Dr inż. Lesław Janowicz
Zespół Systemów Bioenergetycznych i Biopaliw, Centralne Laboratorium Naftowe w Warszawie
Biomasa w Polsce
Racjonalne wykorzystanie energii ze z
ródeł odnawialnych, W kraju są coraz większe obszary ziemi odłogowanej
takich jak energia rzek, wiatru promieniowania słonecznego, (2,3 mln ha w 2002 r. wg Spisu rolnego) oraz zdegradowanej
energia geotermalna lub biomasa, jest jednym z istotnych kom- ziemi uprawnej (645 tys. ha w 2002 r.), które powinny być wyłą-
ponentów zrównoważonego rozwoju, do którego odwołuje się czone spod upraw rolnych. Zakładając, że tereny te przeznaczo-
konstytucja RP. Wzrost udziału odnawialnych z
ródeł energii w bi- ne zostaną pod szybko rosnące plantacje energetyczne, moż-
lansie energetycznym przyczynia się do poprawy efektywności wy- na pozyskać ok. 424 PJ energii pierwotnej (zakładając średni
korzystania i oszczędzania zasobów surowców energetycznych, plon 8 ton suchej masy z hektara). Polskie rolnictwo produkuje
poprawy stanu środowiska w wyniku redukcji zanieczyszczeń rocznie ok. 25 mln ton słomy (głównie zbożowej i rzepakowej)
atmosferycznych i wód, a także ilości wytwarzanych odpadów. oraz siana. Słoma ta jest częściowo wykorzystywana jako ściółka
Znaczny wzrost zainteresowania alternatywnymi z
ródłami i pasza w hodowli zwierząt oraz do nawożenia pól. Od 1990 r.
energii nastąpił w latach 90. ubiegłego wieku. W najbliższych rosną nadwyżki słomy, które obecnie szacuje się na 11,8 mln ton
latach należy się spodziewać dalszego wzrostu stopnia wyko- rocznie (195 PJ).
rzystania tych z
ródeł energii. Korzyści, jakie przynosi stosowanie Lasy stanowią 28,8% powierzchni kraju (około 8,9 mln ha),
tego rodzaju energii mają zarówno charakter lokalny (zwiększenie z czego lasy państwowe zajmują powierzchnię 7,4 mln ha. Zakłada
poziomu bezpieczeństwa energetycznego, stworzenie nowych się dalszy wzrost lesistości do 32% w 2020 r.
miejsc pracy, promowanie rozwoju regionalnego), jak i globalny ze Generalna Dyrekcja Lasów Państwowych szacuje, że całko-
względu na korzyści ekologiczne, przede wszystkim ograniczenie wity potencjał techniczny drewna z leśnictwa możliwy do bezpo-
emisji dwutlenku węgla, wpływającego na pogłębiający się efekt średniego wykorzystania na cele energetyczne wynosi ok. 6,1 mln
cieplarniany. Czynnikiem stymulującym rozwój odnawialnych m3 drewna, co jest odpowiednikiem 41,6 PJ,. Znaczne potencjalne
z
ródeł energii (OZE) jest przede wszystkim realizacja zobowiązań ilości odpadów drzewnych powstają w przemyśle drzewnym.
międzynarodowych, wynikających z Ramowej Konwencji Narodów Według analiz Instytutu Technologii Drewna, potencjał techniczny
Zjednoczonych w sprawie zmian klimatu oraz Protokółu z Kioto drewna odpadowego z przemysłu drzewnego oraz innych z
ródeł
do tej konwencji, odnośnie do redukcji dwutlenku węgla. szacować można na ok. 58,1 PJ (8,3 mln m3).
Inwestycje w OZE uważa się za inwestycje o najniższym Potencjał techniczny biogazu wynosi ok. 34 PJ, w tym najwięk-
stopniu ryzyka w długim okresie. Odnawialne z
ródła energii mogą szy jest udział biogazu rolniczego (15,2 PJ) oraz wysypiskowego
stanowić istotny udział w bilansie energetycznym poszczególnych (11,5 PJ).
