Energia odnawialna w rolnictwie – biogazy z fermentacji beztlenowej, jak to się robi?

Energia odnawialna w rolnictwie – co to jest AD?

Energia odnawialna, w skrócie AD, to zamknięty, zrównoważony system, w którym naturalne bakterie rozkładają produkty biodegradowalne, takie jak odpady żywnościowe, nawozy, gnojowicę czy rośliny energetyczne. Proces ten zachodzi w środowisku beztlenowym, dając cenny biogaz. Pozostały produkt tzw. poferment jest bogaty w składniki odżywcze i stanowi dobry nawóz dla roślin, co może pomagać w ograniczaniu używania szkodliwych nawozów syntetycznych i wydajniej zwiększać uzyskaną dzięki temu produkcję roślinną. Natomiast sam biogaz jest przekształcany w podręcznej elektrociepłowni (CHP), w celu wytworzenia odnawialnej energii elektrycznej i ciepła. Może też być „oczyszczony” w produkcji czystego biom etanu i eksportowany bezpośrednio do większej sieci gazowej, lub wykorzystywany jako paliwo transportowe.

Energia odnawialna w rolnictwie – dlaczego to dobre rozwiązanie?

Istnieje wiele powodów, dla których AD dobrze pasuje do praktycznie każdego gospodarstwa rolnego. Może przede wszystkim wykorzystywać produkty odpadowe w rolnictwie, takie jak gnojowica/obornik, ściółka drobiowa, gnojowica świńska, odpady domowe, czy kompost warzywny. Farmy o wysokim zapotrzebowaniu na energię elektryczną lub ciepło, mogą wykorzystywać wytworzoną w ten sposób energię do obniżenia kosztów importu energii potrzebnej do prowadzenia gospodarstwa. Zapewnia też nawożenie i gwarantowany zwrot dla zróżnicowanej gamy roślin uprawnych, w ramach ich efektywniejszej rotacji. Po utworzeniu biogazu, odpady AD pozostawiają resztki, które są bogatym w składniki odżywczym nawozem, który można rozprzestrzeniać na polach, zastępując nim nawozy chemiczne robione na bazie minerałów kopalnych. Poferment z biogazowi daje zdrowszy nawóz i umożliwia obniżenie kosztów zakupu nawozów chemicznych.

Energia odnawialna w rolnictwie – skale wielkości biogazowi

Rośliny AD są zwykle to w Polsce szczególnie rzepak, bo ma dobry ekwiwalent elektryczny. Fabryka o mocy 100 kW jest zwykle klasyfikowana jako biogazownia na małą skalę, podczas gdy największe zakłady operacyjne tego typu budowane w Europie mają około 3 MW. Aby ocenić najbardziej odpowiednią skalę biogazowni planowanej w gospodarstwie, należy wziąć pod uwagę szereg czynników, jak np. dostępne zasoby, lokalizacja gospodarstwa (i wszelkie ograniczenia w terenie, takie jak np. przyłącze do sieci), zapotrzebowanie na energię i dostępny budżet. Większość rolników zdecyduje się na instalację niewielkich elektrociepłowni biogazowych, aby uzyskać osobisty dostęp do ciepła i elektryczności, bo wytwarzanie biometanu wymaga dużych nakładów kapitałowych (czyszczenie gazu i wprowadzenie go do sieci gazowej). Obecnie na Zachodzie skala takich produkcji (gospodarstwa z własną biogazownią) wynosi zwykle ok. 500 kW. Przykładowo w Wielkiej Brytanii działa ok. 215 elektrociepłowni i ok. 25 zakładów paliwowych biometanu.

Energia odnawialna w rolnictwie – co jest potrzebne?

Trzeba ustalić, czy istnieje możliwość szybkiego połączenia biogazowi z siecią gazową i/lub elektryczną, bo pojemność magazynowania wytwarzanego biogazu jest problematyczna. Porozmawiaj ze swoim operatorem sieci okręgowej o alternatywnych opcjach połączeń, ponieważ koszty modernizacji sieci są niestety wysokie, co czasami sprawia, że cały projekt staje się ogólnie nieopłacalny. Podłączenie małej biogazowi do sieci elektrycznej może stanowić znaczną inwestycję, trzeba więc oszacować prawdopodobne koszty. W tym celu należy zrobić wcześniejszą ocenę możliwości lokalnej sieci i najbliższego punktu przyłącza. Biogazownia może stać się zbyt dużym kosztem, szczególnie jeśli produkowany gaz trzeba transportować na duże odległości. Fermentacja i rozkład są bardzo ważnym elementem produkcji biogazu. Większość produktu wprowadzanego do zakładu AD pozostanie jednak na końcu, jako produkt pofermentacyjny zawierający składniki odżywcze w dość niskich stężeniach. Biogazownia sprawdzi się, gdy w pobliżu zakładu znajduje się wystarczająca ilość ziemi, na której można rozsiać poferment w roli nawozu.

Energia odnawialna w rolnictwie – co się dzieje z ciepłem wytwarzanym w biogazowi?

Wytworzone ciepło nie może być tu zmarnowanym zasobem, a dzieje się tak niestety, gdy w pobliżu nie ma systemu, do którego można go przetransportować. Dlatego należy go używać na miejscu, lub ewentualnie tylko w pobliżu. Ze względu na koszty kapitałowe, dotacje na produkcję biogazów mogą być jednak wielką korzyścią dla tych, którzy mają możliwość budowy biogazowni i znajdą zastosowanie dla wytwarzanego przy tej okazji ciepła. Dlatego też warto rozważyć lokalizację takiego zakładu obok użytkowników ciepła.

Bibliografia:

1. Anaerobic digestion, Farmers Academy, http://www.fwi.co.uk/academy/lesson/anaerobic-digestion (03.03.2018 r.)

2. Enetgia odnawialna w rolnictwie, IEO Instytut Energetyki Odnawialnej, http://ieo.pl/pl/71-box-strona-glowna/988-energia-odnawialna-w-rolnictwie (03.03.2018 r.)

3. Ginalski Z., Odnawialne źródła energii w gospodarstwach rolnych, Centrum Doradztwa Rolniczego w Brwinowie Oddział w Radomiu, Radom 2013 (poradnik PDF), http://www.cdr.gov.pl/images/wydawnictwa/2013/2013-ODNAWIALNE-ZRODLA-ENERGII-W-GOSPODARSTWACH-ROLNYCH.pdf (03.03.2018 r.)

Redakcja KalendarzRolnikow.pl     Zainteresował Cię ten artykuł? Masz pytanie do autora? Napisz do nas tutaj