1. Uwarunkowania dostępności biomasy na cele energetyczne w Polsce wraz z
1.3. Wykorzystanie biomasy na cele energetyczne…
Na stronie internetowej Urzędu Regulacji Energetyki pojawił się wykaz odnawialnych źródeł energii według stanu na 31 grudnia 2018 r [27]. W zestawieniu znajduje się 20 elektrowni wykorzystujących biomasę mieszaną, 18 jednostek wykorzystujących biomasę pochodzenia leśnego albo rolnego, a także 4 wykorzystujące biomasę z odpadów przemysłowych drewnopochodnych i celulozowo-papierniczych. URE wymienia jeszcze 30 instalacji wykorzystujących technologię współspalania biomasy lub biopłynów z innymi paliwami (paliwa kopalne i biomasa/biopłyny), 6 instalacji termicznego przekształcania odpadów, a także 2 instalacje wykorzystujące technologię współspalania biogazu lub biogazu rolniczego z innymi paliwami (paliwa kopalne i biogaz). Na koniec 2018 r. największą łączną moc miały elektrownie wiatrowe (5 864,44 MW), następnie elektrownie biomasowe (1 362,87 MW), elektrownie wodne (981,5 MW), biogazownie (237,6 MW), a potencjał zarejestrowanych przez URE elektrowni fotowoltaicznych miał wynosić 146,99 MW. Wielkość przyjętej mocy elektrycznej (brutto) poszczególnych źródeł OZE na koniec roku 2017, przedstawiono w Tabeli 8. Ile instalacji produkujących energię elektryczną i ciepło jest
37
zasilanych biomasą, jaką biomasę spalają, jakie przedsiębiorstwa planują wybudować bloki biomasowe, a które są już w trakcie budowy można znaleźć w Załączniku 1 niniejszej pracy.
Tabela 8. Wielkość mocy elektrycznej OZE na koniec 2017 r.
Typy OZE Jedn. Stan na koniec 2017 roku
Elektrownie słoneczne MW 258
Biogaz rolniczy MW 106
Biogaz pozyskany ze składowisk odpadów
MW 66
Biogaz pozyskany z oczyszczalni ścieków
MW 64
Elektrownie biomasowe* MW 798
Elektrownie wodne** MW 972
Elektrownie wiatrowe (lądowe) MW 5775
Elektrownie wiatrowe (morskie) MW 0
ITPOK MW 84
*wolumen mocy dla elektrowni biomasowych uwzględnia blok w el. Połaniec (225 MW)
**wolumen mocy dla el. wodnych uwzględnia człony przepływowe w elektrowniach Solina i Dychów
Poniżej pokazano dwa warianty prognostyczne rozwoju źródeł OZE w horyzoncie lat 2018-2023 [28], tj.:
• wariant przewidywany, • wariant wzrostowy.
Wariant przewidywany charakteryzuje się wolniejszym tempem rozwoju źródeł OZE w stosunku do wariantu wzrostowego. Wynika to głównie z przyjętych w poszczególnych wariantach różnych wartości współczynników realizacji inwestycji, liczby założonych kolejnych aukcji po 2018 r., jak i wielkości ich wolumenów energii. W Tabeli 9 i Tabeli 10 przedstawiono wyniki przeprowadzonej analizy rozwoju poszczególnych źródeł dla wariantu przewidywanego i wzrostowego. Podane wielkości mocy elektrycznej są wartościami brutto.
38
Tabela 9. Prognoza rozwoju OZE w latach 2020-2023 dla wariantu przewidywanego.
Jedn. 2020 2021 2022 2023 Elektrownie słoneczne MW 887 1017 1127 1157 Biogaz, w tym: rolniczy, składowisk odpadów i oczyszczalni ścieków MW 301 408 413 413 Elektrownie biomasowe* MW 798 829 829 829 Elektrownie wodne** MW 977 978 980 981 Elektrownie wiatrowe lądowe MW 6383 6888 7059 7145 Elektrownie wiatrowe morskie MW 0 0 0 0 ITPOK MW 92 105 139 139
*wolumen mocy dla elektrowni biomasowych uwzględnia blok w elektrowni Połaniec blok 9
**wolumen mocy dla elektrowni wodnych uwzględnia człony przepływowe w elektrowniach Solina i Dychów
Tabela 10. Prognoza rozwoju OZE w latach 2020-2023 dla wariantu wzrostowego.
