ANALYSIS OF LOCAL AGRICULTURAL BIOMASS RESOURCES IN ŁASIN COMMUNITY

Transkrypt

1 28 Staisław Stowarzyszeie Bielski, Aleksader Mikołaj Ekoomistów Jasiński Rolictwa i Agrobizesu Rocziki Naukowe tom XVI zeszyt 4 Staisław Bielski, Aleksader Mikołaj Jasiński Uiwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztyie Aaliza lokalych zasobów biomasy roliczej gmiy Łasi ANALYSIS OF LOCAL AGRICULTURAL BIOMASS RESOURCES IN ŁASIN COMMUNITY Słowa kluczowe: biomasa, biopaliwo, zasoby słomy Key words: biomass, biofuel, straw resources Abstrakt. Celem badań było przedstawieie możliwości wykorzystaia słomy rośli uprawych a cele eergetycze w gmiie Łasi. Przeaalizowao strukturę zasiewów i sta pogłowia zwierząt w gmiie oraz dokoao oszacowaia i pomiejszoo potecjał słomy o wykorzystaie w produkcji zwierzęcej (pasza i ściółka) oraz określoo saldo substacji orgaiczej. Obliczeia prowadzą do stwierdzeia, że do wykorzystaia eergetyczego w gmiie Łasi pozostaje średioroczie ok t słomy o rówowartości eergetyczej ok GJ eergii, co staowi odpowiedik 8731 t węgla. Wstęp Ustawa o samorządzie terytorialym włącza zagadieie zaopatrzeia w ciepło do zadań własych gmiy. Także Prawo eergetycze (art. 18 pkt 1) [Dz.U. z 2006 r. r 89, poz. 625, z póź. zm.] wskazuje gmię jako jedostkę odpowiedzialą za plaowaie i orgaizację zaopatrzeia w ciepło obszaru gmiy. Właściwie wykoay, a astępie realizoway Projekt założeń do plau zaopatrzeia w ciepło, eergię elektryczą i paliwa gazowe jest jedym z waruków zapewieia zrówoważoego rozwoju w miastach i gmiach. Wykorzystaie OZE wpisuje się w te zasady jako itegraly elemet zrówoważoego rozwoju. Zgodie z Prawem eergetyczym projekty założeń powiy zawierać m.i. aalizę możliwości wykorzystaia lokalych zasobów eergii. Zdaiem Jasiulewicza [2014], istieje duża rezerwa produkcji roliczej dedykowaej do celów eergetyczych. Celowym działaiem powio być zmierzaie do pełego wykorzystaia biomasy dotąd iewykorzystywaej, staowiącej adwyżki produkcyje, zwłaszcza iskiej jakości do celów eergetyczych. Rozwój bioeergetyki jest szasą a powstaie owych miejsc pracy, dotyczy to główie tereów wiejskich. Produkcja i wykorzystywaie odawialych źródeł eergii (OZE) w sposób lokaly wpłyie zapewe a poprawę środowiska przyrodiczego oraz zdrowotość mieszkańców. Dodatkowo tworzy się szasa dla małych miejscowości a iezależość a eergię zewętrzą [Hałuzo, Musiał 2004]. Zmiejszająca się retowość produkcji rolej zmusza do poszukiwaia owych rozwiązań geerujących wzrost dochodów roliczych [Węglarzy, Bereza 2012]. Dokłade ustaleie bilasu słomy w makroskali (województwo lub kraj) jest praktyczie iemożliwe, gdyż w tak dużych jedostkach admiistracyjych występuje pewa rejoizacja produkcji. W związku z tym bardziej miarodaje wyiki moża uzyskać dla miejszych jedostek admiistracyjych (gmia, powiat) lub dla dużych gospodarstw [Kościk, Kowalczyk-Juśko 2011]. Celem pracy było określeie możliwości wykorzystaia słomy rośli uprawych a cele eergetycze w gmiie Łasi. Materiał i metodyka badań Do przeprowadzeia kalkulacji potecjalych zasobów biomasy słomy pochodzącej z rolictwa z tereu gmiy Łasi zgromadzoo pełe iformacje o strukturze zasiewów i staie pogłowia zwierząt w gmiie. Do określeia struktury zasiewów wykorzystao dae udostępioe przez

