Biogazownie : efektywność, potencjał, koszt, zyskowność, korzyści i wady

Transkrypt

1 Szkolenie Gminny Energetyk Biogazownie : efektywność, potencjał, koszt, zyskowność, korzyści i wady dr inŝ. Jacek Dach Zakład Energetyki Systemów Rolnictwa Instytut InŜynierii Rolniczej Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu Ul. Wojska Polskiego 50, Poznań jacek.dach@up.poznan.pl

2 1. Biogazownie: ogólne informacje

3 Fermentacja metanowa - definicja: - zespół beztlenowych procesów biochemicznych, w których wielkocząsteczkowe substancje organiczne (węglowodany, białka, tłuszcze) są rozkładane do alkoholi lub niŝszych kwasów organicznych, metanu, dwutlenku węgla i wody

4 Biogaz - to gaz pozyskany z biomasy, w szczególności z instalacji przeróbki odpadów zwierzęcych lub roślinnych, oczyszczalni ścieków oraz składowisk odpadów - składa się z metanu (CH 4 ) 50-80% dwutlenku węgla (CO 2 ) 20-50% azotu (N 2 ) siarkowodoru (H 2 S) 1-5% wodoru (H 2 )

5 Wg urzędników Komisji Europejskiej w przyszłości 60% energii z OZE będzie wytwarzanej z biomasy, w tym najwaŝniejszym składnikiem będzie biogaz. W Polsce ze względu na uwarunkowania geograficzne, biomasa będzie równieŝ podstawowym surowcem w dziedzinie Odnawialnych Źródeł Energii. Rząd RP planuje do 2020 r. budowę ponad 2000 biogazowni. MoŜliwe są 3 scenariusze: - Osiągnięcie maksymalnie poziomu kilkuset biogazowni - Zrealizowanie załoŝonego planu - Budowa kilku, a nawet kilkunastu tysięcy biogazowni (zwłaszcza małych i średnich, Wielkopolska moŝe być liderem!) jeśli wejdą dyrektywa odorowa i podatek od emisji metanu.

6 Plany i zobowiązania rządu RP: 1. W UE wprowadzenie zasady 3 x 20 do roku 2020 (wyjątek dla Polski 15% ze względu na ponad 90% oparcie energetyki na węglu). 2. Rada Ministrów podczas posiedzenia 13 lipca przyjęła dokument pt. Kierunki rozwoju biogazowni rolniczych w Polsce w latach Biogazownie stanowią jeden z najwaŝniejszych celów wyznaczonych przez "Politykę energetyczną Polski do 2030". Przewidywane wsparcie finansowe i legislacyjne 3. Dla przedsiębiorstw oraz rolników: biogazownie jako tanie źródło utylizacji odpadów umoŝliwiające uzyskanie dodatkowego dochodu

7 Realizacja planów budowy biogazowni uzaleŝniona jest od dwóch podstawowych czynników: - Czynnik ekonomiczny (opłacalność) - Czynnik prawny (ułatwienia w realizacji inwestycji) Przy korzystnych warunkach tworzonych przez państwo rozwój biogazowni moŝe być bardzo gwałtowny: Niemcy pomoc w wysokości 25% bezzwrotnej dotacji w 2006 roku powstało w ciągu roku blisko 1000 biogazowni Chiny pomoc w wysokości 100% kosztów inwestycji, liczba biogazowni wzrosła z 5 mln w 2004 roku do prawie 25 mln w roku 2009 Istotne: nie ma tam tylu uciąŝliwych barier administracyjnych i prawnych jak w Polsce, umoŝliwiających skuteczną blokadę inwestycji przez grupkę niezadowolonych osób

8 Budowa biogazowni jest inwestycją obarczoną duŝym ryzykiem. Stąd naleŝy podchodzić z duŝą starannością do jej planowania (przewidywana liczba bankructw: 30-40%). O jej powodzeniu decyduje kombinacja dwóch aspektów: Ekonomiczny Technologiczny Z ponad 5000 biogazowni rolniczych działających w Niemczech: - Tylko 1/4 osiągnęła załoŝone przez inwestorów wyniki produkcyjne (80-100% planowanej mocy) - AŜ 1/4 jest na skraju bankructwa lub juŝ zbankrutowała i została przejęta przez banki - Połowa funkcjonuje, ale na znacznie niŝszym poziomie wytwarzanej mocy niŝ było to planowane.

