Potencjał biomasy do produkcji biogazu rolniczego w Polsce OPOLE 22 PAŹDZIERNIKA 2009 r. Kazimierz śmuda Z-ca Dyrektora Departamentu Rynków Rolnych kazimierz.zmuda@minrol.gov.pl 1
Priorytety polityki energetycznej: Zabezpieczenie potrzeb energetycznych przy jednoczesnym wzroście wykorzystania odnawialnych źródeł energii (OZE), Ograniczenie negatywnego oddziaływania energetyki na środowisko, Wzrost bezpieczeństwa energetycznego, Polityka rolna, a polityka energetyczna Tworzenie nowych miejsc pracy. Zadania te są zbieŝne z polityką rolną zakładającą: Zapewnienie bezpieczeństwa Ŝywności poprzez wykorzystanie, na cele energetyczne, w pierwszej kolejności produktów ubocznych i pozostałości przemysłu rolnospoŝywczego, Wzrost wykorzystania biomasy pochodzenia rolniczego, na cele energetyczne, jako dywersyfikacja dochodów rolniczych, Ograniczenie negatywnego oddziaływania rolnictwa na środowisko, Rozwój obszarów wiejskich
Czy wytwarzanie energii z biomasy pochodzenia rolniczego stanowi konkurencję dla poziomu wyŝywienia i cen Ŝywności? 1 Bardzo często pojawia się pytanie śywność czy ENERGIA? Analiza potencjału produkcyjnego (rolniczej przestrzeni produkcyjnej) krajowego rolnictwa wskazuje, Ŝe moŝliwe jest sprostanie zapotrzebowaniu na cele Ŝywnościowe oraz energetyczne
Polityka Ministerstwa Rolnictwa i Rozwoju Wsi w zakresie bioenergii Zabezpieczenie potrzeb Ŝywnościowych jest podstawowym zadaniem sektora rolnego. Na cele energetyczne przeznaczane będą w pierwszej kolejności produkty uboczne i pozostałości z rolnictwa i przemysłu rolnospoŝywczego oraz nadwyŝki produktów rolnych, które nie będą potrzebne na rynku Ŝywności. Wspierając cele krajowe i UE w zakresie produkcji Ŝywności i bioenergii uwaŝamy za właściwe wspieranie: budowy biogazowni rolniczych; produkcji biokomponentów i biopaliw (w tym II generacji); rozwoju upraw roślin energetycznych na gruntach odłogowanych oraz mało przydatnych dla produkcji Ŝywności
Polityka Ministerstwa Rolnictwa i Rozwoju Wsi w zakresie bioenergii Mając na uwadze podstawowy cel rolnictwa, którym jest zabezpieczenie potrzeb Ŝywnościowych Minister Rolnictwa i Rozwoju Wsi szczególną wagę kładzie na wykorzystanie do celów energetycznych w pierwszej kolejności: Produktów ubocznych z rolnictwa; Produktów ubocznych i odpadowych z przemysłu rolno-spoŝywczego; Płynnych i stałych odchodów zwierzęcych; Roślin energetycznych;
Rolniczy potencjał energetyczny rolniczy potencjał produkcyjny kraju: powierzchnia uŝytków rolnych i ich struktura, przewidywane zmiany w powierzchni i strukturze uŝytków rolnych, warunki glebowo-klimatyczne, struktura zasiewów, osiągane plony roślin uprawnych, przewidywane zmiany w strukturze zasiewów oraz osiąganych plonach. ISTOTNY WPŁYW NA POZIOM DOSTAW (PRODUKCJI) BIOMASY NA CELE ENERGETYCZNE MAJĄ NASTĘPUJĄCE CZYNNIKI : obecne i przewidywane zapotrzebowania na produkty Ŝywnościowe; wzajemne relacje pomiędzy nakładami i przychodami z upraw Ŝywnościowych oraz energetycznych. aktualne i prognozowane zapotrzebowanie na biomasę do celów energetycznych, dostępne technologie i aktualne sposoby wykorzystania energii zawartej w biomasie. stabilność zapotrzebowania na biomasę do celów energetycznych. realizowana polityka podatkowa państwa i jej stabilność. 6
rolniczy potencjał produkcyjny kraju: powierzchnia uŝytków rolnych i ich struktura [ tys. ha] UŜytki rolne ogółem - 16 177-100,0% Grunty orne - 11 869-73,37 (100,0%) pod zasiewami - 11 456-96,52% ugorowane - 413-3,48% Trwałe uŝytki zielone - 3 271-20,22 (100,0%) łąki - 2 497-76,34% pastwiska - 774-23,66% Sady - 337-2,08% Pozostałe uŝytki rolne - 700-4,33% Źródło dane GUS
ZboŜa ogółem Strączkowe jadalne Ziemniaki Przemysłowe ogółem - buraki cukrowe - rzepak i rzepik Pastewne ogółem Pozostałe ogółem - w tym warzywa Uprawa podstawowych ziemiopłodów - kierunki zmian Wyszczególnienie Ogólna powierzchnia upraw - w tym kukurydza na zielonkę Źródło: GUS, obliczenia własne MRiRW rok 1990 [tys. ha] 14 242,00 8 530,80 52,4 1 835,30 998,6 440,2 500,4 2 342,20 324,3 482,7 254,6 rok 2008 [tys. ha] 11 456,10 8 348,10 35,2 549,4 1 066,60 227,4 796,8 1 026,50 372,3 430,3 185,1 zmiana w stosunku do roku 1990 w % -19,60% -2,20% -32,80% -70,10% 6,80% -43,80% 59,20% -56,20% 14,80% -10,90% -27,30% zmiana w stosunku do średniej z lat 1995-2006 w % -2% -1% -14% -41% 28% -20% 57% 7% 59% 1% -13%
PROGNOZA R0ZWOJU RYNKU ZBÓś Obecne zapotrzebowanie 26-27 mln ton/rok prognozowane 28,5-29,0 mln ton/rok podane zapotrzebowanie uwzględnia obecne i prognozowane potrzeby rynku biokomponentów i biopaliw I. Wariant zakładający utrzymanie powierzchni zasiewów na poziomie odpowiadającym średniej z 10-ciu lat i wzroście plonów powierzchnia zasiewów w tys. ha 8 500 8 500 8 500 8 500 8 500 8 500 8 500 8 500 plony w tonach z ha 2,5 2,75 3 3,2 3,4 3,6 3,8 4 zbiory w tys. ton 21 250 23 375 25 500 27 200 28 900 30 600 32 300 34 000 II. Wariant zakładający wzrost plonów z jednoczesnym ograniczaniem areału zasiewów powierzchnia zasiewów w tys. ha 8 500 8 300 8 100 7 850 7 750 7 650 7 450 7 250 plon w tonach/ha 3,4 3,5 3,6 3,7 3,75 3,8 3,9 4 zbiory w tys. ton 28 900 29 050 29 160 29 045 29 063 29 070 29 055 29 000 Źródło: - prognozy własne MRiRW
Prognoza rozwoju krajowej produkcji rzepaku Wyszczególnienie Powierzchnia uprawy (tys. ha) wyjściowy 550-650 Etap realizacji pośredni docelowy 750-850 1000-1200 Plon (t/ha) 2,4 2,6 2,6 2,8 2,8-3,0 Zbiór (tys. ton) 1320-1690 1950-2380 2800-3600 Konumpcja (tys. t) 850 1100 1100 MoŜliwość przeznaczenia na biodiesel (tys. t) 470-840 850-1280 1700-2500 Oceniano, Ŝe etap pośredni moŝliwy jest do osiągnięcia w latach 2009 2011 osiągnięto go juŝ w 2007 r. oraz powtórzono w latach 2008-2009 Termin osiągnięcia etapu docelowego, oznaczającego maksymalne wykorzystanie areału do produkcji rzepaku zaleŝy od wielu czynników zakłada się, Ŝe dojście do tego poziomu realne jest juŝ około 2015 roku. Źródło prognoza MRiRW z 2003 r. sporządzona w oparciu o konsultacje z IUNG oraz AR w Bydgoszczy (skorygowana o wzrost zapotrzebowania na cele konsumpcyjne)
Zasoby zbóŝ i rzepaku w Polsce (lata 2002-2009) Wyszczególnienie 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 ZboŜa w mln. ton Produkcja 26,8 23,3 29,6 26,8 21,8 27,1 27,7 29,7 ZuŜycie krajowe 27,6 26,1 25,9 26,8 27,0 26,7 26,4 26,3 Pokrycie zapotrzebowania 97% 89% 114% 100% 81% 101% 105% 113% Rzepak w mln. ton Produkcja 0,95 0,79 1,63 1,45 1,65 2,13 2,11 2,40 ZuŜycie krajowe 0,92 0,81 1,24 1,39 1,57 1,71 2,05 2,14 Pokrycie zapotrzebowania 103% 98% 131% 104% 105% 125% 103% 112% Źródło: GUS, IERiGś, obliczenia własne MRiRW
Prognoza zapotrzebowania na surowce rolnicze do wytwarzania biokomponentów Zapotrzebowanie na: 2 008 2 010 2 020 Bioetanol tys. m 3 288,77 463,37 805,75 ZboŜa (80% udział) tys. ton 688,24 1 112,09 1 933,80 Estry (do ON zuŝycie ogółem) tys. m 3 356,16 648,46 1 127,76 Rzepak - 75 % potrzeb w tys. ton 747,94 1 361,77 2 368,30 Warunek biokomponenty w części dot. Narodowego Celu Wskaźnikowego wytwarzane są w oparciu o surowce krajowe (Wspólnotowe). Źródło dane i obliczenia MRiRW
Prognoza zapotrzebowania na biomasę pochodzenia rolniczego dla celów elektroenergetycznych Zapotrzebowanie na biomasę pochodzenia rolniczego dla wytwórców energii elektrycznej Rok ZuŜycie energii ze spalania węgla [GJ] Udział OZE Udzial biomasy rolniczej Zapotrzebowanie na energię z biomasy [GJ] Zapotrzebowanie na biomasę [tys ton] Szacowana powierzchna upraw przy załoŝeniu plonu biomasy10 t/ha [ tys ha] 2008 1 402 218 000 7,0% 5% 4 907 763,0 327,2 32,7 2009 1 402 218 000 8,7% 10% 12 199 296,6 813,3 81,3 2010 1 402 218 000 10,4% 20% 29 166 134,4 1 944,4 194,4 2011 1 402 218 000 10,4% 30% 43 749 201,6 2 916,6 291,7 2012 1 402 218 000 10,4% 40% 58 332 268,8 3 888,8 388,9 2013 1 402 218 000 10,4% 50% 72 915 336,0 4 861,0 486,1 2014 1 402 218 000 10,4% 60% 8 749 843,2 5 833,2 583,3 ZałoŜenia: wartość opalowa biomasy - 15 GJ/tonę zuzycie energii z wegla przez wytwórców en. Elektrycznej wg GUS dla 2004 r. z wegla kamiennego - 888 026 000 GJ z węgla brunatnego - 514 192 000 GJ zakładane plnony biomasy z 1 ha - 10 ton (plon roslin energetycznych moŝe być zdecydowaie wyŝszy, ale zakłada si, Ŝe pod W obliczeniach przyjęto, Ŝe zapotrzebowaie na energię ze spalania nie będzie ulegać zmianie w całym okresie objetym oceną. Źrodło: obliczenia własne MRiRW
Zapotrzebowanie na uŝytki rolne do celów energetycznych (bez biogazu rolniczego) Rodzaj uprawy Wykorzystanie rok 2007 w tys. ha Prognozowane docelowe zapotrzebowanie w tys. ha Razem powierzchnia uŝytków rolnych zabezpieczająca potrzeby rynku biopaliw (zboŝa + rzepak) 440 1300 ZboŜa do wytwarzania bioetanolu - pow. uwzględniona w uprawie zbóŝ ogółem 40 500 Rzepak do wytwarzania estrów - pow. uwzględniona w uprawie rzepaku ogółem 400 800 Wieloletnie uprawy energetyczne tys. ha; stan obecny oraz docelowy szacunek potrzeb 10 700 -? OGÓŁEM DOCELOWE WYKORZYSTANIE GRUNTÓW ORNYCH NA CELE ENERGETYCZNE 10/450 700/2000
MoŜliwości produkcji biogazu z biomasy z trwałych uŝytków zielonych (tuz) Potencjał biogazu tuz [tys. m 3 /rok] Wyszczególnienie Łąki nie uŝytkowane Poziom minimalny przy produkcji ekstensywnej 462 400 Poziom maksymalny przy produkcji intensywny 693 600 Łąki jednokośne 256 000 384 000 Łąki dwukośne 188 700 283 050 Pastwiska Ogółem 232 200 1 139 300 348 300 1 708 950 Źródło: IMUZ
Dostępność słomy na cele energetyczne w poszczególnych województwach [w tys. ton] POMORSKIE 587 WARMIŃSKO-MAZURSKIE 341 ZACHODNIOPOMORSKIE 456 KUJAWSKO-POMORSKIE 737 PODLASKIE -607 LUBUSKIE 113 WIELKOPOLSKIE 312 1 019 DOLNOŚLĄSKIE OPOLSKIE 566 POLSKA = 4 866 tys. ton 170 MAZOWIECKIE 147 ŁÓDZKIE LUBELSKIE 160 257 ŚLĄSKIE ŚWIĘTOKRZYSKIE -41 MAŁOPOLSKIE -455 PODKARPACKIE -131 Źródło: IUNG
Potencjał energetyczny zawarty w gnojowicy i oborniku WaŜnym surowcem do produkcji biogazu są równieŝ odchody zwierzęce. Przykładowo jedna sztuka duŝa (SD) inwentarza Ŝywego w ciągu doby wytwarza 50-55 kg gnojowicy. Wydajność gnojowicy jako surowca energetycznego zaleŝy od koncentracji suchej masy i zawartości substancji organicznych. Przeciętnie z 1 m3 gnojowicy bydlęcej moŝna uzyskać około 25 m3 biogazu, a z gnojowicy świńskiej 26 m3. Szacuje się, Ŝe w gospodarstwach polskich powstaje rocznie 35-38 mln m3 gnojowicy, z której co najmniej 30 % moŝe być surowcem uzupełniającym do wytwarzania biogazu. Pomijamy tutaj moŝliwość wykorzystania w tym celu obornika, zwłaszcza z ferm drobiu.
Potencjał produkcji biogazu rolniczego na bazie nawozów naturalnych OBORNIK zawartość węgla w oborniku ok. 35,8% C org, sprawność fermentacji 50%, zawartość CH 4 ok. 60% - potencjał - ok. 3 059,4 mln m 3 biogazu GNOJOWICA zawartość węgla w gnojowicy ok. 36,9% C org, sprawność fermentacji 50%, zawartość CH 4 ok. 60% - potencjał ok. 145,6 mln m 3 biogazu Razem potencjał teoretyczny: 3 205 mln m 3 biogazu Źródło: dr M. Szymańska SGGW
skup Ŝywca - szacunek pozostałości poubojowych wyszczególnienie bydło (0,4) cielęta (0,3) trzoda chlewna (0,2) owce (0,4) drób (0,2) Razem (0,222) skup Ŝywca w tys. ton 317 960 9 848 1 738 579 1 129 913 754 2 981 270 pozostałości poubojowe w tys. ton 127 184 2 954 347 716 452 182 751 661 057 źródło GUS, szacunek własny
Biogaz rolniczy nie lekcewaŝmy tego potencjału Potencjał dostępnych surowców do wytwarzania biogazu rolniczego szacowany jest przez róŝnych ekspertów na około 5 7 mld m 3 są prognozy, które określają ten potencjał na jeszcze wyŝszym poziomie. W Polsce zuŝywa się rocznie około 14 000 mld m 3 gazu ziemnego, w tym odbiorcy indywidualni z terenów wiejskich wykorzystują około 500 mln m3 gazu. Biogaz z biogazowni rolniczych (po oczyszczeniu) moŝe pokryć duŝą część zapotrzebowania kraju na biogaz w tym w całości zaspokoić potrzeby odbiorców z terenów wiejskich oraz dostarczyć dodatkowo istotne ilości energii elektrycznej oraz cieplnej. Wykorzystanie potencjału tylko na poziomie 20% jest realne i znacząco wpłynie na poziom bezpieczeństwa energetycznego kraju.