2 Aaliza lokalych zasobów biomasy roliczej gmiy Łasi 29 Powiatowy Zespół Doradztwa Roliczego (PZDR) w Grudziądzu, który coroczie zbiera iformacje a potrzeby toruńskiego oddziału Urzędu Statystyczego w Bydgoszczy. Przedstawioa struktura zasiewów opiera się a iformacjach z trzylecia (2010, 2011, 2012). Iformacje a temat stau pogłowia zwierząt gospodarskich pochodzą z bazy daych Urzędu Statystyczego w Bydgoszczy. Szczegółowy raport w tym zakresie miał miejsce w ramach ostatiego Powszechego Spisu Rolego, który odbył się w 2010 roku. Do obliczeń ploów słomy poszczególych upraw wykorzystao astępujący wzór: P = i =1 a y wzs P produkcja słomy zbóż podstawowych oraz rzepaku, a powierzchia i-tego gatuku rośliy [ha], y plo ziara i-tego gatuku rośliy [t/ha], wzs stosuek plou słomy do plou ziara. Pod uwagę wzięto słomę powstającą podczas uprawy zbóż podstawowych (pszeicy, żyta, jęczmieia, owsa, pszeżyta) i mieszaek zbożowo-strączkowych a ziaro oraz rzepaku. Wskaźiki stosuku plou słomy do plou ziara przyjęto za Deisiukiem [2008], Grzybek i współautorami [2001] oraz Harasimem [1994]. W celu prawidłowego oszacowaia potecjału słomy, którą moża przezaczyć a cele eergetycze, zbiory słomy ależy pomiejszyć o jej zużycie w rolictwie. Słoma w pierwszej kolejości powia pokryć zapotrzebowaie produkcji zwierzęcej (ściółka i pasza) oraz w razie potrzeby utrzymać zrówoważoy bilas glebowej substacji orgaiczej (awożeie poprzez przyoraie). Do obliczeń wykorzystao astępującą formułę: N = P (Zs + Zp + Z) N adwyżka słomy do iego (eergetyczego) wykorzystaia, P produkcja słomy zbóż podstawowych oraz rzepaku, Zs zapotrzebowaie a słomę ściołową, Zp zapotrzebowaie a słomę paszową, Z zapotrzebowaie a słomę do przyoraia. Zapotrzebowaie a słomę zużywaą w produkcji zwierzęcej (pasza i ściółka) obliczoo według poiższych wzorów: Zs = i =1 qi si Zp = i =1 qi pi Zs zapotrzebowaie a słomę ściołową, Zp zapotrzebowaie a słomę paszową, qi pogłowie i-tego gatuku i grupy użytkowej, si ormatyw zapotrzebowaia słomy a ściółkę i-tego gatuku i grupy użytkowej, pi ormatyw zapotrzebowaia słomy a paszę i-tego gatuku i grupy użytkowej. Obliczając zużycie słomy iezbędej a przyoraie ależało uwzględić strukturę zasiewów, jakość gleb oraz saldo substacji orgaiczej. Wzrost lub ubytek substacji orgaiczej moża mierzyć za pomocą współczyików określających jej reprodukcję albo degradację. Współczyik reprodukcji lub degradacji przyjęto dla gleb średich, gdyż ajwięcej tego typu gleb zajduje się w gmiie Łasi. Zając powierzchię zasiewów poszczególych grup rośli oraz ilość produkowaego oborika, którą obliczoo a podstawie pogłowia zwierząt i ormatywów, określoo saldo substacji orgaiczej według astępującej formuły: S = i =1 ri wri + i =1 qi oi S saldo substacji orgaiczej, ri powierzchia grup rośli, wri współczyik reprodukcji lub degradacji substacji orgaiczej dla daej grupy rośli, qi pogłowie iwetarza żywego w sztukach fizyczych według gatuków i grup wiekowych, oi ormatywy produkcji oborika w toach a rok według gatuków.

