Przetwarzanie odpadów i produktów roślinnych w biogazowniach
Transkrypt
Przetwarzanie odpadów i produktów roślinnych w biogazowniach
Przetwarzanie odpadów i produktów roślinnych w biogazowniach aspekty ekonomiczne Sympozjum “Metanizacja gospodarki na rzecz proinnowacyjnego rozwoju Dolnego Śląska” Dolnośląskie Centrum Zaawansowanych Technologii, Politechnika Wrocławska 21 grudnia 2005 dr Maciej Sygit SYGMA Sp. z o.o. Wrocław Determinanty rozwoju energetyki odnawialnej - wzrost poziomu wykorzystania energii odnawialnej w szczególności związanych z biomasą - wyczerpywanie się tradycyjnych nośników energii z jednoczesnym wzrostem ich cen - wdrażanie postanowień protokołu z Kioto, regulacje UE, obowiązująca w Polsce „Strategią rozwoju energetyki odnawialnej” zgodnie z krajową polityką energetyczną udział tzw. „zielonej energii” w zużyciu energii elektrycznej ogółem ma wynieść: •w roku bieżącym 3,1%, •w roku 2006 3,6%, •w roku 2010 7,5% , •w roku 2020 14%. Biomasa –oznacza podatne na rozkład biologiczny frakcje produktów, odpady i pozostałości przemysłu rolnego (łącznie z substancjami roślinnymi i zwierzęcymi), leśnictwa i związanych z nim gałęzi gospodarki, jak również podatne na rozkład biologiczny frakcje odpadów przemysłowych i miejskich. Dyrektywa 2001/77/WE Biomasa – to stałe lub ciekłe substancje pochodzenia roślinnego lub zwierzęcego, które ulegają biodegradacji, pochodzące z produktów, odpadów i pozostałości z produkcji rolnej oraz leśnej, a także przemysłu przetwarzającego ich produkty, a także części pozostałych odpadów, które ulegają biodegradacji. Rozporządzenie Ministra Gospodarki i Pracy z dnia 9 grudnia 2004 Dz. U. nr267 poz. 2656 Źródło: www.biomasa.org Wartość energetyczna dostępnej biomasy w Polsce: 800 PJ* - szacowana wartość dodtępnych zasobów ogółem Wartość energetyczna słomy: 16 GJ/t Cena rynkowa słomy: 80 zł/t Oszacowana wartość tych nośników energii:ok. 4 – 5 mld zł Szacunkowe wykorzystanie tej energii:10-20% Sposoby wykorzystywania biomasy na cele energetyczne 1. Spalanie bezpośrednie biomasy bez obróbki chemicznej (słoma, zrębki z drewna, pellety, brykiety). 2. Poddanie biomasy obróbce chemicznej, a następnie spalanie produktów tej obróbki. *Źródło: Ocena rynku biomasy. Projekt Fobiom – Etap I. Program SAVE. Listopad 2004 Koszty surowca (Cent / kWh) dla typowych roślin – uprawa energetyczna Rzepak ozimy Zboże Buraki cukrowe Kukurydza energetyczna Plon (q / ha) 35 70 600 1.000 Cena jednostkowa (Euro / q) 22 10 3,5 1 Cena łączna (Euro / ha) 770 700 2.100 1.000 1.095 1.025 2.100 1.325 2,9 kg / l oleju 2,8 kg / l etanolu 10 kg / l etanolu 5,3 kg / m3 biogazu 1.200 l oleju 2.500 l etanolu 6000 l etanolu 19.000 m3 biogazu 10.500 15.000 36.000 105.000 7,4 eurocentów / kWh 4,7 eurocentów / kWh 5,8 eurocentów / kWh 0,95 eurocentów / kWh Produkcja rolna Zysk dla uprawiającego (+dopłaty bezpośrednie za powierzchnię uprawy) Produkcja energii Zapotrzebowanie na surowiec Produkcja / ha Kwh / ha Koszty surowca Źródło:Ernst Keten, Biomasie als Energielieferant – ein Zukunftsmarkt, 2003 •Podstawowe dane dotycząc biogazu • skład biogazu: - CH4 - CO2 - H2S - inne 55% - 70% 30% - 45% 0,1%- 5% • 1 m3 biogazu – odpowiednik ok. 0,6 l diesla • wartość energetyczna 1 m3 ok. 6,5 kWh tj. 24 MJ • Metan :ma 21 razy bardziej negatywny wpływ na efekt cieplarniany niż CO2 Model rolniczej biogazowi Źródło: BIOGAS – Energy from Biomass, Agricultural biogas production from Manure and Energy Crops, NEWSLETTER 2/2003 Uzyski biogazu dla różnych odmian surowców w porównaniu z odchodami zwierzęcymi Substrat Uzysk biogazu(m3/t substratu) Zmiksowane kolby kukurydzy 400-600 Słoma pocięta 280-300 Kiszonka z kukurydzy 180-290 Trawa z łąki 80-120 Obornik 20-40 Źródło: Hans. J. Hillebrand „Report on research and teaching activities At Kyoto Universitety” Funkcjonowanie biogazowi w Austrii Obecna liczba rolniczych biogazowi: 150 Znaczny spadek jednostkowych nakładów inwestycyjnych przy wzroście liczby biogazowi od 1990 roku Podstawowy surowiec wykorzystywany w biogazowniach: - odchody zwierząt (w biogazowniach zlokalizowanych przy fermach zwierząt), - odpady roślinne oraz komunalne. Prąd elektryczny wytwarzany w biogazowniach: CHP (combined heat & power) wytwarzany przez generatory CHP o średniej mocy 77 kW Odbiorcy energii