|
Aktualności
|
|
Informacje
Numery
Numer 8-9/2003
Darmowe paliwo dla energetyki rozproszonej - Metan z odpadów
|
|
|
Dążenie do zapewnienia niezawodnych dostaw tańszej energii elektrycznej i/lub cieplnej sprzyja szybkiemu rozwojowi energetyki rozproszonej na całym świecie. Coraz liczniejsze i doskonalsze technologie energetyczne umożliwiają racjonalny wybór najkorzystniejszego rodzaju paliwa dla niezależnych źródeł, nierzadko z łatwo dostępnych, tanich zasobów lokalnych. Podobnie jak w przypadku wielkich konwencjonalnych źródeł mocy, również dla niezależnych producentów koszty pozyskania paliwa są jednym z czynników decydujących o opłacalności przedsięwzięcia. Pod tym względem zdecydowanie spośród innych opcji wyróżniają się źródła fotowoltaiczne, zasilane wszechobecną energią słoneczną.
|
Niestety o wciąż niezadowalającym rozwoju tego sposobu przetwarzania energii promienistej przesądzają wysokie nakłady inwestycyjne i nieciągłość „dopływu paliwa”. Postępujące obniżanie wspomnianych kosztów oraz zastosowanie układów gromadzenia energii rokują nadzieje na przyspieszenie wdrażania tego sposobu miejscowego zaspokajania potrzeb energetycznych odbiorców. Natomiast dwóch innych, coraz powszechniej wykorzystywanych źródeł bezpłatnej energii – wiatru i wody – właściciele autonomicznych elektrowni najczęściej nie mogą zaliczyć do swych lokalnych zasobów z uwagi na znaczne oddalenie miejsc generacji i zużycia.
W przypadku źródeł wykorzystujących olej opałowy lub gaz ziemny, o lokalizacji i opłacalności produkcji decyduje infrastruktura techniczna (sieć gazowa, transport kołowy, zbiorniki magazynowe) oraz ceny nośników energii kupowanych najczęściej po wahających się cenach detalicznych.
Na szczęście w wielu miejscach dostępne są obfite zasoby lokalnych paliw i to nierzadko praktycznie za darmo. Na terenach ropo- i gazonośnych gaz ziemny często ulatnia się z ewentualnym spalaniem do atmosfery. Ocenia się, że tracona w ten sposób moc sięga łącznie na świecie wartości 50 000 MW. Na niektórych obszarach, jak np. Nigeria, więcej gazu ulatnia się niż w ogóle zostaje sprzedane. To stracone paliwo pozwoliłoby produkować ponad 5000 MW, czyli tyle mocy, ile obecnie zainstalowane jest w elektrowniach tego kraju.
Innym stosunkowo tanim, i co ważne odnawialnym, paliwem dla energetyki rozproszonej powinna stać się w przyszłości biomasa. Niestety brak odpowiednich technologii uniemożliwia na razie jej utylizację w niewielkich źródłach mocy. Nadzieje na zmianę tej niekorzystnej sytuacji stwarza zyskująca uznanie metoda zgazowania biomasy, która została już z powodzeniem zastosowana w większych instalacjach energetycznych.
Inwestorzy rozproszonej energetyki kierują swoją uwagę również w stronę biologicznych procesów beztlenowych, które są źródłem metanu. Wprawdzie ilości biogazów uzyskiwanych z beztlenowych (anaerobowych) przemian biomasy, ścieków, odpadów organicznych czy nawozu zwierzęcego są znacznie mniejsze od potencjału energetycznego biomasy roślinnej, to jednak są to nadal zasoby nie do pogardzenia tym bardziej, że są już dostępne wysokosprawne mikroturbiny specjalnie przystosowane do spalania tego odpadowego nośnika energii.
Według szacunków dokonanych przez amerykańską Agencję Ochrony Środowiska (EPA) każde dwa miliony mieszkańców tego kraju wytwarza rocznie ok. milion ton odpadów, które wydzielają metan w ilości wystarczającej dla produkcji 7 mln kWh energii elektrycznej. Oznacza to, że wszystkie składowiska śmieci w USA mogą być źródłem około 1000 MW mocy elektrycznej. W 2001 r. w Stanach Zjednoczonych było czynnych lub znajdowało się w fazie budowy 330 autonomicznych instalacji energetycznej utylizacji gazów wydzielanych ze składowisk odpadów. Wielkie możliwości rysują się także w Chinach, gdzie rocznie powstaje 48 mld ton ścieków, z czego tylko 5 proc. jest poddawanych oczyszczaniu. Nawet częściowe tylko wykorzystanie tej energii w istniejących i projektowanych trzech tysiącach oczyszczalni mogłoby w podobny sposób generować moc również jednego gigawata. Trzeci przykład wskazuje na niewykorzystane zasoby energetyczne tkwiące w przemyśle spożywczym, w Malazji przy przetwórstwie oleju palmowego wydzielają się ilości metanu pozwalające na wytwarzanie kilkuset MW mocy.
Przytoczone przykłady posiadają głębszy aspekt. Ponieważ metan wywołuje efekt cieplarniany w stopniu 20-krotnie większym od dwutlenku węgla, to jego ulatnianie do atmosfery oznacza nie tylko utratę nośnika energii, lecz przynosi niepowetowane szkody dla wysiłków zmierzających do przeciwdziałania zmianom klimatu na Ziemi. Problem dodatkowo pogłębia fakt, że wydzielane gazy zawierają obok metanu także znaczne ilości tlenków azotu i innych substancji toksycznych. Spalanie strumienia tych gazów przynosi jedynie częściową redukcję zanieczyszczeń; nawet po spaleniu biogazów poziom NOx jest kilkukrotnie wyższy od emisji pochodzącej z nowoczesnych mikroturbin.
O skali zagadnienia świadczy następujący przykład: wykorzystanie biogazu z nawozu na amerykańskich farmach hodowlanych stałoby się wprawdzie źródłem tylko 160 MW mocy, lecz eliminacja wydzielania metanu do atmosfery byłaby w skutkach równoważna sekwestracji dwutlenku węgla powstającego w elektrowniach węglowych o łącznej mocy 3500 MW.
Świadomość tych zagrożeń jest obok rachunku ekonomicznego motywem realizacji wielu oryginalnych przedsięwzięć. W Japonii i kilku innych krajach w zamkniętych kopalniach węgla kamiennego wydzielany ciągle metan kieruje się do układu mikroturbin, dzięki czemu nieczynne obiekty przekształcono w źródła czystej energii, jednocześnie zapobiegając zagrożeniom nie tylko dla bezpieczeństwa ludzi, ale i środowiska w skali globalnej.
Obok mikroturbin do wykorzystania lokalnych zasobów biogazu zaczęto używać także, mimo wysokiego kosztu inwestycyjnego, ogniwa paliwowe. Szczególnie korzystne perspektywy w tym zakresie wiąże się z zastosowaniem silników zewnętrznego spalania Stirlinga. Technologia ta jest przystosowana do spalania różnorodnych nośników energii w oparciu o biomasę i biogaz, i nie wymaga kłopotliwego oczyszczania paliwa oraz spalin wylotowych.
W poszukiwaniu nowych źródeł tańszego, lokalnego paliwa inwestorzy i projektanci energetyki rozproszonej sięgają po kolejne, dotychczas nie zauważane zasoby. W Japonii firma Meidensha uruchomiła pilotową instalację na bazie mikroturbiny, w której energia elektryczna wytwarzana jest ze zużytego oleju roślinnego zbieranego w okolicznych restauracjach i kuchniach. Innowacyjny sposób zagospodarowania odpadów żywności zrealizowała korporacja EXY: pozostałości te są najpierw zamieniane na ciecz, z której następnie wydziela się metan zasilający mikroturbiny i ogniwa paliwowe. Również w japońskich browarach przystąpiono do wykorzystania energii zawartej w pozostałościach z produkcji piwa.
Te i inne przykłady wskazują, jak duże zasoby energetyczne bezużytecznych dotąd odpadów tkwią w naszym najbliższym otoczeniu. Jedyne koszty, które należy ponieść dla ich utylizacji, obejmują w najogólniejszym przypadku zbieranie, transport i oczyszczanie surowca. Mimo iż niekiedy nakłady te mogą okazać się najpoważniejszą przeszkodą, to najczęściej wykorzystanie odpadowych nośników energii prowadzi nie tylko do oszczędności drogich paliw lecz przyczynia się także do rozwiązywania lokalnych problemów ekologicznych.
Piotr Olszowiec na podstawie A. Almgren Free fuel: too good to be true, World Energy, 1/2003
|
|
|
|
