mapa drogowa rozwoju rynku biometanu w polsce
Transkrypt
mapa drogowa rozwoju rynku biometanu w polsce
MAPA DROGOWA ROZWOJU RYNKU BIOMETANU W POLSCE Listopad 2013 SPIS TREŚCI 1 Wstęp ............................................................................................................................................... 4 2 Polityka w zakresie Biogazu w polsce ............................................................................................ 5 3 4 2.1 Polityka energetyczna Polski, w tym w zakresie biogazowni ................................................. 5 2.2 rozwój wykorzystania odnawialanych źródeł energii, w tym biogazu w polsce ..................... 6 2.3 Świadectwa pochodzenia energii ze źródeł odnawialnych w Polsce ...................................... 8 2.4 nowelizacja prawa energetycznego – „mały trójpak” (2013) .................................................. 9 2.5 Główne założenia przygotowywanej ustawy o odnawialnych źródłach energii (2013/2014) .. ............................................................................................................................................... 10 2.5.1 Zakres ustawy ................................................................................................................ 10 2.5.2 Cele ustawy ................................................................................................................... 10 2.5.3 System aukcyjny............................................................................................................ 11 Możliwości dofinansowania instalacji biogazowych .................................................................... 12 3.1.1 Wsparcie biogazowni w ramach programu „Bocian” narodowego funduszu ochrony Środowiska i gospodarki wodnej .................................................................................. 12 3.1.2 Wsparcie biogazowni w ramach systemu green investment scheme (GIS) .................. 13 3.1.3 Wsparcie biogazowni przez Bank Ochrony Środowiska............................................... 14 3.1.4 Wsparcie biogazowni w ramach Programu Operacyjnego Infrastruktura i Środowisko w perspektywie 2014 – 2020 ............................................................................................. 15 Wytwarzanie biogazu rolniczego .................................................................................................. 16 4.1 Proces powstawania biogazu ................................................................................................ 16 4.2 Produkcja biogazu z odchodów zwierzęcych i roślinnych .................................................... 17 4.3 Technologie uszlachetniania biogazu do parametrów gazu ziemnego .................................. 21 4.3.1 Metody uszlachetniania biogazu ................................................................................... 22 4.3.2 Metoda płuczki wodnej ................................................................................................. 23 4.3.3 Koszty uszlachetniania biogazu .................................................................................... 24 4.3.4 Jakość zatłaczanego biometanu do sieci ........................................................................ 24 2 5 Biogazownie w polsce ................................................................................................................... 26 5.1.1 Dostępność substratu i potencjał biogazu ...................................................................... 26 5.1.2 Aktualny stan biogazowni w polsce .............................................................................. 26 5.1.3 Budowa nowych biogazowni rolnczych w Polsce ........................................................ 29 5.1.4 Produkcja biogazu rolniczego ....................................................................................... 29 5.1.5 Wykaz surowców zużytych do produkcji biogazu ........................................................ 30 6 Bariery wykorzystania biometanu i mechanizmy realizacji celów ............................................... 33 7 Projekcja produkcji biometanu w Polsce wg oszacowania projektu GreenGasGrids ................... 35 8 Podsumowanie............................................................................................................................... 37 3 1 WSTĘP „Mapa rozwoju rynku biometanu w Polsce” dokumentuje sytuację biogazu oraz biometanu w Polsce. Mapę przygotowano w ramach realizacji projektu „Zwiększenie europejskiego rynku produkcji, poprawy warunków przesyłu i przyłączania biogazu do sieci dystrybucji gazu” o akronimie GreenGasGrids programu Komisji Europejskiej Inteligentna Energia dla Europy. Projekt skierowany jest do sektora gazownictwa, konstruktorów i inwestorów biogazowni, decydentów, urzędów, agencji energetycznych. Biometan to biogaz uszlachetniony do parametrów gazu ziemnego (o wartości opałowej ok. 36 MJ/m3), który może zostać bezpośrednio: wprowadzony do sieci gazu ziemnego lub wykorzystany w transporcie drogowym. Wtłaczanie biometanu do sieci jest alternatywą dla dominującego obecnie wykorzystania gazu w urządzeniach go spalających oraz generujących energię elektryczną i ciepło. CELEM PROJEKTU GREENGASGRIDS JEST WSPARCIE ROZWOJU PROCESU WYTWARZANIA BIOMETANU Z BIOGAZU I WPROWADZANIA GO DO SIECI GAZOWEJ BIOMETAN/BIOGAZ WYKORZYSTYWANY JEST W TRANSPORCIE, PRODUKCJI CIEPŁA I ENERGII ELEKTRYCZNEJ PLANUJE SIĘ, ŻE W KRAJACH REALIZUJĄCYCH PROJEKT NASTĄPI WZROST PRODUKCJI BIOMETANU W POLSCE NIE POWSTAŁA INSTALACJA PRODUKCJI BIOMETANU INFORMACJE O PROJEKCIE: www.greengasgrids.eu Rys. 1. Biogazownia rolnicza 4 2 2.1 POLITYKA W ZAKRESIE BIOGAZU W POLSCE POLITYKA ENERGETYCZNA POLSKI, W TYM W ZAKRESIE BIOGAZOWNI Polska, jako kraj członkowski Unii wspólnotowej polityki energetycznej, postanowień i celów1, w specyficznych interesów odbiorców, posiadane zasoby wytwarzania i przesyłu energii. Europejskiej, czynnie uczestniczy w tworzeniu a także dokonuje implementacji jej głównych warunkach krajowych, biorąc pod uwagę ochronę energetyczne oraz uwarunkowania technologiczne Podstawowymi kierunkami „Polityki energetycznej Polski do roku 2030” są: poprawa efektywności energetycznej, wzrost bezpieczeństwa dostaw paliw i energii, dywersyfikacja struktury wytwarzania energii elektrycznej poprzez wprowadzenie energetyki jądrowej, rozwój wykorzystania odnawialnych źródeł energii, w tym biopaliw, rozwój konkurencyjnych rynków paliw i energii, ograniczenie oddziaływania energetyki na środowisko. Cele polityki energetycznej Polski to: wzrost udziału odnawialnych źródeł energii (OŹE) w finalnym zużyciu energii co najmniej do poziomu 15% w 2020 roku oraz dalszy wzrost tego wskaźnika w latach następnych, osiągnięcie w 2020 roku 10% udziału biopaliw w rynku paliw transportowych, oraz zwiększenie wykorzystania biopaliw II generacji, ochrona lasów przed nadmiernym eksploatowaniem, w celu pozyskiwania biomasy oraz zrównoważone wykorzystanie obszarów rolniczych na cele OŹE, w tym biopaliw, tak aby nie doprowadzić do konkurencji pomiędzy energetyką odnawialną i rolnictwem oraz zachować różnorodność biologiczną, wykorzystanie do produkcji energii elektrycznej istniejących urządzeń piętrzących stanowiących własność Skarbu Państwa, zwiększenie stopnia dywersyfikacji źródeł dostaw oraz stworzenie optymalnych warunków do rozwoju energetyki rozproszonej opartej na lokalnie dostępnych surowcach. W odniesieniu do rozwoju rynku biogazu, dokument „Kierunki rozwoju biogazowni rolniczych w Polsce w latach 2010 - 2020”, określa cele i efekty tego rozwoju, a mianowicie: w odniesieniu do energetyki odnawialnej kluczową jest dyrektywa 2009/28 WE z dnia 23 kwietnia 2009 r. w sprawie promowania stosowania energii ze źródeł odnawialnych 1 5 2.2 stworzenie optymalnych warunków do wybudowania 2000 instalacji wytwarzających biogaz rolniczy; opracowanie wstępnych zmian prawa w celu optymalizacji budowy instalacji biogazowych; wskazanie odpowiednich programów finansowania oraz wskazanie działań edukacyjno - promocyjnych; poprawa bezpieczeństwa energetycznego kraju przez zwiększenie zaopatrzenia w odnawialne nośniki energii wytwarzane z surowców krajowych; oparcie znaczącej części dostaw gazu, energii elektrycznej i energii cieplnej oraz biogazu rolniczego jako paliwa transportowego na wielu lokalnych wytwórniach biogazu, co stworzy możliwość dostawy biogazu rolniczego o jakości gazu ziemnego dla wielu mieszkańców wsi i miasteczek oraz podmiotów gospodarczych; tworzenie, tzw. lokalnych łańcuchów wartości dodanej m.in. przez aktywizację gospodarczą wsi oraz zwiększenie zatrudnienia wśród społeczności lokalnej oraz jednostek gospodarczych branży rolniczej i związanej z energetyką odnawialna; pobudzenie rozwoju lokalnej przedsiębiorczości związanej z wykorzystaniem lokalnie generowanego ciepła; poprawa infrastruktury energetycznej i wzrost konkurencyjności polskiego rolnictwa (tzw. rozproszona infrastruktura energetyczna); wytwarzanie istotnych ilości energii elektrycznej i cieplnej z surowców niekonkurujących z rynkiem żywności, określanych jako produkty uboczne rolnictwa oraz pozostałości przemysłu rolno - spożywczego; wzrost dochodów własnych samorządów gminnych; pozyskanie znacznych ilości wysokiej jakości przyjaznych dla środowiska nawozów organicznych w formie pozostałości pofermentacyjnych substratu pochodzenia rolniczego oraz w formie granulatu; energetyczne wykorzystanie pozostałości organicznych, które emitują do środowiska gazy cieplarniane. ROZWÓJ WYKORZYSTANIA ODNAWIALANYCH ŹRÓDEŁ ENERGII, W TYM BIOGAZU W POLSCE Według Krajowego Planu Działań w zakresie energii ze źródeł odnawialnych (2010), biogaz jest paliwem o istotnym znaczeniu dla osiągnięcia założonych celów rozwoju wykorzystania źródeł energii, które obejmują zarówno produkcję energii elektrycznej jak i ciepła. Wzrost produkcji energii do roku 2020 z uwzględnieniem roli biogazu przedstawiają rys. 2 i 3. 6 35000 woda PV wiatr biomasa biogaz 4018 30000 2993 25000 1968 10200 1558 1148 GWh 20000 738 574 15000 492 410 10000 328 5700 5000 0 943 7700 8200 8700 8950 9200 9450 9700 9950 15210 6700 11210 12315 9860 7541 8784 6491 4308 5327 2310 3255 2279 2311 2343 2375 2407 2439 2471 2503 2535 2567 2969 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 Rys. 2. Przewidywana produkcja energii elektrycznej brutto dla różnych technologii odnawialnych źródeł energii w Polsce do roku 2020 Przewiduje się, że wzrost produkcji energii elektrycznej z biogazu w 2020 w stosunku do 2010 wyniesie 1125%, przy średniej rocznej stopie wzrostu 28,5%. 7000 6000 99 ktoe 5000 4000 3000 2000 25 65 35 98 42 131 51 165 61 198 72 231 85 275 320 114 364 130 408 148 453 4636 4361 4594 4250 3996 4118 3846 3871 3890 3919 3953 1000 0 107 114 176 258 324 406 441 506 45 83 105 107 178 86 70 21 57 43 35 29 24 23 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 Geotermia En. Słoneczna Biomasa stała Biogaz Pompy ciepła Rys. 3. Przewidywane końcowe zużycie ciepła wytworzonego w odnawialnych źródłach energii w Polsce do roku 2020, w ktoe2 2 1 toe=41,868 GJ 7 Przewiduje się, że wzrost produkcji ciepła z biogazu w 2020 w stosunku do 2010 wyniesie 597%, przy średniej rocznej stopie wzrostu 21,4%. 2.3 ŚWIADECTWA POCHODZENIA ENERGII ZE ŹRÓDEŁ ODNAWIALNYCH W POLSCE Kluczową kwestią w odniesieniu do ekonomiki systemów OŹE jest system ich wsparcia, którego zasadniczym elementem pozostają tzw. „zielone certyfikaty”, stanowiące ilościowy mechanizm funkcjonujący od 2005 r., w oparciu o znowelizowaną ustawę z dnia 10 kwietnia 1997 r. Prawo energetyczne (PE). Zielone certyfikaty są prawami majątkowymi powstającymi w wyniku konwersji wydawanych przez Prezesa Urzędu Regulacji Energetyki (URE) świadectw pochodzenia energii elektrycznej z OŹE. Są one w chwili obecnej instrumentami bezterminowymi i podlegają umorzeniu przez Prezesa URE. Energia elektryczna wytworzona z OŹE jest zwolniona od podatku akcyzowego. Odrębnie w art. 9o PE uregulowane zostało wydawanie świadectw pochodzenia biogazu, które stanowi potwierdzenie wytworzenia biogazu rolniczego oraz wprowadzenia go do sieci dystrybucyjnej gazowej. Zatem, aby wytwórca biogazu rolniczego mógł otrzymać takie świadectwo, muszą zostać zrealizowane kumulatywnie obie przesłanki, tj. musi nastąpić wytworzenie biogazu i musi on zostać wprowadzony do sieci. Wówczas właściwy operator systemu dystrybucyjnego gazowego potwierdzi ilość biogazu wprowadzonego do jego sieci. Szczegółowe informacje, w tym parametry jakościowe biogazu rolniczego wprowadzonego do sieci dystrybucyjnej gazowej, wymagania dotyczące pomiarów, rejestracji i sposobu obliczania ilości wytwarzanego biogazu rolniczego oraz sposób przeliczania ilości wytworzonego biogazu rolniczego na ekwiwalentną ilość energii elektrycznej wytworzonej w odnawialnych źródłach energii określa Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 24 sierpnia 2011 r. w sprawie szczegółowego zakresu obowiązku potwierdzania danych dotyczących wytwarzanego biogazu rolniczego wprowadzonego do sieci dystrybucyjnej gazowej (Dz. U. Nr 187, poz. 1117). Ilość wytworzonego biogazu rolniczego przelicza się na ekwiwalentną ilość energii elektrycznej możliwej do wytworzenia w odnawialnych źródłach energii, według wzoru: ∑( ) gdzie poszczególne symbole oznaczają: - ilość energii elektrycznej możliwej do wytworzenia w odnawialnych źródłach energii stanowiąca ekwiwalent wytworzonego biogazu rolniczego wprowadzonego do sieci dystrybucyjnej gazowej [MJ], n - – ilość partii biogazu rolniczego wprowadzonego do sieci dystrybucyjnej gazowej, m - oznaczenie kolejnej partii biogazu rolniczego wprowadzonego do sieci 8 Mbri ri dystrybucyjnej gazowej, - ilość biogazu rolniczego wprowadzonego do sieci dystrybucyjnej gazowej w poszczególnych partiach [m3], o określonej wartości opałowej zmierzonej za pomocą urządzenia pomiarowo-rozliczeniowego, - rzeczywistą wartość opałową poszczególnej partii biogazu rolniczego wprowadzonego do sieci dystrybucyjnej gazowej [MJ/m3], - referencyjną wartość sprawności dla wytwarzania rozdzielonego energii elektrycznej w jednostce zużywającej biogaz rolniczy ( ) Zgodnie z regulacją zawartą w art. 9a ust. 1 PE zakres podmiotów zobowiązanych do przedłożenia i umorzenia świadectw pochodzenia wymieniony został w art. 9e ust. 1a PE. Wypełnienie tego obowiązku może nastąpić również poprzez uiszczenie opłaty zastępczej (art. 9a ust. 1 pkt 2 PE) lub realizacje obowiązku w części poprzez świadectwa pochodzenia i w części poprzez uiszczenie opłaty zastępczej. Jednakże niewypełnienie tego obowiązku w jednej z dwu wskazanych powyższej form powoduje sankcję w postaci wymierzenia kary pieniężnej przez organ regulacyjny – Prezesa URE. W styczniu 2014 nowelizacja prawa energetycznego przywróciła system wsparcia dla tzw. wysokosprawnej kogeneracji, czyli m.in. żółte certyfikaty, z których korzystały i będą mogły korzystać biogazownie. System wsparcia w formie żółtych certyfikatów dotyczy jednostek o łącznej mocy zainstalowanej elektrycznej źródła do 1 MW lub opalanych paliwami gazowymi. Nowelizacja wydłuża ów system do 2018 r. 2.4 NOWELIZACJA PRAWA ENERGETYCZNEGO – „MAŁY TRÓJPAK” (2013) W lipcu 2013 roku Parlament przyjął nowelizację prawa energetycznego (PE), tzw. “Mały Trójpak”. Nowe prawo sprzyja rozwojowi prosumenckiego rynku energii. Dokument wprowadza kilka nowych pojęć i rozwiązań, jak następuje. • W Art. 3 pkt. 20f, PE zdefiniowano „odnawialne źródło energii”, jako źródło wykorzystujące w procesie przetwarzania energię wiatru, promieniowania słonecznego, aerotermalną, geotermalną, hydrotermalną, fal, prądów i pływów morskich, spadku rzek oraz energię pozyskiwaną z biomasy, biogazu pochodzącego ze składowisk odpadów, a także biogazu powstałego w procesach odprowadzania lub oczyszczania ścieków albo rozkładu składowanych szczątków roślinnych i zwierzęcych. • „Mały Trójpak” wprowadza również definicję mikroinstalacji, jako instalacji OŹE o mocy do 40 kW, których właściciele zostaną zwolnieni z kosztów przyłączenia oraz zwolnione rejestracji działalności gospodarczej. • Nowe prawo energetyczne definiuje również pojęcie Prosumenta, tzw. ”Sprzedawcy z urzędu”, jako producenta oraz konsumenta energii, mogącego sprzedać energię. Prosument nie ma obowiązku odprowadzania składek zdrowotnych. 9 • PE promuje wykorzystania wyprodukowanej energii z OŹE na własny użytek i sprzedawaniu jej nadwyżek do sieci elektroenergetycznej. Zgodnie z art. 9u PE, wytwarzanie energii elektrycznej w mikroinstalacji przez osobę fizyczną niebędącą przedsiębiorcą w rozumieniu ustawy o swobodzie działalności gospodarczej, a także sprzedaż tej energii przez tę osobę, nie jest działalnością gospodarczą. Ponadto, art. 9v PE określa, iż energię elektryczną wytworzoną w mikroinstalacji przyłączonej do sieci dystrybucyjnej znajdującej się na terenie obejmującym obszar działania sprzedawcy z urzędu i oferowaną do sprzedaży przez osobę, o której mowa w art. 9u PE, jest zobowiązany zakupić ten sprzedawca. Zakup tej energii odbywa się po cenie równej 80% średniej ceny sprzedaży energii elektrycznej w poprzednim roku kalendarzowym, która jest ustalana przez Prezesa URE zgodnie z art. 23 ust 2 pkt 18 lit b PE. Uregulowania „Małego Trójpaku”, ze względu na jednostkową wielkość obecnie realizowanych pojedynczych biogazowni, nie wpłyną bezpośrednio na ich rozwój, jak przygotowywana ustawa o odnawialnych źródłach energii. 2.5 GŁÓWNE ZAŁOŻENIA PRZYGOTOWYWANEJ USTAWY O ODNAWIALNYCH ŹRÓDŁACH ENERGII (2013/2014) 2.5.1 ZAKRES USTAWY Nowe prawo ma na celu dostosowanie obecnie obowiązujących rozwiązań do warunków rynkowych, które obejmują przede wszystkim utrzymanie obecnego systemu wsparcia dla istniejących instalacji OŹE. Nowe prawo ma zagwarantować poszanowanie praw nabytych dla wszystkich, którzy byli wytwórcami energii elektrycznej z OŹE przed wejściem w życie ustawy. Projekt regulacji dotyczącej produkcji energii ze źródeł odnawialnych dotyczy określenia zasad i warunków wykonywania działalności w zakresie wytwarzania energii elektrycznej, ciepła lub chłodu oraz energii z biogazu rolniczego. Dokument opisuje również mechanizmy i instrumenty wspierające wytwarzanie energii elektrycznej jak również ciepła oraz zasady wydawania gwarancji pochodzenia energii elektrycznej wytwarzanej z odnawialnych źródeł energii w instalacjach odnawialnego źródła energii i energii elektrycznej wytworzonej z biogazu rolniczego. 2.5.2 CELE USTAWY Ustawa o odnawialnych źródłach energii ma zapewnić realizację założonych celów zawartych w „Krajowym Planie Działań”, jak również „Polityce energetycznej Polski do 2030 roku”. Polska ma osiągnąć cele pośrednie zwiększania produkcji energii z OŹE, kształtujące się w poszczególnych latach na poziomie 9,54% do 2014 r., 10,71% do 2016 r. oraz 12,27% do 10 2018 r. Osiągnięcie założonych celów będzie oparte o dwa filary zasobów dostępnych i możliwych do wykorzystania w Polsce, tj. poprzez wzrost wytwarzania energii elektrycznej z generacji wiatrowej oraz większe wykorzystanie energetyczne biomasy. Założone wartości mogą zostać osiągnięte pod warunkiem zapewnienia zrównoważonego rozwoju OŹE. Rozwój ten powinien następować pod warunkiem uwzględnienia nie tylko zobowiązań Polski względem UE, ale także z uwzględnieniem ochrony środowiska. Zwiększenie wytwarzania energii z OŹE nie może konkurować z produkcją żywności. W związku z tym rozwój OŹE powinien następować w harmonii interesów przedsiębiorców z podmiotami prowadzącymi działalność rolniczą. Ustawa o OŹE zakłada realizację szeregu celów, m.in.: • zwiększenie bezpieczeństwa energetycznego i ochrony środowiska, między innymi w wyniku efektywnego wykorzystania odnawialnych źródeł energii; • racjonalne wykorzystywanie odnawialnych źródeł energii, uwzględniające realizację długofalowej polityki rozwoju gospodarczego Rzeczypospolitej Polskiej, wypełnienie zobowiązań wynikających z zawartych umów międzynarodowych, oraz podnoszenie innowacyjności i konkurencyjności gospodarki Rzeczypospolitej Polskiej; • kształtowanie mechanizmów i instrumentów wspierających wytwarzanie energii elektrycznej, ciepła lub chłodu, lub biogazu rolniczego w instalacjach odnawialnych źródeł energii; • wypracowanie optymalnego i zrównoważonego zaopatrzenia odbiorców końcowych w energię elektryczną, ciepło lub chłód, lub w biogaz rolniczy z instalacji odnawialnych źródeł energii; • tworzenie nowych miejsc pracy w wyniku przyrostu liczby oddawanych do użytkowania nowych instalacji odnawialnych źródeł energii; • zapewnienie wykorzystania na cele energetyczne produktów ubocznych lub pozostałości z rolnictwa oraz przemysłu wykorzystującego surowce rolnicze. 2.5.3 SYSTEM AUKCYJNY W nowym prawie zaproponowano również rozwiązania oparte na optymalizacji rachunku ekonomicznego dla istniejących instalacji OŹE oraz wdrożenie nowoczesnego systemu aukcyjnego dla nowych i zmodernizowanych instalacji OŹE, który gwarantuje maksymalizację korzyści związanych z potrzebą osiągnięcia określonego udziału OŹE do 2020 r., oraz umożliwi rozwój małoskalowej energetyki prosumenckiej służącej zaspokajaniu własnych potrzeb energetycznych przez odbiorców. 11 3 MOŻLIWOŚCI DOFINANSOWANIA INSTALACJI BIOGAZOWYCH 3.1.1 WSPARCIE BIOGAZOWNI W RAMACH PROGRAMU „BOCIAN” NARODOWEGO FUNDUSZU OCHRONY ŚRODOWISKA I GOSPODARKI WODNEJ Przygotowanie inwestycji odnawialnych źródeł energii, biogazowni rolniczych niesie za sobą wysokie początkowe nakłady inwestycyjne, które w dużym stopniu zwalniają ich rozwój. Od stycznia 2014 r. w Narodowym Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej dostępne są środki na dofinansowanie rozproszonych, odnawialnych źródeł energii. W ramach programu „Bocian”, którego budżet to ok. 420 mln zł, propagowane będzie ograniczenie i uniknięcie emisji CO2 oraz zwiększenie produkcji zielonej energii poprzez budowę, rozbudowę lub przebudowę instalacji odnawialnych źródeł energii. Do kwalifikowanych systemów zalicza się instalacje fotowoltaiczne o mocy 200 kW do 1 MW, farmy wiatrowe do 3 MW, małe elektrownie wodne do 5 MW, źródła ciepła opalane biomasą do 20 MW, biogazownie rozumiane jako obiekty wytwarzania energii elektrycznej lub ciepła z wykorzystaniem biogazu rolniczego od 300 kW do 2 MW, instalacje wytwarzania biogazu rolniczego w celu wprowadzania go do sieci gazowej dystrybucyjnej i bezpośredniej, wytwarzanie energii elektrycznej w wysoko sprawnej kogeneracji na biomasę do 5 MW. Produkowana energia może zostać wykorzystana na użytek własny inwestora bądź na cele komercyjne. Koszt jednostkowy inwestycji nie powinien przekroczyć wyszczególnionych ram – dla instalacji stawki są uwarunkowane propagowaniem wykorzystania w projektach innowacyjnej technologii. Przewidywana forma dofinansowania w programie „Bocian” to pożyczka preferencyjna niepodlegająca umorzeniu, której wartość minimalna to 2 mln zł, a maksymalna 40 mln zł. Ze względu na wyznaczony przez UE cel osiągnięcia 15 – procentowego udziału OŹE w końcowym zużyciu energii w 2020 r., inwestycje w zieloną energie są nieuniknione. Tym samym konieczne będzie ich dotowanie. Potencjalne źródła dofinansowania w nowym okresie programowym 2014 – 2020 pojawią się pod koniec 2014 r., a głównym kryterium przyznania będzie poziom gotowości inwestora do realizacji (decyzja środowiskowa, pozwolenie na budowę, montaż finansowy). Dyskutowana jest jeszcze kwestia dotycząca form wsparcia. Atrakcyjne dotacje – do 70% wartości kosztów kwalifikowanych, będą trudne do realizacji. Nowy biznesplan instalacji energetycznej, której budowa nastąpi po 2014 r. przy pomocy środków pomocowych, powinien zawierać dotację zwrotną w formie pożyczki. W nowym okresie programowym, pożyczka będzie preferowaną odmianą dotacji dla inwestycji obciążonych niskim wskaźnikiem ryzyka, m.in. dla instalacji OŹE. Dotacje zostaną przeznaczone na działania w dziedzinach wymagających opracowania nowych innowacyjnych rozwiązań, w porozumieniu sektora nauki i przemysłu oraz ich komercjalizację. W przypadku prac badawczo – rozwojowych inwestor ponosi największe ryzyko, które zostanie zniwelowane dotacją bezzwrotną. 12 Przedstawione poniżej instrumenty mają za zadanie wspierać inwestycje budowy instalacji wytwarzających oraz przetwarzających biogaz na energię elektryczną oraz ciepło. 3.1.2 WSPARCIE BIOGAZOWNI INVESTMENT SCHEME (GIS) W RAMACH SYSTEMU GREEN W ramach Systemu Zielonych Inwestycji (GIS), NFOŚiGW pełniący funkcję Krajowego Operatora Systemu Zielonych Inwestycji, realizuje program priorytetowy – biogazownie rolnicze. Wśród form dofinansowania możliwych do uzyskania przez beneficjenta wyróżnia się: oprocentowane pożyczki, udzielenie dofinansowania. W ramach programu NFOŚiGW zakłada dofinansowanie następujących rodzajów działań związanych z produkcją biogazu / biometanu: koszt nabycia lub koszt wytworzenia nowych środków trwałych, w tym: budowli i budynków (powinien istnieć bezpośredni związek miedzy nabyciem budynków i budowli a celami przedsięwzięcia), maszyn i urządzeń, narzędzi, przyrządów i aparatury, infrastruktury technicznej związanej z nową inwestycja, przy czym przez budowę urządzeń infrastruktury technicznej rozumie się instalacje wewnętrzne w obiektach technologicznych, przyłącza doprowadzające media do obiektów technologicznych, drogi i place technologiczne, itp.; koszt montażu i uruchomienia środków trwałych; koszt nabycia materiałów lub robót budowlanych, pod warunkiem że pozostają w bezpośrednim związku z celami przedsięwzięcia objętego wsparciem; nabycie wartości niematerialnych i prawnych w formie: patentów, licencji, nieopatentowanej wiedzy technicznej, technologicznej lub z zakresu organizacji i zarządzania; koszt nadzoru wymaganego przepisami prawa. Budżet 1. Budżet ustala się na kwotę: planowane zobowiązania dla bezzwrotnych form dofinansowania wynoszą 100 729,2 tys. zł – ze środków pochodzących z transakcji sprzedaży jednostek przyznanej emisji albo innych środków NFOŚiGW, wypłaty środków z podjętych i planowanych zobowiązań dla bezzwrotnych form dofinansowania programu wynoszą 140 576,5 tys. zł, 13 planowane zobowiązania dla zwrotnych form dofinansowania wynoszą 160 789,1 tys. zł -ze środków NFOSiGW, wypłaty środków z podjętych i planowanych zobowiązań dla zwrotnych form dofinansowania programu wynoszą 209 001,3 tys. zł. Więcej informacji na: http://www.nfosigw.gov.pl/system-zielonych-inwestycji--gis/programy-priorytetowe/ 3.1.3 WSPARCIE BIOGAZOWNI PRZEZ BANK OCHRONY ŚRODOWISKA Bank Ochrony Środowiska od lipca 2014 roku będzie udzielał kredytów z Dobrą Energią – przeznaczonych na finansowanie przedsięwzięć związanych z OŹE. Program jest przeznaczony dla: jednostkom samorządu terytorialnego; spółkom komunalnym; dużym, średnim i małym przedsiębiorstwom. Kredyt z Dobrą Energią będzie realizował przedsięwzięcia z zakresu wykorzystania odnawialnych źródeł energii z przeznaczeniem na finansowania projektów polegających na budowie: biogazowni; elektrowni wiatrowych; elektrowni fotowoltaicznych; instalacji energetycznego wykorzystania biomasy; innych projektów z zakresu energetyki odnawialnej. Kredyt z Dobrą Energią oferuje: finansowanie do 90% kosztu netto inwestycji, a w przypadku samorządu terytorialnego do 100% wartości inwestycji; długi okres kredytowania, co daje możliwość rozłożenia kosztów inwestycji nawet na 15 lat karencje na spłatę kapitału kredytu nawet do 18 miesięcy; karencje na spłatę odsetek nawet do 18 miesięcy; udostępniony produkt w kilku walutach, tj. PLN, EUR, USD; oprocentowanie zmienne, oparte o stawkę WIBOR 3M/6M powiększoną o marżę banku. Więcej informacji na: http://www.bosbank.pl/?page=3243 14 3.1.4 WSPARCIE BIOGAZOWNI W RAMACH PROGRAMU OPERACYJNEGO INFRASTRUKTURA I ŚRODOWISKO W PERSPEKTYWIE 2014 – 2020 Środki z programu są przeznaczone przede wszystkim na: gospodarkę niskoemisyjną, ochronę środowiska, przeciwdziałanie i adaptację do zmian klimatu, transport i bezpieczeństwo energetyczne oraz ochrona zdrowia i dziedzictwo kulturowe. Głównymi beneficjentami nowego programowania będą podmioty publiczne, w tym jednostki samorządu terytorialnego oraz przedsiębiorcy, w szczególności duże przedsiębiorstwa. Budżet to 27 513,9 mld EUR z Funduszy Europejskich, czyli 114,94 mld zł. Priorytet PO IIŚ 2014 – 2020 dotyczy zmniejszenia emisyjności gospodarki poprzez poprawę efektywności energetycznej i wykorzystanie odnawialnych źródeł energii przez przedsiębiorstwa, sektor publiczny i mieszkaniowy, promowanie strategii niskoemisyjnych, rozwój i wdrażanie inteligentnych systemów dystrybucji. 15 4 4.1 WYTWARZANIE BIOGAZU ROLNICZEGO PROCES POWSTAWANIA BIOGAZU Materia organiczna (materia pochodzenia zwierzęcego i roślinnego) w warunkach braku kontaktu z tlenem, pod wpływem działania bakterii ulega szeregu procesów biochemicznych w wyniku, których powstaje między innymi gaz bogaty w metan. Wydatek i jakość gazu powstającego przy fermentacji beztlenowej są zależne od szeregu czynników, w tym przede wszystkim od: rodzaju surowców pierwotnych (wsadowych), stopnia przefermentowania surowców, temperatury w jakiej przebiega proces fermentacji, poprawności obróbki mechanicznej (mieszanie), czasu trwania procesu. Proces fermentacji materii organicznej związany jest z udziałem beztlenowych bakterii anaerobowych w środowisku wodnym. Proces fermentacji, który został przedstawiony na Rysunku 4. jest kilkustopniowym procesem biologicznym, który zachodzi w wyniku oddziaływania określonego środowiska bakteryjnego. Rys. 4. Proces produkcji biogazu Proces ten może przebiegać w szerokim zakresie temperatur i w różnym czasie. W poszczególnych przedziałach temperatur decydującą rolę odgrywają mikroorganizmy, które przy współudziale różnego zakresu temperatury skracają czas proces fermentacji, co ilustruje Tabela 1. Większość instalacji biogazowych działa w temperaturach 32oC ÷ 37oC, odpowiada to zakresowi działania bakterii mezofilowych. Dla zapewnienia właściwego przebiegu procesu fermentacji konieczne jest, aby temperatura procesu utrzymywana była na możliwie stałym poziomie. Odchylenia temperatury nie powinny być większe niż 2oC. 16 Tabela 1. Temperatura i czas fermentacji podstawowych beztlenowych mikroorganizmów L.p. Mikroorganizmy Temperatura [oC] Czas fermentacji [dni] 1. Psychrofilowe 12 ÷ 16 90 ÷ 120 2. Mezofilowe 32 ÷ 37 25 ÷ 30 3. Termofilowe 51 ÷ 60 10 Oprócz temperatury istotny jest również odpowiedni stosunek ilości atomów węgla do ilości atomów azotu (C:N) w masie wsadu w biogazowni, który powinien wynosić 10÷25 : 1, a stosunek azotu do fosforu do siarki (N:P:S)=7:1:1. Jeżeli stosunek C:N jest niski to cząsteczki azotu zostają uwolnione w postaci amoniaku. Taki proces skutkuje podwyższeniem pH środowiska. Jeżeli stosunek C:N jest za wysoki następuje spadek produkcji biogazu. Tabela 2. przedstawia ilość możliwego do wyprodukowania biogazu, określonego w litrach na 1 kg suchej masy wsadu, w cyklu 26 dniowym, przy stosowaniu różnych materiałów wsadowych, przy charakterystycznym dla danego surowca (słoma, łodygi, odchody itp.) czasie produkcji biogazu. Tabela 2. Produkcja biogazu z różnych materiałów wsadowych (wg Kotowskiego, Fechnera) L.p. Rodzaj wsadu do biogazowni Ilość biogazu w cyklu 26 dniowym [l/kgsuchej masy] 4.2 1. Słoma rzepakowa 184 2. Łodygi i liście ziemniaczane 171 3. Liście buraczane 418 4. Trawa 427 5. Słoma pszeniczna 206 6. Słoma żytnia 252 7. Odchody trzody chlewnej 203 8. Odchody bydła 159 PRODUKCJA BIOGAZU Z ODCHODÓW ZWIERZĘCYCH I ROŚLINNYCH Biogaz jest gazem pozyskiwanym z biomasy w szczególności w instalacjach przeróbki odpadów zwierzęcych lub roślinnych, w oczyszczalniach ścieków oraz składowiskach odpadów. Biogaz składa się z: metanu CH4, dwutlenku węgla CO2, azotu N2, węglowodorów H2, kwasów siarkowych H2S oraz tlenu O2. Skład chemiczny biogazu został przedstawiony na rysunku 5. 17 Metan (CH4) 55-80% Dwutlenek węgla (CO2) 20-40% Azot (N2) 1-3% Węglowodory (H2) <1% Kwas siarkowy (H2S) 0,1-2% Tlen (O2) <1% Rys. 5. Skład chemiczny biogazu W Polsce istnieje wiele upraw rolnych, z których praktycznie wykorzystuje się jedynie ziarno. Łodygi i liście, jako produkt odpadowy, mogą być również wykorzystywane jako składnik wsadu do biogazowni rolniczych. Ważny jest sposób zbierania odpadów, ich magazynowanie i powtórne zagospodarowanie. Do najczęściej wykorzystywanych substratów pochodzenia roślinnego jest słoma, trawa, łodygi i liście roślin uprawnych (ziemniaki, buraki, kukurydza) oraz odpady rolnicze (obrzynki buraków, wysłodki). Tabela 3 przedstawia wydajność biogazu z różnych roślin rolniczych z której wynika, że ziarno pszenicy, kiszonki zbożowe oraz kukurydza mają największą wydajność biogazu m3/tświeżej masy. Największą wydajność biogazu z jednego hektara uprawy posiada zaś kiszonka z kukurydzy, która jest najczęściej wykorzystywanym substratem w biogazowniach rolniczych. Tabela 3. Wydajność biogazu z różnych roślin rolniczych Gatunek Kiszonka z kukurydzy Burak pastewny Trawa łąkowa – trzy pokosy Kukurydza Kiszonka z całych roślin zbożowych Ziemniak Ziarno pszenicy 50 35 80 70 15 12 Wydajność biogazu [m3/tświeżej masy] 200 215 100 95 450 500 Wydajność biogazu [m3/ha] 10000 7525 8000 6650 6750 6000 40 7 110 600 4400 4200 Plon [t/ha] Przetwórstwo gnojowicy zwierzęcej wraz z surowcami rolniczymi do biogazu jest najbardziej racjonalnym sposobem unieszkodliwiania i utylizacji odpadów rolniczych. Najczęściej wykorzystywanymi substratami wykorzystywanymi do produkcji biogazu rolniczego są: odchody bydła, trzody chlewnej oraz drobiu, rzadziej odchody koni, owiec, kóz. Tabela 4 przedstawia wydajność podchodów poszczególnych gatunków zwierząt w produkcji biogazu z której wynika, że największą teoretyczną wydajność biogazu posiada gnojowica świń oraz 18 pomiot kurzy. Po fermentacji szkodliwa dla środowiska gnojowica przekształca się w wieloskładnikowy, wysokowartościowy nawóz rolniczy, który praktycznie bez ograniczeń może być używany do nawożenia upraw. Tabela 4. Wydajność odchodów zwierzęcych w produkcji biogazu Substrat Zawartość Zawartość Teoretyczna wydajność biogazu suchej suchej masy z 1 kg s.m.o. z 1 kg świeżej masy organicznej masy 3 (s.m.) [%] (s.m.o.) [% s.m.] [dm ] [dm3] Gnojowica krów 8-11 75-82 200-500 20-30 Gnojowica cieląt 10-13 80-84 220-560 20-25 Gnojowica świń 4-7 75-87 300-700 20-35 Gnojowica owcza 12-16 80-85 180-320 18-30 Obornik krów 20-26 68-78 210-300 40-55 Obornik świń 20-25 75-80 270-450 55-65 Obornik koński 20-40 65-80 280-350 50-60 Pomiot kurzy świeży 30-32 63-80 250-450 70-90 W niektórych biogazowniach do substratu dodaje się również domieszki w postaci tłuszczów zwierzęcych, pochodzące np. z zakładów przetwórstwa mięsnego. Typowa instalacja rolnicza produkująca biogaz została przedstawiona w sposób ideowy na rysunku 6. 2 4 1 5 3 Rys. 6. Schemat ideowy systemu do produkcji biogazu Zasadnicze elementy systemu są jak następuje: 1 - zbiornik surowca (gnojowicy) 2 - komora fermentacyjna z układem dozowania, podgrzewania i mieszania mechanicznego lub barbotażowego 3 - zbiornik produktu przefermentowanego (szlamu) 4 - zbiornik biogazu 5 - system do produkcji ciepła lub ciepła i energii elektrycznej w skojarzeniu 19 Często spotyka się również proste instalacje do produkcji nawozu z przefermentowanego wsadu do biogazowni. Należy dodać, że poszczególne urządzenia i elementy różnią się w poszczególnych typach instalacji szczegółami rozwiązań technicznych. Wielkości systemów mogą być różne, w zależności od obsady zwierząt hodowlanych i wielkości produkcji energii. W przypadku biogazowni z małą komorą fermentacyjną o objętości rzędu 25 m3, a więc przy obsadzie zwierząt hodowlanych na poziomie 20:40 SD (tzw. Sztuki Dorosłe) proces otrzymywania biogazu ma przebieg jak następuje. a) b) c) d) e) Gnojowica z budynku inwentarskiego spływa grawitacyjnie odpowiednim kanałem do zbiornika gnojowicy świeżej (zbiornik surowca). W zbiorniku tym następuje intensywne mieszanie gnojowicy. Ze zbiornika surowca wstępnie przygotowana gnojowica przesyłana jest cyklicznie do komory fermentacyjnej. Proces fermentacji zachodzi w sposób ciągły przy podwyższonej temperaturze (zbiornik wyposażony jest w odpowiednie nagrzewnice). We wnętrzu komory fermentacyjnej ma miejsce mieszanie dzięki zastosowaniu odpowiedniego mieszadła. Poprzez umieszczony w komorze fermentacyjnej przelew przefermentowana gnojowica odprowadzana jest do kolejnego zbiornika, skąd może być pobierana jako przetworzony produkt końcowy procesu fermentacyjnego, czyli nawóz do zagospodarowania rolniczego. Biogaz otrzymywany w komorze fermentacyjnej jest odprowadzany do zbiornika biogazu. Instalacja jest zawsze wyposażona w zabezpieczenia ciśnieniowe, pożarowe (przerywacze płomienia), Część energii otrzymywanej z gnojowicy może być (i zwykle jest) wykorzystywana do podgrzania komory fermentacyjnej, a pozostała część służy do produkcji ciepła lub energii elektrycznej. Ze wzrostem wielkości biogazowni (zwiększenie komory fermentacyjnej) rośnie stopień skomplikowania całej instalacji. Podłoga w budynku inwentarskim powinna być wyposażona w ruszt. Zbiornik wstępny, do którego gnojowica spływa grawitacyjnie, może znajdować się pod budynkiem. Można również stosować drugi oddzielny zbiornik, w którym są gromadzone ścieki z zakładu przetwórstwa spożywczego. Wtedy w obu zbiornikach ma miejsce mieszanie wsadu pompą wirową. Ścieki i gnojowica mogą być doprowadzane wspólnym rurociągiem do komory fermentacyjnej. Komora fermentacyjna, podobnie jak poprzednio wyposażona jest w przelew, który zapewnia odprowadzenie przefermentowanej gnojowicy do komory spustowej a dalej może być ona kompostowana, bądź przerabiana na nawóz. Komory spustowe posiadają zbiorniki odciekowe. W przypadku dużej komory fermentacyjnej istotną funkcją oprócz podgrzewania wsadu w komorze jest jej mieszanie, w celu zapobieżenia gromadzeniu się osadów w dolnej części 20 komory (im komora jest większa tym problem ten jest bardziej istotny). Wykorzystuje się z reguły układy mieszania typu hydraulicznego. Pompa układu mieszania przetłacza gnojowicę z dolnej części do górnej. Instalacja gazowa jest wyposażona w odpowiedni system kontrolno - sterujący, system zabezpieczeń, system oczyszczania składający się z odsiarczalników i odwadniacza. 