1.Bezpieczeństwo energetyczne- definiowane jest w 3 dokumentach:Doktryna zarzadzania bezpieczenstwem energetycznycm, prawo energetyczne, polityka energetyczna Polski do roku 202 a wszystkie definicje zawarte w w.w. doktrynach obejmują 3 głowne aspekty przedmiotowe bezpieczenstwa: energetyczny, ekonomiczny (rynkowy), ekologiczny. Aspekt ekologiczny- mowi o zachowaniu bezp. dla przyszłych pokolen w trosce o naturalne środ. oraz wymaga wypełnienia odpowiednich standardów, zobowiązań ekologicznych. Rozwój odnawailnych i skojarzonych żródeł energii oraz nowych czystych technologii wytwarzania. Ekonomiczny-(rynkowy) bezpieczenstwo sprowadza sie do zapewnienia akceptowanej przez odbiorców koncowych cen uzytecznych nosników energii. Cena ta uwzglednia koszt bezp. dostaw energii.Aspekt energetyczny - bilansowanie strony popytowej i podażowej oraz zaganienia techniczne zwiazane z infrastrukturą techniczną i jej zarządzaniem. Zrównoważone dostosowanie podaży do prognozowanego zapotrzebowania na energie i paliwa z uwzglednieniem aspektów ekonomicznych i ekolog. Niezawodnośc systemu to zdolnosc do dostarczenia odbiorcom wymaganej ilosci paliwa i energii przy zachowaniu okreslonych standardów. Dotychczas był to podstawowy czynnik, ale postęp techniczny pozwala częściowo na stosowanie rozwiazan niezaleznych od systemów sieciowych, wystepuje rozwój generacji rozproszonej. W ramach niezawodności wyroznia sie dwa aspekty: wystarczalnosc- zdolnosc do dostawy paliwa lub energii dla odbiorców w wymaganej ilości i w kazdej chwili. Bezpieczenstwo pracy systemu- gwarantuje mozliwosc dostawy roznych struktur paliwa i energii w skutek wypadku zakłocenia w jednym ze skladników bazy paliwowo- energetycznej. Posiadanie krajowych zapasów czy inwestycje dostawy zza granicy.
2. Zasoby odnawialnych żródeł energii- Naukowcy przypuszczaja, ze przy obecnym stopniu eksploatacji nieodnawialnych zrodeł energii nie wytarczy ich na kolejne lata. W celu zapenienia bezp. przyszłym pokoleniom i środowisku nasz kraj zabezpiecza sie poprzez korzystanie z OZE, które sa tanie, przyjazne dla czlowieka i środowiska.do OZE zaliczamy-. Ewodną (w tym energię fal i prądów morskich),Ewiatrową,Esłoneczna,Egeotermalną,Edrewna odnawialnegoBiopaliwo i biogaz,Wodór,Biomase Ocieplenie klimatu i koniecznosc redukcji emisjii CO2 czy wzrost cen paliw kopalnych i perspektywa ich wyczerpania wdraza koniecznosc stosowania alternatywnych zrodeł, co przynosi rozwniez korzysci ekonomiczno- społeczne, ekologiczne i zdrowotne. Zasoby Oze- powstaja w ciagle powtarzajacych sie procesach przyrodniczych, naturalnych co pozwala traktowac je jako niewyczerpalne. Rozwój wykorzystania OZE prowadzony jest w obszarach: energii elektrycznej z OZE, ciepła i chłodu oraz biokomponentów wykorzystanych w paliwach ciekłych i biopaliwach ciekłych
3BIOPALIWA STAŁE drewno opałowe: zrębki, trociny, ścinki, wióry, brykiety, pelety, pozostałości z rolnictwa: słoma zbóż, rzepaku i traw osady ściekowe odwodnione, rośliny energetyczne trawiaste i drzewiaste i inne, w tym makulatura BIOPALIWA GAZOWEbiogaz rolniczy (fermentacja gnojowicy), biogaz z fermentacji odpadów przetwórstwa spożywczego,biogaz z fermentacji osadów ściekowych, gaz wysypiskowy gaz drzewny BIOPALIWA CIEKŁEbiodiesel-paliwo rzepakowe, etanol, metanol, paliwa płynne z drewna.
