ROZWÓJ BIOGAZOWNI ROLNICZYCH

Zdzisław Ginalski
CDR O/Radom
ROZWÓJ BIOGAZOWNI ROLNICZYCH
Co to jest biogazownia rolnicza?
Biogazownie rolnicze zgodnie z Rozporządzeniem Ministra Rolnictwa i Gospodarki
śywnościowej z dnia 7 października 1997 r. Dz. U. 132, poz. 877 stanowią zespół urządzeń
do wytwarzania i magazynowana biogazu rolniczego.
Biogazownie rolnicze przeznaczone są do zagospodarowywania produktów ubocznych z
rolnictwa:
• pochodzenia zwierzęcego w tym: gnojowica, obornik, kurzak itp.;
• pochodzenia roślinnego, pozostałości po produktach rolnych (kiszonka);
• pozostałości po procesach przetwórstwa spoŜywczego, owocowo-warzywnego i
przetwarzanie ich w procesie fermentacji metanowej na biogaz, z którego w procesie
kogeneracji otrzymujemy energię elektryczną i cieplną.
Co to jest biogaz rolniczy?
Biogaz rolniczy według ustawy z dnia 10 kwietnia 1997 r. „Prawo energetyczne” (ostatnia
nowelizacja we wrześniu 2011 r.) jest to paliwo gazowe otrzymywane w procesie fermentacji
metanowej surowców rolniczych, produktów bocznych rolnictwa, płynnych lub stałych
odchodów zwierzęcych, produktów ubocznych lub pozostałości z przetwórstwa produktów
pochodzenia rolniczego lub biomasy leśnej, z wyłączeniem gazu pozyskiwanego z surowców
pochodzących z oczyszczalni ścieków oraz składowisk odpadów.
Jakie są korzyści i zagroŜenia produkcji biogazu rolniczego?
Korzyści:
MoŜliwość magazynowania i taniego przechowywania surowców;
Powszechna dostępność substratów, znane technologie uprawy i ogromny potencjał;
NiezaleŜność mocy wytwórczych od warunków atmosferycznych pór roku;
Wysoka sprawność układów CHP (układy kogeneracyjne);
„Zerowy bilans” CO2 , utylizacja metanu (wysoki efekt ekologiczny);
Wykorzystanie ogromnych ilości produktów ubocznych rolnictwa (wysoki efekt
ochrony środowiska).
ZagroŜenia:
Relatywnie wysokie koszty inwestycji;
Wprowadzenie monokultur w uprawach;
Konkurencja dla produkcji Ŝywności;
Brak jednoznacznych uregulowań prawnych ( pomimo duŜego postępu).
Co to jest kogeneracja?
Kogeneracja jest to proces wytwarzania energii, w którym jednocześnie generowana jest
energia elektryczna oraz ciepło. Jest to proces wysokosprawny, w którym energia wytwarzana
jest z uŜyciem relatywnie czystych paliw takich jak gaz ziemny czy biogaz. W agregacie
kogeneracyjnym ze 100 jednostek energii pierwotnej wytworzone zostanie od 32 do 36
1
jednostek energii elektrycznej i od 44 do 50 jednostek ciepła ( w zaleŜności od producenta
kogeneratora). Straty energii stanowią od 14 do 24 %.
Co to jest fermentacja metanowa?
Fermentacja metanowa polega na beztlenowym rozkładzie substancji organicznych do metanu
i dwutlenku węgla, przy udziale bakterii. Proces fermentacji tym róŜni się od kompostowania,
Ŝe prowadzony jest w zamkniętych komorach bez dostępu powietrza. Temperatura podczas
fermentacji wynosi około 35 oC lub około 55 oC. W rezultacie produktami rozkładu substancji
organicznych jest biogaz ( mieszanina: metanu, dwutlenku węgla, siarkowodoru itd.) i
naturalny nawóz.
Jakie są metody fermentacji?
