Efektywne wykorzystanie biomasy dla celów energetycznych

Transkrypt

1 Efektywne wykorzystanie biomasy dla celów energetycznych prof. dr hab. Adam Guła Mgr inż. Wojciech Goryl Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie i Stowarzyszenie The Krakow Institute for Sustainable Energy Seminarium biomasowe w Człuchowie 2-3 października 2014, Wierzchowo-Dworzec, gm. Człuchów

2 Biomasa

3 Biomasa może być wykorzystywana w różny sposób do produkcji: bio-paliw energii elektrycznej ciepła ale...

4 Jeżeli rozważymy dany areał BIOMASA jest ZASOBEM OGRANICZONYM determinowanym przez dostępność ziemi, jakość gleby, klimat...

5 Nie możemy wykorzystać jej jedynie do produkcji energii, ponieważ potrzebujemy jej jako żywności do produkcji pasz dla przemysłu drzewnego...

6 Globalne vs Lokalne duże vs małe/średnie jednostki

7 Duże jednostki wykorzystują biomasę do przetwarzania jej w inną formę energii potrzebując dostaw biomasy z odległych źródeł

8

9 Dwa główne problemy z przewożeniem biomasy na znaczne odległości: Transport Ryzyka fitosanitarne i bioinwazje

10 Transport

11 Problem: wysoka energochłonność i emisyjność podczas transportu biomasy: Niska gęstość energii Niska gęstość usypowa Typowo 50% w porównaniu do węgla np. ciężarówka średnio przewozi 4 razy mniej energii w porównaniu do przewożonego węgla

12 Hipotetyczny przykład 500 ton/dzień, tj. 50 ciężarówek 10 tonowych dziennie Elektrownia o mocy 400 MW 5% en. elektrycznej z biomasy razy 100 km daje 5000 km/dzień (w jedną stronę) każdego dnia

13 Moskowa - Lisbona via PL 5100 km Źródło: Opracowanie własne

14

15 Morze Bałtyckie Rosja Litwa Niemcy Białoruś Czechy Ukraina Słowacja ekologiczny-paradoks

16 Ryzyka fitosanitarne i bioinwazje

17 Transport i składowanie biomasy na powietrzu Ryzyko rozprzestrzeniania się pyłu z grzybami, bakteriami, nasionami inwazyjnymi, szkodnikami, insektami i chorobami Ludzie zarabiający na transporcie biomasy wskazują, że nie ma żadnych dowodów na to (jeszcze) ALE Jeżeli pojawią się BĘDZIE ZA PÓŹNO

18 Barszcz Sosnowskiego (Heracleum sosnowskyi) Przywieziony ze Związku Radzieckiego w latach 50. jako pasza dla zwierząt. Obecnie nie wykorzystywane i praktycznie niemożliwe do wyeliminowania.

19 Problemy za bramą elektrowni

20 Przykłady problemów technologicznych: Żużlowanie Korozja chlorowa Mielenie Straty energii spadek sprawności

21 Niekorzystny wpływ współspalania biomasy na wymienniki ciepła w kotle Procesy S&F Żużlowanie i osadzanie Korozja Korozja wysokotemperaturowa Chlorowa Duża zawartość związków alkalicznych w biomasie Związki chloru w biomasie

22

23

24

25 Pożary Trzy ostatnie wypadki w Polsce: 1) Dolna Odra, ) Turów, ) EC Żerań,

26 Jest to bardzo kosztowne przedsięwzięcie

27 Przedsiębiorstwa energetyczne NIE ROBIŁYBY TEGO JEŻELI NIE BYŁYBY (ZA)SOWICIE WYNAGRADZANE

28 POLSKA

29 Biomasa jest najważniejszym źródłem energii odnawialnej w Polsce

30 Potencjał rynkowy OZE [PJ] Prognoza dla Hydro Wind on-shore Geothermal/heat pumps Wind off-shore Solar thermal Biomass

31 5,55% 1,76% 2,58% 3,56% 0,41% 0,29% 0,13% 85,72% Solid biomass Biofuels Wind Hydro Biogas Waste Heat pumps Solar Produkcja energii w Polsce z OZE w 2011 GUS, Rocznik statystyczny 2011, Warszawa, Listopad 2012

32 Problemem jest, z punktu widzenia redukcji emisji CO 2 że potencjał ten jest wykorzystywany w (bardzo) zły sposób

33 2% 15% 1% 82% system power & cogeneration plants industrial power & cogeneration plants municipal district heating plants industrial heating plants Wykorzystanie biomasy do produkcji energii w Polsce w 2011 GUS, Rocznik statystyczny 2011, Warszawa, Listopad 2012

34 Prognoza z 2005 (podyktowana dyrektywą 2001/77/EC) Electricity production [TWh/y] Fossil fuels: 144,1 155,1 175,0 RES, from which: 4,6 12,0 20,0 Hydro energy 2,1 2,1 2,2 Wind energy 0,1 3,9 6,5 Solar energy (PV) 0,000 0,003 0,022 Biomass and waste 2,3 6,0 11,3 Total 148,6 167,1 195,1 10 TWh/y

35 ZA KAŻDĄ MWh ZIELONEJ ENERGII ELEKTRYCZNEJ PRODUCENCI ENERGII dostawali (dostają?) około 3 RAZY WIĘCEJ niż za MWh energii z węgla

36 Zakładając osiągnięcie celu dla 2015 roku wyniosłoby to 700 mln EUR /rocznie!! Obecnie było to około 400 mln EURO/rocznie, (zakładane są kolejne spadki)

37 Czy jest jakaś alternatywa? Załóżmy że: Zamiast wytworzyć 10 TWh/rok energii elektrycznej z biomasy wykorzystamy ją do produkcji ciepła w gospodarstwach wiejskich.

38 10 TWh energii elektrycznej to 36 PJ ciepła W polskich warunkach gospodarstwo rolne potrzebuje 30 kw na cele grzewcze co daje około 240 GJ / rok Oznacza to że 10 TWh ciepła zaspokoi potrzeby cieplne w około gospodarstwach rolnych

39 Źródło: Lewa oś - (GUS); Prawa oś - Gula A. and Goryl W. Polish Journal of Environmental Studies, 4(2014), str

40 Dałoby to taki sam efekt redukcji emisji w rzeczywistości ZNACZNIE WIĘKSZY! UNIKNIĘTOBY STRAT ENERGII W TRANSPORCIE I PRZYGOTOWANIU PALIWA SPRAWNOŚĆ CYKLU TERMODYNAMICZNEGO

41 Technologia istnieje i jest dostępna

42 Jednakże, brakuje wsparcia dla zielonego ciepła Całkowity rynek w Polsce na małe kotły biomasowe szacowany jest na tysięcy jednostek o mocy kw, ale rolników nie stać na pokrycie kosztów inwestycyjnych w kotły biomasowe.

43 Dla rolników wsparcie finansowe jest konieczne do zakupu i instalacji kotła biomasowego

44 Model INVERT Programu EU-EIE: dotacje w wysokości 40 % kosztów inwestycyjnych spowodują gwałtowny wzrost popytu na kotły biomasowe i będzie stanowiło to tylko(4-8%) pieniędzy obecnie wydawanych na zielony prąd (jeżeli zakładane cele zostaną utrzymane)

45 WNIOSEK: produkcja energii elektrycznej z biomasy NIE jest optymalnym wykorzystaniem biomasy do osiągnięcia celów środowiskowych

46 Preferowana alternatywa dla krajów z podobnym klimatem do polskiego: lokalne wykorzystanie biomasy do celów grzewczych na terenach wiejskich (gdzie występuje) minimalizacja potrzeb transportowych tworzenie lokalnych miejsc pracy i rozwój terenów wiejskich

47 Podstawową zasadą wykorzystania biomasy powinno być: przede wszystkim lokalne wykorzystanie biomasy w przypadku wystąpienia nadwyżki można ją odsprzedać (najlepiej w najbliższym sąsiedztwie)

48 DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