4. Biomasa:w zależności od stopnia przetworzenia:1.surowce energetyczne pierwotne(drewno, słoma, rośliny energetyczne)2. surowce energetyczne wtórne(gnojowica, odpady organiczne, osady ściekowe)3. surowce energetyczne przetworzone (biogaz, bioetanol, biometanol)
Biomasaw zależności od kierunku pochodzenia:1. biomasa pochodzenia leśnego2.biomasa pochodzenia rolnego 3.odpady organiczne
Sposoby konwersji biomasy> Spalanie bezpośrednie biomasy> Piroliza> Gazyfikacja
> Procesy biochemiczne > Kogeneracja > współspalanie > Zagęszczanie biomasy
Spalanie biomasy w tradycyjnych kotłach co. wymaga zmniejszenia jej wilgotności poniżej 15%.
Podczas spalania czystej biomasy powstają małe ilości popiołu (0,5-12,5%), który nie zawiera szkodliwych substancji i może być wykorzystany jako nawóz mineralny. Wyższe zawartości popiołu świadczą o zanieczyszczeniu surowca. W procesie spalania generuje się aż 90 % energii, otrzymywanej na świecie z biomasy, przy czym spalana może być biomasa we wszystkich stanach skupienia.
Piroliza jest procesem termochemicznym przemiany biomasy w ciecz tzw. bioolej lub olej pirolityczny, poprzez ogrzanie biomasy do temperatury 200-600°C przy bardzo małym dostępnie tlenu.
Produkty powstające w procesie szybkiej pyrolizy: produkt ciekły - olej pyrolityczny (75%)produkt stały - węgiel drzewny (12%) mieszanina gazów palnych (13%).
Gazyfikacja jest formą pirolizy przeprowadzanej w stosunkowo wysokiej temperaturze (1200 do 1400 oC) w warunkach ograniczonego dostępu powietrza bądź tlenu, w celu optymalizacji wydajności otrzymywanych składników gazowych - CO, H2, CH4, CO2 i N2.Jest najnowocześniejszą i najefektywniejszą generacją procesów konwersji energii biomasy. Otrzymuje się stosunkowo małe ilości pozostałości stałych (węgiel drzewny) i popiołu.
Procesy biochemiczne
FERMENTACJA ALKOHOLOWA to proces rozkładu węglowodanów, zachodzący po dodaniu drożdży do takich surowców, jak zboże, pszenica, winogrona czy buraki cukrowe i zapewnieniu temu materiałowi warunków beztlenowych. Produktem tego rodzaju fermentacji jest alkohol. W procesie fermentacji alkoholowej powstaje najpopularniejsze biopaliwo płynne - bioetanol, stanowiący 90% wszystkich stosowanych biopaliw ciekłychESTRYFIKACJA OLEJU. Polega ona na przemianie oleju zawierającego metanol (rzepakowego, sojowego, gorczycowego itp.) w estry metylowe. Tak powstaje biodiesel FERMENTACJA METANOWA to następujący przy ograniczonym dostępie tlenu proces rozkładu wielkocząsteczkowych substancji organicznych (głównie węglowodanów, białka, tłuszczów i ich pochodnych) do alkoholi lub niższych kwasów organicznych, a także metanu, dwutlenku węgla i wody.Produktem finalnym fermentacji metanowej jest biogaz - mieszanina gazów, składająca się głównie z metanu i dwutlenku węgla KOGENERACJA Kogeneracja, czyli skojarzone wytwarzanie energii cieplnej i elektrycznej, powoduje mniejsze zużycie paliwa i mniejszą emisję substancji szkodliwych niż proces oddzielnej produkcji elektryczności i ciepła.Produkcję energii w skojarzeniu można stosować wszędzie tam, gdzie równocześnie występuje zapotrzebowanie na energię cieplną i elektrycznąWSPÓŁSPALANIE Spalanie lub współspalanie biomasy jest atrakcyjne ze względu na relatywnie niskie koszty produkcji energii cieplnej czy elektrycznej oraz niewielką emisję w porównaniu z innymi konwencjonalnymi źródłami energii.
Zagęszczanie biomasy Stosowane w przemyśle technologie przetwarzania rozdrobnionych materiałów pochodzenia roślinnego, poprzez ich scalanie w procesie ciśnieniowej aglomeracji, są zróżnicowane ze względu na przeznaczenie wytworzonego produktu. Najczęściej spotykanym, w praktyce przemysłowej, rodzajem ciśnieniowej aglomeracji jest granulowanie i brykietówanie.