Jedn. 2020 2021 2022 2023 Elektrownie słoneczne MW 1387 1673 1914 1974 Biogaz, w tym: rolniczy, składowisk odpadów i oczyszczalni ścieków MW 314 440 449 456 Elektrownie biomasowe* MW 798 829 829 829 Elektrownie wodne** MW 980 984 988 992 Elektrownie wiatrowe lądowe MW 6530 7196 7473 7612 Elektrownie wiatrowe morskie MW 0 0 0 0 ITPO MW 92 105 139 139
*wolumen mocy dla elektrowni biomasowych uwzględnia blok w elektrowni Połaniec blok 9
39
W Tabeli 11 przedstawiono moc zainstalowaną elektrowni biomasowych w poszczególnych latach dostaw.
Tabela 11. Moc zainstalowana netto elektrowni biomasowych. Wariant prognozy / Rok
dostaw
Jedn. 2021 2022 2023
Przewidywany
Moc zainstalowana netto bazowa
MW 729 743 743
Jednostki biorące udział w rynku mocy – moc
zainstalowana netto
MW 468 465 465
Jednostki niebiorące udziału w rynku mocy – moc zainstalowana netto
MW 261 278 278
Wzrostowy
Moc zainstalowana netto bazowa
MW 729 752 770
Jednostki biorące udział w rynku mocy – moc
zainstalowana netto
MW 468 465 465
Jednostki niebiorące udziału w rynku mocy– moc
zainstalowana netto
MW 261 287 305
Różnorodność surowców biomasy z jednej strony wskazuje na brak dominującego surowca na rynku, a z drugiej stwarza możliwość uzyskiwania najbardziej pożądanych w danych warunkach biopaliw. Dzięki temu mogą być one zastosowane w każdym gospodarstwie domowym, zakładzie przemysłowym, w ciepłowniach i elektrociepłowniach. W Tabeli 12 przedstawiono rodzaje biopaliw, surowce do ich produkcji i zakres zastosowania. Ponadto rozwój nowoczesnych technologii w dziedzinie przetwórstwa pozwala na uzyskiwanie coraz wyższej sprawności energetycznej oraz niższej emisji wytwarzanych gazów i części stałych powstających podczas ich spalania. W Tabeli 13 przedstawiono przykładowe surowce wykorzystywane do produkcji bioenergii i stosowane procesy konwersji.
40
Tabela 12. Rodzaje biopaliw, surowce do ich produkcji i zakres zastosowania. Rodzaj biopaliwa Podstawowe surowce do produkcji
biopaliwa
Zastosowanie biopaliwa
Biogaz kukurydza i inne rośliny, gnojowica,
produkty odpadowe przetwórstwa rolno- spożywczego,
przeterminowana żywność, śmieci i ścieki komunalne
spalanie w kotłach grzewczych, paliwo silnikowe,
Gaz generatorowy drewno kawałkowane spalanie w kotłach grzewczych paliwo silnikowe Bioetanol Ziarno zbóż, ziemniaki (skrobia), buraki
cukrowe, trzcina cukrowa (sacharoza), celuloza z łodyg roślin i drewna (technologia przemysłowa jeszcze opracowywana)
paliwo silnikowe
Estry olei roślinnych (estry tłuszczy zwierzęcych)
oleje roślinne surowe
oleje roślinne zużyte (posmażalnicze) tłuszcze zwierzęce
paliwo silnikowe
Biopaliwa II generacji
każdy materiał roślinny (biomasa) podatny i łatwy do pirolitycznego rozkładu
paliwo silnikowe Brykiety, pelety Słoma
Drewno
spalanie w kotłach spalanie w kominkach Drewno plantacje wierzby, topoli, olchy, robinii
akacjowej i inne drzewa,
drewno pozyskane z lasów drewno z sadów owocowych (prześwietla- nie korony drzew)
spalanie w kotłach, spalanie w kominkach
Węgiel drzewny drewno, głównie z drzew iglastych spalanie rekreacyjne (grillowanie),
spalanie w kominkach
Źródło: opracowanie własne
Warto w tym miejscu wymienić niektóre opinie, jakie wskazują na przecenianie możliwości zastosowań biomasy do celów energetycznych. Są to, m.in., takie opinie jak [21]: • możliwość wykorzystania pod uprawę rzepaku lub innych roślin oleistych, terenów skażonych, a nawet hałd kopalnianych (wątpliwe, gdyż wymagania glebowe tych roślin wykluczają, w zasadzie, ich uprawę na tych terenach),
• możliwość wykorzystania odłogów pod uprawę rzepaku jako źródła oleju do produkcji biopaliwa, (wątpliwe, gdyż każdy agrotechnik wie, jak duże wymagania glebowe ma ta roślina i że można ją uprawiać w płodozmianie co 3-4 lata powyższe opinie wskazują zatem na brak podstawowej wiedzy fachowej osób, które je formułują), plonowanie roślin zależy przede wszystkim od ich potencjału genetycznego i uprawy (wątpliwe, gdyż brak wystarczającej ilości opadów może decydować bardziej o wielkości plonu, niż gatunek rośliny energetycznej i jej uprawa),
41
• biomasa jest tanim substytutem konwencjonalnych nośników energii, (wątpliwe, gdyż wytwarzanie i przetwarzanie biomasy jest kosztowne i wymaga dużych nakładów energii najczęściej z konwencjonalnych źródeł; biomasa może być zatem co najmniej tak drogim paliwem jak nośniki konwencjonalne), z lasów można pozyskać relatywnie dużo drewna z odpadów przy wycince drzew (gałęzie, wierzchołki drzew), (wątpliwe, gdyż wśród leśników przeważa opinia, że drewno to powinno jednak pozostać na leśnej glebie wzbogacając ją w próchnicę i poprawiając jej żyzność).
Tabela 13. Przykładowe surowce wykorzystywane do produkcji bioenergii [29]. Roślina lub składnik Proces
kon-wersji
Rodzaj biopaliwa Zastosowanie
Wierzba, miskantus, malwa, topola
Spalanie Zrębki Wsad do kotłów do
wytwarzania ciepła i energii elektrycznej
Słoma, rośliny trawiaste Prasowanie Brykiety, pelety, bele Produkcja ciepła Zboża, ziemniaki, buraki
cukrowe, kukurydza
Fermentacja Bioetanol Dodatek do benzyny Rzepak, słonecznik Tłoczenie,
estryfikacja
Olej roślinny, biodisel Dodatek do oleju napędowego Rośliny oleiste II generacja
estryfikacji
Biokomponenty, ETBE Samoistne paliwo, dodatek do paliw
Biomasa drzewna Gazyfikacja Gaz drzewny Paliwo do silników spalinowych (napęd generatorów prądu) Gnojowica, obornik, odpady
przemysłu spożywczego, kukurydza
Fermentacja beztlenowa
Biogaz Paliwo do silników spalinowych (napęd generatorów prądu)
Celuloza Gazyfikacja,
synteza
Paliwa syntetyczne Ogniwa paliwowe, samoistne paliwo
Uwzględniając tak dużą różnorodność w procesach podejmowania decyzji o wyborze biomasy na cele energetyczne powinny uwzględniać następujące aspekty:
• biomasa będzie zawsze tylko uzupełniającym nośnikiem energii przy obecnym i wciąż rosnącym zapotrzebowaniu na paliwa gazowe, płynne i stałe, plantacje energetyczne będą zawsze tylko alternatywą dla plantacji upraw żywnościowych, przede wszystkim z uwagi na ceny rynkowe surowca,
• energia z biomasy będzie najprawdopodobniej porównywalna, a może nawet droższa (jednostkowo np. PLN/kWh), niż energia ze źródeł konwencjonalnych, gdyż w
42
produkcji biomasy i jej przetwarzaniu jedynie energia słoneczna i praca mikroorganizmów jest bezpłatna,
• transport biomasy zwłaszcza nieprzetworzonej na odległość większą niż 30-50 kilometrów z powodu małej gęstości jest nieuzasadniony,
• nieprzewidywalna polityka fiskalna jest jedną z podstawowych przyczyn trudności przewidywania zakresu zastosowania biomasy na cele energetyczne,
• ocena ustawodawstwa regulującego zastosowanie biomasy do celów energetycznych, a zwłaszcza stymulującego oddziaływania tego ustawodawstwa, może być pozytywna tylko wtedy, gdy rzeczywiście nastąpi rozwój zastosowań energetycznych biomasy, • przekonanie, że zamknięty obieg ditlenku węgla (CO2) w przyrodzie, właśnie poprzez
spalanie biomasy, przyczyni się do zmniejszenia efektu cieplarnianego,
Wykorzystanie biomasy zwiększa lokalne bezpieczeństwo energetyczne poprzez uniezależnianie się od zewnętrznych dostawców paliw kopalnych oraz wprowadzanie dywersyfikacji nośników energii. Generalnie technologie wykorzystujące biomasę wymagają stosunkowo większego początkowego nakładu inwestycyjnego, przy czym koszty eksploatacji są zwykle niższe. Globalne korzyści ekologiczne energetycznego wykorzystania biomasy związane są z obniżeniem emisji gazów cieplarnianych: ditlenku węgla oraz metanu, odpowiednio z tytułu zastąpienia wykorzystania paliw kopalnych oraz spalania materiałów odpadowych, których dotychczasowe zagospodarowanie polegało na deponowaniu na składowiskach odpadów oraz rozkładzie biochemicznym powodującym powstawanie i emisję biogazu do atmosfery, którego głównym składnikiem jest metan. Lokalne korzyści ekologiczne zastosowania biomasy w kotłowniach wynikają z obniżenia niskiej emisji zanieczyszczeń gazowych do atmosfery: dwutlenku siarki SO2, tlenków azotu NOX. tlenku węgla CO z procesów spalania paliw kopalnych oraz zagospodarowania odpadowej masy roślinnej deponowanej na składowiskach lub wypalanej ze względu na brak taniej metody zagospodarowania. Produktem spalania biomasy stałej są spaliny oraz popiół i pył.
Korzyści społeczne wiążą się z możliwością uzyskania oszczędności eksploatacyjnych w kotłowniach, poprawie warunków ich obsługi oraz wykorzystaniu środków finansowych na bieżące potrzeby utrzymania. W sposób pośredni istotnym aspektem społecznym jest stymulowanie rozwoju lokalnego rynku pracy i pozyskania i dostaw paliwa do kotłowni.
Problem wykorzystania biomasy, jako substytutu konwencjonalnych nośników energii, może prowadzić do rozwiązania dwóch zagadnień:
43
• należy przetworzyć tak biomasę, aby mogła być spalona w urządzeniach konstrukcyjnie przewidzianych do spalania nośników konwencjonalnych energii (np. silniku samochodowym, komorze spalania kotła grzewczego, itd.),
• należy dostosować urządzenie techniczne do specyficznych właściwości biomasy - jednak różnych od właściwości konwencjonalnych nośników energii - aby efektywnie wykorzystać zawartą w biomasie energię.
• Podstawowymi wskaźnikami oceny tych dwóch rozwiązań są: • sprawność urządzenia energetycznego,
• moc cieplna jaką dane urządzenie może wytworzyć lub przetworzyć w inny rodzaj energii.
Są też zagadnienia, których w analizie zastosowań biomasy, do celów energetycznych nie należy pomijać, takie jak:
• emisja spalin, a zwłaszcza szkodliwych ich składników, • pozostałość popiołu i sposób jego zagospodarowania, • ryzyko samozapłonu biopaliwa,
• ryzyko mikrobiologicznego rozkładu,
• chemiczne zmiany właściwości biopaliwa podczas jego długotrwałego magazynowania,
• oddziaływanie biopaliw na instalacje, gdzie jest przechowywane lub używane, a także inne zagadnienia wynikające ze specyficznych właściwości biomasy.
Standaryzacja (normowanie) spełnia tu podstawową rolę, to znaczy: określanie parametrów jakie są wymagane od biomasy na wejściu do danego systemu przetwarzania (lub bezpośredniego użytkowania) i na wyjściu, kiedy biomasa staje się paliwem, w wyniku fizyko-chemicznego przetworzenia. Spośród wielu specyficznych właściwości biomasy wymienimy te podstawowe, które wpływają na wspomnianą wyżej sprawność urządzenia technicznego i jego moc cieplną. Są to następujące właściwości:
• wartość opałowa niemal zawsze mniejsza od wartości opałowej porównywalnych paliw konwencjonalnych,
• gęstość objętościowa (usypowa) mniejsza niż stałych paliw konwencjonalnych, • podatność na mikrobiologiczne oddziaływanie.
Listę tych specyficznych właściwości można znacznie poszerzyć, jednak wymienione aspekty są kluczowe z praktycznego punktu widzenia. W efekcie niesie to za sobą szereg konsekwencji:
44
1. mniejsza wartość opałowa biomasy powoduje, że jej zużycie musi być większe niż paliw konwencjonalnych dla uzyskania tej samej ilości energii użytecznej. Na przykład, należy spalić około 10% więcej biopaliwa rzepakowego, aby uzyskać tą samą ilość energii, jaką uzyskuje się z oleju napędowego - z tej samej ilości biopaliwa rzepakowego co olej napędowy uzyskuje się ok. 10% mniejszą moc silnika. Zastąpienie węgla (o wartości opałowej ok. 7,5 kWh/kg) peletami lub brykietami ze słomy (o wartości opałowej ok. 5 kWh/kg) powoduje, że należy ich spalić o ok. 35% więcej biomasy niż węgla.
2. Mniejsza gęstość usypowa biomasy powoduje, że objętość konieczna do ich przechowywania musi być większa niż paliw konwencjonalnych. Przykładowo, objętość magazynu węgla na zimowe zaopatrzenie domu jednorodzinnego może wynosić ok. 10 m3 (przechowanie ok. 5 ton węgla kamiennego), a dla zmagazynowania sprasowanej w kostki lub cylindryczne bele słomy - jako substytutu 5 ton węgla - należy przewidzieć pomieszczenie magazynowe 10-kronie większe (ponad 100 m3).
3. Z wartością opałową biomasy i jej gęstością objętościową związany jest jeszcze jeden uciążliwy i kosztowny skutek: aby zebrać biomasę z powierzchni uprawy konieczne jest przejechanie długiego odcinka drogi na polu. Gdyby zbierać jednorzędową sieczkarnią wierzbę energetyczną uprawianą w rzędach o szerokości międzyrzędzi 0,75 m, należy przejechać na powierzchni uprawy 1 hektara (100m x 100m) ok. 15 km (łącznie z nawrotami). Zbierzemy wówczas biomasę o wartości opałowej równoważnej ok. 5-7 Mg węgla (w przeliczeniu na 1 rok uprawy plantacji).
4. Biomasa pozostaje cały czas produktem biologicznym i ze swej natury może podlegać mikrobiologicznemu rozkładowi. Sprzyja temu zwłaszcza obecność wody w biomasie. Usunięcie wody lub ograniczenie pochłaniania wilgoci może zabezpieczyć biomasę przed destrukcyjnym oddziaływaniem mikroorganizmów.
Czyli, zanim przedsiębiorca podejmie decyzje o zastosowaniu biomasy jako substytutu paliw konwencjonalnych konieczne jest poznanie szczegółowo jej właściwości fizyko-chemicznych i dostosowanie do wymaganych warunków spalania. Potwierdza to analiza danych przeprowadzona jako studium przypadku kilku plantacji w zakresie charakterystyki składu chemicznego różnych gatunków biomasy (Tabela 14), jak i innych właściwości. Zwraca się uwagę, że oprócz czynników podanych w Tabeli 14 energetyczne użytkowanie biomasy utrudniają także zawartość chloru oraz topliwość popiołów [33]. Duża zawartość związków alkalicznych oraz chloru (0,02-1% w suchej masie) może być przyczyną korozji powierzchni
45
grzewczych. Alkalia (sód i potas) mają największe znaczenie ze względu na tendencję do reagowania z chlorem, siarką i krzemem, w zależności od ich zawartości w paliwie.
Tabela 14. Zestawienie wyników badań składu chemicznego materiału roślinnego pobranego z plantacji
energetycznych. Lokalizacja wiek
plantacji Termin zbioru
N P Na K Ca Mg % Miskant olbrzymi Radzików, nasadzenia 2006 11.10.2007 0,54 0,026 0,059 0,896 0,923 0,09 Gronowo G., nasa-dzenia 2006 5.12.2007 0,99 0,058 0,030 1,361 0,206 0,102 Gronowo G., nasa-dzenia 2007 1,17 0,033 0,037 0,913 0,227 0,060 Gronowo G., nasa-dzenia 2007 18.02.2009 0,33 0,029 0,013 0,325 0,253 0,112 Radzików, nasadzenia 2006 17.12.2009 0,54 0,08 0,02« 0,205 0,115 0,04 Ślazowiec pensylwański Czciradz, nasadzenia 2003 13.10.2007 0,47 0,028 0,048 0,876 0,554 0,096 Gronowo G., nasadzenia 2006 5.12.2007 0,43 0,007 0,044 0,315 0,660 0,054 18.02.2009 0,19 0,012 0,023 0,223 0,247 0,107 Wierzba Przysiersk, nasadzenia 2005 25.01.2008 0,76 0,073 0,044 0,415 0,369 0,054 Marcelewo, nasadze-nia 2004 - pędy roczne 19.01.2009 0,78 0,119 0,014 0,228 0,436 0,123 - pędy 2-letnie 0,64 0,095 0,010 0,211 0,390 0,114 - pędy 3 –letnie 0,57 0,098 0,011 0,203 0,372 0,110 Marcelewo, nasadzenia 2004 - pędy 2-letnie 25.02.2010 1,18 0,040 i 0,012 0,440 0,200 0,068 Bydgoszcz, nasadzenia 2004 - pędy roczne 1,38 0,042 0,012 0,340 0,210 0,058 - pędy 2-letnie 1,02 0,037 0,011 0,290 0,240 0,046 - pędy 3-letnie 0,84 0,040 0,046 0,360 0,230 0,056
46
Większość pierwiastków występujących w biomasie w największym stężeniu K, P, Si, Mg ma formę reaktywną, łatwo rozpuszczalną, tworząc związki, które topią się w niskiej temperaturze (ok. 750°C). W Tabeli 15 pokazano zestawienie wyników badań składu chemicznego materiału roślinnego pobranego z plantacji energetycznych [31].
Tabela 15. Zestawienie wyników badań składu chemicznego materiału roślinnego pobranego z plantacji
energetycznych [31]. Lokalizacja wiek plantacji N P Na K Ca Mg % Radzików, nasadzenia 2006 0,54 0,026 0,059 0,896 0,923 0,09 Gronowo G., nasadzenia 2006 0,99 0,058 0,030 1,361 0,206 0,102 Gronowo G., nasadzenia 2007 1,17 0,033 0,037 0,913 0,227 0,060 Gronowo G., nasadzenia 2007 0,33 0,029 0,013 0,325 0,253 0,112 Radzików, nasadzenia 2006 0,54 0,08 0,02« 0,205 0,115 0,04 Czciradz, nasadzenia 2003 0,47 0,028 0,048 0,876 0,554 0,096 Gronowo G., 2006 0,43 0,007 0,044 0,315 0,660 0,054 0,19 0,012 0,023 0,223 0,247 0,107 Przysiersk, nasadzenia 2005 0,76 0,073 0,044 0,415 0,369 0,054 Marcelewo, nasadzenia 2004 - pędy roczne 0,78 0,119 0,014 0,228 0,436 0,123 - pędy 2-letnie 0,64 0,095 0,010 0,211 0,390 0,114 - pędy 3 -letnie 0,57 0,098 0,011 0,203 0,372 0,110 Marcelewo, nasadzenia 2004 - pędy 2-letnie 1,18 0,040 i 0,012 0,440 0,200 0,068 Bydgoszcz, nasadzenia 2004 - pędy roczne 1,38 0,042 0,012 0,340 0,210 0,058 - pędy 2-letnie 1,02 0,037 0,011 0,290 0,240 0,046 - pędy 3-letnie 0,84 0,040 0,046 0,360 0,230 0,056
47
Właściwości biomasy zależą m.in. od rodzaju gleby, gatunku roślin, części wykorzystywanej rośliny, charakterystyki okresu plonowania (opady, temperatura), technologii nawożenia i zbioru (zanieczyszczenia). Biopaliwa pochodzenia rolnego mogą zawierać dużo siarki, pochodzącej z zastosowanych nawozów lub środków ochrony roślin. W efekcie można stwierdzić, iż najbardziej charakterystyczną cechą biomasy jest duża zmienność jej parametrów. Pomimo licznych propozycji rozwiązań technicznych nadal trudno jest w praktyce zapewnić stałe dostawy wsadu o jednolitym składzie, wilgotności i innych właściwościach w odpowiednio długim okresie (np. 15 lat) po odpowiednio niskim koszcie. Związane jest to przede wszystkim z wymaganiami w obszarze transportu i składowania. W związku z tym niezbędne jest, szczególnie dla dużych elektrociepłowni lub elektrowni zasilanych biomasą, stworzenie rozbudowanej infrastruktury systemu pozyskania, dostaw i przygotowania paliwa, wraz z modelem zarządzania logistyką biomasy, który pozwoli na jej dostarczenie w sposób wydajny i ekonomiczny z wykorzystaniem lokalnych zasobów.
Podstawą modelu wykorzystania biomasy do celów energetycznych jest analiza możliwości pozyskiwania paliwa wraz z kosztami pozyskiwania (rodzaje, jakość, kierunki dostaw, dostępne ilości itp.) oraz potrzeb w zakresie magazynowania i obróbki wstępnej biomasy. Zwykle w zależności od rodzaju i ilości dostępnego wsadu dobierane są rozwiązania technologiczne podstawowego układu technologicznego i urządzeń peryferyjnych. Podkreślić należy, że nie jest zwykle możliwa zmiana rodzaju po wyborze technologii spalania czy innego rodzaju wykorzystania.
Pierwszym etapem proponowanego modelu, zakładającego wykorzystanie biomasy, jest ustalenie:
• rodzaju dostępnej biomasy,
• parametrów jakościowych biomasy, • możliwych wielkości dostaw,
• ceny biomasy loco magazyn zakładowy, • ceny transportu.
Wykorzystanie biomasy wymaga utworzenia odrębnej infrastruktury dla jej składowania, magazynowania, obróbki wstępnej oraz podawania do urządzenia energetycznego. Ostateczna postać systemu gospodarki biomasą jest uzależniona od rodzaju, sortymentu i własności biomasy oraz od wymagań urządzeń końcowych.
Specyficzną cechą układów zasilanych biomasą są duże strumienie objętościowe biomasy, co powoduje zapotrzebowanie na duże wydajności urządzeń pomocniczych. Ze
48
względu na procesy biologiczne, a także niebezpieczeństwo samozapłonu nie należy tworzyć zapasu rozdrobnionej biomasy na dłużej niż 2-3 dni pracy. W zakresie zapewnienia odpowiedniego sortymentu i jakości biomasy najkorzystniejszym rozwiązaniem jest dobór odpowiednich jej dostawców. Ważne jest, aby ocenę jakości wybranej biomasy dokonywać w całym łańcuchu dostaw z uwzględnieniem uwarunkowań lokalnych, rynkowych, środowiskowych, organizacyjnych i na tej podstawie proponować warunki dostawy o wymaganych właściwościach. W przypadku, gdy jest to niemożliwe, należy liczyć się z koniecznością rozbudowy infrastruktury systemu dostosowania biomasy do konkretnych celów energetycznych. Należy do niej zaliczyć przede wszystkim:
• zadaszony magazyn biomasy,
• system hydrantów przeciwpożarowych,
• urządzenia transportowe (taśmociągi, podajniki ślimakowe, podajniki kubełkowe), • bunkier zasypowy biomasy lub stację mieszania biomasy z węglem (w przypadku
współspalania),
• młyn biomasy (w przypadku instalacji palników pyłowych), • rębak (w przypadku kotła na zrębki),
• sieczkarnię słomy (w przypadku kotła na słomę),
• suszarnię wstępną (w przypadku zbyt dużej wilgotności biomasy).
Doświadczenie eksploatacyjne z elektrociepłowni zasilanych biomasą pokazuje, że typowe problemy związane z jej pozyskaniem paliwa:
• osiągnięcie wymaganej jakości biomasy, a w szczególności wilgotności, • uzyskanie regularnego sortymentu,
• ograniczona podaż (głównie terytorialnie), • sezonowość produkcji biomasy,
• magazynowanie biomasy i procesy podczas niego zachodzące.
Na podstawie dotychczasowych doświadczeń można stwierdzić, że w obecnych uwarunkowaniach biologicznych, geograficznych, ekonomicznych i ustawodawczych Polski nie ma praktycznie gatunku rośliny, która zapewniłaby dostawy biomasy, który wystarczyłby na zaspokojenie tylko i wyłącznie wymogów wynikających z Dyrektyw Unijnych odnośnie do produkcji energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych.
49