- Potencjalna droga aktywizacji gospodarczej gminy Sosnowica. prof. dr hab. Bogdan Kościk

Transkrypt

1 - Potencjalna droga aktywizacji gospodarczej gminy Sosnowica prof. dr hab. Bogdan Kościk Wydział Nauk Rolniczych w Zamościu Akademia Rolnicza w Lublinie

2 ODNAWIALNE ŹRÓDŁA ENERGII (OZE) Zgodnie z ustawą Prawo energetyczne odnawialnym źródłem energii jest źródło wykorzystujące w procesie przetwarzania energię: - wiatru, - promieniowania słonecznego, - geotermalną, - fal, prądów i pływów morskich, - spadku rzek, - energię pozyskiwaną z biomasy, biogazu wysypiskowego, a takŝe biogazu powstałego w procesach odprowadzania lub oczyszczania ścieków albo rozkładu składowanych szczątek roślinnych i zwierzęcych.

3 Pierwotneźródła energii Naturalne procesy przemiany energii Termiczne procesy przemiany energii Forma uzyskanej energii Woda Parowanie, topnienie lodu i śniegu, opady Elektrownie wodne Energia elektryczna S Ł O Ń C E Wiatr Promieniowanie słoneczne Ruch atmosfery Elektrownie wiatrowe Energia cieplna i elektryczna Energia fal Elektrownie falowe Energia elektryczna Prądy oceaniczne Nagrzewanie powierzchni ziemi i atmosfery Promienie słoneczne Elektrownie wykorzystujące pływy oceaniczne Elektrownie wykorzystujące ciepło oceanów Pompy ciepła Kolektory i cieplne elektrownie słoneczne Fotoogniwa i elektrownie słoneczne Energia elektryczna Energia elektryczna Energia cieplna Energia cieplna Energia elektryczna Fotoliza Paliwa Biomasa Produkcja biomasy Ogrzewanie i elektrownie cieplne Energia cieplna i elektryczna Urządzenia przetwarzające Paliwa Zie mia Rozpad izotopów Źródła geotetmalne Ogrzewanie i elektrownie geotermalne Energia cieplna i elektryczna Księ Ŝyc Grawitacja Pływy wód Elektrownie pływowe Energia elektryczna

4 ODNAWIALNE I ALTERNATYWNE ŹRÓDŁA ENERGII szacunkowy udział w produkcji (%) Polska UE Energia słoneczna 0,01(0,01) 0,4 (0,01) - Cieplne kolektory słoneczne - Ogniwa fotowoltaiczne Energia geotermalna 0,10 (0,10) 0,85 (1,05) - Energia zawarta w przegrzanej parze wodnej - Energia geotermalna zawarta w wodach niskotemperaturowych Energia wiatrowa 3,10 (0,01) 11,94 (1,39) Energia wodna 1,83 (1,83) 52,77 (90,91) Biomasa 94,96 (98,05) 34,04 (6,64) 2005, ( ) r. 2005, ( ) r.

5 ENERGIA SŁONECZNA 1. CIEPLNE KOLEKTORY SŁONECZNE - słoneczne systemy grzewcze do ciepłej wody uŝytkowej - słoneczne systemy grzewcze do ciepłej wody uŝytkowej i wspomagania centralnego ogrzewania - słoneczne systemy grzewcze do ogrzewania wody basenowej 2. OGNIWA FOTOWOLTAICZNE - do wytwarzania energii elektrycznej z promieniowania słonecznego Kolektory słoneczne

6 ENERGIA GEOTERMALNA Jest to energia zmagazynowana w gruntach, skałach i płynach wypełniających pory i szczeliny skalne. Stale uzupełnia ją strumień ciepła przenoszonego z gorącego wnętrza Ziemi ku jej powierzchni Na świecie wykorzystuje się dwa rodzaje energii geotermalnej: Energię zawartą w przegrzanej parze wodnej o temp. wyŝszej od 150ºC, znajduje ona głównie zastosowanie do napędu turbin w elektrowniach geotermalnych Energię zawartą w wodach geotermalnych niskotemperaturowych (20-35 ºC), średnio temperaturowych (35-80 ºC), wysokotemperaturowych (80-100ºC) i bardzo wysokotemperaturowych, wykorzystywane głównie jako bezpośrednie nośniki energii. Obecnie coraz powszechniej stosowane są pompy cieplne umoŝliwiające korzystanie z energii geotermalnej niskotemperaturowej Energia geotermalna

7 ENERGIA WIATROWA Jest to zamiana energii kinetycznej poruszających się mas powietrza w energię mechaniczną a następnie elektryczną Siłownie wiatrowe dzieli się na: Elektrownie wiatrowe autonomiczne z prądnicami synchronicznymi, pracujące w sieci wydzielonej lub współpracujące z siecią energetyki zawodowej poprzez przetwornicę tyrystorową Elektrownie wiatrowe sieciowe z prądnicami asynchronicznymi, współpracujące z siecią energetyczną indywidualnie lub w systemie farmowy Pompownie wiatrowe i silniki wiatrowe uniwersalne do napędu urządzeń technologicznych Energia wiatrowa

8 ENERGIA WODNA Wykorzystywana gospodarczo energia mechaniczna płynącej wody zazwyczaj przetwarza się na energię elektryczną (hydroenergetyka) WyróŜniamy: 1. Energię spadku wód - Elektrownie wodne zawodowe - Małe elektrownie wodne (mała energetyka wodna) 2. Energię pływów morza 3. Energię fal morskich 4. Energię cieplną mórz Elektrownia wodna

9 Biomasa to: stałe lub ciekłe substancje pochodzenia roślinnego lub zwierzęcego, które ulegają biodegradacji, pochodzące z produktów, odpadów i pozostałości z produkcji rolnej oraz leśnej, a takŝe przemysłu przetwarzającego ich produkty, a takŝe części pozostałych odpadów, które ulegają biodegradacji

10 POTENCJAŁ BIOMASY NajwaŜniejsze źródła biomasy w Polsce: drewno z lasów, przesiek, sadów i upraw specjalnych; słoma i inne odpady roślinne stanowiące materiał odpadowy przy produkcji ziarna zbóŝ, gnojowica, obornik, osady ściekowe wykorzystywane do fermentacji metanowej; nasiona roślin oleistych przetwarzane na estryfikowane oleje stanowiące materiał pędny; ziemniaki, zboŝa i inne odpady roślinne przetwarzane na alkohol etylowy.

11 POTENCJAŁ BIOMASY W Polsce roczny potencjał energetyczny biomasy, którą moŝna zagospodarować, to: ponad 20 mln. ton słomy odpadowej, ok. 4 mln. ton odpadów drzewnych (chrust, trociny, kora, zrębki), ok. 6 mln. ton osadów ściekowych. Ilość ta jest równa mln. ton węgla. Ogólny potencjał biomasy, który moŝe być wykorzystany na cele energetyczne, w Polsce jest szacowany na PJ, z tego w rolnictwie moŝe być wykorzystanych ok. 260 PJ.

12 POTENCJAŁ BIOMASY Istnieją techniczno-technologiczne moŝliwości uzyskania następujących ilości energii z poszczególnych źródeł: drewno z lasów, zadrzewień, sadów i przemysłu drzewnego: 68,0 PJ; słoma i inne pozostałości roślinne: 131,1 PJ; biogaz (z odchodów zwierzęcych, wysypisk i oczyszczalni): 37,5 PJ; biopaliwo płynne z rzepaku: 24,0 PJ; alkohol etylowy: 21,6 PJ.

13 Rośliny energetyczne Pozostałości po zbiorach Zwierzęce produkty uboczne Odpady organiczne wierzba, trawy i inne drewno odpadowe, słoma odch. zwierzęce, osady ściekowe odpady z przemysłu i rzeźni Zbieranie, gromadzenie, przygotowanie do wykorzystania Przygoto wanie (odwodnienie, suszenie, mieszanie, rozdrabnianie) Transport (pojazd silnikowy, taśmociąg, rurociąg) Przechowywanie (zbiornik, silos, magazyn, powierzchnia ziemi) Przemiana termo-chemiczna Przemiana fizykochemiczna Przemiana biologiczna Zwęglanie Zgazowywanie Piroliza Prasowanie/ ekstrakcja Fermentacja alkoholowa Rozkład beztlenowy Rozkład tlenowy Materiał stały Węgiel Gaz Olej P.p.e Olej roślinny biodiesel etan ol biogaz Paliwo stałe Paliwo Gazowe Paliwo ciekłe S P A L A N I E energia cieplna energia cieplna Przemiana cieplno-mechniczna PRA CA CIEPŁ O

14 PRODUKTY UBOCZNE I ODPADY ROŚLINNE 1. Odpady przemysłu drzewnego (kora, trociny, gałęzie) 2. Odpady przemysłu rolno spoŝywczego 3. Produkty uboczne z produkcji rolniczej - słoma zbóŝ i rzepaku - liście buraków - części nadziemne ziemniaka - gnojowica - obornik 4. Rośliny dziko rosnące (trzcina pospolita, chwasty i inne)

15 RZEPAK ZIEMNIAKI BURAKI KUKURYDZA ZBOśA OWIES FORMY DZRZEWIASTE ŚLAZOWIEC TOPINAMBUR TRAWY

16 Topola (Populus L.) Rodzaj obejmuje ok. 40 gatunków Topole rodzime: - biała - czarna - szara - osika Zbiory w skróconym cyklu co 5-6 lat Wysokie wymagania wodno glebowe Wysokie koszty załoŝenia plantacji

17 Robinia akacjowa (Robinia pseudacacia L.) Małe wymagania wodno glebowe Cykl produkcyjny lat Wysoka wartość opałowa Korzystny wpływ na glebę Walory estetyczne - rozłoŝyste korony - białe pachnące kwiaty

18 NASADZENIA LEŚNE GATUNEK Topola Sosna Buk Świerk Zrębki drzewne Drewno odpadowe Wartość energetyczna MJ/kg 18,2 19,2 18,0 18,2 10,4 16,0 Przeciętny przyrost lasu: - sosnowego 3,9 t/rok/ha - świerkowego 5,1 t/rok/ha

19 Wierzba wiciowa Salix viminalis L. Wymagania klimatyczno-glebowe: - gleby mineralne i organiczne, - róŝnorodne warunki siedliskowe, - gleby klas III-V, - znosi nadmiar i niedostatek wody, - w uprawie lat Plonowanie: t/ha rocznie (24 60 t/ha w 3 letniej rotacji) Wykorzystanie na cele energetyczne: - bezpośrednie spalanie zrębki wierzbowe (wartość opałowa 19,2 MJ/kg s.m.), - brykiety, pelety Wierzba w pierwszym roku wegetacji na plantacji Pani Alicji Ruczajewskiej-Tymczuk w Zamościu

20 JEDNOROCZNE PLANTACJE ENERGETYCZNE RZEPAK Wymagania klimatyczno-glebowe - gleby kompleksów pszennych klasy od I do IIIb - ph 5,1-6,5 - wraŝliwy na niskie temperatury Plony - nasion: od 1,5 do 2,5 t/ha - słomy: 3,3 t s.m./ha Wykorzystanie na cele energetyczne - nasiona biodisel - słoma bezpośrednie spalanie lub fermentacja

21 JEDNOROCZNE PLANTACJE ENERGETYCZNE ZBOśA Wymagania klimatyczno-glebowe - zróŝnicowane dla poszczególnych gatunków Plony - ziarna: od 2,5 do 4,5 t/ha - słomy: 2,8 t s.m./ha Wykorzystanie na cele energetyczne - ziarno etanol, wydajność l/100 kg (wartość opałowa 27 MJ/kg) - słoma bezpośrednie spalanie (wartość opałowa 15 MJ/kg) lub fermentacja (produkcja metanu 1170 m 3 /ha) - ziarno i słoma pszenicy fermentacja (produkcja metanu 3120 m 3 /ha)

22 OWIES JAKO ROŚLINA ENERGETYCZNA Ograniczenie zuŝycia surowców kopalnych Zmniejszenie emisji związków powstających podczas spalania węgla UniezaleŜnienie się gospodarstwa od dostawców zewnętrznych Lokalna produkcja Uprawa z wykorzystaniem powszechnie dostępnych maszyn i urządzeń Ograniczenie odpływu środków finansowych z gminy Stabilna cena, niezaleŝna od cen paliw na rynkach światowych Zagospodarowanie gleb odłogowanych, niskiej jakości Wykorzystanie nadprodukcji ziarna OŜywienie gospodarcze terenów rolniczych Wygoda i łatwość obsługi urządzeń grzewczych

23 PORÓWNANIE KOSZTÓW UZYSKANIA kwh ENERGII Wyszczególnienie Jednostka Ilość Cena jednostkowa Sprawność kotła Koszt [zł] Elektryczność kwh ,33 1, Olej opałowy m , Gaz GZ50 m , Pelety t 2, , Ziarno owsa t 2, ,

24 Palnik na owies Agrotec 25kW

25 Instalacja na kotle węglowym Gospodarstwo rolne w Miechowie

26 Agro Flame

27

28

29

30

31 JEDNOROCZNE PLANTACJE ENERGETYCZNE KUKURYDZA Wymagania klimatyczno-glebowe - gleby róŝnych klas bonitacyjnych - ph 5,0-7,5 Plony - ziarna: 4-6 t/ha - suchej masy całych roślin: t s.m./ha - słoma: 7 9 t s.m./ha Wykorzystanie na cele energetyczne - całe rośliny fermentacja metanowa (wydajność metanu 8100 m3/ha) - ziarno fermentacja etanolowa (wydajność etanolu 40 l/100 kg ziarna) - słoma bezpośrednie spalanie (wartość opałowa 16,8 MJ/kg)

32 JEDNOROCZNE PLANTACJE ENERGETYCZNE Wymagania klimatyczno-glebowe BURAK - gleby kompleksów pszennych klasy od I do IIIb - ph 6,5-7,0 Plony - korzeni: od 40 t/ha (cukrowy) do 60 t/ha (pastewny) - liści: t św.m./ha Wykorzystanie na cele energetyczne - burak półcukrowy (korzenie i liście) fermentacja metanowa (produkcja metanu m 3 /ha) - burak cukrowy (odpady po produkcji cukru) fermentacja metanowa (wydajność metanu 6000 m 3 /ha) - burak cukrowy i półcukrowy fermentacja etanolowa (wydajność etanolu 8 10 l/100 kg korzeni)

33 JEDNOROCZNE PLANTACJE ENERGETYCZNE ZIEMNIAK Wymagania klimatyczno-glebowe - gleby piaszczysto - gliniaste kasy od II do V - ph 5,5-6,5 Plony - bulw: od t/ha - łęty: 3 t s.m./ha Wykorzystanie na cele energetyczne - łęty fermentacja metanowa (wydajność metanu 1200 m 3 /ha) - bulwy fermentacja etanolowa (wydajność etanolu l/100 kg bulw, w zaleŝności od zawartości skrobi)

34 Trzcina pospolita Phragmites australis Wymagania klimatyczno-glebowe: - bardzo duŝe wymagania wodne - gleby organiczne podmokłe Plonowanie: - plonowanie w zbiorowiskach naturalnych na poziomie t s.m./ha

35 Rodzime trawy wieloletnie Gatunki: - kostrzewa trzcinowa - Ŝycica trwała - mozga trzcinowata Plonowanie: - potencjał plonowania około 20 t s.m./ha - plony uzyskiwane w praktyce 5 6 t s.m./ha Ograniczeniem wykorzystania na cele energetyczne jest stosunkowo krótki okres uŝytkowania plantacji (3-4 lata).

36 WIELOLETNIE PLANTACJE ENERGETYCZNE Trawy wieloletnie na doświadczeniu w Krasnobrodzie Są to rośliny o typie fotosyntezy C 4 - bardzo wysoki potencjał plonowania Długość okresu uŝytkowania lat Poletko doświadczalne traw energetycznych w Krasnobrodzie; od lewej: spartina preriowa, palczatka Gerarda, miskant cukrowy

37 WIELOLETNIE PLANTACJE ENERGETYCZNE Miskant cukrowy Miscanthus sacchariflorus Wymagania klimatyczno-glebowe: - stanowiska suche, kamieniste znosi stanowiska zacienione, okresowe przesuszenie gleby - niskie nakłady na pielęgnację ze względu na intensywne krzewienie rozłogowe Plonowanie: - duŝe wahania plonu w zaleŝności od rodzaju gleby: 5 t s.m./ha gleba piaszczysta 25 t s.m./ha rędzina Wykorzystanie na cele energetyczne: - bezpośrednie spalanie wartość opałowa 17,0 MJ/kg s.m. - fermentacja metanowa wydajność metanu m 3 /ha

38 WIELOLETNIE PLANTACJE ENERGETYCZNE Spartina preriowa Spartina pectinata Wymagania klimatyczno-glebowe: - róŝnorodne typy gleb: bardzo suche, kamieniste, zlewne, zaskorupione - wysoka zimotrwałość Plonowanie: - plonowanie na poziomie t s.m./ha Wykorzystanie na cele energetyczne: - bezpośrednie spalanie wartość opałowa 17,0 MJ/kg s.m. - fermentacja metanowa wydajność metanu m 3 /ha Plantacja spartiny w I roku wegetacji

39 WIELOLETNIE PLANTACJE ENERGETYCZNE Topinambur Helianthus tuberosus Wymagania klimatyczno-glebowe: - gleby średnio zwięzłe, raczej Ŝyzne, dostatecznie wilgotne - nie nadaje się na gleby podmokłe i silnie kwaśne - gatunek jednoroczny, odrasta z bulw zimujących w glebie, - nie wymaga odnawiania przez kilka lat Plonowanie: - Średni plon części nadziemnych t s.m/ha - Średni plon bulw t św.m./ha Wykorzystanie na cele energetyczne: - bezpośrednie spalanie brykiety, pelety - fermentacja metanowa wydajność metanu m 3 /ha - fermentacja etanolowa wydajność 2610 l/ha

40 WIELOLETNIE PLANTACJE ENERGETYCZNE Ślazowiec pensylwański Sida hermaphrodita Wymagania klimatyczno-glebowe: - uprawa lat - wszystkie typy gleb do kl. V - równieŝ piaszczyste - odporny na okresowe susze - wysoka zimotrwałość Plonowanie: - Średni plon 12 t s.m/ha Wykorzystanie na cele energetyczne: - bezpośrednie spalanie - łodygi grube 11,9 MJ/kg, łodygi cienkie 14,5 MJ/kg - moŝliwa fermentacja metanowa Roślina ślazowca pensylwańskiego na kolekcji Instytutu Nauk Rolniczych w Zamościu

41 EFEKTY ZWIĘKSZONEGO WYKORZYSTANIA BIOMASY NA CELE ENERGETYCZNE NA SZCZEBLU LOKALNYM 1. Społeczne Tworzenie nowych miejsc pracy Wzrost przychodów mieszkańców gminy Poprawa jakości Ŝycia mieszkańców dzięki wzrostowi dochodów 2. Gospodarcze Rynek zbytu na produkty rolne tworzenie nowych firm Wzrost bezpieczeństwa energetycznego regionu UniezaleŜnienie od dostawców zewnętrznych energii 3. Środowiskowe

42 KORZYSTNE EFEKTY ŚRODOWISKOWE WYKORZYSTANIA BIOMASY Zamknięcie obiegu CO 2 Zagospodarowanie odłogów Rekultywacja terenów zdegradowanych Ograniczenie erozji - Wodnej - Wietrznej Zapobieganie eutrofizacji wód Zmniejszenie zuŝycia kopalnych surowców energetycznych Zapobieganie naturalnej sukcesji

43 NIEKORZYSTNE EFEKTY E ŚRODOWISKOWE WYKORZYSTANIA BIOMASY Tworzenie wielohektarowych monokultur np. wierzby lub innych roślin energetycznych Wprowadzanie do uprawy introdukowanych gatunków

44 CZYNNIKI DECYDUJĄCE O ROZWOJU ENERGETYKI ZE ŹRÓDEŁ ODNAWIALNYCH 1. Unormowania prawne i ekonomiczne na szczeblu unijnym i krajowym 1. Aktywność społeczno-gospodarcza środowisk regionalnych i lokalnych Stopień uświadomienia samorządów w zakresie moŝliwości i korzyści płynących z szerokiego wykorzystania energetyki ze źródeł odnawialnych Zainteresowanie samorządów realizacją projektów związanych z energetyką ze źródeł odnawialnych Polityka władz lokalnych wspierająca tworzenie korzystnych warunków ekonomicznych, prawnych, finansowych i społecznych dla rozwoju przedsiębiorstw, w tym równieŝ związanych z produkcją zielonej energii

45 PODSUMOWANIE Gmina Sosnowica nie dysponuje znaczącymi zasobami energii wodnej i wiatrowej. Charakteryzuje się natomiast znaczną lesistością oraz zasobami biomasy odpadowej z leśnictwa i rolnictwa, które moŝna wykorzystać na cele energetyczne. Aby w większym stopniu wykorzystać potencjał biomasy energetycznej konieczne są dalsze działania mające na celu rozpoznanie i wdraŝanie technologii produkcji biomasy i jej przetwarzania na energię. Wykorzystanie biomasy jako źródła energii przyczyni się do poprawy stanu środowiska naturalnego i przyspieszy zrównowaŝony rozwój obszarów wiejskich. Będzie to teŝ rozwój wielofunkcyjny przynoszący nowe pozarolnicze miejsca pracy. Zwiększy się jednocześnie przychodowość gospodarstw rolnych. W realizacji tych zamierzeń duŝą rolę do odegrania mają władze. Mogą one bowiem w bilansie energetycznym umieścić lokalne źródło energii, jakim jest biomasa. Oczywistym jest, Ŝe łatwiej będzie te plany realizować przy sprzyjającej polityce ekologicznej państwa.