3 30 Staisław Bielski, Aleksader Mikołaj Jasiński Do obliczeń przyjęto liczbę zwierząt gospodarskich w gmiie Łasi i roczych ormatywów dla poszczególych gatuków i grup użytkowych uwzględioych w Skrócoych ormatywach produkcji rolej [Skóricki 2010]. Stwierdzeie ujemego salda substacji orgaiczej wymusza przyoraie określoej ilości słomy, aby utrzymać zrówoważoy bilas substacji orgaiczej w glebie (zakładając, że 1 toa suchej masy oborika rówoważa jest 1,54 toy słomy). Do obliczeia salda substacji orgaiczej wykorzystao formułę [Gradziuk i i. 2002]: Z = ws/o s Z zapotrzebowaie słomy a przyoraie, ws/o współczyik 1,54 Mg słomy rówoważący 1 Mg suchej masy oborika, s saldo substacji orgaiczej. Wyiki badań O produkcji słomy decyduje wiele czyików. Najważiejsze z ich to: powierzchia uprawy rośli, plo, gatuek, awożeie, odmiaa szczególe zaczeie mają sztywo- i krótkosłome, wskutek tego stosuek plou słomy do plou ziara zmiejsza się. Średie ploy rośli uprawych w gmiie Łasi wyliczoo a podstawie daych PZDR w Grudziądzu. W celu wyliczeia plou słomy posłużoo się współczyikami relacji plou uboczego i główego (tab. 1). W ramach obliczeń potecjału słomy w gmiie Łasi uwzględioo powierzchię upraw dostarczających słomy,poziomu ploów uprawiaych rośli oraz współczyików plou główego do plou uboczego. Uwzględiając powyższe, ilość słomy możliwa do pozyskaia z grutów orych to t. Potrzeby słomy ściołowej zależą przede wszystkim od stau pogłowia zwierząt oraz rodzaju pomieszczeń iwetarskich (sposób utrzymaia zwierząt). Najczęściej spotykae są trzy sposoby utrzymywaia zwierząt (typy pomieszczeń iwetarskich): a płytkiej ściółce, a głębokiej ściółce, bezściołowy. Z daych szacukowych wyika, że średio w kraju około 80% zwierząt jest utrzymywaych a płytkiej ściółce, około 15-20% a głębokiej i tyko 3-5% w pomieszczeiach bezściołowych. Do aaliz przyjęto, że 100% staowią pomieszczeia iwetarskie z płytką ściółką. Założoo, że większe zużycie słomy w pomieszczeiach z głęboką ściółką jest Tabela 1. Powierzchia i ploy upraw dostarczających słomy oraz jej potecjał w gmiie Łasi (średia z trzylecia ) Table 1. Area ad yield of crops providig straw ad its potetial i the commuity Łasi (average of ) Gatuek/Species Powierzchia uprawy/crop aera [ha] Ploy/ Yields [dt/ha] Współczyik/ Coefficiet Potecjał słomy [t/rok]/straw potetial [t/year] Pszeica ozima/witer wheat ,0 0, Pszeica jara/sprig wheat ,3 0, Jęczmień ozimy/witer barley 71 42,3 0, Jęczmień jary/sprig barley ,3 0, Żyto/Rye ,3 1, Pszeżyto/Triticale ,0 1, Owies/Oat 29 35,0 1, Mieszaki zbożowe/cereals mixtures ,7 1, Mieszaki zbożowo-strączkowe / Cereal-legume mixtures ,7 1, Rzepak/Raps ,3 1, Razem/Total Źródło: opracowaie włase Source: ow study

