artykuł o BioEnergy Farm II

ARTYKUŁ PROMOCYJNY
Projekt
BioEnergy Farm II
W artykule na bazie doświadczeń z projektu
BioEnergy Farm II opisano mikrobiogazownie
rolnicze jako szansę na rozwój energetyki
prosumenckiej na obszarach wiejskich.
J
edną z przyszłościowych koncepcji jest
wykorzystywanie odnawialnych źródeł
energii (OZE) do produkcji ciepła i energii
elektrycznej.
Za wady niektórych rozwiązań technologicznych w branży OZE uważa się uzależnienie
od warunków atmosferycznych i nieprzewidywalność produkcji energii w czasie oraz
wciąż stosunkowo wysoki koszt nowych
technologii. Nośników energii odnawialnej,
które nauczyliśmy się wykorzystywać w celach
energetycznych, jest wiele: od promieniowania
słonecznego, przez wiatr, wodę, geotermię,
do biomasy i innych. W ostatnim czasie coraz
większy potencjał dostrzega się w produkcji
biogazu, szczególnie w kontekście zaspokajania
potrzeb energetycznych obszarów rolniczych.
Lokalne substraty
Najkorzystniejszymi z punktu widzenia ekonomicznego i przyrodniczego, są te substraty,
które pozyskuje się lokalnie. Takie rozwiązanie
jest dedykowane zwłaszcza większym gospodarstwom hodowlanym, z dużą liczbą zwierząt,
generujących znaczne ilości gnojowicy. Biogaz
rolniczy wytworzony w mikrobiogazowni (w
Polsce są to obiekty o mocy do 40 kWe) uzyskuje się z beztlenowej fermentacji gnojowicy,
obornika czy z materiałów roślinnych (np.
z odpadów organicznych). Stosowanie kiszonki
kukurydzy budzi pewne kontrowersje (jest to
cenna pasza w gospodarstwach prowadzących
chów bydła i trzody), ale wykorzystanie w celach energetycznych innych substratów ma
wiele pozytywnych aspektów. Biogazownie,
oprócz zalet, które są wspólne dla wszystkich
OZE, wytwarzają energię w cyklu ciągłym,
nie wpływając negatywnie na stabilność
systemu elektroenergetycznego. Dodatkowo, odpady organiczne wykorzystane jako
paliwo są utylizowane, a produkty uboczne
produkcji rolniczej (metan, tlenki azotu) nie
zostają wyemitowane do atmosfery. Lokalna
produkcja i użytkowanie energii z biogazu
rolniczego na potrzeby własne zwiększają
poziom uniezależnienia od importu energii,
kapitał nie „wypływa” poza region, a także
następuje redukcja uciążliwości zapachowej
towarzyszącej hodowli bydła i trzody chlewnej.
W przypadku, gdy substraty są pozyskiwane
z własnego gospodarstwa, minimalizacji
ulegają również koszty transportu.
W 2010 r. rząd Polski ogłosił plan, zgodnie
z którym do 2020 r. na terenie kraju miało
powstać 2000 biogazowni rolniczych. Niestety,
do października 2015 r. zarejestrowano ich
tylko 66, a ich średnia moc to 1,1 MWe. Są
to duże instalacje o skali, można powiedzieć,
przemysłowej. Jedno gospodarstwo zazwyczaj
nie jest w stanie dostarczyć odpowiedniej ilości
substratów, a rolnik, zamiast producentem
energii, staje się tylko dostawcą substratu
do jej produkcji. Obserwowanym obecnie
trendem w państwach Europy Zachodniej jest
zwrot raczej ku mniejszym instalacjom, które
mogłyby działać przy jednym gospodarstwie.
W poszczególnych krajach intensywność
rozwoju takich elektrowni zależy od wielu
czynników, z których najważniejsze to wielkość gospodarstw rolnych, sytuacja na rynku
prawnym oraz obowiązujący system wsparcia.
Najwięcej mikrobiogazowni znajduje się
w Niemczech (550) oraz w Belgii i Włoszech
(po 70). Pomimo że w Polsce jest wiele gospodarstw o dużym potencjale produkcji biogazu,
rynek ten praktycznie nie rozwija się, i do tej
pory powstało tylko kilka instalacji.