W fermentacji mokrej w pierwszym etapie pracy biogazowni substraty wsadowe( gnojowica,
obornik, kiszonka) poddawane są procesom: rozdrabniania i mieszania. Następnie biomasa o
róŜnym stopniu uwodnienia przepompowywana jest do komory fermentacyjnej (zwanej teŜ
bioreaktorem lub fermentatorem), w której zachodzi proces rozkładu materiału wsadowego w
odpowiednich temperaturach ( pomiędzy 32-42 oC - mezofilny zakres temperatur lub 50-57oC
termofilny zakres temperatur). W takich warunkach przez mikroorganizmy następuje
produkcja biogazu. Aby zapewnić prawidłowy przebieg procesu, reaktor powinien być
szczelny oraz posiadać dobrą izolację termiczną, ograniczającą straty cierpła procesowego.
W procesie fermentacji suchej w przeciwieństwie do fermentacji mokrej, materiałem
wsadowym stawiane są niŜsze wymagania odnośnie jakości. Metoda sucha polega na
umieszczeniu rozdrobnionych substratów w specjalnej komorze fermentacyjnej z niewielkim
dodatkiem odcieków. Zaletą tej metody jest mała objętość reaktora, prosta wstępna obróbka
odpadów, małe zapotrzebowanie na wodę i ciepło. Produkty powstałe w wyniku suchej
fermentacji mogą być wykorzystywane jako cenny nawóz organiczny.
Jakie są zmiany w prawie?
W ustawie z dnia 10 kwietnia 1997 r. – Prawo energetyczne:
zagwarantowano przedsiębiorstwom energetycznym, które zostały wpisane do
rejestru wytwórców biogazu rolniczego ceny zbytu energii elektrycznej po średniej
cenie sprzedaŜy energii elektrycznej w poprzednim roku kalendarzowym;
zniesiono opłaty skarbowe dla przedsiębiorstw energetycznych wytwarzających
energię w odnawialnych źródłach energii do 5 MW związanych z wpisem, zmianami
i wykreśleniem rejestru wytwórców biogazu rolniczego, jak równieŜ wydaniem i
wpisem do rejestru świadectw pochodzenia i świadectw pochodzenia biogazu.
W Rozporządzeniu Rady Ministrów z dnia 9.11 2010 r. w sprawie przedsięwzięć mogących
znacząco oddziaływać na środowisko:
wyłączono biogazownie rolnicze o zainstalowanej mocy elektrycznej do 0,5 MW lub
wytwarzających ekwiwalentną ilość biogazu.
W Rozporządzeniu Ministra Środowiska z dnia 5 kwietnia 2011 r. w sprawie procesu odzysku
R10, substancje powstające w procesie beztlenowego rozkładu obornika, gnojówki,
gnojowicy, odpadów roślinnych pochodzących z rolnictwa i przetwórstwa rolno-spoŜywczego
zostały zwolnione z obowiązku spełnienia wymogów:
jak komunalne osady ściekowe;
przed ich zastosowaniem poddania rozdrobnieniu;
stosowania na glebach, na których nie są przekroczone wartości dopuszczalne stęŜania
substancji określonych w Rozporządzeniu Ministra Środowiska z dnia 9 września
2002 r. w sprawie standardów jakości gleby oraz standardów jakości ziemi;
2
stosowania w taki sposób i takiej ilości, aby ich wprowadzenie do gleby nie
spowodowało przekroczenia w niej dopuszczalnych wartości metal cięŜkich (Cr, Pb,
Cd, Hg, Ni, Zn, Cu);
spełnienie wymagań dotyczących dopuszczenia wartości zanieczyszczeń określonych
dla nawozów organicznych;
w celu określenia dawki moŜliwej do zastosowania na glebach, prowadzenia badań w
laboratoriach posiadających certyfikat akredytacji lub certyfikacji wdroŜonego sytemu
jakości.
Jakie są dalsze prace legislacyjne?
• Ustawa z dnia 10 lipca 2007 r. o nawozach i nawoŜeniu – projekt zmiany ustawy na
etapie uzgodnień międzyresortowych;
• Ustawa z dnia 7 lipca 1994 r. Prawo budowlane – wymaga przeglądu w zakresie
procedury wydawania pozwolenia na budowę
- Rozporządzenie Ministra Rolnictwa i Gospodarki śywnościowej z dnia 7
października 1997 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać
budowle rolnicze i ich usytuowanie – projekt zmian w trakcie konsultacji;
• Ustawa o odnawialnych źródłach energii – projekt ustawy przygotowywany przez
Ministerstwo Gospodarki.
