Energia odnawialna i jej znaczenie w ogólnym bilansie energetycznym

ENERGIA ODNAWIALNA I JEJ ZNACZENIE W OGÓLNYM BILANSIE ENERGETYCZNYM.

PRZYKŁADY WYKORZYSTANIA ODNAWIALNYCH ŹRÓDEŁ ENERGETYCZNYCH.

1. WSTĘP

Rozwój techniki a co za tym idzie przemysłu spowodował wzrost zapotrzebowania na paliwa kopalne - węgiel kamienny, węgiel brunatny, ropę naftową i gaz ziemny. Intensywna ich eksploatacja oraz zanieczyszczenia atmosfery, gleby i wody jakie powodują zmusiły ludzi do poszukiwań nowych źródeł energii, które nie byłyby tak bardzo uciążliwe dla środowiska naturalnego.
Uzupełnieniem zmniejszających się zasobów paliw kopalnych stają się dziś odnawialne źródła energii.

2. CEL PRACY

Celem pracy jest przedstawienie odnawialnych źródeł energii i ich znaczenia dla ochrony środowiska a także jako alternatywy dla malejących zasobów paliw kopalnych.

. PALIWA KOPALNE ( NIEODNAWIALNE ) I ICH ZNACZENIE

Obecne zasoby węgla kamiennego, brunatnego, torfu, ropy naftowej i gazu ziemnego powstawały przez miliony lat. W rzeczywistości paliwa te są wynikiem działania energii słonecznej, która w wyniku procesu fotosyntezy doprowadziła do ich utworzenia z odpadów roślinnych i zwierzęcych. Wielkość zasobów paliw kopalnych jest ograniczona i dlatego należy prowadzić politykę racjonalnego ich wykorzystania, uwzględniając potrzeby następnych pokoleń. Politykę taką określa się mianem zrównoważonego rozwoju. Energia z paliw kopalnych jest nieodnawialna. Do odnawialnych zasobów energii należą: energia słoneczna, energia geotermalna, energia wód, energia przypływów i odpływów mórz, energia wiatrów i energia biomasy. Obecnie największe znaczenie ma energia spadku wód.

Największe zasoby węgla kamiennego znajdują się na terenie byłego ZSRR, Chin i Stanów Zjednoczonych. Polska, pomimo zmniejszającego się wydobycia węgla kamiennego, jest w pierwszej dziesiątce producentów tego paliwa na świecie. Krajowe zasoby w 40 % składają się z pokładów zalegających na głębokości do 1 000 m. Około 73 % zasobów krajowych znajduje się na terenie zagłębia górnośląskiego, a pozostała część zlokalizowana jest głównie w zagłębiu lubelskim. Węgiel pomimo swoich wad, będzie w najbliższej przyszłości jednym z ważniejszych źródeł energii ze względu na:
- duży udział w całkowitym zużyciu energii pierwotnej na świecie,
- wysoki stopień pokrycia zapotrzebowania wynoszący 240 lat,
- równomierne rozłożenie na całym globie,
- wprowadzanie nowych technologii czystego spalania węgla.

Największe zasoby ropy naftowej znajdują się na bliskim wschodzie (65%). W Polsce zasoby ropy są znikome i zlokalizowane są na terenie Podkarpacia i Bałtyku. Z wszystkich paliw, ropa naftowa ma największe znaczenie strategiczne. Obecnie stosunek rezerw ropy do przewidywanego zapotrzebowania wynosi 40 lat i jest najmniejszy w porównaniu z innymi paliwami.

Największe światowe rezerwy gazu ziemnego znajdują się w byłym ZSRR i krajach Bliskiego Wschodu (razem około 70 %). Krajowe rezerwy składają się po części z gazu wysokometanowego i zaazotowanego. Gaz ten zawiera od 30 do 50 % azotu. Pokrycie zapotrzebowania na gaz ziemny wynosi 45 lat. Obserwuje się zwiększenie zapotrzebowania na gaz ziemny, zwłaszcza w Europie, która dąży do ograniczenia zużycia węgla kamiennego. Ponadto istnieją duże zasoby gazu ziemnego w postaci hydratów. Do tej pory zasoby te nie są eksploatowane i będą brane pod uwagę dopiero w dalszej przyszłości.

