Wykorzystywanie biogazu w gminie. Dofinansowano ze środków dotacji Narodowego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej

Transkrypt

1 Wykorzystywanie biogazu w gminie Dofinansowano ze środków dotacji Narodowego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej

2 Co to jest biogaz? Biogaz jest to mieszanina gazów, głównie metanu i dwutlenku węgla, który powstaje podczas rozkładu przez mikroorganizmy złożonych związków organicznych, takich jak węglowodory, białka i tłuszcze, zawarte w biomasie roślinnej i zwierzęcej. Dla celów użytkowych biogaz wytwarzany jest za pomocą specjalnych instalacji zwanych biogazowniami. Ze względu na lokalizację i podstawowe substraty wyróżnia się biogazownie: - rolnicze, - na składowiskach odpadów, - w oczyszczalniach ścieków.

3 Jak w Polsce jest i będzie wykorzystywany biogaz? W chwili obecnej biogaz w Polsce jest eksploatowany na kilkudziesięciu składowiskach odpadów i kilkuset oczyszczalniach ścieków, natomiast istnieje tylko kilka biogazowni rolniczych. Docelowo rozważa się budowę w okresie następnych 10 lat około 2000 instalacji biogazowi rolniczych, które jako substrat będą wykorzystywały biomasę pochodzenia rolniczego i odpady przemysłu rolno-spożywczego.

4 Zalety wynikające z wykorzystania biogazu na cele energetyczne: zmniejszenie zużycia kopalnych surowców energetycznych oraz emisji związków powstających podczas ich spalania, poprawa warunków nawożenia pól uprawnych w porównaniu z nie przefermentowaną gnojowicą, zdolność do utrzymania równowagi humusu w glebie, eliminacja patogenów dzięki procesowi higienizacji, redukcja odorów o ponad 80%, zmniejszenie ryzyka zanieczyszczenia wód gruntowych i powierzchniowych

5 Wady i negatywne efekty środowiskowe stosowania biogazu Wady: Kłopotliwym związkiem biogazu jest siarkowodór, który pomimo nieznacznych ilości stwarza wiele problemów technicznych (korozja urządzeń czy armatury). Natomiast skraplająca się para wodna może powodować niedrożność rurociągów. Negatywne efekty środowiskowe: emisja zanieczyszczeń do atmosfery, konkurencja z produkcją żywności, nieodpowiednia uprawa wpływa na pogorszenie się jakości gleb oraz może wpłynąć na pogorszenie się warunków wodnych.

6 Techniki i technologie wykorzystywania biogazu

7 Biogaz jako paliwo odnawialne i jego substraty (1) Biogaz jest to mieszanina gazów, głównie metanu (ok %) i dwutlenku węgla (25-45%), a także małych ilości siarkowodoru, azotu, tlenu, wodoru. Zawartość składników w biogazie przedstawia poniższa tabela: Składnik biogazu Zawartośd w biogazie Metan CH % Dwutlenek węgla CO % Siarkowodór H 2 S ppm Wodór H 2 <1 % Tlenek węgla CO <1% Azot N 2 <2% Inne Śladowe ilości

8 Biogaz jako paliwo odnawialne i jego substraty (2) Biogaz jako mieszanina gazów jest produktem rozkładu substancji organicznej przez mikroorganizmy przy braku obecności tlenu. Wartość opałowa biogazu waha się w granicach MJ/m3 (Megadżuli na metr sześcienny biogazu, w warunkach normalnych, czyli 0 C i 105 Pa) i wartość ta zależy głównie od zawartości metanu. Skład biogazu jest ściśle uzależniony od zastosowanych substratów oraz procesu technologicznego. Udział metanu w biogazie decyduje o parametrach energetycznych tego paliwa. Im większy udział metanu, tym lepsze paliwo.

9 Biogaz jako paliwo odnawialne i jego substraty (3) Lignina, główny składnik drewna, nie jest dobrym substratem do produkcji biogazu, ponieważ jej proces rozkładu zachodzi bardzo powoli.

10 Charakterystyka wybranych substratów wraz z potencjałem produkcji biogazu (1) Substrat Procentowa zawartośd suchej masy w tonie substratu [%wsadu] Procentowa zawartośd suchej masy organicznej w zawartości suchej masy [% smo] Produkcja metanu z 1 t s.m.o. [m3/tsmo] Gnojowica bydlęca Gnojowica świoska Gnojowica kurza Gnojówka Odpady i resztki owoców Odpady i resztki warzyw Melasa

11 Charakterystyka wybranych substratów wraz z potencjałem produkcji biogazu (2) Substrat Procentowa zawartośd suchej masy w tonie substratu [%wsadu] Procentowa zawartośd suchej masy organicznej w zawartości suchej masy [% smo] Produkcja metanu z 1 t s.m.o. [m3/tsmo] Słoma Trawa kiszonka Trawa Siano Ziemniaki liście Kukurydza kiszonka Burak pastewny Burak cukrowy Cebula

12 Charakterystyka wybranych substratów wraz z potencjałem produkcji biogazu (3) Substrat Procentowa zawartośd suchej masy w tonie substratu [%wsadu] Procentowa zawartośd suchej masy organicznej w zawartości suchej masy [% smo] Produkcja metanu z 1 t s.m.o. [m3/tsmo] Osady z rzeźni Zawartośd żołądków (bydło) Odseparowana tkanka tłuszczowa Wysłodziny browarnicze Wywar pogorzelniany ziemniaczany Serwatka Odpady z produkcji serów

13 Wyznaczanie poziomu produkcji biogazu Na podstawie wcześniej przedstawionych tabel można wyznaczyć roczną produkcję metanu, pamiętając, że metan stanowi około 65% biogazu, w następujący sposób: Roczna produkcja metanu [m 3 /rok] = ilość odpadów [t/rok] x procentowa zawartość s.m. w 1 t substratu [%] x procentowa zawartość s.m.o w zawartości suchej masy[%] x Produkcja metanu z 1t s.m.o. [m 3 /tsmo] x 65 % Do przeprowadzenia wstępnych rachunków związanych z produkcją biogazu, można wykorzystać bezpłatne proste narzędzie kalkulacyjne do oszacowania wielkości produkcji biogazu, wysokości nakładów inwestycyjnych w projekcie biogazowym oraz ekonomiki projektu biogazowego, z uwzględnieniem produktywności biogazu, przygotowane przez Mazowiecką Agencję Energetyczną i dostępne na stronie:

14 Proces produkcji biogazu Proces produkcji biogazu odbywa się w czterech fazach fermentacji metanowej: - hydrolizy, - kwasogenezy, - octanogenezy, - metanogenezy. Jest on prowadzony przez różne szczepy mikroorganizmów, dlatego należy im stworzyć jak najlepsze warunki bytowania: - odpowiednia temperatura, - optymalne obciążenie, - komory i hydrauliczny czas retencji - eliminacja inhibitorów (spowalniaczy procesu produkcji).

15 Schemat blokowy procesu technologicznego produkcji biogazu

16 Liczba etapów procesu technologicznego W biogazowniach rolniczych najczęściej występuje jedno lub dwu etapowa produkcja biogazu, przy większym nacisku na instalacje jednoetapowe. W instalacjach jednoetapowych nie występuje przestrzenne rozdzielenie różnych faz procesu technologicznego fermentacji, tzn. że cały proces zachodzi w jednym zbiorniku, co daje niższe koszty inwestycyjne. W instalacjach wieloetapowych różne fazy procesu odbywają się w różnych zbiornikach, co generuje większe koszty, dając większą kontrolę nad prowadzonym procesem.

17 Temperatura Bakterie uczestniczące w procesie rozkładu, ze względu na wymagania temperaturowe, możemy podzielić na trzy grupy: - bakterie psychrofilowe, - mezofilowe, - termofilowe.

18 Bakterie psychrofilowe Optymalna temperatura w przypadku bakterii psychrofilowych wynosi około 25 C. W takiej temperaturze odpada konieczność podgrzewania podłoża lub fermentatora, ale za to skuteczność rozkładu i produkcja gazu jest wyraźnie ograniczona. Biogazownie pracujące w tym zakresie temperatur nie są budowane.

19 Bakterie mezofilowe Większość znanych bakterii metanowych posiada optymalną temperaturę wzrostu w mezofilnym zakresie temperatur, czyli między 32 a 38 C. Instalacje pracujące w zakresie mezofilowym są w praktyce najszerzej rozpowszechnione, ponieważ w tym zakresie temperatur osiąga się relatywnie wysoką produkcję gazu przy zachowaniu dobrej stabilności procesu.

20 Bakterie termofilowe Jeśli zachodzi konieczność zastosowania środków higienicznych prowadzących do zabicia bakterii chorobotwórczych lub w przypadku stosowania podłoży o wysokiej temperaturze własnej (np. woda procesowa), zaleca się użycie do fermentacji termofilnych kultur bakterii. Ich optymalna temperatura działania wynosi od 50 do 57 C. Dzięki wysokiej temperaturze procesu uzyskuje się wysoki uzysk gazu. Należy jednak zauważyć, że przy wyższym zakresie temperatur, potrzebna jest dodatkowa porcja energii do przeprowadzenia procesu fermentacji oraz fermentator musi być zaizolowany i ogrzewany z zewnątrz, aby możliwe było uzyskanie optymalnych warunków temperaturowych dla bakterii.

21 Tryb napełniania biogazowni Napełniane biogazowni jest ściśle zdeterminowane przez dostępność świeżego substratu. W napełnianiu nieciągłym cały proces odbywa się w jednym, szczelnym zbiorniku a w międzyczasie nie dodaje się, ani nie wybiera żadnych porcji świeżego substratu. Po upływie zadanego czasu, fermentator zostaje opróżniony i załadowany świeżym substratem. Ten tryb napełniania ma największe znaczenie w fermentacji suchej. W quasi-ciągłej i ciągłej metodzie napełniania część przefermentowanego materiału jest wyprowadzana i uzupełniana świeżym substratem.

22 Fermentacja mokra i sucha Konsystencja substratów zależy od zawartości substancji suchej. Nie ma dokładnej definicji granicy między fermentacją mokrą i suchą, to jednak w praktyce przyjęło się, że o fermentacji mokrej mówimy wtedy, gdy zawartość masy suchej w fermentorze wynosi do 12 % i przy tej zawartości wody możliwe jest pompowanie materiału. Jeśli zawartość masy suchej wzrośnie powyżej 12%, to materiał przeważnie traci zdolność do pompowania i mówimy wtedy o fermentacji suchej. W biogazowniach rolniczych niemal wyłącznie zastosowanie znajduje proces fermentacji mokrej, natomiast instalacje fermentacji suchej są w większości instalacjami pilotażowymi.

23 Instalacje fermentacji beztlenowej i wykorzystywanie biogazu wysypiskowego

24 Instalacje fermentacji beztlenowej Proces fermentacji przeprowadzany jest w komorach fermentacyjnych, wyposażonych w instalacje: - do mieszania wsadu, - grzewczą, - dozującą biomasę, - gazową. Surowiec ze zbiornika wstępnego dozowany jest do komory fermentacyjnej, skąd po rozłożeniu substancji organicznej jest transportowany do laguny lub zbiornika pofermentacyjnego. Biometan jest kierowany do modułu kogeneracyjnego, gdzie produkowana jest energia elektryczna i cieplna. Część energii zostaje zużyta na potrzeby biogazowni, nadmiar jest sprzedawany do sieci energetycznej; ciepło również może być sprzedawane odbiorcom zewnętrznym.

25 Najważniejsze elementy instalacji do fermentacji beztlenowej 1. Obróbka wstępna materiału wsadowego 2. Komora higienizacji 3. Komora fermentacyjna 4. System ogrzewania 5. Instalacja gazowa 6. Instalacja elektroenergetyczna 7. Instalacja do obróbki przefermentowanej gnojowicy 8. Aparatura kontrolno-pomiarowa Elementy te zostały szczegółowo omówione w tekstowej wersji wykładu, dostępnego na platformie

26 Wykorzystywanie biogazu wysypiskowego (1) Każde składowisko odpadów możemy traktować jako źródło biogazu. Uzależnione to jest od składu deponowanych na nim odpadów. W głębszych warstwach składowisk odpadów przewagę mają procesy beztlenowe a ich produktem końcowym jest biogaz. Na składowiskach odpadów biogaz wytwarza się samoczynnie, w celu jego ujęcia stosuje się specjalne systemy odgazowujące. Ze składowiska o powierzchni około 15 ha można uzyskać około od 20 do 60 GWh energii w ciągu roku, przy rocznej masie około 180 tyś. ton składowanych odpadów.

27 Wykorzystywanie biogazu wysypiskowego (2) Specyfika produkcji gazu wysypiskowego polega na stosunkowo krótkim okresie eksploatacji źródła gazu oraz zmienności jego produktywności w czasie. Parametry te stawiają wysokie wymagania w zakresie doboru rozwiązań technologicznych i technicznych węzła odbioru gazu i jego utylizacji. W większości rozwiązań wymagana jest duża precyzja w zaplanowaniu poszczególnych faz inwestycji i właściwego doboru wielkości urządzeń. Składowisko odgazowywuje się poprzez instalacje składające się z wielu studni lub specjalnego systemu rur wbudowanych w strukturę składowiska na etapie jego eksploatacji. Utylizacja gazu jest możliwa przez okres rzędu 8-15 lat, a produkcja i skład biogazu jest zmienna w czasie.

28 Budowa biogazowni Przy budowie instalacji biogazowych powszechna jest realizacja projektu na kompletną instalację od początku do końca przez jednego i tego samego wykonawcę - tzw. Instalacja pod klucz. Ma ona wady i zalety. Zazwyczaj zastosowane technologie są kompatybilne, a wykonawca daje gwarancję zarówno na poszczególne elementy instalacji jak i na całą biogazownię. Odbiór inwestycji następuje po uruchomieniu biogazowni, dzięki czemu ryzyko tej trudnej fazy rozruchu przechodzi na producenta instalacji. Z kolei niekorzystny jest tutaj dosyć niewielki wpływ inwestora na zestawienie poszczególnych technologii, który mógłby prowadzić do obniżenia kosztów.

29 Biogazownie rolnicze

30 Biogazownie rolnicze Naturalnym źródłem metanu są odchody zwierzęce, obornik i gnojowica (mieszanina kału i moczu zwierząt), są one też dobrym surowcem do produkcji biometanu w biogazowniach rolniczych. W zależności od rodzaju zwierząt, sposobu karmienia i hodowli, stężenie substancji organicznych jest różne, powodując różne tempo powstawania biogazu oraz różne jego ilości. Beztlenowa fermentacja samych odchodów zwierzęcych jest nieefektywna ze względu na niskie stężenie substancji organicznej w gnojowicy, dlatego uzasadnione jest uzupełnianie wsadu różnymi substratami (kosubstratami) organicznymi, dostępnymi na lokalnym rynku.

31 Biogazownie rolnicze - kosubstraty Kosubstraty mogą stanowić odpady z produkcji roślinnej i zwierzęcej, przemysłu spożywczego, a także biomasa z upraw celowych. Zastosowanie kosubstratów umożliwia właściwe obciążenie komory fermentacyjnej, optymalizuje proces fermentacji metanowej poprzez lepszą konfigurację proporcji węgla do azotu, a w związku z tym podnosząc jej efektywność i opłacalność ekonomiczną.

32 Biogazownie rolnicze rodzaje substratów (1) Najczęściej wykorzystywanymi roślinami do produkcji biogazu jest kukurydza i jej kiszonka. Wynika to z wysokiego potencjału plonowania tej rośliny, znajomości technologii jej uprawy i dostępności maszyn i urządzeń do produkcji tego surowca rolniczego. Ostatnio obserwuje się wzrost zapotrzebowania na kukurydzę, z przeznaczeniem na cele energetyczne, co powoduje intensyfikację produkcji. Dlatego pojawiają się głosy sprzeciwu dla niekontrolowanego wzrostu powierzchni upraw.

33 Biogazownie rolnicze rodzaje substratów (2) W Polsce notuje się wahania cen ziarna zbóż, w tym kukurydzy, które przekładają się na niestabilność cen kiszonki. Równocześnie obserwowany jest wzrost popytu na kiszonkę z kukurydzy w zachodnich województwach, gdzie nabywana jest przez niemieckich producentów biogazu. Należy więc liczyć się ze wzrostem ceny tego surowca. W tej sytuacji należy uważnie rozpoznać możliwości pozyskania alternatywnych surowców, które można wykorzystać jako substraty w biogazowni.

34 Biogazownie rolnicze rodzaje substratów (3) Szczególną uwagę warto zwrócić na odpady z przemysłu rolnospożywczego (wywar z gorzelni, młóto z browarów, wytłoki z przetwórni owoców, chłodni, wytwórni soków itp.). Dostępność takich substratów, zwłaszcza w przypadku stabilnej ilości i wyrównanej ich jakości, pozwala na bezpieczne planowanie produkcji biogazu. Stosowanie celowych surowców roślinnych do produkcji biogazu może się okazać nieopłacalne przy obecnej relacji cen energii i płodów rolnych. Dlatego rozsądnym rozwiązaniem jest wykorzystanie jako podstawowych substratów odpadów i produktów ubocznych powstających w rolnictwie czy przemyśle rolno-spożywczym.

35 Biogazownie rolnicze rodzaje substratów (4) Szczególnie zakłady przetwórstwa mięsnego powinny być zainteresowane zagospodarowaniem odpadów własnej produkcji, które w myśl obowiązujących przepisów muszą być utylizowane jako uciążliwe dla środowiska i ich bezpośrednie składowanie nie jest możliwe. Do takich odpadów należą resztki poubojowe, w tym zawartość żwaczy zwierząt, krew, resztki tłuszczowe, odpady rybne. Przetwarzanie produktów ubocznych i odpadowych na biogaz ma istotne znaczenie dla ochrony środowiska, przy jednoczesnym pozyskaniu energii. Zakłady przetwórcze ponoszą znaczne koszty z tytułu ich utylizacji, które to koszty mogłyby istotnie zwiększyć efektywność ekonomiczną biogazowni.

36 Koncepcja budowy biogazowni rolniczej Rozpatrując budowę biogazowni rolniczej, należy rozpocząć od określenia rodzaju wsadu, jego ilości i jakości oraz sprecyzować jego dostępność, tzn. czy będzie on dostarczany przez cały rok, czy tylko okresowo. Dostępność wymienionych substratów ma decydujący wpływ na lokalizację biogazowni. Transport substratów o dużej zawartości wody jest kosztowny i obniża efektywność produkcji energii. Szczególnie dotyczy to gnojowicy. Jej transport z obory do biogazowni przy pomocy beczkowozów w większości przypadków jest nieopłacalny, dlatego najlepszym rozwiązaniem jest budowa biogazowni w sąsiedztwie fermy, tak aby gnojowicę można było podawać rurociągiem.

37 Wybór lokalizacji pod biogazownię (1)

38 Wybór lokalizacji pod biogazownię (2) Lokalizacja i wielkość biogazowni rolniczej powinna uwzględniać: - bliskość gospodarstw produkujących gnojowicę, obornik i inne substraty odpadowe, - możliwość pozyskania innych substratów, - możliwość sprzedaży energii elektrycznej, - możliwość sprzedaży energii cieplnej, - możliwość zagospodarowania substancji pofermentacyjnej, - możliwości wykorzystania istniejącej infrastruktury i zabudowań.

39 Wybór lokalizacji pod biogazownię (3) Instalacja biogazowa o mocy 1-2 MWel jest inwestycją dużą z punktu widzenia zapotrzebowania na substraty, natomiast niewielką dla energetyki zawodowej. Rolnicy są zainteresowani znacznie mniejszymi instalacjami o mocy kwel. Wynika to z faktu, że biogazownie mogą powstawać tylko w dużych gospodarstwach z obsadą zwierząt przynajmniej na poziomie 100 JPD, utrzymujących zwierzęta w systemie wolnostanowiskowym. Biogazownia rolnicza powinna pracować minimum 8000 godzin rocznie (333 dni), natomiast biomasa pochodząca z produkcji roślinnej jest wytwarzana tylko w okresie wegetacyjnym. Celem zapewnienia dopływu biomasy roślinnej w ciągu całego roku, zachodzi konieczność jej wyprodukowania i zakonserwowania przez kiszenie i zmagazynowania w odpowiednich warunkach.

40 Substraty biogazowe Każdy substrat przeznaczony do przechowywania powinien zawierać optymalny poziom suchej masy. Nadmiar wody powoduje powstawanie niepożądanych procesów mikrobiologicznych. Szczególnie niebezpieczne jest pleśnienie, ponieważ grzyby pleśniowe produkują substancje hamujące rozwój bakterii fermentacji metanowej. Z produktów ubocznych przemysłu rolno-spożywczego, tyko niektóre mogą być wykorzystane do produkcji kiszonki. Szczególnie polecane są wysłodki buraczane, które zakiszone w rękawie foliowym są cennym substratem do produkcji biogazu.

41 Transport substratów i pozostałości do produkcji biogazu W pozyskaniu substratów istotne znaczenie mają koszty transportu: z pola lub miejsca przechowywania do biogazowni. Substraty wykorzystywane w biogazowniach mają duża zawartość wody, co ma wpływ na koszt transportu. Przy odległości większej niż 4 km między polem a biogazownią na koszty transportu przypada więcej niż 40% całkowitych kosztów zbioru kukurydzy na kiszonkę. W wyniku prowadzenia procesu powstania biogazu, jako produkt uboczny powstaje masa zwana pozostałością fermentacyjną bądź substancją/pulpą/masą pofermentacyjną, która o ile nie zawiera substancji niebezpiecznych i spełnia wymagania środowiskowe, może być wykorzystywana do nawożenia pól. W ten sposób następuje zamknięcie cyklu produkcji biogazu: substancja organiczna jest surowcem do produkcji energii odnawialnej i ekologicznym nawozem.

42 Przyłączenie do sieci elektrobiogazowni (1) Biogazownie jako instalacje małej mocy należą do III grupy przyłączeniowej i są przyłączane typowo do sieci 15kV. Aby przyłączyć instalację biogazową do sieci, każdy ubiegający się podmiot powinien uzyskać zgodę na zasadzie równoprawnego traktowania, jeśli istnieją techniczne i ekonomiczne warunki przyłączenia do tej sieci. Obecne prawo nie definiuje mocy minimalnej instalacji, którą można przyłączyć do sieci energetycznej.

43 Przyłączenie do sieci elektrobiogazowni (2) Typowy podmiot ubiegający się o przyłączenie pokrywa koszty budowy przyłącza do najbliższej sieci, a operator sieci zapewnia rozbudowę sieci w zakresie niezbędnym do realizacji przyłączenia. Dodatkowo inwestor jest zobowiązany do wniesienia zaliczki na poczet opłaty za przyłączenie do sieci w wysokości 30 tys. zł/mw planowanej mocy przyłączeniowej, a w ciągu 2 lat od dnia wydania decyzji o warunkach przyłączenia do sieci powinna zostać podpisana umowa.

44 Dobre przykłady lokalnego wykorzystania biogazu

45 Biogazownie rolnicze w europie W Europie biogazownie rolnicze są budowane od wielu lat i te doświadczenia z innych krajów mogą być doskonałym źródłem dobrych praktyk i informacji do wykorzystania. W samych Niemczech istnieje ponad 4000 biogazowni rolniczych, o łącznej mocy ponad 1,5 GWe, wykorzystujące w głównej mierze odchody zwierząt oraz kiszonkę kukurydzy. Natomiast w Danii istnieje 20 dużych scentralizowanych biogazowni, każda o mocy 2-3 MWe oraz 50 małych instalacji o średniej mocy 340 kwe zlokalizowanych przy farmach. Głównym substratem do produkcji biogazu w Danii są odpady, ze szczególnym uwzględnieniem odpadów przemysłu mięsnego wraz z gnojowicą.

46 Dania (1) Przykładem dużej biogazowni w Danii jest instalacja w Lemvig, w północnej Jutlandii, będąca jedną z największych na świecie i drugą co do wielkości w Danii. Podstawowym substratem jest gnojowica, dostarczana od 80 stałych dostawców, a także od kilkunastu dostawców sezonowych. Substrat jest transportowany do instalacji za pomocą wozów asenizacyjnych od okolicznych rolników. Po dostarczeniu substratu, gnojowica jest magazynowana w zbiorniku wstępnym. Dziennie do zbiornika trafia około 160 ton gnojowicy oraz 30 ton innych odpadów tj. osad pościelowy i odpady z rzeźni. Przez około 4-5 dni biomasa jest przetrzymywana w zbiorniku i wstępnie obrabiana przez ogrzewanie. Biogazownia ta jest wyposażona w 3 komory fermentacyjne, każda o pojemności 2400 m3. Proces fermentacji zachodzi w warunkach termofilnych, przy temperaturze 55 st. C.

47 Dania (2) Zainstalowana moc układu to: moc elektryczna 2MWe i moc cieplna: 2.3MWt. Produktem pracy biogazowni jest biogaz w ilości 4,5 mln m3 o składzie 63%metanu i 37% dwutlenku węgla. Przefermentowana biomasa jest stosowana jako nawóz dla rolników. Powstałe ciepło zasila około 800 lokalnych odbiorców. Widok na biogazownię w Lemvig

48 Szwecja W Szwecji produkcja biogazu polega na wykorzystaniu odpadów komunalnych, osadów z oczyszczalni ścieków i odpadów rolniczych w zaawansowanej instalacji koofermentacyjnej. Ze względu na wysoki koszt substratów rolniczych, porównywalny z cenami żywności, stanowią one jedynie ograniczony wsad, przyśpieszający, i optymalizujący przebieg produkcji biogazu. Biogaz po oczyszczeniu i uszlachetnieniu do postaci biometanu jest wykorzystywany jako paliwo napędowe do samochodów CNG. W ten sposób jest zaopatrywane 42% transportu zbiorowego w Sztokholmie, a paliwo to wykorzystują także taksówki i samochody prywatne. W 2007 roku w Południowej Szwecji eksploatowanych na CNG było 1725 samochodów osobowych, 400 autobusów i 150 ciężarówek.

49 Polska W Polsce istnieje tylko 5 biogazowni rolniczych, z czego na szczególną uwagę zasługuje oddana do użytku w listopadzie 2009 mała biogazownia rolnicza zlokalizowana w miejscowości Studzionka (gmina Pszczyna). Budowa biogazowni w Studzionce została w pełni sfinansowana przez właścicieli gospodarstwa i kosztowała zł. Biogaz produkowany w tej instalacji otrzymywany jest z pomiotu kurzego oraz gnojowicy świńskiej. Oczyszczony z siarkowodoru biogaz doprowadzony jest do agregatu kogeneracyjnego o mocy 30 kw. W końcowym produkcie zawartość metanu wynosi ok.55%, a z 1m3 biogazu produkowane są 2kWhel. Pozostałości pofermentacyjne wykorzystywane są jako nawóz rolniczy.

50 Biogazownia rolnicza w Studzionce

51 Schemat funkcjonowania biogazowni w Studzionce

52 Świadectwa pochodzenia Jednym z ważniejszych instrumentów prawnych, wpływających na rozwój rynku biogazu jest ustawowy obowiązek zakupu energii elektrycznej z odnawialnych źródeł energii przez przedsiębiorstwa zajmujące się obrotem energią elektryczną i jej sprzedażą do odbiorców końcowych Na zyski z funkcjonowania biogazowni składa się, oprócz sprzedaży wygenerowanej energii, także sprzedaż tzw. świadectw pochodzenia, które przysługują producentom zielonej energii, a które mogą być dla nich znaczącym źródłem dochodów. Za produkcję megawatogodziny energii elektrycznej z OZE przysługuje zielony certyfikat, który jest warty około 268 zł.

53 Zielone certyfikaty Nowelizacja prawa energetycznego wprowadziła od połowy roku 2010 dodatkowy instrument wsparcia dla produkcji energii z OZE możliwość łączenia certyfikatu zielonego z certyfikatem kogeneracyjnym. Możliwość taką mają producenci energii w wysokosprawnej kogeneracji, czyli łączący produkcję energii cieplnej i elektrycznej. Przedsiębiorstwa sprzedające energię będą miały obowiązek nabywania określonej liczby takich certyfikatów, a także będzie można nimi handlować na towarowej giełdzie energii - podobnie jak dzieje się to z certyfikatami zielonymi. Warunek wysokosprawnej kogeneracji jest spełniony gdy: - sprawność przemiany stanowi co najmniej 75% (silnik gazowy - biogazownia), - dla źródeł o mocy >1 MW: minimum 10% oszczędność energii pierwotnej w stosunku do rozdzielonego wytwarzania tej samej ilości energii elektrycznej i ciepła; - dla źródeł o mocy <1 MW wystarczy uzyskanie jakiejkolwiek oszczędności energii pierwotnej.

54 Brązowe certyfikaty Od 2011 roku zostanie wprowadzony kolejny rodzaj certyfikatów certyfikaty brązowe za produkcję i wprowadzanie biometanu do gazociągów, w których będzie się on mieszał z gazem ziemnym i trafiał następnie do gospodarstw domowych. Przed dostarczeniem do sieci przesyłowej biogaz musi zostać oczyszczony z innych gazów niż metan, co generuje dodatkowe koszty. Dodatkowo należy wykonać instalację przesyłową, która połączy biogazownię z gazociągiem. Mimo to, produkcja biogazu może być opłacalna. Gaz sprzedawany jest bowiem po cenie ok. 90 gr. za m3, a koszt produkcji metanu w biogazowni jest o ok. 30 gr. niższy. Doliczyć to tego trzeba jeszcze dodatkowe korzyści ze sprzedaży kolorowych certyfikatów. Certyfikatów brązowych nie można jednak łączyć z innymi certyfikatami.

55 Konsultacje społeczne i uwarunkowania formalno-prawne

56 Uzgodnienia dla inwestorów biogazu Od początku 2011 roku inwestorzy, którzy będą chcieli produkować biogaz w instalacjach rolniczych nie będą musieli starać się o koncesję na produkcję energii. Koncesję zastąpi obowiązek wpisu do rejestru firm, za prowadzenie którego odpowiada Agencja Rynku Rolnego. Właściciele biogazowni będą musieli wszakże składać prezesowi tej instytucji kwartalne sprawozdania z prowadzonej przez siebie działalności. Ponadto państwo zwalnia inwestorów m.in. z opłat skarbowych za wydanie koncesji na produkcję zielonej energii oraz za wydanie świadectw pochodzenia. Na biogaz nałożona jest zerowa stawka akcyzy.

57 Finansowanie instalacji do spalania biogazu Zachętą do inwestowania w biogazownie jest wsparcie finansowe w postaci dotacji z różnych programów unijnych - PO Infrastruktura i Środowisko, - PO Innowacyjna Gospodarka, - Program Rozwoju Obszarów Wiejskich, - 16 Programów Regionalnych, - dotacje Narodowego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej. NFOŚIGW chce na ten cel przeznaczyć w ciągu trzech najbliższych lat 500 mln zł min. w ramach systemu zielonych inwestycji. Tymczasem elektrownie biogazowe mogą w najbliższych latach pochłonąć fundusze rzędu nawet 9 mld zł. Także banki komercyjne przygotowały specjalną ofertę kredytów preferencyjnych dla inwestorów.

