Szanowni Czytelnicy,

polecamy artykuł dr. inż. Magdaleny Szymańskiej z SGGW oraz mgr. inż. Marka Amrozego z NAPE o opłacalności mikrobiogazowni. Artykuł jest dostępny w kwartalniku: AGROENERGETYKA oraz poniżej:

 

BioEnergy Farm2 rgb

Mikrobiogazownie dla rolników – kompendium wiedzy na podstawie projektu BioEnergy Farm 2

dr inż. Magdalena Szymańska – SGGW w Warszawie, Wydział Rolnictwa i Biologii

mgr inż. Marek Amrozy,  Narodowa Agencja Poszanowania Energii – NAPE

Pogarszający się stan środowiska naturalnego wymusza rozwijanie technologii przyjaznych środowisku. Coraz częściej koncentrujemy się na produkcji energii ze źródeł odnawialnych, rozwijamy technologie bezodpadowe oraz doskonalimy metody uzdatniania i recyklingu odpadów. W te działania wpisuje się m.in. produkcja biogazu rolniczego. Specjalizacja i intensyfikacja produkcji rolniczej prowadzi do koncentracji produkcji zwierzęcej, co w konsekwencji wiąże się z powstawaniem lokalnie znacznych ilości nawozów naturalnych, których racjonalne zagospodarowanie stanowi coraz większy problem. Nieprawidłowa gospodarka tymi nawozami zamiast zwiększać plony roślin prowadzi do zanieczyszczania wód, gleb i powietrza. Poza tym ich magazynowanie i stosowanie związane jest z uciążliwą dla otoczenia emisją odorów. Budowa biogazowni w gospodarstwach posiadających dużą obsadę zwierząt pozwala nie tylko na utylizację znacznych ilości nawozów naturalnych, ale także przynosi wymierne korzyści w postaci produkcji własnej energii oraz cennego z punktu widzenia nawozowego pofermentu. W ten sposób towarzyszący produkcji zwierzęcej, zwłaszcza bydlęcej, metan (CH4) nie ulatnia się do atmosfery tylko poprzez spalanie w silniku staje się cennym źródłem energii.

Dotychczas w większości państw europejskich budowano duże biogazownie rolnicze, których moc zainstalowana wynosi ok. 1 MWe i więcej. Takie biogazownie wymagają znacznych ilości substratów, które codziennie kierowane są do komór fermentacyjnych. Są to ilości przewyższające zasoby pojedynczego gospodarstwa. Z tego względu takie biogazownie prowadzone są przez firmy często niezwiązane z rolnictwem. W takim systemie rolnik jest tylko dostawcą substratów, ewentualnie odbiorcą pofermentu. Obecnie rozwija się trend budowy małych, indywidualnych, gospodarskich mikrobiogazowni, których moc zainstalowana wynosi kilkadziesiąt kWe (w Polsce za mikrobiogazownię uważa się instalację, której zainstalowana moc elektryczna nie jest większa niż 40 kW, jest przyłączona do sieci elektroenergetycznej o napięciu znamionowym niższym niż 110 kV lub o mocy osiągalnej cieplnej w skojarzeniu nie większej niż 120 kW). Intensywność rozwoju mikrobiogazowni w Europie różni się w zależności od regionu. Zależy to od wielu czynników m.in: od wielkości i specjalizacji gospodarstw rolnych, dostępności urządzeń na rynku regionalnym, sytuacji prawnej, systemu wsparcia, czy też możliwości otrzymania dotacji. Kraje, które mają największe doświadczenie w zakresie rozwoju mikrobiogazowni rolniczych to Niemcy (550 mikrobiogazowni), Belgia i Włochy (po 70 mikrobiogazowni). W Polsce ten rynek póki co w ogóle się nie rozwija, choć posiadamy znaczną liczbę gospodarstw, które posiadają odpowiednie zaplecze substratów i mogłyby poprawić swoją efektywność właśnie poprzez budowę mikrobiogazowni. Według rejestru prowadzonego przez Agencję Rynku Rolnego w Polsce obecnie funkcjonują 63 biogazownie rolnicze, których średnia moc wynosi 1,10 MWe. Największa biogazownia o mocy 2,40 MWe znajduje się w Darżynie w województwie pomorskim. Do rejestru wpisane są też 4 małe biogazownie. Najmniejsza z nich ma moc 0,15 MWe i znajduje się w województwie małopolskim (pozostałe mają moc ok. 0,25 MWe).

Niezależnie od wielkości biogazowni, czy jest to duża, czy mikro-biogazownia zasada funkcjonowania jest taka sama. Biogaz powstaje w wyniku procesu fermentacji metanowej, podczas której w warunkach beztlenowych, przy udziale mikroorganizmów materiał organiczny (tzw. substraty, wsad) jest rozkładany i przekształcany w biogaz, którego głównym składnikiem jest metan.  Biogaz wykorzystywany jest do produkcji ciepła lub ciepła i energii elektrycznej (wytwarzanych w instalacjach kogeneracyjnych, skrót CHP, z ang. Combined Heat and Power). Produkowana energia elektryczna i ciepło wykorzystywane są przez rolników zarówno do użytku w gospodarstwie domowym, jak i  w gospodarstwie rolnym np. do ogrzewania budynków gospodarskich, suszenia płodów rolnych, przetwarzania mleka itp. Ze względu na niewielką skalę produkcji możliwe jest zazwyczaj zaspokojenie własnych potrzeb w zakresie zapotrzebowania na energię, co eliminuje koszty jej zakupu. Ewentualny nadmiar energii elektrycznej może być odprowadzany do sieci. Oszczędności związane z niezakupioną energią oraz przychody ze sprzedaży nadwyżek energii mogą być kluczowym aspektem wpływającym na okres zwrotu inwestycji. Istnieje kilka innych sposobów wykorzystania biogazu. Jednym z nich jest uszlachetnienie do standardów biometanu, który może być wtłaczany do sieci gazowej. W mikrobiogazowniach rolniczych biogaz wytwarzany jest głównie z biomasy pochodzącej z własnego gospodarstwa rolnego. Podstawowym substratem w takich instalacjach są nawozy naturalne (gnojowica, obornik) oraz wszelkiego rodzaju odpadowa masa roślinna (np. resztki żywności, pasz). W niektórych przypadkach możliwe jest także zasilanie mikrobiogazowni kiszonką z kukurydzy, choć jest to cenna pasza w gospodarstwach prowadzących chów bydła i nie zawsze będzie to możliwe.  Dobór jakości i ilości dostępnych w gospodarstwie substratów będzie decydował o możliwej mocy zainstalowanej w takiej instalacji. Przykładowo w mikrobiogazowniach funkcjonujących w UE zużywa się ok.: i.) 6800 t/rok gnojowicy bydlęcej i 780 t/rok obornika przy mocy 75 kWe (Balve, Germany. Źródło: NQ Anlagentechnik), ii.) 4000 t/rok gnojowicy świńskiej, 50 t/rok resztek żywności i 100 t/rok kiszonki z kukurydzy przy mocy 110 kWe (Saint Lambert la Potherie, Francja. Źródło: Evalor ), iii.) 2900 t/rok gnojowicy bydlęcej przy mocy 19,4 kWe (Oelegem, Belgia. Źródło: Bioelectric).

Po procesie fermentacji metanowej substratów pozostają przefermentowane resztki organiczne (tzw. poferment), które w dużych biogazowniach często są przyczyną problemów, natomiast w mikrobiogazowniach są bardzo pożądane. Poferment jest bowiem produktem o dużych walorach nawozowych w związku z czym znajdzie zastosowanie w gospodarstwie. Wiele badań wskazuje, że stosowanie pofermentu jest bardziej przyjazne dla środowiska w porównaniu do nawozów naturalnych. Z tego punktu widzenia wartością dodaną produkcji biogazu w indywidualnym gospodarstwie rolniczym jest uzdatnianie powstających w nim nawozów naturalnych. Poferment podczas magazynowania i aplikacji na pola emituje zdecydowanie mniej odorów w stosunku do nieprzefermentowanych nawozów naturalnych, zawiera znaczne ilości składników pokarmowych w formach mineralnych, bezpośrednio dostępnych dla roślin. Charakteryzuje się dużym udziałem azotu amonowego w azocie ogólnych dzięki czemu jest to produkt o szybkim działaniu plonotwórczym. Stosowanie pofermentu może zmniejszyć koszty prowadzenia produkcji roślinnej w gospodarstwie poprzez zmniejszenie zapotrzebowania na nawozy mineralne.

Zaletą mikrobiogazowni jest jej samowystarczalność pod względem substratów oraz powierzchni użytków rolnych, na których można rozlewać poferment. Ogranicza to uciążliwości związane z transportem do i z biogazowni znacznych objętości materiałów organicznych (tj. substratów i pofermentu)  występujących w dużych instalacjach.

Rysunek 1.      Schemat przetwarzania odchodów zwierzęcych w biogazowni. Źródło: NAPE.

Należy jednak podkreślić, że budowa oraz eksploatacja mikrobiogazowni nie jest zadaniem łatwym i wymaga dokładnie przemyślanego planu działania oraz specjalistycznej wiedzy na ten temat. Nawet sektor doradztwa rolniczego w Polsce, ale także w innych krajach europejskich nie jest dostatecznie przygotowany, aby świadczyć usługi doradcze w tym zakresie. Mając to na uwadze powstał międzynarodowy projekt BioEnergy Farm 2, którego celem jest dostarczanie uporządkowanej, teoretycznej i praktycznej wiedzy dotyczącej możliwości wytwarzania biogazu w mikrobiogazowniach z wykorzystaniem dostępnych w konkretnym gospodarstwie substratów. W ramach projektu współpracują przedstawiciele organizacji rolniczych, instytucji naukowych i firm konsultingowych: Instytut Technologii Rolniczych i Innowacji w Produkcji Żywności (Dania), Stowarzyszenie na rzecz Technologii i Struktur Rolnictwa – KTBL (Niemcy), CORNELISSEN Consulting Services (Holandia), Projekty Stowarzyszeń Rolniczych (Belgia), Uniwersytet w Turynie (Włochy), Trame (Francja), Coldiretti Piemonte (Włochy), DCA Multimedia (Holandia), IBBK Fachgruppe Biogas GmbH (Niemcy), Organic Denmark (Dania), Regionalna Izba Rolnicza Bretanii (Francja). Stronę polską reprezentuje: Narodowa Agencja Poszanowania Energii  S.A. oraz Fundacja Nauka i Edukacja dla Agrobiznesu.

Projekt BioEnergy Farm II skierowany jest do szerokiego grona odbiorców, którzy mogą być zainteresowani rozwojem rynku mikrobiogazowni w poszczególnych krajach. Skierowany jest do rolników, którzy są, bądź będą zainteresowani, rozbudową swojego gospodarstwa o linię do produkcji biogazu oraz przefermentowanej masy organicznej, którą będą stosować w celach nawozowych zamiast dotychczas stosowanych nawozów naturalnych. Kolejną grupą odbiorców są doradcy rolniczy, którzy mają wspierać rolników i służyć pomocą podczas realizacji projektu budowy i eksploatacji mikrobiogazowni. Projekt skierowany jest także do lokalnych władz, urzędów, które podejmują decyzje oraz uczestniczą w wydawaniu pozwoleń związanych z budową mikrobiogazowni. Dane zebrane i opracowane w ramach projektu będą rozpowszechnione w postaci informatorów i poradników (m.in. „Co decydenci powinni wiedzieć o mikrobiogazowniach”, „Wytyczne do wdrożenia produkcji biogazu w małej skali”), które pozwolą na zwiększenie świadomości społeczeństwa na temat zasad funkcjonowania biogazowni, ich zalet i wad co może ograniczyć negatywny odbiór tych instalacji przez społeczeństwo i zminimalizuje tzw. efekt NIMBY –  (ang. not in my backyard – „nie na moim podwórku”). Projekt poprzez promowanie technologii produkcji biogazu w mikroinstalacjach wśród decydentów europejskich krajów członkowskich, ma służyć zwiększeniu świadomości co do potencjału małych biogazowni w generowaniu korzyści środowiskowych i gospodarczych. Powinno to w konsekwencji zachęcić środowisko polityczne do zapewnienia odpowiedniego otoczenia prawnego,  gwarantującego  wzrost produkcji energii ze źródeł odnawialnych w gospodarstwach rolniczych.

Projekt zakłada stworzenie narzędzia – kalkulatora, które będzie ogólnie dostępne (bezpłatnie) „on-line”. Służyć ma ono wspomaganiu decyzji rolników i innych zainteresowanych stron o słuszności budowy mikrobiogazowni w konkretnych przypadkach.  Pozwala on na pierwsze, ogólne oszacowanie wielkości mikrobiogazowni w zależności od dostępnych w gospodarstwie substratów oraz ewentualnych kosztów związanych z budową i przychodów. Szczegółowe studium wykonalności (wersja narzędzia – kalkulatora w trybie offline) będzie wykonywane przez wykwalifikowanych ekspertów, którzy przygotują takie studium we współpracy z zainteresowanymi  rolnikami. W ramach projektu przeszkoleni  zostaną doradcy, których zadaniem będzie wspieranie rolników w przygotowaniu biznesplanów mikrobiogazowni.

Wszelkie szczegółowe informacje dotyczące projektu oraz harmonogramu szkoleń i innych istotnych wydarzeń znajdują się na stronie internetowej projektu:  www.bioenergyfarm.eu.

iee-vertical_en

logoNAPE

Share This