Biomasa własna, z neutralnym bilansem CO2, możliwa do magazynowania Kopalne nośniki energii stanowią dzisiaj 80% w globalnym koszyku energii. Na energie odnawialne przypada zaledwie 15%, reszta na energię jądrową. Mimo rosnącego zapotrzebowania energii, zwłaszcza w krajach szybkorozwijających się, konieczne jest zredukowanie zużycia ropy naftowej i gazu: po pierwsze, bo ich zasoby są ograniczone, po drugie, bo ich spalanie uwalnia CO2 przyspieszający przemiany klimatu. Wyzwaniom tym można sprostać tylko przez zwiększenie efektywności energetycznej i rozbudowę sektora energii odnawialnych. Dla realizacji wynikającej z tego dwutorowej strategii politycy stworzyli ustawowe warunki ramowe i państwowe programy subwencjonowania. Szybki przełom energetyczny jest niemożliwy, gdyż potencjały energii odnawialnych także są ograniczone. Dlatego, patrząc długoterminowo, potrzebne będą wszystkie stosowane obecnie nośniki energii także te kopalne przy czym będzie się zmieniał tylko stopniowo ich udział w koszyku energii. Biomasa zakumulowana energia słoneczna Spośród energii odnawialnych biomasa ma największy, 70- procentowy udział. W sektorze ciepłowniczym biomasa stanowi nawet 90% energii odnawialnych. Reszta dzieli się między kolektory słoneczne i ciepło z natury. Biomasa powstaje z różnych gatunków roślin. Gdy rośliny zostaną użyte jako żywność, stanowią materiał wyjściowy dla biomasy zwierzęcej. Tak więc w ostatecznym efekcie każda biomasa powstaje w wyniku fotosyntezy i można ją traktować jako zakumulowaną energię słoneczną. Biomasa jako nośnik energii ma wiele zalet. Jest ona produktem miejscowym, nie trzeba jej importować z innych krajów. W przeciwieństwie do wiatru i słońca jest do dyspozycji zawsze, niezależnie od pory dnia lub roku, czy pogody i daje się łatwo magazynować. Ponadto biomasa daje neutralny bilans CO 2, gdyż emituje tylko ten dwutlenek węgla, który pochłonęła uprzednio z atmosfery podczas wzrostu. Wątpliwości odnośnie wykorzystania biomasy jako nośnika energii, zamiast jako surowca lub żywności są nietrafne. Duża część tego odnawialnego nośnika energii jest resztkami lub odpadami z przemysłu drzewnego, rolnictwa i gospodarki leśnej, nienadającymi się do żadnego innego zastosowania.
Inna część uprawiana jest jako drzewa energetyczne lub rośliny energetyczne, takie jak rzepak i kukurydza. Także w tych wypadkach nie można mówić o konkurencji z uprawami żywności. Z 4,2 miliardów hektarów nadających się w skali globalnej do użytkowania rolniczego zagospodarowane jest tylko 1,5 miliarda hektarów. W Niemczech 10% powierzchni rolniczych nie jest wcale zagospodarowane, a tylko 10% powierzchni rolniczych wykorzystuje się do uprawy roślin energetycznych. Ważnym jest, by użytkowanie biomasy odbywało się w sposób zrównoważony, tzn. bez wylesiania, aby z danej plantacji zbierano tylko tyle, ile w określonym okresie odrośnie. Biomasa do wytwarzania ciepła i prądu Biomasa stosowana jest nie tylko w postaci stałej, ale i ciekłej oraz jako biogaz. Ponieważ biomasa, jak i wszystkie inne nośniki energii, nie jest dostępna bez ograniczeń, duże znaczenie, tak jak w przypadku kopalnej ropy naftowej i gazu, ma jej efektywne wykorzystanie. Biomasę stosuje się zarówno do wytwarzania ciepła, jak i w skojarzonej gospodarce energią. Biomasa stała Wytwarzanie ciepła z drewna jest zapewne najstarszym z wszystkich sposobów korzystania z energii odnawialnych. Dzisiejsze, nowoczesne ogrzewanie drewnem ma jednak niewiele wspólnego z tradycyjnymi paleniskami. Nowoczesne kotły na paliwa stałe, opalane szczapami, zrębkami lub peletem przetwarzają to paliwo bardzo efektywnie w ciepło użyteczne. Emisje pyłu są znacznie niższe od dopuszczalnych, natomiast uciążliwe zapachy nie występują wcale. Drewno w szczapach Szczapy stosowane są głównie do ogrzewania prywatnych domów jednorodzinnych. Nowoczesne kotły zgazowujące drewno, jako tzw. kotły dodatkowe uzupełniają istniejące instalacje grzewcze olejowe wzgl. gazowe, redukując wydatnie koszty ogrzewania i emisję CO2. Zrębki Zrębki wytwarza się z resztek i odpadów przemysłu drzewnego, pielęgnacji lasów lub specjalnych upraw drzew szybkorosnących. Stosuje się je często w obiektach o dużym zapotrzebowaniu ciepła, gdyż kotły opalane zrębkami mogą pracować całkowicie automatycznie. Pelet Pelet produkowany jest z resztek drewna, np. trocin i wiórów, sprasowywanych bez spoiwa w małe wałeczki. Stosuje się je zarówno w kotłach małej, jak i dużej mocy. Nowoczesne kotły peletowe pracują automatycznie i osiągają sprawność do 95%. W domach jednorodzinnych kotły peletowe są najbardziej komfortową możliwością ogrzewania domu drewnem. Skojarzona gospodarka energetyczna Zrębki i pelety stosowane są coraz częściej także w paleniskach dużej mocy, kombinowanych z silnikiem Stirlinga lub turbiną ORC dla równoczesnego wytwarzania ciepła i prądu.
Bioolej pierwszej generacji Ciekłą biomasę pierwszej generacji, tak zwany bioolej, stanowi (w Niemczech) prawie wyłącznie olej roślinny pozyskany z nasion rzepaku. Po chemicznym zmodyfikowaniu metanolem (estryfikacja) powstają z niego estry metylowe kwasów tłuszczowych (FAME) o właściwościach podobnych do oleju opałowego. W czystej formie biooleje stosuje się w przemysłowych kotłach wodnych i parowych. Nowoczesne olejowe kotły kondensacyjne mogą pracować na standardowych mieszankach biooleju z olejem opałowym (dodatek maks. 10% zestryfikowanych olejów roślinnych do zwykłego oleju opałowego). W szerokim stosowaniu bioolejów pierwszej generacji przeszkadza kilka wad tego paliwa. Niektóre materiały, stosowane zwykle w zbiornikach, przewodach i kotłach grzewczych nie są trwale odporne na działanie paliw FAME. Zdolność ich magazynowania jest ograniczona gdyż paliwo z czasem ulega odmieszaniu. A ponieważ do uzyskania oleju wykorzystuje się z całej rośliny tylko nasiona, to uzysk jest też stosunkowo niewielki. Nowoczesne kotły zgazowujące drewno w polanach nadają się do stosowania w domach jednorodzinnych. Bioolej drugiej generacji Ciekłe paliwa drugiej generacji, tzw. Biomass-to-Liquids (BtL), wytwarzane są z kompletnych roślin (liści, łodyg i owoców). Dzięki temu możliwe są uzyski większe, niż przy pozyskiwaniu bioolejów pierwszej generacji, dalszą zaletą BtL jest możliwość wytwarzania paliw syntetycznych tak, by ich właściwości odpowiadały dokładnie konkretnym wymaganiom. Technika wytwarzania BtL znajduje się obecnie w fazie prac badawczo-rozwojowych. Produkcji w skali przemysłowej jeszcze się nie prowadzi. Nie ustalono też jeszcze, czy produkcja BtL jest opłacalna ekonomicznie w porównaniu z wytwarzaniem biogazu. Przy przetwarzaniu biomasy w BtL powstają bowiem tzw. straty konwersji, które są większe niż przy wytwarzaniu biogazu. Biogaz Z uwagi na nieznaczne straty konwersji, uzysk w przypadku biogazu jest znacznie wyższy. Dlatego stosowanie biogazu jest obok drewna najbardziej efektywną alternatywą zrównoważonego wykorzystania biomasy. Biogaz powstaje przy rozkładzie substancji organicznych w warunkach
beztlenowych. Materiałem wyjściowym może być na przykład kiszonka z roślin, gnojowica i odpady zielone z pielęgnacji ogrodów i krajobrazu. Przy produkcji biogazu rozróżnia się fermentację suchą i mokrą. Obie metody ugruntowały się na rynku. O zastosowaniu jednej z nich decyduje zasadniczo rodzaj dostępnego substratu. Fermentacja sucha Do fermentacji suchej stosuje się sypki materiał organiczny, zawierający do 60% suchej masy. Jest to przede wszystkim zielonka z rolnictwa lub odpady z pielęgnacji ogrodów i krajobrazu. Nie jest konieczne wysortowanie materiałów zakłócających lub wstępna obróbka biomasy. Substrat fermentuje w zamkniętych hermetycznie fermentorach. Silos na pelet i samoczynne rozpalanie umożliwiają automatyczną pracę kotła peletowego. Fermentacja mokra Przy fermentacji mokrej wysoka zawartość wody w substracie nadaje mu konsystencję umożliwiającą mieszanie i pompowanie. Zawartość suchej masy stanowi często mniej niż 15%. Materiałem wyjściowym jest między innymi gnojowica, do której często dodaje się zielonki, kiszonki z kukurydzy lub traw. Ze względu na dużą zawartość wody konieczne są znacznie większe fermentory, niż przy metodzie suchej. Gospodarka skojarzona (kogeneracja) Dotychczas w większości biogazowni wytworzony gaz jest zużywany na miejscu do wytworzenia prądu i ciepła w agregacie kogeneracyjnym. W tym celu biogaz poddaje się oczyszczeniu i doprowadza go do silnika spalinowego agregatu, napędzającego generator. Wyprodukowany prąd jest albo zużywany na miejscu przez samego użytkownika, lub oddawany do sieci publicznej. Ciepło zawarte w wodzie chłodzącej silnik i spalinach jest częściowo wykorzystywane do podgrzewania fermentorów. Nadmiar ciepła można wykorzystać do ogrzewania budynków. Biogaz w sieci gazu ziemnego Jeśli brak jest odbiorcy dla nadmiaru ciepła, wtedy sensowniejszą alternatywą jest dodawanie biogazu do sieci gazu ziemnego. W tym celu biogaz poddany zostaje oczyszczeniu w instalacji uzdatniającej i następnie jako tzw. biogaz ziemny domieszany do gazu ziemnego w sieci. Zaletą tej metody jest możliwość wykorzystania istniejącej infrastruktury, np. sieci gazu ziemnego. Także
nowoczesne gazowe kotły kondensacyjne z inteligentną regulacją spalania mogą bez problemu pracować na takich mieszankach gazu. Dotychczas stosowanie biogazu było politycznie popierane tylko w kogeneracji, co znalazło także wyraz w ustawie ciepłowniczej (EEWärmeG). Ustawa ta uważa biogaz jedynie za paliwo dla agregatów kogeneracyjnych, a nie także jako paliwo dla kotłów kondensacyjnych. Rząd federalny już zapowiedział zniesienie tej dyskryminacji i otwarcie rynku ciepłowniczego na biogaz. Uprawa roślin energetycznych w zgodzie z naturą i rolnictwem W koncepcji Efektywności Plus dla zwiększenia efektywności wykorzystania zasobów, szczególną rolę odgrywa zaopatrzenie w energię głównej siedziby przedsiębiorstwa w Allendorfie. Zastosowano tu wszystkie nośniki energii. Wśród energii odnawialnych główna rola przypadła biomasie, której dużą część produkujemy na własnych plantacjach. Na 160 hektarach posadzono topole i wierzby, z których pozyskujemy rocznie 2000 ton zrębków. Pokrywa to 50% zapotrzebowania własnego. Poza zaopatrzeniem zakładu w paliwo, uprawy roślin energetycznych służą także zebraniu doświadczeń z całego łańcucha procesów, aby można było je udoskonalać i rozwijać. Celem średnioterminowym jest kompletne i trwałe pokrycie całego zapotrzebowania własnego. Oznacza to, że będziemy zużywać tylko tyle energii, ile sami wyprodukujemy. Użytkowanie plantacji roślin energetycznych odbywa się w uzgodnieniu z miejscową gospodarką rolną. Dla uwzględnienia aspektów ochrony natury prowadzimy również regularną wymianę doświadczeń z Niemieckim Towarzystwem Ochrony Natury (NABU). Kotły wodne i parowe oraz agregaty kogeneracyjne dostępne są także w wersjach do pracy na biogazie. Wnioski Biomasa, tak w postaci stałej, ciekłej czy gazowej, jako lokalne, odnawialne paliwo zmniejsza uzależnienie od kopalnego oleju i gazu. Korzystanie z niej przeciwdziała zmianom klimatu. W stosunku do innych energii odnawialnych biomasa może być magazynowana i zużywana według
potrzeb. KONTAKT Viessmann Sp. z o.o. E-mail: info@viessmann.com WWW: www.viessmann.pl Tel: +48 71 360 71 00 Fax: +48 71 360 71 01 Adres: Karkonoska 65 53-015 Wrocław