4.3 TECHNOLOGIE USZLACHETNIANIA BIOGAZU DO PARAMETRÓW GAZU ZIEMNEGO Wtłaczanie biometanu do sieci gazowej jest alternatywą wykorzystania biogazu na terenach oddalonych od miejsca wytwarzania. Zatłaczanie biogazu do sieci jest możliwe po jego uszlachetnieniu do jakości gazu ziemnego. Wyprodukowany biometan może posłużyć jako paliwo dla pojazdów silnikowych oraz w kogeneracji. Rys. 7 przedstawia schemat ideowy biogazowni z instalacją do uszlachetniania biogazu do parametrów gazu ziemnego. p=20hPa Biogaz Fermentator p=16-25bar Sprężarka Biogaz biometan Stacja redukująca Pomiar jakości gazu Sieć dystrybucyjna Regulator ciśnienia p=5bar Instalacja uzdatniająca Licznik gazu Gazociąg ekspedycyjny do sieci gazowej Zawór szybko zamykający Nawanialnia Rys. 7. Schemat ideowy biogazowni z systemem uszlachetniania biogazu Biogaz posiada składniki szkodliwe dla systemu gazowniczego , a są nimi: siarkowodory, azot, związki tlenu, dwutlenek węgla, amoniak oraz para wodna. Uszlachetnienie redukuje ilość tych składników, a zwiększa udział metanu. Tabela 5 przedstawia porównanie składów chemicznych: biogazu, biometanu oraz gazu ziemnego. 21 Tabela 5. Porównanie składu biogazu i gazu ziemnego Parametr Metan Dwutlenek węgla Azot Tlen Wodór Siarkowodór Amoniak Etan Propan Wartość kaloryczna Biogaz 45-75% 28-45% <3% <2% Ilości śladowe <10ppm Ilości śladowe Średnio 6 kWh/m3, choć w zależności od wsadu do biogazowni 5,5-7,7 kWh/m3 Biometan 94-99% 0,1-4% <3% <1% Ilości śladowe <10ppm Ilości śladowe 10,2-10,9 kWh/m3 Gaz ziemny 93-98% 1% 1% <3% <2% ok. 9-11 kWh/m3 4.3.1 METODY USZLACHETNIANIA BIOGAZU Najczęściej stosowanymi metodami uszlachetniania biogazu do jakości gazu ziemnego jest adsorpcja zmiennociśnieniowa PSA (Pressure Swing Adsorption), płuczka wodna, płuczka z zastosowaniem rozpuszczalników, separacja membranowa oraz separacja kriogeniczna, rzadziej wykorzystuje się metodę GPP®3. Tabela 6 przedstawia technologie uszlachetniania biogazu do jakości gazu ziemnego z której wynika, że najlepszą metodą uszlachetniania biogazu jest chemiczna adsorpcja płuczki aminowej. Wybierając metodę uszlachetniania biogazu należy mieć na uwadze szereg aspektów. Należy uwzględnić zapotrzebowanie na energię elektryczną oraz ciepło poszczególnych instalacji oraz szereg procesów generujących dodatkowe koszty, którymi są: odsiarczanie, osuszanie, dostosowanie wartości opałowej czy ciśnienie gazu. Tabela 6 Technologie uszlachetniania biogazu. Technologia Efekt Adsorpcja zmiennociśnieniowa (PSA) Płuczka wodna Adsorpcja CO2 pod ciśnieniem na węglu aktywnym Rozpuszczanie CO2 w wodzie pod wysokim ciśnieniem Chemiczna reakcja CO2 z MEA (monoetanoloamina) Rozpuszczenie CO2 w rozpuszczalniku pod Chemiczna adsorpcja płuczka aminowa Fizyczna adsorpcja wymywanie z 3 Stężenie metanu po Straty metanu procesie > 96% 2-4% > 96% 1-3% > 99% < 0,1% > 96% ok. 2% www.gtsbv.com 22 zastosowaniem rozpuszczalników Separacja membranowa Separacja kriogeniczna wysokim ciśnieniem Różnica prędkości fermentacji molekuł gazowych Warunki agregacji w zależności od temperatury > 95% ok. 2% > 99% - 4.3.2 METODA PŁUCZKI WODNEJ Metoda płuczki wodnej jest obecnie jednym z najczęściej wykorzystywanym sposobem oczyszczania biogazu do jakości gazu ziemnego. Proces ten polega na: sprężaniu surowego gazu i chłodzeniu fizycznej absorpcja CO2 w wodzie przy nadciśnieniu suszeniu czystego gazu oraz analiza składu kompresji do ciśnienia sieciowego, legalizowanym pomiarze i następnie zatłoczeniu do sieci regeneracji wody płuczki przy Rys. 8. Instalacja uszlachetniająca biogaz obniżeniu ciśnienia Instalacja uszlachetniania metodą płuczki wodnej składa się z trzech kolumn: 1 kolumny desorpcyjnej ( tzw. Stripper) 2 kolumna absorpcyjnej oddzielenie CO2 z biogazu nadciśnienie (około 7 bar) woda i biogaz spotykają się z przeciwbieżnym prądzie 3 kolumny Flash do uzdatniania wody obniżenie ciśnienia 2 bar Rys. 9. Kolumny do uszlachetniania biogazu 23 4.3.3 KOSZTY USZLACHETNIANIA BIOGAZU Koszty uszlachetniania biogazu uzależnione są od zastosowanej technologii. Średnie koszty inwestycyjne biogazowni wykorzystującej technologię do oczyszczania biogazu o wydajności 250 Mm3 biogazu/h (ekwiwalent 500 kWel) wahają się od 0,5 - 0,8 mln EUR. Koszty inwestycyjne instalacji o wydajności 1000 Nm3/h (ekwiwalent 2 MWel) wynoszą około 1,2 – 1,5 mln EUR. Koszty eksploatacyjne technologii produkującej biometan są odwrotnie proporcjonalne do jej wydajności. Większe jednostkowe koszty eksploatacyjne generuje mniejsza produkcja biometanu. Instalacja produkująca 250 Nm3 biogazu/h generuje koszt 13 – 17 EUR/MWh, zaś instalacja o wydajności 1 000 Nm3 biogazu/h generuje koszty w wysokości 7 – 13 EUR/MWh. 4.3.4 JAKOŚĆ ZATŁACZANEGO BIOMETANU DO SIECI Podczas przyłączenia instalacji biogazowej do sieci według Art.7. ust. 8 należy zwrócić szczególną uwagę na: Art.9a ust.11 oraz parametry jakościowe biogazu rolniczego wprowadzonego do sieci dystrybucyjnej gazowej, które są następujące: zawartość siarkowodoru nie powinna przekraczać 7,0 mg/m3; zawartość siarki merkaptanowej nie powinna przekraczać 16,0 mg/m3; zawartość siarki całkowitej nie powinna przekraczać 40,0 mg/m3; zawartość par rtęci nie powinna przekraczać 30,0 µg/m3; temperatura punktu rosy wody przy ciśnieniu 5,5 MPa powinna wynosić: od dnia 1 kwietnia do dnia 30 września 2011 nie więcej niż: + 3,7°C, od dnia 1 października do dnia 31 marca 2011 nie więcej niż: - 5°C; ciepło spalania powinno wynosić nie mniej niż: 34,0 MJ/m3 - dla biogazu rolniczego wprowadzonego do sieci, którą transportowany jest gaz ziemny wysokometanowy grupy E o wartości liczby Wobbego z zakresu od 45,0 MJ/m3 włącznie do 54,0 MJ/m3, 30,0 MJ/m3 - dla biogazu rolniczego wprowadzonego do sieci, którą transportowany jest gaz ziemny zaazotowany podgrupy Lw o wartości liczby Wobbego z zakresu od 37,5 MJ/m3 włącznie do 45,0 MJ/m3, 26,0 MJ/m3 - dla biogazu rolniczego wprowadzonego do sieci, którą transportowany jest gaz ziemny zaazotowany podgrupy Ls o wartości liczby Wobbego z zakresu od 32,5 MJ/m3 włącznie do 37,5 MJ/m3, 22,0 MJ/m3 - dla biogazu rolniczego wprowadzonego do sieci, którą transportowany jest gaz ziemny zaazotowany podgrupy Ln o wartości liczby Wobbego z zakresu od 27,0 MJ/m3 włącznie do 32,5 MJ/m3, 18,0 MJ/m3 - dla biogazu rolniczego wprowadzonego do sieci, którą transportowany jest gaz ziemny zaazotowany podgrupy Lm o wartości liczby Wobbego z zakresu od 23,0 MJ/m3 włącznie do 27,0 MJ/m3. 24 Parametry, o których mowa w ust. 1, są określone dla następujących warunków odniesienia dla procesu spalania: ciśnienie - 101,325 kPa, temperatura - 298,15 K (25°C); dla objętości: ciśnienie - 101,325 kPa, temperatura - 273,15 K (0°C). wymagania dotyczące pomiarów, rejestracji i sposobu obliczania ilości wytwarzanego biogazu rolniczego, miejsce dokonywania pomiarów ilości biogazu rolniczego na potrzeby realizacji obowiązków, sposób przeliczania ilości wytworzonego biogazu rolniczego na ekwiwalentną ilość energii elektrycznej wytworzonej w odnawialnych źródłach energii na potrzeby wypełnienia obowiązku, o którym mowa w art. 9a ust. 1, warunki przyłączenia do sieci dystrybucyjnej gazowej instalacji wytwarzania biogazu rolniczego, biorąc pod uwagę potrzebę zapewnienia bezpieczeństwa funkcjonowania systemu gazowego oraz dostępne technologie wytwarzania biogazu rolniczego, koszty wprowadzenia biogazu do sieci dystrybucyjnej ponosi dostawca biogazu, warunki przyłączenia do sieci wyznacza operator sieci dystrybucyjnej, Ilość wytwarzanego biogazu rolniczego wprowadzonego do sieci dystrybucyjnej gazowej oblicza się według wzoru: Ibio = Ibiok – Ibiop, gdzie poszczególne symbole oznaczają: Ibio - ilość wytwarzanego biogazu rolniczego wprowadzonego do sieci dystrybucyjnej gazowej [m3], Ibiok - końcowa wartość wskazania urządzenia pomiarowo-rozliczeniowego [m3], Ibiop - początkową wartość wskazania urządzenia pomiarowo-rozliczeniowego [m3]. Wprowadzanie biogazu do dystrybucyjnej sieci gazowej wymaga ciągłej kontroli kaloryczności gazu, okresowego sprawdzania zawartości substancji szkodliwych, ilości biogazu, możliwa do wprowadzania do sieci dystrybucyjnej zależeć będzie od zapotrzebowania gazu w punkcie zasilania. Należy jednak opracować system monitoringu parametrów wtłaczanego biogazu, a przede wszystkim należy usprawnić monitorowanie: zawartości siarki, zawartości siloksanów, elementów śladowych, które mogą mieć wpływ na zdrowie, zawartości tlenu, zawartości wodoru, liczba metanowa (parametr związany ze spalaniem stukowym w silnikach, porównanie liczba oktanowa dla paliw płynnych). 