58 Akceptacja społeczna dla biogazu i biogazowni (1) Problemem w rozwoju sektora biogazu w Polsce może być nie brak funduszy na rozwój inwestycji, ale brak akceptacji dla technologii odnawialnych źródeł energii przez przeciwników budowy biogazowni, co może doprowadzić do protestów, a w najbardziej ekstremalnych przypadkach do zaniechania inwestycji. Przeciwnikami budowy biogazowni mogą być okoliczni mieszkańcy lub społeczność lokalna, jednak w wielu przypadkach są to osoby lub grupy osób, bezpośrednio nie związane z lokalizacją biogazowni, a nawet niebędący mieszkańcami gminy, w której planowana jest budowa biogazowni.

59 Akceptacja społeczna dla biogazu i biogazowni (2) W wielu przypadkach sprzeciw wobec budowy biogazowni wynika z niewiedzy mieszkańców albo niepełnych lub nieprawdziwych informacji o biogazie i biogazowniach. Inwestor biogazowni w porozumieniu z władzami samorządowymi, powinien wykazywać gotowość dialogu ze społecznością lokalną i tworzyć dobre relacje z sąsiadami.

60 Uwarunkowania formalno-prawne budowy i eksploatacji biogazowni rolniczej 10 faz Faza 1 Projektowa Wstępna ocena ilości substratu Faza 2 Ostateczny wybór lokalizacji biogazowni Uzyskanie danych z ewidencji gruntów i sądu wydział ksiąg wieczystych. Badanie substratu Faza 3 Zebranie informacji o przeznaczeni gruntów Czy jest miejscowy plan zagospodarowania przestrzennego (m.p.z.p.) Faza 4 Sprawdzenie czy biogazownia klasyfikuje się do inwestycji znacząco wpływających na środowisko

61 Uwarunkowania formalno-prawne budowy i eksploatacji biogazowni rolniczej 10 faz cd. Faza 3 Zebranie informacji o przeznaczeni gruntów Czy jest miejscowy plan zagospodarowania przestrzennego (m.p.z.p.) Faza 4 Sprawdzenie czy biogazownia klasyfikuje się do inwestycji znacząco wpływających na środowisko Uzyskanie informacji o m.p.z.p. Uzyskanie decyzji o warunkach zabudowy Faza 5 Uzyskanie informacji o warunkach zabudowy Przeprowadzenie konsultacji np. z konserwatorem zabytków, organem nadzoru górniczego (o ile istnieje taka Potrzeba), zarządcą dróg, przedsiębiorstwem wod-kan. Ewentualnie wszczęcie procedury zmiany m.p.z.p.

62 Uwarunkowania formalno-prawne budowy i eksploatacji biogazowni rolniczej 10 faz Faza 6 Uzyskanie prawa do dysponowania nieruchomością Wystąpienie z wnioskiem o warunki przyłączenia do operatora sieci dystrybucyjnej lub przesyłowej i uzyskanie warunków przyłączenia Faza 7 Uzyskanie pozwolenia na budowę Faza 8 Zgłoszenie robót budowlanych Faza 9 Zawiadomienie o terminie rozpoczęcia robót budowlanych Faza 10 Zakończenie prac budowlanych i rozpoczęcie eksploatacji biogazowni

63 Algorytm inwestycji krok 1

64 Algorytm inwestycji krok 2

65 Algorytm inwestycji krok 3

66 Algorytm inwestycji krok 4

67 Przydatne linki i publikacje Biogaz rolniczy produkcja i wykorzystanie Mazowiecka Agencja Energetyczna, Warszawa, grudzień Kalkulator biogazowy online narzędzie kalkulacyjne do oszacowania wielkości produkcji biogazu, wysokości nakładów inwestycyjnych w projekcie biogazowym oraz ekonomiki projektu biogazowego, z uwzględnieniem produktywności biogazu - Substraty dla biogazowni rolniczych Z. Podkówka, W.Podkówka, Agro Serwis, Warszawa, luty 2010 Energetyka odnawialna Z.Wnuk, Rzeszów Czynniki warunkujące efektywność produkcji biogazu A.Kowalczyk Juśko, red. P.Gradziuk Racjonalne Wykorzystywanie Odnawialnych Źródeł Energii, Płońsk 2009 Produkcja i wykorzystanie biogazu Biogas Green Energy Process, Design, Energy Supply, Environment autor: Peter Jacob Jørgensen, PlanEnergi, w języku angielskim. Biogas Handbook, Teodorita Al Seadi, Dominik Rutz, Heinz Prassl, Michael Köttner, Tobias Finsterwalder, Silke Volk, Rainer Janssen, w języku angielskim

68 Dziękujemy za uwagę! Zapraszamy do zadawania pytań do wykładu (moduł zadawania pytań dostępny jest na dole tekstu wykładowego dla zalogowanych uczestników) oraz do przystąpienia do testu on-line! Dofinansowano ze środków dotacji Narodowego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej