Ekologiczne paliwa stałe, płynne i gazowe jako lokalne źródła energii odnawialnej Dr inż. Adam Małecki
Plan prezentacji 1. KIEDY POLSKIE ROLNICTWO STANIE SIĘ SAMOWYSTARCZALNE ENERGETYCZNIE 2. Alternatywa dla paliw kopalnianych 3. Co to są odnawialne źródła energii (OZE)? 4. Biomasa, jej rodzaje i zastosowanie 5. Rodzaje biomasy wykorzystywane na cele energetyczne Podsumowanie
KIEDY POLSKIE ROLNICTWO STANIE SIĘ SAMOWYSTARCZALNE ENERGETYCZNIE? KIEDY POLSKI ROLNIK STANIE SIĘ PARTNEREM DLA PRZEDSIĘBIORSTW SEKTORA ENERGETYCZNEGO?
ODPOWIEDŹ NA PIERWSZE PYTANIE BRZMI: TO ZALEŻY OD: 1. ROLNIKÓW CZY ZECHCĄ WYKORZYSTAĆ BIOMASĘ NA UŻYTEK ENERGETYCZNY WE WŁASNYCH GOSPODARSTWACH 2. PAŃSTWA CZY ZECHCE UDZIELIĆ FINANSOWEGO WSPARCIA NA ZMIANĘ SYSTEMÓW GRZEWCZYCH
ODPOWIEDŹ NA DRUGIE PYTANIE BRZMI: WTEDY GDY... PRODUKCJĘ ENERGII ZE ŹRÓDEŁ ODNAWIALNYCH ZDOMINUJE BIOMASA PRODUKOWANA NA OBSZARACH WIEJSKICH W SPOSÓB CELOWY.
Rolnictwo WOJEWÓDZTWA LUBUSKIEGO WOJEWÓDZTWO LUBUSKIE 13 w kraju 4,5% powierzchni lesistość 49% użytki rolne 39,3% 1 024 500 osób 2,6% ludności kraju 83 GMINY 9 miejskich, 33 miejsko-wiejskie, 41 wiejskie, 12 powiatów 2 miasta na prawach powiatu miasta - 65% ogółu ludności obszary wiejskie - 35% ludności WARUNKI DO UPRAWY ROŚLIN ENERGETYCZNYCH gospodarstwa powyżej 20 ha stanowią 10 % ogółu i użytkują 73% UR. obszar przeciętnego gospodarstwa indywidualnego wynosi 9,8 ha UR duży obszar gruntów czasowo nie użytkowanych rolniczo (90 tys. ha), wystarczający potencjał ludzki (73 osoby/km 2 ), odpowiednie zaplecze naukowo-badawcze (Uniwersytet, WPSZ, ZSEiFE).
Struktura energii pierwotnej w Polsce i wybranych krajach UE (%)
Odnawialne źródła energii-wzrost znaczenia w światowym systemie energetycznym wyczerpywanie zasobów paliw kopalnych zanieczyszczenie środowiska efekt cieplarniany postęp naukowo techniczny: nowoczesne i efektywne instalacje pozyskiwania energii z wody, wiatru, biomasy oraz bezpośrednio z promieniowania słonecznego
Dlaczego biomasa? potrzeba zapewnienia sobie bezpieczeństwa energetycznego wzrost cen paliw kopalnych i perspektywa ich wyczerpania (50-100 lat) ocieplenie klimatu i konieczność redukcji emisji CO 2 (Protokół z Kioto) zobowiązania międzynarodowe 10
Kotły i kotłownie na biomasę w województwie lubuskim Lp. Miejscowość Inwestor Rok Inwestycji Paliwo Moc [kw] 1. Chlastowo k. Zbąszynka Swedwood 2000 Odpady z drewna 5000 2. Głusko Nadleśnictwo 2000 Drewno 800 3. Skwierzyna Urząd Miejski 2001 3200 4. Trzebiechów Gmina 2001 845 5. Radoszyn Waldemar Kuś 2002 500 6. Trzciel Gmina 2003 Słoma 1000 7. Owczary Klub Przyrodników 2003 250 8. Zabór Gmina 2004 1000 9. Bojadła Piotr Maciejewski 2004 700 10. Górzyca Gmina 2004 Trociny 1020 11. Chlastowo k. Zbąszynka Swedwood 2005 Odpady z drewna 5000 12. Witnica Dom Pomocy Społecznej 2006 Zrębki wierzby 700 13. Niwiska Gmina 2006 Drewno 400 Moc razem 20415 Na terenie województwa istnieje również 6 kotłów energetycznych o łącznej mocy 13,7 MW, w których paliwem technologicznym jest biomasa (20%) oraz węgiel.