Potencjał produkcyjny polskiego rolnictwa zabezpiecza realizację: Pełnego zaspokojenie potrzeb Ŝywnościowych; Osiągnięcie do roku 2020 produkcji biogazu na poziomie nie mniej niŝ 2 mld m 3 ; Produkcję biokomponentów i biopaliw na poziomie gwarantującym wypełnienie Narodowego Celu Wskaźnikowego i celów UE na poziomie przewidzianym dla 2020 r. to jest 10% udział biokomponenntów w paliwach transportowych; Zabezpieczenie dostaw biomasy na poziomie oczekiwanym przez elektroenergetykę.
Podstawowe warunki sukcesu czyli wykorzystania OZE na miarę potrzeb i potencjału OZE w tym równieŝ pochodzenia rolniczego muszą być opłacalne dla wszystkich ogniw rynku energii: rolnika -producenta biomasy, wytwórcy energii oraz odbiorcy - konsumenta energii, a takŝe dla ogniw pośredniczących o ile takowe wystąpią. Lokalne wykorzystywanie odnawialnych źródeł energii logistyka, koszty transportu; Uznanie mini (mikro) energetyki opartej na odnawialnych źródłach energii za pełnoprawny podmiot działający na rynku energetycznym; Zalety mikroenergetyki są trudne do przecenienia, zwłaszcza w krajach uzaleŝnionych od importu istotnych ilości konwencjonalnych nośników energii.
ZuŜycie gazu ziemnego oraz potencjał produkcyjny biogazu rolniczego m ln m 3 16 000 14 000 12 000 10 000 8 000 6 000 4 000 2 000 0 krajowe zuŝycie gazu ziemnego ogółem dostawy gazu ziemnego na obszary wiejskie potencjał pr. biogazu rolniczego prognoza pr. biogazu w 2013r. prognoza pr. biogazu w 2020r. mln m3 14 500 700 5 500 1 000 2 000
Potencjał produkcyjny biogazu rolniczego w mln m 3 6000 5000 4000 mln m3 3000 2000 1000 0 ogółem łaki i pastw iska odchody zw ierzęce prod uboczne produkcji rolnej prod uboczne przetw órstw a rolnoupraw y specjalne i pozostałości mln m3 5500 1700 197.6 1540 100 1962
Ministerstwo Rolnictwa i Rozwoju Wsi ZałoŜenia Programu rozwoju biogazowni rolniczych załoŝenia programu stanowią propozycję Ministra Rolnictwa i Rozwoju Wsi przekazaną Ministrowi Gospodarki do programu Innowacyjna Energetyka. Rolnictwo Energetyczne Warszawa maj 2009
W trakcie prac nad załoŝeniami zespół ekspertów społecznych współpracujących z Ministrem Rolnictwa i Rozwoju Wsi zdefiniował bariery rozwoju biogazowni Legislacyjne; Organizacyjne; Ekonomiczne; Mentalne.
Bariery w zaleŝności od etapu realizacji inwestycji na etapie przygotowania inwestycji lokalizacja inwestycji przyłączenie jednostki do sieci brak słuŝebności przesyłu dla e.e. dofinansowanie kosztów inwestycji z krajowych i unijnych środków na etapie budowy transport i logistyka na etapie eksploatacji system wsparcia - certyfikaty podatki inne
Bariery? Czy na pewno? Nawet w obowiązującym systemie prawnym oraz pomimo występujących barier inwestorzy realizują budowę biogazowni rolniczych. Budowa biogazowni jest moŝliwa!!, ale podejmowane działania zmierzające do ułatwienia procesu inwestycyjnego są w pełni uzasadnione
Podjęte działania ania legislacyjne Nowelizacja ustawy Prawo energetyczne przewiduje: wprowadzenie definicji biogazu rolniczego; prowadzenie działalności w zakresie wytwarzania biogazu rolniczego na podstawie wpisu do rejestru wytwórców biogazu zamiast uzyskania koncesji Prezesa URE; wsparcie dla biogazu rolniczego oczyszczanego do jakości gazu ziemnego i wprowadzanego do sieci dystrybucyjnej w postaci nowego rodzaj świadectw pochodzenia; zasady przyłączenia biogazowni do sieci dystrybucyjnych (elektroenergetycznych i gazowych). Prowadzone są prace nad kolejnymi zmianami w przepisach prawa, zmierzające do usunięcia barier inwestycyjnych i eksploatacyjnych.
Czynniki wpływające na wybór lokalizacji oraz kierunki wykorzystania biogazu Odległość od sieci dystrybucyjnych energii elektrycznej, cieplnej i gazowej dostępna lokalizacja dostępność surowców MoŜliwości zagospodarowania masy pofermentacyjnej uwarunkowania środowiskowe i społeczne
Potencjalni inwestorzy Program rozwoju biogazowni rolniczych nie przesądza o mocy instalowanych urządzeń, jak teŝ o sposobie wykorzystania wytworzonego biogazu (oczyszczenie i dostarczenie do sieci, wytworzenie energii elektrycznej i/lub cieplnej). Rozsądnym wydaje się pozostawienie tych decyzji potencjalnym inwestorom i zarządzającym konkretnymi instalacjami. Zwracamy jednak uwagę, Ŝe instalacje o mocy 1-2 MW-el są inwestycjami duŝymi z punktu widzenia odnawialnych źródeł energii, ale niewielkimi z punktu widzenia energetyki zawodowej. Natomiast ze względu na wielkość przeciętnego gospodarstwa rolnego, rolnicy są zainteresowani instalacjami znacznie mniejszymi (do 0,5 MW el, w tym poniŝej 100 kw el ). Na wybór wielkości biogazowni i sposób wykorzystania biogazu wpłynie wiele czynników charakterystycznych dla lokalizacji konkretnej instalacji (odległość od sieci dystrybucyjnych, ogólne i lokalne zapotrzebowanie na konkretne nośniki energii itp).
Gospodarstwa rolne utrzymujące inwentarz (w przeliczeniu na SD) Polska ogółem 20-49 50-99 100-199 pow. 200 bydło 718 527 62 436 10 424 1 623 768 trzoda 664 023 111 536 43 204 20 952 10 842 woj. opolskie bydło 9 543 965 191 71 44 trzoda 15 791 3 266 1 846 1 211 582 Źródło dane GUS (obliczenia własne MRiRW)
Czy program ma szansę na realizację?: Przed nami długa droga. Realizacja programu zaleŝy od współpracy i zaangaŝowania.
DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ DZIĘKUJĘ ZA UDOSTĘPNIENIE MATERIAŁÓW Prof. dr hab. Jan Łabętowicz dr inŝ. Magdalena Szymańska SGGW Benny Hedegaard Laursen Lech A. Ciurzyński Poldanor s.a. Wykorzystanie prezentacji, w całości lub części, - z podaniem źródła - po wcześniejszym uzyskaniu zgody autora