5. llgeneracja. biopaliwa powstałe przy wykorzystaniu zaawansowanych technologii produkcji, które umożliwiają wykorzystanie materiałów celulozowych takich jak drewno i drewnopochodne materiały odpadowe a także słoma, rośliny energetyczne jak również odpady z produkcji rolnej. Ważną cechą biomasy wykorzystywanej do produkcji biopaliw drugiej generacji jest to, że pochodzą z grupy upraw do celów niespożywczych lub są to niejadalne produkty uboczne, przez co nie stanowią konkurencji do produkcji żywności. Biopaliwa II generacji pozwalają produkować biopaliwa z odpadków roślinnych. Zaliczany do nich np. etanol produkowany z surowców lignino celulozowych. Zamiana odpadków roślinnych na alkohol etylowy stanowi duże wyzwanie technologiczne. Produkcja etanolu z ligninocelulozowych fragmentów roślin zaczyna się od rozdzielania kłopotliwej w hydrolizie ligniny od celulozy i hemicelulozy. Hydrolizę można przeprowadzić klasycznie przy wykorzystaniu kwasów nieorganicznych jak kwas solny lub siarkowy. Niestety w wyniku tak przeprowadzonego procesu powstają uciążliwe odpady w postaci nieorganicznych soli. Taki proces trudno nazwać „przyjaznym” dla środowiska. Z tego też względu w przy produkcji etanolu z celulozy preferowana jest hydroliza enzymatyczna, w której rozkładu celulozy dokonują enzymy wytwarzane przez odpowiednio dobrane drobnoustroje.
6. ENERGETYKA WODOROWAr, toWodó z całą pewnością paliwo przyszłości, choć nieco kapryśne i nie zawsze chętnie współpracujące.Wodór można otrzymywać wieloma metodami, jednak najczęściej na skalę przemysłową stosuje się jedynie kilka z nich.1.Metoda Boscha - która polega na rozkładzie pary wodnej w temp. 1200 stopni. C+H2O=CO+H2 CO+H2+H2O=CO2+2H2 2. Rozkład gazu ziemnego wodą.CH4+H2O=CO+3H2 3. Reforming - zwiększanie liczby oktanowej benzyny w procesie dehydrogenacji węglowodorów nasyconych.C6H12=C6H6+3H2 4. Elektrolityczny rozkład wodyOczywiście te metody to tylko początek długiej drogi w przyszłość, bowiem metod na otrzymywanie wodoru jest dużo więcej. Już teraz mówi się o nowych metodach takich jak choćby otrzymywanie wodoru z energii słonecznej w wydajnie pracujących fotoogniwach, czy np. na gorącej elektrolizie pary wodnej (tzw. metoda Hotelly], czy nawet fotoredukcyjny rozkład enzymatyczny.Wodór oczywiście może być zastosowany do wielu rzeczy, jednak jest z nim pewien problem. Otóż trzeba go w pewien bezpieczny sposób składować. Metod do przechowywanie wodoru jest kilka, a jako że jest to gaz wybuchowy, na ten element zwraca się szczególną uwagę. Tak więc wodór przechowuje się w postaci sprężonego gazu w zbiornikach wysokociśnieniowych, w postaci skroplonej w zbiornikach termostatowanych, zaabsorbowany w metalach lub w postaci wodorków. Wodór, jako paliwo przyszłości już znalazło swoje miejsce w motoryzacji, a także robotyce. Jednak już teraz coraz częściej mówi się o zastosowaniu siłowników wodorowych w medycynie, domach działających jedynie ze źródeł wodorowych itd. Nie ulega wątpliwości, że w tej kwestii daleko nam jeszcze do poznania wszystkich wad i zalet wodoru, a także wszystkich możliwości, jakie niesie ze sobą to źródło energii, ale kto wie, może właśnie to ono rozwiąże wszystkie nasze przyszłościowe problem
7. Obszary badań - technologie biopaliw
Technologie wytwarzania biopaliwa można podzielić na kilka kategorii. Najbardziej znaczący podział: biopaliwa pierwszej generacji, drugiej generacji oraz trzeciej generacji. Ogólnie biopaliwa pierwszej generacji są wytwarzane ze zbóż (np. pszenica, kukurydza), olei roślinnych (np. olej rzepakowy, palmowy) oraz buraka i trzciny cukrowej. Materiały do produkcji pierwszej generacji biopaliw stanowi pożywienie zwierząt i ludzi. Technologie stosowane do wytworzenia tego rodzaju paliwa są już dobrze rozwinięte. Paliwa drugiej generacji są produkowane z celulozowych surowców, takich jak: łodygi zbóż, drewno oraz inne odpady nie nadające się do spożycia. W ten sposób nie usuwamy pokarmu z łańcucha pokarmowego ludzi i zwierząt. Produkując paliwa drugiej generacji uzyskuje się więcej paliwa na jednostkę agrokultury. Jednakże technologia ta ciągle się rozwija, ponieważ problemem jest rozkład celulozy na prostsze związki. Natomiast trzecią generację biopaliw stanowią paliwa produkowane przy wykorzystaniu alg. Ta technologia jest ciągle na etapie eksperymentalnym.
