Rynek biogazowy w Polsce - ZIELONA GOSPODARKA

Warto też podkreślić, że produktami fermentacji metanowej są nie tylko biogaz wykorzystywany do produkcji energii cieplnej i/lub energii elektrycznej, ale też poferment, który wymaga właściwego zagospodarowania. Pulpa pofermentacyjna to bogate źródło odżywcze dla gleb i roślin, dlatego z powodzeniem może zastąpić nie tylko nawozy sztuczne, ale też nawozy naturalne (gnojowicę i obornik). Ponadto poferment wykazuje wyższą wartość odżywczą oraz niższą uciążliwość odorową w porównaniu z nieprzetworzonymi odchodami zwierzęcymi. Wobec czego, jak można zauważyć, istnieje szereg argumentów opowiadających się za koniecznością rozwoju rynku biogazowego w Polsce.

Istotą produkcji biometanu w komorach jest złożony, czteroetapowy proces fermentacji metanowej (hydroliza, kwasogeneza, octanogeneza i metanogeneza), która zachodzi w warunkach beztlenowych. Do zapewnienia jak najwyższej produkcji biogazu należy zapewnić odpowiednie parametry środowiskowe - począwszy od warunków beztlenowych, w których mogą z powodzeniem funkcjonować bakterie metanogenne, po zapewnienie odpowiedniej temperatury. Proces rozkładu substancji organicznej zachodzi zarówno w warunkach psychofilowych (z tym że ze znacznie mniejszą intensywnością), jak i w warunkach mezofilowych. Istnieje również szereg instalacji prowadzących proces w warunkach termofilowych, co z ekonomicznego punktu widzenia nie dla każdej lokalizacji i przy wykorzystaniu nie wszystkich substratów może być opłacalne.

Jak wynika z badań i doświadczeń płynących z funkcjonujących już instalacji, ważne jest zachowanie właściwego pH mieszanki fermentacyjnej. Bakterie odpowiedzialne za proces rozkładu najefektywniej "pracują" w środowisku o pH około 7, wobec czego zauważa się, że ważny jest dobór ilości oraz rodzaju wykorzystywanych substratów. Ponadto im wyższa zawartość cukrów i tłuszczów w substratach, tym produkcja biometanu jest wyższa. Przy doborze substratów ważne jest też zachowanie właściwych proporcji C:N, aby proces fermentacji mógł zachodzić bez żadnej inhibicji. Jednak mimo stworzenia optymalnych warunków środowiskowych w bioreaktorach innym bardzo ważnym czynnikiem opowiadającym się za utrzymaniem opłacalnej instalacji jest dokonanie właściwej kalkulacji kosztów związanych z inwestycją i utrzymaniem procesu fermentacji metanowej.

Potencjał i stan produkcji biogazu

Rolnictwo ma duże znaczenie w polskiej gospodarce, o czym świadczą chociażby powierzchnia gruntów rolnych, liczba gospodarstw czy poziom produkcji roślinnej i zwierzęcej. Utrzymanie zwierząt gospodarskich czy uprawa roślin związana jest z powstawaniem w znacznej ilości odpadów organicznych, które z powodzeniem mogą być wykorzystywane w biogazowniach. Od lat podstawowym substratem zadawanym do komór fermentacyjnych są odchody zwierzęce. Spełniają one szereg funkcji. W przypadku gnojowicy jest ona substratem rozcieńczającym, inokulującym i buforującym.

Z kolei obornik pełni funkcję zasilającą mieszankę fermentacyjną. Ilość odchodów zwierzęcych w Polsce wzrasta wraz z rozwojem intensywnej produkcji zwierzęcej, dlatego farmy przemysłowe stanowią główne źródło pozyskania tych substratów dla biogazowni. Jak donoszą źródła, w Polsce powstaje rocznie 90 mln ton obornika, gnojowicy oraz pomiotu, które wymagają właściwego zagospodarowania. Należy również zauważyć, że biogazownie pozwalają na ich skuteczną i bezpieczną utylizację. Odchody zwierzęce są źródłem emisji uciążliwych gazów odorowych i cieplarnianych, ale też prowadzą do skażenia gleb i wód w przypadku ich nieodpowiedniego wykorzystania jako nawozu (np. nieodpowiednia dawka, termin nawożenia) lub niezachowania odpowiednich warunków przechowywania.

Elektrownie biogazowe w Polsce. Źródło: opracowanie własne na podstawie raportu Urzędu Regulacji Energetyki

W celu zasilenia komór fermentacyjnych w biogazowniach wykorzystywane są technologie opierające się na wysokoenergetycznych roślinach, mowa tu m.in. o kukurydzy i burakach cukrowych. Przez wiele lat, zwłaszcza w Europie Zachodniej, prowadzono uprawy roślin energetycznych, które wykorzystywane były w procesie fermentacji metanowej. Niestety, doprowadziło to do szerzenia monokultur i zaniku bioróżnorodności upraw. Dodatkowo zaspokojenie potrzeb biogazowni wymagało przeznaczenia znacznej ilości gruntów rolnych na produkcję danego surowca.

Wobec czego z ekonomicznego punktu widzenia stało się to z czasem nieopłacalne (wraz ze zmniejszeniem dofinansowań rządowych wspierających budowę i funkcjonowanie biogazowni). Podobna sytuacja miała miejsce w Polsce, gdzie kiszonka z kukurydzy tak podrożała, że wiele instalacji przestało być rentowną inwestycją, często przynosząc też straty. Sytuacja ta spowodowała, że poszukuje się innych substratów, które można pozyskać za niewielką opłatą lub całkowicie za darmo. O ile z powodzeniem wykorzystywane są odpady rolne, tj. słoma czy inne pozostałości roślin, to zgodnie z modelem duńskim jednym z korzystnych rozwiązań na polskim rynku biogazu okazało się wykorzystywanie w komorach fermentacyjnych refoodu.

Resztki żywności, odpady pochodzące z przemysłu spożywczego oraz niezdatne do spożycia produkty rolno-spożywcze są wydajnymi substratami pozwalającymi na bardzo efektywne zajście beztlenowego rozkładu substancji organicznej. Obecnie na świecie, a przede wszystkim w Polsce, wzrosło zainteresowanie wykorzystaniem wspomnianych biodegradowalnych odpadów przez biogazownie. Ilość odpadów komunalnych, zgodnie z danymi GUS, ciągle wzrasta (odnotowano wzrost o 7,3% w 2016 r. w porównaniu z rokiem 2015), dlatego też stworzenie planu ich dalszego zagospodarowania jest niezbędne. Wykorzystanie bioodpadów w celach energetycznych podobnie jak w przypadku odchodów zwierzęcych czy też odpadów rolno-spożywczych niesie za sobą szereg korzyści, począwszy od wykorzystania ich potencjału, a na ich bezpiecznej i skutecznej utylizacji kończąc.

Można zauważyć, że w Polsce istnieje ogromny potencjał niewykorzystywanej biomasy, która może zostać efektywnie wykorzystana w biogazowniach. Ponadto dostępny areał użytków rolnych, rozwinięty przemysł rolno-spożywczy i liczba ferm przemysłowych opowiada się za powstawaniem coraz większej liczby instalacji produkującej biogaz. Obecnie w Polsce funkcjonuje ponad 300 biogazowni o sumarycznej mocy 240,968 MW. Najwięcej instalacji produkującej biogaz znajduje się w województwie śląskim i mazowieckim. Z kolei jeśli chodzi o produkcję mocy z instalacji, to największy potencjał jest wytwarzany w województwach mazowieckim, śląskim, dolnośląskim, wielkopolskim i pomorskim.

Warto podkreślić, iż w Polsce przeważają instalacje produkujące biogaz z materiału biologicznego oczyszczalni ścieków oraz ze składowisk, jednak największą sumaryczną moc uzyskuje się z biogazowni rolniczych. Najwięcej takich instalacji znajduje się województwach zachodniopomorskim i warmińsko-mazurskim. Wysoki potencjał energetyczny produktów pochodzenia rolniczego sprawia, że rozwój biogazowni rolniczych jest jak najbardziej uzasadniony.

Niestety, mimo efektywnie działających instalacji i opracowanych technologii prowadzenia procesu fermentacji przystosowanych do wykorzystywania lokalnych substratów i warunków ekonomicznych rynek biogazu w Polsce nie jest w pełni wykorzystany. Znaczna część biodegradowalnych odpadów nie jest zagospodarowana i stanowi zagrożenie dla środowiska, związane z emisjami gazowymi czy powstawaniem odcieków, bogatych w azotany i fosforany zanieczyszczające glebę i wodę. Należy też podkreślić, że mimo możliwości pozyskiwania znacznie tańszych substratów instalacje biogazowe wymagają wsparcia rządowego. Dofinansowania są niezbędne ze względu na wysoki koszt inwestycyjny takich instalacji.

Polityka rozwoju biogazowni

Rynek instalacji biogazowych na świecie jest szczególnie rozwinięty w Stanach Zjednoczonych, gdzie biometan wykorzystywany jest przede wszystkim do produkcji energii energetycznej. Potęgą produkcji bioenergii są również Chiny, gdzie główną ideą istniejących instalacji jest produkcja energii grzewczej. Europie Zachodniej temat ten również nie jest obcy. Pod względem liczby instalacji przodują Niemcy, ale rynek biogazu rozwija się z powodzeniem także we Włoszech, Szwajcarii, Francji, Czechach, Austrii oraz Wielkiej Brytanii, co jest możliwe dzięki prowadzonej tam proekologicznej gospodarce.

Do rozwoju rynku biogazowego w Europie przyczyniły się rządowe systemy wsparcia finansowego instalacji, naliczane od ilości energii sprzedanej do sieci publicznej (około 1200 zł/MWh). W Polsce również istnieje konieczność zwiększenia produkcji energii z odnawialnych źródeł, m.in. w celu spełnienia unijnych obietnic do 2020 r. Mimo wszystko od dłuższego czasu zauważa się stagnację zwłaszcza na rynku biogazowym, a wynika to przede wszystkim z braku stabilności systemu prawnego regulującego rynek odnawialnych źródeł energii. Ponadto niski poziom rozwoju instalacji produkujących bioenergię w Polsce wynika z oparcia energetyki na wykorzystaniu węgla kamiennego i brunatnego.

W Polsce na rynku biogazowym od 2005 r. istnieje system zielonych certyfikatów wspierających budowę instalacji odnawialnych źródeł energii. Mimo początkowych dobrych notowań wspomnianych certyfikatów z czasem cena ich radykalnie malała. Doprowadziło to do sytuacji, gdzie instalacje przestały być opłacalne, a wiele z nich przestało funkcjonować. Warunki na rynku odnawialnych źródeł energii spowodowały, że podejmowanie nowych inwestycji okazało się nieopłacalne i zbyt ryzykowne. Ratunkiem miała być ustawa o odnawialnych źródłach energii, która mimo nowelizacji nie przyniosła oczekiwanych rezultatów.

Wprowadzone zmiany - system aukcyjny - nie były zgodne z postanowieniami Komisji Europejskiej. Zawarte w niej postanowienia prawne były długo oczekiwane zwłaszcza przez polskich inwestorów, dla których warunki funkcjonowania instalacji OZE były przez cały czas niejednoznaczne. Mimo podejmowanych działań mających na celu rozwój odnawialnych źródeł energii nie zapewniono oczekiwanego wsparcia. Dalsze zmiany ustawy, wprowadzające m.in. aukcje oraz błękitne certyfikaty, są ogromną nadzieją, zwłaszcza dla biogazowni rolniczych.

W ostatnim czasie odbyło się osiem aukcji, w dniach: 5, 6, 7, 12, 13, 14, 19 i 20 listopada 2018 r. Instalacji biogazowych dotyczyły aukcje AZ/7/2018 (dla instalacji o mocy większej niż 1 MW), AZ/8/2018 (dla instalacji o mocy nie większej niż 1 MW), Z/11/2018 (dla instalacji produkujących biogaz rolniczy o mocy nie większej niż 1 MW) i AZ/13/2018 (dla instalacji produkujących biogaz rolniczy o mocy większej niż 1 MW).

Zgodnie z danymi przedstawionymi przez Urząd Regulacji Energetyki, aukcje dla instalacji o mocy do 1 MW wykorzystujących biogaz rolniczy wygrało aż 29 projektów. Z kolei aukcje AZ/13/2018 wygrały trzy oferty, zgłoszone przez: ABM Biogaz Dwa, Eko-Farmenergia 6 i OZE Prężynka. Zgodnie z postanowieniami, uczestnicy aukcji nie mogą się wycofać oraz nie mogą wprowadzać zmian, dlatego też oferty powinny być starannie przygotowane. Aukcję wygrywają ci, którzy zaoferowali najniższą cenę sprzedaży energii elektrycznej. W przypadku, gdy kilku uczestników aukcji zaoferuje taką samą cenę sprzedaży, oferty te zostaną uszeregowane według kolejności ich wysłania. I co najważniejsze - wygrana w aukcji gwarancje wynagrodzenie za energię na poziomie ceny zaoferowanej w aukcji, indeksowanej corocznie o średnią inflację, w okresie 15 lat od uruchomienia produkcji energii na podstawie ważnej koncesji. Takie uwarunkowania pozwalają na stabilne zabezpieczenie inwestorów wysokonakładowych instalacji.

Produkcja biogazu mino złożonego procesu fizykochemicznego niesie za sobą szereg korzyści - począwszy od produkcji bioenergii, poprzez rozwój regionalny, po utylizację niepotrzebnych i trudnej do zagospodarowania biomasy odpadowej. Jednak mimo opracowanych technologii prowadzenia procesu w polskich realiach zauważa się znacznie ograniczony rozwój instalacji biogazowych. Wynika to przede wszystkim z nieudolnego wsparcia rządowego oraz oparcia gospodarki energetycznej na źródłach konwencjonalnych. Ponadto budowa biogazowni obarczona jest wysokim kosztem inwestycyjnym, dlatego konieczne jest dofinansowanie powstających instalacji i zapewnienie stabilnego systemu prawnego regulującego rynek odnawialnych źródeł energii.