9 Schemat biogazowni rolniczej

10 Przygotowanie surowców

11 Przygotowanie surowców

12 Załadunek substratów

13 Wstępne mieszanie substratów

14 Wstępne mieszanie substratów

15 Komora fermentacyjna

16

17 Konieczność ogrzewania komory Temperatura fermentacji powinna oscylować na poziomie o C, stąd wymagane jest podgrzewanie komór

18 Oczyszczanie biogazu Biogaz moŝe zawierać nawet do 2-4% siarkowodoru, który musi być wyeliminowany przed spaleniem w agregacie kogeneracyjnym (moŝe uszkodzić silnik)

19 Magazynowanie biogazu MoŜliwość składowania biogazu i jego spalania w określonym czasie powoduje, Ŝe biogazownie mogą pracować jako elektrownie szczytowe

20 Spalanie biogazu Spalanie biogazu pozwala na wytworzenie ok. 40% energii elektrycznej i 45% cieplnej (ok. 15% to straty energii)

21 Ciepło wytwarzane podczas spalania moŝe być uŝyte np. suszenia pulpy pofermentacyjnej celem wytworzenia nawozu organicznego Odzysk ciepła

22 Efekty produkcji biogazu Utylizacja odpadów i ich dezodoryzacja Zyski ze sprzedaŝy prądu Zyski ze sprzedaŝy ciepła Wykorzystanie ciepła do ogrzewania fermy czy zakladu Zyski ze sprzedaŝy świadectw pochodzenia energii Uzyskanie nawozu i/lub biomasy opałowej

23 2. Perspektywy rozwoju biogazowni w Polsce i w Wielkopolsce

24 Wielkopolska posiada jeden z największych w kraju potencjał do budowy biogazowni. Dokument Perspektywy rozwoju produkcji energii ze źródeł odnawialnych stworzony w Departamencie Rolnictwa i Rozwoju Wsi Urzędu Marszałkowskiego w Poznaniu podkreśla korzyści z rozwoju OZE: 1. Bezpieczeństwo energetyczne. 2. Zmiana klimatu i globalne ocieplenie. 3. Wzrost popytu na elektryczność. 4. Konkurencyjność cen. 5. Rozwój regionu. W przypadku Wielkopolski rozwój biogazowni moŝe dodatkowo umoŝliwić: - Przetrwanie i dalszy rozwój produkcji zwierzęcej. - Polepszenie stanu środowiska i zapobieganie erozji. - Wzrost zamoŝności rolników i przedsiębiorców wielkopolskich.

25 DuŜy udział uŝytków rolnych w powierzchni województwa

26 Wielkopolska: 226 gmin, wysoki poziom rozwoju rolnictwa. Wg planów rządowych: teoretycznie nawet ponad 200 duŝych biogazowni (moc 1-2 MW) do 2020 r. Po wejściu w Ŝycie Dyrektywy antyodorowej konieczne stanie się równieŝ rozwijanie mniejszych biogazowni, przeznaczonych dla średnich i grup mniejszych gospodarstw. Potencjał rynkowy małych biogazowni w Wielkopolsce: - Produkcja zwierzęca (za GUS 2008 r.): bydło 0,8 mln sztuk, trzoda 4,6 mln, drób ponad 30 mln. - Produkcja roślinna: prawie 1,5 mln ha zasiewów. - Bardzo rozwinięty sektor przetwórstwa Ŝywności, generujący odpady (resztki warzywne, wywary, podłoŝe popieczarkowe, rzeźnie itp.).

27 Największa produkcja Ŝywca w Wielkopolsce na tle kraju Uwaga!! Dyrektywa antyodorowa nadciąga!

28 Typowa biogazownia rolnicza w Niemczech (komora fermentacyjna 1000 m 3, moc 0,38 MW): gospodarstwo 280 ha, 220 sztuk bydła mlecznego, produkcja biogazu z gnojowicy, kiszonki z kukurydzy oraz z dodatkiem ziarna zbóŝ złej jakości i/lub słomy W przypadku dobrze działającej technologii zysk ze sprzedaŝy energii elektrycznej (i ewentualnie cieplnej) znacznie przewyŝsza dochody z produkcji bydła

29 Koszty pozyskania substratów czyli własne substraty to najlepsze rozwiązanie * Surowce roślinne koszt pozyskania nawet do zł/t * Odchody zwierzęce przyjmuje się jako bezkosztowe * Odpady rolnicze i z przemysłu przetwórczego: bardzo korzystne rozwiązanie dla przedsiębiorcy: - Dodatkowy dochód za utylizację - ObniŜenie uciąŝliwości odorowej i sanitarnej - Wysoka wydajność biogazowa - Brak problemów z transportem 1 tona gnojowicy: m 3 biogazu (60% CH 4 ) 1 tona kiszonki z kukurydzy: 180 m 3 biogazu(56% CH 4 ) 1 tona odpadów zwierzęcych: 550 m 3 biogazu (68% CH 4 ) czyli licząc energetycznie przychód: 1 t = 550 m 3 * 2,9 kwh/m 3 = 1,595 MWh * 450 zł/mwh = 717 zł

30 3. Jak oceniać inwestycje w biogazownie?