Surowcami paliwa jądrowego są rudy uranu zawierające od 0,03 do 0,2 % U. Największe zasoby uranu posiadają kraje byłego ZSRR, Stany Zjednoczone, RPA, Australia, Kanada, Niger i Francja. W Polsce zasoby uranu są znikome, a ewentualny rozwój energetyki jądrowej będzie wymagał importu paliw rozczepialnych. Bardziej rozpowszechnionym pierwiastkiem promienio-twórczym w przyrodzie jest Tor. Występuje on w złożach monacytów w ilości od 3 do 9 % wraz z pierwiastkami ziem rzadkich. W wyniku ich pozyskania, Tor jest otrzymywany jako produkt uboczny. Największe zasoby tego pierwiastka znajdują się na terenie byłego ZSRR i Indii.

Krajowe rezerwy energii pierwotnej przy zużyciu rocznym wynoszącym 6 EJ wystarczają na 100 lat, a światowe przy zużyciu 500 EJ/rok mogą wystarczyć na ponad 80 lat.

Stosunkowo bogate zasoby energii pierwotnej jakie posiada Polska mają niestety niekorzystną strukturę. Prawie całe zasoby stanowią paliwa stałe, które są najmniej efektywne i jednocześnie są źródłem największych zanieczyszczeń środowiska naturalnego. Ze źródeł energii odnawialnej największe znaczenie zarówno w kraju jak i na świecie ma energia wodna. Ocenia się, że większego znaczenia nabiorą w przyszłości takie źródła energii odnawialnej lub niekonwencjonalnej jak ciepło i energia elektryczna z utylizacji odpadów przemysłowych i komunalnych, energia geotermalna i słoneczna.

Struktura zużycia energii w Polsce przedstawia się nastepująco: 30 % energii pierwotnej zużywa się na ogrzewanie pomieszczeń, 10 % na potrzeby transportu, 10 % na inne cele nieprodukcyjne, natomiast 50 % energii pierwotnej zużywa przemysł, rolnictwo i budownictwo.

Polska gospodarka jest bardzo energochłonna. Przyczyn takiej sytuacji upatruje się w strukturze przemysłu, w której duży udział ma przemysł ciężki i w nadmiernej materiałochłonności produkcji przemysłowej oraz zbyt dużemu zużyciu energii w gospodarce komunalno-bytowej.
Jedną z przyczyn wysokiej energochłonności polskiej gospodarki jest przeważający udział paliw stałych w strukturze zużycia energii pierwotnej.

Na obecną strukturę pozyskiwania energii pierwotnej w Polsce zasadniczy wpływ miała wieloletnia polityka promowania węgla jako paliwa, które zapewnić miało samowystarczalność energetyczną państwa. Ponadto ograniczony w znacznym stopniu dostęp do ropy naftowej i zaniedbywanie poszukiwania własnych złóż gazu ziemnego pogłębiały monokulturę węglową. Dlatego w chwili obecnej Polska ma szczególnie małe zużycie paliw ciekłych (622 kg p.u./M rok) i gazowych (382 kg p.u./M rok). Pomimo niższego zużycia energii pierwotnej w polskiej gospodarce istnieje duża energochłonność dochodu narodowego. Sytuacja taka jest wynikiem niskiej efektywności wykorzystania energii.

