Faza 2: Ocena wykonalności

Celem stadium wykonalności jest między innymi analiza rozwiązań technicznych, alternatywnych pomysłów i ocena poziomu ryzyka. Realizacja tego celu wymaga konsultacji eksperckich. Sporządzenie studium wykonalności prowadzi do wyrobienia sobie ogólnego zdania i umożliwia sprecyzowanie rekomendacji dla konkretnego rozwiązania, które w danych warunkach jest uzasadnione.

Zasadność wprowadzenia nowego rodzaju działalności polegającej na uruchomieniu biogazowni rolniczej w funkcjonujących gospodarstwach rolniczych można uzasadnić takimi argumentami jak:

  • poszerzenie bazy produkcyjnej gospodarstwa
  • ograniczenie ryzyka produkcyjnego poprzez stworzenie dodatkowego źródła dochodów
  • zwiększenie płynności finansowej w ciągu całego roku
  • utylizacja odpadów z gospodarstwa poprzez ich przetworzenie na energię
  • redukcja emisji uciążliwych zapachów z obornika i gnojowicy oraz ograniczenie zużycia nawozów mineralnych
  • zwiększenie dostępności składników odżywczych dla roślin i poprawa efektywności nawozów organicznych
  • zapewnienie samowystarczalności energetycznej
  • poprawa wizerunku

Zanim podjęta zostanie decyzja o wytwarzaniu biogazu należy przeanalizować różne możliwości jego produkcji i wykorzystania biorąc pod uwagę warunki w jakich funkcjonuje gospodarstwo. Niezbędne jest również przeprowadzanie analizy ryzyka związanego z realizacją projektu.

Wykres: Elementy podlegające szczegółowej ocenie przy sporządzaniu stadium wykonalności [na podstawie Castillo et al 2012]

Jeśli po wstępnej analizie rolnik jest zdecydowany kontynuować prace nad projektem uruchomienia biogazowni, musi go przeanalizować w bardziej konkretny sposób, biorąc pod uwagę warianty techniczne, kwestie zaopatrzenia w substraty, produkcję energii i jej wykorzystanie. Wnikliwa analiza powinna też dać odpowiedź na pytanie, czy inwestycja będzie rentowna w długim okresie czasu i akceptowalna ze względów środowiskowych i społecznych.

With a growing level of project detail and establishment, the opportunities for technical and structural changes decrease. At the same time, the costs are increasing if changes are necessary. Thus, a well-structured and thorough planning is essential for (economically) successfully realizing a biogas plant.

Wraz ze wzrostem szczegółowości projektu i kolejnych ustaleń, możliwości zmian technicznych i strukturalnych maleją. Jednocześnie koszty, o ile zmiany takie są niezbędne, zdecydowanie rosną. Z tego powodu przygotowanie pełnego i dobrze rozplanowanego projektu jest kluczowe dla osiągnięcia ekonomicznego sukcesu w realizacji planu uruchomienia biogazowni.

Aby tak się stało rolnik może ubiegać się o pomoc i wsparcie profesjonalnych konsultantów lub stowarzyszeń wspierających rozwój produkcji biogazu. Instytucje te lub konsultanci poproszą rolnika o przedstawienie szczegółów dotyczących celów projektu, sytuacji gospodarstwa (skala produkcji rolniczej, liczba zwierząt itd.), jego otoczenia itp. Na podstawie otrzymanych danych dostarczą rolnikowi szczegółowych informacji technicznych i praktycznych oraz doradzą jakie podjąć decyzje, aby zoptymalizować projekt biogazowni. Wykonają także szczegółowe obliczenia dotyczące potencjału gospodarstwa w zaopatrzeniu w substrat, rozmiarów biogazowni, wydajności energetycznej i możliwości zagospodarowania energii jak też niezbędnych kosztów i oczekiwanych dochodów.

Aby uszczegółowić ocenę projektu biogazowego w ramach sporządzania studium wykonalności rolnik może wspólnie z doradcą lub ekspertem skorzystać z profesjonalnego arkusza kalkulacyjnego (wersja niewymagająca bieżącego dostępu do internetu dostępna jest na stronie www.bioenergyfarm.eu).

Na tym etapie przygotowania projektu różne opcje będą analizowane w pogłębiony sposób. Opcje te są dobrze opisane i wykonalne (w sensie ich opłacalności i długoterminowych aspektów środowiskowo-społecznych). W tym momencie rolnik powinien być świadomy wszystkich szczegółów związanych z realizacją projektu biogazowego i uruchomianiem biogazowi – takich jak biologiczne podstawy fermentacji beztlenowej, substraty, potencjalni wykonawcy konstrukcji, zasady sporządzania zestawienia kosztów i przychodów, wymagane warunki lokalizacji budynku z uwzględnieniem aspektów środowiskowych i społecznych, wymagania procesu produkcyjnego itd.

Potencjał w zakresie pozyskiwania substratu

Punkt wyjścia dla uruchomienia biogazowi rolniczej powinno między innymi stanowić określenie dostępnych ilości obornika/gnojowicy i innych resztek z gospodarstwa i możliwości zagospodarowania pofermentu.

W szczególności konieczne jest określenie dostępnej ilości gnojowicy/obornika oraz jego parametrów, które różnią się w zależności od typu produkcji zwierzęcej i rodzaju zwierząt (zawartość suchej masy i substancji organicznej – przeciętnie jedno zwierzę o masie 500kg jest źródłem energii o wartości od 0,15 do 0,2 kW). W celu określenia ilości wytwarzanego obornika rolnik może wykorzystać dostępną literaturą techniczną (np. katalog norm i normatywów) lub skorzystać z pomocy doradców. Należy podkreślić, że wartości normatywne wynikające z badania pojedynczych próbek materiału mają jedynie charakter szacunkowy – rzeczywista wydajność procesu i ilość wytwarzanego biogazu może się różnić od wyników uzyskiwanych w laboratorium.

Co więcej, odpady rolnicze (takie jak resztki pasz, resztki kiszonek z silosów itd.) jak też, o ile są dostępne, produkty uboczne używane jak substraty do fermentacji, powinny mieć charakter kosztowo neutralny (z uwzględnieniem kwestii czasowego przechowywania i transportu).

Wielkość projektowanej biogazowni jest głównie determinowana produkcją biogazu możliwą do uzyskania z dostępnych substratów. Produktywność poszczególnych typów stosowanej biomasy umożliwia oszacowanie rocznej wydajności biogazu (metanu) i tym samym określenie niezbędnej mocy produkcyjnej biogazowni (która stanowi punkt wyjścia do oceny ekonomicznej zasadności realizacji projektu).

Na osiąganą wydajność biogazowni wpływa skład i przechowywanie substratu jak też technologia jego przetwarzania. Np. czas przechowywania gnojowicy przed poddaniem jej fermentacji znacząco wpływa na potencjał wytwarzania biogazu. Ilość uzyskiwanego biogazu może się zmniejszyć nawet o około 50% w wyniku przechowywania gnojowicy przez tydzień.

Oszacowanie oczekiwanej wydajności w zakresie produkcji gazu, którą należy przyjąć na etapie planowania projektu jest podparte osobistym doświadczeniem doradcy. Prowadzi to zazwyczaj do wyboru różnego rodzaju wyposarzenia w różnych inwestycjach charakteryzujących się identycznymi warunkami wyjściowymi. Biorąc pod uwagę, że biogazownie charakteryzują się wysokimi nakładami kapitałowymi oraz długim okresem użytkowania, wszelkie błędy pojawiające się na etapie projektowania mają zazwyczaj bardzo poważne konsekwencje, gdyż późniejsze korekty wad są najczęściej niemożliwe lub bardzo trudne do usunięcia. Z tych powodów do oszacowania wydajności biogazowni rolniczych na etapie tworzenia projektu stosuje się wystandaryzowane (jednolite) parametry wynikające z istniejącej w tym zakresie wiedzy [ KTBL 2015 ].

Rolnik, np. we współpracy z doradcą lub ekspertem musi określić ilość oraz rodzaj substratów jakie są dostępne do produkcji biogazu w jego gospodarstwie. Dodatkowo, jeśli okoliczni rolnicy zgłoszą chęć współpracy, w obliczeniach uwzględnione będą substraty dostępne z innych gospodarstw. Niezbędne jest pozyskanie informacji, które substraty dostępne są sezonowo, które w trybie ciągłym jak też ustalenie odległości transportowych i możliwości przechowywania.

Kalkulator dostępny w trybie online będzie pomocny w określeniu rocznej produkcji biogazu i energii dla warunków projektowanej biogazowni.

Rodzaje substratu

Tabela: Standardowa produkcja biogazu z wybranych rodzajów substratu [KTBL 2015]

Substrat Charakterystyka Sucha masa
(sm)
Zawartość suchej masy organicznej (smo) Wydajność biogazu Zawartość metanu
% świeżej masy
% suchej masy
ln/kg smo %
Obornik kurzy parametry zależne od stosunku słomy i odchodów, krótko przechowywane 40 75 500 55
Obornik bydlęcy 25 85 450 55
Gnojowica bydlęca incl. fodder residues 8,5 80 380 55
Gnojowica świńska 6 80 420 60
Kiszonka z kukurydzy 35 95 650 52
Kiszonka z ziaren zbóż medium grain fraction 35 95 620 53
Kiszonka z buraków pastewnych oDM acidily corrected 16 90 700 52
Kiszonka z koniczyny 30 90 580 55
Odpady z przerobu zbóż 88 85 650 56
Technologia biogazu

W ramach realizacji projektu powinny zostać sprecyzowane szczegóły techniczne dotyczące planowanej inwestycji (np. rodzaj biogazowni, wielkość/moce produkcyjne, komponenty, materiały z których ma być wykonana komora fermentacyjna, sposób zagospodarowania gazu (jednostka kogeneracyjna, produkcja energii cieplnej w kotłach i ostatecznie sposób wykorzystania ciepła) (patrz rozdz. 4.3)

W tym kontekście różne opcje i rozwiązania w zakresie zapewnienia substratów, produkcji energii i jej wykorzystania powinny zostać rozpatrzone. Dodatkowo należy określić lokalizację budynków biogazowi (z uwzględnieniem kwestii przechowywania zapasów substratu, dodatkowych pomieszczeń, instalacji itd.)

Co więcej, wybór dobrego rozwiązania wymaga także uwzględnienia takich kwestii jak:

  • istniejące możliwości magazynowania (kiszonki, poferment itd.)
  • przyłącza elektryczne
  • przyłącza do sieci ciepłowniczej
  • jeśli niezbędne – awaryjne źródła ciepła (na wypadek awarii układu kogeneracyjnego podczas zimy)
  • przydatność istniejących budynków (do instalacji układów kogeneracyjnych lub magazynowania gazu) lub zbiorników jako miejsce gromadzenie resztek pofermentacyjnych
  • obciążenie dostępnych zasobów siły roboczej obowiązkami w zakresie obsługi biogazowi
  • powierzchnia użytków rolnych niezbędna do zagospodarowanie resztek pofermentacyjnych
Odpowiednia lokalizacja

Wraz ze wzrostem rozmiarów biogazowni i złożoności technologii kwestia właściwej lokalizacji nabiera szczególnego znaczenia. W tym przypadku możliwości dystrybucji i wykorzystania energii są wyjątkowo ważne.

Należy mieć na uwadze, że transport energii cieplnej jest ekonomicznie uzasadniony na krótkie dystanse, a przekaz energii elektrycznej w zakresie niskich napięć może również powodować zmniejszenie efektów ekonomicznych z powodu znacznych strat w liniach przesyłowych.

Dla ustalenia lokalizacji istotne jest także w jaki sposób rozprowadzany będzie substrat i jak będzie realizowany proces fermentacji. Należy też ustalić, czy niezbędne ilości substratu o odpowiedniej jakości będą dostępne w danej lokalizacji w długim okresie czasu .

Poniżej wymieniono elementy, które należy uwzględnić, czy wyborze miejsca lokalizacji biogazowni [opracowane na podstawie FNR 2013]:

  • regulacje dotyczące zachowania odległości (ze względu na emisję, hałas, zasady higieny, ochronę wód)
  • infrastruktura (drogi, logistyka)
  • minimalne odległości od przepompowni, minimalne odległości przejazdu dla ładowaczy czołowych, wykorzystanie grawitacji zamiast przepompowni
  • rozlokowanie elementów infrastruktury energetycznej (transformatory), radiatory ciepła, mikrogazociagi, przyłącza do gazociągów lub lokalne stacje dystrybucji biometanu do pojazdów
  • lokalizacja terenów (pól) do zagospodarowania resztek pofermentacyjnych
  • parametry geologiczne (poziom wód i ich ochrona, możliwość budowy na danym podłożu)
  • możliwości rozbudowy biogazowni w przyszłości
  • możliwości finansowania związane z lokalizacją
Ilość wytwarzanej energii i jej wykorzystanie

Rolnik we współpracy z ekspertem lub doradcą powinien obliczyć roczne ilości energii elektrycznej, ciepła i gazu, jakie mogą zostać wytworzone przy różnych wariantów instalacji, o których była mowa wyżej.

Obliczania powinny uwzględniać zapotrzebowanie energetyczne samego procesu fermentacji beztlenowej, jak też budynków towarzyszących oraz zidentyfikowanych odbiorców zewnętrznych.

Ekonomika

Jak wskazywano wcześniej, punkt wyjścia w projekcie uruchomienia biogazowni rolniczej powinna stanowić ocena dostępności substratów (obornik, gnojowica, odpady), możliwości zagospodarowania ciepła i potencjał wykorzystania pofermentu. Aspekt decyzyjny przy decyzji dotyczącej budowy biogazowni wymaga jednak także postawienia pytania o to, czy włożony kapitał i praca przyniosą odpowiednie wynagrodzenie. Innymi słowy jest to pytanie o ekonomiczną rentowność takiej działalności.

Dla zidentyfikowanych dotychczas rozwiązań w zakresie biogazowni rolniczych, muszą zostać określone łączne nakłady inwestycyjne jak również koszty operacyjne (zmienne i stałe) obejmujące zarówno samą biogazownie jak również inne budowle i instalacje niezbędne do jej funkcjonowania. Za pomocą kalkulatora BioEnergy Farm II (oficjalna wersja dostępna na www.bioenergyfarm.eu) rolnik, przy wsparciu doradcy może określić parametry ekonomiczne rozważanego rozwiązania. Kalkulator ten porównuje informacje o niezbędnych kosztach inwestycyjnych, oczekiwanych kosztach rocznych (zarówno dotyczących działalności operacyjnej jak też utrzymania środków trwałych, inwestycji odtworzeniowych, kosztów osobowych, ubezpieczeń itd.) oraz rocznych przychodach ze sprzedaży energii. W rezultacie rolnik otrzymuje zestawienie kosztów i przychodów z biogazowni w ujęciu rocznym. Dodatkowo można uwzględnić sytuację finansowa rolnika (w ujęciu osobistym i działalności gospodarstwa), co jest kluczowe w procesie podejmowania decyzji. Na podstawie sporządzonego bilansu i informacji o okresie funkcjonowania biogazowni możliwe będzie określenie okresu zwrotu dla planowanej inwestycji.

Należy podkreślić, że połączenie na poziomie gospodarstwa produkcji biogazu i chowu zwierząt przynosi wyraźne efekty synergii, a także prowadzi do lepszego wykorzystania zasobów pracy. Ważne jest, aby wielkość biogazowni, a tym samym wymagane nakłady pracy były dopasowane do warunków funkcjonowania gospodarstwa.

W tej fazie przygotowań rolnik musi zadać sobie następujące pytania:

  • Jak mogę zarządzać inwestycją (okresy zobowiązań sięgają 20 lat) ?
  • Ile czasu dziennie będę musiał poświęcić na rutynowe czynności związane z doglądaniem i utrzymaniem instalacji ?
  • Czy uruchomienie biogazowni będzie wymagało zatrudnienia dodatkowych pracowników ?
  • Jak długo będę pracował w gospodarstwie (kto przejmie gospodarstwo po mnie) ?

Chociaż wyniki analizy ekonomicznej dla studium wykonalności są obiecujące, konieczne jest dalsze krytyczne analizowanie ekonomiki przedsięwzięcia. Jeśli wyniki wskazywałby na brak rentowności należy rozważyć możliwość zakończenia realizacji projektu.

Typ przedsiębiorstwa i rola rolnika

W ramach przygotowywania projektu doradca biogazowy wskaże rolnikowi plusy i minusy różnych form przedsiębiorstw oraz pomoże wybrać najlepszą opcję. Ponadto rolnik we współpracy z doradcą powinien dokonać oceny wpływu różnych rozwiązań na aktualną działalność rolniczą gospodarstwa.

Ważna jest, że wielkość biogazowni i tym samym zapotrzebowanie na siłę roboczą powinny być dostosowane do warunków działalności gospodarstwa. Zapotrzebowanie na pracę w biogazowni wynika głównie z takich czynności jak:

  • Zarządzanie biomasą
  • Operacje wykonywane w biogazowni, w tym przygotowanie i załadowanie wsadu
  • Procesy monitorowania działalności, utrzymania procesów i rozwiązywania problemów
  • Zadania administracyjne
  • Zagospodarowanie pofermentu

Wszystkie wymienione zadania są niezbędne do sprawnego działania biogazowni, jakkolwiek determinują one różne zapotrzebowanie na siłę roboczą i zależą między innymi od trybu działania oraz rodzaju substratu. Zasadnym jest przygotowanie planu pracy, aby uniknąć nieprzewidzianych sytuacji już na etapie wstępnych przygotowań [FNR 2013].

Przed rozpoczęciem działania biogazowni wskazane jest, aby właściciel i pracownicy uzyskali określone kwalifikacje w zakresie funkcjonowania biogazowni i zachodzących tam procesów biologicznych (co może okazać się pomocne w późniejszym rozwiązywaniu problemów). Podniesienie kwalifikacji w tej kwestii zwiększa tez świadomość potencjalnych zagrożeń i pomaga zwiększyć bezpieczeństwo prowadzenia biogazowni (jest to wymagane przez niektóre spółdzielnie i firmy ubezpieczeniowe).

Wąskie gardła

Sprawne działanie biogazowni wymaga identyfikacji wąskich gardeł i opracowania sposobów ich likwidacji już na początkowych etapach przygotowywania projektu.

W tym kontekście pomocne może być spotkanie z lokalnymi władzami na początku przygotowań projektu, aby ocenić, czy budowa biogazowni na danym terenie jest realistyczna itd.

Co więcej, należy dokonać oceny ryzyka dla każdego z możliwych rozwiązań, tzn. przeanalizować wpływ małej dostępności roślin, znacznego wzrostu kosztów, spadku dochodów, dostępności części zamiennych, poziomu emisji gazów i hałasu, problemów z protestami sąsiadów, logistyki, przyłączenia do sieci itd.

Share This