25 5 BIOGAZOWNIE W POLSCE 5.1.1 DOSTĘPNOŚĆ SUBSTRATU I POTENCJAŁ BIOGAZU Ogromną szansą rozwoju sektora biometanu / biogazu w Polsce jest duży potencjał energetyczny krajowego rolnictwa. Teoretyczny potencjał surowcowy szacuje się na 5 mld m³ biogazu4. Potencjał ten zakłada wykorzystanie w pierwszej kolejności produktów ubocznych rolnictwa, płynnych i stałych odchodów zwierzęcych oraz produktów ubocznych i pozostałości przemysłu rolno - spożywczego. Równocześnie z wykorzystaniem tych surowców przewiduje się prowadzenie upraw roślinnych, w tym określanych jako energetyczne, z przeznaczeniem na substrat dla biogazowi. Jest to możliwe docelowo na około 700 tys. ha, co pozwoliłoby na pełne zabezpieczenie krajowych potrzeb żywnościowych oraz pozyskanie dodatkowych surowców niezbędnych do wytwarzania biopaliw i biogazu rolniczego. Realny potencjał produktów ubocznych rolnictwa oraz przemysłu rolno – spożywczego wynosi 1,7 mld m3 biogazu rocznie (847 ktoe, 35,6 PJ) 5. Produkcja takiej ilości energii mogłoby spełnić zapotrzebowanie 1,2% w zużyciu energii finalnej. Instytut Energetyki Odnawialnej w ekspertyzie dla Ministerstwa Gospodarki z 2007 roku podaje, że potencjał ekonomiczny biogazu na 2020 r. oceniany jest na 204 PJ, co odpowiada 6,6 mld m3 biogazu, a stanowi 4,6 % zużycia energii finalnej. 5.1.2 AKTUALNY STAN BIOGAZOWNI W POLSCE W ostatnich latach w Polsce można zauważyć znaczny rozwój sektora biogazu. Ilość jednostek wytwórczych biogazu zwiększyła się w ostatnich kilku latach prawie dwukrotnie, co może świadczyć o opłacalności inwestycji oraz dostępności substratu. Obecnie w Polsce funkcjonują 44 biogazownie (tab. 7) o łącznej wydajności instalacji 162 170 554 m3/rok, zainstalowanej mocy elektrycznej wynoszącej 51,743 MWe oraz 50,985 MWt zainstalowanej mocy cieplnej. Ilość obecnie produkowanego biogazu w porównaniu do potencjału jaki jest możliwy do wykorzystania jest jednak nadal niewielka. Wpływa na to szereg barier hamujących rozwój sektora biogazu w Polsce. Jedną z nich jest wciąż brak ustawy o odnawialnych źródłach energii i oczekiwanie na nią potencjalnych inwestorów. 4 5 „Kierunki rozwoju biogazowi rolniczych w Polsce na lata 2010 – 2020” „Polityka energetyczna Polski do 2030 roku” 26 Tabela 7. Zarejestrowane biogazownie w Polsce6 Lp. Nazwa przedsiębiorstwa Miejsce Roczna wydajność energetycznego wykonywania instalacji do działalności wytwarzania biogazu rolniczego (m³/rok) 1. Poldanor S.A. Koczała 8 212 500 2. Poldanor S.A. Pawłówko 3 802 655 3. Poldanor S.A. Płaszczyca 2 299 500 4. Poldanor S.A. Nacław 2 299 500 5. Poldanor S.A. Świelino 2 299 500 6. Poldanor S.A. Uniechówek 4 100 200 7. Poldanor S.A. Giżyno 4 100 200 8. Poldanor S.A. Kujanki 1 124 470 9. Biogaz Agri Sp. z o.o. Niedoradz 631 000 10. Spółka Rolna Kalsk Kalsk 5 000 000 Sp. z o.o. 11. Elektrownie Wodne Sp. Liszkowo 7 400 000 z o.o. 12. Biogaz Zeneris Sp.z.o.o. Skrzatusz 2 080 000 13. Eko - Energia Grzmiąca Grzmiąca 7 000 000 Sp. z o.o. 14. BIO-WAT Sp. z o.o. Świnica 4 000 000 15. BIO-BUT Sp. z o.o. Sośnicowice 2 470 915 16. Bioelektrownia Uhnin 4 500 000 Sp. z o.o. 17. Bioenergy Project Konopnica 9 353 755 Sp. z o.o. 18. Allter Power Sp. z o.o. Mełno 6 200 000 19. Wikana Bioenergia Piaski 3 906 960 Sp. z o.o. 20. AWW Wawrzyniak Zbiersk 4 176 558 Sp. j. Cukrownia 21. Biogal Sp.z.o.o. Boleszyn 7 840 000 22. Gospodarstwo Rolne Klępsk 4 633 117 Kargowa - Klępsk Ryszard Maj 6 Zainstalowana moc układu elektryczna (MWe) cieplna (MWt) 2,126 0,946 0,625 0,625 0,625 1,063 1,063 0,33 0,252 1,140 2,206 1,101 0,68 0,686 0,686 1,081 1,081 0,342 0,291 1,060 2,126 1,198 0,526 1,600 0,505 1,600 0,900 0,526 1,200 1,100 0,540 1,160 1,998 2,128 1,600 0,999 1,800 1,040 1,600 1,620 2,000 1,000 2,020 1,400 Agencja Rynku Rolnego 27 23. 24. 25. 26. 27. 28. 29. 30. 31. 32. 33. 34. 35. 36. 37. 38. 39. 40. 41. 42. P.P.H.U. "SERAFIN" Sp. z o.o. Elektrociepłownia Bartos Sp. z o.o. Polskie Biogazownie "Energy-Zalesie" Sp. z o.o. DOBITT ENERGIA Sp. z o.o. FARM FRITES Poland S.A. Südzucker Polska S.A. DMG Sp. z o.o. "BIO-POWER Sp. z o.o. Cargill Poland Sp. z o.o. Biogazownia Rypin Sp. z o.o. Minex-Invest Sp.z.o.o. "EKOENERGIA WKM" Sp. z o.o. Nadmorskie Elektrownie Wiatrowe Darżyno Sp. z o.o. Zakład UsługowoHandlowy „Wojciechowski" Zdzisław Wojciechowski EL-KA Sp.z.o.o. BIOGAZ Przemysław "Łąkrol" Sp.z.o.o PFEIFER&LANGEN GLINOJECK S.A. Zakład Usługowo – Handlowy „Wojciechowski” Zdzisław Wojciechowski Elektrownia Biogazowa „Borzęciczki” Sp. z o.o. Agro Bio Sp. z o.o. Szklarka Myślniewska Piekoszów 3 000 000 0,660 0,640 2 464 000 0,800 0,855 Domaszowice 8 000 000 2,000 2,016 Liszkowo 7 400 000 2,126 1,198 Lębork 3 500 000 1,200 1,223 Strzelin Koczergi Zaścianki Kobierzyce Rypin 5 173 875 3 900 000 3 500 000 1 300 000 6 811 090 2,000 1,200 1,200 0,526 1,875 2,065 1,300 1,251 0,581 1,813 Łęguty Orchówek 4 561 200 3 500 000 1,200 1,063 1,220 1,299 Darżyno 7 700 000 2,400 2,448 Opoczno 1 883 314 0,500 0,646 Byszewo Resko 4 400 000 7 000 000 1,00 1,600 1,201 1,600 Glinojeck 7 305 840 1,560 a Opoczno 1 883 314 0,500 0,646 Borzęciczki 3 600 000 1,200 1,320 Kętrzyn 1 680 000 0,400 0,445 28 „Eco – Progres” Sp. z o.o. 44. Ośrodek Hodowli Zarodowej „Gajewo” Sp. z o.o. Razem : 43. Giże 4 240 000 1,063 1,104 Tragamin 2 880 000 0,800 0,789 162 170 554 51,743 50,985 5.1.3 BUDOWA NOWYCH BIOGAZOWNI ROLNCZYCH W POLSCE W latach 2015 – 2018 przewidywana jest realizacja następujących biogazowni: Rzędów – bio-elektrownia 9,6 MW – oddanie 2015 r. – uruchomienie 2016 r. Starachowice – bio-elektrownia 7 MW w tym 3 MW biogazownia – odanie 2016 r. – uruchomienie 2017 r. Łoninów – bio-elektrownia 2 MW, biogazownia 1 MW – oddanie 2016 r. – uruchomienie 2017 r. Kopaniny – bio-elektrownia 3 MW – oddanie 2017 r. – uruchomienie 2018 r. Końskie – bio-elektrownia 1 MW – oddanie 2017 r. – uruchomienie 2018 r. Gnojno – bio-elektrownia 2 MW – oddanie 2016 r. – uruchomienie – 2017 r. Wielopol – bio-elektrownia 2 MW Pokutulsko - PHU Rolpako Sp. z o.o. –– 0,5 MW Bara – Poldanor S.A. – 0,3 MW Tychowo – Biogas Kikowo Sp.j. – 0,5 MW Jezierzyce – Jabro Sp. z o.o. – 1 MW Znaczny rozwój instalacji biometanu w Polsce nie jest możliwy bez odpowiedniej legislacji (Ustawa o OŹE), jednakże jeśli projekty związane z biometanem odniosą sukces to w najbliższym czasie zostaną wybudowane punkty wtłaczania biometanu do sieci gazowej oraz instalacje do dystrybucji CNG. 5.1.4 PRODUKCJA BIOGAZU ROLNICZEGO Biogazownie rolnicze obecnie wytwarzają energię elektryczną oraz ciepło. W 2011 r. ilość wytworzonego biogazu rolniczego wynosiła 36,64 mln m3, ilość wytworzonej energii elektrycznej wynosiła 73,43 GWh, zaś ilość wytworzonego ciepła wynosiła 82,63 GWh. W 2012 r. ilość wytworzonego biogazu rolniczego wyniosła 73,14 mln m3, ilość wytworzonej energii elektrycznej - 141,79 GWh zaś ilość wytworzonego ciepła - 158,64 GWh. Z przedstawionych danych wynika, że produkcja wytworzonego biogazu rolniczego w latach 2011 – 2012 wzrosła dwukrotnie. Wskazuje to na znaczny rozwój tego sektora energetycznego w Polsce. 