problemy_bud_mal_biog.pdf

PROBLEM BUDOWY MAŁYCH BIOGAZOWNI W POLSCE

Autorzy: Gerhard Bartodziej, Michał Tomaszewski - Politechnika Opolska,

Instytut Elektrowni i Systemów Pomiarowych

(„Energetyka” – nr 2-3/2011)

Wprowadzenie

Historia technologii wytwarzania biogazu rozpoczyna się w pierwszej połowie ubiegłego

wieku. Podziemne zbiorniki na gnojówkę i gnojowicę w dużych gospodarstwach zajmujących

się hodowlą bydła stanowiły bioreaktory wytwarzające biogaz w wielu krajach. Biogaz jako

źródło energii miał jednak marginalne znaczenie w bilansach energetycznych z wielu

powodów. Największe znaczenie dla wykorzystania biogazu maja warunki ekonomiczne.

Koszt wytworzenia jednostki energii elektrycznej lub cieplnej przy pomocy biogazu jest

znacznie wyższy od kosztu energii z paliw kopalnych.

W ostatnim dwudziestoleciu nastąpił znaczny postęp w sterowaniu procesami wytwarzania

biogazu, obniżono koszty obsługi instalacji biogazowych, podniesiono ich sprawność,

poszerzono skalę mocy od dolnej granicy 10 kW do skali 1MW dla pojedynczego

bioreaktora. W Niemczech powstają duże instalacje biogazowe przystosowane do

przekazywania gazu do sieci gazociągów. Praca instalacji biogazowej może być wtedy

dowolnie programowana, niezależnie od lokalnego zapotrzebowania na energię cieplną i

energię elektryczną w otoczeniu biogazowni. Technologie związane z działaniem małych

biogazowi (do ok. 50 kW), wykorzystujących niestandaryzowaną biomasę i

charakteryzujących się umiarkowana sprawnością, są ogólnie znane, powszechnie stosowane i

dostępne na zasadzie BAT.

Sytuacja w Polsce

Celowość i konieczność rozwoju biogazowni w Polsce jest – zdaniem autorów –

bezdyskusyjna. Głównym czynnikiem sprawczym jest potrzeba ochrony środowiska zgodnie

ze współczesnymi standardami [1,6]. Dyrektywa Rady Unii Europejskiej 1999/31/WE z dnia

26 kwietnia 1999 r. w sprawie składowania odpadów [2] wprowadziła obowiązek redukcji

odpadów ulegających biodegradacji przeznaczonych do składowania. Wymóg ten

przeniesiono do przepisów krajowych, tj. do art. 16a ustawy o odpadach oraz do Krajowego

Planu Gospodarki Odpadami 2010 [3]. Uchwalono w nich poziomy ograniczenia masy

odpadów ulegających biodegradacji, kierowanych do składowania w stosunku do masy tych

odpadów wytworzonych w 1995 r., wynoszącej 61 977 Mg, które wagowo stanowić będą

odpowiednio 75% (w 2010 r.), 50% (w 2013 r.) oraz 35% (w 2020 r.). Dla krajów starej Unii

Europejskiej dyrektywa obowiązuje od 2005 roku. Skutkiem powyższych ustaleń winno być

powstanie na terenie Polski sieci biogazowi, wykorzystujących biomasę odpadową na skalę

jednej lub kilku gmin.

Mimo, iż termin wejścia w życie dyrektywy [2] jest bliski samorządy nie podejmują – z

nielicznymi wyjątkami – działań dla realizacji jej wytycznych.

Biomasa sucha może być energetycznie wykorzystywana do wytwarzania ciepła w

procesach spalania lub współspalania (bezpośrednio lub poprzez zgazowanie). Biomasa

odpadowa o zawartości wody przekraczającej 10% może być wykorzystywana energetycznie

w procesach fermentacji beztlenowej do wytwarzania biogazu.

Pozostawiamy poza nawiasem rozważań wykorzystanie biomasy do produkcji biopaliw,

jako oddzielnego, złożonego problemu, wchodzącego w skład wielkiego sektora

agroenergetyki. Pozostajemy przy problemie zagospodarowania biomasy odpadowej, z reguły

o znacznej wilgotności, wiążącym się z ochroną środowiska.

Nie jest możliwe szerokie zainteresowanie sektora prywatnego inwestowaniem w

przetwarzanie biomasy odpadowej (odpadów komunalnych itp.) ze względu na obecną

nieopłacalność takich inwestycji i wysokie ryzyko utraty kapitału. Wydaje się, że jedynie

samorządy mogą rozpocząć proces budowania sieci biogazowni o małej mocy do

przetwarzania biomasy ogrodowej. Wraz ze strumieniem biomasy do biogazowni muszą

jednak stale dopływać pieniądze, nie mniejsze niż aktualny koszt składowania na

wysypiskach.

