Biometan jako paliwo dla motoryzacji Małgorzata Śliwka Wydział Górnictwa i Geoinżynierii Katedra Inżynierii Środowiska i Przeróbki Surowców e-mail: sliwka@agh.edu.pl Poznań, Metan dla Motoryzacji, 27.10.2015 POL-ECO-SYSTEM 2015, Strefa Metanu, www.agh.edu.pl
Biogaz definicja Biogaz - według ustawy o Odnawialnych Źródłach Energii, biogaz to gaz uzyskany z biomasy, w szczególności z instalacji przeróbki odpadów zwierzęcych lub roślinnych, oczyszczalni ścieków oraz składowisk odpadów (Dz.U. 2015 poz. 478). Biogaz rolniczy gaz otrzymywany w procesie fermentacji metanowej surowców rolniczych, produktów ubocznych rolnictwa, płynnych lub stałych odchodów zwierzęcych, produktów ubocznych, odpadów lub pozostałości z przetwórstwa produktów pochodzenia rolniczego lub biomasy leśnej, lub biomasy roślinnej zebranej z terenów innych niż zaewidencjonowane jako rolne lub leśne, z wyłączeniem biogazu pozyskanego z surowców pochodzących z czyszczalni ścieków oraz składowisk odpadów. (Ustawa OZE, Dz.U. 2015 poz. 478) www.agh.edu.pl
Skład chemiczny - porównanie Składnik Biogaz Biometan Gaz ziemny Metan 45-70% 94-99,9% 93-98% Dwutlenek węgla 25-40% 0,1-4% 1% Azot <3% <3% 1% Tlen <2% <1% - Wodór ślady ślady - Siarkowodór <10 ppm <10 ppm - Amoniak ślady ślady - Etan - - <3% Propan - - <2% Siloksany ślady - - Źródło: [1]
BIOMETAN Biometan biogaz oczyszczony i uszlachetniony, o parametrach zbliżonych do gazu ziemnego (do 98-99% CH 4 ) źródło: http://www.dailyenmoveme.com Przykładowe wartości opałowe paliw: - biogazu: 22-23 MJ/kg - biometanu: 55,5 MJ/kg - CNG: 55,5 MJ/kg - benzyny: 43-45 MJ/kg - oleju napędowego 40-44 MJ/kg - LPG 46 MJ/kg www.agh.edu.pl
Technologie uszlachetniania biogazu Technologia Proces oczyszczania Zawartość metanu po procesie Adsorpcja ciśnieniowa (PSA) Absorpcja chemiczna Płuczka wodna Płuczka aminowa Separacja membranowa Separacja kriogeniczna źródło: [2, 7] Adsorpcja CO 2 pod ciśnieniem na węglu aktywnym Rozpuszczenie CO 2 w rozpuszczalniku pod wysokim ciśnieniem Rozpuszczenie CO 2 w wodzie pod wysokim ciśnieniem Chemiczna reakcja CO 2 z MEA (monoetanoloamina) Różna prędkość permeacji molekuł gazowych >96 % > 99 % >96 % > 96 % > 95 % Schładzanie i sprężanie w kilku etapach > 99 %
Możliwości wykorzystania - produkcja energii elektrycznej - produkcja energii cieplnej i elektrycznej/ kogeneracja - możliwość zasilania pojazdów silnikowych /posiadających instalacje CNG - możliwość zatłaczania biometanu do sieci gazu ziemnego Biometan może być stosowany jako samodzielne paliwo (CBG) bądź jako domieszka do gazu ziemnego (biocng) (10-30 %) http://permaculturenews.org/
Zalety biogazu/biometanu jako paliwa - Odnawialne źródło energii, produkowany m.in.: osady ściekowe, organiczne odpady komunalne, odpady z przemysłu rolno-spożywczego, odpady z rolnictwa, uprawy energetyczne /zagospodarowanie frakcji biodegradowalnej odpadów/ - Daje szansę na ograniczenie składowania odpadów organicznych, rozwiązanie problemu składowania osadów - Wysoki potencjał produkcji biogazu rolniczego w kraju = możliwość dywersyfikacji - Wzbogacony biogaz posiada właściwości zbliżone do gazu ziemnego: możliwość wykorzystania infrastruktury i pojazdów CNG; zwiększenie bezpieczeństwa dostaw gazu
Zalety biometanu jako paliwa Najważniejsze zalety biometanu jako paliwa ekologicznego: Ograniczenie emisji zanieczyszczeń: - niska emisja CO2, - niższa emisja NOX, CO, cząstek stałych - niskim poziomem hałasu Organicznie zasobów surowców energetycznych
Biometan szanse dla paliwa - Sytuacja na rynku paliw płynnych / rozwój rynku CNG/ rozwój infrastruktury/ dostępność stacji tankowania - Biometan - alternatywne paliwo dla pojazdów /szczególnie flotowych/, coraz szersza oferta pojazdów na CNG - Lokalne wykorzystanie paliwa, bez konieczności wtłaczania do sieci - Rozwój technologii w innych krajach CNG/biometan - Ochrona środowiska, wymogi dotyczące ograniczenia emisji Źródło, za: [5, 10]
Biogaz/biometan aktualna sytuacja - Brak wyraźnego wsparcia dla paliw metanowych w kraju (legislacyjnego, finansowego, brak odpowiednich norm i wytycznych) - Sytuacja na krajowym rynku CNG, - Brak wparcia dla bezpośrednich użytkowników pojazdów na NGV i biometan - Brak doświadczeń oraz praktyk w zakresie wzbogacania/ uzdatniania biogazu, - Wysokie koszty instalacji oczyszczania i wzbogacania biogazu do metanu, szczególnie w skali małych instalacji, - Możliwość wtłaczania biogazu rolniczego do sieci (brązowe certyfikaty), ale liczne bariery (niechęć operatorów, koszty, potencjalne trudności techniczne) źródło: za [2, 4, 8, 10]
Przykłady zastosowania: Szwecja - europejski lider w zakresie produkcji biometanu i jego wykorzystaniu jako paliwa w transporcie, 53 instalacje do oczyszczania - rozbudowana sieć tankowania CNG, ponad 180 stacji - ponad 44000 pojazdów NGV, w tym 1530 autobusów, pojazdy flotowe - biometan stanowi ponad 60 % metanu wykorzystywanego jako paliwo - wsparcie: gmin posiadających biogazownie, obniżenie podatków, bezpłatne parkowanie, pasy priorytetowe, samoobsługowe stacje tankownia źródło: http://asulightworks.com/blog/swedishtransportation-system-running-biofuel źrodło: za [2,3 10]
Przykłady zastosowania: Włochy - europejski lider na rynku pojazdów CNG - 53 instalacje oczyszczania - około 1000 stacji tankowania - dostępność popularnych modeli Fiata z instalacją CNG - wykorzystanie paliwa w komunikacji miejskiej, przedsiębiorstwach oczyszczania wsparcie: niższe koszty paliwa, niepodwyższanie podatku drogowego od 2007 na NGV źródło: za [2,3 10] http://www.bioener gyitaly.com/
Przykłady zastosowania: Austria - najlepiej rozbudowana sieć stacji CNG w Europie /w odniesieniu do powierzchni kraju/ Biometan - ok 3 %pojazdów NGV wsparcie: obniżony podatek od nowych samochodów (NOVA), niższy podatek od gazu ziemnego, Propozycje Austriackiej Agencji Energetycznej: - zredukowanie podatku VAT od biometanu, - brak podatku naftowego na biogaz, - wsparcie produkcji pojazdów na gaz ziemny, - wsparcie dla rozwoju sieci krajowej stacji CNG, szczególnie publicznych, - zmniejszenie opłat i podatków dla kierowców pojazdów NGV. źródło: za [2,3 10, 12] Źródło: http://www.zoombd24.com
Przykłady zastosowania: Niemcy - ponad 900 stacji tankowania CNG - biometan dostępny jest na około 230 stacjach - korzystna sytuacja dla paliw gazowych, obniżenie stawek podatkowych dla paliw gazowych - zachęty przy zakupie pojazdów napędzanych gazem ziemnym: zainteresowanie: szkół jazdy, flot taksówek, - wykorzystanie w komunikacji miejskiej, pojazdach komunalnych - Powszechne użytkowanie pojazdów znanych marek Opel, BMW, VW (zawsze projektowane jako dwupaliwowe) źródło: za [2,3 10]
Projekt BIOMASTER Łańcuch biometanu - waste to wheel źródło: www.biomester-project.eu www.biomaster-project.eu Wyłączną odpowiedzialność za treść niniejszej publikacji ponoszą autorzy. Nie jest ona odzwierciedleniem opinii a Wspólnot Europejskich. Ani EACI ani Komisja Europejska nie ponosi odpowiedzialności za szkody powstałe wskutek informacji zawartych w publikacji.
Bibliografia [1] Lechwacka M. Technologie uszlachetniania biogazu do jakości gazu ziemnego. Czysta Energia. Br 12/2009 [2] Łyko P. Biometan. Biometan jako paliwo w transporcie. (www.cng.auto.pl)ww.cng.auto.pl)to [3] Łyko P. Śliwka M. Pomykała R. Zastosowanie CNG i Biometanu w transporcie dobre praktyki z wybranych krajów Unii Europejskiej. Logistyka 4/2014 [4] Pomykała R., Łyko P., Biogaz z odpadów (bio)paliwem dla transportu bariery i perspektywy. Chemik: nauka technika rynek. 5/2013 [5] Pomykała R. 3 lata projektu BIOMASTER - podsumowanie zadań. Referat na: Konferencja Finałowa Projektu BIOMASTER, 4 kwietnia 2014 r. [6] Rogulska M. Jazda na biogazie. Czysta energia. Nr 12/2010 [7] Smerkowska B. Wytwarzanie biometanu -aspekty technologiczne i ekonomiczne. VII Spotkanie Interesariuszy Sieci Projektu BIOMASTER. Kraków 30 października 2013 [8] Śliwka M. Łyko P. Pomykała R. Ocena rynku CNG przez użytkowników pojazdów NGV jako potencjalnych odbiorców biometanu. Logistyka. Nr 4/2014 [9] Ustawa z dnia 20 lutego 2015 r. o odnawialnych źródłach energii (Dz.U. 2015 poz. 478) [10] Wieczorek K. Realizacja inwestycji w transport oparty na CNG. Przykłady, dobre praktyki, wyzwania. Spotkanie projektu BIOMASTER, Kraków, 30 X 2013, (www.biomaster-project.eu) [11] www.biomaster-project.euw.biomaster-project.eu [12] www.cng.auto.pl
Dziękuję za uwagę! www.agh.edu.pl