Biogaz rozwiązaniem wszystkich problemów energetyki?

Zbiornik biogazu wraz z modułami CHP

Najlepiej rozwinięte OZE w Polsce - energetyka słoneczna i wiatrowa, mają wspólny problem. Ich funkcjonowanie jest uzależnione od warunków pogodowych, dlatego nie są w stanie zagwarantować stabilnej generacji energii. Tymczasem biogazownie funkcjonują niezależnie od pogody i są łatwo sterowalne. Czy biogaz rozwiąże największe problemy polskiej energetyki? 

Zdjęcie autora: Redakcja GLOBEnergia

Redakcja GLOBEnergia

Zbiornik biogazu wraz z modułami CHP

Podziel się

Czym jest biogaz?

Zgodnie z jedną z definicji biogaz jest mieszaniną gazów, powstająca na skutek beztlenowego rozkładu materii organicznej - generalnie jest gazem bezbarwnym i bezwonnym, jednak w zależności od wielkości stężeń gazów składowych zapach może się zmieniać. W tym aspekcie największym winowajcą jest siarkowodór

Biogaz o dobrym składzie będzie zawierał małe ilości siarkowodoru - około 0,2%. Najwięcej będzie w nim metanu (średnio 65%) i dwutlenku węgla (średnio 35%). Zaś azot, wodór, tlenek węgla i tlen występują w śladowych ilościach.

Najbardziej pożądanym gazem składowym jest metan. To od wielkości jego udziału uzależniona jest wartość opałowa biogazu, czyli ilość energii, jaką można uzyskać z jego jednostki przestrzennej. Jeśli biogazownia została dobrze zaprojektowana i wybudowana, a komory fermentacyjne są szczelne, to w składzie może być nawet 85% zawartości metanu. Średnia wartość opałowa biogazu wynosi 23 MJ/m3. 

Obecnie technologia produkcji biogazu i zakres wykorzystywanych substratów pozwalają na wyróżnienie biogazowni o charakterze: 

  • oczyszczalnianym,
  • składowiskowym,
  • rolniczym,
  • rolniczo-utylizacyjnym. 

Biogaz oczyszczalniany jest pozyskiwany z biogazowni funkcjonującej najczęściej na oczyszczalni ścieków. W tej reakcji substratami są osady trafiające do przetworzenia w instalacji oczyszczalniowej. 

Biogaz składowiskowy, to gazy uwalniane w trakcie rozkładu materii na wysypiskach śmieci. Ważne jest wychwytywanie tego rodzaju biogazu, gdyż swobodny metan przyczynia się do globalnego ocieplenia. 

Biogaz rolniczy powstaje z materii organicznej będącej owocem działalności rolniczej. Mowa tu o wszystkim od kukurydzy po np. pomiot kurzy. Co istotne, według szacunków z odchodów zwierząt hodowlanych w Polsce możliwe jest pozyskanie do 3,31 Gm3 biogazu. 

Szczególnie istotna jest rola biogazowni rolniczo-utylizacyjnych. Przetwarza się w nich odpady organiczne z przemysłu rolno-spożywczego i komunalnego. Oprócz spełniania zadań tradycyjnej biogazowni rolniczej przetwarza ona również odpady poubojowe. W zakresie substratów znajdują się m.in. odpady niskiego ryzyka z kategorii K3 - Są to odpady poubojowe i wycofane środki spożywcze pochodzenia zwierzęcego. Dlatego biogazownia o profilu rolniczo-utylizacyjnym idealnie wpasuje się w działalność zakładów przetwórstwa mięsnego.

Dodatkowo, dzięki możliwości utylizacji odpadów z kategorii K2, klasyfikowanych jako odpady wysokiego ryzyka, pomaga w utylizacji szczątków zwierzęcych ubitych w celu likwidacji epidemii. Ponadto jako substraty wykorzystywane są odpady restauracyjno-cateringowe, odpady z przemysłu spożywczego i przetwórstwa owoców i warzyw czy resztki pogorzelniane. Od strony rolniczej wykorzystywane są typowe substraty tj. odpady z produkcji roślinnej i hodowli zwierząt. 

Jak to wygląda w Polsce?

Można powiedzieć, że popularność biogazowni w Polsce jako ekologicznych źródeł generacji energii stale rośnie. Obecnie trend rozwoju jest szybszy niż w poprzednich latach. Inwestycjami w biogaz zainteresowane są zarówno spółki skarbu państwa, indywidualne gospodarstwa rolnicze i samorządy terytorialne. 

W 2023 r. w pewnym stopniu odblokowano szybszy rozwój sektora biogazowego. Złamano pewne bariery legislacyjne, które do tej pory ograniczały powstawanie nowych inwestycji w biogaz. Specustawa przygotowana przez Ministerstwo Rolnictwa i Rozwoju Wsi ułatwiła i skróciła proces inwestycyjny w biogazownie. 

Oprócz skrócenia czasu na wydanie warunków do przyłączenia do sieci istotną zmianą jest również zaprzestanie klasyfikowania pofermentu jako odpad. Według Ministerstwa Rolnictwa dzięki tej legislacji może powstać nawet 2 tysiące biogazowni rolniczych. To ważne zmiany, gdyż potencjał biogazu w Polsce jest duży. Niestety niedostatecznie wykorzystany. 

Zgodnie z danymi za rok 2022 na terenie Polski funkcjonowało 383 instalacji biogazowych. Z czego 148 stanowiły biogazownie rolnicze, a 194 biogazownie komunalne. W składzie szeregu instalacji znalazły się również 41 mikrobiogazownie produkujące energię głównie na własny użytek. Całkowita moc wszystkich instalacji w Polsce w roku 2022 wynosiła około 280 MW. W tym samym czasie generacja energii elektrycznej osiągnęła poziom 2,4 TWh. Tym samym sektor biogazu wspiera polski miks energetyczny całymi 2,5 % udziału w strukturze generacji z OZE. Co do produkcji ciepła, prawie wszystkie biogazownie pracują w kogeneracji, można stwierdzić, że ilość produkowanego ciepła jest podobna do ilości energii elektrycznej.

Istotna rola biogazu

Jak wynika z analizy Lewandowskiego i Rymsa możliwe jest całkowite wyeliminowanie importu paliw do Polski. Wymagałoby to włączenia do produkcji substratów na ten cel około 18% użytków rolnych w Polsce, co stanowi 3 mln ha. Jest to szeroko zakrojona inwestycja, oszacowana przez badaczy na 100 mld złotych. Jednak na realizację tego planu wystarczyłyby tylko dwa lata. Z kolei rozważając całkowite zaspokojenie potrzeb energetycznych Polski na biogaz należałoby przeznaczyć biomasę z obszaru 6 mln ha. Perspektywy produkcji i wykorzystania biogazu w Polsce są obiecujące. Połowa z dostępnej ziemi uprawnej, tj. 16 mln ha może produkować rośliny energetyczne.

Ponadto biogaz, jako źródło energii idealnie uzupełnia trwającą transformację energetyczną. Generacja z biogazowni jest łatwo sterowalna i niezależna od warunków pogodowych. Ten aspekt wysuwa bioelektrownie na prowadzenie w klasyfikacji OZE. Dlatego w obliczu zmian miksu energetycznego należy postrzegać sektor biogazowy jako ważne źródło stabilnej energii idealnie uzupełniającej przerwy w generacji z obecnie najpopularniejszych OZE w Polsce. 

Dodatkowo dzięki operacji cable poolingu podłączenie biogazowni do sieci jest mniej uciążliwe dla przestarzałego już w Polsce systemu sieci elektroenergetycznych. Cable pooling pozwala na generację i dystrybucję energii ze źródeł podłączonych do sieci tym samym przyłączem. Dzięki tej idei biogazownia może wspierać inne źródło energii, o mniej stabilnej generacji. To ważne uzupełnienie zaburzonego profilu generacji ze źródeł zależnych od warunków pogodowych. Dlatego należy postrzegać biogazownie jako instalacje odgrywające rolę komplementarnych mocy wytwórczych. 

Poza produkcją czystej energii biogazownie mogą również zdywersyfikować źródła dochodów gospodarstw rolniczych. Wraz z powstaniem biogazowni pojawia się nowy rynek zbytu na produkty lokalnego rolnictwa. Oznacza to dla producentów możliwość dywersyfikacji dochodów. Podobnie zwiększa się poziom dywersyfikacji dostępnych źródeł energii. 

Ponadto lokalne społeczności mogą funkcjonować z większą niezależnością od największych wytwórców i dostawców energii. Rolnicy zyskują również szansę, podyktowaną opłacalnością ekonomiczną, do zagospodarowania do tej pory nieuprawianych pól. W skali gminnej można mówić zaś o polepszeniu stanu środowiska. Odpady do tej pory składowane, zostają zużyte jako substrat. Jednocześnie w skali lokalnej pojawia się nowy sektor potencjalnego zatrudnienia. Wszystkie te aspekty działają na korzyść lokalnych społeczności, z naciskiem na rolników. Wydaje się, że producenci rolni już zdążyli dostrzec szansę, jaką daje biogaz. O czym świadczy m.in. popularność dofinansowań na takie przedsięwzięcia. 

Oprócz inwestycji w małe biogazownie szczególnym wsparciem dla miksu energetycznego okażą się te w skali przemysłowej. Rynek przewiduje powstanie pierwszych biogazowni szczytowych w Polsce w 2024 roku. Mają pełnić rolę stabilizatora systemu elektroenergetycznego. Biogazownie jako w pełni sterowalne źródła generacji energii łatwo wpasowują się w profil  produkcji z OZE i profil obciążenia sieci. Rozwój dużych biogazowni jest istotnym uzupełnieniem polskiego sektora biogazowego. Dominują w nim instalacje o mocy do 1 MW, co jest bezpośrednim skutkiem rozdrobnienia produkcji rolnej. 

Źródła: Magazyn Biomasa, energiadlawsi.pl, agropolska.pl

Zdjęcie autora: Redakcja GLOBEnergia

Redakcja GLOBEnergia