PARTNERZY PORTALU
  • partner portalu farmer.pl
  • partner portalu farmer.pl
  • partner portalu farmer.pl

Biogaz z obornika – przykład z Francji

Biogaz z obornika – przykład z Francji Fot. A. Fraj

Potrzeba oszczędnego gospodarowania kopalnymi surowcami energetycznymi i wdrażana w Unii Europejskiej polityka energetyczna, zakładająca sukcesywny wzrost wykorzystania odnawialnych źródeł energii,  przyczyniły się o znaczącego rozwoju produkcji biogazu w Europie.



Kraje Europy Zachodniej są wyjątkowo zaangażowane w rozwój biogazowni. Absolutnym liderem na rynku są Niemcy w których jest już ponad 10 tysięcy instalacji – w większości rolniczych. Szybko rozwija się rynek biogazowy we Włoszech, Holandii, czy Wielkiej Brytanii gdzie liczba biogazowni w ciągu ostatnich lat stale rośnie.

Biogaz w Europie i w Polsce

Silny rozwój produkcji biogazu rolniczego w krajach Zachodniej Europy został osiągnięty dzięki znaczącemu wsparciu finansowemu – w formie subsydiów inwestycyjnych lub dopłat do cen energii. W Polsce system wsparcia odnawialnych źródeł energii wprowadzony został w 2005 roku i bazował na świadectwach pochodzenia określanych powszechnie „zielonymi certyfikatami”. 

Producent energii ze źródeł odnawialnych za każdą wyprodukowaną megawatogodzinę energii otrzymywał świadectwo pochodzenia, które następnie sprzedawał zakładom energetycznym wytwarzającym energię z surowców kopalnych. Sprzedaż certyfikatów stanowiła główne źródło przychodów dla producentów energii z OZE.

Zakłady energetyczne wytwarzające energię z węgla, ze względu na przyjęte przez Polskę zobowiązania w zakresie zwiększania udziału OZE w zużywanej energii, zobowiązane były do osiągniecia w strukturze produkcji określonego udziału surowców odnawialnych. Z obowiązku tego mogły się wywiązać albo poprzez włączenie do swojej struktury produkcji źródeł odnawialnych albo poprzez odkupowanie certyfikatów od producentów energii z OZE. Alternatywą pozostawało uiszczanie tzw. opłaty zastępczej, co było uzasadnione w przypadku nadmiernego wzrostu cen zielonych certyfikatów. W pierwszych latach funkcjonowania systemu ceny zielonych certyfikatów kształtowały się na poziomie zbliżonym do opłaty zastępczej (ok. 250-300 zł za 1MWh), jednak w 2013 nastąpiło załamanie na rynku certyfikatów i ich ceny spadły o ponad 50 proc. Sytuacja ta spowodowana była nadpodażą „zielonych certyfikatów”, która wynikała z popularyzacji praktyki tzw. współspalania biomasy w dużych blokach energetycznych.

W przypadku biogazowni wytwarzających jednocześnie energie elektryczną jak i cieplną w tzw. wysokosprawnych układach kogeneracyjnych (kogeneracja = jednoczesne wytwarzanie energii elektrycznej i cieplnej) możliwe było korzystanie w pewnych okresach z dodatkowego wsparcia w postaci tzw. „żółtych certyfikatów”. Narastające problemy w sektorze OZE skłoniły rządzących do poszukiwania nowych rozwiązań legislacyjnych, które w bardziej efektywny sposób stymulowały by rozwój energetyki odnawialnej. Efektem kilkuletnich dyskusji była nowa ustawa o OZE z lutego 2015, która zakładała m. in. wprowadzenie taryf gwarantowanych dla najmniejszych mikroinstalacji do 10 kW (instrument ten stanowi podstawę wsparcia OZE w wielu krajach UE, m. in. w Niemczech i polega na gwarancji ceny wprowadzanej do sieci energii elektrycznej – w Polsce miało to być ok. 70 gr, podczas gdy hurtowa cena rynkowa to niecałe 20 gr ) oraz systemu aukcyjnego dla większych producentów.

Główne założenie systemu aukcyjnego polega na tym, że przetarg na dostawę energii z OZE wygrywa ten producent, który zaoferuje najniższą cenę energii. W zamian otrzymuje gwarancję odbioru energii przez następne 15 lat po ustalonej na aukcji cenie. Uchwalona ustawa została jednak zmieniona jeszcze przed wejściem w życie kluczowych przepisów. Uchwalona w czerwcu 2016 nowelizacja zastąpiła system taryf gwarantowanych tzw. „systemem opustów”, co jest rozwiązaniem całkowicie nowym. Kluczowym założeniem systemu jest rezygnacja z bezpośredniego wsparcia finansowego sprzedaży energii. Nadmiar wyprodukowanej w danym momencie energii może być wysłany do sieci energetycznej i odebrany w okresie zwiększonego zapotrzebowania jednak w ilości nie większej niż 70 – 80% tego co zostało przekazane. Energia, która nie zostanie odebrana z sieci rozliczana będzie po standardowej cenie hurtowej (a więc bez dodatkowego wsparcia jak to miało być w systemie taryf gwarantowanych). Więksi producenci nadal będą uczestniczyć w systemie aukcyjnym, przy czym co jest istotne aukcja będą się odbywać w wydzielonych „koszykach technologicznych”.

Według  ekspertyz polskiego Instytutu Energii Odnawialnych, Polska ma wyjątkowy potencjał i może znaleźć się w Unijnej czołówce produkcji biogazu wytwarzając rocznie ponad 6,6 mld m3 biogazu, z czego znacząca część może być wyprodukowana z surowców naturalnych dostępnych w gospodarstwach rolniczych. W Polsce funkcjonuje jednak obecnie tylko około 182 biogazowni  o łącznej zainstalowanej mocy około 210MW (megawatów)  z czego 81MW przypada 86 biogazowni rolniczych.

W zależności od rodzaju wykorzystywanych surowców wyróżniamy trzy rodzaje biogazowni: biogazownie przy oczyszczalniach ścieków, biogazownie na składowiskach odpadów komunalnych i biogazownie rolnicze. Biogazowa mikroinstalacja rolnicza odpowiadałaby w przybliżeniu układowi  o rocznej wydajności biogazu rolniczego do 160 m3. Najczęściej wykorzystywaną w Polsce technologią jest biogazownia „mokra”, w której podstawowy substrat to gnojowica. W gospodarstwach, w których produktem ubocznym w chowie zwierząt jest obornik, do produkcji biogazu  można zastosować także fermentację „suchą”, która jest jednak znacznie rzadziej wykorzystywana.

Interesujący przypadek biogazowni rolniczej, w której biogaz produkuje się z obornika z wykorzystaniem fermentacji suchej znaleźliśmy we Francji[1]. Uznaliśmy, że  warto przedstawić ten przykład czytelnikom w Polsce.

Jak produkuje się biogaz?

Biogaz jest mieszaniną metanu i dwutlenku węgla, produkowaną przez mikroorganizmy podczas fermentacji beztlenowej, która zachodzi w specjalnej instalacji. Aby proces fermentacji przebiegał na stałym poziomie i był wydajny, należy zapewnić sprzyjające warunki do rozwoju mikroorganizmów biorących udział w tym procesie. W gospodarstwie rolniczym biogaz może być generowany z nawozów naturalnych, pozyskiwanych jako produkt uboczny chowu zwierząt inwentarskich, produktów roślinnych (np. kiszonki kukurydzianej), ale także z pozostałości produkcji rolnej. Produktem ubocznym procesu wytwarzania biogazu, jest masa pofermentacyjna tzw. poferment. Z uwagi na swoje właściwości fizykochemiczne poferment może być wykorzystywany do nawożenia pól w gospodarstwie w miejsce dotychczas stosowanych nawozów naturalnych.   Poferment charakteryzuje się znacznym udziałem łatwo dostępnych dla roślin form składników pokarmowych, Jego wartość nawozowa jest zbliżona do wartości nawozów naturalnych przeznaczonych do produkcji biogazu.

Biogaz wykorzystywany jest najczęściej do produkcji ciepła (wytwarzanego w kotłach) lub ciepła i energii elektrycznej (wytwarzanych w instalacjach kogeneracyjnych, skrót CHP, z ang. Combined Heat and Power). Można też uszlachetniać biogaz do standardów biometanu, który może być stosowany jako paliwo w środkach transportu lub wtłaczany do sieci gazowej.

Produkując biogaz możemy osiągać nie tylko korzyści finansowe wynikające z oszczędności i sprzedaży energii elektrycznej i ciepła. Ważnym efektem jest zmniejszenie emisji gazów cieplarnianych, głównie CO2 i CH.4. Niwelujemy również emisję odorów, do której dochodzi podczas magazynowania i aplikacji na pola nawozów naturalnych. 

Gospodarstwo Gaec of Val de Maury (Francja)

Wspomniany już  przypadek biogazowni w gospodarstwie rolniczym jest stosunkowo to rzadkim przykładem technologii biogazowej wykorzystującej do produkcji biogazu substrat suchy, tj. obornik.

Francuskie gospodarstwo rolnicze Gaec of Val de Maury, jest oddalone  od Paryża o 2 godziny drogi na południe, w Burgundii. W gospodarstwie utrzymywanych jest 120 krów mlecznych. Produkcja roślinna prowadzona jest na powierzchni 170 ha. Uprawia się głównie rzepak, pszenicę, jęczmień i kukurydzę na kiszonkę, a część areału zajmuje trwały użytek zielony. Projekt biogazowni został zatwierdzony w 2011 roku, a budowę uruchomiono rok później. Całkowity koszt inwestycji wyniósł 820 000 Euro, z czego 33 proc. zostało sfinansowane z subsydiów.

Dlaczego ten przypadek instalacji jest interesujący?

Komory fermentacyjne z obornikiem przykryte gumowymi membranami
Komory fermentacyjne z obornikiem przykryte gumowymi membranami

W Europie, najczęściej spotykaną formą biogazowni jest taka, w której fermentacja metanowa opiera się na mokrym substracie, czyli gnojowicy. Podział metod na fermentację mokrą i suchą jest właściwie mylny, ponieważ bakterie biorące udział procesie fermentacji zawsze potrzebują płynnego środowiska by pracować. W polskich gospodarstwach z produkcją zwierzęcą przeważa chów ściółkowy, a  otrzymywanym nawozem jest obornik. W powszechnie stosowanej formie fermentacji konieczne jest rozcieńczanie substratu innym płynnym kosubstratem czy nawet wodą, natomiast w procesach fermentacji suchej stosowane są substraty o wysokiej zawartości suchej masy przekraczającej 40%. Francuska instalacja opiera się na fermentacji suchej, co jest możliwe po zastosowaniu specyficznego kształtu komór fermentacyjnych i systemu kanałów pompujących gnojówkę, tak by fermentacja zachodziła w sprzyjających warunkach.

Jak to działa?

Technologia została dopasowana do wielkości gospodarstwa i specyfikacji otrzymywanego substratu zwierzęcego. Urządzeń jest mniej niż w typowej instalacji, stąd koszty utrzymania i konserwacja są relatywnie niższe. Codziennie rolnik poświęca ok. 15 do 20 minut aby nadzorować pracę biogazowni.

Po wywiezieniu z obory obornik jest czasowo składowany na płycie obornikowej, a następnie umieszczany w komorze fermentacyjnej. Komory mają kształt rynien, z jednym ściętym zboczem, co umożliwia swobodne zsuwanie się obornika w głąb rynny (rys.1). 

W gospodarstwie Gaec of Val de Maury jest ich sześć, o łącznej pojemności ok. 350 m3. Raz na 10 – 15 dni wymienia się wsad  w jednej z komór (około 170 ton), co zajmuje średnio 8 godzin dwóm osobom. Należy kolejno: odsłonić fermentator, wyciągnąć wsad, załadować świeży obornik, ponownie zainstalować przewody instalacyjne, izolację i gumową membranę. Odciek z obornika, który zbiera się w dnie rynny jest wtłaczany na powierzchnię substratu znajdującego się w rynnie, tak by krążąc pobudzał metanotwórcze bakterie do fermentacji. Biogaz jest dostarczany do silnika kogeneracyjnego, a następnie spalany i przekształcany w energię elektryczną. Silnik kogeneracyjny produkuje rocznie ok. 0,5MW energii elektrycznej, która w większości sprzedawana jest do sieci energetycznej.

W poniższej tabeli zestawiono podstawowe dane charakteryzujące koszy inwestycji oraz osiągane efekty produkcyjne.

Tabela 1. Dane produkcyjne i finansowe instalacji do produkcji biogazu z obornika w gospodarstwie Gaec of Val de Maury (Francja)

Szacowany okres zwrotu z inwestycji to optymistyczne osiem lat, przy żywotności tej instalacji biogazowej przewidywanej na 15 lat. Jest to możliwe dzięki wysokim cenom sprzedaży energii elektrycznej do sieci przyjętymi we Francji. Ilość obornika produkowanego przez 120 krów utrzymywanych w gospodarstwie jest wystarczająca by instalacja pracowała nieprzerwanie przez cały rok.

Wady i korzyści

Zaletą technologii biogazowej tego typu jest możliwość zastosowania jej w gospodarstwach, w których substratem może być obornik. Obsługa instalacji nie jest czasochłonna, a ewentualne zmiany temperatur można regulować ogrzewaniem zainstalowanym w komorach fermentacyjnych.

Zdania na temat wydajności instalacji produkującej biogaz z obornika są podzielone. Mówi się o 15% niższej produktywności tej formy fermentacji w porównaniu do fermentacji mokrej, są także opinie, że produkcja może być mniejsza nawet o połowę. Częściowo może to wynikać z braku systemu mieszania substratu, który występuje w klasycznych fermentatorach komorowych. Może to powodować niejednolity rozkład materii organicznej, w wyniku czego produkcja biogazu również może być obniżona. Tlen występujący w oborniku, a którego jest zdecydowanie mniej w gnojowicy, może też być przyczyną słabszej fermentacji bakterii beztlenowych odpowiedzialnych za produkcję biogazu. Biogaz produkowany w tej technologii posiada jeszcze jedną ważną cechę – zawiera śladowe ilości siarkowodoru. Obniża to ryzyko korozji, co  wpływa korzystnie na trwałość całej instalacji.


[1] Wizyta w Gaec of Val de Maury była częścią spotkania projektowego finansowanego ze środków programu Bio Energy Farm 2 – „Nawóz naturalny, trwałe (zrównoważone) paliwo w gospodarstwie rolniczym”.  W projekcie uczestniczą dwie organizacje z Polski – Narodowa Agencja Poszanowania Energii (www.nape.pl) oraz Fundacja Nauka i Edukacja dla Agrobiznesu (fnea.pl).  Głównym celem projektu jest dostarczanie rolnikom informacji o produkcji biogazu i narzędzi niezbędnych do kalkulacji opłacalności inwestycji w instalację biogazową w gospodarstwie.

Podobał się artykuł? Podziel się!
×

WSZYSTKIE KOMENTARZE (1)

  • kokoloko 2016-07-31 18:51:01
    z tych wyiczeń widać ze cena energii w francji jest aktualnie 4-5 razy drozsza niz w polsce kto zainwestuje w pl pieniadze zeby dokłądać do interesu ??
ZOBACZ WSZYSTKIE KOMENTARZE

PISZESZ DO NAS Z ADRESU IP: 54.81.105.205
Dodając komentarz, oświadczasz, że akceptujesz regulamin serwisu

Drodzy Użytkownicy!

W związku z odwiedzaniem naszych serwisów internetowych przetwarzamy Twój adres IP, pliki cookies i podobne dane nt. aktywności lub urządzeń użytkownika. Jeżeli dane te pozwalają zidentyfikować Twoją tożsamość, wówczas będą traktowane jako dane osobowe zgodnie z Rozporządzeniem Parlamentu Europejskiego i Rady 2016/679 (RODO).

Administratora tych danych, cele i podstawy przetwarzania oraz inne informacje wymagane przez RODO znajdziesz w Polityce Prywatności pod tym linkiem.

Jeżeli korzystasz także z innych usług dostępnych za pośrednictwem naszych serwisów, przetwarzamy też Twoje dane osobowe podane przy zakładaniu konta, rejestracji na eventy, zamawianiu prenumeraty, newslettera, alertów oraz usług online (w tym Strefy Premium, raportów, rankingów lub licencji na przedruki).

Administratorów tych danych osobowych, cele i podstawy przetwarzania oraz inne informacje wymagane przez RODO znajdziesz również w Polityce Prywatności pod tym linkiem. Dane zbierane na potrzeby różnych usług mogą być przetwarzane w różnych celach, na różnych podstawach oraz przez różnych administratorów danych.

Pamiętaj, że w związku z przetwarzaniem danych osobowych przysługuje Ci szereg gwarancji i praw, a przede wszystkim prawo do sprzeciwu wobec przetwarzania Twoich danych. Prawa te będą przez nas bezwzględnie przestrzegane. Jeżeli więc nie zgadzasz się z naszą oceną niezbędności przetwarzania Twoich danych lub masz inne zastrzeżenia w tym zakresie, koniecznie zgłoś sprzeciw lub prześlij nam swoje zastrzeżenia pod adres odo@ptwp.pl.

Zarząd PTWP-ONLINE Sp. z o.o.

Zgłoś swoje propozycje zmian!


Dziękujemy za współpracę!