PRZEWODNIK BIOGAZ ROLNICZY

PRZEWODNIK BIOGAZ ROLNICZY Opole styczeń 2010

Oddział Inżynierii Materiałowej, Procesowej i Środowiska Ul. Oświęcimska 21, 45-641 Opole Strona: www.immb.opole.pl mail: immb@immb.opole.pl Autor : Ewa Głodek Poradnik współfinansowany jest przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego; Program Operacyjny Kapitał Ludzki; Priorytet Regionalne kadry gospodarki; działanie 8.2 Transfer wiedzy; Podziałanie 8.2.1 Wsparcie dla współpracy sfery nauki i przedsiębiorstw

Opracowanie jest wynikiem realizacji, przez opolski oddział Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych, projektu unijnego POKL.08.02.01-16-028/09 Źródła Energii Opolszczyzny promocja, technologie wsparcie, wdrożenie. W opracowaniu przedstawiono podstawowe informacje technologiczne, organizacyjne, prawne i ekonomiczne związane z wykorzystaniem biogazu rolniczego. Więcej informacji technicznych, dotyczących różnych aspektów procesu technologicznego produkcji biogazu, można uzyskać na stronie internetowej www.oze.opole.pl zakładka Opracowania, materiały, w pracy Pozyskiwanie i energetyczne wykorzystanie biogazu rolniczego. Na stronie tej znajduje się również kalkulator biogazowy - proste narzędzie kalkulacyjne do oszacowania wielkości produkcji biogazu, wysokości nakładów inwestycyjnych w projekcie biogazowym oraz ekonomiki projektu biogazowego, z uwzględnieniem produktywności biogazu.

SPIS TREŚCI 1. WPROWADZENIE... 5 1.2. BIOGAZ JEDNA Z FORM OZE... 7 2. TECHNOLOGIA FERMENTACJI BEZTLENOWEJ... 8 3. OPŁACALNOŚĆ EKONOMICZNA BUDOWY BIOGAZOWNI... 10 3.1. PODSTAWOWE PARAMETRY BIOGAZOWNI... 11 3.2. NAKŁADY INWESTYCYJNE... 14 3.3. KOSZTY EKSPLOATACYJNE... 15 3.4. PRZYCHODY BIOGAZOWNI... 16 4. PROCES INWESTYCYJNY... 17 5. PRZYKŁADOWE INWESTYCJE... 21 LITERATURA... 23 Spis rysunków Rysunek 1 Produkcja energii pierwotnej z biogazu w Europie w 2007 r. [28] 6 Rysunek 2 Biogazownie rolnicze w Niemczech 6 Rysunek 3 Biogazownie rolnicze w Austrii 6 Rysunek 4 Schemat blokowy instalacji do produkcji biogazu [28] 8 Rysunek 5 Podstawowe parametry biogazowni 11 Rysunek 6 Produkcja biogazu w funkcji obciążenia komory 12 Rysunek 8 Uproszczony schemat realizacji projektu budowy instalacji energetycznej [30] 18 Spis tabel Tabela 1 Produkcja energii elektrycznej oraz moc zainstalowana w instalacjach wykorzystujących biogaz w Polsce [6] 5 Tabela 2 Skład biogazu i gazu ziemnego[5] 8 Tabela 3 Zestawienie wybranych substratów [27] 13 Tabela 4 Koszty inwestycyjne biogazowni rolniczych w przeliczeniu na kwel [29] 14 Tabela 5 Koszty inwestycyjne i eksploatacyjne duńskich biogazowni [20] 14 Tabela 6 Koszty inwestycyjne biogazowni z węzłem standaryzacji biogazu (Mln na 1 mln Nm 3 biometanu/rok w przeliczeniu na instalację o mocy 500 kwel) [29] 14 Tabela 7 Koszty standaryzacji biogazu wykorzystywanego jako paliwo do zasilania pojazdów [24] 15 Tabela 8 Koszty inwestycyjne scentralizowanej biogazowni o mocy 800 kwe [22] 21 Tabela 9 Koszty budowy biogazowni rolniczej [25] 22

1. WPROWADZENIE Stan środowiska przyrodniczego ulega pogorszeniu w wyniku coraz wyższej emisji zanieczyszczeń pyłowych i gazowych powstających przede wszystkim w wyniku spalania paliw kopalnych. Jednym z proponowanych działań wpływających na polepszenie stanu środowiska naturalnego człowieka jest zwiększenie wykorzystania odnawialnych źródeł energii. Zgodnie z Dyrektywą Unijną nr 2009/28/WE w sprawie promowania stosowania energii ze źródeł odnawialnych, udział energii odnawialnej, w całkowitym zużyciu energii (energia elektryczna, ogrzewanie, chłodzenie, transport) w Polsce do 2020 roku, powinien kształtować się na poziomie 15%. Polityka energetyczna Polski do 2030 r. zakłada wdrożenie programu budowy biogazowni rolniczych, przy założeniu powstania do roku 2020 średnio jednej biogazowni w każdej gminie. Zgodnie z założeniami, Programu Innowacyjna Energetyka - Rolnictwo Energetyczne, produkcja biogazu w 2020 r. powinna kształtować się na poziomie nie mniej niż 2 mld m 3 /rok (dla porównania roczne zużycie gazu ziemnego w Polsce obecnie wynosi ponad 13 mld m 3 /rok). W Polsce biogaz pozyskiwany jest głównie z wysypisk śmieci i oczyszczalni ścieków (tabela 1). Obecnie funkcjonuje tylko kilka biogazowni opartych na substratach z przemysłu rolno-spożywczego. Istnieje natomiast bardzo duży potencjał produkcji biogazu, przekraczający krajowe zużycie gazu ziemnego (odpady biodegradowalne przemysłu rolno-spożywczego, produkcja rolna roślin energetycznych, uprawy z nieużytków i odłogów). Biogazownie działają na całym świecie, jednak poziom ich rozwoju technicznego jest bardzo różny. W Azji od dziesięcioleci działają miliony prostych technicznie biogazowni wykonanych sposobem gospodarczym. W Europie, budowane pod klucz, zaawansowane technologicznie biogazownie pracują nie dłużej niż 20 lat. W Niemczech, produkowane jest ponad 80% biogazu rolniczego (rysunek 1) wytwarzanego w UE. W 2007 r. działało tam 3750 biogazowni (rysunek 2). Drugim krajem, co do ilości produkcji biogazu rolniczego, jest Austria. Produkcja kształtuje się na poziomie ok. 6% biogazu generowanego w UE. W Czechach (pierwszą biogazownię rolniczą wybudowano w 2007 r.) obecnie funkcjonuje 91 biogazowni, które wytwarzają ponad 0,8 % biogazu w UE. Tabela 1 Produkcja energii elektrycznej oraz moc zainstalowana w instalacjach wykorzystujących biogaz w Polsce [6] Biogaz 2002 2003 2004 2005 2006 I poł 2007 1. Produkcja energii elektrycznej [GWh] 48 56 66 104 117 70 Gaz wysypiskowy 48 45 50 74 80 46 Biogaz z oczyszczalni ścieków komunalnych b.d. 8 12 30 35 23 Biogaz rolniczy b.d. 3 4 1 2 1 2. Moc zainstalowana [MW] 15 18 22 33 35 43 Gaz wysypiskowy 15 15 17 24 27 30 Biogaz z oczyszczalni ścieków komunalnych - 2 3 7 7 13 Biogaz rolniczy - 1 2 1 1 1

Rysunek 1 Produkcja energii pierwotnej z biogazu w Europie w 2007 r. [28] biogaz z wysypisk biogaz z oczyszczalni ścieków biogaz pozostały Rysunek 2 Biogazownie rolnicze w Niemczech Rysunek 3 Biogazownie rolnicze w Austrii

1.2. BIOGAZ JEDNA Z FORM OZE Biogaz rolniczy jest to paliwo gazowe otrzymywane z surowców rolniczych, produktów ubocznych rolnictwa, płynnych lub stałych odchodów zwierzęcych, produktów ubocznych lub pozostałości przemysłu rolno-spożywczego i lub biomasy leśnej w procesie fermentacji metanowej. Obecnie produkcja biogazu odbywa się na składowiskach odpadów, w oczyszczalniach ścieków oraz w biogazowniach rolniczych i utylizacyjnych. Ze względu na pochodzenie substratu, wykorzystywanego do wytwarzania biogazu, można wyróżnić: źródła zwierzęce - gnojowica, obornik źródła pochodzące z produkcji roślinnej uprawy energetyczne, odpady zielone źródła komunalne odpady organiczne, osad ściekowy źródła pochodzące z przemysłu spożywczego odpad z mleczarni, browaru, cukrowni, rzeźni itp. Biogaz jest gazem fermentacyjnym powstającym w wyniku aktywności metanogennych bakterii beztlenowych, powodujących rozkład substancji organicznej. Głównym składnikiem biogazu jest metan CH 4 i dwutlenek węgla CO 2. Pozostałe składniki biogazu to: azot N 2, oraz śladowe ilości siarkowodoru H 2 S i amoniaku NH 3 (przy prawidłowej eksploatacji bioreaktora). Zawartość metanu w biogazie zawiera się w szerokich granicach od 42% do 75%. Skład biogazu zależy od procesu technologicznego i zastosowanych substratów. Procentowy udział metanu w biogazie stanowi o wartości opałowej tego paliwa. Im większy jego udział, tym większa kaloryczność biogazu. Biogaz o zawartości 65% metanu ma wartość opałową 23 MJ/m 3. Dla porównania wartość opałowa gazu ziemnego to 34 MJ/m 3. Tabela 5 przedstawia porównanie składu biogazu i gazu ziemnego. Z 1m 3 biogazu można uzyskać około 6 kwh energii, w tym 2,5 kwh energii elektrycznej. Biogaz o dużej zawartości metanu (powyżej 40%) może być wykorzystany do celów użytkowych, głównie do celów energetycznych. Typowe przykłady wykorzystania biogazu obejmują: produkcję energii elektrycznej w agregatach prądotwórczych, produkcję energii cieplnej w kotłach gazowych, produkcję energii elektrycznej i cieplnej w jednostkach skojarzonych, dostarczanie uzdatnionego biometanu do sieci gazowej, wykorzystanie gazu jako paliwa do silników trakcyjnych/pojazdów, wykorzystanie gazu w procesach technologicznych, np. w produkcji metanolu. Biogaz można uzyskiwać w małych jednostkach działających w skali gospodarstwa lub w jednostkach scentralizowanych. Biogazownie scentralizowane budowane są głównie w Danii, mogą przerabiać różne rodzaje odpadów jednocześnie, głównie obornik i gnojowicę zmieszane z różnymi innymi odpadami organicznymi pochodzącymi z przemysłu spożywczego. W Danii w procesie fermentacji wykorzystuje się około 6,5% wytwarzanej gnojowicy [8]. Uzyskana ciepła woda grzewcza wykorzystywana jest do ogrzewania około 60% duńskich mieszkań. W Niemczech, w państwie o największej na świecie produkcji energii elektrycznej wytwarzanej z biogazu, zaledwie w ciągu kilku lat powstało tysiące małych biogazowni rolniczych. Pod koniec 2007 było ich 3750 [8]. Dominują biogazownie (ok. 98%), zasilane roślinami energetycznymi (kukurydza, pszenica, słonecznik itp.) wytwarzające energie elektryczną i ciepło. Niemcy dążą również do częściowego zastąpienia gazu ziemnego przez biogaz. Przewidywany poziom substytucji to ok 10% zużycia do roku 2030. W Szwecji około 19% produkowanego biogazu wykorzystywane jest jako paliwo do silników samochodowych.

Tabela 2 Skład biogazu i gazu ziemnego[5] Komponenty Biogaz (średnio) Biogaz (zakres) Gaz ziemny (handlowy) CH 4 60% 50-75% 90-98% CO 2 39% 25-45% 1-3% H 2 S 0,1% 0-1% <5ppm H 2 O Nasycony Nasycony <10ppm H 2 0,5% 0-1% - O 2 0,1% 0-1% - N 2 0,4% 0-3% <1% NH 3 0,05% 0-0,5% - Wyższe wodorotlenki - - 1-5% 2. TECHNOLOGIA FERMENTACJI BEZTLENOWEJ Biogazownia rolnicza jest kompletną instalacją, przetwarzającą substancję organiczną z przemysłu rolno-spożywczego na drodze fermentacji beztlenowej, produkującą biogaz. Instalacja taka najczęściej zintegrowana jest z układem utylizującym powstały biogaz np z tj. agregatem kogeneracyjnym. Zasadniczymi elementami tworzącymi biogazownie są: - układ wstępnego przygotowania i wprowadzania substratu, - komora fermentacyjna, - zbiornik magazynowy substancji przefermentowanej, - zbiornik biogazu, - agregat kogeneracyjny. Układ wstępnego przygotowania substratów to zbiornik wraz z oprzyrządowaniem, umożliwiający dozowanie, mieszanie oraz rozdrabnianie substratów w celu uzyskania właściwej konsystencji mieszaniny, która następnie jest pompowana do komory fermentacyjnej. Komorę fermentacyjną stanowi zbiornik żelbetowy lub wykonany ze stali pokrytej szkłem kobaltowym, w którym zachodzi proces fermentacji metanowej. Musi ona spełniać szereg warunków, które mają wpływ na proces produkcji biogazu i zapewniają optymalne warunki dla rozwoju bakterii, a zwłaszcza stałą, właściwą temperaturę, jednakową w całej objętości; równomierne stężenie substancji odżywczych; właściwy odczyn; czy odpowiedni stosunek pierwiastków biogennych. Rysunek 4 Schemat blokowy instalacji do produkcji biogazu [28]

