Mikrobiogazownia jako innowacja przełomowa

Mikrobiogazownia jako innowacja przełomowa Autor: prof. dr hab. Jan Popczyk, Politechnika Śląska, Gliwice ( Czysta Energia nr 2/2014) Mikrobiogazownia jest innowacją przełomową 1 i stanowi jedną z podstawowych technologii energetyki prosumenckiej. W artykule przedstawiono rolę mikrobiogazowni pracującej w trybie semi off grid w kontekście potrzeby modernizacji obszarów wiejskich, rozległych awarii sieciowych i antycypowanego w związku z dyrektywą 2010/75 deficytu mocy w KSE po 2014 r. Energetyka prosumencka zmienia kierunek rozwoju energetyki. Głównymi graczami stają się pretendenci, którzy wykorzystują przełomowe technologie do wykreowania rynków prosumenckich łańcuchów wartości. Rynki prosumenckich łańcuchów wartości wraz z pojawieniem się pretendentów wchodzą w przestrzeń istniejących rynków sektorowych, którymi są zainteresowani liderzy (obecne przedsiębiorstwa korporacyjne). Chodzi zwłaszcza o innowacje zachowawcze, ewentualnie zachowawcze radykalne (nazwy: innowacja przełomowa, zachowawcza, zachowawcza radykalna artykuł opublikowany na portalu cire.pl 2 ). Prosumencki łańcuch wartości Sama mikrobiogazownia nie jest innowacją przełomową. Staje się taką dopiero wówczas, jeśli wchodzi w prosumencki łańcuch wartości. Wejście takie wiąże się z koniecznością wyposażenia mikrobiogazowni w zasobnik biogazu, a instalacji PME (prosumencka mikroinstalacja energetyczna) w baterię akumulatorów, zasobnik ciepła i przede wszystkim w inteligentną infrastrukturę smart grid EP. Podstawowa lista wartości w prosumenckim łańcuchu z mikrobiogazownią obejmuje: produkcję energii elektrycznej oraz ciepła na potrzeby własne; utylizację odpadów (i produkcję nawozu ), szczególnie w produkcji hodowlanej gospodarstwa rolnego, ale także rolnej i odpadów komunalnych; rezerwowe zasilanie gospodarstwa w stanach niezdatności zasilania sieciowego; dywersyfikację działalności produkcyjnej gospodarstwa (w celu obniżenia ryzyka biznesowego towarowej produkcji rolniczej) między towarową produkcję rolno-hodowlaną i prosumencką produkcję energetyczną; produkcję (w trybie usługi) energii elektrycznej dla operatorów w stanach deficytu mocy w KSE (praca on grid); wyłączenie mikrobiogazowni (w trybie usługi dla operatorów) w stanach nadpodaży (na rynku bilansującym KSE) energii elektrycznej w ofertach z bloków WEK (wielkoskalowa energetyka korporacyjna). Tryb pracy semi off grid instalacji prosumenckiej z mikrobiogazownią wymaga odpowiednich właściwości regulacyjnych agregatu kogeneracyjnego (jednostka napędowa silnik

spalinowy na biogaz, generatora maszyna elektryczna synchroniczna, asynchroniczna, ewentualnie przekształtnik energoelektroniczny), interfejsu sieciowego (aparatura łączeniowa, automatyka zabezpieczenia, smart grid EP). Tryb ten jest realizowany za pomocą smart grid EP i polega na naprzemiennym stosowaniu trybu off grid oraz on grid. Jest to wynikiem uczestniczenia mikrobiogazowni w rynkach usług systemowych dla KSE, czyli usług na rzecz operatorów na rynku energii elektrycznej (na rzecz operatora OSP, przede wszystkim jednak na rzecz operatorów OSD). Nieuchronna zmiana roli Tryb pracy semi off grid rozproszonych źródeł energii elektrycznej (ogólnie, nie tylko mikrobiogazowni) stanie się w kolejnych latach centralnym zagadnieniem badawczym i praktycznym w obszarze energetyki prosumenckiej oraz całej przebudowy energetyki. Postęp w tym zakresie zdecyduje w kolejnych latach o zmianie roli elektroenergetycznych sieci rozdzielczych (nn, SN i 110 kv). Zmiana roli jest nieuchronna, a jej dynamika będzie wynikiem rozpoczynającej się konfrontacji liderów i pretendentów na rynku energii elektrycznej. Liderami odgrywającymi kluczową rolę są oczywiście operatorzy (zwłaszcza OSD - operator systemu dystrybucyjnego), ale pośrednio także operator OSP (operator systemu przesyłowego), sprzedawcy z urzędu i inne firmy korporacyjne. Pretendentami są prosumenci i firmy funkcjonujące w sieciowych strukturach biznesowych na rynku EP (energetyka prosumencka). Liderzy blokują pracę semi off grid źródeł rozproszonych. Jednak ta strategia nie ma już przyszłości, a jej skutkiem będzie nieuchronna dalsza degradacja sieci rozdzielczych, bo pretendenci mają coraz większe możliwości stosowania trybu off grid w pracy źródeł prosumenckich. Korzystną strategią dla liderów jest natomiast dopuszczanie trybu pracy semi off grid. Taka strategia powodowałaby, że sieci rozdzielcze stałyby się w kolejnych latach sieciami systemowymi dla rozproszonych źródeł wytwórczych energii elektrycznej. Co ważniejsze, stanowiłyby szkielet dla energetyki prosumenckiej (rozproszonej, inteligentnej, głównie OZE), aż do poziomu energetyki wielkoprzemysłowej. Chociaż przebudowa energetyki i nowa rola elektroenergetycznych sieci rozdzielczych dotyczy całej gospodarki, to w kontekście tej sprawy obszary wiejskie mają wyjątkowe znaczenie. Jedną z przyczyn są rozległe awarie sieciowe, które stają się coraz większym problemem na obszarach wiejskich. Wybrane przykłady obejmują takie przypadki jak: kilkunastogodzinne przerwy zasilania, które dotknęły 700 tys. mieszkańców Mazowsza i północno-wschodniej części kraju w październiku 2009 r.; kilkudziesięciogodzinne przerwy zasilania, które odczuło 120 tys. mieszkańców Małopolski i Śląska oraz dwutygodniowe, obejmujące 20 tys. mieszkańców Śląska (północnych obszarów wiejskich woj. śląskiego) w styczniu 2010 r.; kilkunastogodzinne i dłuższe przerwy zasilania odczuwalne dla 500 tys. mieszkańców w kraju, głównie na Pomorzu, Pomorzu Zachodnim oraz w Wielkopolsce (grudzień 2013 r.).

Potrzeba reelektryfikacji Wraz z restrukturyzacją rolnictwa i modernizacją polskiej wsi nasila się potrzeba reelektryfikacji obszarów wiejskich, nie tylko z powodu rozległych awarii sieciowych. Przede wszystkim jest to wywołane zmianami strukturalnymi, w wyniku których powstaje nowa mapa gęstości powierzchniowej zapotrzebowania na energię elektryczną (wyludnianie się tradycyjnych wsi, wzrost liczby towarowych gospodarstw rolnych, migracja ludności miast na przyległe obszary wiejskie). Uwarunkowania (społeczne, ekonomiczne, techniczne) reelektryfikacji i właściwości energetyki prosumenckiej (samowystarczalność energetyczna, w tendencji aż do modelu off-grid) powodują historyczną koincydencję potrzeb i możliwości. Dlatego na obszarach wiejskich w pierwszej kolejności nastąpi przebudowa energetyki (obszary wiejskie staną się kolebką energetyki prosumenckiej). Przy tym podkreśla się, że wykorzystanie energetyki prosumenckiej do reelektryfikacji wsi, do rewitalizacji zasobów mieszkaniowych i gospodarczych na wsi oraz do modernizacji rolnictwa powinno być rozpatrywane w kategoriach innowacyjności przełomowej, właściwej dla pretendentów, zapewniającej rozległe pobudzenie całej gospodarki, a nie z punktu widzenia liderów rynku energii elektrycznej, dążących do zachowania status quo. Zmiany strukturalne Elektroenergetyka WEK (wielkoskalowa energetyka korporacyjna) jest reprezentatywnym przykładem wielkiego obszaru o krytycznym znaczeniu gospodarczym, w którym już przez ponad 100 lat realizowane są przyrostowe innowacje zachowawcze o charakterze ewolucyjnym. Oczywiście wśród innowacji zachowawczych występują też duże skoki technologiczne, które są nazywane radykalnymi innowacjami zachowawczymi. Generalnie innowacje zachowawcze w elektroenergetyce WEK kształtowały w niej warunki do zmian strukturalnych zachodzących w długim czasie. Mechanizm trzech kolejnych zmian strukturalnych (odwrócenie dynamiki wzrostu rynku energii elektrycznej i PKB, historyczny kres efektu skali technicznej i wykorzystanie zasady TPA do pobudzenia konkurencji) w okresie od połowy lat 60. XX w. do połowy lat 90. XX w. został przedstawiony w publikacji 3. Wymienione przemiany strukturalne były wstępem do dokonującej się zmiany paradygmatu rozwoju energetyki 3, a jednocześnie tworzą one przesłanki pojawienia się innowacji przełomowej, takiej jak prosumencki łańcuch wartości z mikrobiogazownią. Istotą tak radykalnie rozumianego przełomu jest zapoczątkowanie przez mikrobiogazownię całkowicie nowego wykorzystania źródeł OZE, mianowicie w trybie semi off grid. Owocuje to w szczególności koniecznością nowego podejścia do połączenia źródła OZE z siecią elektroenergetyczną, na warunkach dyktowanych przez prosumenta, a nie przez operatora (OSD) i sprzedawcę z urzędu. Są to wymogi wynikające z zapotrzebowania operatorów na usługi w takich stanach jak: deficyt mocy w szczytach obciążenia KSE, nadmiar zdolności produkcyjnych w wielkich blokach podstawowych w dolinach obciążenia KSE, rozległe awarie sieciowe i wiele innych.

Niezbędne stanie się też nowe podejście do struktury prosumenckich zasobników energii/paliw. W wypadku mikrobiogazowni chodzi o strukturę zasobników biogazu, ciepła i energii elektrycznej (akumulatorów), a także o cykliczną, a nie ciągłą pracę agregatu kogeneracyjnego. Rozpatrzenie tych spraw w kontekście kryteriów innowacji przełomowej jest ważnym celem raportu. Zakłada się, że raport okaże się katalizatorem dyskusji o energetyce prosumenckiej jako nowej jakości, a nie jako substytucie energetyki WEK. Mikrobiogazownia utylizacyjno-rolnicza Kontenerowa mikrobiogazownia utylizacyjno-rolnicza KMU-R 4 jest odpowiedzią na dwa specyficzne uwarunkowania. Pierwsze to rozdrobniona struktura polskiego rolnictwa. Gospodarstwa rolne o powierzchni od 10 do 50 ha (w łącznej liczbie ok. 325 tys.), to potencjalny rynek dla mikrobiogazowni KMU-R. Zakłada się przy tym referencyjną strukturę substratu 50%/50% (odpady gospodarskie i rolnicze/hodowlane 50%, kiszonka jednorocznych roślin energetycznych 50%). Uwzględnia się też maksymalny udział gruntu przeznaczonego w gospodarstwie na produkcję energetyczną poniżej 20% i minimalną powierzchnię jednorocznych upraw energetycznych w gospodarstwie (kukurydza kiszonkowa, buraki energetyczne) nie mniejszą niż 2-3 ha, przy wydajności energetycznej gruntu uprawnego na poziomie 50-80 MWh energii chemicznej na rok i ha. Drugim uwarunkowaniem jest potrzeba zapewnienia transportowalności komory fermentacyjnej. Łatwy transport komory to kwestia jej fabrycznej (warsztatowej) produkcji, czyli wysokiej jakości i niskiego kosztu. Transportowalność oznacza, że komora musi mieć gabaryty kontenera transportowego. Dlatego objętość komory fermentacyjnej to ok. 60 m 3. Umożliwia to wytwarzanie biogazu w ilości wystarczającej do produkcji energii elektrycznej ze stałą mocą elektryczną na poziomie ok. 10 kw. Przy strukturze sprawności elektrycznej i cieplnej agregatu kogeneracyjnego na pułapie 35/45% i rocznym czasie użytkowania mocy szczytowej równym 7500 godzin, produkcja roczna energii elektrycznej wynosi 75 MWh, a ciepła 95 MWh. Roczne zapotrzebowanie na energię chemiczną w substratach (w utylizowanych odpadach i roślinach energetycznych) to ok. 210 MWh. Mikrobiogazownia w gospodarstwie rolnym W tabeli 1 scharakteryzowano (rzeczywiste) gospodarstwo rolno-hodowlane, które można uznać za reprezentatywne z punktu widzenia prosumenckiego łańcucha wartości i potencjalnej inwestycji mikrobiogazowej. Gospodarstwo to wykorzystano do zilustrowania ilościowego (liczbowego) najważniejszego zagadnienia w kontekście mikrobiogazowni traktowanej w kategoriach innowacji przełomowej. Zagadnieniem tym jest praca takiego właśnie źródła energii elektrycznej w trybie semi off grid (wpływ na lokalną sieć wsi energetycznej, ewentualnie na sieć nn/sn, należącą do operatora korporacyjnego, jeśli ten ma zapotrzebowanie na usługi systemowe ).

Tab. 1. Charakterystyka (wybrane dane) małotowarowego gospodarstwa rolnego/hodowlanego Wielkość Wartość Powierzchnia gospodarstwa [ha] 15,0 Liczba krów [szt.] 20,0 Produkcja mleka [tys. l/rok] 120,0 Liczba innego bydła [szt.] 20,0 Zużycie kiszonki z kukurydzy do celów paszowych (krowy i inne bydło, po połowie; kiszonka z kukurydzy pokrywa 160,0 10% całego zapotrzebowania na paszę) [t/rok] Zużycie oleju napędowego [tys. l/rok] 2,5 Zużycie energii elektrycznej (na cele bytowe i do produkcji mleka, po połowie) [MWh] 5,0 Z kolei w tabeli 2 zaprezentowano dane mikrobiogazowni KMU-R, wyposażonej w agregat kogeneracyjny, ważne w kontekście jej właściwości ruchowych, szczególnie w ramach produkcji energii elektrycznej. Z punktu widzenia pracy w trybie semi off grid charakterystyka mikrobiogazowni musi być przede wszystkim ukierunkowana na bilanse dobowe produkcji energii elektrycznej, tworzące podstawę dla grafikowania godzinowego. Tab. 2. Charakterystyka (wybrane dane) mikrobiogazowni KMU-R Wielkość Wartość Dobowa (równomierna) produkcja biogazu [m 3] 120 Dobowa produkcja energii chemicznej [kwh] 600 Dobowa produkcja energii elektrycznej [kwh] 240 Godzinowa produkcja energii elektrycznej (odpowiadająca mocy podstawowej, wynoszącej 10 kw) [kwh] 10 Pojemność zasobnika biogazu [m 3 ] 16 Zdolność magazynowa energii chemicznej [kwh] 80 Zdolność produkcyjna zasobnikowa energii elektrycznej (pełne jednorazowe wykorzystanie zasobnika biogazu) [kwh] 30 Dopuszczalny czas wyłączenia agregatu [h] 3 Dopuszczalna moc elektryczna agregatu (wymagająca jego przewymiarowania w stosunku do mocy podstawowej) [kw] 20 Osiągalny czas pracy z dopuszczalną mocą elektryczną agregatu (czas do całkowitego rozładowania zasobnika 3 biogazu) [h] Maksymalna dobowa liczba cykli pracy agregatu załącz/wyłącz 4

Przedstawione dane są realistyczne, ale posiadają jedynie znaczenie wywoławcze. Potrzebne są dalsze rozległe badania mające na celu implementację koncepcji polegającej na wykorzystaniu mikrobiogazowni w charakterze pilota innowacji przełomowej, którą jest cała energetyka prosumencka. Badania te powinny być zrealizowane przez pretendentów rynkowych w obszarze energetyki prosumenckiej we współpracy z firmami typu start-up (właściwymi dla środowiska uczelnianego). Wiadomo natomiast, że elektroenergetyczne firmy korporacyjne z istoty rzeczy nie mają interesu w rozwijaniu energetyki prosumenckiej. Wskazuje to w szczególności stanowisko tych firm, zgodnie z którym są one odpowiedzialne za wyniki finansowe, których oczekują udziałowcy, a nie za bezpieczeństwo dostaw energii elektrycznej do odbiorców (mimo że bezpieczeństwo takie jest przedmiotem zapisów koncesyjnych, stanowiących podstawę funkcjonowania przedsiębiorstw korporacyjnych). W dalszej części artykułu przedstawiono trzy warianty potencjalnego wykorzystania mikrobiogazowni KMU-R w trybie semi off grid. We wszystkich tych wariantach gospodarstwo scharakteryzowane w tabeli 1 z mikrobiogazownią opisaną w tabeli 2 nazywa się gospodarstwem bazowym. Podkreśla się, że dwa pierwsze warianty odznaczają się przerywaną pracą agregatu kogeneracyjnego. Odstawienia agregatu umożliwiają realizację różnorodnych celów. W czasie przerw w jego pracy zasilanie gospodarstw (bazowego i innych) może być realizowane z sieci nn (OSD), a alternatywnie z własnych (gospodarstw) baterii akumulatorów. Wystarczą do tego niewielkie zasobniki. Na przykład w wariancie 1 dla gospodarstwa bazowego potrzebna byłaby użyteczna energia magazynowa równa 1,5 kwh, czyli zasobnik o całkowitej zdolności magazynowej równej 3 kwh, przy dopuszczalnym roboczym rozładowaniu zasobnika/akumulatora na poziomie 50%. A zatem wystarczyłyby cztery akumulatory samochodowe. Warianty pracy Wariant 1. Praca w trybie semi off grid na potrzeby gospodarstwa bazowego i rynku usług dla OSD. Jest to wariant z dominacją (94%) ustawowej sprzedaży energii elektrycznej do sprzedawcy z urzędu (zapotrzebowanie gospodarstwa stanowi jedynie 6% produkcji). Z tego powodu nie powinno nazwać się tego wariantu prosumenckim, gdyż w takim proporcje są odwrotne. Z drugiej strony jest to wariant, który w stosowanym na ogół przez środowisko korporacyjne nazewnictwie ciągle jeszcze utożsamia się z prosumenckim (dzieje się tak ze względu na brak ugruntowanej definicji energetyki prosumenckiej). Przepływ energii elektrycznej produkowanej w źródłach OZE do sieci nn (OSD) jest obecnie główną osią konfliktu między prosumentami a operatorami OSD. Rzeczywiście, przykład zapotrzebowania i produkcji, wg grafików godzinowych przedstawionych na rysunku 1 (traktowany w sposób wyizolowany), nie zachęca do współpracy operatora OSD z producentem energii elektrycznej (odstępuje się tu od nazwy prosument). Jednak z punktu widzenia systemowego występują korzyści do zdyskontowania przez liderów rynkowych, czyli przez całą elektroenergetykę korporacyjną. Temu jest podporządkowany harmonogram pracy agregatów kogeneracyjnych. Mianowicie agregaty pracujące z maksymalną mocą, zapewnianą

dzięki zasobnikom biogazu, mogą łagodzić deficyt mocy w szczytach obciążenia KSE. W dolinach obciążenia KSE agregaty są natomiast wyłączone i tym samym gospodarstwo może przyczyniać się do łagodzenia problemów związanych z nadwyżką mocy wytwórczych w (wielkich) blokach przeznaczonych do pracy podstawowej. Rys. 1. Godzinowy grafik energii elektrycznej [kwh] gospodarstwa bazowego: zapotrzebowanie (profil 1), produkcja (profil 2) Jednak pogłębiona analiza, związana z rolą systemową i sieciową mikrobiogazowni, prowadzi do diametralnej zmiany spojrzenia na korzyści. Istnieją bowiem liczne obiektywne korzyści, nie tylko systemowe dla elektroenergetyki korporacyjnej w całości, ale także sieciowe, dotyczące operatorów, i to nie tylko dystrybucyjnych (OSD), lecz również operatora przesyłowego (OSP). Wynika to choćby z faktu, że ze względu na historyczne uwarunkowania rozwoju KSE na każdy 1 mld zł zainwestowany w nowy blok o mocy rzędu 1000 MW potrzebne są inwestycje sieciowe za ok. 0,7 mld zł (w tym ok. 0,3 mld zł na sieć przesyłową). Niedostrzeganie tych korzyści, a nawet blokowanie przyłączeń mikrobiogazowni do sieci jest zrozumiałe na rynku energii elektrycznej. To klasyczne zachowanie liderów na wszystkich dojrzałych rynkach, a rynek energii elektrycznej jest pod tym względem najbardziej reprezentatywny. Z drugiej strony takie ich działania tworzą pole do działania pretendentów rynkowych, dążących do wykorzystania innowacji przełomowych. Warianty 2 i 3 są ilustracją potencjału różnorodności rozwiązań w energetyce prosumenckiej, czyli pokazują obszar biznesowy właściwy dla pretendentów.

Wariant 2. Praca w trybie semi off grid na potrzeby całej wsi/kolonii (25 gospodarstw zasilanych ze stacji transformatorowej SN/nN o mocy 100 kva) i na potrzeby rynku usług dla OSD. Jest to wariant, który pod względem bilansowym nie różni się praktycznie od pierwszego. W rozwiązaniu tym kooperacja odbiorców z gospodarstwem bazowym i utworzenie zbiorowego prosumenta w postaci wsi/kolonii, a pod względem technicznym w postaci sieci PISE (prosumencka inteligentna sieć energetyczna), prowadzi do zmiany układu sił. Oczywiście, odrębną sprawę stanowi ukształtowanie i sposób dochodzenia do sieci PISE. Mianowicie sieć ta może powstawać na ścieżce konfrontacyjnej, znanej w teorii gier jako strategia jak ty mi, tak ja tobie (odbiorcy i nabywcy na rynku paliw i energii, prosumenci, a także pretendenci do rynku energetyki prosumenckiej vs. energetyka WEK). Nie jest to jednak najlepsza strategia ze względu na niepewność. Lepsza okazuje się współpraca, co wynika z ogólnej teorii ewolucji złożonych systemów. Istnieje duży potencjał wykorzystania, w długim czasie, tego generalnego stwierdzenia. Dwa praktyczne sposoby zastąpienia konfrontacji przez współpracę mogą przybrać następujące postaci. Po pierwsze, korporacja (z rządem, bo będą potrzebne odpowiednie regulacje) zaoferuje prosumentom rynek usług systemowych, który jest coraz bardziej potrzebny w związku z niewydolnością inwestycyjną w obszarze energetyki korporacyjnej, zarówno w obszarze wytwórczym, jak i sieciowym. Wcześniejsze zapewnienie rzeczywistego działania zasady TPA jest oczywiście absolutnie potrzebne, ale już nie wystarczy. Po drugie, za rozwiązanie kooperacyjne można uznać sprzedaż przez lidera na rynku energii elektrycznej (przez energetykę korporacyjną) sieci nn zasilanej ze stacji transformatorowej SN/nN pretendentowi rynkowemu w segmencie PISE. Podkreśla się, że układy kooperacyjne powstają w Niemczech, Portugalii, Holandii i w innych krajach. W wariancie 2 mamy do czynienia, w wymiarze praktycznym, z bilansowaniem się produkcji i zapotrzebowania w przedziałach dobowych. Na rysunku 2 pokazano w szczególności sytuację prawie całkowitego zbilansowania (zapotrzebowanie 240 kwh, produkcja 234 kwh). Jednak ze względu na trzykrotne wyłączenie agregatu kogeneracyjnego (w okresach: nocnym, przedpołudniowym i przedwieczornym) grafiki godzinowe częściowo rozmijają się. Polega to na nadprodukcji (w siedmiu godzinach łącznie 60 kwh) i na braku zasilania (również w siedmiu godzinach, łącznie 60 kwh). Rozmijanie się grafików tworzy bardzo korzystną sytuację do współpracy między zbiorowym prosumentem a energetyką korporacyjną. Istota współpracy jest taka sama jak w przypadku wariantu 1, o ile gospodarstwa (bazowe i wszystkie pozostałe) nie są wyposażone w akumulatory. Doposażenie gospodarstw w akumulatory umożliwiłoby pracę sieci PISE w trybie off grid.

Rys. 2. Godzinowy grafik energii elektrycznej (w kwh): zapotrzebowanie wsi (25 gospodarstw), łącznie z gospodarstwem bazowym (profil 1), produkcja (profil 2) Rys. 3. Godzinowy grafik energii elektrycznej (w kwh) uwzględniający wykorzystanie energii elektrycznej z mikrobiogazowni do transportu elektrycznego: zapotrzebowanie (profil 1), produkcja (profil 2), ładowanie akumulatorów (profil 3)

Wariant 3. Zakłada pracę w trybie off grid na łączne potrzeby gospodarstwa bazowego i sześciu gospodarstw partnerskich, z uwzględnieniem transportu elektrycznego we wszystkich gospodarstwach. Jest to wariant pod względem sieciowym podobny do drugiego (korzystne wzajemne usytuowanie gospodarstw partnerskich i gospodarstwa bazowego, umożliwiające wydzielenie zwartej części sieci nn i ukształtowanie PISE). Z uwagi na bilansowanie i współpracę z KSE jest to natomiast wariant różny jakościowo od dwóch pierwszych. Mianowicie zbiorowy prosument z wariantu 3 dysponuje możliwością bilansowania zapotrzebowania i produkcji energii elektrycznej, w pełnym zakresie uwzględniając wymaganą jakość tej energii w trybie off grid (prosument nie potrzebuje współpracy z energetyką korporacyjną). Wynika to z bilansu biorącego pod uwagę zapotrzebowanie na energię elektryczną potrzebną dla transportu elektrycznego. Roczny bilans (w trzecim wariancie analiza bilansu rocznego jest wystarczająca, a przy tym dużo prostsza) wynosi: zapotrzebowanie zbiorowego prosumenta na energię elektryczną dla potrzeb bytowych i produkcyjnych ok. 35 MWh (przyjmuje się, że zużycie gospodarstwa partnerskiego jest takie jak gospodarstwa bazowego, czyli 5 MWh, tab. 1). Zapotrzebowanie zbiorowego prosumenta na energię chemiczną dla potrzeb tradycyjnego transportu szacuje się natomiast na ok. 120 MWh (przyjmuje się, że zużycie paliwa przez gospodarstwo partnerskie wynosi ok. 70% zużycia gospodarstwa bazowego, wynoszącego 2,5 tys. litrów oleju napędowego, tab. 1). Takie zapotrzebowanie na paliwo chemiczne przekłada się na ok. 40 MWh energii elektrycznej dla transportu elektrycznego (przyjmuje się jednakową pracę do wykonania przez transport tradycyjny i elektryczny, trzykrotne zmniejszenie zużycia energii jest wynikiem trzykrotnie większej sprawności energetycznej transportu elektrycznego w porównaniu z tradycyjnym). Zatem łączne zapotrzebowanie na energię elektryczną wynosi 75 MWh, czyli tyle, ile produkcja mikrobiogazowni (agregatu kogeneracyjnego). Możliwość, z której skorzystano, dotycząca zastąpienia bilansu dobowego bilansem rocznym, wynika z tego, że zdolności bilansowo-regulacyjne w sieci PISE znacznie przekraczają potrzeby w wariancie 3. Oczywiście w tym rozwiązaniu zmienia się struktura zdolności: dominujące są w nim te zasobnikowe w postaci baterii akumulatorów w samochodach elektrycznych, w samochodach dostawczych, w ciągnikach i w innych maszynach rolniczych. Przedstawiona w artykule perspektywa określa wielki potencjał mikrobiogazowni z punktu widzenia przebudowy cywilizacyjnej obszarów wiejskich. Wykorzystanie tego potencjału wymaga szybkiego ukształtowania mikrobiogazowni jako produktu rynkowego, posiadającego cechy innowacji przełomowej. W tym kontekście pilnym zadaniem jest wybudowanie pilotażowych mikrobiogazowni. Powinni je wybudować potencjalni franczyzodawcy, którzy są najlepszymi kandydatami na pretendentów do rynku. Z technicznego punktu widzenia pilnie potrzebne jest ukształtowanie mikrobiogazowni jako technologii semi off grid.

Źródła 1. Popczyk J.: Energetyka prosumencka jako innowacja przełomowa. www.klaster3x20.pl, podstrona CEP, biblioteka BŹEP, nr katalogowy 1.4.04. 2. Chlebowski K.: Innowacje w energetyce. Dlaczego włączanie OZE do systemu energetycznego niszczy ich innowacyjny potencjał. Portal CIRE.pl. 3. Popczyk J.: Energetyka postprzemysłowa. Piata fala innowacyjności. Wykład inauguracyjny na Politechnice Śląskiej. Wydawnictwa Politechniki Śląskiej, Gliwice 2009. 4. Popczyk J.: Kontenerowa mikrobiogazownia utylizacyjno-rolnicza Energa 20/PS. Czysta Energia 5/2013. W artykule wykorzystano badania realizowane w ramach Strategicznego Programu Badań Naukowych i Prac Rozwojowych. Zadanie badawcze 4: Opracowanie zintegrowanych technologii wytwarzania paliw i energii z biomasy, odpadów rolniczych i innych.