Wytwarzanie biogazu opiera się na procesie
fermentacji beztlenowej. Jest to mikrobiologiczny proces rozkładu materii organicznej
w środowisku beztlenowym. Produktami
takiego procesu są biogaz (gaz o zawartości
metanu ok. 50%-70%) oraz przefermento-
CZYSTA ENERGIA 1/2016 strona 14
wany odpad (masa pofermentacyjna). Sam
proces produkcji metanu jest zjawiskiem
dość złożonym, składającym się z czterech
głównych procesów, przebiegających równolegle w zbiorniku fermentacyjnym. Wymaga
to zapewnienia odpowiednich warunków dla
rozwoju mikroorganizmów, w tym właściwej temperatury, pH czy ilości składników
odżywczych. Niezwykle ważne jest więc
prawidłowe sterowanie procesem oraz ciągłe
monitorowanie jego przebiegu.
Jak już wspomniano, w gospodarstwie dostępnych jest wiele potencjalnych substratów,
które mogą być wykorzystane w procesie
fermentacji beztlenowej. Mogą być nimi rośliny
energetyczne (np. kukurydza), obornik lub
gnojowica czy też inne organiczne produkty
uboczne i pozostałości z produkcji rolniczej.
Taka ich różnorodność sprawia jednak, iż
ogromne znaczenie przy planowaniu inwestycji
ma prawidłowy dobór technologii wytwarzania
biogazu do wykorzystywanych substratów.
Każdy z nich charakteryzuje się indywidualnymi parametrami, które nieuwzględnione mogą
doprowadzić do nieefektywnego przebiegu
procesu fermentacji, a tym samym do zmniejszenia wydajności lub stabilności produkcji
biogazu, co ogranicza rentowność inwestycji.
Dobór rodzaju oraz ilości dostępnych substratów bezpośrednio decyduje o osiąganej
mocy instalacji.
Wykorzystanie biogazu
Zarówno sam biogaz, jak i przefermentowane
resztki organiczne mogą być wykorzystane
przez rolnika na potrzeby własne. Biogaz,
którego głównym składnikiem jest metan,
stanowi cenne paliwo, spalane np. w kotłach w celu produkcji ciepła lub służące
do zasilania instalacji kogeneracyjnej (CHP),
która pozwala na jednoczesne wytwarzanie
energii elektrycznej oraz ciepła. Energia
wyprodukowana w biogazowni, może też
zostać wykorzystana np. do ogrzewania
pomieszczeń, przygotowania ciepłej wody
użytkowej, suszenia plonów lub do zasilania
urządzeń elektrycznych. Dzięki zastępowaniu
energii pochodzącej z coraz droższych źródeł
zewnętrznych (takich jak olej opałowy, gaz
bądź energia elektryczna), można zmniejszyć
koszty. Natomiast niewykorzystana energia
elektryczna może być sprzedawana do sieci
elektroenergetycznej, generując zyski. Innym
rodzajem zagospodarowania biogazu jest
jego uzdatnienie do biometanu. Biometan
to gaz o składzie zbliżonym do gazu ziemnego (zawartość metanu ok. 95%) i może
być wprowadzony do sieci przesyłowej lub
wykorzystany bezpośrednio w gospodarstwie
jako paliwo. Jednakże obecnie w polskich
warunkach takie rozwiązanie zazwyczaj nie
jest ekonomicznie uzasadnione.
Dodatkową korzyścią wynikającą z posiadania instalacji do produkcji biogazu jest
fot. M. Szymańska
ARTYKUŁ PROMOCYJNY
Mikrobiogazownia w Michelbach, Niemcy
uzyskiwanie produktu ubocznego w postaci
nawozu organicznego zwanego pofermentem.
Ma on znacznie lepsze parametry (mniejsza
kwaśność, rośliny lepiej przyswajają składniki odżywcze) niż nieprzetworzony obornik
czy gnojowica. Koszty pozyskania takiego
pełnowartościowego nawozu są niewielkie.
A może on z powodzeniem zastępować drogie
nawozy sztuczne. Stała produkcja nawozu to
brak konieczności przechowywania gnojowicy
i obornika, a to z kolei wiąże się z redukcją
nieprzyjemnych zapachów.
Przyglądając się samemu procesowi opracowania optymalnej koncepcji technologicznej
wytwarzania biogazu, wielkości instalacji oraz
sposobowi wykorzystania produktów uzyskiwanych w instalacji, należy podkreślić, że zależy
on od wielu czynników i powinien być poddany
szczegółowej analizie przez wykwalifikowanych
i niezależnych specjalistów. Dlatego w celu
upowszechnienia rzetelnej wiedzy nt. mikrobiogazowni powstał współfinansowany przez
Unię Europejską projekt „BioEnergy Farm II”.
Jest on skierowany do dużego grona odbiorców
(przede wszystkim rolników i decydentów politycznych), którzy są zainteresowani rozwojem
rynku mikrobiogazowni. Projekt ma na celu
dostarczenie uporządkowanej, teoretycznej
i praktycznej wiedzy, dotyczącej możliwości
wytwarzania biogazu w mikrobiogazowniach
oraz zagospodarowania pofermentu. W ramach
przedsięwzięcia skupiono się na wytwarzaniu
biogazu w gospodarstwach rolnych w mikroskali
w procesie fermentacji beztlenowej dostępnej
na miejscu gnojowicy, obornika i pozostałości
z produkcji rolniczej. Projekt ma zasięg ogólno-
europejski, a w Polsce jest realizowany przez
Narodową Agencję Poszanowania Energii
(www.nape.pl) oraz Fundację Nauka i Edukacja
dla Agrobiznesu (www.fnea.pl).
Informacje o projekcie
Na stronie internetowej projektu www.bioenergyfarm.eu znajdują się ciekawe poradniki
dla rolników zainteresowanych technologią produkcji biogazu, informacje na temat
rynku biogazu w Europie oraz dostępnych
technologii, a także kalkulator on-line, czyli
narzędzie do wstępnego oszacowania wykonalności projektu budowy biogazowni
w gospodarstwie. Kalkulator pozwala na
wstępne oszacowanie wielkości biogazowni
na podstawie dostępnych w gospodarstwie
substratów, a także uwzględnia koszty budowy
instalacji oraz jej eksploatacji. Można również
nawiązać kontakt z ekspertami, którzy oferują
bezpłatną pomoc doradczą, w tym wykonanie
szczegółowego studium opłacalności mikrobiogazowni. Takie indywidualne analizy
uwzględniają różne warianty wykorzystania
biogazu, m.in. produkcję energii elektrycznej
i ciepła w skojarzeniu, wzbogacanie biogazu
w celu wtłoczenia do sieci, generowanie
ciepła w kotle na biogaz czy wytwarzanie
paliwa transportowego. Analiza obejmuje
również kwestię wykorzystania i obróbki
masy pofermentacyjnej jako nawozu. Co
istotne, pomoc doradcza jest niejako „szyta
na miarę”, gdyż zostaje dostosowana do indywidualnej charakterystyki analizowanego
gospodarstwa rolnego.
CZYSTA ENERGIA 1/2016 strona 15
Projekt „BioEnergy Farm II”, jako źródło niezależnej i rzetelnej informacji, powinien zainteresować zarówno potencjalnych inwestorów,
jak i osoby zaangażowane w rozwój szeroko
pojętego rynku OZE w Polsce. Doradztwo
w zakresie analiz opłacalności inwestycji ułatwi
rolnikom podjęcie decyzji o ewentualnym zaangażowaniu się w budowę mikrobiogazowni.
Dodatkowe działania informacyjne zwiększą
wiedzę społeczeństwa, pozwalając racjonalnie
ocenić szanse i zagrożenia towarzyszące tego
typu instalacjom. Oczywiście aby możliwy był
skuteczny rozwój tej technologii, niezbędne
jest również zaangażowanie środowiska
politycznego, do którego ten projekt jest
skierowany. Odpowiednie otoczenie prawne
może sprzyjać prawidłowemu rozwojowi
opartej na źródłach odnawialnych energetyki
prosumenckiej na terenach wiejskich.
Łukasz Hada, Kamil Różycki,
Marek Amrozy
Narodowa Agencja
Poszanowania Energii S.A.
Źródła
1. Peterson M. (i in.): Przewodnik do przygotowania projektu uruchomienia biogazowni.
2015.
2. Szymańska M., Amrozy M.: Mikrobiogazownie dla rolników – kompendium wiedzy na
podstawie projektu BioEnergy Farm 2. 2015.
3. Sulewski P. (i in.): Uwarunkowania ekonomiczno-prawne oraz ryzyko inwestycji
w odnawialne źródła energii w Polsce na
przykładzie biogazowni rolniczych. 2015.