Mikrobiogazownie rolnicze atrakcyjność inwestycyjna

Transkrypt

1 Mikrobiogazownie rolnicze atrakcyjność inwestycyjna Autor: Andrzej Curkowski, Anna Oniszk-Popławska, Instytut Energetyki Odnawialnej, Warszawa ( Czysta Energia nr 3/212) Według oficjalnych dokumentów oraz niezależnych prognoz, sektor biogazu rolniczego w Polsce w bieżącej dekadzie będzie się dynamicznie rozwijał, a tempo wzrostu będzie jednym z najwyższych wśród poszczególnych technologii OZE. Dane z rynku deweloperów i inwestorów wskazują na to, że w ciągu najbliższych lat pozycja biogazu rolniczego umocni się na rynku energii, głównie dzięki realizacji dużych instalacji. Ze względu na rozdrobnioną strukturę polskiego rolnictwa punktem przełomowym w rozwoju tej technologii może być dopiero popularyzacja małych instalacji. Uwarunkowania rozwoju Oczekuje się, że polityczna przychylność dla rozwoju instalacji energetyki rozproszonej, zlokalizowanych w typowych gospodarstwach rolnych, zaowocuje wkrótce wprowadzeniem specjalnych mechanizmów wsparcia, obejmujących małe biogazownie rolnicze o mocach do kilkuset kilowatów, które mogłyby powstać w większości polskich gmin dysponujących odpowiednim zasobem surowcowym. Według przedstawionego przez Ministerstwo Gospodarki projektu ustawy OZE, jako mikrobiogazownie, wymagające wyższego poziomu wparcia, traktowane byłyby instalacje o mocy do 1 kw e. Zamieszczone w niniejszym artykule informacje na temat opłacalności inwestycji w mikrobiogazownie opracował Instytut Energetyki Odnawialnej na potrzeby Ministerstwa Gospodarki ( Analiza dotycząca wprowadzenia kryteriów i niezbędnych mechanizmów wsparcia dla rozwoju mikrobiogazowni w Polsce ). Definicja mikrobiogazowni nie jest obecnie precyzyjna i w praktyce wynika z lokalnych uwarunkowań, związanych w szczególności z wielkością i możliwościami produkcyjnymi gospodarstw rolnych. Pośrednio ramy do tej klasyfikacji stwarza Dyrektywa Kogeneracyjna 24/8/WE, zgodnie z którą jednostka mikrokogeneracji oznacza instalację o mocy poniżej 5 kw e, natomiast jednostka kogeneracji na małą skalę oznacza instalację poniżej 1 MW e. Zapisy te są jednak w różny sposób transponowane do krajowych systemów wsparcia. W związku z tym np. w Austrii małe biogazownie, korzystające z wyższego wsparcia, mieszczą się w granicach 5 kw e -1 MW e, a średnia moc to 25 kw e. W Niemczech funkcjonuje 15 małych instalacji o mocy do 15 kw e, co stanowi 21% wszystkich eksploatowanych biogazowni rolniczych, natomiast średnia moc zainstalowana biogazowni to 45 kw e. W projekcie ustawy OZE natomiast, skierowanym 22 grudnia ub.r. do konsultacji społecznych, ustawodawca zaproponował górną granicę wielkości mikrobiogazowni na poziomie 1 kw e. W Polsce wysoki stopień rozdrobnienia rolnictwa i mniejsza niż w większości krajów UE koncentracja produkcji zwierzęcej, wyrażona obsadą zwierząt (DJP) na gospodarstwo, stanowią istotne ograniczenia możliwości produkcyjnych i inwestycyjnych. Barierą są także wyższe koszty jednostkowe mikrobiogazowni, związane z efektem skali. Z prowadzonego przez Instytut monitoringu rynku inwestycji (wg Bazy Danych Inwestycje Biogazowe 212) wynika, że w obecnych warunkach nadal wśród inwestorów przeważa zainteresowanie dużymi instalacjami kogeneracyjnymi, o mocach elektrycznych w granicach,5-2 MW e. Średnia moc zainstalowana krajowych instalacji w 211 r. wynosiła,9 MW e 1. W październiku 211 r. do konkursu na dofinansowanie mikrobiogazowni z PROW w ramach Działania 311. Różnicowanie w kierunku działalności nierolniczej zgłoszono realizację ponad 176 nowych instalacji o mocy do 1 kw e (patrz rys. 1). Najwięcej projektów pochodziło z województwa wielkopolskiego, które charakteryzuje się wysokotowarową strukturą produkcji.