Jaki jest aktualny stan rejestru biogazowni rolniczych?
Lp. Nazwa podmiotu
Lokalizacja
MWe
MWt
1
Koczała
Pawłówko
Płaszczyca
Nacław
Swielino
Uniechówek
GiŜyno
Niedoradz
Kalsk
Liszkowo
Skrzatusz
Grzmiąca
Świdnica
Łany Wielkie
Grodziec Śl.
Uhnin
16
2,126
0,946
0,625
0,625
0,625
1,063
1,063
0,252
1,140
2,126
0,526
1,600
0,900
0,526
0,600
1,200
14,943
2,206
1.101
0,680
0,686
0,646
1,081
1,081
0,291
1,060
1,198
0,505
1,600
1,100
0,540
0,608
1,160
15,583
Poldanor
2
Biogaz Agri Sp. z o o.
3
Spółka Rolna Kalsk Sp. z.o.o.
4
Elektrownie wodne Sp. z.o.o.
5
Bogaz Zeneris Sp. z.o.o.
6
Eko-Energia Grzmiąca Sp. z.o.o.
7
Bio-Wat Sp. z.o.o.
8
Bio-But Sp. z.o.o
9
ZDIZ PIB Grodziec
10 Bioelektrownia Sp. Zo.o.o
Razem
Wydajność
w m3
8 212 500
3 802 655
2 299 500
2 299 500
2 299 500
4 100 200
4 100 200
631 000
4 500 000
7 400 000
2 080 000
6 000 000
4 000 000
1 106 000
2 030 017
4 500 000
59 361755
Źródło: Informacja ARR wg stanu na dzień 25 listopada 2011 r.
3
Ile wytworzono energii z biogazu rolniczego w I półroczu 2011 r.
Okres
wytwarzania
energii
elektrycznej
i ciepła z
biogazu
rolniczego
I kwartał
2011 r.
II kwartał
2011 r.
Łącznie
Energia elektryczna
(MWhe)
wytworzona
wprowadzona zuŜyta
na zuŜyta
na
z
biogazu do
sieci potrzeby
potrzeby
rolniczego
elektroprodukcji
własne lub w
energetycznej
inny sposób
Ciepło
wytwarzane
z
biogazu
rolniczego
(MWht)
14 475
10 445
1 537
2 493
15 515
18 971
14 323
1 945
2 703
18 620
33 446
24 768
3 482
5 196
34 135
Źródło: informacje ARR na podstawie sprawozdań kwartalnych złoŜonych przez przedsiębiorstwa energetyczne
Jakie surowce wykorzystywane do produkcji biogazu rolniczego w I półroczu 2011 r.
Lp. Rodzaj surowca
Ilość zuŜytego
rolniczego
( w tonach)
I kw. 2011
1
Gnojowica
59 231,10
2
Kiszonka z kukurydzy
18 308,33
3
Wywar pogorzelniany
14 094,23
4
Pozostałości z warzyw
1 727,80
5
Mieszaniny lecytyny i mydeł 3 384,36
6
Obornik
2 733,80
7
Wysłodki
2 157,40
8
Inne
783,96
Razem
102 420,98
surowca do produkcji biogazu
II kw. 2011
68 297,58
28 954,38
6 712,20
4 538,35
2 383,61
2 497,90
0,00
1 987,29
115 416,31
Razem
127 528,68
47 262,71
20 806,43
6 311,15
5 767,97
5 231,70
2 157,40
2 771,25
217 837,29
Źródło: Informacje ARR na podstawie sprawozdań kwartalnych złoŜonych przez
energetyczne
Udział
59%
22%
10%
3%
3%
2%
1%
1%
100%
przedsiębiorstwa
Ile złoŜono wniosków o dofinansowanie biogazowni rolniczych w ramach PROW oraz
NFOŚiGW?
Województwo
Liczba złoŜonych wniosków
PROW NFOŚiGW OZE1 NFOŚiGW -GIS RAZEM
DOLNOŚLĄSKIE
1
1
2
KUJAWSKO22
22
POMORSKIE
LUBELSKIE
24
1
25
ŁÓDZKIE
4
1
5
MAŁOPOLSKIE
8
8
MAZOWIECKIE
17
3
20
OPOLSKIE
1
2
3
PODKARPACKIE
6
1
7
PODLASKIE
9
1
10
POMORSKIE
11
2
13
4
ŚLĄSKIE
8
1
1
10
ŚWIĘTOKRZYSKIE
1
1
WARMIŃSKO6
6
MAZURSKIE
WIELKOPOLSKIE
51
2
1
54
ZACHODNIPOMORSKIE 3
2
2
7
Ogółem
180
10
11
201
PROW – Działanie 3.1.1.„RóŜnicowanie w kierunku działalności nierolniczej - nabór: 2011 r.
NFOŚiGW – Działanie OZE 1 konkurs III
- nabór: 2011 r.
NFOŚiGW – System Zielonych Inwestycji (GIS) cz 2 Biogazownie rolnicze - nabór 2011 r.
Co to są certyfikaty energetyczne?
Świadectwa pochodzenia energii elektrycznej, to element systemu wsparcia produkcji energii
elektrycznej ze źródeł odnawialnych, ale takŜe w wysokosprawnej kogeneracji (czyli z
jednoczesnej produkcji energii elektrycznej i ciepła). KaŜdy zakład energetyczny ma
obowiązek umorzyć odpowiednią ilość świadectw pochodzenia, proporcjonalnie do całego
sprzedanego przez siebie prądu. Świadectwa pochodzenia „powstają” tylko tam, gdzie
powstaje energia elektryczna - czyli dostaje je np. właściciel wiatraka czy miejskiej
elektrociepłowni. I on później sprzedaje je, razem z prądem, co sprawia, Ŝe za
wyprodukowaną energię elektryczną dostaje więcej pieniędzy, niŜ gdyby produkował prąd z
węgla w zwykłej elektrowni. Świadectwa pochodzenia wydaje Urząd Regulacji Energetyki
zgodnie z Rozporządzeniem w sprawie szczegółowego zakresu obowiązków uzyskania i
przedstawienia do umorzenia świadectw pochodzenia, uiszczenia opłaty zastępczej oraz
zakupu energii elektrycznej i ciepła wytworzonych w odnawialnych źródłach energii.
Obecnie stosowane biogazowe certyfikaty:
- Energia pozyskiwana z Odnawialnych Źródeł Energii wszystkie biogazy
(fizyczne wytwarzanie energii elektrycznej)
-274,92 zł/MW
- Biogaz rolniczy wtłaczany do sieci (ekwiwalent certyfikatu zielonego)
- 274,92 zł/MW
-Energia elektryczna wyprodukowana wysokosprawnie w skojarzeniu z
wytwarzaniem ciepła, dla mocy elektrycznej poniŜej 1 MW – biogaz rolniczy
dowolna moc
- 127,15 zł/MW
- Dla producentów energii w jednostkach kogeneracyjnych opalanych metanem
pozyskiwanym w kopalniach lub biogaz – wszystkie biogazy (dowolna moc)
- 59,16 zł/MW
Ministerstwo Gospodarki przygotowało propozycje współczynników korygujących
jednostkową wartość świadectw pochodzenia, które mają obowiązywać dla poszczególnych
technologii OZE w nowym systemie wsparcia dla energetyki odnawialnej, które wejdą w
Ŝycie po przyjęciu nowej ustawy o OZE. Zapowiadane wprowadzenie w nowym systemie
zielonych certyfikatów współczynniki róŜnicujące wartość certyfikatów dla biogazu,
fotowoltaiki czy energetyki wiatrowej prawdopodobnie stracą sens występujące obecnie
certyfikaty Ŝółte, czerwone czy fioletowe, które są obecnie przyznawane dodatkowo, oprócz
zielonego certyfikatu, producentom energii z biogazu.
5
Proponowane współczynniki korygujące
Źródło: Ministerstwo Gospodarki (Projekt ustawy o OZE)
Czy to się opłaca?
Wielkość korzyści z instalacji biogazowych ocenia się poprzez wielkość tzw. centrów zysku:
a.
b.
c.
d.
e.
Zagospodarowanie gnojowicy czy ewentualnie obornika
Wytwarzanie metanu – tłoczenie do sieci lub bezpośrednio do kotła
Przemiana metanu (kogenerację CHP) w energie elektryczną i ciepło
Poferment jako nawóz płynny lub zgranulowany nawóz sypki lub biomasa
Czysta woda lub łatwy do obróbki ściek
Podstawowym czynnikiem efektywności biogazowni rolniczej jest koszt pozyskania
substratu. W klasycznej biogazowni rolniczej zagospodarowuje się głównie gnojowicę
świńską lub bydlęcą której koszt pozyskania ocenia się na poziomie kosztów transportu oraz
koszt kiszonki np. z kukurydzy czy sianokiszonki wytworzonej lub zakupionej po cenach
rynkowych. Przyjmuje się Ŝe w zaleŜności od wybranej technologii, poniesionych kosztów
budowy i eksploatacji ( przy uwzględnieniu wszystkich czynników kosztowoprzychodowych) średnia opłacalność z jednego hektara uŜytków rolnych wyniesie od 5,2 do
nawet 12,7 tys. zł/ha i nie jest to przychód, lecz dochód (zysk brutto).
Najbardziej efektywna ( ze względu na wsparcie rządowe) jest zamiana oczyszczonego
biogazu w energię elektryczną i sprzedaŜ jej (najlepiej jako energię szczytową) do operatora
sieci energetycznej. SprzedaŜ lub zagospodarowanie ciepła i pofermentu nawozowego ( w
płynie lub jako granulatu) jest mniej efektywne.
6
Przykładowa symulacja dla małej biogazowni rolniczej o mocy 39 kW.
SUBSTRATY
Nazwa
masa
(t/d)
zapotrzebowanie
roczne (t/r.)
sucha
masa
(%)
32
8
28
Obornik kurzy
3
1095
Gnojowica bydlęca
1,4
511
Kiszonka z kukurydzy
1,5
547,5
Ogółem masa dziennego wsadu (t/d)
Sucha masa średnio (%)
Średni czas przebywania wsadu w fermentatorze (dni)
OBLICZENIA
Nazwa
Ilość wytworzonego biogazu (m3)
Obornik kurzy
240
Gnojowica bydlęca
26
Kiszonka z kukurydzy
278
RAZEM
543
WYTWARZANIE ENERGII
Moc potrzebnego agregatu kogeneracyjnego (kW)
Z 1 m3 biogazu moŜna otrzymać (kWh)
Ogółem dziennie moŜemy otrzymać (kWh)
Wytwarzanie energii elektrycznej - 40% (kWh)
Wytwarzanie energii cieplnej – 60% (kWh)
Średnie stęŜenie metanu w uzyskanym biogazie (%)
ilość
biogazu
(m3/t)
80
18
185
5,9
28
30
zawartość
metanu
(%)
60
60
53
Ilość metanu (m3)
144
15
147
306
39
5,21
2829
1132
1697
56,4
Źródło: Zespół AF Project
Czy biogazownia o mocy 100 kW opłaca się?
Przeanalizujemy sytuację, w której rolnik decyduje się na budowę biogazowni o mocy 100
kW. Przyjmujemy, Ŝe będzie ona kosztowała w sumie ok. 1,75 mln zł netto (wraz z
przyłączeniem energetycznym). Rolnik otrzymał dotację inwestycyjną z róŜnicowania w
kwocie 500 tys. zł. Wkład własny to 350 tys. zł, na resztę, czyli 900 tys. zł zaciąga kredyt ze
spłatą przez 10 lat (rok karencji) i komercyjnym oprocentowaniu 8,71% w skali roku. Roczna
produkcja prądu to ok. 860 MWh, z czego ok. 800 MWh moŜe zostać sprzedanych do sieci –
obecnie po ok. 46 gr/kWh (ok. 19 gr/kWh prądu, ok. 27 gr/kWh zielony certyfikat), a w
momencie, gdy zostaną zaakceptowane w ustawie zmiany – po ok.73 gr/kWh.
