Energia odnawialna.pdf

Białystok 2007

Wydawca

Podlaska Fundacja Rozwoju Regionalnego

ul. Starobojarska 15

15-073 Białystok

Tel. +48 85 740 86 83, fax +48 85 740 86 85

e-mail: pfrr@pfrr.pl

www.pfrr.pl

Skład i druk

Wydawnictwo Prasa Podlaska

ul. Św. Mikołaja 1

15-419 Białystok

tel. +48 85 748 95 93

Niniejszy dokument został opublikowany dzięki pomocy finansowej Unii Europejskiej. Za treść tego dokumentu odpowiada Podlaska Fundacja Rozwoju Regionalnego,

poglądy w nim wyrażone nie odzwierciedlają w żadnym razie oficjalnego stanowiska Unii Europejskiej.

Dr inż. Anna Edyta Gutowska

BIOMASA

JAKO SUROWIEC ENERGETYCZNY

Wstęp

słu przetwarzającego ich produkty, a także części pozosta-

łych odpadów, które ulegają biodegradacji [Dz. U. Nr 267,

poz. 2656].

Zapotrzebowanie na energię jest bezpośrednią po-

chodną rozwoju gospodarczego, stąd też w ciągu naj-

bliższych kilkunastu lat przewidywany jest dalszy

znaczny wzrost jej konsumpcji. We wszystkich rozpatry-

wanych scenariuszach przewiduje się, że po 2020 roku

następować będzie zmniejszanie udziału paliw kon-

wencjonalnych: ropy naftowej, gazu ziemnego i węgla,

stosownie do wyczerpywania się zasobów i związanego

z tym wzrostu cen energii. Ich miejsce zajmować będą

odnawialne źródła energii (OZE). W Polsce wśród OZE

największe znaczenie ma biomasa, która może być uży-

wana na cele energetyczne w procesach bezpośrednie-

go spalania (np. drewno, słoma, osady ściekowe), prze-

twarzana na paliwa ciekłe (np. estry oleju rzepakowego,

alkohol) bądź gazowe (np. biogaz rolniczy, biogaz z

oczyszczalni ścieków, gaz wysypiskowy). Powszechne jej

wykorzystanie na cele energetyczne może stymulować

rozwój wsi i rolnictwa. Wypełnienie tylko zobowiązań

wynikających z czterech Dyrektyw Unii Europejskiej

(2001/77/WE, 2003/30/WE, 2003/54/WE, 2003/96/WE)

do 2010 roku może skutkować popytem na surowce rol-

nicze z powierzchni około 1 mln ha gruntów rolnych, a

w 2020 roku zapotrzebowanie to co najmniej ulegnie

podwojeniu. Tworzy to szansę nie tylko na dodatkowe

dochody z produkcji rolniczej, ale także nowe miejsca

pracy i czystsze środowisko.

Rola odnawialnych źródeł energii w Polsce, po przyję-

ciu proekologicznych dokumentów politycznych i roz-

wiązań prawnych, stale wzrasta i jest zamierzona głównie

na wykorzystanie biomasy. Głównymi przesłankami ak-

tywnego rozwoju odnawialnych źródeł energii są:

tworzenie nowych miejsc pracy,

rozwój regionalny, mający na celu osiągnięcie większej

społecznej i ekonomicznej spójności pomiędzy po-

szczególnymi regionami Unii Europejskiej,

wzrost konkurencyjności gospodarki europejskiej na

rynkach trzecich.

Udział ilościowy energii elektrycznej w Polsce ze źró-

deł odnawialnych w całkowitej sprzedaży w latach 2001-

2010 ma wynosić nie mniej niż:

2,40% w 2001 r.;

3,60% w 2006 r.;

2,50% w 2002 r.;

4,20% w 2007 r.;

2,65% w 2003 r.;

5,00% w 2008 r.;

2,85% w 2004 r.;

6,00% w 2009 r.;

3,10% w 2005 r.;

7,50% w 2010 r.

Biomasa stanowi trzecie, co do wielkości na świecie,

naturalne źródło energii. Według definicji Unii Europej-

skiej biomasa oznacza podatne na rozkład biologiczny

produkty oraz ich frakcje, odpady i pozostałości przemy-

słu rolnego (łącznie z substancjami roślinnymi i zwierzę-

cymi), leśnictwa i związanych z nim gałęzi gospodarki, jak

również podatne na rozkład biologiczny frakcje odpadów

przemysłowych i miejskich (Dyrektywa 2001/77/WE).

Zgodnie z Rozporządzeniem Ministra Gospodarki i Pracy

z dnia 9 grudnia 2004 r. biomasa to stałe lub ciekłe sub-

stancje pochodzenia roślinnego lub zwierzęcego, które

ulegają biodegradacji, pochodzące z produktów, odpa-

dów i pozostałości z produkcji rolnej, leśnej oraz przemy-

Już w pierwszych latach obowiązywania tych norm,

wystąpiły problemy z ich spełnieniem. Przeprowadzone

kontrole (nadzór nad przestrzeganiem tego obowiązku

powierzono Prezesowi Urzędu Regulacji Energetyki) wy-

kazały, że w 2001 r. znacząca część przedsiębiorstw zaj-

mujących się obrotem energią elektryczną nie wypełniła

tego obowiązku. Główną przyczyną była niewystarczająca

ilość takiej energii na rynku, która zapewniłaby wszystkim

zobowiązanym przedsiębiorstwom możliwość jej zakupu

w wymaganej rozporządzeniem ilości. W kolejnych latach

realizacja tego obowiązku może być jeszcze trudniejsza, z

uwagi na rosnący popyt oraz konieczność dostosowania

polskiego prawa do rygorystycznych Dyrektyw

(2001/77/WE i 2003/54/WE).

Niniejszy dokument został opublikowany dzięki pomocy finansowej Unii Europejskiej. Za treść tego dokumentu odpowiada Podlaska Fundacja Rozwoju Regionalnego,

poglądy w nim wyrażone nie odzwierciedlają w żadnym razie oficjalnego stanowiska Unii Europejskiej.

wzrost bezpieczeństwa energetycznego (zmniejszenie

zależności od importu energii),

redukcja emisji CO2 z sektora energetycznego,

BIOMASA

BIOPALIWA STAŁE

BIOPALIWA GAZOWE

BIOPALIWA CIEKŁE

- pozostałości z rolnictwa: słoma

zbóż, rzepaku, siano, łęty,

-drewno opałowe: ścinki, kora,

wióry, zrębki, trociny,

- odpady z produkcji zwierzęcej,

- osady ściekowe odwodnione,

- rośliny energetycznedrzewiaste i

trawiaste,

-biogaz rolniczy z fermentacji

gnojowicy i odpadów rolniczych,

- gaz drzewny,

- gaz wysypiskowy z fermentacji

odpadów komunalnych,

-biogaz z fermentacji osadów

ściekowych,

-biogaz z fermentacji odpadów

przetwórstwa spożywczego,

- biodiesel - olej rzepakowy:

- etanol,

- metanol

- biooleje,

- oleje po smażeniu z placówek

żywienia zbiorowego,

Tabela 1. Możliwości energetycznego wykorzystania biomasy [Wojciechowski 2004]

Możliwości energetycznego wykorzystania biomasy

przedstawiono w tabeli 1, są one uzależnione od metody

konwersji i obejmują postać stałą, gazową i ciekłą.

lansie paliwowo-energetycznym kraju do 7,5% w 2010 r. i

do 14% w 2020 r. w strukturze zużycia nośników pierwot-

nych. W Polsce najważniejszym odnawialnym źródłem

energii jest biomasa. Ma ona 98% udział w rynku energii

odnawialnej [EC BREC, 2000] i ocenia się, że jej wykorzy-

stanie będzie stale wzrastać.

Najważniejsze jej źródła to:

drewno pochodzące z lasów, przesiek, sadów, spe-

cjalnych upraw oraz odpadowe z przemysłu drzew-

nego (drewno kawałkowe, trociny, wióry, zrębki, ko-

ra),

Głównymi zaletami wdrażania odnawialnych źródeł

energii są: decentralizacja krajowego sektora energe-

tycznego, zwiększenie bezpieczeństwa energetycznego

kraju, stworzenie szansy rozwoju lokalnych społeczno-

ści na utrzymanie niezależności energetycznej, rozwo-

ju regionalnego i stworzenie nowych miejsc pracy, a

także przyczynienie się do poprawy stanu środowiska.

Szacuje się, że emisja gazów cieplarnianych zostanie

zredukowana o ok. 18 mln ton oraz zostanie stworzo-

nych ok. 30-40 tys. miejsc pracy [www.biomasa.org].

nasiona roślin oleistych przetwarzane na estryfikowa-

ne oleje stanowiące materiał pędny,

ziemniaki i zboża przetwarzane na alkohol etylowy do-

dawany do benzyn,

słoma i inne pozostałości roślinne, stanowiące mate-

riał odpadowy przy produkcji rolniczej,

odpady powstające w przemyśle rolno-spożywczym,

gnojowica lub obornik wykorzystywane do fermenta-

cji metanowej,

organiczne odpady komunalne,

organiczne odpady przemysłowe, np. w przemyśle pa-

pierniczo-celulozowym.

Zasoby oraz możliwości pozyskiwania

i przetwarzania biomasy

Szacuje się, że obecny udział energii pozyskiwanej z od-

nawialnych źródeł w bilansie energetycznym Polski wynosi

ok. 2,5%, czyli 104 PJ, przy całkowitym zużyciu energii pier-

wotnej w 1998 r. wynoszącym ok. 4 000 PJ. Udział odnawial-

nych źródeł energii w światowym bilansie energetycznym

wynosi ok. 18%. Światowa Komisja Rady Energetycznej

przewiduje do roku 2020 wzrost udziału energii odnawial-

nej do 21,3% (scenariusz pesymistyczny) lub nawet do

29,6% (scenariusz optymistyczny). Unia Europejska do roku

2010 planuje zwiększenie udziału OZE w bilansie energe-

tycznym krajów członkowskich do 12%. Tak wysoki udział

nośników odnawialnych w bilansie energetycznym wyma-

ga uruchomienia i stosowaniu mechanizmów wspierają-

cych rozwój odnawialnych źródeł energii.

Znaczenie biomasy w bilansie energetycznym Polski

wyraźnie wzrosło po wstąpieniu do UE, kiedy poszukując

możliwości realizacji polskich zobowiązań odnośnie

udziału energii pozyskiwanej z odnawialnych źródeł,

zwrócono szczególna uwagę na biomasę. Zasoby biomasy

w Polsce są zbliżone do potencjału Unii Europejskiej, ale

wykorzystanie jest różne. W krajach Unii Europejskiej wy-

korzystanie biomasy jest szacowane na ok. 16%, podczas

gdy w Polsce wynosi on zaledwie 4%-8% i wynika głównie

z energetycznego wykorzystania słomy, drewna i odpa-

dów drzewnych.

Potencjalne zasoby biomasy można podzielić na dwie

grupy:

plantacje roślin uprawnych z przeznaczeniem na cele

energetyczne,

- rośliny drzewiaste szybko rosnące (np. wierzba, to-

pola),

Strategia Rozwoju Energetyki Odnawialnej zakłada

zwiększenie udziału energii ze źródeł odnawialnych w bi-

Niniejszy dokument został opublikowany dzięki pomocy finansowej Unii Europejskiej. Za treść tego dokumentu odpowiada Podlaska Fundacja Rozwoju Regionalnego,

poglądy w nim wyrażone nie odzwierciedlają w żadnym razie oficjalnego stanowiska Unii Europejskiej.

- wieloletnie byliny dwuliścienne (np. topinambur,

ślazowiec pensylwański, rdesty), trawy wieloletnie

(np. trzcina pospolita, miskanty),

organiczne pozostałości i odpady, a w tym pozostało-

ści roślin uprawnych.

zalicza się do wysoko produktywnych roślin wytwarzają-

cych lignino-celulozową biomasę o potencjalnym plonie

suchej masy 30 t·ha-1?rok-1. Produkcja biomasy tych ro-

ślin i jej przetwarzanie stwarza możliwość wykorzystania

części gruntów rolniczych [Szczukowski, Tworkowski

2006].

Biomasę stałą pozyskuje się z odpadów: leśnych, rol-

niczych, przemysłu drzewnego, zieleni miejskiej oraz nie-

wielkie ilości z segregowanych organicznych odpadów

komunalnych.

Szacuje się, że powierzchnia użytków rolnych odłogo-

wanych lub mało intensywnie wykorzystanych rolniczo w

Polsce wynosi ok. 1,6-1,8 mln ha. Pomimo iż w znacznej

części są to gleby mało urodzajne, to jednak połowa z nich

nadaje się pod uprawę roślin energetycznych, które przy

prawidłowej agrotechnice i nawożeniu, mogą zapewnić

zadawalające plony biomasy. Aby uzyskać powierzchnie

upraw energetycznych ok. 600-800 tys. ha konieczne jest

wdrożenie mechanizmów spierających plantatorów ro-

ślin energetycznych, głownie w zakresie finansowego

wsparcia zakładania plantacji, a przede wszystkim właści-

wego zorganizowania „rynku biomasy”.

Potencjał techniczny biopaliw stałych oszacowano

na ok. 407,5 PJ w skali roku. Składają się na niego nad-

wyżki biomasy pozyskanej w rolnictwie (ok. 195 PJ), w

leśnictwie (101 PJ), w sadownictwie (57,6 PJ) oraz odpa-

dy drzewne z przemysłu drzewnego (53,9 PJ). Ponad 11%

drewna pozyskiwanego z Lasów Państwowych wykorzy-

stywane jest do wytwarzania energii, jednak możliwy

jest wzrost potencjału drzewnego w lasach (tabela 2).

Sortyment

Zużycie [mln m 3 ]

obecne

Aktualnie w Polsce powierzchnie wieloletnich roślin

energetycznych szacuje się na ok. 4 tys. ha, w tym poło-

wę areału stanowią plantacje wierzby energetycznej. Po-

tencjalną podaż biomasy z plantacji roślin energetycz-

nych określa się na poziomie ok. 50 mln ton o wartości

energetycznej ok. 400 mln GJ, co jest równoważne ener-

getycznie 20% węgla zużywanego aktualnie w krajowej

energetyce (1.900 mln GJ · 0,2 = 380 mln GJ). Pozyskanie

takiej ilości biomasy wiązałoby się z przeznaczeniem na

ten cel od 1,3 do 1,5 mln hektarów użytków rolnych. Ba-

zą do zakładania potencjalnych plantacji roślin energe-

tycznych mógłby być ciągle rosnący obszar odłogowa-

nych użytków rolnych, oraz część ekstensywnie wyko-

rzystywanych użytków zielonych [Szczukowski, Twor-

kowski 2006]. Także warunki klimatyczne w Polsce o cha-

rakterze przejściowym, z dostateczną liczbą opadów

500-700 mm w okresie wegetacji są sprzyjające do upra-

wy roślin energetycznych [Dubas 2005].

możliwości

wzrostu

Papierówka

0,8

0,4-1,5

Drewno opałowe

1,4

0-0.2

Drewno małowymiarowe

0,9

0,5-1

Pozostałości zrębowe:

- drobnica gałęziowa

- chrust

- drewno pniakowe

000

0,20,51,3

Razem

3,1

1,1-2,9

Tabela 2. Zasoby drewna leśnego na cele energetyczne

[Grzybek 2004]

Zasoby biomasy rolniczej możliwej do wykorzystania

na cele energetyczne zależne są od upraw zbóż i rzepa-

ku. Podaje się, że z 1 ha uprawy różnych zbóż można ze-

brać od 10 do 14 t·ha-1 s.m. słomy. Średnie plony suchej

masy siana z łąk wynoszą ponad 12-15 t·ha-1, a w do-

brych warunkach nawet więcej. Z traw rodzimych najle-

piej plonuje trzcina pospolita, bowiem jej plony wycenia

się na 12-30 t·ha-1. Należy nadmienić, że przytoczone

wartości stanowią nadwyżkę traw zbędnych jako pasza

lub specjalnie uprawianych do celów energetycznych

[Grzybek 2004].

Podstawowe źródła biomasy w Polsce (rys. 1-3) wska-

zują na znaczny potencjał biomasy z różnych źródeł [Gaj

2004].

Zapotrzebowanie na biomasę

przez energetykę zawodową

Realizacja zobowiązań Polski odnośnie spełnienia

udziału 7,5% energii z odnawialnych źródeł w bilansie

energetycznym Polski, oprócz działań o charakterze

promocyjnym i wspierającym, wymaga także działań w

zakresie monitoringu i bilansowania zużycia przez roz-

proszonych, indywidualnych użytkowników odnawial-

nych nośników energii. Wskazuje na to ciągły brak jed-

nolitego systemu bilansowania zużycia biomasy słomy i

drewna przez indywidualnych użytkowników kotłów do

spalania słomy i drewna.

W przyszłości uzupełnieniem bilansu podaży biomasy

na rynku energetycznym może być jej pozyskiwanie z

plantacji wieloletnich roślin rodzimych, takich jak wierz-

ba krzewiasta (Salix spp.), jak również z gatunków aklima-

tyzowanych w Polsce, np.: ślazowca pensylwańskiego ( Si-

da hermafrodita Rusby), czy też miskanta ( Miscanthus

spp.). Obecnie obserwuje się duże zainteresowanie tymi

gatunkami w wielu krajach Europy. Wymienione gatunki

Niniejszy dokument został opublikowany dzięki pomocy finansowej Unii Europejskiej. Za treść tego dokumentu odpowiada Podlaska Fundacja Rozwoju Regionalnego,

poglądy w nim wyrażone nie odzwierciedlają w żadnym razie oficjalnego stanowiska Unii Europejskiej.

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: