Z roku na rok przybywa w Polsce ciepłowni na biomasę. Ekologiczne źródła energii mogą stać się lekarstwem na dekoniunkturę polskiego przemysłu i rolnictwa. Tematyka ta budzi duże zainteresowanie i wywołuje spore emocje wśród rolników i przedsiębiorców.
Rozwój energetyki odnawialnej w ostatnich latach jest częścią zakrojonych na szeroką skalę przedsięwzięć związanych z ochroną środowiska. Rośnie świadomość, że obecne zasoby surowców energetycznych, wobec skali ich wykorzystywania, muszą ulec wyczerpaniu.

Ponadto zużycie mineralnych surowców energetycznych powoduje wprowadzenie do atmosfery znacznych ilości gazów, co prowadzi do niekorzystnych zmian klimatu.

Nie tylko ekologia
Od wieków ludzie wykorzystywali odnawialne źródła energii – energię wód, wiatru, geotermalną, słoneczną czy też ciepło ze spalanych roślin. Jednakże dziś większość energii pozyskiwana jest ze spalania różnych mineralnych surowców energetycznych. Produkcja roślin w celach energetycznych nie jest jeszcze zakrojona na dużą skalę i nie jest traktowana jako absolutna konieczność, chociaż coraz częściej jest ekonomicznie opłacalna oraz społecznie i gospodarczo uzasadniona. Za rozwojem energii odnawialnej w oparciu o biomasę nie przemawiają wyłącznie czynniki ekologiczne lecz także atrakcyjność cen produktów energetycznych z biomasy, dostępność odpowiedniej technologii, możliwość rozwoju rolnictwa.

Od wielu lat
Technologie energetycznego wykorzystania biomasy są opracowywane od dziesiątków lat w krajach wysoko rozwiniętych. Przykładowo pierwszy pelet, czyli mały brykiet w postaci pastylek, został wyprodukowany z trocin drzewnych w USA w latach 30. Kraje europejskie, jak Dania, Austria, czy Szwecja, energetyką odnawialną zajmują się przeszło od 20 lat. W Niemczech udział biomas w produkcji zielonego prądu wynosi 5 proc.

10 ton biomasy = 5 ton węgla
Biomasa to substancja organiczna powstająca w wyniku procesu fotosyntezy - drewno i jego odpady, słoma, odpadki produkcji roślinnej lub tzw. rośliny energetyczne uprzednio zgranulowane, zbrykietowane lub wstępnie przetworzone do postaci wygodniejszej w użyciu, czyli oleju pirolizowego o właściwościach zbliżonych do oleju opałowego, oleju rzepakowego, słonecznikowego, gazu drzewnego, alkoholu etylowego lub metylowego. W Polsce z 1 ha użytków rolnych zbiera się rocznie ok. 10 t biomasy, co stanowi równowartość ok. 5 t węgla kamiennego. W 1984 r. biomasa roślinna pokrywała 13 proc. światowej produkcji energii. Kanada tym paliwem zaspokajała 7 proc. swoich potrzeb energetycznych, USA - 4 proc.

Przede wszystkim słoma
Z przeprowadzonych analiz wynika, że w Polsce wśród biomasy najpoważniejszym źródłem energii odnawialnej jest słoma. Jej produkcja w naszym kraju wynosi ok. 25 mln t. Wartość opałowa słomy wynosi ok. 16 MJ/kg, temperatura spalania 850-1100 st. C. W rolnictwie i leśnictwie rocznie wytwarzana jest biomasa równoważna pod względem kaloryczności 150 mln t węgla (1 t węgla to 1,5 t biomasy).
Wielkość krajowej bazy surowcowej w obecnych warunkach sprowadza się do zagospodarowania na cele energetyczne produktów ubocznych oraz nadwyżek produkcji rolnej, które nie zostały zagospodarowane na rynku spożywczym. Po akcesji Polski do Unii Europejskiej na cele energetyczne będzie można wykorzystać uprawy z gruntów, które będą musiały być wyłączone z produkcji rolnej ze względu na limity produkcyjne. Według ocen rządowego dokumentu z 2000 r. „Strategia rozwoju energetyki odnawialnej”, z biomasy w 1999 r. wyprodukowano 101,8 PJ energii, co stanowi 98,05 proc. produkcji energii ze źródeł odnawialnych.

Również drewno
Ekologiczne spalanie biomasy w celach energetycznych odbywa się w kotłach o specjalnej konstrukcji i wysokiej sprawności, które charakteryzują zwiększone powierzchnie wymiany ciepła i lepsze mieszanie spalin przy dużych współczynnikach nadmiaru powietrza. Kotły te posiadają specjalne komory wyposażone w ruszty stałe lub ruchome, projektowane do spalania różnych odpadów drzewnych. Kotłownie na biomasę dzielą się ze względu na typ paliwa oraz moc kotłów. W unijnych krajach bardzo powszechne są kotły opalane zrębkami drzewnymi i pastylkami prasowanymi z trocin. Obecnie w Polsce produkowane są najczęściej małe kotły zasilane za pomocą podajników typu stoker.

Najpopularniejsze są małe kotłownie
Według szacunków Ministerstwa Rolnictwa na krajowym rynku funkcjonuje ok. 20 producentów i importerów oferujących zautomatyzowane instalacje kotłowe opalane odpadami drzewnymi. Koszty inwestycyjne instalacji można szacować na kwotę od 500 do 1000 zł/kW. Największym zainteresowaniem cieszą się kotły małej mocy (do 100 kW), stosowane na potrzeby gospodarstw i domków jednorodzinnych.
Obecnie jest ok. 10 producentów niskotemperaturowych kotłów grzewczych na drewno małej mocy od 20 do 80 kW. Koszt zakupu jednostki mocy zainstalowanej (bez adaptacji kotłowni) szacuje się na 130-150 zł/kW. Obsługa takich kotłów jest bardzo prosta. Ładuje się do nich ręcznie małe baloty o wadze do 12 kg od dwóch do sześciu sztuk, nie częściej niż trzy razy na dobę. Przykładowo w okresie letnim jeden wsad słomy zapewnia wystarczającą ilość ciepła do produkcji ciepłej wody. Zaletą ogrzewania gospodarstw przy użyciu biomasy są niskie koszty eksploatacyjne, a wadą wysokie nakłady inwestycyjne. W przeprowadzonych przed kilku laty badaniach w trzech gospodarstwach rolnych w okolicach Lublina okazało się, że koszt 1 GJ przy nośnikach: słoma, węgiel, olej opałowy i gaz ziemny wyniósł odpowiednio: 20,73 zł, 25,04 zł, 58,21 zł, 35,76 zł.
Słoma jest stosunkowo trudnym paliwem do prawidłowego spalania. Przy konwencjonalnym spalaniu podobnym do spalania węgla, sprawność procesu wynosi zaledwie 35 do 70 proc. Powód? Niewystarczające wymieszanie paliwa z powietrzem. Warunkiem spalania słomy jest utrzymanie jej wilgotności poniżej 20 proc. Szacuje się, że do ogrzania domu jednorodzinnego potrzebne są zbiory słomy z powierzchni ok. 5 ha. Dom o powierzchni grzewczej 100 m kw. i potrzebach energetycznych 100 kWh/m kw. można ogrzać zużywając rocznie 5 t słomy przy sprawności kotłów 75 proc. Na polskim rynku jest ok. 10 producentów i importerów kotłów grzewczych opalanych słomą. Ceny kompletnych systemów opalanych słomą są 1,5 do 2 razy wyższe niż dla kotłów opalanych drewnem.

Kotłownie dużej mocy
Dostępne są kotły dużej mocy na słomę w balotach od 100 do 500 kW oraz kotły na słomę rozdrobnioną do 1 MW. Sprawność tych urządzeń wynosi ok. 85 proc. przy płynnej regulacji mocy od 20 do 100 proc. Przy kotłowniach na słomę dużej mocy pojawia się problem z zapewnieniem dostaw paliw. Przy kotłowni 1 MW konieczne jest zabezpieczenie paliwa ok. 1000-1100 t. Należy się liczyć ze znacznie niższą kalorycznością słomy w pierwszych latach eksploatacji (9-10 MJ/kg, przy maksymalnej 15,4 MJ/kg). W ciągu roku z kotłowni o mocy 1 MW można wyprodukować do 10000 GJ. Przyjmując koszt sprzedaży ciepła na 36 zł/GJ, zwrot inwestycji szacowany jest na 6,5 roku.

Biomasa a ekonomia
Na praktyczne możliwości zastosowania paliw odnawialnych decydujący wpływ mają ceny surowców oraz poniesione nakłady inwestycyjne.



Porównanie kosztów spalania słomy i węgla (wyliczenia Krajowej Agencji Poszanowania Energii (KAPE):