29 Tabela 8 Produkcja biogazu rolniczego, energii elektrycznej i ciepła z biogazu rolniczego w latach 2011 - 2012 Rok Ilość wytworzonego Ilość energii Ilość ciepła biogazu rolniczego elektrycznej wytworzonego wytworzonej z biogazu z biogazu rolniczego 3 [mln m ] rolniczego [GWh] [GWh] 2011 r. 36,64 73,43 82,63 2012 r. 73,14 141,79 158,64 I półrocze 2013 r. 52,53 106,80 121,54 Rys. 10. Komory fermentacyjne biogazowni Dla porównania przytoczono wielkości dotyczące biogazwni w Niemczech. Opierając się na danych statystycznych z niemieckiego portalu statystycznego, w Niemczech, w październiku 2013 funkcjonowało ponad 7 500 biogazowni rolniczych o zainstalowanej łącznej mocy równej 3,5 GW (cieplnej i elektrycznej) (źródło: Quelle: Fachverband Biogas). W tym samym czasie w Polsce funkcjonowało 38 biogazowni o łącznej mocy zainstalowanej ogółem wynosiła 93 MW. Liczba biometanowni w Niemczech w październiku 2013 r. wynosiła 127 o wydajności 80 Nm3/h każda. W Polsce do tej pory nie powstała instalacja do uszlachetniania biogazu. 5.1.5 WYKAZ SUROWCÓW ZUŻYTYCH DO PRODUKCJI BIOGAZU Do produkcji biogazu niezbędny jest odpowiednio dobrany substrat jak również bakterie, które bezpośrednio wpływają na fermentację. Tabela 9 przedstawia wykaz surowców wykorzystanych do produkcji biogazu rolniczego w latach 2011 – 2012. 30 Tabela 9. Wykaz surowców zużytych do produkcji biogazu rolniczego w latach 2011 - 2012 L.p. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. Rodzaj surowca zużytego produkcji biogazu rolniczego do Gnojowica kiszonka z kukurydzy wywar pogorzelniany wysłodki pozostałości z warzyw i owoców mieszanina lecytyny i mydeł pulpa ziemniaczana serwatka kiszonka z traw kiszonka ze zbóż obornik oleje roślinne zielonka treści żołądkowe osady białkowe płynne resztki pszenne zboże odpady poubojowe szlamy z rafinacji oleju rzepakowego 20. mąka, bułka, panierka 21. szlamy białkowo - tłuszczowe 22. odpady tłuszczowe 23. popłuczyny czekoladowe 24. gliceryna 25. odpadowa masa roślinna 26. osady drożdżowe 27. słoma 28. osady z przetwórstwa produktów roślinnych 29. przeterminowana żywność 30. tłuszcze Łącznie Ilość surowca zużytego do produkcji biogazu rolniczego (w tonach) Łącznie 2011 r. Łącznie 2012 r. 265 960,79 108 876,14 30 465,11 6 922,45 10 984,35 8 906,87 7 258,49 1 933,00 7 217,10 5 973,80 11 640,53 0,00 0,00 1 278,30 0,00 0,00 1 611,77 0,00 0,00 349 173,12 241 641,63 146 607,49 36 409,11 102 383,65 2 086,42 6 668,13 12 775,44 1 683,17 348,48 23 477,30 1,08 1 947,31 1 056,62 1 020,08 864,79 690,78 685,56 644,98 101,71 0,00 285,65 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 450,40 384,76 305,17 303,58 302,71 292,98 230,08 153,45 50,06 0,00 0,00 469 416,06 36,54 15,50 932 690,37 31 Dominującym substratem biogazowni w Polsce pozostają: gnojowica, kiszonka z kukurydzy, wywar pogorzelniany oraz pozostałości z warzyw i owoców. Rys. 11. Zbiornik biogazu i instalacja do spalania jego nadmiaru 32 6 BARIERY WYKORZYSTANIA BIOMETANU I MECHANIZMY REALIZACJI CELÓW W Polsce istnieje wiele barier produkcji biogazu/biometanu, a są nimi: decyzje lokalizacyjne budowy oraz sieci biogazowej są uciążliwe i długotrwałe (Miejscowe Plany Zagospodarowania Przestrzennego nie uwzględniają instalacji z OŹE), należy odrolnić ziemię przed budową biogazowni, brak gwarancji/priorytetu przyłączenia elektrowni na biogaz do sieci elektroenergetycznej i biogazowni do sieci gazowej, procedura pozyskania warunków przyłącza są długie do 150 dni bez względu na wielkość instalacji, mało stabilny system certyfikatów oraz niska ich cena, nieuregulowana kwestia wykorzystania masy pofermentacyjnej do nawożenia upraw, nawet jeśli instalacja przetwarza tylko surowce pochodzenia rolniczego (rośliny i odchody zwierzęce), konieczne są badania masy pofermentacyjnej w celu wykorzystania jej jako nawóz, brak uregulowania kwestii możliwości przekazywania masy pofermentacyjnej osobom fizycznym, brak zaplecza technicznego, merytorycznego, słaba infrastruktura sieci gazowej, elektroenergetycznej, nie wspominając o ciepłowniczej, brak dostępu do informacji o zasadzie działania biogazowni, niechęć społeczeństwa do inwestycji na bazie biogazu. 33 Rys. 12. Dystrybutor CNG 34 7 PROJEKCJA PRODUKCJI BIOMETANU W POLSCE WG OSZACOWANIA PROJEKTU GREENGASGRIDS Obecnie w Polsce nie istnieją zakłady uszlachetniające biogaz do parametrów gazu ziemnego. Pierwsze instalacje przewidywane są na 2015 rok. Natomiast zapotrzebowanie na gaz ziemny w Polsce będzie systematycznie wzrastać, osiągając w 2030 roku wartość 200 TWh7. Raport „Biomethane Market Matrix”8 wskazuje, że technologia fermentacji beztlenowej i przemysłu biogazowego ma dużą możliwość rozwoju w Europie, natomiast Polska w rankingu krajów partnerskich projektu GreenGasGrids znajduje się w grupie państw z dobrymi warunkami rozwoju rynku biometanu. Brak wsparcia finansowego oraz prawnego dla właścicieli biogazowni chcących zatłaczać biometan do sieci jest główną przyczyną nie rozwijania się tego sektora. W metodyce oszacowania produkcji biometanu w Polsce do 2030 roku, potencjał biometanu został obliczony na podstawie dostępności zasobów – początkowo z upraw, następnie z wszystkich dostępnych zasobów. Potencjał upraw rolnych stanowiących substraty fermentacji beztlenowej w krajach partnerskich został oszacowany na podstawie wielkości gruntów uprawowych. Otrzymane wielkości porównano z wartościami dla kraju odniesienia (Wielka Brytania), uzyskując współczynnik skali. Potencjał biometanu obliczono z uwzględnieniem dostępności takich źródeł jak: ścieki, resztki pożniwne (słoma), uprawy lignocelulozowe, odpady spożywcze, odpady biodegradowalne i odpady przetwórstwa spożywczego. Wielkości produkcji biometanu wyskalowano ze względu na wielkość populacji. Wyniki przedstawiono na rys. 13, w odniesieniu do przewidywanego zapotrzebowania na gaz ziemny. 7 Polityka energetyczna Polski do 2030 roku, dokument przyjęty przez Radę Ministrów w dniu 10 listopada 2009 roku. 8 www.greengasgrids.eu/ 35 200 TWh 150 100 143,049 139,56 151,19 0 2006 0 2010 1,58 2015 187,243 200,036 6,08 10,58 14,63 2020 2025 2030 168,635 50 0 Lata Zapotrzebownie na gaz ziemny Prognoza produkcji biometanu Rys. 13. Zapotrzebowanie na gaz ziemny i prognoza produkcji biometanu, wg. oszacowania projektu GreenGasGrids Udział biometanu ma szanse być istotny w pokryciu zapotrzebowania krajowego na gaz ziemny wynosząc 7% w 2030 roku. 36 8 PODSUMOWANIE Rozwój rynku biometanu w Polsce zależny jest od czynników ekonomicznych. Niezbędne dla rozwoju tego sektora są systemy wsparcia finansowego dla inwestorów i przedsiębiorców. Rozwój biogazowni rolniczych oraz możliwości wykorzystania biogazu rolniczego ogranicza szereg barier społecznych, instytucjonalnych, prawnych i ekonomicznych. Rozwój biogazowi w Polsce oparty będzie zasadniczo na usunięciu barier instytucjonalno - prawnych oraz odpowiednio dobranych bodźcach ekonomicznych, które wpłyną na powstanie rynku usług i zaplecza technicznego dla instalacji biogazowych. Za rozwojem tego nośnika energii, wytworzonego w biogazowniach rolniczych, do gazowych sieci dystrybucyjnych przemawia z jednej strony rachunek ekonomiczny i ekologiczny związany z ograniczeniem strat występujących przy przetwarzaniu gazu na energię elektryczną i cieplną, a z drugiej strony możliwość dostaw tego nośnika energii, m.in. dla gospodarstw domowych na wsiach i w małych miasteczkach. Struktura polskiego systemu gazowniczego w znacznym stopniu różni się od systemów gazowniczych zachodnioeuropejskich, a możliwości wprowadzania do sieci dystrybucyjnej biometanu produkowanego w biogazowniach wydają się wciąż w Polsce ograniczone. Biometan powinien być traktowany nie jako paliwo konkurencyjne, ale jako jeden ze sposobów dywersyfikacji dostaw gazu ziemnego. 37 Mapa Drogowa Rozwoju Rynku Biometanu w Polsce 2014 Autorzy: Ryszard Wnuk, Bartłomiej Asztemborski Raport dostępny na stronie KAPE S.A. www.kape.gov.pl 38