cieplnej : ok. 20% biogazowi sprzedaje ciepło odbiorcom zewnętrznym Zużycie własne energii elektrycznej i ciepła przez biogazownie: •11% wytworzonej energii elektrycznej •27% ciepła Funkcjonowanie biogazowi w Austrii c.d. Zapotrzebowanie na siłę roboczą: 1,1 godz./dzień (w biogazowniach wykorzystujących odchody zwierzęce) 5 godz./dzień (w biogazowniach wykorzystujących odpady roślinne) Zwrot nakładów inwestycyjnych: 7 – 8 lat (przy gwarantowanej cenie sprzedaży energii elektrycznej 0,165 €/1kWh oraz 0,145€/1kWh) Funkcjonowanie biogazowi w Danii Produkcja biogazu: ok. 69 mln m3/rok Planowany wzrost do 2020 r. - 800 mln m3 Duńskie plany do 2020 r. przewidują włączenie dużych biogazowni do działającej sieci przesyłowej gazu ziemnego. Funkcjonowanie biogazowi w Niemczech Liczba bogazowni: ok. 2000 Planowane inwestycje: ok. 20 mld € w rozwój produkcji 8,7 mld m3 biogazu rocznie Efekty inwestycji: •zabezpieczenie 11% zużywanego metanu w gospodarce niemieckiej. •powstanie ok. 130.000 nowych miejsc pracy Nakłady inwestycyjne Szacunkowa zależność pomiędzy nakładami inwestycyjnymi na budowę biogazowni a mocą zainstalowanego generatora energii elektrycznej CHP na podstawie danych duńskich I = 3500 €/kWh x kWel + 120.000 € gdzie kWel oznacza zainstalowaną moc generatora prądu Analiza ekonomiczna Charakterystyka Moc generatora prądu (kW) Nakłady inwestycyjne (1000€) Dotacje inwestycyjna (%) Oprocentowania pożyczki (%) Cena sprzedawanej energii (cent/kWh) Przychody ze sprzedaży energii (1000 €) Roczne koszty operacyjne (1000 €) Okres zwrotu nakładów inwestycyjnych Zakład A Zakład B Zakład C 18 137.5 40 4 16,5 10 1,8 11 100 450 30 4 16,5 84.5 34,1 7,5 330 1,160 0 4 14,5 406,5 222,4 9 Źródło: The Development of Biogas Technology in Denmark: Achievements & Obstacles” http://diggy.ruc.dk/bitstream/1800/363/1/The_Development_of.pdf Ekonomiczny model typowej biogazowni na biomasę Nr 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. Parametr Objętość reaktora (m3) Podstawowy substrat Dodatkowy substrat Nakłady inwestycyjne Dotacje Wytworzona energia elektryczna (kWh/rok) Cena za energię elektryczną Koszty eksploatacji - osobowe - ruchu - uprawy, zakupu surowców 9. Przychody ze sprzedaży ogółem 10. Przychody ze sprzedaży energii el. 11. Przychody ze sprzedaży energii cieplnej 12. Wynik brutto na działalności Dania 700 kukurydza obornik 250,000 € 50,000 750,000 0.1023 € 58,200 € 9,000 750 48,450 81,225 78,225 3,000 23,025 Polska 800,000 zł ? 750,000 0,32 74,000 zl 12,000 2,000 60,000 255,000 240,000 15,000 181,000 Dane dotyczące biogazowni dla polskich warunków mają charakter przybliżony. Źródło: Rudolf Braun, Arthur Wellinger „Potential of Co-digestion” IEA Bioenergy, Task 37 – Energy from Biogas and Landfill gas Makroekonomiczne efekty rozwoju biogazowni - produkcja biogazu zmienia warunki higieniczne i sanitarne, w szczególności na terenach wiejskich, - biogaz eliminując konwencjonalne nośniki energii - wpływa ochronnie na środowisko naturalne, - biogaz staje się produktem uczestniczącym w grze rynkowej z potentatami energetycznymi, - wzrost bezpieczeństwa energetycznego gospodarki poprzez koncentrację oraz niezależność, - zmniejszenie niekontrolowanej emisji biometanu do atmosfery Powstanie nowego „przemysłu metanowego” spowoduje: - rozwój nauk rolniczych, - rozwój biotechnologii - rozwój technologii oczyszczania, przechowywania, transportowania i przetwarzania biogazu, - rozwój specjalistycznych firm budowlanych, - rozwój technik wytwarzania CHP • Podsumowanie • 1 ha gruntów rolnych 12.000 m3 biogazu • 30 ha gospodarstwo 360.000 m3 biogazu 250.000m3 metanu 80.000 m3 metanu Wytwórnia biogazu Nakłady inwetycyjne 600.000 zł • - amortyzacja 10% 60.000 zł • - koszt upraw 30 ha x 1300 zł/ha = 39.000 zł • - inne koszty (ciepło, e. el. ) 26.000 zł • Razem koszty • Koszt 1m3 metanu • Biogazownia z układem CHP (wytwarzanie energii elektrycznej i ciepła) • Nakłady inwestycyjne 125.000 zł 0,50 zł 750.000 zł • - amortyzacja 10% 75.000 zł • - koszt upraw 30 ha x 1300 zł/ha = 39.000 zł • - inne koszty (ciepło, e. el. ) 16.000 zł • Razem koszty 130.000 zł • Sprzedaż e. el. 224.000 zł • Zysk brutto 94.000 zł DZIĘKUJĘ PAŃSTWU ZA UWAGĘ http://www.sygma.pl 50-079 Wrocław ul. Ruska 61 tel. 0.71 780 51 61, 780 52 61 fax 0.71 780 52 11