Biogazownia o mocy ok. 100kW, działająca w 100 % na substracie z kiszonki z kukurydzy,
wymaga obsiania kukurydzą ok. 44 ha ziemi (wg K. śmudy – MRiRW). Gdy w substracie
będzie 30% gnojowicy świńskiej (4 tys. ton) trzeba zapienić kukurydzę z niemal 31 ha. Przy
samej gnojowicy potrzeba przynajmniej 10 tys. tego substratu. Przygotowanie kiszonki z
takiego areału ( uprawa, zbiór, kiszenie) oraz wywóz pofermentu na pola to koszt ok. 160 tys.
zł. Do tego dochodzi ok. 42 tys. zł rocznie na serwis instalacji i obsługę przyłącza
energetycznego. Następnie do kosztów trzeba doliczyć odsetki od kredytu – średnio co roku
po 43 tys. zł, amortyzacje ( 20 lat) – 62,5 tys. zł oraz pozostałe koszty pośrednie na poziomie
ok. 18 tys. zł – otrzymujemy dochód po opodatkowaniu ( dla potrzeb biogazowni rolnik
7
zakłada spółkę celową – działalność gospodarczą) na poziomie oscylującym w pierwszych
pięciu latach wokół 210 tys. rocznie. Z wyliczeń tych wynika, Ŝe przeciętny koszt
wyprodukowania MW prądu to ok. 420 zł. Natomiast po ok. 4-5 latach koszt inwestycji
pokryje wypracowany dochód netto i amortyzację, czyli rentowność przedsięwzięcia przy
planowanych zmianach w prawie moŜe sięgnąć nawet 20 % rocznie. W dotychczasowych
realiach jest zgoła inaczej – roczne dochody są kilkakrotnie mniejsze, stąd i opłacalność
produkcji znikoma.
Przychody i koszty biogazowni o mocy 100KW (w zł)
Lp.
1.
2.
3.
4.
A.
1.
Wyszczególnienie
Cena jedn. Po zmianach Dotychczas
SprzedaŜ energii zł/MWh
195
156 000
156 000
Przychód ze sprzedaŜy certyfikatów
x
428 000
216 000
-zielonego zł/MWh
472/270*
380 800
216 000
- fioletowego
59/0*
47200
0
Razem przychody
x
584 000
372 000
Koszty substratu i zagospodarowania
160 000
pulpy pofermentacyjnej
2.
Serwis instalacji
x
40 000
3.
Eksploatacja przyłącza
x
2 000
B. Razem koszty zmienne
x
202 000
C. Dochód bezpośredni (A-B)
x
382 000
170 000
1.
Średnie roczne odsetki od kredytu
x
43 145
2.
Pozostałe koszty pośrednie, w tym
x
18 500
ubezpieczenia
3.
Amortyzacja (20 lat)
20 lat
62 500
D. Razem koszty pośrednie
x
124 145
124 145
E. Dochód brutto
x
257 855
45 855
F.
Dochód netto (C-D)
x
208 863
37 142
Wartość inwestycji – 1,75 mln zł, dotacja 500 tys. zł, wkład własny 350 tys. zł, kredyt 900
tys. zł na 10 lat z oprocentowaniem 8,71 %, rok karencji, biogazownia działająca na kiszonce
z kukurydzy z areału ok. 40 ha* po zmianach/ dotychczas.
Źródło: top agrar Polska nr 2/2012 r.
Stan prawny zawarty w opracowaniu na dzień 10 stycznia 2012 roku.
Literatura:
1. Małe biogazownie rolnicze – broszura Zarządu Krajowej Rady Izb Rolniczych 2010 r.
2. Biogaz rolniczy – produkcja i wykorzystanie – broszura Mazowiecka Agencja
Energetyczna Sp.z.o.o. 2009 r.
3. Rozwój biogazowni rolniczych – materiały szkoleniowe MRiRW K. śmuda 2012 r.
4. Projekt ustawy o Odnawialnych Źródłach Energii – MG 2012 r.
5. Top agrar Polska nr 2/2012 r.
8