Strategiczna Agenda Badawcza opracowana przez Europejską Platformę Biopaliw zakłada przede wszystkim rozwój biopaliw drugiej generacji i rozwój odpowiednich procesów technologicznych, co stanowi zasadniczy kierunek badań, jaki powinien być wspierany i finansowany z funduszy europejskich. Polska dopiero rozpoczyna swoją drogę wdrażania biopaliw. Wprowadzenie obligatoryjnych wskaźników wzrostu NCW na najbliższe lata stawia przed producentami paliw poważne wyzwania. Nasze doświadczenia z produkcją FAMĘ (I generacja) i paliw zawierających ten biokomponent dopiero wchodzą w fazę przemysłową. Większe doświadczenia mamy w Polsce z benzynami zawierającymi etanol, ale i te doświadczenia ograniczają się do 5% udziału tego komponentu, chociaż możliwości produkcji bioetanolu w Polsce przekraczają obecnie tysiące ton.
8. Biorafineria jest układem, który łączy procesy konwersji biomasy i urządzenia do jej przetwarzania w jeden zakład produkujący związki chemiczne, paliwa i energię. Koncepcja biorafinerii odpowiada istniejącym przetwórniom ropy naftowej, które produkują różnorakie paliwa i inne produkty. Przemysłowe biorafinerie zostały określone jako najbardziej obiecujące w etapie tworzenia nowego opartego na biosurowcach przemysłu. Specyficzne wymagania jakościowe stawiane przez odbiorców są wypełniane poprzez różnicowanie stopnia przetworzenia w stosowanej technologii, przez łączenie produktów i włączanie nowych rodzajów roślin. Biorafinerie potrzebują dużej i stałej dostawy biomasy. Surowiec stosowany w biorafineriach może składać się z ziarna takiego jak kukurydza, pszenica czy jęczmień, roślin oleistych, odpadów rolniczych, zrębów drewna i produktów wycinki lasu oraz specjalnych upraw energetycznych takich jak proso rózgowe, wierzba energetyczna czy hybrydowy tulipanowiec. W biorafinerii z surowców wprowadzonych powinna być otrzymana energia, w różnej dostępnej formie (cieplna, mechaniczna, elektryczna i inne), przy zminimalizowanych ilościach produktów odpadowych. Korzystnym jest fakt nie dostarczania do biorafinerii energii z zewnątrz, a korzystanie z energii wytwarzanej w biorafinerii oraz zbilansowane ilości ditlenku węgla.Surowce biorafineryjne-Oleje roślinne i tłuszcze zwierzęce, lignoceluloza,odpady drzewne,hemiceluloza,materiały pomocnicze:drozdze,enzymy. Przetwarzanie lignocelulozy można prowadzić metodami chemicznymi lub biotechnologicznymi, a najkorzystniejsze wyniki można uzyskać po połączeniu tych metod. Uruchomienie lignorafinerii wiąże się z badaniami wielu procesów przetwarzania lignocelulozy oraz opracowaniem odpowiednich technologii w celu ich wdrożenia. Równolegle należy prowadzić szacowanie emisji ditlenku węgla i bilansowanie każdego etapu technologii.
9 Kierunki wspomagające rozwój rynku biopaliw w Polsce: 1. Konieczność wprowadzenia wiążących interpretacji prawnych w zakresie rozliczania NCW spójnych między Ministerstwem Gospodarki i Ministerstwem Finansów 2.Wypracowanie przez instytucje odpowiedzialne za realizację programów pomocowych sprawnego procesu wdrożeniowego pomocy finansowej dla przyszłych beneficjentów. 4. Konieczność wprowadzenia korzystnych rozwiązań dla rolników w kwestii paliwa rolniczego, powinno się przyjąć odpowiednie rozwiązania w zakresie stosowania Bioestru przez rolników 5.Konieczność wprowadzenia zielonych certyfikatów dla danego biopaliwa pozyskanego z rodzimych surowców. 7.Wprowadzenie zmian prawnych w Polsce pozwalających na stosowanie różnych rodzajów biopaliw, w tym biopaliw drugiej generacji 11.Konieczność upowszechniania tematyki Bio (konferencje, seminaria, współpraca z różnymi organizacjami z obszaru OZE). 12. Konieczność przeznaczenia środków finansowych ze strony Rządu Polskiego na badania w zakresie biopaliw II generacji. 13. Konieczność wdrożenia aktów wykonawczych w zakresie paliw II generacji i biogazu (kwestie podatkowe, wymagania jakościowe)