4 Aaliza lokalych zasobów biomasy roliczej gmiy Łasi 31 Tabela 2. Liczba zwierząt gospodarskich w gmiie Łasi według PSR 2010 roku oraz zapotrzebowaie słomy a cele rolicze Table. 2. The umber of livestock i the commuity Łasi, accordig to PAS 2010 ad the demad of straw for agricultural purposes Gatuek/ Species Bydło/ Cattle Trzoda chlewa/ Pigs Kozy/ Goats Koie/ Horses Grupa wiekowa/age group Liczba zwierząt Zapotrzebowaie/ Demad [t] Aimal a paszę/ a ściółkę/ umer fodder beddig cielęta w wieku <1 roku/calves less tha 1 year młode bydło w wieku 1-2 lat/youg cattle 1-2 years bydło w wieku 2 lat i więcej/cattle over 2 years prosięta o wadze do 20kg/piglets up to 20 kg warchlaki o wadze kg/weaers kg trzoda chlewa o wadze 50 kg/pigs over 50 kg samice 1-rocze i starsze/female 1 year od older pozostałe/others koie 3-letie i starsze/horses 3 year old ad older pozostałe/others Drób ogółem/ The poultry Razem/Total Źródło: opracowaie włase Source: ow study kompesowae jej oszczędością w budykach iwetarskich bezściołowych [Kuś i i. 2006]. W celu określeia zapotrzebowaia a ściółkę i paszę wykorzystao rocze ormatywy dla poszczególych gatuków i grup użytkowych. W tabeli 2 przedstawioo liczebość poszczególych grup zwierząt gospodarskich w aalizowaej gmiie oraz rocze zapotrzebowaie a paszę i ściółkę. W ostateczym bilasie uwzględioo rówież zapotrzebowaie a słomę iezbędą do przyoraia w celu utrzymaia zrówoważoego bilasu substacji orgaiczej w glebie. Pogłowie zwierząt gospodarskich w gmiie Łasi dostarcza 4462 tys. t suchej masy oborika. Jest to zbyt mała ilość do pokrycia redukcji materii orgaiczej w glebie (-5474 tys. t) (tab. 3). Zgodie z przeprowadzoymi obliczeiami, bilas substacji orgaiczej w gmiie Łasi jest ujemy (-0,10 t s.m. oborika/ha). Wystąpieie ujemego salda substacji orgaiczej powoduje koieczość przyoraia 1558 t słomy w celu utrzymaia zrówoważoego bilasu próchicy w glebie. W pierwszej kolejości ależy przezaczyć a te cel słomę rzepakową, która praktyczie ie jest wykorzystywaa w hodowli zwierząt i do iych celów w gospodarstwie. Moża ją zatem wykorzystać jako awóz oraz jako paliwo. Słoma rzepaku powia być w pierwszej kolejości przezaczaa a cele awozowe ze względu a zawartość większej ilości azotu. Przy jej przyorywaiu ie trzeba stosować uzupełiającej dawki tego składika, ulega w glebie szybszemu rozkładowi iż słoma zbóż, zawiera dwu- i trzkrotie więcej siarki iż słoma zbóż, ie istieje ryzyko przeoszeia chorób grzybowych zbóż. Produkcja rocza rzepaczaki w aalizowaej gmiie wyosi 3624 t roczie, istieje więc możliwość wykorzystaia słomy rzepakowej a cele eergetycze w ilości 2066 t roczie. W aalizach ze względu a korzyści środowiskowe, adwyżka słomy rzepakowej ie zostaie przezaczoa a cele grzewcze. Zapotrzebowaie a słomę ściołową w aalizowaej gmiie wyosi 6444 t, atomiast a potrzeby paszowe ależy przezaczyć 3069 t słomy. Powyższe dae wskazują, że a cele eergetycze w gmiie Łasi pozostaje t słomy do alteratywego wykorzystaia.

