zasoby biomasy, 1. ROLNICTWO, Energia
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
Prof. dr. hab. Józef Szlachta
Instytut In
Ň
ynierii Rolniczej
Akademia Rolnicza we Wrocławiu
Zasoby biomasy, zapotrzebowanie na biomas
ħ
energetyki zawodowej,
transportu oraz perspektywy przyszłego lokalnego rynku energii
odnawialnej
Biomasa stanowi trzecie, co do wielko
Ļ
ci na
Ļ
wiecie, naturalne
Ņ
ródło energii. Według
definicji Unii Europejskiej biomasa oznacza podatne na rozkład biologiczny produkty oraz
ich frakcje, odpady i pozostało
Ļ
ci przemysłu rolnego (ł
Ģ
cznie z substancjami ro
Ļ
linnymi i
zwierz
ħ
cymi), le
Ļ
nictwa i zwi
Ģ
zanych z nim gał
ħ
zi gospodarki, jak równie
Ň
podatne na
rozkład biologiczny frakcje odpadów przemysłowych i miejskich (Dyrektywa
2001/77/WE). Zgodnie z Rozporz
Ģ
dzeniem Ministra Gospodarki i Pracy z dnia 9 grudnia
2004 roku biomasa to stałe lub ciekłe substancje pochodzenia ro
Ļ
linnego lub zwierz
ħ
cego,
które ulegaj
Ģ
biodegradacji, pochodz
Ģ
ce z produktów, odpadów i pozostało
Ļ
ci z produkcji
rolnej, le
Ļ
nej oraz przemysłu przetwarzaj
Ģ
cego ich produkty, a tak
Ň
e cz
ħĻ
ci pozostałych
odpadów, które ulegaj
Ģ
biodegradacji [Dz. U. Nr 267, poz. 2656].
Rola odnawialnych
Ņ
ródeł energii w Polsce, po przyj
ħ
ciu proekologicznych
dokumentów politycznych i rozwi
Ģ
za
ı
prawnych, stale wzrasta i jest zamierzona głównie
na wykorzystanie biomasy, jako składnika bilansu energetycznych pa
ı
stwa. Udział
biomasy w bilansie energetycznym jest tak
Ň
e istotny z punktu widzenia redukcji emisji
gazów cieplarnianych, poprawy bezpiecze
ı
stwa energetycznego i wspierania rozwoju
społeczno – gospodarczego. Mo
Ň
liwo
Ļ
ci energetycznego wykorzystania biomasy
przedstawiono s
Ģ
uzale
Ň
nione od metody konwersji i obejmuj
Ģ
posta
ę
stal
Ģ
, gazow
Ģ
i ciekł
Ģ
(tabela 1).
Tabela 1. Mo
Ň
liwo
Ļ
ci energetycznego wykorzystania biomasy (Wojciechowski 2004)
BIOMASA
BIOPALIWA
BIOPALIWA GAZOWE
BIOPALIWA CIEKŁE
- pozostało
Ļ
ci z rolnictwa:
słoma zbó
Ň
., rzepaku,
siano, ł
ħ
ty
- drewno opałowe:
Ļ
cinki, kora,
wióry, zr
ħ
bki, trociny,
- odpady z produkcji zwierz
ħ
cej,
- osady
Ļ
ciekowe odwodnione,
- ro
Ļ
liny energetyczne
drzewiaste i trawiaste.
- biogaz rolniczy z fermentacji
gnojowicy i odpadów rolniczych,
- gaz drzewny,
- gaz wysypiskowy z fermentacji
odpadów komunalnych,
- biogaz z fermentacji osadów
Ļ
ciekowych,
- biogaz z fermentacji odpadów
przetwórstwa spo
Ň
ywczego.
- biodiesel - olej rzepakowy:
- etanol
- metanol
- biooleje
- oleje po sma
Ň
eniu z placówek
Ň
ywienia zbiorowego
Głównymi rodzajami biomasy wykorzystywanej na cele energetyczne s
Ģ
:
drewno i odpady z przerobu drewna jak: drewno kawałkowe, trociny, wióry, zr
ħ
bki, kora
itp. oraz ro
Ļ
liny pochodz
Ģ
ce z upraw energetycznych:
•
ro
Ļ
liny drzewiaste szybko rosn
Ģ
ce (np. wierzba, topola, eukaliptus),
•
wieloletnie byliny dwuli
Ļ
cienne (np. topinambur,
Ļ
lazowiec pensylwa
ı
ski, rdesty),
trawy wieloletnie (np. trzcina pospolita, miskanty),
•
produkty rolnicze oraz odpady organiczne z rolnictwa: np. słoma, siano, buraki
cukrowe, trzcina cukrowa, ziemniaki, rzepak, pozostało
Ļ
ci przerobu owoców,
odchody zwierz
ħ
ce,
•
frakcje organiczne odpadów komunalnych oraz komunalnych osadów
Ļ
ciekowych,
•
Szacuje si
ħ
,
Ň
e obecny udział energii pozyskiwanej z odnawialnych
Ņ
ródeł w bilansie
energetycznym Polski wynosi około 2,5%, czyli 104 PJ, przy całkowitym zu
Ň
yciu energii
pierwotnej w roku 1998 wynosz
Ģ
cym około 4 000 PJ. Udział odnawialnych
Ņ
ródeł energii
w
Ļ
wiatowym bilansie energetycznym wynosi około 18%.
ĺ
wiatowa Komisja Rady
Energetycznej przewiduje do roku 2020 wzrost udziału energii odnawialnej do 21,3%
(scenariusz pesymistyczny) lub nawet do 29,6% (scenariusz optymistyczny). Unia
Europejska do roku 2010 planuje zwi
ħ
kszenie udziału OZE w bilansie energetycznym
krajów członkowskich do 12%. Tak wysoki udział no
Ļ
ników odnawialnych w bilansie
energetycznym wymaga uruchomienia i stosowaniu mechanizmów wspieraj
Ģ
cych rozwój
odnawialnych
Ņ
ródeł energii.
Strategia Rozwoju Energetyki Odnawialnej zakłada zwi
ħ
kszenie udziału energii ze
Ņ
ródeł odnawialnych w bilansie paliwowo-energetycznym kraju do 7,5% w 2010 roku i do
14% w 2020 roku w strukturze zu
Ň
ycia no
Ļ
ników pierwotnych. W Polsce najwa
Ň
niejszym
odnawialnym
Ņ
ródłem energii jest biomasa. Ma ona 98% udział w rynku energii
odnawialnej (EC BREC, 2000) i ocenia si
ħ
,
Ň
e jej wykorzystanie b
ħ
dzie stale wzrasta
ę
.
Głównymi zaletami wdra
Ň
ania odnawialnych
Ņ
ródeł energii s
Ģ
: decentralizacja
krajowego sektora energetycznego, zwi
ħ
kszenie bezpiecze
ı
stwa energetycznego kraju,
stworzenie szansy rozwoju lokalnych społeczno
Ļ
ci na utrzymanie niezale
Ň
no
Ļ
ci
energetycznej, rozwoju regionalnego i stworzenie nowych miejsc pracy, a tak
Ň
e
przyczynienie si
ħ
do poprawy stanu
Ļ
rodowiska. Szacuje si
ħ
,
Ň
e emisja gazów
cieplarnianych zostanie zredukowana o około 18 mln ton oraz zostanie stworzonych około
30-40 tys. miejsc pracy (www.biomasa.org).
Zasoby oraz mo
Ň
liwo
Ļ
ci pozyskiwania i przetwarzania biomasy w Polsce
Znaczenie biomasy w bilansie energetycznym Polski wyra
Ņ
nie wzrosło po wst
Ģ
pieniu do
UE, kiedy poszukuj
Ģ
c mo
Ň
liwo
Ļ
ci realizacji polskich zobowi
Ģ
za
ı
odno
Ļ
nie udziału energii
pozyskiwanej z odnawialnych
Ņ
ródeł, zwrócono szczególn
Ģ
uwag
ħ
na biomas
ħ
. Zasoby
biomasy w Polsce s
Ģ
zbli
Ň
one do potencjału Unii Europejskiej, ale wykorzystanie jest
ró
Ň
ne. W krajach Unii Europejskiej wykorzystanie biomasy jest szacowane na ok. 16%,
podczas gdy w Polsce wynosi on zaledwie 4%-8% i wynika głównie z energetycznego
wykorzystania słomy, drewna i odpadów drzewnych.
Potencjalne zasoby biomasy mo
Ň
na podzieli
ę
na dwie grupy:
•
plantacje ro
Ļ
lin uprawnych z przeznaczeniem na cele energetyczne,
•
organiczne pozostało
Ļ
ci i odpady, a w tym pozostało
Ļ
ci ro
Ļ
lin uprawnych.
Biomas
ħ
stał
Ģ
pozyskuje si
ħ
z odpadów: le
Ļ
nych, rolniczych, przemysłu drzewnego,
zieleni miejskiej oraz niewielkie ilo
Ļ
ci z segregowanych organicznych odpadów
komunalnych.
Potencjał techniczny biopaliw stałych oszacowano na ok. 407,5 PJ w skali roku.
Składaj
Ģ
si
ħ
na niego nadwy
Ň
ki biomasy pozyskanej w rolnictwie (ok. 195 PJ), w
le
Ļ
nictwie (101 PJ), w sadownictwie (57,6 PJ) oraz odpady drzewne z przemysłu
drzewnego (53,9 PJ). Ponad 11% drewna pozyskiwanego z Lasów Pa
ı
stwowych
wykorzystywane jest do wytwarzania energii, jednak mo
Ň
liwy jest wzrost potencjału
drzewnego w lasach (tabela 2).
niektóre odpady przemysłowe, np. z przemysłu papierniczego.
Tabela 2. Zasoby drewna le
Ļ
nego na cele energetyczne [Grzybek 2004]
Zu
Ň
ycie [mln m
3
]
obecne
mo
Ň
liwo
Ļ
ci wzrostu
Papierówka
0,8
0,4-1,5
Drewno opałowe
1,4
0-0,2
Drewno małowymiarowe
0,9
0,5-1
Pozostało
Ļ
ci zr
ħ
bowe
- drobnica gał
ħ
ziowa
0
0,2
- chrust
0
0,5
- drewno pniakowe
0
1,3
Razem
3,1
1,1-2,9
Zasoby biomasy rolniczej mo
Ň
liwej do wykorzystania na cele energetyczne zale
Ň
ne
s
Ģ
od upraw zbó
Ň
i rzepaku. Podaje si
ħ
,
Ň
e z 1 ha uprawy ró
Ň
nych zbó
Ň
mo
Ň
na zebra
ę
od 10
do 14 t·ha
-1
s.m. słomy.
ĺ
rednie plony suchej masy siana z ł
Ģ
k wynosz
Ģ
ponad 12-15 t·ha
-1
,
a w dobrych warunkach nawet wi
ħ
cej. Z traw rodzimych najlepiej plonuje trzcina pospolita,
bowiem jej plony wycenia si
ħ
na 12-30 t·ha
-1
. Nale
Ň
y nadmieni
ę
,
Ň
e przytoczone warto
Ļ
ci
stanowi
Ģ
nadwy
Ň
k
ħ
traw zb
ħ
dnych jako pasza lub specjalnie uprawianych do celów
energetycznych [Grzybek 2004].
W przyszło
Ļ
ci uzupełnieniem bilansu poda
Ň
y biomasy na rynku energetycznym mo
Ň
e by
ę
jej pozyskiwanie z plantacji wieloletnich ro
Ļ
lin rodzimych, takich jak wierzba krzewiasta
(
Salix
spp.), jak równie
Ň
z gatunków aklimatyzowanych w Polsce, np.:
Ļ
lazowca
pensylwa
ı
skiego (
Sida hermafrodita
Rusby), czy te
Ň
miskanta (
Miscanthus
spp.). Obecnie
obserwuje si
ħ
du
Ň
e zainteresowanie tymi gatunkami w wielu krajach Europy i Stanach
Zjednoczonych. Wymienione gatunki zalicza si
ħ
do wysoko produktywnych ro
Ļ
lin
wytwarzaj
Ģ
cych lignino-celulozow
Ģ
biomas
ħ
o potencjalnym plonie suchej masy 30 t·ha
-
1
·rok
-1
. Produkcja biomasy tych ro
Ļ
lin i jej przetwarzanie stwarza mo
Ň
liwo
Ļę
wykorzystania
cz
ħĻ
ci gruntów rolniczych [Szczukowski, Tworkowski 2006].
Szacuje si
ħ
,
Ň
e powierzchnia u
Ň
ytków rolnych odłogowanych lub mało intensywnie
wykorzystanych rolniczo w Polsce wynosi ok. 1,6-1,8 mln hektarów. Pomimo i
Ň
w
znacznej cz
ħĻ
ci s
Ģ
to gleby mało urodzajne, to jednak połowa z nich nadaje si
ħ
pod upraw
ħ
ro
Ļ
lin energetycznych, które przy prawidłowej agrotechnice i nawo
Ň
eniu, mog
Ģ
zapewni
ę
zadawalaj
Ģ
ce plony biomasy. Aby uzyska
ę
powierzchnie upraw energetycznych ok. 600-
800 tys. ha konieczne jest wdro
Ň
enie mechanizmów spieraj
Ģ
cych plantatorów ro
Ļ
lin
energetycznych, głownie w zakresie finansowego wsparcia zakładania plantacji, a przede
wszystkim wła
Ļ
ciwego zorganizowania „rynku biomasy”.
Aktualnie w Polsce powierzchnie wieloletnich ro
Ļ
lin energetycznych szacuje si
ħ
na około 4
tys. ha, w tym połow
ħ
areału stanowi
Ģ
plantacje wierzby energetycznej. Potencjaln
Ģ
poda
Ň
biomasy z plantacji ro
Ļ
lin energetycznych okre
Ļ
la si
ħ
na poziomie około 50 mln ton o
warto
Ļ
ci energetycznej około 400 mln GJ, co jest równowa
Ň
ne energetycznie 20% w
ħ
gla
zu
Ň
ywanego aktualnie w krajowej energetyce (1 900 mln GJ · 0,2 = 380 mln GJ).
Pozyskanie takiej ilo
Ļ
ci biomasy wi
Ģ
załoby si
ħ
z przeznaczeniem na ten cel od 1,3 do 1,5
mln hektarów u
Ň
ytków rolnych. Baz
Ģ
do zakładania potencjalnych plantacji ro
Ļ
lin
energetycznych mógłby by
ę
ci
Ģ
gle rosn
Ģ
cy obszar odłogowanych u
Ň
ytków rolnych, oraz
cz
ħĻę
ekstensywnie wykorzystywanych u
Ň
ytków zielonych [Szczukowski, Tworkowski
Sortyment
2006]. Tak
Ň
e warunki klimatyczne w Polsce o charakterze przej
Ļ
ciowym, z dostateczn
Ģ
liczb
Ģ
opadów 500-700mm w okresie wegetacji s
Ģ
sprzyjaj
Ģ
ce do uprawy ro
Ļ
lin
energetycznych [Dubas 2005].
Podstawowe
Ņ
ródła biomasy w Polsce i na Dolnym
ĺ
l
Ģ
sku (rys. 1-3) wskazuj
Ģ
na znaczny
potencjał biomasy z ró
Ň
nych
Ņ
ródeł [Gaj 2004].
Rys.1. Zasoby słomy na cele energetyczne [Gaj 2004]
Rys.2. Zasoby biomasy pozyskiwanej z lasów [Gaj 2004]
Rys. 3. Zasoby biomasy z upraw energetycznych [Gaj 2004]
Zapotrzebowanie na biomas
ħ
przez energetyk
ħ
zawodow
Ģ
Realizacja zobowi
Ģ
za
ı
Polski odno
Ļ
nie spełnienia udziału 7,5 % energii z odnawialnych
Ņ
ródeł w bilansie energetycznym Polski, oprócz działa
ı
o charakterze promocyjnym i
wspieraj
Ģ
cym, wymaga tak
Ň
e działa
ı
w zakresie monitoringu i bilansowania zu
Ň
ycia przez
rozproszonych, indywidualnych u
Ň
ytkowników odnawialnych no
Ļ
ników energii. Wskazuje
na to ci
Ģ
gły brak jednolitego systemu bilansowania zu
Ň
ycia biomasy słomy i drewna przez
indywidualnych u
Ň
ytkowników kotłów do spalania słomy i drewna.
Jednak
Ň
e spełnienie zobowi
Ģ
za
ı
Polski odno
Ļ
nie udziału odnawialnych
Ņ
ródeł energii w
bilansie energetycznym Polski wymaga niew
Ģ
tpliwie wł
Ģ
czenia do tych działa
ı
elektrowni i
elektrociepłowni tzw. energetyki zawodowej (rys.4).
Rozporz
Ģ
dzenia Ministra Gospodarki, Pracy i Polityki Społecznej z dnia 30 maja 2003 roku w
sprawie szczególnego zakresu obowi
Ģ
zku zakupu energii elektrycznej i ciepła z odnawialnych
Ņ
ródeł energii, pokazało prawdziwy obraz rynku biomasy w Polsce, a wła
Ļ
ciwie jego brak
(Grzybek 2006). Decyduj
Ģ
c
Ģ
rol
ħ
na tym rynku odgrywało jedynie drewno opałowe uzy-
skiwane z wyr
ħ
bu lasu, z zasobów Lasów Pa
ı
stwowych. Realizacja Rozporz
Ģ
dzenia Ministra
Gospodarki z dnia 19 grudnia 2005 r. w sprawie szczegółowego zakresu obowi
Ģ
zków uzy-
skania i przedstawienia do umorzenia
Ļ
wiadectw pochodzenia, uiszczenia opłaty zast
ħ
pczej
oraz zakupu energii elektrycznej i ciepła wytworzonych w odnawialnych
Ņ
ródłach energii –
wskazuje na całkowity brak przygotowania rynku biomasy, który przede wszystkim powinien
by
ę
zorganizowany wokół du
Ň
ych jednostek energetycznych. Rozwój rynku biomasy jest
uzale
Ň
niony od powierzchni plantacji, uzyskiwanych plonów oraz opłacalno
Ļ
ci produkcji
odnoszonej do cen podstawowych płodów rolnych jak zbo
Ň
a, buraki, rzepak.
[ Pobierz całość w formacie PDF ]