Raport specjalny | Energia z biogazu i biomasy
Bohdan Szafrański
Zainteresowanie wykorzystaniem biogazu w naszym kraju wzrosło po wypowiedzi Jerzego Kwiecińskiego podczas tegorocznego Europejskiego Kongresu Gospodarczego w Katowicach. Ówczesny prezes Polskiego Górnictwa Naftowego i Gazownictwa zwrócił uwagę, że z polskiej perspektywy gaz ziemny będzie w najbliższym czasie paliwem przejściowym pomiędzy węglem a OZE. Chodzi o surowiec kopalny, którego wydobycie w Polsce zaspokaja tylko 1/5 zapotrzebowania. Z czasem będzie on zastępowany przez inne paliwa, w tym biometan, gaz produkowany z biomasy.
Z czym mamy do czynienia?
Zgodnie z definicją GUS, biogaz to gaz składający się głównie z metanu i dwutlenku węgla, uzyskiwany w procesie beztlenowej fermentacji biomasy. W sprawozdawczości statystycznej, ze względu na sposób pozyskiwania, wyodrębnia się: gaz wysypiskowy, uzyskiwany w wyniku fermentacji odpadów na składowiskach, gaz z osadów ściekowych, wytwarzany w wyniku beztlenowej fermentacji szlamu kanalizacyjnego oraz pozostałe biogazy, otrzymywane w wyniku beztlenowej fermentacji odchodów zwierzęcych, odpadów w rzeźniach, browarach i z innej działalności w przetwórstwie rolno-spożywczym. Z kolei biomasa to, według definicji przyjętej przez GUS, materiały organiczne pochodzenia roślinnego uzyskiwane ze specjalnych upraw energetycznych lub jako produkty odpadowe.
PGNiG ocenia, że w ciągu 10 lat w Polsce możliwa będzie roczna produkcja na poziomie ok. 4 mld m3 biometanu, co odpowiada obecnemu poziomowi krajowego wydobycia gazu ziemnego. Obecnie produkowany w Polsce biogaz jest używany wyłącznie w energetyce i ciepłownictwie, natomiast biometan będzie wykorzystywany m.in. w transporcie publicznym. Co trzeci nowo kupowany w naszym kraju autobus dostosowany jest do zasilania tym paliwem. W końcu lipca firma H. Cegielski – Poznań SA, Orlen Południe, Krajowy Ośrodek Wsparcia Rolnictwa oraz Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu podpisały list intencyjny, w którym założono rozwijanie zielonej energii pochodzącej z biogazu rolniczego.
Sytuacja w Polsce
13 lipca 2010 r. Rada Ministrów przyjęła dokument „Kierunki rozwoju biogazowni rolniczych w Polsce w latach 2010-2020”, opracowany przez Ministerstwo Gospodarki we współpracy z Ministerstwem Rolnictwa i Rozwoju Wsi. Wskazano w nim warunki rozwoju instalacji wytwarzających biogaz rolniczy, który ma być wykorzystywany do produkcji energii elektrycznej i ciepła. Szacowano wówczas, że w Polsce może zostać wytworzone ok. 1,7 mld m3 biogazu rocznie. Taka ilość, po oczyszczeniu, mogłaby pokryć ok. 10% zapotrzebowania na gaz lub w całości zabezpieczyć potrzeby odbiorców z terenów wiejskich oraz dostarczyć dodatkowo 125 tys. MWhe (energii elektrycznej) i 200 tys. MWhc (energii cieplnej).
Biogazownie rolnicze miały też wpłynąć na wzrost dochodów rolników poprzez wykorzystanie pozostałości przemysłu rolno-spożywczego. Oceniano, że rozwój tej dziedziny energetyki umożliwi zmniejszenie emisji dwutlenku węgla w wysokości 3,4 mln ton rocznie. Tymczasem, według analiz GUS, udział energii ze źródeł odnawialnych w pozyskaniu energii pierwotnej ogółem wzrósł w latach 2014-2018 z 12,12% do 14,46%. Pozyskiwano ją w przeważającym stopniu z biopaliw stałych (69,26%), energii wiatru (12,40%) i z biopaliw ciekłych (10,20%). Łączna wartość energetyczna pozyskanej energii pierwotnej ze źródeł odnawialnych w Polsce w 2018 r. wyniosła 371 588 TJ.
Zgodnie z danymi Urzędu Regulacji Energetyki (URE) w naszym kraju było, według stanu na 31 grudnia 2019 r., 3483 instalacji odnawialnych źródeł energii. 317 instalacji wykorzystywało biogaz, 52 biomasę, a technologia współspalania biomasy, biogazu lub biopłynów z innymi paliwami (paliwa kopalne i biomasa/biogaz/biopłyny) stosowana była w 32 przypadkach.
13 października 2020 r. Minister Klimatu i Środowiska oraz przedstawiciele branży biogazowej, transportowej, sektora przesyłu i świata nauki podpisali list intencyjny o ustanowieniu partnerstwa na rzecz rozwoju sektora biogazu i biometanu oraz zawarcia porozumienia sektorowego. Celem tej inicjatywy jest podjęcie wspólnych działań służących rozwojowi rynku biogazu i biometanu w Polsce. Jak podkreślił minister Michał Kurtyka, rozwój sektora produkcji biogazu i biometanu ma podstawowe znaczenie dla przeprowadzenia procesu transformacji gospodarki w kierunku niskoemisyjnym i jest ważnym elementem „Polityki energetycznej Polski do 2040 roku„. Pełnomocnik rządu ds. OZE Ireneusz Zyska dodał, że rząd, dostrzegając krajowy potencjał biogazu, w tym biogazu rolniczego, szacowany na blisko 8 mld m3, zdecydował o stworzeniu mechanizmów wsparcia w ustawie o odnawialnych źródłach energii, które przez lata były i nadal będą udoskonalane. Firmy mogą przystępować do tego porozumienia w roli partnera współpracującego.
Paliwo dla transportu
European Biogas Association (EBA) i Natural & bio Gas Vehicle Association (NGVA Europe) szacują, że 17% biometanu jest obecnie wykorzystywane do zasilania pojazdów napędzanych gazem ziemnym (NGV). Paliwo to jest dostępne w 25% europejskiej sieci paliwowej, a jego używanie pozwala zredukować emisję o 35% w porównaniu z paliwami konwencjonalnymi. W 2030 r. biometan powinien zaspokoić 40% zapotrzebowania na paliwo dla całej floty NGV, zmniejszając ogólną emisję gazów cieplarnianych o 55%, zapewniając do 1 mln miejsc pracy przy równoczesnym wygenerowaniu oszczędności na kosztach paliwa na kwotę ponad 4,5 mld euro.
Lokalna produkcja czystych paliw pomaga miastom zapewnić udział w gospodarce o obiegu zamkniętym poprzez redukcję bioodpadów i zanieczyszczenia powietrza. Stosowanie biometanu znacznie ograniczy w nadchodzących latach emisję z transportu. Na początku tego roku EBA i NGVA Europe, wraz z Europejskim Stowarzyszeniem Producentów Samochodów (ACEA), wystosowały wspólny apel o przyspieszenie wdrażania infrastruktury do tankowania biogazu w Europie. Sygnatariusze tego apelu wskazali, że Bruksela, licząca 1,2 mln mieszkańców, produkuje rocznie około 210 kt bioodpadów, które można wykorzystać do produkcji 14 kt odnawialnego biogazu. Rozprowadzenie go do transportu drogowego w postaci 40% mieszanki pozwoliłoby uniknąć uwolnienia 85 kt CO2 do atmosfery.
UE postawiła sobie za cel zmniejszenie emisji z transportu o 60% do 2050 r. w porównaniu z poziomem z 1990 r., wykorzystanie biometanu wydatnie ułatwia osiągnięcie tego celu. Dla firm kurierskich korzystanie z ekologicznych pojazdów staje się dziś koniecznością choćby ze względu na coraz częstszą praktykę zamykania centrów miast dla pojazdów zasilanych w sposób standardowy. Na krótszych dystansach sprężony gaz ziemny (biometan) CNG jest tu ekonomicznym i bezpiecznym dla środowiska wyborem. Natomiast ciężarówki napędzane skroplonym gazem ziemnym (biometanem) LNG pozwalają na pokonywanie długich tras bez tankowania paliwa. Dla przykładu – IVECO Stralis NP 460 (podwozie ciężarowe z wymiennymi kontenerami BDF), wyposażone w dwa zbiorniki kriogeniczne na skroplony gaz, może przejechać na jednym tankowaniu do 1600 km.
Europa biogazowym potentatem
Międzynarodowa Agencja Energetyczna wskazała w raporcie opublikowanym w marcu br., że upowszechnianie biogazu przebiega na świecie nierównomiernie. Zależy to nie tylko od dostępności surowców, ale także od polityki zachęcającej do jego produkcji i wykorzystania. Europa, Chiny i Stany Zjednoczone odpowiadają za 90% światowej produkcji biometanu, Stary Kontynent jest największym producentem biogazu, a 2/3 europejskich mocy produkcyjnych znajduje się na terenie Niemiec. Początkowo podstawą rozwoju niemieckiego przemysłu biogazowego były uprawy energetyczne, ostatnio polityka przesunęła się bardziej w kierunku wykorzystania resztek pożniwnych, upraw sekwencyjnych, odpadów hodowlanych i wychwytywania metanu z wysypisk.
Dania, Francja, Włochy i Holandia również aktywnie promowały produkcję biogazu. W Chinach wsparcie obejmuje instalowanie fermentatorów na skalę domową na obszarach wiejskich w celu zwiększenia dostępu do nowoczesnej energii i czystych paliw do gotowania. Komory fermentacyjne stanowią obecnie około 70% zainstalowanej pojemności. W Stanach Zjednoczonych biometan pochodzi głównie z wysypisk, gdzie powstaje prawie 90% tego paliwa.
Ostatnio pojawiły się jednak informacje, że w Niemczech po raz pierwszy od 30 lat spadnie liczba biogazowni. Powodem może być stosunkowo wysoki koszt ich budowy i eksploatacji. Dla większości producentów energii z OZE bardziej opłacalna jest inwestycja w energetykę wiatrową i słoneczną. Ponadto starsze instalacje nie będą już korzystały z dotychczasowych dopłat (umowy zawierano na 20 lat).
Przetworzenie biogazu do biometanu może być głównym źródłem przyszłego wzrostu jego wykorzystania. Obecnie na całym świecie jest około 18 GW zainstalowanej mocy wytwórczej na biogazie, z czego większość znajduje się w Niemczech, Stanach Zjednoczonych i Wielkiej Brytanii.
Systematycznie rośnie jednak zainteresowanie produkcją biogazu z odpadów rolniczych. Około połowa pozostałej produkcji światowej pochodzi z krajów rozwijających się Azji, zwłaszcza z Tajlandii i Indii. Jak podano we wspomnianym raporcie, prawie 2/3 produkcji biogazu w 2018 r. wykorzystano do wytwarzania energii elektrycznej i ciepła (przy mniej więcej równym podziale na instalacje wykorzystujące wyłącznie energię elektryczną i kogenerację). Około 30% zostało zużyte w budynkach, głównie w sektorze mieszkaniowym do gotowania i ogrzewania, a pozostałą część przetworzono do biometanu i wprowadzono do sieci gazowych lub wykorzystano jako paliwo transportowe.
Przetworzenie biogazu do biometanu może być głównym źródłem przyszłego wzrostu jego wykorzystania. Obecnie na całym świecie jest około 18 GW zainstalowanej mocy wytwórczej na biogazie, z czego większość znajduje się w Niemczech, Stanach Zjednoczonych i Wielkiej Brytanii. Zdolność produkcyjna wzrastała średnio o 4% rocznie w latach 2010-2018. Przeciętny koszt wytwarzania energii elektrycznej z biogazu różni się w zależności od zastosowanych surowców i stopnia zaawansowania elektrowni i waha się od 50 do 190 dolarów za megawatogodzinę (MWh). Znaczna część tego zakresu leży powyżej kosztów wytwarzania energii z wiatru i fotowoltaiki słonecznej (PV) na skalę użytkową, które w ostatnich latach znacznie spadły. Jak się ocenia, bioenergia stanowi obecnie około 10% światowego zapotrzebowania na energię pierwotną. Można ją wykorzystywać w postaci stałej, płynnej lub gazowej, a obecnie najbardziej rozpowszechnione jest korzystanie ze stałej biomasy (około 90%).
Do bezpiecznego dla środowiska poziomu wykorzystania biomasy jest jeszcze daleko. W UE i wielu krajach na świecie zwraca się uwagę na zrównoważony rozwój. Pojawiają się zatem obawy dotyczące negatywnego wpływu masowego uprawiania roślin przeznaczonych na biomasę – miałoby to ograniczać areały przeznaczone na uprawę innych roślin i potencjalnie grozić wzrostem cen żywności. Mówi się także o negatywnym wpływie tego typu plantacji na lasy, zwłaszcza w tropiku. Co do jednego nie ma wątpliwości – dla transportu drogowego wykorzystanie gazu jest alternatywą w stosunku do paliw płynnych.
Obecnie produkowany w Polsce biogaz jest używany wyłącznie w energetyce i ciepłownictwie, natomiast biometan będzie wykorzystywany m.in. w transporcie publicznym. Co trzeci nowo kupowany w naszym kraju autobus dostosowany jest do zasilania tym paliwem. W końcu lipca firma H. Cegielski – Poznań SA, Orlen Południe, Krajowy Ośrodek Wsparcia Rolnictwa oraz Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu podpisały list intencyjny, w którym założono rozwijanie zielonej energii pochodzącej z biogazu rolniczego.
