CZŁONEK WSPIERAJĄCY Rynkowe aspekty technologii biogazowni rolniczych Andrzej Wiszniewski NAPE S.A. www.bioenergyfarm.eu
Rynek biogazu weuropie składowiska rolnictwo ścieki 2
Trendy na rynku biogazu Instalacje biogazowe dużej skali Instalacje biogazowe małej/mikro skali Biometan zamiast CHP Biogazowe huby CHP zlokalizowane przy odbiorcy ciepła Lepsza kontrola procesu Przetwarzanie masy pofermentacyjnej 3
Produkcja na dużą skalę Co to jest duża skala? Roczny wsad ponad 30 000 ton Obornik z wielu gospodarstw Kosubstraty z wielu gospodarstw Oddzielne przedsiębiorstwo Produkcja na dużą skalę rozpoczęła się w Danii na początku lat osiemdziesiątych. Uwaga: Optymalny rozmiar instalacji zależy od kraju, głównie z uwagi na dotacje. Np. obecne zasady przyznawania dopłat w Holandii faworyzują duże instalacje, a w Niemczech małe, do 450 kwe BIR te Lichtenvoorde 4
Produkcja na dużą skalę Dlaczego duże instalacje? Minimalizacja kosztów na kwh lub Nm3 biogazu Lepsza sprawność elektryczna CHP Relatywnie niższe koszty osobowe Większe ilości biomasy => tańsza biomasa Lepsza pozycja na rynku => tańsza biomasa Wyspecjalizowani pracownicy Można wykorzystać więcej ciepła => większy zysk Więcej możliwości rozwiązywania problemów (przepompowywanie między zbiornikami etc.) => mniejsze ryzyko wahań w produkcji biogazu Przetwarzanie masy pofermentacyjnej na dużą skalę jest opłacalne. 5
Produkcja na dużą skalę Wady/ryzyko Wysoki koszt pozwoleń (w Holandii nawet ponad 200000) Inny rodzaj działalności w porównaniu z rolnictwem Inwestorzy często mają różne interesy =>mozliwość konfliktów Często negatywna opinia publiczna (syndrom nie na moim podwórku ) Wyniki finansowe uzależnione od cen substratów (np.kukurydzy)=> ryzyko finansowe Mniejsza redukcja emisji CO 2 w porównaniu z małymi biogazowniami spowodowana większymi odległościami transportu. 6
Produkcja na dużą skalę Co jest potrzebne? Inwestycja ponad 5 000 000,- Konsorcjum inwestorów (rolnicy na ogół nie mają wystarczającego kapitału by mieć duży udział w biogazowni) Wieloletnie kontrakty z dostawcami obornika i biomasy Dobra lokalizacja biogazowniw stosunku do dostawców biomasy i odbiorców biogazu/ciepła Wcześnie nawiązany kontakt z władzami lokalnymi 7
Małe biogazownie Co to jest mała skala? Wsad biomasy < ~5000 ton/rok Substraty pochodzą na ogół z 1 gospodarstwa Co to jest mono-fermentator? W takiej biogazowniwsad stanowi tylko gnojowica, ewentualnie dodaje się resztki jedzenia. Tradycyjny substrat i nowa technologia AgriModem HoSt Microferm 8
Małe biogazownie Przykłady małych instalacji dostępnych na rynku: HoStMicroFerm(120m3, 62kWe CHP, 298000,- zchp) Thecogas Ecobag(300m3, 55 000,- bez CHP) GET/Lely AgriModem(4 oddzielne zbiorniki) Ludan Bebra kompactvergister Biolectric z silnikiem Stirlinga (8,5 kwe) Fermentator kontenerowy Agrofutur Fermentator Roring/Biovoltaik UDR Picollo(20m3 gnojowicy dziennie, 50kWe) 9
Małe biogazownie Przykład małej instalacji polska technologia : MEB (Mała Elektrownia Biometanowa) jest budowana zgodnie z Polską technologią wytwarzania biogazu (patent nr 197595 udzielony przez Urząd Patentowy RP decyzją z dnia 23 października 2007 r. znak KPP/108/07). Wstępnie przygotowana biomasa jest kierowana do hydrolizera, gdzie następuje proces hydrolizy. Następnym etapem procesu jest fermentacja metanowa, która przebiega w układzie szeregowym fermentorów. Sterowanie tym procesem jest realizowane przez zawracanie odcieków zawierających odpowiednie kultury bakteryjne na początek obiegu biomasy. Spodziewana zawartość metanu w biogazie wynosi ponad 70%. 10
Małe biogazownie Dlaczego? Zamknięty cykl (emisje, składniki mineralne, energia) Duża redukcja emisji NH3 i CH4 z obór dzięki krótszemu przechowywaniu obornika Produkcja wystarczającej ilości energii by zaspokoić zapotrzebowanie gospodarstwa.często energię sprzedaje się do sieci=> ekologia Biogazowniazintegrowana z gospodarstwem rolnym, a nie oddzielna firma Biolectric Agrofutur 11
Małe biogazownie Dlaczego? Obniżenie kosztów dzięki standaryzacji fermentatorów Łatwiej o pozwolenia Niskie ryzyko, ponieważ substrat jest za darmo (monofermentatory) Stałe koszty energii na potrzeby gospodarstwa Produkcja masy pofermentacyjnej nie jest zwiększona przez kofermentację Nie potrzeba ziemi pod uprawy energetyczne(monofermentatory) Bebra 12
Małe biogazownie Dlaczego? Odchody bezpośrednio wykorzystywane przez biogazownię, więc nie trzeba ich składować pod oborą => zdrowsze zwierzęta Redukcja składników patogennych w odchodach Lepsza jakość nawozu Krótki czas budowy 3 do 4 tygodni Nie zajmuje wiele miejsca Roring Picollo Thecogas Ecobag 13
Małe biogazownie Kwestie do rozwiązania: Opłacalność w dużej mierze zależy od kosztów energii warunki sprzedaży energii (taryfy, certyfikaty) Często ciepło nie może być w całości wykorzystane przez gospodarstwo. Problem ten może być rozwiązany dzięki niewielkiej instalacji przetwarzania i suszenia masy pofermentacyjnej lub małej instalacji wzbogacania biogazu. Koszty konserwacji CHP mają duży wpływ na koszty eksploatacji i opłacalność =>układy ORC ale kosztem niższej sprawności. Profil produkcji energii elektrycznej i ciepła często nie odpowiadają profilowi zużycia => magazynowanie ciepła? 14
Biogazowy hub Biogazowy hub to gazociąg łączący producentów biogazu z innymi producentami i z odbiorcami lub ze stacją wzbogacania biogazu przed dostarczeniem go do sieci. Dlaczego? Ideą jest połączenie korzyści z dużych i małych instalacji. Lepsze wykorzystanie energii przez małe biogazownie(ciepło i energia elektryczna może być dostarczona odbiorcy) Scentralizowana produkcja energii elektrycznej lub wzbogacanie biogazu => w dużej skali dużo tańsze na kwh lubnm3 gazu Klient może pobierać biogaz bezpośrednio, bez ponoszenia kosztów wzbogacania gazu lub CHP => tańsza energia Brak instalacji wzbogacania biogazu i CHP w gospodarstwie => mniej pracy Mniejsze inwestycje producenta biogazu (bezchp lub instalacji wzbogacania biogazu) 15
Biogazowy hub Problemy Potrzebni są inwestorzy dla inwestycji w gazociąg i scentralizowane instalacje CHP/ wzbogacania biogazu Trudno na początku określić przepustowość rur, moc CHP, instalacji do wzbogacania biogazu Potrzebna jest firma zajmująca się obsługą i konserwacją huba (np. przedsiębiorstwo energetyczne) Potrzebne są umowy na dostawy gazu Pomiary biogazu potrzebne by dostać dotację (np. w Holandii biogazowy hub jest jako opcja w zasadach przyznawania dotacji) 16
Biometan Zamiast spalać biogaz w instalacji CHPwytwarzając energię elektryczna i ciepło,biogaz może być również dostarczany do normalnej sieci gazowniczej. Zanim zostanie on dostarczony do sieci, musi zostać wzbogacony tak, by zawierał tyle samo metanu co gaz ziemny (biogas => biometan) Główną różnicą pomiędzy biogazem i gazem ziemnym jest zawartość CO 2. Biogaz nazywany jest biometanemgdy jego zawartość metanu jest taka jak w gazie ziemnym W Holandii dopłata do biometanu jest wyższa niż do CHP Niemcy: potencjał 10 miliardówm3 biometanuna10% gruntów rolnych przy 62000kWh/ha (47 projektów realizowanych w Niemczech) ZORG-biogas.com 17
Biometan Dlaczego biometan? Biometanjest szczególnie atrakcyjny gdy nie może być wykorzystane ciepło wyprodukowane w skojarzeniu. W takim przypadku wyższą sprawność całkowitą można osiągnąć stosując biometan, ponieważ zastępuje on gaz ziemny. ZORG-biogas.com 18
Biometan Absorpcja zmiennociśnieniowa Jak? Na rynku dostępne są różne technologie, np.: Technologia membranowa Absorpcja zmiennociśnieniowa Adsorpcja przez wodę lub płuczkę z rozpuszczalnikami organicznymi Przenikanie przez błony Wzbogacanie kriogeniczne Najlepsza opcja zależy od wielkości biogazowni i dostępności ciepła i energii elektrycznej. Płuczka Technologia kriogeniczna 19
Problemy: Biometan Wspólna technologia często jest opłacalna tylko dla dużej skali (>30000 ton/rok) Przepustowość lokalnych sieci gazowych jest często niewystarczająca (duże zużycie gazu zimą) => trzeba używać linii przesyłu gazu nawet do 40barów, co jest kosztowne. Dodatkowe koszty inwestycyjne mogą wynieść ponad 100 000,- Należy wcześnie nawiązać kontakt z przedsiębiorstwami energetycznymi aby dowiedzieć się o możliwości sprzedaży do sieci i o koszty. Operatorzy sieci muszą zaakceptować biometan 20
Biometan w transporcie Wzbogacony do biometanubiogaz może zastąpić gaz ziemny na stacjach sprzedających sprzężony gaz ziemny (CNG). Gas spala się czyściej niż benzyna i olej napędowy Dystrybutor można postawić na terenie gospodarstwa Mniejsza inwestycja w porównaniu z dostarczaniem biometanudo sieci. Ryzyko: trzeba mieć tylu klientów, by sprzedać wyprodukowany gaz Ciągnik przerobiony na biogaz Przez CCS 21
Rentowność Można wybrać jeden z następujących sposobów poprawy rentowności instalacji biogazowej: Zwiększyć produkcję biogazu przy tym samym wsadzie biomasy Wyższe plony z upraw energetycznych Tańsze substraty (odpady) Obniżenie zużycia energii przez biogazownię Wysokowydajna technologia fermentacji aby skrócić czas retencji małych objętości. Efektywniejsza produkcja energii (ogniwa paliwowe, mikroturbiny gazowe, jednostki ORC) Niższe koszty pozbycia się masy pofermentacyjnej (przetwarzanie masy pofermentacyjnej) 22
Poprawa rentowności Więcej biogazu z tego samego wsadu Większa kontrola nad procesem (ph, lotne kwasy, skład gazu, temperatura) Stabilizacja procesu zasilania instalacji (ilość, skład czas) Wysokowydajne bakterie (badania) Dwuetapowy proces fermentacji zamiast jednoetapowego => Oddzielenie hydrolizy i metanizacji => lepsze warunki procesu Uwaga: 5% więcej biogazu z 1MWel może dać 60 000 /rocznie 23
Poprawa rentowności Wysokowydajne uprawy energetyczne Cel zależy od sytuacji: Badania nad różnymi odmianami roślin Właściciel biogazowni: dużoch 4 m 3 /t Producent: wysokie zbiory t/ha Uprawa na potrzeby własnej gazowni: dużoch 4 m 3 /ha Tańsze substraty Koszt kosubstratów stanowi dużą część kosztów eksploatacyjnych Wykorzystanie odpadów => od kosztów do opłaty składowiskowej Skoszona trawa z gospodarowania terenami zielonymi Problem: niska jakość ze względu na wysoka zawartość włókien i ligniny. (lignoceluloza) => Aby zwiększyć produkcję biogazu potrzebna jest obróbka wstępna. Uwaga: Należy oszacować, czy obróbka wstępna będzie uzasadniona pod względem energetycznym i finansowym. Trzeba porównać zużycie energii z dodatkowym biogazem/metanem. 24
Poprawa rentowności Przerabianie masy pofermentacyjnej Na obszarach, gdzie występuje nadwyżka gnojowicy, przerabianie masy pofermentacyjnej może być rentowne. Dzięki przerabianiu masy pofermentacyjnej koszty związane z odpadami mogą być zamienione na zyski. Należy oszacować, jaki rodzaj obróbki będzie opłacalny: Których związków trzeba się pozbyć? Koszty inwestycyjne Koszty energii Koszty konserwacji Koszt pozbycia się masy pofermentacyjnej Korzyści/ redukcja kosztów związanych z odpadami (często trudno ocenić nowy rynek) 25
Poprawa rentowności Przetwarzanie masy pofermentacyjnej Opcjonalnie: Suszenie frakcji stałej Duże zapotrzebowanie na ciepło (powinno być tylko w połączeniu z CHP lub zewnętrznym dostawca ciepła) Niższe koszty transportu frakcji stałej Możliwość sprzedaży jako nawozu lub spalenia Przechowywanie wysuszonej masy pofermentacyjnej w oborach jest lepsze dla zdrowia zwierząt 26
CZŁONEK WSPIERAJĄCY Dziękuję za uwagę Andrzej Wiszniewski www.nape.pl www.bioenergyfarm.eu 27