Według treści znowelizowanej ustawy o odnawialnych źródłach energii to Biomasa to: „Ulegającą biodegradacji część produktów, odpadów lub pozostałości pochodzenia biologicznego z rolnictwa, w tym substancje roślinne i zwierzęce, leśnictwa i związanych działów przemysłu, w tym rybołówstwa i akwakultury, przetworzoną biomasę, w szczególności w postaci brykietu, peletu, toryfikatu i biowęgla, a także ulegającą biodegradacji część odpadów przemysłowych lub komunalnych pochodzenia roślinnego lub zwierzęcego, w tym odpadów z instalacji do przetwarzania odpadów oraz odpadów z uzdatniania wody i oczyszczania ścieków, w szczególności osadów ściekowych, zgodnie z przepisami o odpadach w zakresie kwalifikowania części energii odzyskanej z termicznego przekształcania odpadów.”
Ze względu na moc energetyczną są trzy drogi wykorzystania biomasy:
I – bezpośrednie spalanie w kotłach (drewno, zrębki, słoma, pellet),
II – spalanie z domieszką tradycyjnych produktów energetycznych (węgiel, gaz, olej opałowy),
III – spalanie tego, co powstało z przetwarzania biomasy – fermentacji czy estryfikacji (metanol, etanol, biogaz, biodiesel).
Z biomasy biogaz
Biogaz służący w pierwszej linii do wytwarzania energii elektrycznej oraz cieplnej (rownież jako paliwo w transporcie) jest wytworem fermentacji beztlenowej odpadów organicznych. Problem w tym, iż biomasa nie pozwala się składować w formie uporządkowanej i głównie jest odpadem. To przede wszystkim: odchody zwierzęce, odpady pochodzące z przemysłu rolno-spożywczego, ścieki cukrownicze, odpady komunalne, które traktuje się procesem fermentacji. Poprzez nią uzyskuje się biogaz, w którego skład wchodzi głównie metan i dwutlenek węgla. Następnie poddaje się procesowi spalania, by uzyskać energię potrzebną do zasilania modułów produkujących i gromadzących energię elektryczną. Jest to jedna z metod pozyskania biogazu.
Innym sposobem wyprodukowania biogazu jest tzw. zgazowanie biomasy z drewna, czyli gazu drzewnego, będącego mieszanką palnych gazów (tlenku węgla, metanu, wodoru) i niepalnych (dwutlenku węgla, pary wodnej, azotu). Powyższy sposób liczy sobie już ponad dwa wieki. Z początkiem XIX w. używano gazu miejskiego, pozyskiwanego z generatorów do zasilania: latarni ulicznych, kuchenek gazowych czy w przemyśle, zanim zaczęto wykorzystywać gaz ziemny. Później przed II wojną światową gaz drzewny był paliwem dla samochodów spalinowych. Jednak ze względu na małą efektywność i problem z dostarczaniem i utrzymaniem w pojeździe gazu zrezygnowano z tego energetycznego sposobu.
Sytuacja biomasy w Polsce
Z końcem 2020 roku energia w naszym kraju pozyskana dzięki odnawialnym źródłom wynosiła 12,5 GW. Na pierwszym miejscu plasowały się elektrownie wiatrowe, następnie fotowoltaiczne, na trzecim natomiast elektrownie wodne. Zatem zauważalny jest jej wzrost z roku na rok. Jednak w odniesieniu do biomasy i elektrowni z nią związanych zajmowała ona czwarte miejsce, a elektrownie wykorzystujące biogaz – piąte. Z tego widać, iż udział biomasy wśród odnawialnych źródeł energii wynosił w 2020 roku tylko 7%, a biogazu 2%.
Jednak zacznijmy od pozytywów i negatywów samej biomasy. Co w sobie ma takiego lub czego nie posiada, co mogłoby odstraszać potencjalnych inwestorów. Czy są to jedynie przeszkody prawne? Spójrzmy poniżej:
Zalety:
Niezaprzeczalnie wysuwającym się na plan pierwszym pozytywem jest to, że biomasa jest po prostu tania i wszędzie dostępna. Ma ona największe zasoby spośród odnawialnych źródeł energii. Są one dość równomiernie rozmieszczone i nie wymagają transportu na duże odległości, jak to ma miejsce przy innych odnawialnych źródłach energii. Jest ekologiczna i łatwa w pozyskaniu. Używając biomasy pozbywamy się odpadów organicznych. Nie trzeba mieć skomplikowanych a przede wszystkim kosztownych urządzeń, by biomasę produkować. Przy spalaniu biomasy wydzielanie niebezpiecznych dla zdrowia i życia pierwiastków jest dużo mniejsze niż w przypadku spalania np. węgla. Z popiołu będącego wynikiem spalania biomasy można pozyskać nawóz, który wykorzystamy pod uprawę roślin energetycznych (m. in. kukurydza, burak żyto). Poprzez biomasę pochodzącą z rolnictwa, przetwórstwa spożywczego czy leśnictwa w prosty sposób pozbywamy się odpadów produkując przy tym energię. Biomasa przyczynia się do pozyskania energii a co za tym idzie pobudzenia środowisk lokalnych, także w kwestiach związanych z bezrobociem.
Wady:
Biomasa nie daje się brykietować czy w inny sposób formować, przez swoją niewielką gęstość. Utrudnia też to jej transport i przechowywanie. Poprzez określone gatunki roślin, które są wysokoenergetyczne można spowodować „monotematyczność” uprawy, zmniejszając przy tym różnorodność biologiczną flory. Idąc za tym, kosztem takiego sposobu można by było uprawiać w tym miejscu rośliny przeznaczone do spożycia. Uprawa, uprawą? A co z produkcją biomasy? Chcąc ją wyprodukować, jej koszty są dość wysokie, dodatkowo łączą się z nimi koszty jej pozyskania. Przetwarzając ją w urządzeniach nieprecyzyjnie przygotowanych do jej spalania można spowodować, iż stopień jej wilgotności negatywnie wpłynie na jej właściwości energetyczne. Pod względem poziomu energetycznego biomasa ma ją mniejszą w odniesieniu do paliw kopalnych a dodatkowo może wydzielać dioksyny oraz furany, kiedy to jest ona zanieczyszczona dodatkowo środkami ochrony roślin.
Gdzie ten biogaz?
W konstrukcji biogazowni znajduje się fermentor, w którym to następuje zamiana biomasy w biogaz. Fermentor jest szczelnym zbiornikiem ze stali szlachetnej, w którym panuje temperatura 38 – 40 stopni Celsjusza. To idealne warunki do rozkładu biomasy przez mikroorganizmy tam się znajdujące. W efekcie – z biomasy wytwarzany jest biogaz, zbierający się w górnej części zbiornika, w głównej mierze składający się z metanu. Biogaz może być spalany w celu pozyskania ciepła ( m.in. do ogrzewania budynków, suszenia zbiorów czy drewna) oraz do wytworzenia prądu poprzez spalanie w silniku spalinowym elektrociepłowni (i przesyłany bezpośrednio do sieci elektrycznej).
A jak to jest z biogazowniami w Polsce?
Otóż z uwagi na łatwą dostępność biomasy pochodzącej z gospodarstw rolnych oraz rezultaty pracy biogazowni w postaci energii oraz nawozu pod uprawy, biogazownie rolnicze zyskują na swej popularności. Mimo tego jak dotąd ich liczba jest niewielka. Z końcem 2020 roku pracowało w Polsce 316 biogazowni, a:
- 116 z nich stanowiły biogazownie rolnicze,
- 100 to instalacje produkujące biogaz, znajdujące się w pobliżu oczyszczalni ścieków,
- 100 – instalacje produkujące biogaz na składowiskach odpadów.
Być może rok 2021 będzie przełomem w powstawaniu biogazowni w Polsce. Dostępność i powszechność surowca energetycznego pozwoli na ich budowę w coraz to większej ilości nie tylko gospodarstw rolnych, ale także składowiskach odpadów czy przy oczyszczalniach ścieków.
