BIOMASA JAKO SUROWIEC ENERGETYCZNY

Czynniki wpływające na rynek paliwowy i zapotrzebowanie na energię odnawialną

• • • • • • • • • •

rozwój gospodarczy zasoby i wydobycie paliw kopalnych odkrycia nowych złóż i eksploatacja dotychczas niedostępnych ekologiczne (zanieczyszczenie spalinami i rekultywacja środowiska) kreowanie cen rynkowych paliw wpływ obciążeń fiskalnych na ceny detaliczne polityczne kulturowe (preferencje i zwyczaje) marketing i reklama badania i nowe technologie

Barrel i BTU

•1 Barrel = 42 U.S. galons = 158,987146 litrów

Barrel (baryłka) niemetryczna jednostka objętości używana na całym świecie w rozliczeniach paliwowych oraz określaniu wielkości wydobycia i zasobów ropy naftowej (1 gallon ~ 3,758 l)

•1 BTU ~ 252 kalorii ~ 1,055 dżula

( British thermal unit) – niemetryczna jednostka przeliczeniowa energii używana w USA i UK 1 BTU jednostka energii niezbędna do podniesienia temperatury jednego funta wody o 180 0 F (32-212 0 F)

Kraje o najwyższej konsumpcji ropy naftowej

•

Przewidywany i obecny poziom importu ropy w rejonach uprzemysłowionych i rozwijających świata

Budowa rurociągu Wybrzeże Atlantyku w Luisianie

Eksploatacja złóż o zasobach 1,6 bilionów baryłek z piasków nasączonych na powierzchni 38 tys. km 2 Kopalnie odkrywkowe w rejonie rzeki Athabasca w Kanadzie Gigantyczne koparki usuwają piach aż do skalnego podłoża na głębokości 75 m. Do uzyskania baryłki ropy potrzeba wydobyć 2 tony piasku. Syncrude produkuje około 240 tys. baryłek dziennie .

100

Zużycie energii ze źródeł odnawialnych na tle zużycia tradycyjnych paliw kopalnych w 2003 roku (10 15 Btu)

paliwa kopalne 84,4 80 60 40 20 0 energia atomowa 8,0 energia odnawialna 6,2

4 3 2,8 2 2,1

Zużycie energii ze źródeł odnawialnych (10 15 Btu)

1 0,6 0,3 0,2 0,1 0,1 0

Wykorzystanie energii odnawialnej w 2003 roku w poszczególnych sektorach (10 15 Btu)

4 energia elektryczna 3,6 3 2 1,8 1 0,4 0 0,1 0,2

Składowe ceny paliwa w USA

(cena za galon 1,57 $ , kurs 1$=3,455 PLN z 12.10.2004)

0,14 zł 0,22 zł za co płacą Amerykanie, tankując paliwo 0,39 zł 0,69 zł nieoczyszczona ropa rafinacja dystrybujca i marketing podatki stanowe i federalne

1,71 zł

Udział składowych ceny paliwa na przykładzie benzyny Shell V-pover 95

za co płacą Polacy, tankując paliwo 0,73 zł 0,08 zł cena sprzedawcy 0,08 zł akcyza 1,46 zł vat podatek drogowy opłata paliwowa

Składowe procentowe ceny paliwa w Polsce

42% za co płacą Polacy, tankując paliwo 18% 2% 2% 36% cena sprzedawcy akcyza vat podatek drogowy opłata paliwowa

•

Samochód hybrydowy Dokąd zmierzamy ?

•

napęd wodorowy

•

roponośne bituminy

•

biopaliwa

Cele rozwoju produkcji biopaliw

1.

    

2.

3.

Utworzenie nowych kierunków produkcji rolniczej w warunkach nadprodukcji artykułów żywnościowych, co w efekcie: zwiększa zatrudnienie w rolnictwie, powiększa dochody rolnicze, ogranicza wahania cen na produkty rolne, stabilizuje wielkości produkcji rolnej, stymuluje rozwój przemysłu lokalnego i obszarów wiejskich. Ochronę środowiska przyrodniczego poprzez ograniczenie emisji NO x i zamknięty obieg CO 2.

Poprawę bezpieczeństwa energetycznego kraju.

Odnawialne źródła energii w polityce energetycznej Unii Europejskiej

•

Biała Księga - Energia dla przyszłości odnawialne źródła energii Podwojenie udziału OZE z 6 do 12% w latach 1998-2010

•

Dyrektywy Komisji Europejskiej: 2001/77/WE - w sprawie promocji odnawialnych źródeł energii 2003/54/W elektrycznej zasad wewnętrznego rynku energii

Udział ilościowy energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych w całkowitej sprzedaży w latach 2001-2010 ma wynosić nie mniej niż: (wg rozporządzeń z 1999 i 2000 roku) 2,40% w 2001 r.

2,50% w 2002 r.

2,65% w 2003 r.

2,85% w 2004 r.

3,10% w 2005 r.

3,60% w 2006 r.

4,20% w 2007 r.

5,00% w 2008 r.

6,00% w 2009 r.

7,50% w 2010 r.

Nowe uregulowania prawne:

Definicja odnawialnych źródeł energii Definicja biomasy Wprowadzenie „świadectw pochodzenia” elektrycznej ze źródeł odnawialnych energii Wprowadzenie stawek wymiaru kar za nie wywiązywanie się z obowiązku zakupu energii elektrycznej z OZE Współspalanie biomasy

Odnawialne źródła energii Komponenty zrównoważonego rozwoju przynoszące wymierne efekty ekologiczno-energetyczne energia słoneczna energia wiatru energia wodna energia geotermalna energia z biomasy

Struktura produkcji energii pierwotnej ze źródeł odnawialnych w Polsce w 1999 r. (według ECBREC/IBMER)

Zasoby Biomasa Energia wodna Energia geotermalna Energia wiatru Energia s ł oneczna Razem Produkcja energii z OZE PJ 101,80 % 98,05 1,90 0,10 0,01 1,83 0,10 0,01 0,01 0,01 103,82 100,00

Gaz Biogaz z oczyszczalni ścieków 36 Biopaliwa 100 44 100 209,6 Słoma 195 Biogaz Odpady Potencjał techniczny biopaliw w Polsce (według EC BREC/IBMER) w PJ mm

Biomasa to „substancje pochodzenia roślinnego lub zwierzęcego, które ulegają biodegradacji, pochodzące z produktów, odpadów i pozostałości z produkcji rolnej lub leśnej, a także przemysłu przetwarzającego ich produkty, a także inne części odpadów, które ulegają biodegradacji”, z wyłączeniem odpadów drzewnych, mogących zawierać związki chlorowcopochodne, metale ciężkie lub związki tych metali, użyte do konserwacji lub powlekania drewna (Dz.

U. 2003 nr 104 poz. 971 § 2. pkt 2).

w

Biogaz

szczególności zwierzęcych lub to z „gaz pozyskiwany z biomasy, instalacji roślinnych, przeróbki oczyszczalni odpadów ścieków i składowisk odpadów” (Dz. U. 2003 nr 104 poz. 971 § 2.

pkt 3).

„ Świadectwa elektrycznej ze pochodzenia” źródeł odnawialnych zapobiec jej wtórnemu obrotowi energii maj ą Wysoko ść kary nie może być niższa niż dwukrotno ść elektrycznej i iloczynu średniej ceny energii różnicy ilości energii elektrycznej wymaganej do wypełnienia tego obowi ązku.

Wpływy z tytułu kar stanowią dochody Narodowego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej.

Bariery do pokonania

Dostępność biomasy we właściwym Czasie Miejscu Po właściwej cenie i wymaganych własnościach

Biomasa zebrana w promieniu do 80 km zabezpiecza ciągłą produkcję ok.60 MW t W wielu przypadkach trudno zgromadzić ilość biomasy zabezpieczającą produkcję 30 MW t

Definicja współspalania biomasy „ W przypadku wspólnego, w tej samej jednostce wytwórczej, spalania biomasy lub biogazu z innymi paliwami służącymi do wytwarzania energii elektrycznej lub ciepła, do energii wytwarzanej z odnawialnych źródeł energii zalicza się także część energii odpowiadającą procentowemu udziałowi energii chemicznej biomasy lub biogazu w całości energii chemicznej zużywanego paliwa do produkcji energii elektrycznej lub ciepła, obliczanej na podstawie rzeczywistych wartości opałowych tych paliw”.

Dlaczego współspalanie?

• • • • • •

Możliwość wykorzystania biomasy w już istniejących elektrowniach i elektrociepłowniach Kilkanaście energetycznych kotłów fluidalnych Minimalizacja ryzyka fluktuacji cen i dostępności biomasy Możliwość obniżenia emisji substancji gazowych Obniżenie emisji CO 2 Niskie koszty inwestycyjne (przy 5% dodatku biomasy nie potrzeba budować oddzielnej linii podawania paliwa)

Zgodnie z rozporządzeniem ministra gospodarki, pracy i polityki socjalnej począwszy od 1 lipca 2004 r energia ze współspalania biomasy lub biogazu z innymi paliwami w tej samej jednostce

Zalicza się do energii odnawialnej

Możliwość zmiany biomasy bogatej w olej lub cukier na biopaliwo

oleiste trzcina cukrowa, burak cukrowy, ziemniak, zboża odpady roślinne technologie: ekstrakcja estryfikacja fermentacja destylacyjna paliwa: bioolej biodiesel (RME) etanol fermentacja beztlenowa metan biogaz

Możliwość zmiany lignino-celulozowej biomasy na paliwo

słoma, miskantus, ślazowiec, topola, wierzba techno- logie: zagęszczanie (prasowanie) upłynnianie (uzyskiwanie substancji płynnych) gazyfikacja hydroliza paliwa: paliwo stałe (bale, brykiet) bioolej metanol syntetyczny gaz wodór etanol

Biopaliwa stałe

Energię cieplną lub elektryczną uzyskuje się poprzez spalanie lub gazyfikację biopaliw:

• • • • • • •

drzewa słoma wierzba krzewiasta (Salix viminalis) miskant olbrzymi (Miscanthus giganteus) ślazowiec pensylwański (Sida hermophrodita) topinambur (Helianthus tuberosus) inne gatunki roślin

Zasoby energii pozostałości leśnych przy wyrębie drzew:

• • • •

drewno handlowe z korą - 59% wierzchołki drzew - 5 % gałęzie i liście 21 % korzenie i karpina 15 %

Drzewa:

•

topole

Zalety:



możliwość zastosowania skróconych cykli produkcyjnych (3 – 10 lat)

 

intensywność wzrostu w wieku młodocianym (do 20 lat) plon 8 – 12 ton s. m. z 1 ha rocznie ( w warunkach klimatu umiarkowanego w Europie) Wady:

 

długi okres wegetacyjny potrzebny do osiągnięcia wysokiej produkcyjności duże wymagania klimatyczne, glebowe i wodne



wycinanie odrośli powoduje silny stres fizjologiczny i osłabienie żywotności roślin

Drzewa

•

robinia akacjowa

Zalety:



możliwość zastosowania skróconych cykli produkcyjnych (3 – 10 lat)

 

skromne wymagania wodne duża tolerancja w stosunku do zasobność gleby w podstawowe składniki



pokarmowe przydatna w rekultywacji, ochronie przed erozją Wady:



w warunkach polskich wymagane jest sprawdzenie możliwości przywrócenia gruntów pod plantacjami do użytkowania rolniczego lub zagospodarowania leśnego



produkcja na dużą skalę wymaga zastosowania specjalistycznych maszyn

Słoma:

Rocznie w kraju zbiera się około 29 mln ton słomy zbóż.

W zagospodarowaniu słomy należy uwzględnić trzy pozycje:

 

pasza i ściółka; zużycie na przyoranie – ilość warunkująca utrzymanie zrównoważonego bilansu substancji organicznej gleby;



nadwyżki na alternatywne zagospodarowanie, w tym na cele energetyczne Wyniki przeprowadzonych szacunków wskazują, że w skali kraju na cele energetyczne można przeznaczyć około 9 mln ton słomy rocznie. Przy czym nadwyżki te są bardzo zróżnicowane regionalnie.

Wartość energetyczna słomy – 15 MJ/kg, a więc 1,5 kg słomy równoważy 1 kg węgla średniej jakości.

Szacunkowy bilans słomy w woj. lubelskim w tys. ton

Zbiór Ściółka i pasza Na przyoranie Nadwyżka 2 530 1650 350 530

Wierzba krzewiasta (wiklina)

Zalety:



duże plony– roczny przyrost suchej masy drewna wynosi 12-19 t/ha, w zależności od warunków siedliskowych odmiany i częstotliwości zbioru. W lesie roczny przyrost drewna szacuje się na około 2,5 t s. m. /ha/rok;



małe nakłady energetyczne na produkcję – roślina wieloletnia (okres użytkowania plantacji około 20 - 25 lat), małe zużycie nawozów i środków ochrony roślin. Wskaźnik efektywności energetycznej (Ee) wynosi powyżej 10;

 

tanie sadzonki (zrzezy); możliwość wykorzystania w produkcji wielu typowych maszyn rolniczych.

Wady:



duże potrzeby wodne-dobre gleby lub okresowo nadmiernie uwilgotnione;



mała zawartość suchej masy ( 50%)

Miskant olbrzymi (Miscanthus x giganteus)

Wieloletnia trawa pochodząca z Azji (Chiny, Japonia) Zalety:

•

duże plony biomasy (nawet do 20-30 t/ha/rok suchej masy):

• •

duża zawartość s. m. (do 80%); małe potrzeby nawozowe.

Wady:

•

sterylność mieszańca (triploidu) - rozmnażanie tylko wegeta-

•

tywnie (rozłogi korzeniowe, podział karp lub kultury in vitro); niebezpieczeństwo wymarzania, szczególnie w pierwszym roku po posadzeniu.

Ślazowiec pensylwański (Sida hermaphrodita)

Wieloletnia roślina pochodząca z Ameryki Pn, rosnąca w postaci kęp złożonych z kilku łodyg o średnicy dochodzącej do 25 – 35 mm i wysokości 3,0 – 3,5 m. Wilgotność przy zbiorze 20-30% Rozmnażanie - odrosty korzeniowe, podzielone karpy, rozsada uzyskiwana z nasion, a nawet wysiew nasion bezpośrednio do gruntu (siła kiełkowania zmienna w latach).

Plon może dochodzić do 20 – 25 t/ha/rok s. m.

Brak natomiast informacji odnośnie możliwości uprawy tej rośliny na słabszych glebach.

Topinambur (Helianthus tuberosus)

Roślina wieloletnia pochodząca z Ameryki Pn. Plon użytkowy - zaschłe łodygi o średnicy 2 – 3 cm i wysokości 2 – 3 m oraz bulwy.

Łodygi mogą być przeznaczane do bezpośredniego spalania lub produkcji biogazu, zaś bulwy nadają się do produkcji alkoholu lub biogazu.

Zalety – duży plon biomasy (łodyg oraz bulw), małe wymagania glebowe oraz łatwe rozmnażanie poprzez wysadzanie bulw.

Wady – mała gęstość (gąbczasty miąższ), duże nakłady pracy na zbiór.

Warunki zaliczenia agroenergetyki do scenariusza rozwoju zrównoważonego

 

Zachowanie pierwszeństwa w produkcji żywności i pasz Nie przekraczanie w strukturze zasiewów oszacowanej dla każdego regionu w drodze badań naukowych, udziału poszczególnych gatunków



Odpowiednia rejonizacja

Wskazania rejonizacyjne dla plantacji energetycznych:

    

odłogi i nieużytki tereny zdegradowane przez eksploatację surowców naturalnych grunty orne (klasy V-VI) trwałe użytki zielone strefy buforowe (zgodnie z założeniami programów rolno-środowiskowych): wzdłuż dróg wokół wysypisk odpadów wokół użytków ekologicznych i oczek wodnych na glebach zagrożonych erozją wietrzną i wodną korzeniowe oczyszczalnie ścieków

Praktyczne zalecenia powinny być oparte na:

 

Wynikach badań ścisłych Obserwacjach polowych Celem:



Określenia dopuszczalnego udziału roślin energetycznych w strukturze zasiewów



Wypracowania zabezpieczeń przed niekontrolowanym rozprzestrzenianiem się gatunku



Określenia wpływu na krajobraz



Określenia zagrożeń przez choroby i szkodniki

Podsumowani

e Odnawialne źródła energii, w tym przede wszystkim biomasa będą odgrywać coraz większą rolę w zaspakajaniu potrzeb energetycznych w gminach i regionach Biomasa nigdy nie zastąpi konwencjonalnych źródeł energii; ma jedynie je uzupełniać Biomasa będzie wykorzystywana przede wszystkim w celu zaspokojenia potrzeb odbiorców rozproszonych Parki energetyczne wykorzystujące OZE uruchamiają cenne inicjatywy gospodarcze i generują nowe miejsca pracy Systemy energetyczne na biomasę pozwolą firmom pozyskać atrakcyjne źródła finansowania planowanych inwestycji odtworzeniowych

Dziękuję za uwagę