ROŚLINY WIELOLETNIE y
RÓDA
EM BIOMASY NA CELE ENERGETYCZNE
dr inż. Mariusz Jerzy Stolarski
Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie
Centrum Badań Energii Odnawialnej
Pl. A
ódzki 3, 10-724 Olsztyn, tel [phone]
e-mail: [e-mail]
21.10.2008 Strzelin
Biomasa to ciągle wyraz
nie dominujące z
ródło energii odnawialnej w naszym
kraju. W strukturze pozyskania energii ze z
ródeł odnawialnych w 2005 roku w
Polsce dominowała biomasa stała, ponad 91%. Również w Unii Europejskiej
głównym z
ródłem energii odnawialnej (51,3%) była biomasa stała (rys. 1).
odpady
geotermia
biopaliwa
biogaz
wiatr
woda
słońce
biomasa
%
0,0 20,0 40,0 60,0 80,0 100,0
UE-25 Polska
Rysunek 1. Struktura pozyskania energii odnawialnej w UE-25 i w Polsce w 2005 roku (GUS 2007)
Procesy przemiany biomasy w energię zależą głównie od rodzaju i z
ródła jej
pochodzenia oraz technologii jej konwersji. Paliwa produkowane z biomasy mogą
być wykorzystywane to produkcji energii cieplnej, elektrycznej lub do produkcji
paliw transportowych. W Unii Europejskiej 92% biomasy wykorzystywane jest do
produkcji ciepła, 7% do produkcji energii elektrycznej, a tylko 1% do wytwarzania
paliw transportowych.
Biomasę stałą pozyskuje się z odpadów leśnych, rolniczych, przemysłu
drzewnego, zieleni miejskiej oraz niewielkie ilości z segregowanych organicznych
odpadów komunalnych. Uzupełnieniem bilansu podaży biomasy na rynku
energetycznym może być jej pozyskiwanie z polowych plantacji roślin wieloletnich.
W warunkach Polski spośród wieloletnich roślin uprawianych na cele energetyczne
największym zainteresowaniem cieszą się rodzime, występujące naturalnie w
naszym krajobrazie wierzby krzewiaste. W 2007 roku w skali kraju wierzba
W
zajmowała powierzchnię około 6,5 tys. ha (tab. 1).
1
Żródło energii
Tabela 1. Areał plantacji wierzby krzewiastej na cele energetyczne w
poszczególnych województwach w Polsce (ha)
Rok
Województwo
2006 2007
Dolnośląskie 385,30 329,87
Kujawsko-pomorskie 159,68 307,10
Lubelskie 173,24 381,84
Lubuskie 444,49 172,73
A
ódzkie 84,04 180,97
Małopolskie 65,31 58,06
Mazowieckie 390,18 401,95
Opolskie 104,22 292,35
Podkarpackie 272,68 502,30
Podlaskie 512,50 554,14
Pomorskie 182,31 602,40
Śląskie 199,49 287,67
Świętokrzyskie 305,79 97,04
Warmińsko-mazurskie 591,64 666,90
Wielkopolskie 1 120,84 1178,05
Zachodniopomorskie 334,20 465,57
Razem 5 325,91 6478,94
Wieloletnie rośliny energetyczne uprawiane na gruntach rolniczych w
zależności od gatunku mogą dać biomasę w postaci drewna, półzdrewniałej bądz

słomiastej o zróżnicowanych parametrach energetycznych. Do tych pierwszych
zalicza się: wierzbę krzewiastą, topolę, różę wielokwiatową. Rośliny dające
biomasę w postaci półzdrewniałej to m.in.: ślazowiec pensylwański, topinambur,
rożnik przerośnięty, rdest sachaliński, rdest japoński. Natomiast gatunki
zapewniające biomasę słomiastą to: miskant chiński, miskant olbrzymi, miskant
cukrowy, spartina preriowa i inne trawy.
Obecnie wydaje się, że trzy gatunki (wierzba, miskant i ślazowiec) mogą
wejść na rynek produkcji biomasy. Produktywność tych roślin jest bardzo
zróżnicowana i może wynosić od kilku do kilkudziesięciu ton suchej biomasy z 1 ha,
w przeliczeniu na rok użytkowania. Wysokość uzyskiwanego plonu będzie zależała
od: stanowiska glebowego, gatunku i odmiany, agrotechniki, gęstości sadzenia oraz
w przypadku wierzby  od cyklu zbioru roślin. Również termin oraz warunki
pogodowe podczas pozyskania paliwa mają wpływ na wilgotność pozyskanej
biomasy, a poprzez to na jej wartość opałową. Ponadto istnieją możliwości
zastosowania różnych technologii zbioru w przypadku poszczególnych gatunków. W
tabeli 2 przedstawiono syntetyczną charakterystykę trzech podstawowych
gatunków wieloletnich roślin energetycznych w zakresie użytkowania plantacji,
plonowania, częstotliwości zbioru, wilgotności biomasy w okresie zbioru oraz
zawartości popiołu.
2
Tab. 2. Zestawienie wybranych cech wieloletnich roślin energetycznych
Wierzba Ślazowiec Miskant
Wyszczególnienie
krzewiasta pensylwański olbrzymi
Użytkowanie
20-25 15-20 10-15
plantacji (lata)
Plonowanie
5-30 5-30 5-30
(t s.m./ha/rok)
Częstotliwość co 1, 2, 3,
co roku co roku
zbioru 4 lata
Wilgotność w
48-55 < 20-45 < 20-55
czasie zbioru (%)
Zawartość
1,2-2,5 3-4 1,5-3,5
popiołu (% s.m.)
Rośliny dające biomasę w postaci słomiastej oraz półzdrewniałej, w miarę
opóz
niania terminu zbioru charakteryzują się korzystniejszymi parametrami
energetycznymi. Przy korzystnych warunkach atmosferycznych następuje obniżenie
wilgotności biomasy oraz wzrost wartości opałowej. Jednakże w warunkach
pogorszenia pogody w okresie zbioru następuje wzrost wilgotności biomasy i spadek
jej wartości opałowej. Rośliny dające biomasę lignocelulozową w postaci drewna
bezpośrednio po zakończeniu okresu wegetacji mają wilgotność biomasy zbliżoną
do biomasy roślin słomiastych i półzdrewniałych. Nie obserwuje się natomiast u
tych gatunków spadku wilgotności w miarę opóz
niania terminu zbioru. Dlatego
wilgotność drewna zbieranego bezpośrednio z pola w obu terminach była wysoka i
wahała się w granicach 50%.
Obecnie istnieje możliwość dofinansowania zakładania wieloletnich plantacji
roślin energetycznych (rozporządzenia MRiRW z kwietnia br.). Jest to niewątpliwie
czynnik mający na celu stymulowanie rozwoju tego rodzaju upraw. Pomocą zostały
objęte cztery gatunki: wierzba, topola, miskant oraz ślazowiec. Zryczałtowane
koszty założenia plantacji dla tych roślin zostały określone na poziomie
odpowiednio: 8 600 zł/ha, 8 400 zł/ha, 18000 zł/ha i
10 200 zł/ha. Natomiast wysokość dofinansowania to: wierzba 50%, topola 30%,
miskant i ślazowiec po 40% zryczałtowanych kosztów założenia. W warunkach
otrzymania pomocy zawarto informację, iż plantacje wieloletnich roślin
energetycznych nie mogą być założone na trwałych użytkach zielonych. Ponadto w
przypadku wierzby i topoli plantacje takie nie mogą być sytuowane na gruntach
zmeliorowanych.
Za wzrostem wykorzystania biomasy jako odnawialnego z
ródła energii
przemawiają aspekty ekologiczne, jak chociażby zamknięty obieg CO2 w
porównaniu do paliw kopalnych. Ponadto należy zwrócić uwagę na szereg aspektów
gospodarczych, społecznych, ekonomicznych oraz prawnych, które to stymulują
wzrost zainteresowania paliwami z biomasy. Pozyskanie ligninocelulozowej biomasy
wieloletnich roślin energetycznych z gruntów rolniczych i energetyczne jej
użytkowanie jest istotne w wymiarze globalnym z dwóch powodów: obniża efekt
cieplarniany i jest z
ródłem węgla biologicznego, stanowiącego alternatywę dla
paliw kopalnych. Natomiast w wymiarze regionalnym czyni rolnictwo producentem
nie tylko surowców do produkcji żywności ale również energii. Produkcja energii z
3
biomasy ligninocelulozowej jest zasadna pod względem efektywności
energetycznej, bowiem stosunek uzyskanej energii netto do nakładów
energetycznych w zależności od łańcuchów technologicznych waha się od kilku do
kilkunastu. Ponadto uprawy te mogą przynosić również wymierne korzyści
ekonomiczne.
Literatura
1. Borkowska H., Styk B. 1997. Ślazowiec pensylwański (Sida hermaphrodita
Rusby) uprawa i wykorzystanie. Wydawnictwo AR Lublin
2. Borkowska H., Styk B. 2003. Ślazowiec  Biomasa, perspektywy uprawy i
wykorzystania ślazowca pensylwańskiego na cele energetyczne. W
monografii pod red. Ciechanowicz W., Szczukowski S. "Ogniwa paliwowe i
biomasa lignocelulozowa szansą rozwoju wsi i miast", WSISiZ Warszawa: 185-
191
3. Faber A.. Kuś J. 2007. Rośliny energetyczne dla różnych siedlisk. Wieś Jutra.
8-9(109-110)):11-12.
4. Główny Urząd Statystyczny. 2007. Ochrona środowiska. Informację i
opracowania statystyczne. Warszawa.
5. Janowicz L. 2006. Biomasa w Polsce. Energetyka, 8: 601-604.
6. Lewandowski I., Clifton-Brown J.C., Scurlock J.M.O., Huisman W. 2000.
Miscanthus: European experience with a novel energy crop. Biomass and
Bioenergy, 19: 209-227
7. Macpherson, G. 1995. Home  Grown Energy from Short-rotation Coppice.
Farming Press North America: s. 214.
8. Rosenqvist H., Dawson M. 2005. Economics of willow growing in Northern
Ireland. Biomass and Bioenergy, 28: 7-14.
9. Roszewski R. 1996. Miskant olbrzymi- Miscantus sinensis giganteus. W: Nowe
rośliny uprawne na cele spożywcze, przemysłowe i jako odnawialne z
ródła
energii. Wydawnictwo SGGW Warszawa
10. Rozporządzenie MRiRW w sprawie rodzajów roślin objętych pomocą do
plantacji trwałych oraz zryczałtowanych kosztów związanych z założeniem
tych plantacji (DzU z 2008 r. nr 73, poz. 439).
11. Rozporządzenie MRiRW w sprawie szczegółowych warunków i trybu
przyznawania pomocy do plantacji trwałych oraz szczegółowych wymagań,
jakie powinny spełnić te plantacje (DzU z 2008 r. nr 73, poz. 440).
12. Rozporządzenie MRiRW w sprawie wysokości pomocy do plantacji trwałych
(DzU z 2008 r. nr 76, poz. 455).
13. Rozporządzenie MRiRW w sprawie zwrotu pomocy do plantacji trwałych (DzU
z 2008 r. nr 73, poz. 441).
14. Stolarski M. 2004. Produkcja oraz pozyskiwanie biomasy z wieloletnich upraw
roślin energetycznych. Problemy Inżynierii Rolniczej 3(45): 47-56.
15. Stolarski M., Szczukowski S., Tworkowski J. 2008. Biopaliwa z biomasy
wieloletnich roślin energetycznych. Energetyka 1: 77-80.
16. Stolarski M., Szczukowski S., Tworkowski J., Kopaczel M. 2007. Profitability
of willow production in short cycles in the low Vistula valley. Polish Jorunal
of Natural Sciences, 2: 172-182.
17. Stolarski M.. Szczukowski S.. Tworkowski J.. Kopaczel M. 2006. Production of
willow (Salix spp.) biomass on arable land in short-term harvesting cycles.
Polish Jorunal of Natural Sciences. (20)1: 53-65.
4
18. Stolarski M.. Tworkowski J.. Szczukowski S. 2006. Produktywność i
charakterystyka biomasy wierzby jako paliwa. Energetyka. IX: 53-56.
19. Szczukowski S., Stolarski M., Tworkowski J., Kopaczel M. 2007. Efektywność
energetyczna produkcji wierzby krzewiastej w Dolinie Dolnej Wisły.
Fragmenta Agronomica, 4, (96): 192-197.
20. Szczukowski S., Tworkowski J., Stolarski M. 2004. Wierzba energetyczna.
Plantpress Kraków, ss. 46.
21. Szczukowski S., Tworkowski J., Stolarski M., Kisiel R., Leniec K. 2001.
Wytwarzanie energii cieplnej w zgazowarce pirolitycznej z biomasy wierzb
krzewiastych. Problemy Inżynierii Rol., 4: 29 36
22. Szczukowski S.. Stolarski M.. Tworkowski J.. Przyborowski J.. Klasa A. 2005.
Productivity of willow coppice plants grown in short rotations. Plant Soil
Environment. 51 (9): 423-430.
23. Warunki uzyskania pomocy do plantacji trwałych w 2008 r. Załącznik do
Zarządzenia 132/2008/Z Prezesa ARR z 6 maja 2008 r.
5