SEMINARIUM UPRAWY ENERGETYCZNE W CENTRALNEJ I WSCHODNIEJ EUROPIE Tytuł referatu Bioenergia w Polsce. Uprawy energetyczne w Polsce stan obecny ITP. Oddz. Warszawa /POLBIOM Anna Grzybek 23.-24.04.2015 r., Warszawa
Plan prezentacji 1. Wprowadzenie 2. Bioenergia w Polsce 3. Rośliny energetyczne uprawiane w Polsce 4. Rozwój upraw roślin energetycznych 5. Ocena środowiskowa 6. Ocena ekonomiczna 7. Analiza ryzyka 8. Podsumowanie
Wzrost stężenia gazów cieplarnianych w atmosferze Gaz cieplarniany Symbol Wzrost stężenia w atmosferze w latach 1750-2000 Dwutlenek węgla CO 2 31 % Metan CH 4 151% Podtlenek azotu N 2 O 17% Ozon O 3 35%
Biopaliwa stałe Biopaliwa ciekłe Energia wiatru Energia wody Biogaz Odpady komunalne Pompy ciepła Energia geotermalna Energia słoneczna GUS 2014
Biopaliwa stałe Wiatr 35,18% Woda14,29% Biogaz 4,04% 46,43% Udział nośników energii odnawialnej w produkcji energii elektrycznej w 2013r GUS 2014
Bioenergia w Polsce Udział nośników energii odnawialnej w produkcji ciepła w 2013 r. GUS 2014
Bioenergia w Polsce
Zużycie biomasy w energetyce zawodowej
Wartość energetyczna biomasy zużywanej w energetyce zawodowej
Zużycie poszczególnych rodzajów biomasy w energetyce zawodowej [t]
Gatunki roślin potencjalnie przydatne do uprawy na cele energetyczne 1. Krzewy i drzewa szybko rosnące: Wierzba wiciowa, Topola i Robinia akacjowa. 2. Byliny: Ślazowiec pensylwański, Topinambur, Rdest sachaliński itp.. 3. Wieloletnie trawy o szlaku fotosyntezy: C 4 - Miskant, Proso rózgowate, Spartina preriowa, Palczatka Gerarda: C 3 Mozga trzcinowata.
Topola (Populus Sp.) I rok po posadzeniu Robinia akacjowa 2 - letnia
Produktywność z 1 hektara: stanowisko uprawowe; rodzaj gleby, poziom wód gruntowych, przygotowanie agrotechniczne, dobór klonu, genotypu, odmiany do konkretnych warunków uprawy, sposób i ilość rozmieszczenia sadzonek na powierzchni 1 hektara. Około 30% obszaru Polski ma gleby bardzo dobre i dobre. Gleby nadmiernie suche bądź wilgotne stanowią ok. 48% obszaru kraju. Niższy niż w Europie Zachodniej jest poziom opadów ok. 600 mm,
Powierzchnia uprawy i plon s.m. wierzby 9000 ha 8000 7000 6000 5940 6160 6757 6917 7101 7728 5000 4000 3000 2000 1000 0 t s.m. 100000 90000 80000 70000 60000 50000 40000 30000 20000 10000 0 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2008 2009 2010 2011 2012 2013
ha 2000 1800 Powierzchnia uprawy i plon s.m. miskanta 1834 1834 1834 1600 1400 1200 1000 800 733 733 600 400 400 200 0 t s.m. 1600 1400 2008 2009 2010 2011 2012 2013 1392 1392 1392 1392 1392 1200 1000 800 600 552 400 200 0 2008 2009 2010 2011 2012 2013
ha 3500 3000 2500 Powierzchnia uprawy i plon s.m. topoli 2463 3175 2000 1500 1259 1000 647 647 500 0 t s. m. 50000 45000 40000 35000 30000 25000 20000 15000 10000 5000 0 86 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2008 2009 2010 2011 2012 2013
Powierzchnia uprawy wierzby, ha w 2013r ha 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0
Powierzchnia uprawy ha miskanta i topoli w 2013r. ha 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 ha 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0
Oceny Energetyczne, Środowiskowe, Ekonomiczne. Schemat elementów oceny efektywności energetycznej biomasy Ilość energii użytecznej (out) Eutrofizacja (PO 4 ) Zakwa szanie (SO 2) Ozon (NOx) Toksyny, bioróznorodność, ekosystem GHG (CO 2 ) Ilość energii włożonej (in)
Energochłonność [MJ/ha] Wartości poszczególnych energochłonności skumulowanych przypadajace na hektar dla plantacji wierzby energetycznej 8 000 7 000 6 000 5 000 4 000 Energ. zestawu maszyn Energ ON 3 000 Energ. pracy ludzkiej 2 000 1 000 Energ. chemikaliów Energ. Sadzonek 0 0 I II III IV V VI VII Cykl uprawy plantacji wierzby
Wpływ uprawy roślin na środowisko (Rowe i in. 2007) Roślina Wierzba Miskant Wpływ na środ. Pszenica, rzepak, b. cukrowy ekwestracja węgla + + +/- ym. azotu i erozja +++ ++ +/- alory krajobrazu - - +/- ioróżnorodność ptaków ++ - +/- ioróżnorodność roślin ++ +/- +/- ioróżnorodność bezkr. ++ +/- +/- ioróżnorodność ssaków +/- +/- +/- ydrologia - - +/- ilans energii i węgla +++ +++ +
Emisje [g/ha] Oceny środowiskowe Emisja [g/ha] Emisje jednostkowe CO 2 z jednego ha uprawy wierzby 400 000 350 000 300 000 250 000 200 000 150 000 100 000 50 000 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 Rok uprawy Emisje jednostkowe NOx z jednego ha uprawy wierzby 7 000,00 6 000,00 5 000,00 4 000,00 3 000,00 2 000,00 1 000,00 0,00 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 Rok uprawy
Środowiskowe aspekty upraw energetycznych 1. Analiza LCA (Life Cycle Assessment). 2. Emisja gazów cieplarnianych GHG do atmosfery w trakcie spalania i wykorzystania biopaliw. 3. Wpływ uprawy roślin energetycznych na gleby. 4. Wpływ uprawy roślin energetycznych na wykorzystanie zasobów wody 5. Wpływ uprawy roślin energetycznych na bioróżnorodność i krajobraz
Ekonomiczne aspekty upraw energetycznych Ceny zrębek wierzbowych i topolowych w latach 2008-2013 Lata Minimum Maximum Średnia 2008 16 20 18 2009 17 21 19 2010 19 24 21,5 2011 22 26 24 2012 22 26 24 2013 20 24 22 2014 20 26 23
Koszty produkcji - według rodzaju nakładów Wierzba 70 ha 2,9% 2,7% 19,4% 45,5% Mechanizacja - 45,5% Nawozy - 14,7% Sadzonki - 8,7% 6,1% Robocizna - 6,1% Środki ochr.ros. - 2,7% 8,7% 14,7% Ogólnogospod. - 2,9% Podatek rolny - 19,4%
Koszty produkcji - według rodzaju zabiegów Wierzba 70 ha 2,9% 1,6% 19,4% 21,5% Zbiór - 21,5% Nawożenie - 18,5% Sadzenie - 11,0% Transport - 5,9% 2,2% Likwid.plantacji - 7,7% 5,0% 18,5% Inne zabiegi - 5,0% Ochrona roślin - 2,2% Uprawa gleby - 1,7% 7,7% 10,2% 11,0% Ogólnogospod. - 2,9% Podatek rolny - 19,4%
Koszty produkcji - według rodzaju nakładów Miskant 20 ha 13,0% 5,9% 0,8% 1,8% 3,5% 31,9% Mechanizacja - 31,9% Sadzonki - 23,1% Nawozy - 20,0% Sznurek - 3,5% 20,0% 23,1% Robocizna - 1,8% Środki ochr.ros. - 0,8% Ogólnogospod. - 13,0% Podatek rolny - 5,9%
Koszty produkcji - według rodzaju zabiegów Miskant 20 ha 13,0% 5,9% 0,7% 1,2% 1,1% 6,0% 26,0% 22,2% 24,0% Zbiór - 26 % Sadzenie - 24% Nawożenie - 22,2% Transp.bel - 6% Uprawa gleby - 1,1% Likwid. plantacji - 1,2% Ochrona roślin - 0,7% Ogólnogospod. - 13% Podatek rolny - 5,9%
Analiza ryzyka odnawialnego nośnika energetycznego (ilości i jakości), terminowości dostaw biomasy, organizacji rynku, logistyki przedsięwzięcia, dotrzymania terminu realizacji inwestycji związanych z pozyskaniem i przechowywaniem biomasy, konkurencji na danym terenie
Jednoroczne pędy na dwuletniej karpie (Salix viminalis) ITEP /oddz. Kłudzienko
Podsumowanie 1.Potencjalnie do produkcji biomasy dla ciepłownictwa i energetyki można wykorzystywać kilka gatunków roślin, jednak w świetle dotychczasowych badań wydaje się, że w naszych warunkach siedliskowych podstawowe znaczenie powinny mieć krzewy i drzewa szybko rosnące. 2. Z uwagi na małą gęstość i niską wartość opałową biomasa powinna być wykorzystywana w energetyce rozproszonej, głównie w kogeneracji (koszty logistyki - 30-50% ceny biomasy). 3. Produkcja rolnicza na cele energetyczne musi być oceniana kryteriami ekonomicznymi, energetycznymi i środowiskowymi (bilanse wodne, bilans gazów cieplarnianych, bioróżnorodność, krajobraz itp.). 4. Plantacje energetyczne pozwolą zagospodarować wzrastającą powierzchnię obszarów wyłączonych z tradycyjnej produkcji rolniczej oraz gruntów marginalnych. Stanowić też mogą źródło dodatkowego przychodu i miejsce pracy dla mieszkańców wsi.
DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