Czas paliw kopalnych jako filaru rozwoju przemysłu jest policzony. Energią przyszłości są źródła odnawialne. Z każdym rokiem udoskonalane są panele fotowoltaiczne i turbiny wiatrowe, dzięki którym można pozyskiwać energię ze słońca i wiatru. Spada ich cena, rośnie dostępność, ale związane jest z nimi naturalne ograniczenie: produkują energię tylko w określonych warunkach pogodowych. Być może kiedyś naukowcom uda się wyprodukować panele, które pracują także w nocy lub w pochmurny dzień oraz turbiny wiatrowe, które pozostają aktywne, nawet gdy powietrze jest praktycznie nieruchome – to jednak zadanie na przyszłość.
Biogaz występuje w naturze, więc dlaczego o nie wykorzystać?
Duże nadzieje wiąże się również z zielonym wodorem, ale potrzeba jeszcze wielu badań i ogromnych nakładów finansowych, aby pozwolił światu wyzwolić się od dostaw gazu ziemnego.
Jest jeszcze jedno źródło zielonej energii, które mozolnie przebija się w polskim miksie energetycznym i to niezależnie od tego, że kolejne rządy deklarowały wsparcie rozwoju tego rodzaju energetyki. To biogaz, którego popularyzacja pozwoliłaby osiągnąć dwa cele: zapewnić przyjazną dla środowiska energię oraz zagospodarować odpady w rolnictwie i przemyśle spożywczym. A do tego biogazownie działają niezależnie od warunków pogodowych, czego nie można powiedzieć o innych instalacjach OZE.
– Biogaz to mieszanina metanu i dwutlenku węgla. To gaz, który w powszechny sposób występuje w naturze. To gazy, które wydzielają się z bagien, terenów podmokłych. Każda pryzma obornika jest naturalną biogazownią, z której wydziela się dwutlenek węgla i metan. Chodzącymi naturalnymi biogazowniami są przeżuwacze. Krowa wydziela dziennie mniej więcej tyle biogazu, ile sama ma objętości. Gaz ten występuje w przyrodzie naturalnie, a wytwarza się wskutek beztlenowego rozkładu materii organicznej. Ludzie od dawna starają się wykorzystać ten proces do swoich celów – mówił w podcaście „Idee Warte Poznania” prof. Jacek Dach, kierownik Pracowni Ekoenergetyki Uniwersytetu Przyrodniczego w Poznaniu.
Dodał, że same Chiny w ciągu ostatnich 70 lat wybudowały ponad 70 mln biogazowni, z czego ponad 40 mln funkcjonuje w gospodarstwach rolnych. To najczęściej niewielkie biogazownie o pojemności kilku metrów sześciennych, w których przetwarza się odpady kuchenne, odchody zwierzęce, równego rodzaju biomasę.
Co powstrzymuje rozwój biogazowni
Biogazownie mogłyby się przyczynić się do zróżnicowania systemu energetycznego i odegrać rolę w miksie. Ich powstawanie hamuje jednak kilka barier. Podstawową są koszty: wybudowanie biogazowni o mocy 0,5 MW kosztuje ponad 10 mln zł. Dla porównania: wybudowanie instalacji fotowoltaicznej o mocy 1 MW to koszt około 2-5 mln zł.
Biogazownie zajmują dużo miejsca: obiekt, który ma zapewniać moc 1 MW, wymaga terenu o powierzchni ok. 2 ha, co trudno osiągnąć w sytuacji, gdy zakup działki rolnej o powierzchni ponad 1 ha przez podmioty niebędące rolnikami jest bardzo utrudniony. Dodatkowo instalacja powyżej 499 MWh mocy wymaga uzyskania decyzji środowiskowych. Inwestorzy skarżą się także na trudności z uzyskaniem warunków przyłączenia do sieci dystrybucyjnej, brakuje też jasnych przepisów dotyczących odpadów spożywczych i pokonsumpcyjnych oraz odpadów i produktów ubocznych wykorzystywanych w biogazowniach.
Przepisy nie ułatwiały inwestorom działań
Również przepisy nie ułatwiały inwestorom działań. Do 2021 roku Polska miała obowiązek wdrożyć przepisy Dyrektywy RED II (Renewable Energy Directive). Udało się to zrobić dopiero latem 2023 roku przy okazji nowelizacji ustawy o OZE. Daje ona prawo wytwórcom biometanu z biogazu lub biogazu rolniczego do prowadzenia działalności gospodarczej i korzystania z określonego systemu wsparcia. Nowelizacja wprowadziła definicję biometanu oraz wyłącza pojęcie biogaz rolniczy z definicji biogazu. Działalność gospodarcza w zakresie wytwarzania biometanu z biogazu oraz biogazu na potrzeby wytwarzania biometanu będzie działalnością regulowaną, wymagającą wpisu do rejestru wytwórców – co również powinno stworzyć jasne zasady, a tym samym uprościć procedury formalne rozpoczęcia takiej działalności.
Niezależnie uchwalona została ustawa o ułatwieniach w przygotowaniu i realizacji inwestycji w zakresie biogazowni rolniczych, a także ich funkcjonowaniu, która ma upraszczać procedury administracyjne związane z wytwarzaniem biogazu rolniczego i biometanu.
Urząd Regulacji Energetyki, który zbiera dane o małych elektrowniach na biogaz inny niż rolniczy (o mocy do 1 MW), na koniec 2022 r. odnotował 180 takich mikroinstalacji o łącznej mocy 75 MW. Na chwile przed wejściem w życie ustaw, w Polsce zarejestrowanych było 125 wytwórców biogazu rolniczego prowadzających w sumie 150 instalacji energetycznych o łącznej mocy 145 MW. Resort rolnictwa szacował, że możliwości są znacznie większe i sięgają nawet 2000 MW.
Dla porównania w sąsiednich Niemczech działa ponad 9 tys. biogazowni.
Czy biogaz to odnawialne źródło energii?
Rocznie w Polsce uzyskujemy 150 mln ton biomasy, którą możemy przerobić w biogazowniach i uzyskać energię lub ciepło. Największy udział mają odchody zwierzęce: samego obornika mamy w Polsce prawie 100 mln ton rocznie. Do tego dochodzą nawozy płynne (gnojówka).
– Energia, która powstaje z obornika, ma ujemny ślad węglowy. To ewenement. Energia elektryczna z węgla ma ślad węglowy w okolicach 1000 g na każdą kilowatogodzinę energii elektrycznej. W sieci energetycznej mamy dwadzieścia kilka procent energii ze źródeł odnawialnych, więc prąd, który płynie w gniazdku, ma emisyjność na poziomie 750-770 g. Dzięki emisji unikniętej energia produkowana z obornika ma nawet minus 150 g CO2 na kilowatogodzinę – wyjaśnił prof. Jacek Dach w podcaście. Dodał, że biogaz powstaje w wyniku cyklu obiegu węgla w przyrodzie.
Naukowcy z Poznania postanowili spopularyzować biogazownie i zaczęli prace nad stworzeniem w Brodach pod Poznaniem pierwszej w Polsce biometanowni. Czym się różni biogaz od biometanu? Biogaz to mieszanina metanu i innych substancji, która posiada inne właściwości fizyczne i chemiczne niż gaz ziemny, więc nie może być wtłaczana do sieci gazowej. Z kolei biometan, który powstaje w procesie oczyszczania biogazu, ma taką samą jakość i właściwości jak gaz ziemny, dzięki czemu możliwe jest wykorzystywanie go w krajowej sieci gazowej.
Oprócz produkcji biometanu nowatorska instalacja będzie odzyskiwać biogenny dwutlenek węgla oraz bionawozy dla rolnictwa, bezpieczne dla ludzi, zwierząt i środowiska.
Inwestycję realizuje Instytut Energii Barczewo Sp. z o.o. z woj. warmińsko-mazurskiego, na terenie Rolniczego Gospodarstwo Doświadczalnego Brody należącego do Uniwersytetu Przyrodniczego w Poznaniu. Partnerem projektu o nazwie „Innowacyjna biogazownia” jest także Narodowe Centrum Badań i Rozwoju (NCBR).
Jako zamawiający NCBR oczekiwał wykonania prototypowej instalacji, która będzie w jak najwyższym stopniu uniwersalna, tzn. będzie pracowała na różnych surowcach, takich jak odchody zwierzęce i wszelkiego rodzaju produkty uboczne i odpady z przetwórstwa rolno-spożywczego. Ważne wymaganie stanowiła bezodorowość biogazowni w całym cyklu technologicznym, ponieważ aspekt emisji uciążliwych zapachów stanął na przeszkodzie już bardzo wielu tego rodzaju instalacjom w Polsce, ze względu na silny sprzeciw społeczny.
– Obiekt ten wcale nie wzbudza protestów społecznych, a wręcz przeciwnie. Podczas konsultacji społecznych ws. rozbudowy biogazowni z 0,499 MW do 1 MW, 100 procent mieszkańców wsi obecnych na spotkaniu poparło plan rozbudowy. Poparcie społeczne dla pracującej biogazowni jest ogromne, a mieszkańcy są bardzo zadowoleni z ciepła z „naszej biogazowni” – jak się o niej wyrażają. Dzięki rozbudowie do jesieni 2023 roku cała wieś będzie ogrzewana ekologicznym ciepłem z kogeneracji – mówił prod. Dach w rozmowie z serwisem BiznesAlert.
Szacuje się, że w Europie na 1 mln mieszkańców przypada 45 biogazowni, a w Polsce jest ich prawie 10 razy mniej. Pytany o to, jak zmienić tę relację, naukowiec z Poznania powiedział, że należy uczynić inwestycje w biogazownie i biometanownie inwestycjami strategicznymi z punktu widzenia państwa – tak, aby grupki niezadowolonych z życia mieszkańców okolicy nie mogły blokować sensownie zaprojektowanych inwestycji w dobrych, polskich technologiach.
Dla kogo są małe biogazownie?
Naukowcy z Poznania prowadzą badania także w doświadczalnej biogazowni zbudowanej w gospodarstwie doświadczalnym Uniwersytetu Przyrodniczego w Poznaniu w Przybrodzie. Jesienią 2022 roku otwarto system ciepłowniczy dla mieszkańców wsi Przybroda. Jest on zasilany z eksperymentalnej biogazowni: instalacja produkuje rocznie tyle ciepła, ile można uzyskać ze spalenia 800 ton węgla.
– W biogazowni zostały zastosowane rozwiązania unikatowe w skali międzynarodowej, np. tzw. akcelerator biotechnologiczny, czyli specjalny hydrolizer, który w sposób znaczący, kilkunastokrotnie, przyspiesza wstępny proces fermentacji i rozkładu substratów – powiedział przywoływany już kilkakrotnie prof. Jacek Dach, który aktywnie zaangażowany był w ten projekt badawczy.
Dodał, że doświadczalna instalacja o mocy elektrycznej 499 kW i cieplnej 560 kW docelowo ma ogrzewać ponad 400 mieszkańców. – To jest bardzo ekologiczne ciepło, bo pochodzi ze spalania biogazu. Dzięki temu unikamy lokalnego smogu ze spalania węgla, czasem miernej jakości – podkreślił.
Kiedy warto pomyśleć o uruchomieniu niewielkiej biogazowni o mocy do 499 kW? Może to być atrakcyjne dla właścicieli gospodarstw rolnych, np. posiadających 200 krów i 150-250 ha upraw.
– Oczywiście biogazownia może być zasilana wyłącznie biomasą roślinną, choć szczególnie potrzebne są one w gospodarstwach z hodowlą zwierzęcą – ocenił prof. Dach.
Podkreślił, że inwestycje biogazowe o mocy poniżej 500 kW albo produkujące do 1 mln m3 metanu na rok korzystają z tzw. szybkiej ścieżki administracyjnej i nie wymagają wydania decyzji środowiskowej, opracowania raportu oddziaływania na środowisko czy konsultacji społecznych. – One tak naprawdę nie wywołują jakiegoś negatywnego wpływu na otoczenie – zapewnił.
Nauka to polska specjalność
Wielkie postacie polskiej nauki
Przeczytaj inne artykuły poświęcone polskiej nauce
Projekt współfinansowany ze środków Ministerstwa Edukacji i Nauki w ramach programu „Społeczna Odpowiedzialność Nauki”