W celu spełnienia określonych przepisami ustawowymi kryteriów epidemiologicznych dla niektórych grup materiałów powstaje konieczność przeprowadzenia tzw. higienizacji materiału wsadowego polegającej na jego wstępnej termicznej obróbce. Proces higienizacji prowadzony jest w warunkach fermentacji mokrej w temperaturze 70 0 C. Zbiornik magazynowy substancji przefermentowanej to zbiornik, w którym powstały nawóz jest przetrzymywany zgodnie z wymaganiami Ustawy o Nawozach i Nawożeniu (Dz.U. 2007 nr 147 poz. 1033 z późniejszymi zmianami). Nawóz ten jest wykorzystywany do zasilania pól. W zbiorniku magazynowym w niewielkim stopniu może zachodzić proces fermentacji. Ulegają wówczas rozkładowi związki wymagające długiego okresu przetrzymania w komorze fermentacyjnej. Substancja przefermentowana jest okresowo wypompowywana i rozwożona na pola. Biogaz, który wytwarzany jest w nierównomiernych ilościach magazynowany jest w odpowiednich zbiornikach - magazynach biogazu. Najczęściej stosowane są zewnętrzne zbiorniki niskociśnieniowe wykonane w formie poduszek foliowych lub montowane bezpośrednio na bioreaktorze w postaci tzw kopuł foliowych hermetycznie montowanych do górnej krawędzi zbiornika. Folia kopuły rozszerza się w zależności od stanu napełnienia magazynu gazem. Zbiorniki projektowane są tak aby zapewnić możliwość magazynowania przynajmniej 25% produkcji dziennej biogazu. W typowym wykonaniu, biogaz ze zbiornika jest tłoczony do agregatu kogeneracyjnego urządzenia produkującego energię elektryczną i ciepło. Stałym elementem układu produkcji biogazu są instalacje pomocnicze, służące poprawie jakości produktu i bezpieczeństwa pracy instalacji (np. oczyszczanie biogazu z zanieczyszczeń, głównie gazowych, układu automatycznego sterowania, czy układy zabezpieczeń np awaryjnego zrzutu i spalania nadmiaru biogazu). Technologie prowadzenia procesu fermentacji metanowej są ciągle intensywnie rozwijane, wiele firm wprowadza własne, innowacyjne modyfikacje sposobu i warunków prowadzenia procesu, by uczynić go bardziej efektywnym i opłacalnym. Najważniejsze cechy różnicujące poszczególne technologie to: 1. Wilgotność substratu: fermentacja sucha (20-40% sm), fermentacja mokra (<20% sm) 2. Temperatura fermentacji: fermentacja termofilna (55-60 0 C), mezofilna (34-37 0 C) 3. Sposób przepływu materiału: ciągły, okresowy 4. Typ komory fermentacyjnej: np. reaktor z pełnym wymieszaniem, reaktor o przepływie tłokowym, reaktor perkolacyjny 5. Sposób mieszania biomasy: za pomocą mieszadeł mechanicznych, przez recyrkulację zawiesiny, poprzez wewnętrzne mieszanie hydrauliczne, sprężonym gazem 6. Liczba stopni fermentacji: jednostopniowe, oraz dwu- lub wielostopniowe, bez rozdziału faz po pierwszym stopniu, dwu- lub wielofazowe z wydzieleniem fazy stałej po I stopniu. W biogazowniach rolniczych najczęstsze zastosowanie znajdują instalacje jednoetapowe, gdzie wszystkie fazy procesu technologicznego (hydroliza, kwasogeneza, octanogeneza i metanogeneza) przebiegają w jednym zbiorniku. W metodach dwu- i wieloetapowych dokonuje się przestrzennego oddzielenia poszczególnych faz procesu technologicznego na różne zbiorniki. Stworzenie optymalnych warunków do rozwoju mikroorganizmów w poszczególnych fazach procesu owocuje zwiększeniem stopnia rozkładu substancji organicznej do 60-80%, wyższą i bardziej stabilną produkcją biogazu oraz skróceniem czasu trwania fermentacji nawet do 4-6 dni.

Technologie dwustopniowe wymagają jednak wyższych nakładów finansowych (dwa reaktory, dodatkowe wymienniki ciepła i pompy) oraz mogą stwarzać większe problemy przy kontroli parametrów procesu, dlatego nieuzasadnione jest stosowanie ich w mniejszych instalacjach Najczęściej eksploatowanymi biogazowniami są instalacje działające w zakresie temperatur mezofilnych czyli od 32 do 38 o C. Substrat fermentuje w bioreaktorze około 15-30 dni. W porównaniu do procesu termofilnego, proces mezofilny jest bardziej stabilny lecz uzyskuje się mniejsze ilości gazu. Proces ten, wymaga większego bioreaktora oraz higienizacji wybranych substratów. Fermentacja termofilna odbywa się w zakresie temperatur 55-60 o C a czas retencji wynosi zazwyczaj 12-14 dni. Proces termofilny w porównaniu do fermentacji mezofilnej wymaga zastosowania droższej technologii, wyższej temperatury substratu. Temperatura w reaktorze powinna być optymalizowana w zależności od rodzaju zastosowanego substratu. W zależności od wilgotności środowiska, w którym wytwarza się biogaz możliwy jest podział na fermentację mokrą i suchą. W praktyce przyjęło się, iż fermentacja mokra przeprowadzana jest przy zawartości masy suchej od 12 do 15% gdy możliwe jest pompowanie materiału. Jeśli zawartość suchej masy wzrośnie powyżej 16%, to materiał przeważnie traci zdolność przepompowania i wtedy mówimy o fermentacji suchej. W biogazowniach rolniczych niemal wyłącznie wykorzystuje się fermentację mokrą. 3. OPŁACALNOŚĆ EKONOMICZNA BUDOWY BIOGAZOWNI Każde nowe przedsięwzięcie, z punktu widzenia Inwestora, ma na celu przynoszenie zysków. Choć oczywiście za budową biogazowi przemawiają również inne względy: ekologia, ochrona środowiska, aktywizacja terenów rolnych i słabo zaludnionych itd., to nie należy zapominać, że z komercyjnego punktu widzenia zwrot nakładów, a w późniejszym okresie także przynoszenie zysków jest najważniejszym czynnikiem determinującym sukces i sens inwestycji. Przeprowadzenie analizy ekonomicznej planowanej inwestycji jest szczególnie ważne w przypadku przedsięwzięć z zakresu energetyki, gdzie okres zwrotu nakładów trwa kilka lat a koszt inwestycji liczony jest w milionach złotych. Przy określaniu opłacalności inwestycji należy więc odpowiedzieć sobie na pytania: Jakie będą nakłady inwestycyjne na budowę biogazowni? Jaka będzie wielkość kosztów eksploatacyjnych biogazowni? Jakie przychody będzie generowała biogazownia? Nakłady inwestycyjne oraz koszty eksploatacyjne uzależnione są przede wszystkim od wielkości instalacji, rodzaju zastosowanej technologii, sposobu wykorzystania biogazu, rodzaju i mocy zainstalowanych urządzeń, stopnia nowoczesności i zautomatyzowania procesu, jakości, rodzaju i dostępności zastosowanych substratów, warunków przyłączenia do sieci, lokalizacji itp. [24]. Podstawowe parametry wpływające na wielkość instalacji to ilość i jakość wykorzystywanych substratów, które determinują m.in. objętość komór fermentacyjnych, zbiorników na masę pofermentacyjną, ilość produkowanego biogazu. Aby oszacować nakłady inwestycyjne na budowę biogazowni należy więc określić podstawowe parametry techniczne biogazowni.

3.1. PODSTAWOWE PARAMETRY BIOGAZOWNI Każda instalacja do produkcji biogazu ma odmienną, indywidualną konstrukcję, dostosowaną do różnego składu materiału wsadowego. Ilość substratów pozwala określić gabaryty podstawowych agregatów oraz zbiorników. Jakość substratów, natomiast ma decydujące znaczenie dla techniki procesowej. Skład biogazu oraz jego ilość zależą głównie od składu chemicznego związków organicznych poddawanych fermentacji warunków procesu fermentacji (gównie temperatury), czasu przebywania substratów w reaktorze oraz obciążenia objętościowego komory. Poniżej przedstawiono podstawowe parametry produktów i substratów umożliwiające wyznaczenie istotnych z punktu widzenia projektanta wielkości tj. objętość zbiorników, wydajność biogazu, moc agregatu kogeneracyjnego Substrat stężenie substancji organicznej 3 m Q 0 d Podstawowe parametry Hydrauliczny czas aktywności VR tm d Q 0 kg c 0 3 m Objętość reaktora Obciążenie objętościowe reaktora Q0 c0 c0 kg BR 3 V t m d R m V R m 3 m d Q B 3 m d Q A 3 Biogaz Substancja przefermentowana Wydajność wytwarzania biogazu 3 QB m y B Q0 c0 kg QB r V y B R m substratu B B 3 R reaktora 3 m d Rysunek 5 Podstawowe parametry biogazowni Roczna produkcja biogazu 3 m Zawartość suchej Q B masy w substracie x rok sm[%] Zawartość suchej masy organicznej w suchej masie smo[%] x Wydajność biogazu [m 3 /Mg smo] x Masa substratu [Mg/rok] Roczna produkcja energii elektrycznej brutto MWh Pee QB el Wd / 3600 rok el sprawność elektryczna agregatu kogeneracyjnego Wd wartość opałowa biogazu [MJ/m 3 ] Moc elektryczna agregatu Pee N el MW t t- czas pracy agregatu[h/rok]

Rysunek 6 Produkcja biogazu w funkcji obciążenia komory Czynnikiem decydującym o wielkości produkcji biogazu jest rodzaj zastosowanego substratu. W przypadku obornika uzysk biogazu wynosi 30 m 3 /Mg sm, dla kiszonki kukurydzy wartość ta kształtuje się na poziomie ok. 200 m 3 /Mg sm (tabela 3). Aby uzyskać strumień produkowanego biogazu na podobnym poziomie, procesowi fermentacji należy poddać ponad 5 razy więcej obornika niż kiszonki kukurydzy. Dlatego też biogazownie wykorzystujące jako substrat tylko odchody zwierzęce, będą wymagały dużych objętości komór fermentacyjnych oraz zbiorników na odpad pofermentacyjny. Drugim czynnikiem wpływającym na przebieg fermentacji, a tym samym na uzysk biogazu i wielkość komory fermentacyjnej jest tzw. obciążenie komory, który określa ilość kilogramów suchej masy organicznej (kg smo) podawanej na objętość jednego m 3 fermentora. Produkcja biogazu z punktu widzenia uzysku biogazu jest najkorzystniejsza przy niskim obciążeniu komory (rysunek 6). Przy zwiększaniu ładunku następuje zmniejszenie się produkcji biogazu co jest wynikiem przeciążenia układu. Praca układu przy niskim obciążeniu komory wymaga większych objętości komór. Przy wyborze wielkości fermentora dąży się do tego, aby,przy możliwym do przyjęcia nakładzie środków, uzyskać optymalną wydajność biogazu Konieczne jest więc rozpoznanie optymalnego zakresu obciążenia komory fermentacyjnej.. Innym parametrem przy ustalaniu wielkości komory fermentacyjnej jest hydrauliczny czas aktywności (Hydraulic retention time HRT). Czas retencji substratu w komorze fermentacyjnej musi być dostosowany do rodzaju wsadu w taki sposób, aby zagwarantować jego pełny rozkład. Różne substancje organiczne ulegają rozkładowi w różnym tempie. Tłuszcze rozkładają się najszybciej, dlatego też wsad o podwyższonej zawartości tłuszczu wymaga krótszego czasu retencji. Substrat z dużą zawartością celulozy wymaga dłuższego czasu retencji, gdyż celuloza rozkłada się dość wolno. Dla gnojowicy bydlęcej czas retencji wynosi 12-18 dni, dla obornika 18-36 dni a dla gnojowicy świńskiej 10-15 dni (fermentacja mezofilna). Czas retencji jest również uzależniony od temperatury w jakiej przebiega proces fermentacji. W warunkach mezofilnych rozkład substancji przebiega wolniej, a czas retencji trwa od 12 do 36 dni. Dla fermentacji termofilnej czas retencji jest krótszy i wynosi od 12 do 14 dni. Między hydraulicznym czasem aktywności (czas retencji), a obciążeniem komory fermentacyjnej istnieje ścisła zależność. Hydrauliczny czas aktywności dobierany jest w taki sposób aby poprzez ciągłą wymianę zawartości reaktora nie dochodziło do usuwania większej ilości bakterii, niż w tym samym czasie mogłoby się namnożyć. Dodatkowo należy uwzględnić prędkość rozkładu wykorzystywanego substratu przez bakterie. Znając dzienną ilość podawanego wsadu w połączeniu ze stopniem jego rozkładu i żądanym czasem aktywności można obliczyć wymaganą objętość reaktora.

Tabela 3 Zestawienie wybranych substratów [27] Surowce sm [%] smo [%sm] N NH 4 P Wydajność biogazu Zawartość CH 4 [m 3 /Mg sm] [m 3 /Mg smo] [% obj.] Nawozy naturalne Gnojowica bydlęca 8-11 75-82 2,6-6,7 1-4 0,5-3,3 20-30 200-500 60 Gnojowica świńska 7 75-86 6-18 3-17 2-10 20-35 300-700 60-70 Obornik bydlęcy 25 68-76 1,1-3,4 0,22-2 1-1,5 40-50 210-300 60 Obornik świński 20-25 75-80 2,6-5,2 0,9-1,8 2,3-2,8 55-65 270-450 60 Obornik kurzy 32 63-80 5,4 0,39 Brak d. 70-90 240-450 60 Surowce odnawialne Kiszonka kukurydzy 20-35 85-95 1,1-2 0,15-0,3 0,2-0,3 170-200 450-700 50-55 Żyto (kiszonka z całych roślin) 30-35 92-98 4,0 0,57 0,71 170-200 550-680 55 Burak cukrowy 23 90-95 2,6 0,2 0,4 170-180 800-860 53-54 Burak pastewny 12 75-85 1,9 0,3-0,4 0,3 75-100 620-850 53-54 Liście buraczane 16 75-80 0,2-0,4 Brak d. 0,7-0,9 70 550-600 54-55 Kiszonka trawy 25-50 70-95 3,5-6,9 6,9-19,8 0,4-0,8 170-200 550-620 54-55 Surowce pochodzące z przemysłu rolno-spożywczego związane z dalszą obróbką Wysłodziny browarniane 20-25 70-80 4-5 Brak d. 1,5 105-130 580-750 59-60 Pogorzelniany wywar zbożowy 6-8 83-88 6-10 Brak d. 3,6-6 30-50 430-700 58-65 Pogorzelniany wywar kartoflany 6-7 85-95 5-13 b.d. 0,9 36-42 400-700 58-65 Pogorzelniany wywar owocowy 2-3 95 b.d. b.d. 0,73 10-20 300-650 58-65 Świeża pulpa owocowa lub warzywna 13 90 0,5-1 0,04 0,1-0,2 80-90 650-750 52-65 Odcieki z przeróbki owoców, warzyw 3,7 70-75 4-5 0,8-1 2,5-3 50-56 1500-2000 50-60 Woda procesowa 1,6 65-90 7-8 0,6-0,8 2-2,5 55-65 3000-4500 50-60 Prasowane wytłoki z owoców lub warzyw 22-26 95 b.d. b.d. b.d. 60-75 250-350 70-75 Melasa 80-90 85-90 1,5 b.d. 0,3 290-340 360-490 70-75 Wytłoki z jabłek 25-45 85-90 1,1 b.d. 0,3 145-150 660-680 65-70 Wytłoki z owoców 25-45 90-95 1-1,2 b.d. 0,5-0,6 250-280 590-660 65-70 Wytłoki z winogron 40-50 80-90 1,5-3 b.d. 0,8-1,7 250-270 640-690 65-70 Innego rodzaju odpady Resztki żywności oraz przeterminowane 9-37 80-89 0,6-5 0,01-1,1 0,3-1,5 50-480 200-500 45-61 środki spożywcze Osad ściekowy 5-24 80-95 3,2-8,9 0,01-0,06 0,9-3 35-280 900-1200 60-72 Tłuszcz z odtłuszczaczy 2-70 75-93 0,1-3,6 0,02-1,5 0,1-0,6 11-450 700 60-72

3.2. NAKŁADY INWESTYCYJNE Wg British Biogen Good Practice Guide on Anaerobic Digestion [23] koszty inwestycyjne budowy biogazowni kształtują się one na poziomie 4,8 11,2 tys /kwe. W przypadku małych biogazowni (komora fermentacyjna 150 m 3, w której utylizuje się odchody 1000 świń lub stada bydła o liczebności 100 zwierząt oraz agregacie kogeneracyjnym o mocy 10 kwe) koszt budowy takiej instalacji może wynosić około 96,0 112,0 tys.. W przypadku scentralizowanych biogazowni o mocy 1,0 MWel (objętość komór fermentacyjnych około 10000 m 3 ) koszty inwestycyjne mogą kształtować się na poziomie 4,8-6,4 miliona [23]. W tabelach 4-8 przedstawiono koszty inwestycyjne dla różnych technologii energetycznego wykorzystania biogazu tj: produkcji energii elektrycznej i ciepła w układach CHP, standaryzacji gazu i wykorzystanie go jako paliwa do silników pojazdów. Koszty standaryzacji biogazu zależy przede wszystkim od wielkości układu. Dla małych instalacji oczyszczających - poniżej 100 Nm 3 /h biogazu, koszty standaryzacji wynoszą 0,03 do 0,04 /kwh. Przy wzroście strumienia oczyszczanego biogazu do 200-300 Nm 3 /h jednostkowe koszty standaryzacji obniżają się i kształtują na poziomie 0,01-0,015 /kwh [24]. Tabela 4 Koszty inwestycyjne biogazowni rolniczych w przeliczeniu na kwel [29] Niemcy Włochy kwel /kwel kwel /kwel CHP (silnik gazowy) 150 900 CHP (silnik gazowy) 250 740 CHP (silnik gazowy) 500 560 Biogazownia do 100 5 000 3000 200 4900 Biogazownia 100-350 3 000-2 500 500 3800 Biogazownia Powyżej 350 <2500 1000 3200 Tabela 5 Koszty inwestycyjne i eksploatacyjne duńskich biogazowni [20] Ilość surowca (m 3 /dzień) 300 500 800 Koszty inwestycyjne (*) 54.5 43.74 36.60 Całkowite koszty produkcji (*) 9.29 7.67 7.13 - Transport (*) 2.16 2.16 2.42 - koszty bieżące (*) 7.13 5.51 4.71 (*) = /m 3 ilość utylizowanej biomasy w ciągu roku Tabela 6 Koszty inwestycyjne biogazowni z węzłem standaryzacji biogazu (Mln na 1 mln Nm 3 biometanu/rok w przeliczeniu na instalację o mocy 500 kwel) [29] Pojedyncza biogazownia Współpraca 3 biogazowni połączona gazociągiem o łącznej długości 15 km Współpraca 6 biogazowni połączona gazociągiem o łącznej długości 60 km Biogazownia 2,0 2,0 2,0 Rurociąg gazu 0,2 1,0 2,0 Instalacja standaryzacji biogazu 0,7 0,5 0,4 Stacja benzynowa CNG (biometan) 0,5 0,4 0,3 Koszty inwestycyjne Mln na 1 mln Nm 3 biometanu/rok /instalacje 3,4 3,9 4,7

Koszty [$/MWh] Tabela 7 Koszty standaryzacji biogazu wykorzystywanego jako paliwo do zasilania pojazdów [24] Proces Biogaz (osady ściekowe) Biogaz (odpady organiczne) SEK/Nm 3 SEK/Nm 3 Wytwarzanie 0 1.5 1.5 2.5 Standaryzacja 1 2 1 2 Sprężanie 1 1 Razem 2.0 4.5 3.5 5.5 SEK (korona szwedzka) =0,10 Eur 3.3. KOSZTY EKSPLOATACYJNE Na koszty eksploatacji składają się następujące elementy: koszty pozyskania substratu z transportem, koszty wytwarzania (obsługa, utrzymanie ruchu, konserwacja i naprawy), obsługa finansowa (amortyzacja, podatki, oprocentowanie kredytu, ubezpieczenie,) oraz koszty dystrybucji np. odbioru produktów (gaz, ciepło, energia elektryczna) lub zagospodarowania odpadów np. pozostałości pofermentacyjnej. Transport surowca ma znaczący wpływ na całkowite koszty związane z przetwarzaniem biomasy (rysunek 7). Maksymalna odległość transportu obornika powinna wynosić 15-25 km natomiast gnojowicy 5-10 km [20]. Koszty transportu są bardzo silnie związane z wielkością biogazowni i rosną wraz z ilością utylizowanej biomasy. Duże scentralizowane biogazownie wymagają zasilania dużą ilością biomasy, która dostarczana jest z większych odległości, a to wpływa na wzrost kosztów. W przypadku kosztów przetwarzania biomasy można zaobserwować odwrotną tendencję tj. wraz ze wzrostem zainstalowanej mocy w biogazowni koszty te maleją. Koszty pozyskania substratu związane są z rodzajem zastosowanego wsadu. Przy doborze substratu zasilającego biogazownie ogólną zasadą jest wykorzystanie najpierw nadających się do fermentacji odpadów organicznych, a dopiero potem upraw celowych (np. kukurydzy). Całkowite koszty eksploatacji duńskich biogazowni, które przedstawiono w tabeli 5, kształtują się na poziomie 17-20% nakładów inwestycyjnych. Koszt utrzymania, obsługi, pracy instalacji wynosi natomiast ok. 2% całkowitych nakładów inwestycyjnych. Roczne koszty utrzymania i serwisu agregatu kogeneracyjnego można skalkulować na poziomie 0,011 EUR/kWhel [26]. Koszty całkowite Rysunek 7 Koszty przeróbki biomasy [21] Koszty transportu Koszty przetwarzania Moc [MWel]

3.4. PRZYCHODY BIOGAZOWNI Biogazownie mogą uzyskiwać przychody z kilku źródeł: sprzedaży energii elektrycznej, sprzedaży świadectw pochodzenia - energii elektrycznej z odnawialnych źródeł energii (OZE) tzw. zielone certyfikaty i - z kogeneracji tzw. czerwone certyfikaty (CHP) lub - biogazu rolniczego (BIO), sprzedaży energii cieplnej, sprzedaży odpadu pofermentacyjnego wykorzystywanego jako nawozu organicznego, z tytułu przyjęcia odpadów do utylizacji. W Polsce wytwarzanie energii elektrycznej z odnawialnych źródeł energii oraz wytwarzanie biogazu rolniczego korzysta z preferencji polegającej na ustawowym obowiązku: 1. zakupu świadectw pochodzenia (OZE, CHP, BIO) lub uiszczenia opłaty zastępczej, 2. zakupu energii elektrycznej (tylko OZE), 3. obowiązek przesyłu i odbioru energii elektrycznej oraz odbioru biogazu. Dla wytwórcy zielonej energii oznacza to rozdzielenie przychodów na dwa autonomiczne: - przychody ze sprzedaży energii elektrycznej, za którą otrzyma cenę gwarantowaną odpowiadającą średniej cenie energii elektrycznej na rynku w roku poprzednim, - przychody ze sprzedaży praw majątkowych wynikających z przyznanych przez URE świadectw pochodzenia podmiotom wytwarzającym energię elektryczną ze źródeł odnawialnych. Prawo Energetyczne daje możliwość uzyskania dwóch certyfikatów zielonego i czerwonego dla energii elektrycznej,. wytworzonej w odnawialnym źródle energii spełniającej jednocześnie warunki wysokosprawnej kogeneracji. Natomiast nie jest możliwe uzyskanie świadectwa pochodzenia energii z OZE dla źródła energii wykorzystującego w procesie produkcji biogaz rolniczy (od 1.01.2011 r), na który już wcześniej zostały wydane świadectwa pochodzenia dla biogazu rolniczego (odstęp! Średnia cena sprzedaży energii elektrycznej do sieci to ok. 155 zł/mwh, dla zielonych certyfikatów wielkość ta wynosi 258 zł/mwh Cena sprzedaży wyprodukowanej energii elektrycznej kształtuje się więc na poziomie 413 zł/mwh. Ciepło grzewcze wytwarzane w układzie skojarzonym z energią elektryczną może być kolejnym źródłem przychodów. Możliwość sprzedaży ciepła uzależniona jest od istnienia lokalnego odbiorcy ciepła, wielkości jego potrzeb, systemu dystrybucji (sieci) oraz lokalizacji instalacji (odległość od potencjalnych odbiorców). Biogazownie produkują ciepło przez cały rok dlatego idealnym odbiorcą ciepła byłby zakład technologiczny produkcji ciągłej (np. zakład produkcji bioetanolu, szklarnie itp.). Przychody biogazowni mogą również generować substraty, jako odpady przeznaczone do likwidacji lub utylizacji. Mogą one być odbierane od jednostki wytwarzającej nieodpłatnie lub za ich utylizacje może być pobierana opłata (np. w przypadku odpadów poubojowych opłata kształtuje się na poziomie 250 zł/mg). Dodatkowym źródłem przychodu może zostać odpad pofermentacyjny, jako wartościowy nawóz dla rolnictwa (opcja docelowa - aktualnie traktowany jako odpad).

4. PROCES INWESTYCYJNY Realizacja projektu związanego z wytwarzaniem i energetycznym wykorzystaniem biogazu wiąże się z koniecznością przeprowadzenia procesu inwestycyjnego, który podlega różnym procedurom prawnym i administracyjnym. Budowa biogazowni nie różni się zbytnio od innych komercyjnych przedsięwzięć budowlanych. Realizacja odbywa się w trzech etapach: przedinwestycyjnej, projektowej i realizacyjnej Poszczególne kroki realizacji inwestycji zostały przedstawione na rysunku 8. FAZA PRZEDINWESTYCYJNA składa się z kilku etapów: identyfikacji możliwości inwestycyjnych, analizy wariantów i ich wstępnej selekcji oceny projektu oraz podjęcia decyzji inwestycyjnych. Aby minimalizować ryzyko na późniejszych etapach zagrożeń mogących negatywnie wpłynąć na realizację projektu, na tym etapie definiowane są również podstawowe zagrożenia mogące w przyszłości wpłynąć na realizację projektu. W tym, przeprowadza się konsultacje branżowe oraz wykonuje się wstępne ekspertyzy. Przy planowaniu budowy biogazowni należy: 1. Zrobić rozpoznanie rynku na temat dostępności rozwiązań technologicznych i technicznych instalacji pozysku i energetycznego wykorzystania biogazu. 2. Zbadać dostępność i rodzaj substratów. 3. Określić kto będzie dostawcą substratów (czy będziemy samowystarczalni czy wystąpi konieczność zakupu substratu) oraz czy będzie istniała możliwość zawarcia długoterminowych kontraktów z dostawcami surowca). 4. Określić lokalizację instalacji. 5. Uzyskać akceptację społeczności lokalnej. 6. Określić potencjalnych odbiorców wytworzonej energii elektrycznej i ciepła grzewczego. 7. Wykonać wstępną kalkulację kosztów, określić wkład własny oraz możliwość pozyskania dotacji. 8. Ocenić szanse uzyskania wymaganych zezwoleń, w tym możliwość przyłączenia do sieci energetycznej. 9. Zapoznać się z doświadczeniami użytkowników już funkcjonujących biogazowni w celu określenia rodzaju problemów i sposobach ich eliminacji. Przy wyborze lokalizacji inwestycji znaczenie ma: - dostęp do surowców/odpadów, - dostęp do sieci energetycznej oraz warunki techniczne przyłączenia do sieci, - dostęp do pól uprawnych położonych w bliskiej odległości ze względu na koszt zagospodarowania odpadu pofermentacyjnego. - odległość od siedzib ludzkich ze względu na emisję spalin z układu kogeneracyjnego, hałas oraz emisję odorów z biogazowi. Warto jednocześnie zaznaczyć, że emisja odorów z biogazowni jest znacznie mniejsza niż się powszechne uważa. Proces przebiega w układzie zamkniętym i w zasadzie tylko podczas procesu przyjmowania niektórych odpadów do przerobu i w układzie ich dozowania mogą być uwalniane przykre zapachy. FAZA PROJEKTOWA rozpoczyna się od stworzenia prawnej, finansowej i organizacyjnej bazy dla realizacji projektu. Następnie wykonywane są wszystkie działania konieczne do uzyskania kompletu dokumentów, które umożliwiają rozpoczęcie prac budowlanych. Biogazownia jest traktowana tak jak każda inna budowla i dla jej wybudowania konieczne jest uzyskania pozwolenia na budowę.

Wstępne studium wykonalności Lokalizacja Pozwolenie na budowę. Biznes plan inwestycji. Określenie wymaganych warunków umowy na sprzedaż energii Podpisanie umowy dzierżawy Sprawdzenie stanu prawnego ziemi Wstępna ocena dostępności substratu Wstępne zgody, opinie, ekspertyzy oraz konsultacje branżowe Decyzja o kierowaniu projektu do fazy inwestycyjnej. Znane są wstępne warunki realizacji inwestycji. Nie można jednak określić jej budżetu oraz oszacować ryzyka. Techniczne warunki przyłączenia Umowa sprzedaży Miejscowy plan zagospodarowania Decyzja o warunkach zabudowy Projekt techniczny do pozwolenia na budowę Raport oddziaływania inwestycji na środowisko Wykonanie dokumentacji technicznej Negocjacje warunków finansowania inwestycji Prace budowlane Zamówienie i zakup urządzeń Dostawa i montaż urządzeń Podłączenie do sieci energetycznej Testy i uruchomienie biogazowni Rysunek 8 Uproszczony schemat realizacji projektu budowy instalacji energetycznej [30] Pierwszą czynnością, jaką należy wykonać poszukując właściwej lokalizacji na inwestycję jest sprawdzenie, czy planowany charakter działalności jest zgodny z miejscowym planem zagospodarowania przestrzennego. Drugą czynnością, na tym etapie, jest wystąpienie z wnioskiem o ustalenie warunków zabudowy i zagospodarowania terenu. Jeżeli plan zagospodarowani przestrzennego istnieje i inwestycja jest z nim zgodna, to należy wystąpić do urzędu gminy o celowość i zakres raportu dotyczącego wpływu planowanej inwestycji na środowisko. Jeżeli plan istnieje ale nie przewiduje tego typu inwestycji lub planu nie ma, to należy wszcząć procedurę zmiany planu (jest ona długotrwała, należy założyć, że będzie trwała minimum 6 miesięcy) lub należy złożyć wniosek o ustalenie warunków zabudowy i zagospodarowania terenu. Istotnym warunkiem uzyskania pozytywnej decyzji jest swobodny dostęp działki do uzbrojenia terenu w sieć gazową, kanalizację wodno ściekową i instalację prądową oraz klasyfikacja gruntu - grunt nie może być przeznaczony do produkcji rolnej. Przed wystąpieniem z wnioskiem o wydanie pozwolenia na budowę zgodnie z art. 49 Prawa Ochrony Środowiska, powinno się wystąpić do urzędu wydającego decyzję z wnioskiem o określenie konieczności lub zakresu sporządzenia raportu o wpływie na środowisko planowanej inwestycji. Wniosek ten winien zawierać informacje dotyczące: skali i usytuowania przedsięwzięcia, powierzchni zajmowanego terenu lub obiektu budowlanego, poprzednich form użytkowania, rodzaju technologii, wariantów przedsięwzięcia, przewidywanej ilości wykorzystywanych surowców, wody i energii, działań chroniących środowisko oraz ilości zanieczyszczeń wprowadzanych do środowiska, możliwości transgranicznego oddziaływania na środowisko, wpływu inwestycji na o obszary podlegające ochronie na podstawie ustawy z dnia 27 kwietnia 2001 r. Prawo Ochrony Środowiska z późniejszymi zmianami.

Po uzyskaniu warunków zabudowy i zagospodarowania terenu, należy rozpocząć procedurę administracyjną przyłączenia biogazowni do sieci elektroenergetycznej. Wymaga to przedłożenia do odpowiedniego dla danej lokalizacji zakładu Energetycznego wniosku o wydanie warunków przyłączenia do sieci. Podstawą do starania się o wydanie warunków jest posiadanie przez inwestora prawa do użytkowania bądź dysponowania obiektem lub ziemią, na której ma powstać inwestycja. Szczegółowe warunki jakie musi spełniać wniosek o przyłączenie do sieci elektroenergetycznej zawarte są w sprawie rozporządzeniu w sprawie szczegółowych warunków funkcjonowania systemu elektroenergetycznego Dz.U. 2007 nr 93 poz. 623. Dopiero zawarta umowa o przyłączeniu do sieci stanowi podstawę do rozpoczęcia prac projektowych i budowlano-montażowych oraz ich finansowania na zasadach określonych w umowie. W następnym etapie wykonywany jest projekt budowlany zgodnie z wymogami określonymi w decyzji o warunkach zabudowy i zagospodarowania terenu. Projekt budowlany jest podstawą do uzyskania decyzji o pozwoleniu na budowę, która w praktyce kończy fazę inwestycyjną projektu. W fazie inwestycyjnej następuje również określenie sposobów finansowania. Szczegółowy plan kosztów uwzględnia koszty inwestycyjne poszczególnych komponentów, koszty substratów, utrzymania, konserwacji i napraw urządzeń, ubezpieczenia, a także koszty wynagrodzeń, koszty finansowania oraz zezwoleń, koszty planowania, koszty przyłączenia do sieci itp. W przeprowadzanej analizie opłacalności należy zbadać możliwość skorzystania z zewnętrznych źródeł finansowania i wybrać wariant optymalny dla inwestora. Wynik finansowy zależy w głównej mierze od sposobu finansowania inwestycji i wielkości wpływów (cena energii i ciepła grzewczego). Są to dwie zmienne, które decydują o sukcesie lub porażce inwestycji. FAZA REALIZACJI PRZEDSIĘWZIĘCIA rozpoczyna się w momencie uzyskania wszystkich wymaganych prawem pozwoleń, opinii i uzgodnień koniecznych do rozpoczęcia prac budowlanych. Następuje wówczas zamknięcie finansowe projektu (podpisanie umów kredytowych, zawarcie umowy sprzedaży energii itp.). Przed przystąpieniem do użytkowania obiektu budowlanego należy uzyskać ostateczną decyzję o pozwoleniu na użytkowanie. W tej fazie niezbędne będzie przedłożenie świadectwa charakterystyki energetycznej obiektu (gdy przewiduje się ogrzewanie pomieszczeń). Jednocześnie konieczne jest zgłoszenie faktu oddania budynku do użytku Inspektorowi Ochrony Środowiska. Przed uruchomieniem działalności gospodarczej należy uzyskać następujące decyzje administracyjne: na wprowadzanie gazów i pyłów do powietrza, pozwolenie wodno-prawne na wprowadzanie ścieków do wód lub do ziemi, na wytwarzanie odpadów, na emitowanie hałasu do środowiska. Z powyższego opisu wynika, iż procedury z zakresu ochrony środowiska są skomplikowane i długotrwałe. W związku z tym, że inwestycja łączy w sobie zagospodarowanie odpadów organicznych i produkcję energii elektrycznej i ciepła w skojarzeniu, musi spełniać szereg wymogów prawnych.

Procedury stosowane w postępowaniu wymaganym w procesie inwestycyjnym w zakresie wykorzystania energii biogazu, regulują następujące ustawy: Ustawa z dnia 7 lipca 1994 r. Prawo budowlane tekst jednolity (Dz.U.2000.106.1126) z późniejszymi zmianami Rozporządzenie Ministra Rolnictwa i Gospodarki Żywnościowej z dnia 7 października 1997 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budowle rolnicze i ich usytuowanie( Dz.U. 2002 nr 75 poz. 690 z późniejszymi zmianami) Ustawa z dnia 18 lipca 2001 r. Prawo wodne. (Dz.U. 2001.115.1229 z późniejszymi zmianami) Ustawa z dnia 27 kwietna 2001 r. Prawo ochrony środowiska (Dz.U. 2001.62.627 z późniejszymi zmianami). Ustawa z dnia 4 lutego 1994 r. Prawo geologiczne i górnicze (Dz.U. 1994.27.96 z późniejszymi zmianami). Rodzaje odpadów z których można wytwarzać biogaz, zasady oraz wymagania odnośnie przewożenia i przygotowania substratów do produkcji biogazu, wymagania odnośnie jakości pozostałości pofermentacyjnej oraz możliwości jej wykorzystania regulują poniższe dokumenty: Ustawa z dnia 27 kwietnia 2001 r. o odpadach (Dz.U. 2001 nr 62 poz. 628 z późniejszymi zmianami). Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 14 listopada 2007 w sprawie procesu odzysku R10 Dz. U. nr 228 poz. 1685 Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 27 września 2001 r. w sprawie katalogu odpadów Dz. U. nr 112, poz. 1206 Ustawa z dnia 26 lipca 2000 r. o nawozach i nawożeniu (Dz.U. 2000 nr 89 poz. 991 z późniejszymi zmianami) Rozporządzenie Ministra Rolnictwa i Rozwoju Wsi z dnia 18 czerwca 2008 r. w sprawie wykonania niektórych przepisów ustawy o nawozach i nawożeniu Dz.U. 2008 nr 119 poz. 765 z późniejszymi zmianami Rozporządzenie (WE) nr 1774/2002 Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 3 października 2002 r. ustanawiające przepisy sanitarne dotyczące produktów ubocznych pochodzenia zwierzęcego nieprzeznaczonych do spożycia przez ludzi Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (WE) nr 999/2001 z dnia 22 maja 2001 r. ustanawiające zasady dotyczące zapobiegania, kontroli i zwalczania niektórych przenośnych gąbczastych encefalopatii Obrót energią z OZE na rynku energii, sposób obliczenia cen oraz zasady wykonywania działalności gospodarczej w zakresie wytwarzania biokomponentów regulują dokumenty: Obwieszczenie Marszałka Sejmu Rzeczypospolitej Polskiej z dnia 16 maja 2006 r. w sprawie ogłoszenia jednolitego tekstu ustawy - Prawo energetyczne (Dz.U. 2006 nr 89 poz. 625 z późniejszymi zmianami). Ustawa z dnia 25 sierpnia 2006 r. o biokomponentach i biopaliwach ciekłych (Dz.U. 2006 nr 169 poz. 1199) Rozporządzenie Ministra Gospodarki i Pracy z dnia 14 sierpień 2008 r. w sprawie szczegółowego zakresu obowiązków uzyskania i przedstawienia do umorzenia Świadectw pochodzenia, uiszczenia opłaty zastępczej, zakupu energii elektrycznej i ciepła wytworzonych w odnawialnych źródłach energii oraz obowiązku potwierdzania danych dotyczących ilości energii elektrycznej wytworzonej w odnawialnym źródle energii (Dz.U. 2008 nr 156 poz. 969) Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia z dnia 26 września 2007 r. w sprawie sposobu obliczania danych podanych we wniosku o wydanie świadectwa pochodzenia z kogeneracji oraz szczegółowego zakresu obowiązku uzyskania i przedstawienia do umorzenia tych świadectw, uiszczania opłaty zastępczej i obowiązku potwierdzania danych dotyczących ilości energii elektrycznej wytworzonej w wysokosprawnej kogeneracji (DZ.U. 2007 nr 185 poz 1314)

5. PRZYKŁADOWE INWESTYCJE Poniżej przedstawiono, jako przykład, zestawienie kosztów inwestycyjnych budowy scentralizowanej biogazowi utylizującej głównie odchody zwierzęce oraz inne odpady organiczne. Podstawowe założenia: zużycie odpadu-- 75 tys ton rocznie albo około 200 ton/dobę [22]; biogazownia pracuje w zakresie temperatur termofilnych tj 52-55 o C z 15 dniowym czasem retencji. Instalacja wyposażona jest z węzeł higienizacji, stację oczyszczania biogazu, zbiornik magazynujący biogaz, agregat kogeneracyjny o mocy 800 kwel. Koszty budowy biogazowi, dla powyższych założeń, kształtują się na poziomie 4,4 mln EUR (tabela nr 8). Tabela 8 Koszty inwestycyjne scentralizowanej biogazowni o mocy 800 kwe [22] Wyszczególnienie Cena [1000 ] Udział w całkowitym koszcie inwestycyjnym [%] Site/ grunty 107 2,43 Excavation/ prace ziemne 107 2,43 Fences/ ogrodzenie 130 2,95 Driveway/ drogi dojazdowe 61 1,38 Buildings/ budynki 326 7,40 Pre-storage tank/ zbiornik wstępnego 45 1,02 magazynowania Stirrer prestorage/ tank zbiornik wstępnego 30 0,68 magazynowania z mieszadłem Mixing tank 49 1,11 Stirrer mixing tank/ zbiornik mieszania z 30 0,68 mieszadłem Sanitation tank/ zbiornik hignienizacyjny 30 0,68 Stirrer sanitation tank/ zbiornik hignienizacyjny 17 0,39 z mieszadłem Storage tank/ zbiornik magazynujący 49 1,11 Stirrer storage tank/ zbiornik magazynujący z 32 0,73 mieszadłem Digester/komora fermentacyjna 278 6,31 Stirrers digester/ komora fermentacyjna z 56 1,27 mieszadłem Heat exchangers/ wymiennik ciepła 185 4,20 Biogas filter/ filter biogazu 76 1,73 Biogas storage/ zbiornik biogazu 209 4,74 Biogas flare/ pochodznia 92 2,09 Pipeline/ gazociąg 151 3,43 Heat accumulation tank/ zbiornik akumulacyjny 30 0,68 Boiler/ kocioł gazowy 29 0,66 Odour filter/ filter zapachu 115 2,61 Pumps (biogas)/ pompy (biogaz) 172 3,90 Biogas system 172 3,90 Automation/ automatyka 230 5,22 Pumps (biomass)/ pompy (biomasa) 17 0,39 Help pumps/ pompy dodatkowe 17 0,39 Construction/ budowa 778 17,66 Waste prestorage/ wstępne magazynowanie 197 4,47 odpadów On farm investments/ pozostałe koszty 87 1,98 Koszty inwestycyjne biogazowni 3905 88,65 Agregat kogeneracyjny 500 11,35 Całkowite koszty biogazowni 4405 100,00

W tabeli nr 9 przedstawiono oszacowane koszty budowy biogazowni w warunkach polskich, z uwzględnieniem trzech wariantów doboru substratów i mocy biogazowni [25]. Wariant 1, w którym do analizy technicznej i ekonomicznej wzięto pod uwagę jedynie odchody zwierzęce. Wariant 2 zakłada przetwarzanie odchodów oraz kiszonki z całych roślin kukurydzy, uprawianej wyłącznie w tym celu. W 3 wariancie zaproponowano rozwiązanie instalacji biogazowej, działającej wyłącznie w oparciu o kiszonkę z całych roślin kukurydzy. Różnica w kosztach inwestycyjnych budowy poszczególnych wariantów związana jest przede wszystkim z objętością komór fermentacyjnych i zbiorników na masę przefermentowaną. Tabela 9 Koszty budowy biogazowni rolniczej [25] Wyszczególnienie Jednostka Substraty Opcje I wariant II wariant III wariant Obornik [Mg/rok] 12600 12600 - Gnojowica [Mg/rok] 88000 88000 - Kiszona kukurydzy [Mg/rok] - 11000 21000 Parametry techniczne Moc elektryczna [MW] 0,514 2*0,514 2*0,514 Produkcja biogazu [m 3 /rok] 1794360 3965760 4145000 Produkcja energii elektrycznej [MWh 4296 8592 8592 Komory fermentacyjne [m 3 ] 8000 12900 7900 Zbiorniki na masę przefermentowaną [m 3 ] 5*6900 5*7300 4300 Koszt inwestycyjny [zł] 17 730 800 24 996 400 15 249 400

LITERATURA [1] KOM/1997/0599 Komunikat Komisji do Rady Europejskiej i Parlamentu Europejskiego Energia dla przyszłości: odnawialne źródła energii. Biała księga strategii wspólnotowej i plan działania, [2] KOM/2006/0848 Komunikat Komisji do Rady Europejskiej i Parlamentu Europejskiego Mapa drogowa na rzecz energii odnawialnej. Energie odnawialne w XXI w: budowa bardziej zróżnicowanej przyszłości, [3] Komunikat Komisji Do Rady i Parlamentu Europejskiego Działania wynikające z zielonej księgi Sprawozdanie w sprawie postępów w dziedzinie energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych; Bruksela, dnia 10.1.2007 KOM(2006) 849 wersja ostateczna [4] Wniosek Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady w sprawie promowania stosowania energii ze źródeł odnawialnych, Bruksela, dnia 23.1.2008 KOM 2008/0016 (COD) [5] Latocha L.: Oczyszczalnie biogazu do poziomu czystości gazu ziemnego (sieciowego), X Konferencja Naukowo Techniczna Ogólnopolskie Forum Odnawialnych Źródeł Energii; Warszawa 29-31.03.2004 [6] Raport zawierający analizę realizacji celów ilościowych i osiągniętych wyników w zakresie wytwarzania energii elektrycznej w odnawialnych źródłach energii załącznik do Obwieszczenia Ministra Gospodarki z 21.04.2008 Monitor Polski Nr 51 1978 poz 457 [7] Marzec A.: Nowy pomysł na redukcję gazów cieplarnianych, Czysta energia 7-8/2008 [8] Biogaz Barometr nr 186/2008 dane EurObserv ER http://ieo.pl/projekty/eurobserver/download/biogaz2008.pdf [9] Malej J.: Biogaz a bezpieczeństwo energetyczne Polski http://www.wbiis.tu.koszalin.pl/konferencja/konferencja2007/2007/26malej_t.pdf [10] Łoskot A.: Bezpieczeństwo dostaw Rosyjskiego gazu do UE kwestia połączeń infrastrukturalnych; Ośrodek Studiów Wschodnich Warszawa 2005 [11] Polityka klimatyczna Polski - strategie redukcji emisji gazów cieplarnianych w Polsce do 2020 r, Dokument przyjęty przez radę Ministrów dnia 04.11.2004 r. [12] H. Thier, Berater bei der BSB-GmbH, Landw. Buchstelle, Münster Wirtschaftlichkeit, Finanzierung und steuerliche Aspekte bei Biogasanlagen wrzesień 2007 www.dgar.de/?download=2007-goslar-thier.pdf [13] Poradnik PROW Przepisy ochrony środowiska, normatywy i wskaźniki funkcjonujące w produkcji rolniczej http://www.cdr.gov.pl/pol/wydawnictwa/poradnik_prow.pdf [14] Wright P: Overviev of US Experience with farm scale biogas plant http://www.harvestcleanenergy.org/enews/enews_1204/wright_on_ad.pdf [15] Anaerobic digestion, storage, oligolysis, lime, heat and aerobic treatment of livestock manures Final report http://www.scotland.gov.uk/resource/doc/1057/0002224.pdf [16] Lazarus W.F., Rudstrom M: The Economic of Anaerobic Digester Operation on a Minnesota Dairy Farm; Review of Agricultural Economics Volume 29, Number 2 http://econ.tu.ac.th/archan/somboon/book%20review/ec%20492_2551_reading/review%2 0of%20agricultural%20economics/lazarus%20et%20al.pdf [17] Engler C. R., Jordan E. R., McFarland M. J, lacewell R. D: Economic and environmental impact of biogas production as a manure management strategy http://www.agmrc.org/media/cms/engler2_f05e9ea9371b6.pdf [18] Svensson L. M., Christensson K, Bjornsson L.: Biogas production from crop residues on a farm scale level in Swedan: Scale, choice of substrate and utilization rate most important parameters for financial feasibility: Bioprocess and Biosystems Engineering 28/2005 [19] Svensson L. M., Christensson K, Bjornsson L.: Biogas production from crop residues on a farm scale level: is it economically feasible under condition in Sweden? : Bioprocess and Biosystems Engineering 29/2006