. Nadwyka ciepa moe by sprzedawana lokalnym odbiorcom, natomiast energia elektryczna przekazywana jest w swej zasadniczej czci do sieci elektroenergetycznej. Przy obliczaniu produkcji energii w kogeneracji naley uwzgldni nastpujce parametry: warto kaloryczn metanu zawartego w biogazie, ktra mieci si w granicach 10,2-10,9 kWh/m3; z uwagi na fakt, e udzia metanu w biogazie wynosi rednio ok. 60%, natomiast warto kaloryczna biogazu wynosi ok. 6 kWh/m3; sprawno agregatu; cieplna: 40-44%, elektryczna: 30-40%, w zalenoci od urzdzenia i parametrw jego pracy podanych przez producenta; czas pracy agregatu w cigu roku; 7.500-8.300 h/r, oznacza to dyspozycyjno urzdzenia na poziomie 85-95%, rednio przyjto 8.000 h pracy urzdzenia w cigu roku (FNR 2005); ilo wyprodukowanego ciepa brutto i netto; cakowita produkcja brutto, pomniejszona jest o zuycie na potrzeby wasne (ciepo technologiczne); ilo wyprodukowanej energii elektrycznej brutto i netto; cakowita produkcja brutto pomniejszona jest o zuycie na potrzeby wasne.

Fotografia 1 Ukad do skojarzonego wytwarzania energii elektrycznej i ciepa w Koczale. (Poldanor S.A). Przyjmuje si, e w skali roku ciepo wykorzystywane na potrzeby wasne to 25-40% cakowitej produkcji ciepa (FNR 2005). Naley jednak zwrci uwag na sezonowe wahania szczeglnie w sezonie zimowym (grzewczym), gdy zapotrzebowanie na ciepo procesowe do ogrzania komory jest wiksze, a tym samym zmniejsza si ilo ciepa moliwego do sprzeday na zewntrz lub do ogrzewania wasnych pomieszcze czy innych procesw technologicznych. Dobrym rozwizaniem jest takie wykorzystanie ciepa, ktre umoliwia odbir jego nadwyki poza sezonem grzewczym28

przykadowo do: suszenia ziaren, drewna, peletw bd przez zakady przemysu spoywczego. Biogazownia zuywa rwnie rednio ok. 9% wyprodukowanej energii elektrycznej na potrzeby technologiczne takie jak: mieszada, pompy, ukad sterowania, owietlenie, etc. Obecnie moliwo rozszerzenia kogeneracji i zwikszenia wspczynnika skojarzenia stwarza trigeneracja, polegajca na skojarzonym wytwarzaniu energii cieplnej, elektrycznej oraz chodu uytkowego. W systemach ciepowniczych, w okresie letnim, poprawia ekonomik produkcji energii elektrycznej w skojarzeniu z ciepem przy niskim zapotrzebowaniu odbiorcw na energi ciepln i istniejcym zapotrzebowaniu na chd uytkowy. 2.2 Wykorzystanie biogazu rolniczego przy wtaczaniu oczyszczonego biometanu do sieci dystrybucyjnej gazowej i metody oczyszczania biogazu

Alternatywnym sposobem wykorzystania biogazu, poza miejscem jego wytworzenia, jest jego wtaczanie, po uprzednim oczyszczeniu, do sieci gazowej. Poniewa biogazownie budowane s najczciej na terenach rolniczych, bd w znacznym oddaleniu od terenw zabudowanych, moliwoci wykorzystywania ciepa s znacznie ograniczone. Jednym ze sposobw zwikszenia efektywnoci wykorzystania biometanu jest jego przesy sieci gazow do miejsc, gdzie moe by on uytkowany do produkcji energii elektrycznej i ciepa w agregatach kogeneracyjnych, bd wykorzystywany jako paliwo dla samochodw. Zataczanie biometanu do gazocigw jest moliwe dziki technologiom uszlachetniania biogazu, a nastpnie wtaczania uzyskanego czystego biometanu do sieci gazowej. Technologie te s