BIOMASA


Największe nadzieje na wykorzystanie, jako odnawialnego źródła energii, są wiązane z biomasą. Jej udział w bilansie paliwowym energetyki odnawialnej w Polsce rośnie z roku na rok. Biomasa może być używana do celów energetycznych w pro­cesie bezpośredniego spalania biopaliw stałych (drewna, słomy), gazowych w postaci biogazu lub przetwarzania na paliwa ciekłe (olej, alkohol). W warunkach polskich, w najbliższej perspektywie, można spodziewać się znacznego wzrostu zainteresowa­nia wykorzystaniem biopaliw stałych – drewna i słomy. 38 elektrociepłowni spalają­cych biomasę posiadało do 30.09.2016 r. moc elektryczną równą 1 273,115 MW, 44 elektrownie ze spalania biomasy (współspalanie) uzyskały moc ok. 2050 MW.

W ostatnich dwóch latach, obserwuje się dynamiczny wzrost produkcji urzą­dzeń do peletowania biomasy. Coraz większym zainteresowaniem cieszą się rów­nież pelety wśród użytkowników pieców grzewczych, ze względu na niższe koszty ogrzewania (w porównaniu z węglem, czy gazem). Szacuje się, że w Polsce w roku 2015 wykorzystano biomasę do produkcji energii cieplnej, mechanicznej, elektrycz­nej w ilości ok. 203,216 PJ (4,856 Mtoe – cieplnej i mechanicznej ok. 95,9%, elektrycznej ok. 4,1%). Potencjał techniczny biomasy wynosi ok. 407 PJ.

 

Drewno

Lasy stanowią ok. 28,9% powierzchni kraju, z tego państwowe zajmują 7,4 mln ha. W ostatnich latach w Lasach Państwowych pozyskuje się rocznie średnio ok. 34 mln m3 drewna, w tym 2,5 mln m3 drewna opałowego. Generalna Dyrekcja Lasów Państwowych szacuje, że dalsze 22,5 mln m3 odpadów drzewnych pozo­staje w lasach, ze względu na ograniczony popyt. Znaczne ilości odpadów drzew­nych powstają także w przemyśle drzewnym. Wykorzystanie drewna na cele opałowe w Polsce ma długą tradycję. Liczbę instalacji opalanych drewnem szacuje się na ponad 100 000 szt. W tej liczbie mieszczą się zarówno małe, nowoczesne kotły do zgazowania drewna z kontrolowanym procesem spalania (kilka tysięcy sztuk), jak również tzw. kotły „wielopaliwowe” lub kotły węglowe z dopuszcze­niem stosowania drewna jako paliwa zastępczego, stosowane zazwyczaj w gospo­darstwach domowych i rolnych oraz ok. 110 większych kotłowni przemysłowych (o mocach w zakresie 0,140 MW), pracujących w zakładach przerobu drewna i w przemyśle meblarskim. Największe moce kotłów i bloków energetycznych oraz największe zużycia odpadów drzewnych produkcyjnych, występuje w zakładach przemysłu celulozowo-papierniczego. W sektorze komunalnym istnieje zaledwie kilka ciepłowni bazujących na odpadach pozyskiwanych w gospodarce leśnej (o mocach 0,52,5 MW). Na początku 2015 r. całkowitą moc nowoczesnych ko­tłów na drewno w gospodarstwach domowych, przemyśle drzewnym oraz sektorze komunalnym w Polsce oceniano na ok. 6620 MW. Dynamicznie wzrasta zużycie drewna opałowego przy spalaniu go w turbokominkach. W planach Ministerstwa Gospodarki zapisane są propozycje, zmierzające do stymulowania wzrostu upraw wierzby energetycznej, ze względu na wzrastające zapotrzebowania na pelet (jest on współspalany z miałem węglowym) w energetyce zawodowej. W ostatnich dwóch latach obserwuje się rozwój małych firm produkujących pelety z odpadów drewna. Potencjał techniczny do wykorzystania drewna wynosi ok. 68,3 PJ.

 

Słoma

Polskie rolnictwo produkuje rocznie ok. 35 mln ton słomy (głównie zbo­żowej i rzepakowej), oraz siana. Zakłada się, że na cele energetyczne można będzie wykorzystać ok. 4-6 mln ton. Nadwyżki słomy występują przede wszystkim w gospodarstwach rolnych północnej i zachodniej Polski. Słoma może być wyko­rzystana dla celów energetycznych, przynosząc dodatkowe dochody lub oszczędno­ści gospodarstwom rolnym. Obecnie słoma na cele energetyczne wykorzystywana jest w ok. 22 ciepłowniach osiedlowych, o łącznej mocy zainstalowanej ok. 19 MW. Zainstalowane moce eksploatowanych kotłowni wahają się od 0,5 do 5,5 MW. Szacuje się, iż do końca 2016 r. zainstalowano około 420 kotłów na słomę w go­spodarstwach rolnych, o łącznej mocy 39 MW. Znaczna część nadwyżek wy­palana jest na polach, co powoduje poważne zagrożenie dla środowiska i zdrowia mieszkańców. Od roku 2007 obserwuje się dynamiczny rozwój firm, produkujących urządzenia do peletowania słomy, powiększa się również ilość gospodarstw rolnych, produkujących pelety.

Na podstawie zapisów zawartych w aktach prawnych Ministerstwa Gospodarki i Ministerstwa Środowiska, dotyczących perspektyw rozwoju OZE w Polsce, można wnioskować, że w najbliższym czasie zostaną podjęte działania, które zdynamizują proces wykorzystania słomy do celów grzewczych. Potencjał techniczny do wyko­rzystania słomy wynosi ok. 495 PJ.

 

Gaz z czynnych składowisk odpadów

W Polsce zarejestrowanych jest obecnie ok. 815 czynnych składowisk odpadów, przy czym na większości z nich nie ma pełnej kontroli emisji gazu wysypiskowego (ok. 60% CH4), który dostając się do środowiska powoduje, m.in. wiele zagrożeń dla zdrowia i życia ludzi i w sposób znaczący wpływa na pogłębianie się efektu cieplar­nianego. Główny potencjał techniczny gazu wysypiskowego w Polsce związany jest z eksploatacją ok. 100 większych wysypisk komunalnych. Z powodu częstego braku odpowiednich uszczelnień masy składowanych odpadów, zasoby gazu wysy­piskowego możliwe do pozyskania nie przekraczają 3045% ich całkowitego poten­cjału technicznego, powstającego na wysypisku. Najlepszym sposobem ograniczenia zagrożeń dla środowiska, spowodowanych emisjami gazu wysypiskowego, jest zbu­dowanie instalacji do jego odzysku i ewentualnego energetycznego wykorzystania.Obecnie technologie energetycznego wykorzystania gazu wysypiskowego (głów­nie do produkcji energii elektrycznej lub w skojarzeniu z produkcją energii cieplnej), należą do najszybciej rozwijających się gałęzi energetyki odnawialnej na świecie. W Polsce jeszcze w 1998 r. działało tylko kilka instalacji. Pierwsze wdrożenia doty­czyły, jak dotąd instalacji produkcyjnych tylko energię elektryczną, zaś moc zainsta­lowana na poszczególnych składowiskach na ogół nie przekraczała 200 kW. Aktual­nie istnieje tendencja budowy instalacji większych (powyżej 1 MW) lub zwiększania mocy instalacji już istniejących. Energia cieplna jest najczęściej zużywana na potrze­by własne operatora wysypiska lub jest sprzedawana do miejskiej sieci ciepłowni­czej, bądź innych odbiorców (np. duże kompleksy szklarni). Do 30.09.2016 r. łączna moc instalacji wykorzystujących gaz wysypiskowy na 112 wysypiskach wynosiła 70,256 MW, wytworzono w tych instalacjach ok. 65 GWh energii, wyproduko­wały one rocznie ponad 850 mln m3 metanu.W czerwcu 2011 oddano do użytku w Szadułkach pod Gdańskiem jedną z najnowocześniejszych instalacji w UE o mocy ok. 1 MW.
Gaz z fermentacji osadów i ścieków

Potencjał techniczny wykorzystania biogazu z oczyszczalni ścieków do celów energetycznych jest bardzo wysoki. Do bezpośredniej produkcji biogazu najlepiej do­stosowane są oczyszczalnie biologiczne, stosowane we wszystkich oczyszczalniach ścieków komunalnych oraz w części oczyszczalni przemysłowych. Oczyszczalnie ścieków mają stosunkowo wysokie zapotrzebowanie własne, zarówno na energię cieplną, jak i elektryczną. Dlatego też wykorzystanie biogazu z fermentacji osadów ściekowych może w istotny sposób poprawić ich rentowność. Do 30.09.2016 r. eks­ploatowano 106 instalacji biogazowni w miejskich oczyszczalniach ścieków z blo­kami energetycznymi do produkcji energii elektrycznej; w budowie są nowe. Cał­kowita moc 106 instalacji biogazowych na oczyszczalniach ścieków w Polsce do dnia 30.09.2016 r. wynosiła 65,290 MW elektrycznych i ok. 81,341 MW cieplnych, wytworzono ok. 95,2 ktoe energii, to jest ok. 3,81 PJ.

 

Biogaz z biogazowni rolniczych

Dynamiczny rozwój produkcji biogazu (CH4) w biogazowniach rolniczych w Pol­sce spodziewany jest w latach 20172020. Również w tym segmencie wykorzystania energii ze źródeł odnawialnych należy upatrywać dla Polski szansę realizacji 15% ener­gii z OZE w bilansie energetycznym do roku 2020. Do 30.09.2016 roku czynnych było 82 biogazownie rolnicze, które dysponowały mocą elektryczną równą 96,070 MW; moc cieplna wyniosła ok. 70,054 MW. Na podstawie danych z biogazowni zainsta­lowanej w Pawłówku można oszacować, że z 1 kW zainstalowanej mocy elektrycznej w agregacie kogeneracyjnym wytwarza się rocznie ok. 6 MWh energii elektrycznej, 1 kW mocy cieplnej z CHP dostarczy rocznie ok. 6,5 MWh energii cieplnej.

Potencjał biogazu w Polsce został oszacowany m.in. przez Instytut Energetyki Odnawialnej (IEO) w roku 2010 w ekspertyzie dla Ministerstwa Gospodarki „Możli­wości wykorzystania odnawialnych źródeł energii w Polsce do roku 2020”. Stwier­dzono, że z biogazu rolniczego można uzyskać: ok. 153 PJ energii (kiszonki 81 PJ, odpady przemysłowe 26 PJ, odpady rolnicze 45 PJ); w sumie może zostać wy­tworzone ok. 6,6 mld m3 biogazu. Wartość ta odpowiada ok. 4,6% w zużyciu energii finalnej w naszym kraju.
Grupa organizacji branżowych: Stowarzyszenie Energetyki Odnawialnej, Polska Izba Biomasy, Polska Izba Gospodarcza Energii Odnawialnej, Stowarzyszenie Nieza­leżnych Wytwórców Energii Skojarzonej we współpracy z Ministerstwem Gospodarki i Ministerstwem Rolnictwa i Rozwoju Wsi w roku 2008 w programie „Innowacyjna Energetyka – Rolnictwo Energetyczne” oszacowała, że w biogazowniach rolniczych do roku 2020 można wytworzyć ok. 48,6 PJ, czyli 13,5 TWh energii. Jest to odpo­wiednikiem 14,6% zużycia energii finalnej, możliwa jest roczna produkcja biogazu na poziomie 5–6 mld m3.

Planuje się, że w ciągu 12 lat w Polsce powstanie ok. 2,5 tys. zakładów produku­jących biogaz z odpadów, o łącznej mocy 3000 MW. Koszt inwestycji może osiągnąć 40 mld zł. Nakłady na 1 MW biogazowni są dwukrotnie większe, niż na tą samą moc elektrowni konwencjonalnej lub wiatrowej i wynoszą ok. 12–16 mln zł. Do roku 2016 wydano promesy koncesyjne na ok. 4800 biogazowni o średniej mocy ok. 1 MW.

W roku 2015 z biogazu wytworzono w agregatach kogeneracyjnych (CHP) ok. 1840 GWh energii elektrycznej oraz porównywalną wartość energii ciepl­nej.

 

Biopaliwa

Po uchwaleniu ustawy, przez Sejm RP w roku 2006, dotyczącej biopaliw i wy­korzystaniu rzepaku do produkcji biodiesla, następuje dynamiczny rozwój firm pro­dukujących biopaliwa i zajmujących się ich dystrybucją. Zwiększa się tym samym wielkość upraw rzepaku. Potencjał produkcji rzepaku w Polsce wynosi ok. 2 mln ton. Z całości tego rzepaku można wyprodukować 583,28 mln litrów biopaliwa. Jest to 7% zapotrzebowania na paliwo w skali kraju. W 2016 roku Polskę można za­liczyć do pięciu największych producentów biopaliw w UE (ok. 880 tys. ton estrów), razem z Niemcami, Francją, Włochami i Hiszpanią.

Głównymi producentami estrów (biokomponent dodawany do oleju napędowego w ok. 5%) są: Elstar Oils, Wratisslawia Oils, Bioagra Oils, Rafineria Trzebinia. Wy­móg w zakresie stosowania biopaliw przez firmy dystrybuujące paliwa płynne wynosił – 7,00%, w stosunku do paliw stosowanych w transporcie w roku 2012. Oznacza to, że koncern PKN Orlen do roku 2013 potrzebował ok. 1,6 mln ton estrów, za sumę ok. 4,0 mld zł. Również Lotos, proporcjonalnie do wielkości swej produkcji biopaliw, jest znaczącym odbiorcą estrów.

W roku 2015 wyprodukowano ok. 180 000 ton bioetanolu, 15 wytwórców deklaruje łączną zdolność produkcyjną na ok. 580 mln litrów bioetanolu.

Zdolności produkcyjne firm w zakresie wytwarzania biopaliw gwarantują, że Polska w roku 2017 jest w stanie osiągnąć 6,9% udziału biopaliw w zużyciu paliw płynnych.

W roku 2015 energia uzyskana z bioetanolu wynosiła ok. 245 tys. ton, a z bio­diesla ok. 850 tys. ton.

Źródło: Copyright by: mgr inż. Izabela Góralczyk, prof. h. c. dr inż. Ryszard Tytko FOTOWOLTAIKA – Urządzenia, instalacje fotowoltaiczne i elektryczne Kraków 2016