Biogaz zintegrowany z siecią gazową alternatywa dla rozwoju biogazowni rolniczych w Polsce?

Transkrypt

1 Biogaz zintegrowany z siecią gazową alternatywa dla rozwoju biogazowni rolniczych w Polsce? Autor: Michał Ćwil, dyrektor generalny PIGEO ( Czysta Energia nr 5/2011) Liczba koncesjonowanych jednostek biogazowych, wg danych URE, wyniosła na koniec 2010 r Ich łączna moc elektryczna zainstalowana to 82,5 MW. Najwięcej instalacji eksploatuje biogaz pozyskany ze składowisk odpadów oraz oczyszczalni ścieków. Tylko osiem instalacji produkuje energię w oparciu o biogaz rolniczy (tab. 1). Tab.1. Instalacje biogazowe w Polsce przyłączone do sieci Moc zainstalowana Elektrownie biogazowe Ilość instalacji (szt.) (MW) wytwarzające energię z biogazu rolniczego 8 8,416 z biogazu z oczyszczalni 55 28,144 ścieków Z biogazu składowiskowego 80 45,994 Razem ,554 Stan na koniec 2010 r. Źródło: URE Przyczyny dysproporcji w produkcji biogazu Przyczyną dysproporcji w liczbie mocy zainstalowanych w poszczególnych technologiach biogazowych jest system wsparcia energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych, przyjęty w Polsce w 2005 r. w następstwie akcesji Polski do Unii Europejskiej i konieczności implementacji Dyrektywy 2001/77/WE Parlamentu Europejskiego i Rady z 27 września 2001 r. w sprawie wspierania produkcji na rynku wewnętrznym energii elektrycznej wytwarzanej ze źródeł odnawialnych. Polska przyjęła system tzw. zielonych certyfikatów dla wspierania energii elektrycznej, z OZE, który promuje jednakowo każdą jednostkę energii elektrycznej bez względu na wykorzystane źródło odnawialne czy zastosowaną technologię. Oznacza to, że taki sam przychód uzyska przedsiębiorca, który wyprodukuje 1 MWh energii elektrycznej z biogazu rolniczego, jak ten, który wytworzy ją w oparciu o biogaz wysypiskowy lub z osadów ściekowych. Biorąc pod uwagę to, że surowiec do wytwarzania biogazu wysypiskowego lub z osadów ściekowych pozyskiwany jest praktycznie bezkosztowo, biogaz rolniczy w Polsce nie jest w stanie przy obecnych uwarunkowaniach konkurować na rynku energii z innymi rodzajami biogazu. Z uwagi na przyjęty w Polsce 13 lipca 2010 r. dokument strategiczny zatytułowany Kierunki rozwoju biogazowni rolniczych na lata wielu przedsiębiorców zaczęło interesować się rynkiem biogazu rolniczego w Polsce. Program zakłada wprowadzenie uwarunkowań rozwoju sektora w taki sposób, aby do końca 2020 r. powstało ok instalacji na biogaz rolniczy, nie tylko w oparciu o wytwarzanie energii elektrycznej i ciepła przy biogazowni, ale także w oparciu o wtłoczenie biogazu do sieci gazowej dystrybucyjnej i dopiero dalsze wykorzystanie w celach energetycznych przez jego odbiorcę.

2 Dopiero nowelizacja ustawy Prawo energetyczne (P.e.) dokonana Ustawą z 8 stycznia 2010 r. (DzU nr 21, poz. 104) zwana dalej nowelą ustawy P.e. nadała od dnia 1 stycznia 2011 r. możliwość wprowadzania biogazu do sieci gazowej dystrybucyjnej. Przedtem wykorzystanie biogazu (dowolnego rodzaju) w celach energetycznych możliwe było tylko do wytwarzania energii elektrycznej i/lub ciepła. Nadal pozostaje możliwość (poprzez mechanizmy finansowe) zapoczątkowania wykorzystania biogazu w transporcie drogowym. Alternatywne zagospodarowanie biogazu poprzez jego wtłoczenie do sieci gazowej, może mieć miejsce dzięki zmianie definicji paliw gazowych określonych art. 3 pkt 3a Ustawy Prawo energetyczne z 10 kwietnia 1997 r. (zwana dalej ustawą P.e.), która rozszerzyła rodzaje gazów o biogaz rolniczy. To pierwsza sytuacja, w której ustawodawstwo polskie wyłania prawnie definicję biogazu rolniczego (art. 3 pkt 20a ustawy P.e.), określonego mianem paliwa gazowego otrzymywanego w procesie fermentacji metanowej z następujących surowców: surowców rolniczych, produktów ubocznych rolnictwa, płynnych lub stałych odchodów zwierzęcych, produktów ubocznych lub pozostałości przemysłu rolno-spożywczego, biomasy leśnej. Definicja przedmiotowo odnosi się do sztucznie wprowadzonych surowców wykorzystywanych do wytwarzania biogazu w procesie fermentacji metanowej, szczególnie kiedy obejmują one także biomasę leśną. Przyjęta definicja wprowadziła kontrowersje w zakresie pochodzenia surowców. Chodzi tu choćby o danie możliwości wykorzystania do procesu zbiogazowania gliceryny pochodzącej z przemysłu spożywczego i zakaz jej stosowania w przypadku pozyskania jej z przemysłu rafineryjnego w celu klasyfikowania produkowanego biogazu jako rolniczego. Potrzebna zmiana definicji biogazu rolniczego Obecnie właściwa komisja sejmowa obraduje nad kolejną nowelą ustawy Prawa energetycznego, w której planuje się uściślić definicję biogazu rolniczego. Niemniej dziś jedynie biogaz rolniczy określony przytoczoną definicją uznany został za paliwo gazowe, co nadaje mu możliwość integracji z siecią gazową dystrybucyjną. Żaden inny rodzaj biogazu (np. wysypiskowy, z osadów ściekowych lub biogaz powstały z mieszaniny surowców z przedmiotowej definicji biogazu rolniczego i innych) nie jest w rozumieniu ustawy P.e. paliwem gazowym i nie może być (z prawnego punktu widzenia) sprzęgnięty z gazową siecią dystrybucyjną i wykorzystany w celach energetycznych. Zatem jedynie przedsiębiorcy wytwarzający biogaz rolniczy mają alternatywę rozwoju biogazowni albo w oparciu o miejscowe wytwarzanie energii elektrycznej i/lub ciepła po integracji biogazowni z układem CHP i integracji jednostki z siecią elektroenergetyczną, a także cieplną lub poprzez sprzęgnięcie biogazowni z gazową siecią dystrybucyjną i sprzedaż biogazu spółce obrotu paliwami gazowymi. Biogaz rolniczy w sieci Wtłoczenie biogazu rolniczego do sieci może nastąpić dopiero po przystosowaniu jego parametrów do jakości gazu transportowanego w sieci. Minister właściwy ds. gospodarki

3 powinien przyjąć do końca 2010 r. stosowne rozporządzenie, które określić ma m.in. wymagania jakościowe dla biogazu rolniczego wtłaczanego do sieci poszczególnych grup/podgrup oraz algorytm przeliczania biogazu rolniczego na ekwiwalentną ilość energii elektrycznej wspieranej brązowymi certyfikatami. Obecnie (koniec kwietnia 2011 r.) Ministerstwo Gospodarki nie przyjęło rozporządzenia. W projektowanej wersji, przekazanej do konsultacji społecznych jeszcze latem ub.r., ilość energii elektrycznej ekwiwalentnej uzależniona jest od iloczynu ilości wtłoczonego do sieci biogazu rolniczego, wartości opałowej biogazu rolniczego i referencyjnej wartości sprawności elektrycznej: n E OZEekw = ( M i r i ) η i= m gdzie poszczególne symbole oznaczają: E OZEekw ekwiwalentna ilość energii elektrycznej wytworzonej w odnawialnym źródle energii, n ilość partii biogazu rolniczego wprowadzanego do sieci dystrybucyjnej gazowej, m numer kolejnej partii, M ilość biogazu rolniczego wprowadzanego do sieci dystrybucyjnej gazowej w m 3, r wartość opałowa biogazu rolniczego mierzona w MJ/m 3, η referencyjna wartości sprawności elektrycznej (42%). W projekcie rozporządzenia nie przypisano jednostki dla energii ekwiwalentnej określonej symbolem E OZEekw. Jednakże z uwagi na przyjęty zapisem noweli ustawy P.e. system wsparcia zakładamy, że powinna to być MWh. Wtedy należałoby rozszerzyć przytoczony algorytm o współczynnik 3,6 w celu zachowania równości i kwalifikowania właściwej ilości energii elektrycznej jako poddawanej certyfikowaniu świadectwami pochodzenia biogazu rolniczego (certyfikaty brązowe). Warto przy tym zaznaczyć, że zasady rynkowe są dla nich takie same jak dla znanych certyfikatów zielonych. Odmienna nazwa ma za zadanie jedynie odróżnienie pochodzenia energii: zmierzonej fizycznie wyprodukowanej w źródle odnawialnym (zielone) od ekwiwalentnej obliczonej na podstawie algorytmu (brązowe). Ich wartość, rejestr i podmioty zobligowane do ich zakupu są jednakowe. Kontrowersje wokół wartości referencyjnej Bardziej kontrowersyjna wydaje się przyjęta wartość referencyjnej sprawności na poziomie 42%. Można domyślić się, że zbiega się ona z referencyjną wartością sprawności dla wytwarzania rozdzielnego energii elektrycznej w jednostce oddawanej do użytku w 2010 r. zużywającej biogaz do wytwarzania energii, określonej w Rozporządzeniu Ministra Gospodarki z 26 września 2007 r. (DzU nr 185, poz. 1314, ze zm.), zwanego dalej rozporządzeniem CHP. Tworzone przepisy wspólnotowe i w dalszej kolejności przygotowywane nowelizacje rozporządzenia CHP wprowadzą nowe (większe wartości zharmonizowanych referencyjnych wartości sprawności dla rozdzielnego wytwarzania energii elektrycznej). Dlatego, ustalając ściśle określoną wartość dla η, pozbawia się możliwości jej zwiększenia w analogii do spodziewanych zmian w rozporządzeniu CHP. Biogaz to gaz pozyskany z biomasy, składający się głownie z metanu o jego zawartości w granicach ok %. Biogaz

4 rolniczy spełniający kryteria parametrowe określone w projektowanym rozporządzeniu w celu wtłoczenia do sieci gazowej charakteryzuje się zawartością metanu na poziomie 97-98%. Dlatego gaz określony tak wysokimi parametrami jak w projektowanym rozporządzeniu biogaz rolniczy (nazywany biometanem) po zastosowaniu dostępnej techniki oczyszczania nie może być porównywany z biogazem (CH 4 o zawartości 50-75%) pod względem referencyjnej wartości sprawności. Zatem wskazane jest zwiększenie η przynajmniej do wartości odpowiadającej wartości przyjmowanej dla gazu ziemnego (zgodnie z rozporządzeniem na 2011 r. wartość ta wynosi 52,5%), z uwagi na znacznie niższe przychody, wyższe koszty eksploatacyjne, wyższe nakłady inwestycyjne w porównaniu do równoważnej jednostki opartej na wytwarzaniu energii elektrycznej i ciepła w kogeneracji z biogazu rolniczego. W celu określenia pożądanej dla rozwoju biometanowni rolniczych wartości referencyjnej sprawności poddano analizie tabela 2 porównawczej przychody dla dwóch uproszczonych modeli biogazowni o umownej mocy zainstalowanej 1 MWel: zintegrowanej z układem CHP oraz zintegrowanej z instalacją do oczyszczania biogazu i wtłaczania do sieci gazowej. Tab. 2. Założenia do analizy porównawczej przychodów dla biogazowni zintegrowanej z układem CHP oraz biogazowni zintegrowanej z siecią gazową. Wyszczególnienie biometanownia biogazownia CHP zintegrowana z siecią gazową Moc zainstalowana (MW) 1 - Moc zainstalowana (MW) 1,06 - koszt instalacji biogazowni (zł) koszt instalacji CHP i przyłącza SN/instalacji do oczyszczenia biogazu i wtłaczania biogazu (zł) Liczba godzin pracy jednostki wytwórczaj w ciągu roku (h) Produkcja biogazu nieoczyszczonego rocznie (m 3 ) Sprawność referencyjna elektryczna (%) Sprawność ciezła (%) 41 0 Produkcja energii elektrycznej rocznie (MWh) Produkja ciepła rocznie (GJ) Produkcja biogazu oczyszczonego rocznie (m 3 ) Własne zyżycie energii elektrycznej rocznie (MWh) Własne zużycie ciepła rocznie (GJ) Wartość opałowa biogazu/biogazu oczyszczonego (MJ/m 3 ) Wartość ciepła spalania biogazu/biogazu oczyszczonego (MJ/m 3 ) 19,5 38 Cena energii elektrycznej sprzedawana/kupowana (zł/mwh) 195, Cena ciepła sprzedawanego/kupowanego (zł/gj) Cena biogazu oferowanego do sprzedaży (zł/m 3 ) 0 1 Cena certyfikatu zielonego/brązowego (zł/mwh) Cena certyfikatu z kogeneracji (zł/mwh) 50 - Na podstawie przyjętych założeń oraz uwarunkowań rynkowych porównano przychody pomniejszone o koszty operacyjne związane z własnym zużyciem energii przez instalacje biogazowe (tab. 3).

5 Tab. 3. Porównanie przychodów z biogazowni zintegrowanej z CHP i zintegrowanej siecią gazową Wyszczególnienie biometanownia biogazownia CHP zintegrowana z siecią gazowa Koszty operacyjne związane z zużyciem energii Przychody, brak odbiorcy ciepła w modelu CHP Przychody, z odbiorcą ciepła CHP jest jednostką wysoko sprawną i cała ilość energii elektrycznej jest certyfikowana świadectwami pochodzenia z kogeneracji Przychody pomniejszone o koszty operacyjne związane z zużyciem energii, brak odbiorcy ciepła w modelu CHP Przychody pomniejszone o koszty operacyjne związane z zużyciem energii, model biogazowni CHP z odbiorcą ciepła CHP jest jednostką wysoko sprawną i cała ilość energii elektrycznej jest certyfikowana świadectwami pochodzenia z kogeneracji Przedstawiona w tab. 3 analiza wskazuje, że przychody z biogazowni CHP nawet w modelu, gdzie nie ma możliwości zagospodarowania ciepła (brak szansy na pozyskanie certyfikatów z kogeneracji i brak przychodów ze sprzedaży ciepła), są wyższe aniżeli dla biogazowni zintegrowanej z siecią gazową. Dopiero zwiększenie wartości sprawności do 65% daje porównywalne współczynniki stopy zrotu z inwestycji w biogazownie w obu modelach. Warto zaznaczyć, że obecnie system wsparcia dla biogazowni rolniczych CHP nie pozwala na dynamiczny rozwój instalacji. Dlatego bez radykalnej zmiany referencyjnej sprawności w projektowanym algorytmie do wartości ponad 65% dla certyfikatów brązowych z biogazu rolniczego nie będzie alternatywy dla rozwoju biogazu rolniczego, a projektowane przepisy rozporządzenia, które już o kilka miesięcy są spóźnione, staną się przepisami martwymi.