2 Rys. 1. Liczba wniosków złożonych o dofinansowanie mikrobiogazowni w ramach PROW z podziałem na województwa 2 Przy założeniu pomyślnej finalizacji obecnie podjętych inwestycji do 22 r. oczekiwana jest realizacja ponad 1 mikrobiogazowni o sumarycznej mocy zainstalowanej ponad 5 MW e 3. Warunki opłacalności budowy Zestawienie wysokości nakładów inwestycyjnych dla biogazowni o elektrycznej mocy zainstalowanej do 5 kw e, realizowanych w wybranych krajach UE wykazuje, że wysokość jednostkowych nakładów inwestycyjnych rośnie logarytmicznie dla biogazowni o mocy poniżej 15 kw e (patrz rys. 2). Według danych zawartych na rysunku 2, średni koszt budowy biogazowni o mocy 1 kw e w wybranych krajach europejskich wynosi 2,8 mln zł. W związku z naborem wniosków do PROW pojawili się pierwsi krajowi dostawcy technologii, oferujący realizację inwestycji o mocy do 1 kw e, której jednostkowy koszt jest o połowę niższy, nadal jednak brakuje wiarygodnych danych potwierdzających te założenia. Nie jest też potwierdzony wpływ ograniczenia wysokości nakładów inwestycyjnych na wydajność i niezawodność eksploatacyjną instalacji, dlatego koszt rzędu 1,4 mln zł/1 kw e nie może być uznany za wartość referencyjną w Polsce. Weryfikację tych założeń utrudnia też fakt, że wnioski, które zostały złożone do konkursu PROW działanie 311, mają postać jednostronnych deklaracji i nie posiadają projektów technologicznych oraz kosztorysów. W aktualnych uwarunkowaniach opłacalność budowy biogazowni zależy nadal głównie od dostępnych instrumentów wsparcia zielonej energii elektrycznej oraz ich dostosowania do potrzeb małych instalacji i drobnych inwestorów. W ocenie ekonomicznej projektu mikrobiogazowni - obok wysokości nakładów inwestycyjnych - należy brać pod uwagę również koszty eksploatacyjne, na które składają się w szczególności: zakup i logistyka dostaw substratów, rozwożenie nawozu, naprawy, eksploatacja oraz amortyzacja, ponadto ubezpieczenia i obsługa prawno-finansowa.

3 Najważniejszymi składnikami przychodów mikrobiogazowni są sprzedaż energii elektrycznej i odpowiednich świadectw pochodzenia. Dodatkowe przychody mogą być generowane ze sprzedaży ciepła oraz masy pofermentacyjnej w postaci nawozu, choć analiza wrażliwości pokazuje, że wskaźniki rentowności najbardziej wrażliwe są na wysokość podstawowego wsparcia. 3 Niemcy Austria 25 Wielka Brytania Szwecja 2 Włochy Dania krzywa logarytmiczna EUR/kWe kwe Rys. 2. Zależność nakładów inwestycyjnych od mocy zainstalowanej biogazowni rolniczej 2 Modelowanie wielkości gospodarstwa Utrzymanie jednakowej produkcji energii w biogazowni przy zmniejszeniu ze względów ekonomicznych udziału we wsadzie roślin energetycznych, przekłada się na wzrost zapotrzebowania na gnojowicę oraz pogłowie zwierząt hodowlanych niezbędnych do jej pozyskania (rys. 3). Przy założeniu, że gnojowica pochodzi z własnego gospodarstwa, biogazownia o mocy 1 kw e o proporcji wsadu nawozy naturalne i kiszonka kukurydzy 5:5 będzie wymagała stanu liczebnego zwierząt w wysokości 7 dużych jednostek przeliczeniowych (DJP), o proporcji 8:2 35 DJP, natomiast jeżeli substratem byłaby sama gnojowica aż 8 DJP. Realizacja tego ostatniego wariantu w warunkach polskich byłaby utrudniona z powodu ograniczonej ilości gospodarstw tej wielkości.