Kopalne surowce energetyczne będą w dalszym ciągu podstawowym źródłem energii w XXI wieku, a nawet zanotuje się wzrost ich wydobycia. Największy wzrost produkcji nastąpi w państwach słabo rozwiniętych, których niestety nie będzie stać na nowoczesne technologie spalania węgla i innych paliw. W związku z tym globalna emisja podstawowego gazu cieplarnianego jakim jest dwutlenek węgla CO2 nadal będzie wzrastać, pomimo spodziewanego obniżenia emisji w krajach rozwiniętych.

Węgiel odgrywa rolę stabilizującą w światowej energetyce w przeciwieństwie do ropy naftowej. Dlatego duże państwa, w tym Stany Zjednoczone utrzymują stałe zużycie węgla w energetyce. Polska ze względu na strukturę swoich rezerw energii pierwotnej zmuszona będzie do znacznego wykorzystywania węgla kamiennego i brunatnego. Ocenia się, że w roku 2020 udział węgla kamiennego i brunatnego w strukturze energii pierwotnej będzie wynosił w Polsce około 50 %. Jednocześnie zakłada się znaczny wzrost zużycia gazu ziemnego i konieczność dywersyfikacji dostaw tego surowca. Obecnie sprowadzamy z Rosji około 2/3 całkowitej ilości wykorzystywanego gazu ziemnego, 1/3 pokrywamy z własnych złóż. Gaz ziemny określany jest mianem paliwa XXI wieku.

Znając przyszłą strukturę pozyskania energii pierwotnej należy zadbać o rozwój technologii ekologicznego spalania oraz eliminacji emisji zanieczyszczeń do środowiska naturalnego. Ważnym krokiem w kierunku zrównoważonego rozwoju wydaje się być promowanie i rozwój alternatywnych, niekonwencjonalnych i odnawialnych źródeł energii.

5. ODNAWIALNE ŹRÓDŁA ENERGII

Do odnawialnych źródeł energii należą:

- promieniowanie słoneczne (energia słoneczna),
- energia rozszczepienia pierwiastków promieniotwórczych,
- energia wiatru (energia wiartowa),
- energia spadku wód (energia wodna),
- biomasa (energia spalania roślin),
- energia geotermalna (energia gorących wód głębinowych),
- energia przypływów i odpływów mórz oraz różnicy temperatury wody powierzchniowej i głębinowej.

6. PERSPEKTYWY ROZWOJU ODNAWIALNYCH ŹRÓDEŁ ENERGII W POLSCE
Po roku 1990 można zaobserwować znaczny wzrost wykorzystania odnawialnych źródeł energii (OZE) w Polsce. Rozwój energetyki odnawialnej następował bez wsparcia państwa, a jedynie w wyniku oddolnych inicjatyw drobnych inwestorów, wspomaganych przez nieliczne instytucje pozarządowe, a w późniejszym etapie także w wyniku pomocy samorządów. Przyczyn większego zainteresowania odnawialnymi źródłami energii można dopatrywać się również w wzroście cen paliw kopalnych. Wieloletnie dopłaty państwa do energii konwencjonalnej nie skłaniały do poszukiwania alternatywnych źródeł energii. Właściwego porównania kosztów energii z paliw kopalnych i ze źródeł odnawialnych będzie można dokonać dopiero w chwili gdy państwo przestanie subwencjonować wydobycie węgla kamiennego i inne tradycyjne surowce energetyczne.

W Polsce rozważa się zastosowanie następujących technologii odnawialnych źródeł energii:
- kotły na drewno,
- kotły na słomę,
- biogazownie rolnicze,
- biogazownie komunalne produkujące ciepło i energię elektryczną (surowiec w postaci osadu ściekowego),
- instalacje wykorzystania gazu wysypiskowego do produkcji energii elektrycznej lub współwytwarzania ciepła i elektryczności,
- kolektory słoneczne do podgrzewania wody użytkowej,
- kolektory słoneczne do podgrzewania powietrza,
- systemy fotowoltaiczne,
- elektrownie wiatrowe,
- małe elektrownie wodne,
- ciepłownie goetermalne.

Do produkcji energii cieplnej można wykorzystać energie promieniowania słonecznego, energie biopaliw stałych oraz energie geotermalną. Energetyka wiatrowa, wodna oraz skojarzona produkcja energii z biomasy stanowią potencjalne źródło energii elektrycznej. Wytwarzanie biopaliw, bioetanolu i estrów rzepakowych mogą stanowić uzupełnienie w produkcji paliw pędnych jako kilkuprocentowe dodatki.

Możliwości wykorzystania OZE w Polsce są zbliżone do warunków istniejących w krajach Unii Europejskiej. Różnice mogą zaistnieć jedynie strukturze pozyskania energii ze źródeł odnawialnych. Różne organizacje oceniają udział energii odnawialnej w bilansie energii pierwotnej kraju na poziomie kilku procent (1997), i tak:
- Agencja Rynku Energii - 185 PJ (4,4 %),
- Główny Urząd Statystyczny - 208 PJ (4,8 %),
- Ministerstwo Gospodarki - 230 PJ (5,1 %),
- Europejskie Centrum Energii Odnawialnej - 104 PJ (2,5 %).

Realizacja instalacji opartych na OZE ponosi za sobą wysokie koszty jednostkowe, które niekiedy nawet przewyższają analogiczne wskaźniki w państwach Unii Europejskiej. Jest to spowodowane koniecznością importowania technologii, ponoszenia opłat licencyjnych i podatków, a także brakiem szerszych doświadczeń w tym zakresie.

Ocena ekonomiczna poszczególnych technologii OZE wskazuje, że można je podzielić pod kątem zwrotu nakładów inwestycyjnych na następujące trzy grupy:
- technologie, których zdyskontowany okres zwrotu nakładów inwestycyjnych nie przekracza 5 lat. Należą do nich kolektor powietrzny do suszenia płodów rolnych, małe kotły na drewno oraz kotły na słomę,
- technologie, których zdyskontowany okres zwrotu kosztów inwestycji mieści się w zakresie od 9,5 do 12,5 lat. Do tej grupy należą: małe elektrownie wodne zbudowane na istniejącym jazie, kolektory słoneczne do podgrzewania wody oraz biogazownie komunalne na osad ściekowy produkujące energię elektryczną i cieplną,
- pozostałe technologie, których zdyskontowany okres zwrotu wynosi powyżej 20 lat. W tej grupie znalazły się: automatyczne ciepłownie na słomę i zrębki drzewne, elektrownie wiatrowe sieciowe, ciepłownie geotermalne, biogazownie rolnicze, systemy fotowoltaiczne i małe elektrownie wodne budowane z jazem od podstaw.

Elektrownie wodne maja trwałość dłuższą niż 20 lat i dlatego ich budowa może być rozważana po uwzględnieniu korzyści wynikających z retencji wody. Pomimo ciągłego braku urealnienia cen energii konwencjonalnej, już teraz niektóre technologie OZE charakteryzują się porównywalnymi lub niższymi kosztami wytworzenia energii. Zaliczyć do nich można: kolektory słoneczne powietrzne, małe kotły na drewno i słomę obsługiwane ręcznie, automatyczne ciepłownie na słomę, małe elektrownie wodne zbudowane na istniejącym jazie oraz instalacje produkujące energię elektryczną z gazu wysypiskowego.

Podstawową zaletą i jedną z głównych cech OZE skłaniającą do ich stosowania jest fakt, iż pozwalają one efektywnie redukować emisje gazów cieplarnianych. Najmniejsze koszty redukcji emisji dwutlenku węgla CO2 wykazują: kolektory słoneczne powietrzne i wodne, małe elektrownie wodne budowane na istniejących jazach, instalacje wykorzystujące gaz wysypiskowy oraz biogazownie na osady ściekowe. Jedynie systemy fotowoltaiczne ze względu na wysokie koszty inwestycyjne charakteryzują się mniej atrakcyjnymi kosztami redukcji gazów cieplarnianych aniżeli pozostałe technologie OZE.

Stosowanie OZE powoduje również tworzenie nowych miejsc pracy. Są to stanowiska przy obsłudze i produkcji urządzeń i linii technologicznych oraz przy obsłudze przedsiębiorstw inwestujących w OZE. Najwięcej miejsc pracy tworzy się przy spalaniu biomasy - 2 osoby/MW, przy energetyce wodnej i wykorzystaniu biogazu - 1,5 osoby/MW, najmniej miejsc tworzy energetyka wiatrowa - 0,2 osoby/MW.

Obecne nie istnieje w Polsce skoordynowana polityka rozwoju energetyki odnawialnej. Dlatego postuluje się stworzenie stabilnych warunków do rozwoju i racjonalnego wykorzystania energii odnawialnej, tak aby zwiększyć jej udział w krajowym bilansie zużycia energii. W pierwszym etapie proponuje się następujące działania:
- wprowadzenie uproszczonego trybu otrzymywania koncesji na wytwarzanie energii ze źródeł odnawialnych lub podniesienie progu koncesjonowania,
- wprowadzenie norm na biopaliwa ciekłe, a w szczególności na E85 (85 % etanolu i 15 % benzyny), E20 (20 % etanolu i 80 % benzyny) oraz na paliwo rzepakowe,

- zwolnienie z podatku akcyzowego paliwa rzepakowego oraz wprowadzenie ulg akcyzowych na benzyny z dodatkiem alkoholu etylowego,
- zmniejszenie do 7 % stawki podatku VAT na paliwo rzepakowe,
- uproszczenie procedur koncesjonowania produkcji biopaliw,
- ustalenie odpowiednich regulacji prawnych mających na celu obniżenie podatku dochodowego dla przedsiębiorstw wykorzystujących odpady i energię odpadową,
- zwiększenie możliwości kredytowania inwestycji w małe i średnie technologie OZE,
- stworzenia kampanii informowania społeczeństwa o możliwościach stosowania OZE, w szczególności wykorzystania biopaliw.
- zwolnienie z podatku VAT urządzeń wykorzystujących energię odnawialną do czasu uzyskania ich opłacalności, - tworzenie nowych miejsc na wsi w oparciu o rozwój produkcji biopaliw,
- zwiększenie udziału Polski w europejskich programach rozwoju technologii OZE, m.in. w programie ALTENER II

7. PRZYKŁADY WYKORZYSTANIA ODNAWIALNYCH ŹRÓDEŁ ENERETYCZNYCH
ENERGIA Z BIOMASY
Biomasą nazywamy substancję organiczną powstającą w wyniku procesu fotosyntezy. Wielkość zasobów biomasy na danym terenie zależy od intensywności nasłonecznienia oraz jakości (czystości) gleby i wody. Biomasa jest niczym innym jak zakumulowaną w postaci roślin energią słoneczną. W Polsce możliwe jest uzyskanie około 10 ton biomasy z 1 ha użytków rolnych. Stanowi to równowartość 5 ton węgla kamiennego. W wyniku spalania biomasy, do atmosfery przedostaje się dwutlenek węgla, ale tylko w takiej ilości jaka została pochłonięta przez rośliny podczas wegetacji. Właściwość ta jest istotną zaletą biomasy jako paliwa gdyż jej spalanie nie zwiększa ogólnej emisji gazu cieplarnianego jakim jest dwutlenek węgla.

Biomasa, szczególnie odpady drzewne i rolnicze, mogą być bezpośrednio spalane w odpowiednio przystosowanych do tego typu paliw kotłach. Jest to najprostsze rozwiązanie wykorzystania biomasy. W bardziej złożonych przypadkach przetwarza się rośliny na biopaliwa. Źródłem takich paliw mogą być rośliny oleiste takie jak słonecznik, rzepak, soja i orzeszki ziemne. Z innych roślin - ziemniaków, buraków cukrowych i trzciny cukrowej można uzyskać alkohol, który można dodawać do benzyny (do 10%). W Polsce przewiduje się, że do celów energetycznych największe zastosowanie będą miały produkty i odpady rolnicze i leśne takie jak:
- słoma roślin zbożowych,
- gałęzie ze ścinek sadów i inne odpady produkcji roślin i warzyw,
- alkohole z ziemniaków, buraków cukrowych, zbóż jako dodatek do beznyn silników gaźnikowych,
- olej rzepakowy jako paliwo do silników wysokoprężnych,
- biogaz z nawozu organicznego produkcji zwierzęcej,
- biogaz z osadów ściekowych, odpadów komunalnych płynnych i stałych,
- drzewa i gałęzie ze ścinek i cięć sanitarnych lasów,
- gałęzie z cięć produkcyjnych,
- odpady z przemysłu drzewnego, trociny itp.,
- plantacje lasów energetycznych liściastych.

Przydatność biopaliw można określić na podstawie ich wartości opałowej, która w najgorszym przypadku stanowi około 50 % wartości opałowej węgla kamiennego. Jest to więc paliwo o znaczącej kaloryczności, a ponadto mniej uciążliwe dla środowiska naturalnego. Istotną zaletą energii uzyskanej z biomasy jest również jej koszt uzyskania, który jest porównywalny z energią ze źródeł tradycyjnych, a niejednokrotnie jest niższy. Przykładem może być biogaz uzyskiwany z wysypiska, którego koszt pozyskania wynosi od 7 do 25 gr/m3 gazu w zależności od wielkości ujęcia.

Typowe wartości opałowe produktów biomasy wynoszą:
- słoma żółta 14,3 MJ/kg,
- słoma szara 15,2 MJ/kg,
- drewno odpadowe 13 MJ/kg,
- etanol 25 MJ/kg.
Przy średniej kaloryczności węgla na poziomie około 25 MJ/kg, wartość opałowa biopaliw wydaje się być atrakcyjna. Istnieją już w Polsce pierwsze instalacje grzewcze opalane słomą. Produkcje słomy ocenia się na około 25 mln ton rocznie co stanowi już znaczny potencjał energetyczny ( odpowiada to 12,5 mln ton węgla kamiennego). Spalanie słomy jest ekonomiczne tylko w miejscu jej wyprodukowania, dlatego przewiduje się iż, będzie ona jedynie lokalnym źródłem energii, głównie dla celów ogrzewania małych i średnich gospodarstw rolnych. Drugim znaczącym biopaliwem w Polsce jest drewno. Istnieją duże zasoby odpadów drzewnych, które dotychczas były marnowane poprzez spalanie ich na wolnym powietrzu. Źródłami odpadów drzewnych w większości są małe, prywatne warsztaty stolarskie i tartaki. Dużą ilość drewna uzyskuje się również w wyniku pielęgnacji lasów państwowych i zieleni miejskiej. Zasoby drewna odpadowego z samych tylko lasów oceniane są na poziomie 20 mln m3. Rozważa się założenie plantacji roślin szybko rosnących takich jak topola, które będzie można traktować jako stałe źródło biopaliwa.

W rolnictwie coraz większego znaczenia nabiera wykorzystanie odchodów zwierzęcych, a w miastach odpadów komunalnych do produkcji biogazu. Otrzymywany biogaz ma następujący skład procentowy:
- metan CH4 52 - 85 %,
- dwutlenek węgla CO2 14 - 18 %,
- siarkowodór H2S 0,08 - 5,5 %,
- wodór H2 0 - 5 %,
- tlenek węgla CO 0 - 2,1 %,
- azot N2 0,6 - 7,5 %,
- tlen O2 0 - 1 %.
Wartość opałowa biogazu:
- z fermentacji odchodów zwierzęcych 21 - 23 MJ/m3,
- z odpadów komunalnych 16 - 19 MJ/m3.
Dla porównania wartość opałowa gazu ziemnego wynosi 35 MJ/m3. Otrzymywany biogaz jest wykorzystywany przeważnie na miejscu jego wytworzenia. Poniżej przedstawiono przykładową instalację do otrzymywania biogazu na drodze fermentacji gnojowicy. Odchody zwierzęce spływają grawitacyjnie z budynków inwentarskich przez kanał do zbiornika wstępnego. Jego objętość powinna być taka aby można było zgromadzić dwudniową produkcję gnojowicy. Aby uzyskać jednolitą płynną konsystencję w zbiorniku wstępnym zainstalowana jest pompa, która uśrednia skład biomasy. Gnojowica jest zatłaczana do komory fermentacyjnej, która stanowi główny element instalacji. Składa się ona z metalowego zbiornika, mieszadła napędzanego silnikiem elektrycznym i grzejnicy wodnej. Raz dziennie komora fermentacyjna zasilana jest świeżą gnojowicą uzyskaną w ciągu ostatniej doby. Równocześnie taka sama ilość przefermentowanej gnojowicy jest odprowadzana rurą przelewową do zbiornika masy przefermentowanej.

Mieszadło w komorze fermentacyjnej jest uruchamiane trzy razy dziennie na czas około 10 minut, co zapewnia równomierną fermentację gnojowicy. W czasie fermentacji gnojowica przemieszcza się z dolnej części komory do górnej. Grzejnica wodna zapewnia odpowiednią temperaturę fermentacji. Jest ona wykonana z pionowych rur tworzących gorący płaszcz wodny. Temperatura fermentacji jest stale utrzymywana na poziomie 40°C.

Kocioł grzewczy, z którego ciepła woda dostarczana jest do grzejnicy może być zasilany biogazem jak również grzejnikami elektrycznymi. Są one używane w przypadku rozruchu instalacji, gdy niema jeszcze biogazu oraz na wypadek zakłóceń w procesie fermentacji.

Nadmiar przefermentowanej gnojowicy za pomocą pompy jest przetłaczany do zbiornika przeznaczonego do jej przechowywania, skąd pobierana jest do celów gospodarstwa. Przefermentowana gnojowica jest znakomitym nawozem, nie wydziela zapachu, nie przyciąga owadów i nie stwarza warunków do rozwoju chwastów.
Biogaz jest odprowadzany z komory fermentacyjnej do zbiornika gazu. Na gazociągu odprowadzającym biogaz zainstalowane są następujące urządzenia:
- przerywacz płomienia mający za zadanie nie dopuścić do jego przedostania się do wnętrza rury,
- zawór bezpieczeństwa zapobiegający przedostaniu się powietrza do rury i wypuszczający nadmiar gazu do atmosfery,
- zawór odcinający,
- odwadniacz gazu,
- odsiarczalnik (biogaz może zawierać do 5,5 % siarkowodoru H2S),
- gazomierz w celu kontroli uzysku gazu.
Zbiornik biogazu jest typowym zbiornikiem z ruchomym dzwonem. Dzięki temu w zbiorniku panuje niezmienne ciśnienie, bez względu na ilość zmagazynowanego gazu. Ze zbiornika biogaz kierowany jest do budynków mieszkalnych i kotłów grzewczych. Biogaz może być również wykorzystany do napędu agregatów spalinowo-elektrycznych o niewielkich mocach.