gmin czy nawet województw Polski. Mogą przyczynić się do zwięk- Podsumowując powyższe dane cząstkowe, oszacować można
szenia bezpieczeństwa energetycznego regionu, a zwłaszcza do obecny potencjał techniczny biomasy w warunkach krajowych
poprawy zaopatrzenia w energię na terenach o słabo rozwiniętej na ok. 755 PJ/rok. Zaktualizowany szacunek zasobów biomasy
infrastrukturze energetycznej. Prawdopodobnie największym daje wartość porównywalną z danymi przytoczonymi w Strategii
biorcÄ… energii ze z
ródeł odnawialnych stanie się rolnictwo i miesz- rozwoju energetyki odnawialnej. Istotną cechą wcześniejszych
kalnictwo. Szczególnie dla regionów, dotkniętych bezrobociem, ocen możliwości rozwoju sektora energetycznego wykorzystania
odnawialne z
ródła energii stwarzają nowe możliwości, w zakresie biomasy było bazowanie na niestandaryzowanych biopaliwach
powstawania nowych miejsc pracy. Natomiast tereny rolnicze, i niekomercyjnych surowcach odpadowych (obecnie w znacz-
które ze względu na silne zanieczyszczenie gleb nie nadają się do nym zakresie zagospodarowanych także na inne cele): odpady
uprawy roślin jadalnych, mogą być wykorzystane do uprawy roślin drzewne z lasów, sadów, tartaków czy niewykorzystywaną rolniczo
energetycznych  przeznaczonych do produkcji biopaliw. słomę.
W przyszłości, po wyczerpaniu prostych rezerw, największe
możliwości wzrostu potencjału technicznego daje wprowadzanie
Oszacowanie potencjału biomasy w Polsce nowych odmian roślin energetycznych i zwiększanie areału prze-
znaczanego pod plantacje energetyczne.
Potencjał techniczny biomasy dostępnej na cele energetyczne Pod pojęciem biomasy rozumiemy biodegradowalne frakcje
jest wypadkową przyjętego modelu gospodarki leśnej oraz modelu produktów, odpadów i pozostałości z rolnictwa (włączając roślinne
rolnictwa i tempa wprowadzania coraz wydajniejszych plantacji i zwierzęce substancje), leśnictwa i pokrewnych przemysłów,
roślin energetycznych oraz konkurencji o dostępną przestrzeń jak również biodegradowalne frakcje odpadów przemysłowych
pod alternatywne sposoby jej użytkowania. i rolniczych.
www.e-energetyka.pl
sierpień 2006 strona 601
W warunkach krajowych znaczenie mają następujące z
ródła Przewiduje się, że w najbliższej przyszłości istotnym uzupeł-
biomasy: nieniem bilansu podaży biomasy na rynku energetycznym będą
lð drewno pochodzÄ…ce z lasów, przesiek, sadów, specjalnych wieloletnie plantacje roÅ›lin energetycznych zakÅ‚adane i prowadzo-
upraw oraz odpadowe z przemysłu drzewnego, ne na gruntach rolnych. Ocena dotychczasowej sytuacji pozwala
lð plantacje roÅ›lin uprawnych z przeznaczeniem na cele ener- na stwierdzenie, że powierzchnia uprawy wierzby energetycznej
getyczne, będzie w Polsce rosła.
lð nasiona roÅ›lin oleistych przetwarzane na estryfikowane oleje Czynnikiem potencjalnie sprzyjajÄ…cym rozwojowi upraw ener-
stanowiące materiał pędny, getycznych jest wprowadzony w Polsce obowiązek dotyczący
lð ziemniaki, zboża etc. przetwarzane na alkohol etylowy doda- wytworzenia  zielonej energii elektrycznej i ciepÅ‚a. W wyniku tego
wany do benzyn, zobowiązania wytwórcy energii, m.in. w elektrowniach i elektro-
lð organiczne pozostaÅ‚oÅ›ci i odpady: ciepÅ‚owniach wÄ™glowych dostarczajÄ…cych energiÄ™ do odbiorców
słoma i inne pozostałości roślinne stanowiące materiał od- końcowych (korzystających z zasady TPA), poszukują biomasy
padowy przy produkcji rolniczej, głównie do procesów współspalania z węglem.
odpady powstające w przemyśle rolno-spożywczym, Wierzba krzewiasta (Salix viminalis) zajmuje obecnie naj-
gnojowica lub obornik wykorzystywane do fermentacji większy areał wśród upraw energetycznych. Całkowity areał
metanowej, plantacji wierzby na cele energetyczne szacuje się na około
organiczne odpady komunalne, 3000 ha, z czego większość służy do komercyjnej produkcji
organiczne odpady przemysłowe, np. w przemyśle papier- sadzonek, natomiast uprawy użytkowane bezpośrednio na cele
niczo-celulozowym. energetyczne nie przekraczają 1000 ha. Plantacje mają w więk-
Podstawowe ilości biomasy z odpadów drzewnych powstają w szości charakter kilkuhektarowych upraw z przeznaczeniem na
przemyśle drzewnym. Szacuje się, iż ze 100 m3 drewna pozyski- potrzeby własne lub rzadziej na potrzeby lokalnych niewielkich
wanego z gospodarki leśnej otrzymuje się po przeróbce do 60% odbiorców, np. komunalne kotłownie na biomasę. Poza wierzbą,
odpadów, w tym 10 m3 kory, 15 m3 drobnicy gałęziowej, 20 m3 powstały plantacje: malwy pensylwańskiej, topinambura, mi-
odpadów kawałkowych (ścinki, obrzyny), 19 m3 trocin i zrębków, skanta olbrzymiego i róży bezkolcowej, jednak ich łączny areał
36 m3 tarcicy oraz 20 25 produktów finalnych z grubizny. Przy jest znacznie mniejszy niż wierzby. Największe areały upraw
założeniu pozyskiwania 15,5 mln m3 drewna w ciągu roku na po- energetycznych zlokalizowane są w województwach: lubuskim,
trzeby produkcyjne, z czego ok. 60 % będzie odpadami. Udziały pomorskim, śląskim i zachodniopomorskim i dotyczą przede
poszczególnych rodzajów odpadów powstających w różnych wszystkim wierzby.
gałęziach przemysłu drzewnego przedstawiono w tabeli 1.
Tabela 1
Wykorzystanie biomasy
Ilość przemysłowej biomasy powstających
w przemyśle drzewnym w tys. m3 (y
ródło: opracowanie EC BREC)
W warunkach polskich naturalnym kierunkiem rozwoju
Przemysł
Przemysł płyt
wykorzystania biopaliw stałych jest i będzie produkcja ciepła.
Rodzaj Przemysł stolarki Przemysł
drewno- A
Ä…cznie
biomasy tartaczny budowlanej meblarski
W dłuższej perspektywie przewiduje się wykorzystanie biopaliw
pochodnych
otworowej
stałych w skojarzonych systemach wytwarzających energię ciepl-
Kawałkowe 2575 31 437 760 3803
ną i elektryczną (kogeneracja). Rozwój sektora biopaliw płynnych
zależeć będzie od przyjętych rozwiązań polityczno-legislacyjnych,
Trociny 1805 72 145 70 2092
i wióry
które obecnie są ponownie rozważane w Sejmie RP.
Struktura energetycznego wykorzystania biomasy w UE wg
Pył 2 93 220 315
drzewny
obliczeń Europejskiego Towarzystwa Biomasy AEBIOM jest
następująca: 92% bioenergii wykorzystywane jest do produkcji
Kora 300 280 580
ciepła (ciepło procesowe dla przemysłu oraz ciepło niskotempe-
A
Ä…cznie 4680 105 955 1050 6790
raturowe), 7% do produkcji energii elektrycznej, a 1% do produkcji
paliw transportowych. Wykorzystanie biomasy zwiększa lokalne
Zastosowanie przemysłowe to przemysł drzewny. Naj- bezpieczeństwo energetyczne poprzez uniezależnianie się od
większym odbiorcą biomasy odpadowej (87%) ma przemysł
zewnętrznych dostawców paliw kopalnych oraz wprowadzanie
płyt drewnopochodnych, gdzie drzewne odpady przemysłowe
dywersyfikacji nośników energii.
stanowią aż 44% zużytego surowca drzewnego ogółem. Na ten
Opłacalność stosowania technologii bioenergetycznych zależy
cel użytkowane są głównie odpady kawałkowe oraz mniejszym
od stopnia ich zaawansowania oraz wielkości instalacji. Generalnie
stopniu trociny i wióry pochodzące przede wszystkim z przemysłu
technologie te wymagają stosunkowo większego początkowego
tartacznego.
nakładu inwestycyjnego (w porównaniu ze znacznie wcześniej roz-
Ocenia się, że w skali krajowej rynek drzewnych odpadów
winiętymi i dopracowanymi technologiami paliw kopalnych), przy
przemysłowych jest zrównoważony, czyli powstające odpady są
czym koszty eksploatacji są zwykle niższe. Kluczowym elementem
całkowicie zagospodarowywane głownie w przemyśle przerobu
decydującym o opłacalności są najczęściej koszty pozyskania
drewna oraz przemysłach przetwórczych. Ewentualne nadwyżki
paliwa. W miarę rozwoju rynku biopaliw należy spodziewać się
odpadów maja charakter lokalny i okresowy.
obniżania kosztów ich pozyskania i przetwarzania, natomiast
www.e-energetyka.pl
strona 602 sierpień 2006
w przypadku paliw kopalnych prognozowany jest wzrost cen, co Są to przede wszystkim trociny i wióry pochodzące głównie
w dłuższej perspektywie jeszcze bardziej uatrakcyjni wykorzysta- z przemysłu tartacznego oraz w mniejszym stopniu z przemysłu
nie lokalnie dostępnych odnawialnych z
ródeł energii. meblarskiego i płyt drewnopochodnych (rys. 2).
Biomasa może być używana na cele energetyczne w pro- Pozostała ilość odpadów przeznaczana jest na eksport oraz
cesach bezpośredniego spalania biopaliw stałych (np. drewno, wykorzystywana w ogrodnictwie i rolnictwie  jest to przede
słoma, osady ściekowe), przetwarzana na paliwa ciekłe (np. estry wszystkim kora. Zieleń miejska i osiedlowa zajmuje około 65 000
oleju rzepakowego, alkohol) bÄ…dz
gazowe (np. biogaz rolniczy, ha na terenie całego kraju. Przyjmując 5 ton rocznej produkcji
biogaz z oczyszczalni ścieków, gaz wysypiskowy). Konwersja masy roślinnej z hektara otrzymuje się około 325 tys. ton surowca
biomasy na nośniki energii może odbywać się metodami fizycz- o zawartości około 1,5% azotu. Zdecydowana większość odpa-
nymi, chemicznymi, biochemicznymi. Możliwości produkcji energii dów organicznych  biomasy  jest bezpowrotnie marnowana
z surowców roślinnych przedstawiono na rysunku 1. na składowiskach.
Dla biomasy stałej, takiej jak drewno czy słoma największe
y
ródło: opracowanie EC BREC
obecnie znaczenie majÄ… technologie oparte na procesie spalania.
Pod pojęciem procesu spalania rozumiana jest tutaj reakcja utle-
niania substancji będącej paliwem, której towarzyszy uwolnienie
energii zawartej w tym paliwie.
Oprócz procesu bezpośredniego spalania biomasy i pozyska-
nia energii chemicznej w niej zawartej za pomocÄ… medium grzew-
czego odbierającego ciepło z komory spalania, istnieje możliwość
konwersji termochemicznej biomasy na paliwo charakteryzujÄ…ce
się większą przydatnością z punktu widzenia końcowego kon-
sumenta energii. W zależności od tego czy głównym produktem
tego procesu jest gaz, paliwo płynne, czy paliwo stałe, mówimy
odpowiednio o zgazowaniu, pirolizie lub karbonizacji biomasy.
Technologie energetyczne wykorzystujÄ…ce wspomniane trzy
procesy znajdują się zwykle we wcześniejszej fazie rozwoju niż
technologie oparte na procesie spalania.
Na cele energetyczne przeznaczane jest 44% ogólnej ilości
Rys. 2. Struktura zagospodarowania
biomasy odpadowej produkowanej przez przemysł drzewny. drzewnych odpadów przemysłowych według ich rodzaju
Rys. 1. Produkcja energii z surowców roślinnych
www.e-energetyka.pl
sierpień 2006 strona 603
Żródło: Kaltschmitt M., Hartmann H.
Standaryzacja biopaliw stałych W ramach tego Komitetu został powołany Komitet Techniczny
(TC) 335  Biopaliwa stałe , który przyjął do realizacji to zadanie.
Komunikat Komisji Europejskiej  Biała Księga nr COM(97)599 Utworzony w maju 2000 r. Komitet jest jedną z wielu jednostek
z dnia 26 listopada 1997 stwarza warunki rynkowe dla rozwoju działających w strukturze CEN, która zajmuje się rozwiązywaniem
odnawialnych z
ródeł energii bez nadmiernych obciążeń finanso- problemów standaryzacji i normalizacji dla wybranych gałęzi
wych. Podstawowym dokumentem prawnym wspierajÄ…cym ten produkcji. PrzewodniÄ… rolÄ… polityki tego Komitetu jest formu-
rozwój jest  Dyrektywa w sprawie promocji energii elektrycznej łowanie standardów będących podwaliną europejskiej polityki
wytworzonej w z
ródłach odnawialnych na wewnętrznym rynku gospodarczej. Działalność tego Komitetu w zakresie normalizacji
energii elektrycznej (Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i wpływa na zmniejszenie barier handlowych i wzrost bezpieczeń-
Rady nr 2001/77/EC z dnia 27 września 2001) oraz  Dyrektywa stwa powodując polepszenie współpracy w obszarze produkcji i
w sprawie promocji biopaliw w transporcie (Dyrektywa Parla- usług. Wprowadzone standardy stanowią bazę dla projektantów
mentu Europejskiego i Rady z dnia 8 maja 2003 nr 2003/30/EC). i inżynierów stwarzając pewność i wspólny punkt odniesienia
Przedmiotem tych Dyrektyw sÄ… zasady promocji i wsparcia dla dla ich prac.