4 DJP W ymagana liczba DJP dla biogazowni rolniczej w zależności od mocy 5% kiszonki kukurydzy 5% gnojowicy 2% kiszonki kukurydzy i 8% gnojowicy 1% gnojowicy kwe Rys. 3. Wymagana ilość DJP potrzebna do uzyskania wsadu gnojowicy świńskiej dla poszczególnych wartości mocy zainstalowanej biogazowni 2 Przeanalizowany został także wpływ, jaki ma dobór wielkości instalacji oraz proporcje stosowanych substratów na wymagany areał upraw niezbędny do zaopatrzenia biogazowni w substraty oraz do zagospodarowania masy pofermentacyjnej. Zgodnie z tą zależnością, większy udział roślin energetycznych oznacza mniejsze wymagania odnośnie powierzchni upraw potrzebnej do zagospodarowania nawozu. Biogazownia o mocy 1 kw e o proporcji wsadu nawozy naturalne i kiszonka kukurydzy 5:5 będzie wymagała dostępności pól do nawożenia o areale ok. 12 ha, a w proporcji 8:2-18 ha, natomiast gdyby substratem była sama gnojowica - 32 ha, co ilustruje rysunek 4. W ymagana pow ierzchnia dla biogazow ni rolniczej w zależności od mocy ha uprawa kukurydzy: 2% kiszonki kukurydzy i 8% gnojowicy uprawa kukurydzy: 5% kiszonki kukurydzy, 5% gnojowicy nawożenie: 5% kiszonki kukurydzy 5% gnojowicy nawożenie: 2% kiszonki kukurydzy i 8% gnojowicy nawożenie: 1% gnojowicy kwe Rys. 4. Wymagany areał upraw dla poszczególnych wartości mocy zainstalowanej biogazowni rolniczej 2 Dla biogazowni o danej mocy zazwyczaj wymagana powierzchnia potrzebna do nawożenia jest większa niż powierzchnia przeznaczona pod uprawy energetyczne. Pozyskanie odpowiedniej ilości kiszonki kukurydzy dla tej samej biogazowni przy 5-procentowym jej udziale we wsadzie wymagałoby areału upraw o powierzchni 6 ha, natomiast przy udziale w wysokości 2% - 4 ha.

5 Modelowanie wymaganego poziomu wsparcia W celu przeprowadzenia porównania efektywności różnych wariantów mikrobiogazowni, stworzono matrycę złożoną z 36 modeli biogazowni rolniczych, przypisując sześciu progowym wartościom mocy zainstalowanej: 4, 7, 1, 15, 2 i 25 kw e po sześć rodzajów biogazowni, różniących się proporcją gnojowicy w stosunku do kiszonki kukurydzy. Innym znaczącym parametrem była cena zastosowanej kiszonki - od 1 zł/t (koszt wytwarzania na polach własnych) do 16 zł/t (maksymalny koszt kontraktacji zewnętrznej). Dane wejściowe dla poddanych biogazowni przedstawia tabela 1. Tab. 1 Założenia technologiczne i ekonomiczne biogazowni rolniczych wybranych do analizy ekonomicznej o mocy 4-15 kw e Proporcje substratów kiszonka kukurydzy - gnojowica świńska 1% wagowych - gnojowica świńska 8%-2% wagowych 5%-5% wagowych Cena pozyskania kiszonki kukurydzy [zł/t] - Żródło: IEO: Analiza dotycząca wprowadzenia kryteriów i niezbędnych mechanizmów wsparcia dla rozwoju mikrobiogazowni w Polsce Analiza miała wskazać typy gospodarstw, które mogłyby oprzeć wsad do biogazowni wyłącznie na nawozach naturalnych lub gospodarstwa prowadzące jednocześnie produkcję roślinną i zwierzęcą, mogące stosować we wsadzie mieszankę nawozów naturalnych z kiszonką kukurydzy. Analizowany był wpływ na wymagany poziom wsparcia, jaki miałoby zwiększenie udziału roślin energetycznych w całkowitej masie substratów z 2% do 5% oraz zwiększenie ceny zakupu kiszonki ze 1 do 16 zł. Wybór mieszaniny kiszonki kukurydzy oraz gnojowicy świńskiej w proporcji 2:8 był uzasadniony zaprojektowanym w ten sposób mechanizmem wsparcia w Niemczech (EEG ), gdzie małe biogazownie rolnicze do 75 kw e mogą uzyskać pomoc w wysokości 25 eurocentów/kwh, pod warunkiem, że roczny wsad wagowy odchodów zwierząt stanowi min. 8%. Modelowanie ekonomiczne miało na celu określenie optymalnego poziomu wsparcia dla 36 różnych typów instalacji. W przykładowej analizie ekonomicznej posłużono się programem Biogaz Inwest 211, dostosowanym do doboru technologii oraz modelowania opłacalności mikrobiogazowni rolniczych. Analiza stosowania poszczególnych proporcji nawozów i roślin energetycznych we wsadzie biogazowni, w przeliczeniu na sztuki duże zwierząt (DJP), wykonana dla potrzeb instalacji o mocy zainstalowanej 4-25 kw e, z uwzględnieniem różnej ceny rynkowej kiszonki kukurydzy, przyniosła najlepsze wyniki dla gospodarstw, które uzupełniają gnojowicę 2 do 5% kiszonki we wsadzie. Przychody operatora mikrobiogazowni w przeliczeniu na jednostkę wyprodukowanej energii w postaci mechanizmów wsparcia powinny wynosić od 5 do 13 zł/mwh. Uzyskane wyniki przedstawiają wysokość wymaganego wsparcia w okresie 2 lat w postaci stałych cen dla poszczególnych modeli instalacji na tle poziomu wsparcia obowiązującego w Niemczech, wprowadzonego przez ustawę EEG 212 (25 eurocentów/kwh, tj. > 1 zł/mwh), co ilustruje rysunek 5. Przy założeniu obowiązywania w Polsce wsparcia na takim poziomie, opłacalne byłyby instalacje o mocy od 4 kw e, stosujące we wsadzie domieszkę 2% kiszonki, wytworzonej we własnym gospodarstwie po koszcie 1 zł/t oraz wszystkie pozostałe analizowane biogazownie o mocy powyżej 7 kw e. Należy jednak pamiętać o tym, że im krótszy okres wsparcia, tym wyższy będzie wymagany poziom stałej ceny. Rysunek 5 ilustruje różnicę pomiędzy wymaganym poziomem wsparcia dla 15 i 2 lat obowiązywania stałej ceny. Liczy się nie tylko wysokość, ale też okres wsparcia - w dłuższym okresie taki sam poziom opłacalności IRR > 16% zapewni niższa stała cena

6 Wymagany poziom wpsarcia dla mikrobiogazowni rolniczej FIT 15 i 2 lat wsparcia 2 lat wsparcia 15 lat wsparcia 5/2 3/2 2/2 1/2 5/15 3/15 2/15 1/15 PLN/MWh kwel Obowiązujący w Niemczech system wsparcia (EEG 212) 4 Rys. 5. Wymagany poziom stałej ceny w zależności od wielkości małej biogazowni rolniczej, przy którym IRR = 16%, dla różnych okresów wsparcia 2 Z przeprowadzonej analizy ekonomicznej wynika, że najistotniejszymi czynnikami wymagającymi uwzględnienia w przyszłym systemie wsparcia będą: wielkość gospodarstw pod kątem areału niezbędnego do uprawy kukurydzy oraz do nawożenia pól masą pofermentacyjną oraz wielkość gospodarstwa wraz z pogłowiem zwierząt, z których nawozy naturalne mogą być wykorzystane jako wsad do biogazowni. Poziom wsparcia powinien być dostosowany do opłacalności najmniejszych instalacji, poprzez gradację jego wysokości odpowiednio dla potrzeb powierzchniowych i surowcowych mikrobiogazowni. Według rynkowych i technologicznych kryteriów, budowa mikrobiogazowni i małych biogazowni ma uzasadnienie w gospodarstwach dysponujących areałem co najmniej 5 ha. Dlatego jednym z najważniejszych wyzwań w celu popularyzacji mikrobiogazowni dla polskiego rolnictwa o dużym stopniu rozdrobnienia gospodarstw będzie poziom konsolidacji branżowej kilku rolników dysponujących mniejszym areałem, poprzez utworzenie małych grup inwestorskich w celu budowy i eksploatacji biogazowni. Działanie takie powinno być dodatkowo premiowane w krajowym systemie wsparcia. Źródła 1. Instytut Energetyki Odnawialnej: Baza Danych Inwestycje Biogazowe 212. Warszawa Wiśniewski G., Curkowski, A., Michalik M., Oniszk-Popławska A.: Analiza dotycząca wprowadzenia kryteriów i niezbędnych mechanizmów wsparcia dla rozwoju mikrobiogazowni w Polsce. Ekspertyza dla Ministerstwa Gospodarki. Instytut Energetyki Odnawialnej. Warszawa Wiśniewski G., Curkowski A., Dziamski P., Kamińska M., Michalik M., Michałowska-Knap K., Oniszk- Popławska A., Więcka A.: Określenie potencjału energetycznego regionów Polski w zakresie odnawialnych źródeł energii - wnioski dla Regionalnych Programów Operacyjnych na okres programowania Instytut Energetyki Odnawialnej. Warszawa EEG 212 r.: Ustawa o odnawialnych źródłach energii obowiązująca od 1 stycznia 212 r.