Roczne koszty eksploatacyjne przed i po modernizacji kotłowni Lp Wyszczególnienie Stan przed modernizacją Stan po modernizacji Zmiana (%) 1. Koszty paliwa 444 500 206 500-53,5% 2. Koszty energii elektrycznej 24 338 60 000 146,5% 3. Materiały 15 259 5 000-67,2% 4. Wynagrodzenia brutto z narzutami 98 898 59 446-39,9% 5. Usługi obce 34 000 34 000 0,0% 6. Koszty remontów i konserwacji 10 000 5 000-50,0% 7. Opłaty i kary ekologiczne 19 627 7 094-63,9% 8. Koszty ogólnozakładowe 114 341 114 341 0,0% 9. Podatki 10 400 12 000 15,4% 10. Amortyzacja 37 598 87 560 132,9% Razem koszty eksploatacyjne: 808 961 590 941-27,0% Skwierzyna
Korzyści dla środowiska W wyniku zastosowania biomasy najbardziej zredukowano emisję dwutlenku węgla. Dla przedstawionego projektu jednostkowy koszt redukcji dwutlenku węgla wyniósł 278,8 zł/t. W najmniejszym stopniu ograniczona została emisja tlenków azotu (ok. 32 %). Korzyści dla środowiska ukazuje poniższe zestawienie emisji szkodliwych substancji do atmosfery przed i po modernizacji: Rodzaj zanieczyszczenia Emisja przed modernizacją (t/rok) Emisja po modernizacji (t/rok) Zmiana (%) dwutlenek węgla 3 402,99 95,48-97,19 dwutlenek siarki 15,35 4,25-72,31 tlenki azotu 4,04 2,76-31,68 pyły 19,19 1,72-91,04
Alternatywa dla paliw kopalnych W związku z wyczerpywaniem się rezerw paliw konwencjonalnych pojawiają się następujące pytania: 1. Czy należy popierać wykorzystania odnawialnych źródeł energii (OZE)? 2. Jakie znaczenie ma wśród OZE wykorzystywana od najdawniejszych czasów biomasa, która dzięki nowoczesnym technologiom może być bardzo wydajnym źródłem energii? 3. W jaki sposób możemy pozyskiwać biomasę? 4. Na czym polega produkcja energii z biomasy?
Alternatywa dla paliw kopalnych Przyszłość energetyki Zobowiązania unijne Regulacje dotyczące rozwoju energetyki odnawialnej - Biała Księga - Energia dla przyszłości odnawialne źródła energii zakłada podwojenie udziału OZE z 6 do 12% w latach 1998-2010 - Dyrektywa 2001/77/EC w sprawie promocji odnawialnych źródeł energii oraz Narodowa strategia rozwoju energetyki odnawialnej 2001 przewiduje do roku 2010 uzyskać 7,5% udziału energii odnawialnej w krajowej produkcji energii Elektrycznej - Klaster 3 x 20 (perspektywa 2020 r.) wzrost udziału OZE do 20% - oszczędności użytkowania 20% - redukcja CO2 o 20% - Dyrektywa 2003/54/W E- zasad wewnętrznego rynku energii elektrycznej
Alternatywa dla paliw kopalnych Przyszłość energetyki Zobowiązania unijne Regulacje dotyczące rozwoju energetyki odnawialnej Nośnik energii Rok Wymagany udział OZE Energia elektryczna 2010 2020 7,5% 15% Podstawa prawna Ustawa Prawo Energetyczne Rozp. MG z dnia 19 grudnia 2005 r. - masa biomasy dostarczanej do procesu spalania powinna wynosić nie mniej niż: 5 % - w 2008 r.; 10 % - w 2009 r.; 20 % - w 2010 r.; 30 % - w 2011 r.; 40 % - w 2012 r.; 50 % - w 2013 r.; 60 % - w 2014 r. Ciepło sieciowe do 2020 50% Strategia energetyczna KE projekt (2007) Gaz sieciowy Sprawa otwarta Paliwa płynne Dyrektywa 2003/30/WE z 8 maja 2003 do 31 grudnia 2005 2,00% Strategia energetyczna KE projekt (2007) do 31 grudnia 2010 5,75% rok 2020 14,00%
Alternatywa dla paliw kopalnych W celu spełnienia tych założeń należy wytworzyć 3000 MW z OZE, poprzez: przetwarzanie biomasy w różnych technologiach współspalanie biomasy Można to uzyskać poprzez przetworzenie ok. 5 mln ton biomasy
Alternatywa dla paliw kopalnych Courtesy of DOE/NREL Potencjał energetyczny biopaliw w Polsce (wg EC BREC/IBMER) w PJ PJ petradżul = 10 15 dżula 18
Co to są odnawialne źródła energii (OZE)? Co to są OZE? Komponenty zrównoważonego rozwoju przynoszące wymierne efekty ekologiczno-energetyczne energetyczne
Biomasa, jej rodzaje i zastosowanie
Biomasa, jej rodzaje i zastosowanie Rodzaje biomasy i jej zastosowanie
Biomasa, jej rodzaje i zastosowanie Biomasa w zależności od stopnia przetworzenia surowce energetyczne pierwotne drewno, słoma, rośliny energetyczne surowce energetyczne wtórne gnojowica, odpady organiczne, osady ściekowe surowce energetyczne przetworzone biogaz, bioetanol, biometanol 22
Biomasa, jej rodzaje i zastosowanie Biomasa w zależności od kierunku pochodzenia Biomasa pochodzenia leśnego biomasa pochodzenia rolnego odpady organiczne 23
Biomasa, jej rodzaje i zastosowanie BIOPALIWA BIOPALIWA STAŁE drewno opałowe: zrębki, trociny, ścinki, wióry, brykiety, pelety, pozostałości z rolnictwa: słoma zbóż, rzepaku i traw osady ściekowe odwodnione, rośliny energetyczne trawiaste i drzewiaste inne, w tym makulatura BIOPALIWA GAZOWE biogaz rolniczy (fermentacja gnojowicy), biogaz z fermentacji odpadów przetwórstwa spożywczego, biogaz z fermentacji osadów ściekowych, biogaz, gaz wysypiskowy, gaz drzewny BIOPALIWA CIEKŁE biodiesel-paliwo rzepakowe etanol metanol paliwa płynne z drewna: benzyna, biooleje. 24
Rodzaje biomasy wykorzystywane na cele energetyczne ROŚLINY ENERGETYCZNE Wieloletnie rośliny drzewiaste: lasy przemysłowe o rotacji 6-15 lat Krzewy o rotacji 3-30 letniej Byliny Rośliny jednoroczne
Rodzaje biomasy wykorzystywane na cele energetyczne DLACZEGO WYBRANE ROŚLINY? ROŚLINY ALTERNATYWNE odporność na choroby i szkodniki FOTOSYNTEZA TYPU C-4 mniejsze wymagania siedliskowe lepsza gospodarka wodna łatwość pozyskania duże przyrosty biomasy KORZYŚCI DLA ŚRODOWISKA ograniczenie stosowania nawozów sztucznych i pestycydów możliwość wykorzystania nieużytków i gleb marginalnych neutralizacja ścieków, wiązanie metali ciężkich rekultywacja terenów zdegradowanych mogą być wszechstronnie użytkowe
Rodzaje biomasy wykorzystywane na cele energetyczne 1. Drewno i odpady z przerobu drewna: drewno kawałkowe powstające z przycinania na wymiar drewna konstrukcyjnego lub półwyrobów; trociny stanowiące ok. 10% drewna przerabianego w tartakach; zrębki wykorzystywane również do produkcji płyt wiórowych; kora stanowi 10-15% masy drewna
Courtesy of DOE/NREL 2. Rodzaje biomasy wykorzystywane na cele energetyczne Rośliny pochodzące z upraw energetycznych: rośliny drzewiaste szybkorosnące, np. topola, robinia akacjowa, krzewy, np. wierzba wiciowa wieloletnie byliny dwuliścienne, np. topinambur, rdesty, ślazowiec pensylwański trawy wieloletnie, np. trzcina pospolita, miskanty
Rodzaje biomasy wykorzystywane na cele energetyczne 3. Produkty rolnicze oraz odpady organiczne z rolnictwa: ziarno, słoma, siano, buraki cukrowe, trzcina cukrowa, ziemniaki, rzepak, pozostałości z przerobu owoców 4. Frakcje organiczne odpadów komunalnych oraz komunalnych osadów ściekowych 5. Niektóre odpady przemysłowe, np. z przemysłu papierniczego Courtesy of DOE/NREL
Rodzaje biomasy wykorzystywane na cele energetyczne Źródła i zasoby biomasy Ugory i nieużytki Grunty orne Użytki zielone Drewno przydrożne Drewno z cieć pielęgnacyjnych w sadach Lasy Drewno poużytkowe Drewniane odpady przemysłowe Zadrzewienia, parki, zieleńce gminne Osady ściekowe Odpady organiczne z produkcji zwierzęcej Odpady organiczne komunalne
Podsumowanie Dla czego należy rozwijać produkcję energii z biomasy? 10% 15% słoma odpadowa [30 mln ton] osady ściekowe [ok. 6mln ton] odpady drzewne [ok. 4mln ton] 75% największy potencjał łatwość pozyskania ekologiczne paliwo
Podsumowanie Dla czego należy rozwijać produkcję energii z biomasy? Wartość energetyczna paliw kopalnych i roślin energetycznych oraz porównanie kosztów wytwarzania ciepła otrzymanego z różnych paliw
Podsumowanie Należy rozwijać produkcję energii z biomasy, gdyż: zaletą wykorzystania biomasy jest zerowy bilans emisji dwutlenku węgla, wykorzystanie biomasy powoduje mniejsze emisje dwutlenku siarki, tlenków azotu i tlenku węgla, niż spalanie paliw konwencjonalnych, wykorzystując biomasę zagospodarowujemy nieużytki rolne, utylizujemy odpady, korzystamy z lokalnych zasobów wykorzystanie biomasy to tworzenie nowych miejsc pracy, zwłaszcza na wsi. Poprawia się stan środowiska
Podsumowanie Jak efektywnie wykorzystać biomasę jako źródło energii? Budować małe lokalne ciepłownie Zastępować przestarzałe urządzenia sprawniejszymi piecami w domach jednorodzinnych, małych kotłowniach osiedlowych, szkolnych itp.
PRZYKŁADOWY BILANS KOSZTÓW Powierzchnia gruntów rolnych w przeciętnej gminie to około 9 000 ha Bilans kosztów użytkowania energii cieplnej w gminie
Korzyści dla środowiska naturalnego wynikające z modernizacji kotłowni Zmiana Emisja przed modernizacją (t/rok) Emisja po modernizacji (t/rok) (%) (ton ) SO2 9.6 0,80 92 8,8 NO2 0,75 0,47 37 0,2 8 CO2 1500 0 100 150 0 CO 33,8 3,12 91 30, 6 Pył 15 1,8 88 13, 2 Rodzaj zanieczyszczenia
Źródła i zasoby energii z biomasy gminie Słubice Źródła i zasoby biomasy Ugory i nieużytki Grunty orne Użytki zielone Drewno przydrożne Drewno z cieć pielęgnacyjnych w sadach Lasy Drewno poużytkowe Drewniane odpady przemysłowe Zadrzewienia, parki, zieleńce gminne Osady ściekowe Odpady organiczne z produkcji zwierzęcej Odpady organiczne komunalne Razem Wartość Energetyczna [GJ] 217 800,0 150 150,0 97 350,0 9 440,0 619,0 221 665,0??? 3 200,0 18 942,0 3 758,4 722 924,4 200 828 287,2 kwh 100 ha może zastąpić około 1.5 tysiąca ton węgla, 3 480 ton CO2 rocznie i 30 ton SO2 rocznie.
Efekty racjonalnego wykorzystania energii ze źródeł odnawialnych Ograniczenie emisji zanieczyszczeń (przede wszystkim CO2) ochrona klimatu Zwiększenie bezpieczeństwa energetycznego państwa (zróżnicowanie dostaw energii) Stworzenie nowych miejsc pracy Promowanie rozwoju regionalnego
Zadania dla samorządów Leczenie przyczyn, a nie usuwanie skutków. samorząd Regionalna Strategia Innowacji firmy nauka ZŁOTY TRÓJKĄT
Każda gmina powinna wykonać: szacunek zasobów założenia planu rozwoju Jest to punkt wyjścia do przygotowania koncepcji wykorzystania OZE na danym terenie Dziękuję za uwagę