5 32 Staisław Bielski, Aleksader Mikołaj Jasiński Tabela 3. Bilas materii orgaiczej w glebie Table 3. Balace of soil orgaic matter Wyszczególieie/ Specificatio Powierzchia uprawy/ Aera sowig [ha] Współczyik reprodukcji lub degradacji substacji orgaiczej/ Reproductio or degradatio ratio of orgaic matter Możliwości zbytu słomy eergetyczej Bilas materii orgaiczej/ The balace of orgaic matter [t] Zboża podstawowe/basic cereals , Miesz. zbożowo-strączkowe/ Cereal-legume mixtures 655-0, Rzepak/Raps , Burak cukrowy/sugar beat 562-1, Ziemiak/Potato 114-1, Tytoń/Tobaco 104 0,0 0 Ie/Others 635 0,0 0 Razem/Total Źródło: opracowaie włase Source: ow study Na podstawie badań własych określoo potecjalych odbiorców słomy a cele eergetycze. Wzięto pod uwagę przede wszystkim odległość jedostki skupującej od gmiy Łasi będącej tereem produkcyjym surowca. Ze względu, że koszty trasportu mogą okazać się decydujące w powodzeiu przedsięwzięcia, skocetrowao uwagę a trzech ajwiększych w tereie abywcach słomy jako OZE. Firma OPEC-BIO Sp. z o.o. Grudziądz zajmuje się skupem i peletyzowaiem słomy zbożowej i rzepakowej. Rocze zapotrzebowaie a słomę wyosi około t. Skup odbywa się główie a tereie powiatu grudziądzkiego. Drugim podmiotem jest przedsiębiorstwo Bio-Eko Osowo działające od iedawa a ryku eergii odawialej. Podstawowym jego produktem jest pelet różych typów, aturalego pochodzeia. Duży udział staowi pelet słomiay. Do jego produkcji wykorzystuje się słomę wszystkich gatuków zbóż (poza owsem) oraz słomę rzepakową. Rocze zapotrzebowaie a surowiec wyosi około t i jest w główej mierze uzależioe od aktualego popytu a produkty. Firma oferuje zawieraie z dostawcami umów wieloletich. Przedsiębiorstwo Usług Komualych Sp. z o.o. Kisielice dyspouje zautomatyzowaą kotłowią miejską o mocy 6 MW. Szacukowe zapotrzebowaie w sezoie grzewczym wyosi 5000 t słomy. Gmia Kisielice leży w bezpośredim sąsiedztwie gmiy Łasi, co jest bardzo waże, gdyż do ajistotiejszych parametrów platacji, które determiują koszt jedostkowy pozyskaia paliwa ze słomy ależą odległość pól od źródła eergii fialej, powierzchia pól do zbioru oraz plo słomy. Na ryku cea zakupu słomy a cele eergetycze zależy przede wszystkim od wartości opałowej, a w praktyce od wilgotości. Cea surowca w wyżej wymieioych podmiotach skupujących kształtuje się a zróżicowaym poziomie. Stadardową wartość pieiężą jedej toy słomy przyjmuje w przedziale zł. Należy dodać, że w każdym przypadku usługi pomocicze przy zagospodarowaiu (prasowaie, stogowaia, trasport) odbywają się a koszt podmiotu skupującego i leżą w jego kwestii. Ozacza to, że cea dotyczy słomy pozostawioej a polu po zbiorze ziara. Z techiczego puktu widzeia ajwłaściwsza zawartość wody ie powia przekraczać 15%. Jest to jedak bardzo trude do osiągięcia, dlatego dopuszcza się wilgotość słomy o wartości 20%, a iekiedy awet 25%. Dokłade waruki umów podlegają egocjacji. Sama cea skupowaej słomy bywa często proporcjoala do wielkości przezaczaej platacji i odwrotie proporcjoala do odległości jej do puktu odbiorcy.

6 Aaliza lokalych zasobów biomasy roliczej gmiy Łasi 33 Podsumowaie Potecjał teoretyczy słomy w gmiie Łasi wyosi t roczie. W celu ocey potecjału słomy, którą moża wykorzystać a cele eergetycze w gmiie Łasi, zbiory słomy pomiejszoo o jej zużycie w rolictwie (a ściółkę i paszę) oraz a utrzymaie zrówoważoego bilasu glebowej substacji orgaiczej w glebie. Przeprowadzoe obliczeia pozwoliły stwierdzić, że w aalizowaej gmiie występują adwyżki słomy poad rolicze zapotrzebowaie. Średioroczie w badaym okresie do zagospodarowaia eergetyczego a badaym tereie pozostawało ok t słomy, której wartość rykowa wyosi od do zł. Nadprodukcja słomy staowiła rówowartość eergetyczą ok GJ eergii. Przy wartości opałowej średiej jakości węgla a poziomie 25 MJ/kg staowiło to odpowiedik 8731 t węgla. Przy założeiu, że średia cea węgla wyosi 620 zł/t, wartość pieięża słomy jako substytutu paliwowego wyosi około 5,4 ml zł. Po przetworzeiu adwyżki słomy a pelety wartość słomy wzrasta do około 8,1 ml zł (przy ceie peletu a poziomie 540 zł/t [dae z portalu Część zasobów słomy z gmiy Łasi jest obecie wykorzystywaa w eergetyce. Słoma jest skupowaa przez lokalych producetów ciepła i eergii. Nie ma jedak iformacji o ilości słomy obecie wykorzystywaej a cele grzewcze. Literatura Deisiuk W. 2008: Słoma-potecjał masy i eergii, Iż. Rol., 2(100), Gradziuk P., Grzybek A., Kowalczyk K., Kościk B. 2002: Biopaliwa, Wyd. Wieś Jutra. Grzybek A., Gradziuk P., Kowalczyk K Słoma eergetycze paliwo, Wyd. Wieś Jutra. Hałuzo M., Musiał R. 2004: Ocea zasobów i potecjalych możliwości pozyskaia surowców dla eergetyki odawialej w województwie pomorskim, Biuro Plaowaia Przestrzeego w Słupsku. Harasim A. 1994: Relacje między ploem słomy i ziara u zbóż, Pam. Puł., 104, 56. Jasiulewicz M. 2014: Potecjał eergetyczy biomasy roliczej w aspekcie realizacji przez Polskę arodowego celu wskaźikowego oze i dyrektyw UE w 2020 roku, Rocz. Nauk. SERiA, t. XVI, z. 1, Kościk B., Kowalczyk-Juśko A. 2011: Metodyka obliczaia lokalego potecjału zasobów biomasy, [w:] H. Rusak (red.), Gospodarowaie eergią w gmiach podstawy metodycze, Wyd. Wyższa Szkoła Ekoomicza w Białymstoku, Białystok. Kuś J., Madej A., Kopiński J. 2006: Bilas słomy w ujęciu regioalym, [w:] Regioale zróżicowaie produkcji roliczej w Polsce, Studia i Raporty IUNG-PIB, 3, Skóricki H. 2010: Skrócoe ormatywy produkcji rolej, Miisterstwo Rolictwa i Rozwoju Wsi. Warszawa. Ustawa z dia 10 kwietia 1997 r. Prawo Eergetycze, Dz.U. z 2006 r. r 89, poz. 625, z póź. zm. Węglarzy K., Bereza M. 2012: Dywersyfikacja produkcji gospodarstwa rolego dla poprawy retowości, J. Agribus. Rural Dev. 2(24), Summary The aim of the research was to preset the possibility of usig straw crops for eergy purposes i the Łasi commuity. The structure of crops ad livestock state i the commuity was aalysed. The potetial amout of straw was reduced for use i agriculture ad aimal productio (feed ad beddig) ad was determied the balace of orgaic matter. The calculatios lead to the coclusio that the use of eergy purposes i the commuity Łasi remais average ths Mg of straw, which is equivalet about GJ of eergy (about 8731 tos of coal). Adres do korespodecji Dr iż. Staisław Bielski, iż. Aleksader Mikołaj Jasiński Uiwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztyie Katedra Agrotechologii i Zarządzaia Produkcją Roślią ul. Oczapowskiego 8, Olszty staislaw.bielski@uwm.edu.pl