Agnieszka Cena- Soroko
Jerzy Żurawski
JACO Ośrodek Oszczędzania Energii, Wrocław listopad 2004
Zasoby biomasy - prognozowanie wykorzystania biomasy w gminie
W wyniku pojawiających się problemów środowiskowych oraz wzrostu cen nośników energii
zainteresowanie wykorzystaniem odnawialnych z
ródeł energii w krajach Unii Europejskiej
ciągle wzrasta. Celem UE jest osiągnięcie w roku 2010 udziału 12% energii odnawialnej brutto,
w Polsce natomiast 7 % energii pochodzącej ze z
ródeł odnawialnych. Zasoby energii
odnawialnej są praktycznie nieograniczone lecz ich potencjał jest rozproszony. Wykorzystanie
jej wiąże się z koniecznością koncentracji związaną ze znacznie zwiększonymi nakładami
inwestycyjnymi.
Na dzień dzisiejszy koszty inwestycyjne wytwarzania energii odnawialnej są w polskich
warunkach wyższe niż koszty pozyskania i przetwarzania paliw kopalnych. Przyczyną są ciągle
sterowane globalnie ceny nośników energii oraz wewnętrzna polityka państwa.
Ważnym dla naszego kraju i województwa jest uzyskanie efektu gospodarczego poprzez
wykorzystanie OZE. Tworzenie nowych miejsc pracy, tworzenie nowego sektora usług - to
kolejny argument za odnawialnymi z
ródłami energii.
Rozproszona energia odnawialna to szansa nie tylko dla dolnośląskiego rolnictwa. Zgodnie ze
Strategią Energetyczna Dolnego Śląska, tzw. Generacja Rozproszona w zakresie z
ródeł małej i
średniej skali oparta jest w dużym stopniu o wykorzystanie odnawialnych z
ródeł
energetycznych. Wymagane prawem, opracowywane przez samorządy lokalne (gminy), plany
zaopatrzenia gminy w energię są wyzwaniem dla rozwoju własnych, lokalnych rozwiązań w
oparciu o zasadę Generacji Rozproszonej.
W województwie dolnośląskim istnieje duży potencjał wykorzystania energii z istniejących
zasobów: biomasy, energii geotermalnej oraz energii wodnej.
Biomasa
Biomasa może być używana na cele energetyczne w procesach bezpośredniego spalania
biopaliw stałych (drewna, słomy) i gazowych w postaci biogazu lub przetwarzana na paliwa
ciekłe (olej, alkohol). W warunkach polskich, w najbliższej perspektywie można spodziewać się
znacznego wzrostu zainteresowania wykorzystaniem biopaliw stałych - drewna , słomy, upraw
energetycznych.
Słoma
Szacuje się, że po zaspokojeniu potrzeb rolnictwa, do wykorzystania jako odnawialne z
ródło
energii można byłoby przeznaczyć 21 mln ton słomy, co pozwoliłoby na rezygnację ze spalania
około 12 mln ton węgla. (dane: Europejskie Centrum Energii Odnawialnej, Warszawa) Z 1 ha
pola można uzyskać, jako odpad z produkcji zboża, około 2-3 ton słomy. Jej wartość
energetyczna kształtuje się pomiędzy 12 do 15 GJ/t przy wartości opałowej węgla wynoszącej
26 GJ/t.
Powierzchnia użytków rolnych na Dolnym Śląsku wynosi ok. 1 mln., produkcja słomy wynosi
2,3 mln t, szacuje się, że około 352 tys. t słomy może być wykorzystane do celów energetycz-
nych, przynosząc dodatkowe dochody lub oszczędności gospodarstwom rolnym. Poniższa
tabela przedstawia zasoby słomy na podstawie danych GUS Z 2002 roku. Bilans ten
uwzględnia wykorzystywanie słomy zbóż (4 zboża) oraz rzepaku na cele gospodarcze oraz
konieczność pozostawienia słomy na użytkach rolnych. W bilansie tym nie uwzględniono
wykorzystywanie dotychczasowe słomy na cele energetyczne. Z obliczonej ilości słomy na cele
energetyczne (352 tys. t słomy) można uzyskać 5,6 mln GJ, co przy sprawności systemów
1
grzewczych na poziomie 50 % można ogrzać 18, 5 tys. domów jednorodzinnych lub około 3 tys
szkół. W tych obliczeniach nie uwzględniono ryzyka pozyskania słomy. Błąd w przypadku
określenia zasobów słomy dla elektrowni na 10 MW w Hradec Kralove spowodował, że
obecnie poszukiwana jest słoma na terenach polskich. W obliczeniach nie uwzględniono
ryzyka, które wynika z:
- fizjografii terenów - najczęściej górzystych , gdzie trudno pozyskuje się słomę
- nieprzewidywalności zbiorów wynikających ze zmian pogodowych
- zmian ekonomicznych
Nie zostało więc określone ryzyko pozyskania słomy oraz zabezpieczenia ciągłości dostaw.
Tabela 1. Ilość pozyskania energii cieplnej ze słomy zbóż oraz rzepaku w powiatach województwa
dolnośląskiego na podstawie danych GUS 2002 r.
Słoma na cele nieenergetyczne, t
Ilość energii ze
Słoma na
Jednostki organizacyjne Areały upraw,
spalania zbóż,
Ilość słomy, t cele
woj. dolnośląskiego ha
Na Na zwierzęta
GJ
Razem energetycz.,
przeoranie gospodarskie
t
Dolnośląskie 518231 2063989 695966 497288 1193255 352503 5602453
Powiat dzierżoniowski 16868 50199 21473 13078 34550 15649 247661
Powiat jaworski 25139 76253 33125 18753 51878 24375 393618
Powiat jeleniogórski 4651 13276 6724 9414 16138 -2862
Powiat kamiennogórski 3143 8698 4545 10227 14772 -6074
Powiat kłodzki 19981 58120 26871 25593 52463 5657 80099
Powiat lubański 9343 27762 12998 9099 22097 5665 91654
Powiat lwówecki 14043 41047 19479 14096 33575 7472 119204
Powiat strzeliński 27336 81919 34331 17629 51960 29958 478142
Powiat świdnicki 33877 101813 43939 25896 69835 31978 511312
Powiat wałbrzyski 2851 8454 4189 10617 14806 -6352
Powiat ząbkowicki 36153 104267 42195 33918 76113 28154 417559
Powiat zgorzelecki 12846 37585 16144 6558 22702 14883 238793
Powiat złotoryjski 22437 67239 29262 16201 45462 21776 349878
Powiat m. Jelenia Góra 774 2297 1161 1536 2697 -400
Powiat m. Wałbrzych 269 729 389 883 1272 -544
Powiat głogowski 15029 45035 21270 17427 38697 6338 101524
Powiat górowski 20366 59710 29425 29808 59233 477 2222
Powiat legnicki 30597 93422 42906 27822 70728 22694 372803
Powiat lubiński 17529 52607 24245 10697 34942 17665 291910
Powiat polkowicki 13176 39264 19123 15626 34750 4514 73811
Powiat wołowski 13697 40606 19886 12238 32124 8482 141330
Powiat m. Legnica 1566 4639 1894 2092 3987 652 8719
Powiat milicki 10936 31376 16178 30313 46491 -15115
Powiat oleśnicki 23862 69645 32756 29625 62381 7265 107928
Powiat oławski 15696 47589 20142 12309 32451 15138 241940
Powiat średzki 32865 101159 44238 18061 62300 38859 640358
Powiat trzebnicki 25706 75543 36093 31067 67160 8383 130189
Powiat wrocławski 43587 134240 58653 31927 90580 43660 713886
Powiat m. Wrocław 3848 11701 5109 1779 6888 4814 79009
Brak ujęcia tych czynników powoduje wzrost cen paliwa oraz nieopłacalność budowy z
ródła
energetycznego na biomasę. Tworząc bilans określenie ryzyka jest podstawą do prognozowania
bilansu słomy.
Drewno
Lasy stanowią 28,4% powierzchni województwa (567 tys. ha), z tego lasy publiczne zajmują 550
tys. ha. Zakłada się dalszy wzrost lesistości. W 2002 r. w lasach publicznych pozyskano 2360 tys
m3 drewna z czego około 237 tys m3 sprzedano jako drewno opałowe. Ocenia się, że istnieją
jeszcze duże możliwości pozyskiwania drewna opałowego pozostawionego w lesie. W sektorze
2
komunalnym istnieje zaledwie kilka ciepłowni bazujących na odpadach pozyskiwanych w
gospodarce leśnej. Poniższe tabele przedstawiają możliwości pozyskiwania drewna w latach
2000  2010 na podstawie tabel opracowanych w 2003 r. przez Dyrekcję Generalną Lasów
Państwowych (Z. Laurow)
Przewidywany udział pozyskiwania drewna z lasów w stosunku do wydobycia węgla stanowi
tylko do około 3 %. Nadzieja pozyskania większej ilości drewna istnieje w plantacjach
energetycznych.
Tabela 3. Potencjalne możliwości produkcji drewna energetycznego i powiązanie produkcji z
wydobywaniem węgla w Polsce.
Wzrost zużycia drewna na cele energetyczne jest ograniczony. Zwiększenie ilości pozyskania go
wiżże się ze zmiana podejścia do gospodarki leśnej.
Inną cechą znamienną dotychczasowego wykorzystania biomasy stałej jest stosowanie
niestandaryzowanych i niekomercyjnych biopaliw odpadowych, o najniższej cenie rynkowej.
Jednakże, w miarę wyczerpywania się zasobów biomasy odpadowej, rozważać należy uprawę
specjalnych roślin energetycznych. Oparcie energetyki o biomasę zmusza do poszukiwanie
stałych i regularnych dostaw. Totez przyszłościa sa uprawy energetyczne Obecnie w Polsce
przeprowadza się próby upraw szybko rosnących roślin drzewiastych, głównie z gatunku
wierzby (Salix vinimalis). Zastosowanie roślin energetycznych jest jednak związane z
3
konecznościa dostosowania odpowiednich roślin do stanowiska oraz zwrócenie uwagę na
zmiany i zagrozenia ekosystemu.
Wierzba energetyczna
Większość plantacji to próbne przedsięwzięcia. Żadna nie działa na zasadzie komercyjnej
produkcji biomasy przeznaczonych wyłącznie na cele energetyczne. Plantacje dają możliwość
wykorzystania mało urodzajnych lub skażonych gleb pod uprawę, co stwarza możliwości
wdrażania alternatywnej produkcji rolnej na nieużytkach, gruntach odłogowanych lub gruntach
rekultywowanych. Niebezpieczeństwem jest natomiast wprowadzanie nowej monokultury upraw
stanowiących niebezpieczeństwo zachowania bioróżnorodności. Wspólną jednak cechą
wszystkich drzew i krzewów szybko rosnących są ich wysokie wymagania względem wody i
składników pokarmowych niezbędnych do szybkiego przyrostu masy.
Ekspertyza dr inż. Pawła Rutkowskiego dotycząca uprawy wierzby energetycznej na terenach
wchodzących w skład Zespołu Parków Krajobrazowych Województwa Śląskiego wykazuje, że
intensywna produkcja wierzby na cele energetyczne wymaga zarówno deszczowania, jak i
nawożenia, a więc z jednej strony podnosi koszty, a z drugiej strony powoduje większe zmiany
środowiskowe. Brak odpowiedniej na naszych terenach wody, wysoki wskaz
nik posuchy oraz
susze w okresie w którym uprawom wierzby woda jest najbardziej niezbędna, powoduje, że
sytuacja ta całkowicie może zniszczyć plon w danym roku i spowodować konieczność
powtórnego zakładania plantacji. Istnieje zagrożenie obniżenia wód gruntowych w póz
niejszym
okresie wzrostu wierzby.
Niezależnie jednak od oceny ekonomicznej uprawy wierzby na cele energetyczne podkreśla się
przyrodnicze następstwa tego typu przedsięwzięcia:
" całkowita eliminacja rodzimej flory i fauny z terenów plantacji
" eliminacja flory może pociągać za sobą eliminację całych zbiorowisk objętych
ochroną w ramach dyrektywy siedliskowej oraz w ramach obszarów chronionych w sieci
Natura 2000. dlatego też, poza powierzchniami gruntów wymienionych wyżej (użytki
rolne) powinna być wykonana ekspertyza fitosocjologiczna
" optymalnymi terenami do uprawy wierzb są tereny dolin rzecznych, z
ustabilizowanym poziomem wód gruntowych
" Uprawa wierzby może powodować trwałe zmiany w budowie profilu, a także
wywierać wpływ na stosunki wodne danego obszaru
" Nie widzi się przeszkód do zamiany dotychczas uprawianych gatunków na gruntach
ornych (żyto, ziemniaki, pszenica, buraki itp.) na uprawę wierzby. Dla wszystkich
pozostałych gruntów (łąk, pastwisk, dolin rzecznych i szeroko pojętych  nieużytków )
jednoznaczną decyzję o wpływie potencjalnej plantacji wierzbowej na środowisko może
dać tylko wnikliwa ekspertyza każdego z takich obszarów.
Rumex tianshanicus x rumex patientia
Jest to roślina wieloletnia z Ukrainy. Uprawa utrzymuje się na siedlisku przez okres 15 -20 lat.
Pierwszy rok to wzrost dopiero drugi rok można wykaszać zdrewniałe w wysokości do 2 m
części rośliny. Roślina ta w odmianie energetycznej pozwala uzyskiwać okoł 15  20 t suchej
masy z 1 ha. Doświadczenia czeskie wykazują jednak plon w wysokości 10 t suchej masy /1 ha.
Zbiór słomy zbierany jest w lipcu , przed żniwami zboża i jest on możliwy konwencjonalnymi
maszynami. Wymagania stanowiska nie sa wysokie, szczególnie ze względu na zużycie wody.
W okresie wzrostu szczególnie pierwszego roku duże znaczenie ma odpowiednia wilgotność
wody.
Badania wykazały ,że pozyskiwana słoma przy wilgotności 12,51 % wilgotności posiadała
wartośc opałowa 16,77 GJ/t. Brak jest występowania chloru.
Na obsianie 1 ha potrzeba 5 kg nasion siewnych. Koszt 1 kg nasion wynosi 200 koron czeskich.
4
Korzyści z energetycznego wykorzystania biomasy
Biopaliwa, w szczególności odpady drzewne, zrębki, brykiety i pelety różnego pochodzenia
mogą być spalane w mieszaninie jak też współspalane z innymi paliwami stałymi: miałem
węglowym, torfem zarówno w konwencjonalnych kotłach rusztowych, paleniskach fluidalnych
oraz mogą być poddawane gazyfikacji w mieszaninie. W przypadku bezpośredniego spalania
mieszanie paliw odbywa się zwykle przed podaniem do paleniska. Natomiast w niektórych
systemach gazyfikacji paliwa podawane są oddzielnymi systemami. Domieszka biopaliw
stanowić może zwykle 10 - 15% całkowitej ilości paliwa. Ponadto technologie spalania odpadów
komunalnych pozwalają także na współ-spalanie biopaliw przez co uzyskiwane jest podniesienie
wartości opałowej paliwa i zwiększenie efektywności energetycznej procesu oraz przyczynia się
do zmniejszenia zanieczyszczenia efektu spalania.
Korzyści z wykorzystywania biomasy:
zalety wykorzystania słomy do celów energetycznych w skali gminy i kraju to:
- redukcja emisji CO2, SO2, NOx
- redukcja palenia słomy na polach
- uniknięcie wielu pożarów i degradacji naturalnego środowiska
- wykorzystanie lokalnego odnawialnego z
ródła energii
- poprawa opłacalności produkcji rolniczej
- dodatkowe miejsca pracy dla ludności lokalnej przy produkcji oraz dostawie paliwa
- dopływ na lokalny rynek pieniędzy za produkcję biopaliwa
- zwiększenie bezpieczeństwa energetycznego
korzyści inwestora to:
- redukcja opłat za korzystanie ze środowiska
- efektywne zagospodarowanie bioodpadów (bez konieczności ich utylizacji)
- możliwość uzyskania pomocy finansowej z funduszy ekologicznych oraz unijnych
- znaczne zmniejszenie kosztów produkcji 1 GJ
Produkcja biomasy to również nieprzewidywalność podaży na rynku jak i również duża
wahliwość cen na rynku uzależniona głównie od warunków klimatycznych. Wymaga się więc
opracowania programów wykorzystania biomasy na szczeblu gminnym w ramach planowania
lokalnego.
Ilościowe oszacowanie wykorzystania energii odnawialnej jest trudne, ponieważ informacje na
ten temat są dostępne jedynie za pośrednictwem specjalnych badań ankietowych. Szczególne
znaczenie ma zbilansowanie zasobów i określenie możliwości pozyskiwania odnawialnych
z
ródeł energetycznych. Brak dostępu do danych nie sprzyja prawidłowemu rozwojowi rynku
paliw ze z
ródeł odnawialnych.
korzyści z przeznaczenia gruntów nieużytkowanych rolniczo na biomasę, w celu
wytworzenia energii to:
- aktywizacja obszarów wiejskich w wyniku powstania nowych miejsc pracy
- poprawa gospodarki płodozmianowej (w perspektywie wzmożonej uprawy rzepaku)
- uniezależnienie się od wahań cen oraz poprawa salda w bilansie handlu zagranicznego
surowcami pochodzenia rolniczego
- stworzenie alternatywnego sposobu wykorzystania potencjału produkcyjnego rolnictwa
- zagospodarowanie terenów nieużytkowanych oraz odłogów
Wnioski
Niedogodnością biomasy jest duża objętość paliwa. Koszt budowy kotłowni na biomasę jest 2,5
do 3 razy większy od tradycyjnej kotłowni na gaz i 2 do 2,5 raz większy od kotłowni na olej.
Województwo dolnośląskie przygotowuje się do wykorzystywania odnawialnych z
ródeł
energetycznych z uwzględnieniem zasad zrównoważonego rozwoju. Opracowane już
5
dokumenty Program Zrównoważonego Rozwoju i Ochrony Środowiska Województwa
Dolnośląskiego oraz Strategia Energetyczna Dolnego Śląska stanowią podstawę podejmowanych
proekologicznych działań służących harmonijnemu, zrównoważonemu rozwojowi
gospodarczemu województwa. Odwołanie się do tych dokumentów ma znaczenie przy staraniu
się o środki unijne. Istotna jest również oszczędność wykorzystywania OZE oraz zmniejszenie
materiałochłonności i energochłonności produkcji. Oszczędność zużywania energii to również
prowadzenie działań termomodernizacyjnych w budynkach mieszkalnych i użyteczności
publicznej.
Wykorzystanie OZE na cele energetyczne winno być realizowane w aspekcie ochrony
środowiska, rozwoju gospodarczego z uwzględnieniem warunków fizjograficznych oraz
klimatycznych obszarów wiejskich. Brak polityki pozyskiwania biomasy na terenie gminy/
powiatu spowoduje zwiększanie cen taniego paliwa i nieopłacalność energetycznego
wykorzystywania biomasy.
6