Czas fermentacji zależy od pochodzenia gnojowicy i w poszczególnych przypadkach wynosi:
- gnojowica z bydła od 15 do 30 dni,
- z trzody chlewnej od 10 do 15 dni,
- z drobiu 20 do 40 dni.
Temperatura fermentacji powinna mieścić się w zakresie od 30 do 60 °C, odczyn pH od 6,5 do 8,0 (optymalnie 7,5). Warunkiem koniecznym jest brak dostępu powietrza i światła do komory fermentacyjnej. Uzysk biogazu wynosi:
- 1 do 2 m3 biogazu na 1 krowę na dzień,
- 0,2 do 0,3 m3 biogazu na 1 świnię na dzień,
- 0,8 do 1,4 m3 biogazu na 100 sztuk drobiu na dzień.
Na podstawie tych parametrów i wielkości gospodarstwa, można zaprojektować i ocenić celowość montażu instalacji do uzyskania biogazu.
Przy dobrej organizacji potencjalne zasoby biogazu w Polsce wynoszą około 6 mld m3/rok, przy założeniu , że 70 % odpadów rolnych byłoby oddawane do biogazowni. Próby szerszego wykorzystania biogazu nie powiodły się ponieważ:
- stosowano ciężkie i drogie komory betonowe,
- gaz ziemny był konkurencyjny,
- nie ma przekonania do produkcji energii odnawialnej i odpadowej.
W Polsce rocznie produkuje się około 50 mln m3 biogazu. Dla porównania w Szwajcarii jest to około 1,5 mld m3 biogazu rocznie.

Biogaz z wysypisk i odpadów komunalnych ma nieco niższą wartość opałową od biogazu z fermentacji gnojowicy. Z 1 tony odpadów komunalnych powstaje 400 m3 biogazu/rok o zawartości 55 % CH4 i wartości opałowej 16 - 19 MJ/m3. Wysypisko o powierzchni 5 ha i miąższości 4 m w ciągu roku wyprodukuje ponad 200 tysięcy m3 biogazu. Zwrot nakładów inwestycyjnych w tym przypadku jest dość krótki i wynosi 2,5 do 4 lat. Biogaz wykorzystywany jest w ciepłownictwie, produkcji skojarzonej energii elektrycznej i cieplnej. Można go bezpośrednio użyć do ogrzewania lub jako paliwo dla generatora prądu elektrycznego. Głównym powodem pozyskiwania gazu z wysypisk odpadów jest ochrona środowiska. Jest to też opłacalne ekonomicznie. W chwili obecnej nie buduje się wysypisk bez zaprojektowania ujęcia biogazu.

8. PODSUMOWANIE I WNIOSKI

Do roku 2020 zużycie energii ze źródeł odnawialnych, takich jak: woda, słońce, wiatr czy biomasa, wzrośnie w Unii Europejskiej do 20% z obecnych 8,5%. Kraje członkowskie porozumiały się w tej sprawie z Parlamentem Europejskim.

Pomimo, iż pozycja paliw kopalnych w globalnym bilansie zużycia energii wydaje się być niezagrożona przez najbliższe dziesięciolecia to rozwój nowych źródeł energii jest inwestycją w przyszłość, szansą na ochronę środowiska i receptą na powoli wyczerpujące się zasoby paliw kopalnych.


Bibliografia:

1. " Techniczne, ekonomiczne i ekologiczne aspekty energetyki odnawialnej".
Pod red prof. A. Chochowskiego, SGGW, Warszawa 2001.
2. " Niekonwencjonalne źródła energii". Praca zbiorowa pod red. J. Szlachty,
Akademia Rolnicza, Wrocław 1999.
3. J. Cieśliński, J. Mikielewicz " Niekonwencjonalne źródła energii", Wydawnictwo Politechniki Gdańskiej, 1996.
4. J. Szargut, A. Ziębik „Podstawy energetyki cieplnej” PWN Warszawa 1998.
5. Europejskie Centrum Energii Odnawialnej „Ekonomiczne i prawne aspekty odnawialnych źródeł w Polsce”
6. A. Chochowski, D. Czekalski „Słoneczne instalacje grzewcze” Warszawa 1999.
7. Biała Księga Energii Odnawialnej. Komisja Europejska
8. "Kompromis w sprawie energii odnawialnej i biopaliw." Agrome