odnawialnych z
ródeł, w tym biopaliw stałych. Działalność Europejskiego Komitetu Normalizacyjnego oparta
Wykorzystanie biopaliw stałych w skali europejskiej pomaga jest na zespołach narodowych wchodzących w skład Komitetów
zwiększyć niezależność europejskiej gospodarki od importu paliw, Technicznych, których prace i ekspertyzy stanowią podstawę
zmniejszyć emisję CO2 oraz ograniczyć zużycie paliw kopalnych wprowadzanych standardów i których zadaniem jest wdrażanie
przyczyniając się do poprawy stanu środowiska i bezpieczeń- ich na polu narodowym.
stwa energetycznego w Europie. Umożliwia stworzenie nowych
miejsc pracy w nowym sektorze inżynierii produkcji i dystrybucji
LITERATURA
urządzeń, technologii i biopaliw stałych, produkcji energii i dzie-
dzinach pokrewnych.
[1] BIO-PRO New Burner Technologies for Low Grade Biofuels to
Obecna wiedza na temat właściwości fizycznych i cieplnych Supply Clean Energy for Processes in Biorafineries, dokumentacja
projektu, 2003
jest wciąż poszerzana stając się kluczowym problemem krajów
[2] Communication From The Commision To The Council And The
europejskich, które znacznie efektywniej wykorzystują biopaliwa
European Parliament. The share of renewable energy it the EU.
stałe jako z
ródło energii. Coraz doskonalsze metody badawcze i Commision Report in accordance with Article 3 of Directive
2001/77/EC, evaluation of the effect of legislative instruments and
specjalistyczny sprzęt laboratoryjny ułatwiają poznanie tych cech.
other Community policies on the development of the contribution
Jednakże biopaliwa ze względu na organiczne pochodzenie,
of renewable energy sources in the EU and proposal for concrete
zróżnicowany skład chemiczny, właściwości fizykochemiczne actions. Brussels 2004
[3] Commision staff working document: The share of renewable energy
oraz mocno zróżnicowane właściwości mechaniczne stanowią
in EU. County profile. Overview of Renewable Energy Sources in
grupę niejednorodną. Powoduje to szereg utrudnień w opisie
the Enlarged European Union. Brussels 2004
ich właściwości i cech cieplnych. Ze względu na to w krajach [4] Eurostat: Waste generated and treated in Europe. Data 1990 2001.
European Communities 2003
UE rozpoczęto intensywny rozwój mechanizmów powodujących
[5] Główny Urząd Statystyczny: Rocznik statystyczny przemysłu.
lepsze poznanie tych własności według standardów i metodyk
GUS, Warszawa 2001
powszechnie przyjętych i uznawanych. [6] Directive 2001/77/EC of European Parliament and of the Council
on the Promotion of Electricity Produced From Renewable Energy
Realizacja tych zamierzeń jest możliwa po stworzeniu warun-
Sources in the Internal Electricity Market
ków, w których biopaliwa stałe staną się paliwami handlowymi o
[7] Kaltschmitt M., Hartmann H.: Energie aus Biomasse: Grundlagen,
znanych i akceptowanych na rynku wskaz
nikach jakościowych. Techniken und Verfahren, Springer-Verlag 2001
[8] Oniszk-Popławska A., Zowsik, M. 2004. State of the art and
Z tego powodu ważny stał się problem opracowania i wdrażania
perspectives for development of different biogas technologies in
jednoznacznych standardów w zakresie próbkowania, testowania,
Poland w Proceedings of the 2nd World Conference and Tech-
kwalifikacji biopaliw stałych, jak również określenia procesów nology Exhibition on Biomass for Energy. Industry and Climate
Protection. Rzym, 10 14 maja 2004
technologicznych w zakresie poprawy ich jakości.
[9] GUS 2003: Raport z wyników Powszechnego spisu ludności
Zadanie to zostało powierzone przez Komisje Europejską do
i mieszkań. Warszawa 2003
realizacji Europejskiemu Komitetowi Normalizacyjnemu (CEN).
www.e-energetyka.pl
strona 604 sierpień 2006