Zaopatrzenie w wodę i ścieki jest oczywistym, powszechnie znanym zadaniem własnym

gmin, wspieranym środkami Unii Europejskiej [1]. Ochrona środowiska realizowana poprzez

racjonalną gospodarkę odpadami stałymi (w tym biomasą) nie stoi w centrum zainteresowania

samorządów, przeciążonych licznymi zadaniami i problemami związanymi z brakiem

wystarczających środków finansowych.

W jeszcze mniejszym stopniu obecne jest w samorządach poczucie odpowiedzialności za

zaopatrzenie mieszkańców i przedsiębiorstw w energię. Poza dużymi miastami,

posiadającymi duże ciepłownie lub elektrociepłownie, problem zaopatrzenia gminy w energie

redukuje się do sporządzenia przez firmę konsultingową lub monopolistycznego dostawcę

energii planu zaopatrzenia w energię wymaganego przez prawo. Plan ten odkładany na półkę

nie wywołuje żadnych skutków praktycznych.

W skali Polski technologie biogazowe napotykają na wszystkie charakterystyczne bariery

towarzyszące nowym rozwiązaniom technicznym. Spróbujmy je zestawić:

Pierwszą wielka przeszkodę stanowi brak przekonania większości obywateli

(wyborców) o znaczeniu i potrzebie wprowadzania tych technologii. W

społeczeństwie, które w znacznej części posiada wiejskie korzenie, technologie

przetwarzania biomasy śmierdzą, trują, psują krajobraz, itp. Próbie budowy

biogazowni musi zatem towarzyszyć znaczny i skuteczny – wobec słabości państwa –

opór społeczny. Problem lokalizacji biogazowni może osiągać wymiar zbliżony do

problemu lokalizacji wysypiska odpadów – jeśli chodzi o realizację lokalnych

społeczności.

Każda biogazownia musi posiadać – w gospodarce rynkowej – właściciela, a wcześniej

inwestora. W punkcie wyjścia – inwestycja jest nieopłacalna według kryteriów

rachunku ekonomicznego. Nikt nie jest w stanie w Polsce zagwarantować stabilnych

dopłat do wytworzonej energii w okresie czasu niezbędnym dla efektywnego zwrotu

kapitału.

Obecny kryzys finansowy utrudnia dostęp do kapitału finansowego dla inwestycji o

niskiej opłacalności i wysokim ryzyku różnego rodzaju,

Biogazownie wymagają ciągłego dopływu substratów o odpowiednich parametrach

energetycznych i kosztach. Zorganizowanie biomasy stanowi najbardziej ryzykowną

część procesu eksploatacji biogazowni.

Biogazownie wymagają odbioru biogazu i dalszego przetworzenia przefermentowanej

biomasy. Ze względów ekonomicznych celowe jest wytworzenie energii elektrycznej i

ciepła w procesie kogeneracji. O ile odbiór energii elektrycznej nie stanowi problemu

technicznego, o tyle pełne wykorzystanie ciepła z procesu kogeneracyjnego w okresie

lata jest możliwe jedynie w szczególnych przypadkach (zasilanie ciągłych procesów

technologicznych).

Propozycja działań

Mimo wielkich trudności należy doprowadzić do budowy – w skali kraju – kilkuset

biogazowni o małej mocy (10 – 50 kW mocy elektrycznej) przy znacznej pomocy publicznej

o charakterze pilotowym. Przykłady uczą najskuteczniej. A uczyć trzeba wszystkich:

projektantów, personel obsługujący biogazownie, dostawców biomasy i społeczeństwo. W

realnie istniejącej demokracji zwykli ludzie nie są w stanie pomóc w rozwoju nowych

technologii, mogą natomiast stawiać skuteczny opór i opóźnić (nawet w skali lat)

wprowadzenia tych technologii. Autorzy są przekonani, że trzeba podjąć zorganizowaną,

długotrwałą kampanię informacyjną o energiach odnawialnych, w tym szczególnie o energii

wytworzonej z biomasy.

Rys. 1. Biogazownia komunalna, strumienie biomasy

i strumienie finansów

Konieczne jest zatem takie zaprojektowanie i zorganizowanie eksploatacji biogazowni tak,

aby przychody pokrywały wszystkie koszty. Można zbudować biogazownię przy

wykorzystaniu pomocy publicznej różnego rodzaju (środków samorządu terytorialnego,

pomocy UE i innych) . Aby prowadzić eksploatację biogazowi przez kilkadziesiąt lat trzeba

spełnić dwa warunki:

musi istnieć odpowiedzialny podmiot, który będzie prowadzić eksploatację (osoba

prawna lub osoba fizyczna),

przychody z eksploatacji winny pokrywać koszty, przynajmniej w skali roku.

Autorzy nie wyobrażają sobie możliwości funkcjonowania biogazowni jako zakładu

budżetowego kierowanego przez urzędników. Właściciele lub podmiot eksploatacyjny

biogazowni winni działać w oparciu o przepisy kodeksu spółek handlowych, gwarantujące

zachowanie reguł ekonomii. Wraz z dopływem do biogazowni strumienia biomasy odpadowej

winny dopływać pieniądze (opłaty).

Rys. 1 pokazuje ogólny schemat przepływów strumienie biomasy i strumieni finansowych

(dopłat i przychodów ze sprzedaży energii). Rynkowe ceny energii elektrycznej i cieplnej nie

zapewniają w żadnym kraju UE rynkowej opłacalności biogazowni. Węgiel brunatny i

kamienny jako surowiec energetyczny są tańsze od biomasy.

Energia uzyskana z biomasy jest w znacznym stopniu energią odnawialną. Dopłaty do

energii odnawialnej mogą być istotnym źródłem dodatkowych przychodów zapewniających

równowagę ekonomiczną przedsiębiorstwa – operatora biogazowi.

Tab. 1. Ceny energii odnawialnej w Niemczech i Austrii (2009 rok) [4]

Niemcy

Moc całkowita źródła do

150 kW

500 kW

5 MW

Moc elektryczna źródła do

70 kWe

350 kWe

1 MWe

Euro cent/kWh e

Cena podstawowa

11,67

11,25

9,50

Dopłata NAWARO

7,00

4,13

Dopłata za gnojowicę

4,00

1,60

0,10

Dopłata technologiczna

0,00

0,02

0,10

Dopłata za wykorzystanie ciepła

0,42

1,20

1,35

Razem

23,09

21,07

15,18

Austria

Moc elektryczna źródła do

250 kWe

500 kWe

powyżej

500 kWe

Euro cent/kWh e

Cena podstawowa

16,50

14,50

12,50

Zestawiona przez L. Latochę [4] Tab. 1 podaje ceny energii odnawialnej wraz z

dopłatami. W Tab. 2 porównano ceny energii elektrycznej na rynkach różnych krajów. Brak

stabilnego i przejrzystego systemu dopłat do energii elektrycznej uzyskiwanej z biogazowni

blokuje rozpowszechnianie tej technologii. Aby nastąpił naturalny, oparty o mechanizmy

rynkowe rozwój biogazowni również w Polsce, konieczne jest przygotowanie regulacji

prawnych, które zapewniłyby opłacalność biogazowni:

systemu dopłat wiążących się z realizacją ochrony środowiska;

systemu certyfikatów energii odnawialnej do realizacji na rynku uprawnień do emisji

CO 2 .

Tab. 2. Porównanie cen energii elektrycznej na rynkach różnych krajów (2009 rok) [4]

KRAJ

CENA

EURO/kWh

CENA PLN/1kWh

(przy założeniu

4,5 PLN/1EURO)

UWAGI

NIEMCY

0,15 – 0,23

0,67 – 1,04

AUSTRIA

0,125 – 0,165

0,56 – 0,74

SŁOWACJA

0,08 – 0,14

0,36 – 0,63

zależne od

pochodzenia

biogazu

CZECHY

0,16

0,72

bez ograniczenia

mocy

WĘGRY

0,11 – 0,13

0,49 – 0,59

zależne od godzin

zasilania

WŁOCHY

0,18 – 0,30

0,81 – 1,35

zależne od

pochodzenia

biogazu

POLSKA

0,087

0,39

Można oczekiwać pełnego uwolnienia cen energii elektrycznej i cieplnej, które

stworzą dodatkowy impuls do rozwoju lokalnych i odnawialnych źródeł energii, w tym

biogazowni komunalnych.

Podsumowanie

Dla umożliwienia budowy małych biogazowni komunalnych w Polsce konieczne jest:

zapewnienie pełnej opłacalności procesu eksploatacji (przy pomocy publicznej dla

procesu inwestycyjnego),

podjęcie szerokiej kampanii informacyjnej dotyczącej wykorzystania biomasy dla

uzyskania akceptacji społecznej dla rozwoju biogazowni. Decyzje w samorządach

podejmują radni według woli i świadomości obywateli,

zorganizowanie dopływu strumieni biomasy do biogazowni poprzez system

selektywnej zbiórki odpadów i egzekwowanie wymogów ochrony środowiska od

wszystkich wytwórców biomasy,

usprawnienie procedur formalnych oraz uzupełnienie ustaw i rozporządzeń w zakresie

systemu dopłat i certyfikatów dla zapewnienia konkurencyjności dla energii

elektrycznej i cieplnej wytwarzanej w biogazowniach na otwartym rynku energii

odnawialnych.

kształcenie specjalistów i doradców (zarówno dla potrzeb podmiotów gospodarczych,

jak również gospodarstw domowych) [5] dla prowadzenia eksploatacji biogazowi,

regulacji procesów i usuwania zakłóceń.

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: