Doradzamy i informujemy:Biogazownie zyskowne, ale bardzo ryzykowne

EDS 2010/04-06 (kwiecień - czerwiec 2010)

Na rynku energetycznym zachodzą duże zmiany, podejmowane są nowe działania w celu znalezienia alternatywnych źródeł energii. Strategia Rozwoju Energetyki Odnawialnej zakłada zwiększenie wykorzystania energii ze źródeł odnawialnych, a zwłaszcza energii z biomasy. Ten obszar jest jeszcze w powijakach, ma jednak duży potencjał rozwoju. Rządowe plany Polski przewidują budowę 2700 biogazowni (jest ich aktualnie tylko sześć).

Bogdan Sadecki

Pierwsze biogazownie powstały siedem lat temu, na przełomie lat 2002/2003. Biogaz jest coraz bardziej aktualnym tematem energetycznym w Polsce, także w Europie i w Azji. Obecnie na Starym Kontynencie buduje się równolegle kilkaset instalacji tego typu.

Podczas Sustainable Energy Week w Brukseli w 2009 r. eksperci Komisji Europejskiej podkreślili duże znaczenie biogazu w obszarze odnawialnych źródeł energii państw UE. Przyszłością ma się stać biomasa, z której 60 proc. będzie przerabiane na biogaz. Biogaz znacząco jednak ustępuje biomasie stałej w prognozach produkcji zielonego ciepła, w produkcji energii elektrycznej ustępuje natomiast energetyce wiatrowej.

eds.2010.06.k2.ramka.54.b.550xW związku z zachodzącymi zmianami (jest cieplej) coraz ważniejsza staje się ochrona klimatu, problem jest pilny. Związek między zmianami w klimacie a gazem cieplarnianym – dwutlenkiem węgla produkowanym przez ludzi – jest duży. Podczas spalania surowców kopalnych powstaje znaczna część dwutlenku węgla. Europejska gospodarka energetyczna ma na celu znaczące zmniejszenie zastosowania surowców kopalnych oraz coraz większe zastępowanie ich przez odtwarzalne nośniki energii. Celowe wydaje się zastąpienie surowców kopalnych odnawialnymi źródłami energii, takimi jak: kolektory słoneczne, elektrownie wiatrowe, elektrownie wodne, PV, geotermia.

eds.2010.06.k2.ramka.54.a.550xW obecnych czasach przetwarzanie biogazu do energii elektrycznej jest w krajach uprzemysłowionych doskonale rozwiniętą techniką. Ta forma wytwarzania energii jest stale rozwijana, doskonalona i stanowi znaczącą pozycję w energetyce, która systematycznie rośnie.

Wykorzystanie energii pochodzącej z wiatru i z biomasy jest w coraz większym stopniu obiektem zainteresowania obszaru politycznego, co zarazem zapewnia długoterminowe jego wsparcie.

eds.2010.06.k2.ramka.55.a.550xNowe źródła zastosowane do produkcji energii przyczyniają się do tworzenia nowych miejsc pracy w przemyśle (np. produkcja instalacji), rolnictwie i gospodarce leśnej. Stąd m.in. wynika przychylność ze strony polityki w stosunku do wykorzystania energii wiatrowej i produkcji energii z biomasy.

Dzięki biogazowniom mogą powstać moce wytwórcze o charakterze rozproszonym. Produkcja energii i ciepła w takich instalacjach pozytywnie wpłynie na środowisko, ponieważ jako paliwo wykorzystywane będą odpady rolne i spożywcze. Nastąpi także redukcja emisji CO2.

Rynek biogazowy w Europie rozwija się dynamicznie, następuje rozwój sposobów wykorzystania tego paliwa. Liderem w dziedzinie uszlachetniania biogazu w skali światowej jest Szwecja. Funkcjonuje tam 30 instalacji oczyszczających biogaz do parametrów gazu ziemnego. Źródłem biogazu są tam przede wszystkim oczyszczalnie ścieków, także wysypiska śmieci oraz biogazownie utylizujące odchody zwierzęce i odpady organiczne. Nowym, rozwijającym się trendem są plantacje roślin energetycznych – w nich upatruje się interesujące źródło biogazu.

Zachodni sąsiedzi Polski – Niemcy także dostrzegli korzyści związane z wykorzystaniem biogazowi, wybudowali ich już blisko 4 tys. W wielu krajach UE stosuje się preferencyjne ceny energii ze źródeł odnawialnych. Na przykład zdecydowano się na wsparcie technologii beztlenowych w Danii (Action Programme for Centralised Biogas Plants) i Wielkiej Brytanii (Non Fossil Fuel Obligation). Dzięki zaostrzeniu przepisów dotyczących zanieczyszczenia wód, wysokich podatków obciążających energię pochodzącą ze źródeł nieodnawialnych – dogodne warunki do rozwoju fermentacji mogą być również spełnione.

Na początku biogaz wykorzystywano jako źródło ciepła, ale od kilkudziesięciu już lat stanowi paliwo do agregatów kogeneracyjnych wytwarzających energię elektryczną i ciepło.

Po uszlachetnieniu biogazu do parametrów zbliżonych do gazu ziemnego możliwe jest stosowanie go jako zamiennik tego kopalnego paliwa (gaz sieciowy, paliwo samochodowe – CNG, sprężony gaz ziemny, a ściślej, sprężony biometan).

Największą zaletą biogazu jest jego uniwersalność: produkcja energii elektrycznej i cieplnej, paliwo silnikowe – CNG. Najbardziej popularne są obecnie instalacje na skroplony propan-butan (LPG), ale to do biogazu należy przyszłość (tak uważają eksperci z firmy inżynierskiej PM Group). Jest on wydajniejszy, tańszy i stanowi odnawialne źródło zasilania w przeciwieństwie do LPG (produkt uboczny podczas rafinacji ropy naftowej).

Stosowanie biogazu ma wiele zalet, m.in. ogranicza emisję gazów cieplarnianych, jest znacznie tańszy od gazu ziemnego i węgla brunatnego, zapobiega zanieczyszczeniu gleb i wód gruntowych, zbiorników powierzchniowych i rzek.

Przykładowa instalacja biogazowni (www.biogazownie.pl)

Projekt instalacji oparty jest na prostych zasadach. Gaz pod wpływem ciśnienia z komory przechodzi do zbiornika gazu. Sygnały ze zbiornika gazu przekazywane są za pomocą przetwornika i używane do sterowania pomiędzy rurą centralną a kotłami. Przełącznik włącz-wyłącz pozwala na zmianę poziomów w zbiorniku gazu pomiędzy membranami.

Schemat biogazowni

Sygnalizator kontrolny i kontrola wykrywania gazu są umieszczone w kanale kontrolnym przylegającym do zbiornika gazu. Sprężarki biogazu nie potrzebują systemu kontrolnego, ponieważ nie ma możliwości wydostania się substancji z systemu. Są one zlokalizowane pomiędzy zbiornikami gazu a urządzeniami do pozyskiwania biogazu.

Przepływomierze są umieszczone na linii gazowej pomiędzy zbiornikiem gazu a komorami i na linii ze zbiornika gazu do boilerów. Gaz transportowany rurą centralną jest mierzony na zasadzie odejmowania wyników. Urządzenie do pozyskiwania biogazu, w miejscach gdzie poziom H2S jest szkodliwy dla urządzenia CHP, ma warstwę antykorozyjną.

Instalacja do uzdatniania biogazu (elementy)

  • Sprężanie gazu surowego w sprężarce do ok. 10 bar (dmuchawa + sprężarka śrubowa).
  • Licznik gazu.
  • Odsiarczanie na tlenkach żelaza (ruda darniowa).
  • Usuwanie dwutlenku węgla, np. metodą wymywania w płuczce wodnej.
  • Osuszanie gazu za pomocą glikolu trójetylowego.
  • Usuwanie przez adsorpcję na węglu aktywnym pozostałych chlorowcowęglowodorów.
  • Zbiornik wyrównawczy.
  • Wodomierz.
  • Regulator ciśnienia gazu.

Ważna lokalizacja biogazowni

Ze względu na bliskość siedzib ludzkich sprawa lokalizacji tego typu obiektów nie jest prosta. Biogazownia powinna być w odpowiedniej odległości od siedzib ludzkich, co jest efektem emisji spalin z układu kogeneracyjnego oraz hałasu. Emisja nieprzyjemnych zapachów ma mniejsze znaczenie, ponieważ proces przebiega w układzie zamkniętym (tylko podczas procesu przyjmowania niektórych odpadów do przerobu są przykre zapachy). Stąd zaleca się niekiedy budowę zamkniętej hali przyjęć wyposażoną w odpowiednie filtry.

Ważne dla wyboru lokalizacji są:

  • odległość, dostęp do pól uprawnych ze względu na koszt rozwiezienia i rozlania odpadu pofermentacyjnego,
  • dostępność do surowców/odpadów zwłaszcza w stanie ciekłym (np. gnojowica) wskazane ekonomicznie jest je pompować, a nie przywozić z większych odległości,
  • dostęp do sieci energetycznej z warunkami technicznymi, z możliwością uzyskania warunków przyłączeniowych.

Uwarunkowania prawne

Biogazownie są to instalacje przemysłowe pełniące takie funkcje, jak:

  • produkcja energii elektrycznej i cieplnej,
  • produkcja odpadu (lub nawozu naturalnego),
  • utylizacja odpadów organicznych.

Projektowanie, budowa i eksploatacja – każdy z tych etapów musi spełnić kilka warunków, z których najważniejsze zawarte są w następujących aktach prawnych (wraz z rozporządzeniami):

  • Ustawa o planowaniu i zagospodarowaniu przestrzennym,
  • Prawo budowlane,
  • Prawo ochrony środowiska,
  • Ustawa o odpadach,
  • Prawo energetyczne,
  • Ustawa o nawozach i nawożeniu,
  • Rozporządzenie (WE) Nr 1774/2002 Parlamentu Europejskiego i Rady z 3 X 2002 ustanawiająca przepisy zdrowotne związane z ubocznymi produktami zwierzęcymi nieprzeznaczonymi do spożycia przez ludzi.

Przy analizie oddziaływania na środowisko warto wziąć pod uwagę następujące uregulowania:

  • Prawo ochrony środowiska,
  • Prawo wodne,
  • Ustawa o ochronie przyrody,
  • Ustawa o ochronie gatunków rolnych i leśnych,
  • Rozporządzenie Rady Ministrów z dnia 9 listopada 2004 roku w sprawie określenia rodzajów przedsięwzięć mogących znacząco oddziaływać na środowisko oraz szczegółowych uwarunkowań związanych z kwalifikowaniem przedsięwzięcia do sporządzenia raportu o oddziaływaniu na środowisko.

Roczne zużycie gazu w Polsce wynosi ponad 14 mld m3. Sumując wydobycie gazu ziemnego i biogazu, byłoby możliwe, by z własnych zasobów zaspokoić (jako kraj) 70 proc. potrzeb.

Prognozy informują, że Polska może produkować rocznie nawet ponad 5 mld m3 biogazu (40 proc. obecnego zużycia gazu ziemnego) dzięki odpadom naturalnym powstającym podczas hodowli zwierząt.

W Polsce, można powiedzieć, ogromne możliwości w tej dziedzinie są po prostu ignorowane, pogłębiając biedę rolników na tle wielu podobnych instalacji biogazu w Niemczech, w Austrii.

Systematycznie rośnie (także wśród tych notowanych na warszawskiej giełdzie) liczba spółek deklarujących chęć budowy instalacji do produkcji biogazu, a następnie energii elektrycznej i cieplnej: 250-470 MW. Można by zadać sobie pytanie, skąd wezmą one co najmniej 3,8-7,1 mld zł na sfinansowanie zaplanowanych inwestycji. Przy szacunkach, optymistycznych założeniach, że zainstalowanie 1 MW mocy będzie kosztowało tylko 15 mln zł.

Zarządy koncernów energetycznych CEZ-u i Enei mówią o strategicznych planach wobec tego segmentu. Na razie jednak biogazowni powstało niewiele.

Biogazownie rolnicze dotychczas oddała do użytku jedynie duńska spółka Poldanor, która na Pomorzu ma cztery obiekty o łącznej mocy 3,43 MW (surowcem są w nich produkty pochodzące bezpośrednio z gospodarstwa rolnego).

Patrząc na strukturę rolnictwa oraz możliwy areał pozyskania biomasy, jest to szansa dla naszego kraju. Potencjał biogazowy Polski znacznie przekracza krajowe zużycie gazu ziemnego, dlatego temat jest wart podjęcia.

Skutki wdrażania technologii biogazowej, w pozytywnym tego słowa znaczeniu, obejmą postęp w nauce i w wielu innych dziedzinach, sektor energetyczny i przemysł, rolnictwo, środowisko naturalne, produkcję zdrowej żywności.

Biorąc pod uwagę bezpieczeństwo energetyczne kraju, produkcja biogazu na dużą skalę może oznaczać zwiększenie tego bezpieczeństwa, zmniejszenie deficytu gazowego państwa, a w długim okresie powinno mieć miejsce uniezależnienie się od importu gazu i wypełnienie ustalonych zobowiązań unijnych dotyczących produkcji biopaliw i energii ze źródeł odnawialnych.

eds.2010.06.k2.ramka.56.a.550x

Strategia Rozwoju Energetyki Odnawialnej zakłada zwiększenie wykorzystania energii ze źródeł odnawialnych, a zwłaszcza energii z biomasy. Bardzo dużym atutem technologii, o czym była już mowa, jest unieszkodliwianie odpadów przy jednoczesnej produkcji czystej dla środowiska energii.

Krajowy Plan Gospodarki Odpadami oraz Strategia Rozwoju Energetyki Odnawialnej stwarzają dużą szansę dla rozwoju technologii fermentacji w Polsce.

W tym roku planowane przez giełdowe (GPW) firmy inwestycje związane z budową biogazowni są szacowane na około 50 mln zł. Stopień ich realizacji zależy w dużym stopniu od pozyskania dodatkowego finansowania w postaci preferencyjnych kredytów lub funduszy pomocowych z Unii Europejskiej.

Rządowe plany rozwoju energetyki odnawialnej w Polsce zakładają budowę 2700 biogazowni do 2020 r. (zobowiązania Polski wynoszą 15 proc. produkcji energii ze źródeł odnawialnych). Dane na koniec ubiegłego roku to czynnych sześć średnich i dużych biogazowni na profesjonalnym poziomie (kilkadziesiąt na różnych etapach realizacji).

Specjaliści dostrzegają w rozwoju biogazowni wiele korzyści zarówno w skali kraju, jak i poszczególnych gmin. W 2008 r. wicepremier i minister gospodarki Waldemar Pawlak zapowiedział, że podejmie działania, które doprowadzą do powstania do 2020 r. przynajmniej jednej biogazowni rolniczej w każdej gminie. Znaczyłoby to, że wybudowanych będzie około 2,5 tys. instalacji tego typu o łącznej mocy od 2 tys. do 3 tys. MW. Około 150 zł za MWh za tyle można uzyskać dzisiaj energię elektryczną z biogazowni. Można dodać także wpływy ze sprzedaży zielonych certyfikatów (energię wytworzono z odnawialnych źródeł – potwierdzenie). Rynkowa cena wynosi około 250 zł.

Koszty budowy linii do produkcji biogazu zaczynają się od kilku milionów złotych. Zwrot z inwestycji ma miejsce w czasie od czterech do dziesięciu lat, w zależności od lokalnego systemu taryfowego. Wdrażanie paliwa przyszłości to dopiero początek działań w tym kierunku.

W Polsce największą na świecie elektrownię na biomasę wybuduje GdF Suez Energia Polska (trzeci co do wielkości producent energii odnawialnej w Polsce). Firma zawarła z Foster Wheeler umowę na budowę Zielonego Bloku o mocy 190 MW. Będzie to największy na świecie blok energetyczny opalany wyłącznie biomasą. Zostanie wybudowany w Elektrowni w Połańcu. Będzie opalany biomasą drzewną oraz biomasą pochodzenia rolniczego – pelletami ze słomy.

Produkcja zielonej energii z tego źródła wystarczy dla potrzeb ponad 400 tysięcy gospodarstw domowych, jednocześnie obniży emisję CO2 o 1,2 miliona ton rocznie. Zakończenie inwestycji i oddanie do eksploatacji planowane jest na grudzień 2012 r. Koszt tej inwestycji wyniesie ponad miliard złotych.

eds.2010.06.k2.ramka.57.a.550x

 

Udostępnij artykuł: