ROZWÓJ PRODUKCJI BIOPALIW W UNII EUROPEJSKIEJ



Podobne dokumenty
Emisja CO2 z upraw biopaliw

WYSOKOTEMPERATUROWE ZGAZOWANIE BIOMASY. INSTYTUT BADAWCZO-WDROŻENIOWY MASZYN Sp. z o.o.

Wykorzystanie biogazu jako paliwa transportowego

Konwersja biomasy do paliw płynnych. Andrzej Myczko. Instytut Technologiczno Przyrodniczy

Spis treści. Wykaz ważniejszych skrótów i symboli... XIII VII

Biogaz i biomasa -energetyczna przyszłość Mazowsza

Spis treści. Wykaz ważniejszych skrótów i symboli

Wpływ składu mieszanki gazu syntetycznego zasilającego silnik o zapłonie iskrowym na toksyczność spalin

W temperaturze 850 stopni... Zgazowanie zrębków parą wodną

Biopaliwa w transporcie

BIOPALIWA DRUGIEJ GENERACJI

BioMotion. Wprowadzenie do dyskusji

Warszawa, dnia 30 czerwca 2017 r. Poz ROZPORZĄDZENIE MINISTRA ENERGII 1) z dnia 12 czerwca 2017 r.

Planowanie Projektów Odnawialnych Źródeł Energii Oleje resztkowe

Odpady zastępują biomasę

Geoinformacja zasobów biomasy na cele energetyczne

Czym zastąpić ropę? Autor: prof. zw. dr hab. inż. Włodzimierz Kotowski. ( Energia Gigawat nr 4/2010)

Green University Project

Niemcy postawili na pelety

Marlena Owczuk Biodiesel, a ochrona środowiska. Studia Ecologiae et Bioethicae 4,

ESTRY METYLOWE POCHODZENIA ZWIERZĘCEGO JAKO PALIWO ROLNICZE. mgr inż. Renata Golimowska ITP Oddział Poznań

Instytut Maszyn Przepływowych im. R. Szewalskiego Polskiej Akademii Nauk Wysokotemperaturowe zgazowanie biomasy odpadowej

OCENA ZAPOTRZEBOWANIA NA ENERGIĘ ORAZ POTENCJAŁU JEGO ZASPOKOJENIA ZE SZCZEGÓLNYM UWZGLĘDNIENIEM ODNAWIALNYCH ŹRÓDEŁ ENERGII W LATACH

Metan z procesów Power to Gas - ekologiczne paliwo do zasilania silników spalinowych.

TECHNOLOGIA PLAZMOWA W ENERGETYCZNYM ZAGOSPODAROWANIU ODPADÓW

Eter Dimetylowy ze Źródeł Odnawialnych

Wykorzystanie biomasy. w energetyce

OTRZYMYWANIE BIODIESLA W PROCESIE TRANSESTRYFIKACJI OLEJU ROŚLINNEGO

Tajlandia odnawialna...

BIOETANOL Z BIOMASY KONOPNEJ JAKO POLSKI DODATEK DO PALIW PŁYNNYCH

Wielkie zgazowanie w małej elektrociepłowni

Energia słoneczna i cieplna biosfery Pojęcia podstawowe

Efektywny rozwój rozproszonej energetyki odnawialnej w połączeniu z konwencjonalną w regionach Biomasa jako podstawowe źródło energii odnawialnej

PRODUKCJA BIOETANOLU Z BURAKÓW W CUKROWYCH EUROPEJSKA I POLSKA PERSPEKTYWA. Andrzej Zarzycki. Wiedemann Polska

Magdalena Borzęcka-Walker. Wykorzystanie produktów opartych na biomasie do rozwoju produkcji biopaliw

Kierunki i dobre praktyki wykorzystania biogazu

Warszawa, dnia 19 maja 2017 r.

SYSTEMY ENERGETYKI ODNAWIALNEJ B.22 PODSUMOWANIE

Wydział Mechaniczno-Energetyczny

gospodarki energetycznej Cele polityki energetycznej Polski Działania wspierające rozwój energetyki odnawialnej w Polsce...

OCENA ZAPOTRZEBOWANIA NA ENERGIĘ ORAZ POTENCJAŁU JEGO ZASPOKOJENIA ZE SZCZEGÓLNYM UWZGLĘDNIENIEM ODNAWIALNYCH ŹRÓDEŁ ENERGII W LATACH

Biopaliwo do silników z zapłonem samoczynnym i sposób otrzymywania biopaliwa do silników z zapłonem samoczynnym. (74) Pełnomocnik:

Możliwości wykorzystania recyklingu energetycznego odpadowych tworzyw sztucznych do sprężania gazu ziemnego dla potrzeb zasilania

Każdego roku na całym świecie obserwuje się nieustanny wzrost liczby odpadów tworzyw sztucznych pochodzących z różnych gałęzi gospodarki i przemysłu.

Wykorzystanie biomasy na cele energetyczne w UE i Polsce

PIROLIZA. GENERALNY DYSTRYBUTOR REDUXCO :: ::

PIROLIZA BEZEMISYJNA UTYLIZACJA ODPADÓW

Dziennik Urzędowy Unii Europejskiej

2) uprawianej na obszarach Unii Europejskiej wymienionych w wykazie określonym w przepisach wydanych na podstawie art. 28b ust.

Jednostkowe stawki opłaty za gazy lub pyły wprowadzane do powietrza z procesów spalania paliw w silnikach spalinowych 1)

Baza danych do oceny emisji gazów cieplarnianych podczas uprawy roślin na biopaliwa. Magdalena Borzęcka-Walker

Piotr MAŁECKI. Zakład Ekonomiki Ochrony Środowiska. Katedra Polityki Przemysłowej i Ekologicznej Uniwersytet Ekonomiczny w Krakowie

OCENA ZAPOTRZEBOWANIA NA ENERGIĘ ORAZ POTENCJAŁU JEGO ZASPOKOJENIA ZE SZCZEGÓLNYM UWZGLĘDNIENIEM ODNAWIALNYCH ŹRÓDEŁ ENERGII W LATACH

Spis treści. Wstęp 11

Rada Unii Europejskiej Bruksela, 26 listopada 2015 r. (OR. en)

Biomasa jako źródło energii odnawialnej Dr inż. Tomasz Piechota Katedra Agronomii Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu

Biogazownie w Polsce i UE technologie, opłacalność, realizacje. Anna Kamińska-Bisior

Wprowadzenie. 1. Biopaliwa

Rynek biopaliw w Polsce stan obecny i prognozy w świetle posiadanego potencjału surowcowego i wytwórczego KAPE

NOVAGO - informacje ogólne:

Wykład 3. Zielona chemia (część 2)

Bezemisyjna energetyka węglowa

INOWACYJNOŚĆ W ZAKRESIE ODNAWIALNYCH ŹRÓDEŁ ENERGII I WIZJA ROZWOJU BIOENERGII

Biomasa: Surowiec gospodarki światowej

Ramowe regulacje stosowania biopaliw w Polsce i Unii Europejskiej

Jacek Nowakowski Gas Business Development Manager

Załącznik nr 2B do Kontraktu. Paliwo

Układ zgazowania RDF

Paliwa z glonów. Sinice mogą być poŝyteczne... Autorzy: Włodzimierz Kotowski, Eduard Konopka ) ( Energia Gigawat nr 2-3/2009)

Rolniczy potencjał surowcowy produkcji biopaliw zaawansowanych w Polsce

Michał Cierpiałowski, Quality Assurance Poland

PROGRAM WDROŻENIA PALIW ALETERNATYWNYCH w MZK SŁUPSKS

Oleje napędowe. Produkcja

Odnawialne źródła energii (OZE) a obecna i przyszła Wspólna Polityka Rolna

Odnawialne Źródła Energii w systemach grzewczych. Edmund Wach Bałtycka Agencja Poszanowania Energii S.A.

Zagadnienia hydrokonwersji olejów roślinnych i tłuszczów zwierzęcych do węglowodorowych bio-komponentów parafinowych (HVO)

Wartości opałowe (WO) i wskaźniki emisji CO 2 (WE) w roku do raportowania w ramach. Systemu Handlu Uprawnieniami do Emisji.

PAŃSTWOWA WYŻSZA SZKOŁA ZAWODOWA W NOWYM SĄCZU SYLABUS PRZEDMIOTU. Obowiązuje od roku akademickiego: 2009/2010

Ekonomiczno-techniczne aspekty wykorzystania gazu w energetyce

(12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego:

Nazwisko...Imię...Nr albumu... ZGAZOWANIE PALIW V ME/E, Test 11 (dn )

Kierunki zmian legislacyjnych w odniesieniu do biomasy na cele energetyczne.

Zaawansowane zastosowanie biomasy w przemyśle chemicznym

Elektrociepłownia zasilana gazem drzewnym

PL B1. INSTYTUT CHEMII PRZEMYSŁOWEJ IM. PROF. IGNACEGO MOŚCICKIEGO, Warszawa, PL

Stawki akcyzy na Ukrainie (według stanu na dzień 1 czerwca 2016 roku)

Od uwęglania wysegregowanych odpadów komunalnych w wytwórniach BIOwęgla do wytwarzania zielonej energii elektrycznej

PL B1. ECOFUEL SPÓŁKA Z OGRANICZONĄ ODPOWIEDZIALNOŚCIĄ, Jelenia Góra, PL BUP 09/14

Biogazownie w energetyce

Odnawialne Źródła Energii w systemach grzewczych. Edmund Wach Bałtycka Agencja Poszanowania Energii S.A.

WBPP NATURALNE ZASOBY ODNAWIALNYCH ŹRÓDEŁ ENERGII I SPOSOBY ICH WYKORZYSTANIA (BIOMASA, BIOPALIWA)

Departament Energii Odnawialnej. Ustawa o biokomponentach i biopaliwach ciekłych - stan obecny, proponowane zmiany

Rys. 1 Rozwój kotłowni opalanych peletami drewna na terenie Niemiec w latach

Wartości opałowe (WO) i wskaźniki emisji CO 2 (WE) w roku do raportowania w ramach. Systemu Handlu Uprawnieniami do Emisji.

Wykaz ważniejszych oznaczeń, skrótów, jednostek 13 Przedmowa 17 Wstęp Charakterystyka biopaliw 21

Potencjał biomasy nowe kierunki jej wykorzystania

B i o p a l i w a. Dlaczego biopaliwa?

Otrzymywanie paliw płynnych z węgla

Dlaczego biopaliwa? biomasy,

Instytut Technologiczno-Przyrodniczy odział w Warszawie. Zakład Analiz Ekonomicznych i Energetycznych

Transkrypt:

Prof. dr hab. inż. Włodzimierz Kotowski Wyższa Szkoła Ekonomii i Administracji w Bytomiu ROZWÓJ PRODUKCJI BIOPALIW W UNII EUROPEJSKIEJ Rozwój produkcji biopaliw bywa nie tylko stymulowany rosnącymi cenami oraz szybko malejącymi zasobami nieodnawialnych nośników energii, ale również pokaźną i stale zwiększającą się wytwórczością różnorakiej biomasy, którą w relatywnie prosty sposób przetwarza się do etanolu, ekologicznego oleju napędowego powszechnie określanego jako biodiesel oraz do syntetycznej ropy. Dodatkowym czynnikiem rozwoju tych procesów jest ograniczenie emisji do atmosfery gazów cieplarnianych wraz z innymi zanieczyszczeniami, a nawet truciznami. Biopaliwa są definiowane jako odnawialne nośniki energii, uzyskiwane z biomasy, którą traktuje się jako składową organicznych materiałów ekosystemu. Alternatywne składniki oraz bazy surowcowe wytwarzania biopaliw Dla silników Otta oraz Diesla istnieją różnorakie opcje paliwowe [1-4]. Obok bazy nieodnawialnych surowców: gaz ziemny, który wg procesu Fischera-Tropscha przetwarza się obecnie do syntetycznej ropy (Gtl-Gas-to-Liguid), czy węgiel (Gtl-Coalto-Liguid), są biopaliwa, które można również wytwarzać z biomasy na tej samej drodze technologicznej (Btl-Biomass-to-Liguid) [5]. Obecnie istnieją następujące opcje wytwarzania biopaliw o rozmaitych możliwościach stosowania: - Biodiesel, bywa wytwarzany na drodze katalitycznej reestryfikacji olejów roślinnych z metanolem. W tym procesie wydziela się z surowca około 10% mas. gliceryny, którą zastępuje metanol. Tak powstają estry metylowe kwasów tłuszczowych. W Europie wśród olejów roślinnych dominuje olej rzepakowy, który można zastąpić tłuszczami zwierzęcymi oraz przepracowanymi olejami roślinnymi. Gęstość produktu wynosi 0,88 kg/l, a ciepło spalania 32,65 MJ/l (37,1 MJ/kg), które jest niższe od oleju napędowego ropy. 1 litr biodiesla wg wartości spalania zastępuje 0,91 l oleju napędowego. 1

Oba te paliwa można mieszać z sobą w dowolnej proporcji i każde z nich bywa stosowane również samodzielnie w silnikach Diesla (jeśli wytwórcy aut zezwalają na stosowanie samego biodiesla). Najczęściej tankowane są mieszanki 5,5% obj. biodiesla w oleju napedowym z ropy, co zapewnia pełne spalanie (bez tworzenia się sadzy) tego drugiego. Produkcja biodiesla w Unii Europejskiej charakteryzuje się pokaźną dynamiką rozwojową w latach 1992-2005, co demonstruje rys. 1, a dla wybranych krajów UE ilustruje rys. 2. Natomiast kształtowanie się kosztów wytwarzania biodiesla w większości krajów Europy w roku 2005 ujęto rys.3. - Oleje roślinne są nie tylko surowcem dla wytwórczości biodiesla, ale mogą być zastosowane bezpośrednio do napędu wolnoobrotowych silników pojazdów i maszyn w rolnictwie oraz w przemyśle budowlano-montażowym. Konieczne są niewielkie uzupełnienia w aucie między innymi drugi zbiornik paliwa, ogrzewany spalinami do około 130-150 C dla uzyskania optymalnej lepkości wtryskiwanego do cylindrów oleju. Gęstość oleju roślinnego wynosi 0,92 kg/l, a ciepło spalania 34,59 MJ/l (37,6 MJ/kg). Porównując te wartości z olejem napędowym z ropy, trzeba 1 litr pierwszego, jako ekwiwalentu 0,96 litra drugiego. Różnice w cenach między biopaliwem a olejem napędowym z ropy czynią koszty koniecznych przeróbek w aucie w ostatecznym bilansie opłacalnymi. - Etanol bywa nie tylko wytwarzany z surowców, zawierających cukier czy krochmal (zboże, kartofle), ale również lignocelulozę (drewno, słomę, trawę i odpady organiczne). Gęstość produktu wynosi 0,79 kg/l, a wartość opałowa 21,17 MJ/litr (26,8 MJ/kg). W odniesieniu do tej wartości opałowej 1 litr etanolu równoważy 0,65 litra benzyny. Wg norm europejskich dopuszcza się dodawanie 5% etanolu do benzyn, aczkolwiek istniejące konstrukcje silników Otta dopuszczają 10-procentowy udział tego biopaliwa w tym, pochodzącym z przerobu ropy. Etanol bywa również stosowany do produkcji etylowego eteru tertbutylowego na jonitowym katalizatorze w temperaturze otoczenia wg reakcji: CH 3 - CH 2 -OH + CH 2 = CH-CH 2 -CH 3 CH 3 -CH 2 -O- CH-CH 2 -CH 3 CH 3 2

Proces jest silnie egzotermiczny i dla zapewnienia efektywnego chłodzenia strefy syntezy przebiega w kilku reaktorach z intensywnym chłodzeniem, co ilustruje rys. 5, obejmujący następujące węzły: - Trójstopniowy węzeł reakcyjny z dwoma równolegle pracującymi reaktorami rurkowymi w pierwszym stopniu, a potem dwoma szeregowymi reaktorami zbiornikowymi. - Kolumna rektyfikacyjna z dolnym odbiorem eteru etylo-tertbutylowego (EETB). - Odzysk etanolu z kolumną ekstrakcyjną przy użyciu wody. - Oczyszczanie frakcji C 4 od związków tlenowych na drodze odsorpcji oraz destylacji stripingowej. Ilość dodawanego etanolu do benzyn w wybranych krajach Unii Europejskiej w 2004 roku ujmuje poniższa tabela: 1 Niemcy 210 000 ton 2 Francja 80 887 ton 3 Polska 38 000 ton 4 Szwecja 200 000 ton 5 Hiszpania 152 000 ton 6 Czechy 47 000 ton 7 Litwa 2 000 ton Razem 729 887 ton Koszty produkcji etanolu w krajach Unii Europejskiej w 2004 roku ilustruje rys. 4 z uwzględnieniem buraków cukrowych i pszenicy jako surowców. - Syntetyczna ropa, zwana w skali międzynarodowej Sun-Fuel, obejmuje węglowodory w konfiguracji łańcuchowej. Wytwarza się ją na drodze tlenowo-parowego zgazowania, przede wszystkim drewna i słomy z możliwością dodawania do powyższych odpadów organicznych (łącznie z wyselekcjonowanymi odpadami komunalnymi). Wytworzony na tej drodze gaz syntezowy, zawieszający mieszaninę tlenku węgla i wodoru, zostaje z udziałem katalizatorów (najczęściej żelazowych) przetworzony do syntetycznej ropy metodą Fischera-Tropscha. Uzyskany produkt charakteryzuje się gęstością w granicach 0,76-0,79 kg/l oraz ciepłem spalania 33,45 MJ/l (43,9 MJ/kg). Wg tego ostatniego parametru 1 litr tak wytworzonej 3

syntetycznej ropy jest ekwiwalentem 0,97 litra oleju napędowego z ropy neutralnej. Istnieje kilka technologii przetwarzania biomasy do ropy syntetycznej, ale najbardziej dojrzałą badawczo-wdrożeniowo jest niemiecka wersja pod nazwą CHOREN. Opracowano ją na uniwersytecie technicznym, w akademii górniczej we Freibergu. Jest to wysoce efektywny proces, tym znamienny, że z 1 ha uprawy roślin energetycznych przykładowo wierzby krzaczastej uzyskuje się aż 4 tony paliw silnikowych. Tymczasem w przypadku uprawy rzepaku, z 1 ha można uzyskać jedynie jedną tonę biodiesla. Schemat procesowy wytwarzania syntetycznej ropy z biomasy metodą CHOREN ilustrują rys. 6a-b. Wg rys. 6-a zrębki drewna poddaje się pirolizie w temperaturze 550-600 C, a uzyskane opary, gaz z węglem drzewnym poddaje się następnie tlenowo-parowemu zgazowaniu. Znamiennym w tej operacji jest wdmuchiwanie rozpylonego węgla drzewnego do płomienia zgazowania. Tu bowiem powstający ubocznie ditlenek węgla reaguje z węglem drzewnym wg reakcji Boudourda CO 2 + C 2CO Dzięki czemu odpadowy składnik procesu zgazowania zostaje przemieniony w główny komponent procesu syntezy Fischera-Tropscha, biegnący wg reakcji H kat. Fe 2CO + H2 C + CO2 H co już ilustruje rys. 5-b. Wytwarzanie składników syntetycznej ropy można z mieszaniny CO + H 2 przeprowadzić w rozmaitych reaktorach i na różnych katalizatorach. Dziś dominują katalizatory żelazowe. Ich preparatyką można w znacznych granicach regulować stosunek wytwarzanej benzyny do oleju napędowego. Na tym rysunku przedstawiono reaktor z fluoidalnym złożem katalizatora. Proces syntezy Fischera-Tropscha jest silnie egzotermiczny, co wymusza montaż kotła wodnoparowego w reaktorze. Pylisty katalizator jest w obiegu i reaktywowany wypalaniem osadzającego się na nim koksu. Na podkreślenie zasługuje fakt, że olej napędowy z tej syntezy ma liczbę cetanową powyżej 70 jednostek, podczas gdy uzyskany z ropy utrzymuje ten parametr poniżej 57 jednostek. 4

W warunkach RFN omawiany proces będzie konkurencyjny do naturalnej ropy przy jej cenie 73-75 USD/baryłkę. W zakończeniu należy podkreślić, że w skali pilotowej opanowano bezpośrednią przemianę biomasy do gazu wysokowodorowego dla ogniw paliwowych na drodze zgazowania powyższej samą parą wodną o parametrach nadkrytycznych w granicach 780-850 C. Pierwszą instalację tego typu uruchomili w 2004 roku Austriacy w miejscowości Güssing [6]. Poza tym opanowano wydzielanie czystego metanu z wiejsko-gminnych biogazowni, przetwarzających na drodze beztlenowej fermentacji odpady przemysłu rolnospożywczego. Metan ten, o czystości 98% obj. nadaje się jako paliwo do silników spalinowych [7]. Oba te procesy są obecnie na etapie pojedynczych wdrożeń przemysłowych i w bilansie paliw silnikowych nie zajmują żadnych znaczących pozycji. W średnim oraz dłuższym horyzoncie czasowym powstaną nowe, wielce obiecujące opcje procesowe wytwarzania paliw silnikowych z biomasy oraz różnorakich odpadów organicznych tak komunalnych, jak i przemysłowych. Rozmiar tych działań badawczo-wdrożeniowych będzie jednak zależał od rozmiarów wsparcia przez parlamenty i rządy przede wszystkim krajów wysokorozwiniętych. SUMMARY The determinant factors were presented for rapid growth in the production of biofuels. Not only was conversion of vegetable oils to the environmentally-friendly diesel oil shown but also the possibility of using the neat vegetable oil as a fuel for Diesel engines was described. Also, the processes were characterised for the production of ethanol from specific feeds, and so was the production of synthetic petroleum by the Fischer- Tropsch method based on gasification of biofuels. Principal European producers of ethanol-containing gasoline grades were specified. 5

LITERATURA [1] Gülzow V., Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe, RFN, 2006, s. 74. [2] Evers D., Europäischer Biodieselverband, European Biodiesel Board, RFN, 2005, s. 56 [3] Schmitz N., Biokraftstoffe eine vergleichende Analyse; Bundesministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz, RFN, 2006. [4] USDA, Gain report E35058, IE-Studie, RFN, 2005, s. 251 [5] Baitz M., Vergleichende Ökokbilanz von SunDiesel (Choren-Verfahren) und konventionellem Dieselkraftstoff, Volkswagen AG und DaimlerChrysler AG, RFN, 2004, s. 187 [6] Kotowski W., Przemysł Chemiczny, 2006, s. 1284 [7] Kotowski W., Gigawat Energia, 2006, t 25, s. 82 6