Mikrobiogazownia sprawdzi się w gospodarstwie hodowlanym

Zużycie energii elektrycznej może stanowić nawet ponad 20 proc. całkowitych kosztów w produkcji rolnej. Udział ten oczywiście zależy od wielkości i rodzaju produkcji w gospodarstwie rolnym. Jak wynika z badań „Energia elektryczna w gospodarstwie” przeprowadzonych w 2019 r. na zlecenie Banku BNP Paribas, w co 3. gospodarstwie udział kosztów związanych z zużyciem energii elektrycznej w produkcji rolnej mieści się w przedziale od 10 do 20 proc. Nic więc dziwnego, że opłaty za prąd są jednymi z wydatków, które najmocniej obciążają budżet gospodarstw rolnych.

Jak wskazywało badanie, w przypadku zbyt dużego wzrostu ceny za 1 kWh energii elektrycznej skłoniłoby to aż 65 proc. rolników do zainwestowania w alternatywne źródła energii elektrycznej. Jeżeli prąd podrożałby o 21-41 proc., to nad zainwestowaniem w alternatywne źródła energii zastanowiłoby się już ponad

48 proc. badanych rolników. Oczywiście, najczęściej wskazywanym alternatywnym i odnawialnym źródłem energii elektrycznej są panele fotowoltaiczne, ale warte rozważenia są też biogazownie, a właściwie mikrobiogazownie. Dlaczego warto zainwestować w mniejszą biogazownię?

Mniejsza nie znaczy gorsza

W Polsce można zaobserwować coraz bardziej zarysowujący się trend inwestowania w mikro- i w małe instalacje biogazowe o mocach od 11 KWe do ponad 100 kWe.

– Przeważnie są to zagrodowe mikrobiogazownie zintegrowane technicznie i funkcjonalnie z obiektami inwentarskimi gospodarstw rolnych specjalizujących się w hodowli bydła mlecznego i trzody chlewnej – podkreśla Mariusz Kacała, konsultant projektów mikrobiogazowni, Technologie Finansów i Środowiska. Jak widać, rolnicy są coraz bardziej   zainteresowani mniejszymi instalacjami, które fermentują odchody zwierzęce z ich własnych gospodarstw. A kiedy taka mikrobiogazownia jest opłacalna?

Już hodowla 60 sztuk krów dojonych lub 250 loch, albo 1000 tuczników jest gwarancją ciągłego zasilenia mikrobiogazowni o mocy 11 kWe. Co więcej, taka mikrobiogazownia pozwoli wyprodukować wystarczającą ilość energii (pokrywającą także potrzeby własne rolnika) oraz wygenerować nadwyżki, które mogą wykorzystać inni odbiorcy.

Jeśli wziąć pod uwagę liczbę funkcjonujących w kraju gospodarstw o podobnej i większej skali oraz postępujące uwolnienie cen sprzedaży i dystrybucji energii, to widać, że w przyszłości samowystarczalność energetyczna polskiej wsi jest możliwa do zrealizowania. 

Jeżeli chodzi zaś o same koszty budowy mikrobiogazowni, mogą one wynosić od ok. 10 tys. zł do ponad 50 tys. zł za 1 kW zainstalowanej mocy elektrycznej. W porównaniu z instalacją fotowoltaiczną, gdzie za 1 kWp zapłacimy od 3,6 tys. zł do 3,9 tys. zł, inwestycja w mikrobiogazownie może wydawać się zbyt kosztowną alternatywą. Jednak, na co zwracają uwagę eksperci, mirkobiogazownia o mocy 11 kWe jest w stanie wygenerować w ciągu roku nawet 8 razy więcej energii w postaci prądu (i ciepła) niż panele fotowoltaiczne o porównywalnej mocy.

Zatem jeżeli instalacja fotowoltaiczna o mocy 11 kWp wygeneruje w ciągu roku ok. 11 000 kWh, to mikrobiogazownia o identycznej mocy wyprodukuje energię o wartości 88 000 kWh. Czas zwrotu mniejszej mikrobiogazowni o mocy 11 kWe wynosi ok. 10-12 lat, w instalacji fotowoltaicznej – ok. 7 lat.

Warto też zwrócić uwagę, że przy budowie mikrobiogazowni o mocy mniejszej niż 500 kWe nie jest wymagane, zgodnie z obowiązującymi przypisami prawa, uzyskanie decyzji środowiskowej. Inwestorzy, którzy budowali instalacje o mocy powyżej 0,5 MWe, wiedzą, że pozyskanie decyzji środowiskowej może być kłopotliwe i dodatkowo wiązać się z koniecznością zdobycia zgody lokalnej społeczności na budowę tak dużej biogazowni. 

Ponadto mniejsze biogazownie o mocy poniżej 500 kWe nie wymagają, zresztą tak jak instalacje fotowoltaiczne, obowiązku zdobycia pozwolenia na budowę. Jednak z budową mniejszej biogazowni wiążą się dodatkowe korzyści, związane choćby z uzyskaniem pofermentu oraz częściowym ominięciem ograniczeń związanych z dyrektywą azotanową, co w dłuższej perspektywie może stać się bardzo użyteczne, szczególnie w gospodarstwie rolnym. Mikrobiogazownia gwarantuje też redukcję emisji metanu oraz eliminację emisji CO₂ przy jednoczesnej realizacji zysków w gospodarstwie hodowlanym. Pamiętajmy też, że mikrobiogazownie są bardziej efektywne w pozyskaniu energii elektrycznej, którą przecież mogą odsprzedawać po preferencyjnych cenach według taryfy FIT. Korzyści wynikające z inwestycji w mikrobiogazownie się jeszcze bardziej uwidocznią, jeżeli porównamy je z większymi biogazowniami.

Duża czy mała?

W większości państw europejskich rysował się trend polegający na realizacji dużych biogazowni rolniczych, których moc sporo przekraczała 1 MWe. Inwestycja w tak duże biogazownie to plan zakrojony na szeroką skalę. Okazuje się, że przeciętna realizacja biogazowni w przedziale mocy od 250 kWe do 500 kWe to koszt, który należy zamknąć w przedziale od 4,5 mln zł do nawet 9 mln zł.

– Ponadto 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 o łącznej mocy zainstalowanej elektrycznej nie większej niż 50 kW, przyłączoną do sieci elektroenergetycznej o napięciu znamionowym niższym niż 110 kV, albo o mocy osiągalnej cieplnej w skojarzeniu nie większej niż 150 kW, w której łączna moc zainstalowana elektryczna jest nie większa niż 50 kW – zauważa Marek Amrozy, kierownik działu efektywności energetycznej firmy Prokurent Narodowej Agencji Poszanowania Energii.

Tak wyprodukowana energia elektryczna i ciepło wykorzystywane są przez rolników zarówno do użytku w gospodarstwie domowym, jak i w gospodarstwie rolnym, np. do ogrzewania i wentylacji budynków inwentarskich, suszenia płodów rolnych czy 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 chwilowy nadmiar energii elektrycznej może być odprowadzany do sieci. Oszczędności związane z niezakupioną energią elektryczną oraz ciepłem mogą być kluczowym aspektem wpływającym na okres zwrotu inwestycji – podkreśla Marek Amrozy.

A jaki dokładnie substrat sprawdzi się przy zasilaniu mniejszych biogazowni?

Samowystarczalny substrat

W początkowym etapie rozwoju alternatywnych źródeł energii opartych o biomasę w większości krajów europejskich do zasilania biogazowni wykorzystywano obornik w połączeniu z kosubstratami, jak choćby kukurydzą czy nawet pszenicą. Jednak dla większości rolników było to mało opłacalne rozwiązanie ze względu na sezonową dostępność takich kosubstratów oraz zbyt duże koszty ich wyprodukowania. Poza tym mogły być one z powodzeniem stosowane jako pasza dla zwierząt hodowlanych.

Aby odpowiedzieć na te wymagania i potrzeby nowoczesnych rolników, producenci poszukiwali rozwiązań i rozwijali technologie, do których zasilenia było można wykorzystać tańsze w eksploatacji i dostępne przez cały sezon substraty. Odpowiedzią na te potrzeby są właśnie mikrobiogazownie. 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 – podkreśla Marek Amrozy. Dlatego też przy planowaniu każdej inwestycji w biogazownie rolnik powinien najpierw rozpocząć od indywidualnego ustalenia optymalnego składu oraz dostępności substratów. Ich odpowiednia jakość oraz całoroczna dostępność w gospodarstwie będą miały ogromny wpływ na moc takiej instalacji oraz ilość wytworzonej energii elektrycznej. 

– Aby przybliżyć skalę zapotrzebowania na substraty przykładowo w mikrobiogazowniach funkcjonujących w UE zużywa się ok.: a) 6800 t/rok gnojowicy bydlęcej i 780 t/rok obornika przy mocy 75 kWe (Balve, Germany. Źródło: NQ Anlagentechnik); b) 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); c) 2900 t/rok gnojowicy bydlęcej przy mocy 19,4 kWe (Oelegem, Belgia. Źródło: Biolectric) – podkreśla Marek Amrozy. A jak działa taka mikrobiogazownia?

Gospodarka obiegu zamkniętego

Mikrobiogazownia rolnicza wykorzystuje w procesie fermentacji metanowej wyłącznie odpady powstające w gospodarstwie rolnym. Dzięki temu rolnik realizuje w sposób praktyczny ideę dopełnienia cyklu produkcji żywności z poszanowaniem środowiska naturalnego.

Mikrobiogazownia to rozwiązanie pozwalające zutylizować i sanityzować gnojowicę w miejscu jej powstawania, a w zamian produkuje energię elektryczną i cieplną, które z nadwyżką pokryją zapotrzebowanie energetyczne niejednego gospodarstwa hodowlanego.

Wytworzony w ten sposób poferment zwiększa z kolei bezpieczeństwo i skuteczność nawożenia bez negatywnego wpływu na glebę i wody gospodarstwa hodowlanego i rolnego. W rezultacie rolnik uzyskuje większe plony przy jednocześnie zmniejszonym zużyciu wapna. Poddanie odpadów hodowlanych procesowi fermentacji metanowej w miejscu ich powstawania eliminuje też negatywny wpływ gnojowicy na środowisko naturalne. 

– Redukuje emisję metanu i stopień zaazotowania gleb, zapewniając gospodarstwu pełnowartościowy, naturalny nawóz w postaci pofermentu. Jest on wysoce płynną, homogeniczną materią o zawartości SM poniżej 4 proc., co ułatwia pompowanie i rozprowadzanie go na polu. Nie ulega przy tym zmianie zawartość N P K. Składniki węglowe w dalszym ciągu trafiają do gleby, a azot występuje w formie przyswajalnego azotanu amonu – podsumowuje Mariusz Kacała, konsultant projektów mikrobiogazowni z firmy Technologie Finansów i Środowiska.

Zdaniem eksperta

Dobry sposób na ominięcie ograniczeń narzuconych dyrektywą azotanową

Mariusz Kacała, konsultant projektów mikrobiogazowni, Technologie Finansów i Środowiska

Rolnicy, którzy decydują się zainwestować w mikrobiogazownie oparte wyłącznie na gnojowicy, osiągają samowystarczalność energetyczną gospodarstwa (prąd i ciepło) oraz dodatkowe dochody ze sprzedaży nadwyżek prądu. Produkcja energii w biogazowni, w której koszt pozyskania surowca do fermentacji wynosi zero złotych, zawsze jest opłacalna.

Poferment uzyskiwany w procesie fermentacji metanowej pozbawiony jest wszystkich wad gnojowicy używanej w nawożeniu gruntów i upraw. Dzieje się tak, ponieważ proces rozkładu odchodów zwierzęcych, który zachodzi w mirobiogazowni, pozwala na ich sanityzację i dezodoryzację przy jednoczesnym przekształceniu azotu w dominującą formę amonową. 

Rolnik, stosując pełnowartościowy, naturalny nawóz w postaci pofermentu, zwiększa efektywność nawożenia oraz jednocześnie unika kosztów i ograniczeń związanych z przestrzeganiem obowiązującej dyrektywy azotanowej. A przecież konsekwentne wprowadzanie coraz większych restrykcji w ramach „Programu działań mających na celu zmniejszenie zanieczyszczenia wód azotanami pochodzącymi ze źródeł rolniczych oraz zapobieganie dalszemu zanieczyszczaniu” jest dla wielu gospodarstw zbyt kosztowne. Zgodnie z dyrektywami i stosowaną już praktyką, ograniczenie to nie dotyczy wywozu pofermentu, co oznacza, że może on być aplikowany na grunty rolne przez większą część roku, czyli w okresie, gdy gleba nie jest zamarznięta do głębokości 30 cm i pokryta okrywą śnieżną lub zalana.

Zdaniem eksperta

Kiedy inwestycja w mikrobiogazownię jest opłacalna?

Marek Amrozy, kierownik działu efektywności energetycznej, prokurent Narodowej Agencji Poszanowania Energii

Niestety, nie ma uniwersalnej „recepty na sukces”. Każda decyzja o podjęciu się inwestycji w biogazownię powinna być poprzedzona staranną oceną możliwości technicznych i opłacalności. Ponieważ koszty inwestycyjne nie są bagatelne, zasadne jest przeprowadzenie takiej analizy przy wsparciu doświadczonych ekspertów. W różnych przypadkach różne typy mikrobiogazowni mogą okazać się optymalnym rozwiązaniem. Moc instalacji powinna być z kolei dobrze zoptymalizowana pod kątem indywidualnych możliwości zagospodarowania energii oraz dostępności substratów, aby zagwarantować zadowalający zwrot z zainwestowanego kapitału. Szacunkowe koszty inwestycyjne, w zależności od zakresu inwestycji oraz zastosowanych rozwiązań technologicznych mogą się wahać w bardzo szerokim zakresie – od ok. 10 tys. zł do ponad 50 tys. zł za 1 kW zainstalowanej mocy elektrycznej. Żeby przeanalizować wstępnie, czy mikrobiogazownia ma sens w gospodarstwie, zapraszam do zapoznania się z poradnikami oraz kalkulatorami na stronie projektu BioenergyFarm. ▪