31 Czy moŝliwe jest stawianie małych biogazowni na własne potrzeby w świetle prawa? * Przy produkcji całkowicie na własne potrzeby nie trzeba posiadaćŝadnych zezwoleń (poza ewentualnymi zezwoleniami budowlanymi zbiornik powyŝej 25 m 3 objętości). * NIE opłaca się wytwarzać energii tylko na własne potrzeby. SprzedaŜ całości energii elektrycznej i jej zakup na własne potrzeby jest najbardziej opłacalny. * Od 2010 r. rolnicy chcący produkować i sprzedawać energię elektryczną są zwolnieni z obowiązku ubiegania się o koncesję w URE, wystarczy wpis w ARR. * Małe biogazownie (poniŝej 0,4 MW) mogą być zwolnione z obowiązku przeprowadzania skomplikowanej procedury wykonania raportu oddziaływania na środowisko, moŝe być zastosowana karta informacyjna przedsięwzięcia.

32 Jakie są ograniczenia prawne lub technologiczne przy takiej inwestycji? * Małe biogazownie mają łatwiejszą sytuację prawną z punktu widzenia uzyskiwanych pozwoleń niŝ duŝe instalacje. * Z powodów technologicznych nie mogą być one za małe (koszty ogrzewania zbiorników wzrastają proporcjonalnie z ich zmniejszaniem się). * Sieci energetyczne nie chcą podłączać instalacji mniejszych niŝ kw mocy. * Niewielka moc ( kw) ułatwia podłączenie małej biogazowni do sieci energetycznej nawet na obszarach o słabo rozwiniętej infrastrukturze energetycznej. Trzeba upewnić się, czy jest moŝliwe podłączenie do sieci (wysłać zapytanie do lokalnego operatora sieci).

33 Technologie: * Oferta firm zachodnich mało rozbudowana (firmy nie są zainteresowane wejściem w rynek biogazowni poniŝej 0,4 MW mocy zbyt mały zysk). * Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu dysponuje technologiami dla biogazowni rolniczych bazujących na podstawowych substratach rolniczych i odpadowych (gnojowica, obornik, kiszonki, buraki, wywar gorzelniany, serwatka, podłoŝe popieczarkowe, odpady z rzeźni). * Specjaliści z UP w Poznaniu dysponują równieŝ technologiami zagospodarowania pulpy pofermentacyjnej oraz badaniami jej wykorzystania jako nawozu rolniczego.

34 Schemat instalacji i najwaŝniejsze koszty: Energia elektryczna cieplna Systemy sterowania i monitoringu Agregat kogeneracyjny Składowanie przygotowanie substratów Fermentory oraz instalacje Składowanie / przetworzenie pulpy Łączny koszt inwestycji dla biogazowni o mocy 0,25 MW el w wersji podstawowej - ok. 1-1,2 mln zł netto (plus ewentualnie koszty opracowania technologii dla substratów tzw. trudnych )

35 Jakie przychody? Biogazownia o mocy 0,25 MW Praca w roku: 8000 h Wyprodukowana energia elektryczna: 2000 MWh Przychód z tytułu sprzedaŝy energii elektrycznej i zielonych certyfikatów: 2000 MWh * 450 zł/mwh = zł rocznie MoŜliwy przychód z tytułu sprzedaŝy energii cieplnej (Ŝółte certyfikaty ok. 130 zł/mwh) Wykorzystanie pulpy pofermentacyjnej jako nawozu: Wartość 1 tony pulpy z uwagi na zawartość NPK: zł, bardzo korzystne działanie na glebę, w tym antyerozyjne. W przyszłości: Uniknięcie kar płaconych za generowanie odorów

36 Ceny za energię elektryczną wytwarzaną z biogazu W Polsce jedne z najniŝszych w Europie Źródło: Ludwik Latocha Biogazownie rolnicze w krajach UE

37 4. Podsumowanie

38 Podsumowując: Dobrze zaplanowana biogazownia zasadniczo polepsza lokalnie stan środowiska i zmniejsza zagroŝenie sanitarne. Ale im większa biogazownia tym większe protesty społeczne! Konieczna jest edukacja społeczna w celu zmniejszenia protestów i obaw przed biogazowniami. Małe biogazownie mogą być tanie w budowie, a przy tym przynosić bardzo znaczący przychód rolnikom i małym przedsiębiorcom z branŝy Ŝywnościowej. Urząd Marszałkowski wraz z Uniwersytetem Przyrodniczym w Poznaniu współpracuje w celu budowy doświadczalnoedukacyjnej małej biogazowni w Gospodarstwie Doświadczalnym UP w Złotnikach k/poznania

39 Dziękuję za uwagę Kontakt: