Biogaz

Biogazownie – tak, ale czy rolnicze?

Po latach utożsamiania problematyki energii odnawialnej z energetyką wiatrową i spalaniem biomasy w ciągu ostatnich miesięcy daje się zauważyć wyraźny wzrost zainteresowania tematyką biogazu i biogazowni.
Obserwujemy, w jakim tempie w ciągu ostatnich lat wzrósł status biogazowni na zachodzie Europy – z instalacji utylizujących odpady rolnicze do instalacji energetycznych, zaprojektowanych w celu maksymalizowania produkcji energii elektrycznej z dostępnych oraz specjalnie w tym celu uprawianych kosubstratów. To, co się dzieje w Niemczech, można określić jako boom inwestycyjny. Jak donosi niemiecka organizacja Fachverband Biogas, w 2005 r. biogazowniom przybyło 250 MW zainstalowanej mocy elektrycznej.
Przykład niemiecki jest przypadkiem szczególnym, ponieważ rząd stworzył tam specyficzne warunki rozwoju biogazowni rolniczych, oferując poprzez mechanizmy cenowe odbiór wyprodukowanej w nich energii elektrycznej po cenie ponad dwukrotnie wyższej niż jest w stanie uzyskać (uwzględniając sumaryczną cenę „czarnej” energii i świadectw pochodzenia) identyczna instalacja zbudowana w Polsce. Jest kwestią do dyskusji, czy należy traktować to jako fanaberię bogatego kraju, czy sposób na pobudzenie lokalnej gospodarki, stworzenie całej branży usług inwestycyjnych i dostarczenie zatrudnienia producentom rolnym.
Nie tylko jednak Niemcy inwestują w biogaz. W latach 2004-2005 produkcja biogazu w Unii Europejskiej wzrosła o 16% (łącznie z biogazem pozyskiwanym na składowiskach odpadów i oczyszczalniach ścieków)1.
Osobnym zagadnieniem jest możliwość postrzegania zjawiska powstawania nowych biogazowni jako procesu przygotowania do korzystania na szeroką skalę z odnawialnych paliw gazowych. Biogaz można nie tylko spalać, ale również oczyszczać i sprężać, a następnie napędzać nim pojazdy. Nie każdy wie, że wskaźnik EROEI (Energy Returned On Energy Invested) jest dla biogazu wyraźnie wyższy niż dla biopaliw, więc z punktu widzenia rachunku energetycznego produkcja biogazu jest technologią bardziej perspektywiczną niż produkcja np. biodiesla.

Koszt technologii biogazowej

Oczywistym pytaniem jest to o koszt technologii biogazowych. Zanim padnie próba odpowiedzi, warto zwrócić uwagę na jeden istotny fakt: w Polsce dla instalacji OZE produkujących energię elektryczną przyjęło się podawać wartość nakładów inwestycyjnych w odniesieniu do mocy zainstalowanej, a nie zdolności produkcyjnych, co prowadzi do błędów przy próbach porównania technologii.
Na przykład w uproszczeniu można przyjąć, że koszt wybudowania elektrowni o mocy 1 MW wynosi 1 mln euro dla technologii wiatrowej oraz 3,5 mln euro dla technologii biogazowej. Część osób, która na tej podstawie doszła do wniosku, że technologia biogazowa jest 3,5-krotnie droższa od wiatrowej, popełniła błąd. W rzeczywistości można przyjąć, że w ciągu roku taka elektrownia wiatrowa wyprodukuje 1,75 MWh energii elektrycznej, natomiast biogazowa 7,5 MWh, a więc ponad czterokrotnie więcej. Wskaźnik nakładów inwestycyjnych na osiągniętą moc jest więc korzystniejszy dla biogazowni.
W rzeczywistości sytuacja jest jeszcze bardziej skomplikowana. Nakłady inwestycyjne będą zależały od wielkości instalacji, konkretnej lokalizacji i dostępu do substratów oraz celu budowy biogazowni, a co się z tym wiąże, od stopnia zaawansowania zastosowanej technologii. Inaczej będą kształtowały się koszty dla prostej biogazowni wybudowanej w celu przerabiania gnojowicy (co zdarza się coraz rzadziej), inaczej dla biogazowni kofermentacyjnej, a jeszcze inaczej dla biogazowni w technologii niemieckiej „NaWaRo”.
Dla celów prostych analiz można przyjąć, że w zakresie mocy elektrycznej silnika od 300 do 1000 kW koszt technologii biogazowej typu „NaWaRo” wynosi od 3 do 4 tys. euro/kW, co oznacza, że instalację o mocy ok. 500 kW można wybudować za 1,5-2 mln euro. Różnica w wartościach nakładów wynika przede wszystkim ze zróżnicowania technologicznego i cen oferowanych przez dostawców. Należy pamiętać też, że oferta dostawcy technologii nie zawsze zawiera wszystkie elementy konieczne do zbudowania elektrowni biogazowej – w polskich warunkach do ceny ofertowej często trzeba dodać koszt budowy laguny, przyłącza energetycznego, prac ziemnych oraz koszty związane z przygotowaniem inwestycji i uzyskaniem odpowiednich zezwoleń.
Jako rozwiązanie alternatywne można przyjąć, że koszt samodzielnej budowy taniej biogazowni będzie wynosił 2 tys. euro/kW. Do rozwiązania pozostają wtedy jednak dwa problemy: paradoksalnie problem ze sfinansowaniem inwestycji (mimo że będą mniejsze nakłady) oraz wydajność instalacji. W przypadku braku generalnego wykonawcy i dostawcy technologii banki raczej nie zdecydują się na udzielenie kredytu inwestycyjnego, więc w większym stopniu trzeba będzie finansować biogazownię ze środków własnych. A z drugiej strony średnia wydajność „tanich” biogazowni niemieckich sprzed kilku lat wynosiła 63%-68% (5,5-6 tys. godzin w przeliczeniu na pełne wykorzystanie zainstalowanej mocy elektrycznej w ciągu roku), co oczywiście miało wpływ na ich wyniki finansowe.

Ekonomika biogazowni

Biogazownie mogą uzyskiwać przychody ze sprzedaży energii elektrycznej wraz ze świadectwami pochodzenia, energii cieplnej, usługi utylizacyjnej, odpadu pofermentacyjnego jako nawozu organicznego oraz „unikniętej” emisji poprzez udział w programach JI.
Najbardziej oczywiste są przychody z tytułu produkcji odnawialnej energii elektrycznej – w tym roku łączna cena przekroczyła już 330 zł/MWh.
Możliwość sprzedaży energii cieplnej zależy od zlokalizowania instalacji, zresztą wysokość przychodów z tego tytułu nie jest wysoka, chociaż ma znaczenie dla uzyskania rentowności instalacji w warunkach polskich. Sprzedaż odpadu pofermentacyjnego jest możliwa, aczkolwiek dopiero w przyszłości, kiedy uda się przekonać do tego nawozu polskich rolników. Do tego momentu należy raczej liczyć się z ponoszeniem kosztów. Sprzedaż „unikniętej” emisji CO2 i w małym stopniu CH4 jest teoretycznie możliwa, ale nie dla pojedynczej biogazowni, ponieważ projekt będzie za mały.
Natomiast należy bardzo poważnie przyjrzeć się możliwości uzyskiwania dodatkowych przychodów przez biogazownię poprzez przyjmowanie do utylizacji odpadów z przemysłu rolno-spożywczego. Odpady takie nie tylko mogą zwiększyć wydajność produkcji biogazu, ale również mają swoją cenę na rynku za ich utylizację, co w pozytywny sposób wpływa na rentowność funkcjonowania instalacji biogazowej.

Analiza porównawcza

W analizie opartej na autorskim modelu techniczno-ekonomicznym funkcjonowania biogazowni założono budowę i eksploatację dwóch instalacji o tej samej mocy elektrycznej – 511 kW. Pozostałe parametry obu biogazowni są inne ze względu na zróżnicowanie substratów, a więc inny proces technologiczny. Model uwzględnia wiele założeń – od biotechnologicznych, poprzez bilanse cieplne, energetyczne i masowe, założone koszty, aż do wyników finansowych.
W przykładzie biogazowni rolniczej przyjęto budowę typowej biogazowni przetwarzającej gnojowicę świńską i kiszonkę z kukurydzy. Do wyprodukowania odpowiedniej ilość metanu do zasilenia silnika o mocy 511 kW niezbędne jest przerobienie w instalacji w ciągu roku 30 tys. ton gnojowicy oraz 7 tys. ton kiszonki z kukurydzy (łącznie 37 tys. ton biomasy). Aby proces fermentacji przebiegał wydajnie, biogazownia ta musi zostać wyposażona w zbiorniki fermentacyjne o łącznej pojemności 3,9 tys. m3, dodatkowo niezbędna jest laguna na płyn pofermentacyjny o objętości blisko 12 tys. m3. Silnik, fermentory i laguna stanowią ok. 70% kosztu całkowitego inwestycji, który – po uwzględnieniu pozostałych elementów (przyłącze energetyczne, zbiornik na kiszonkę, prace ziemne, projekty, dokumentacja, pochodnia biogazowa, zabezpieczenia itp.) – został określony na wartość ok. 6,6 mln zł.
Biogazownia rolniczo-utylizacyjna zakłada przetwarzanie również odpadów z przemysłu spożywczego oraz pomocniczo innych, zawierających węgiel organiczny. Biogazownia taka jest nieco bardziej złożona ze względu na bardziej skomplikowany proces technologiczny, natomiast paradoksalnie nakłady inwestycyjne mogą być niższe niż w przypadku biogazowni rolniczej. Dla uzyskania tego samego efektu energetycznego przetwarza się mniej biomasy, za to jest ona bardziej wydajna. Instalacja potrzebuje tylko 25,5 tys. ton biomasy, a więc o ponad 30% mniej niż w biogazowni rolniczej, co pociąga za sobą niższe nakłady inwestycyjne na fermentory i lagunę.
Natomiast wynik finansowy obydwu biogazowni, przedstawiony w tabeli, nie wymaga komentarza i odpowiada na postawione pytanie: czy opłaca się w Polsce budować typowe biogazownie rolnicze?

Źródła
1. Obliczenia własne na podstawie 2006 Biogas Barometr, EurObserv’ER.

Marek Jóźwiak, ZENERIS

Efekt finansowy	Biogazownia rolnicza	Biogazownia rolniczo-utylizacyjna [PLN]
Przychody operacyjne	1 494 894	1 944 008
Sprzedaż energii elektrycznej	1 231 803	1 243 627
Sprzedaż ciepła	263 091	275 381
Przychód z „gate fee”	-	425 000
Koszty operacyjne	1 705 003	1 354 137
Koszt zakupu/produkcji substratów	420 000	240 000
Koszt utylizacji odpadu/rozlania nawozu	315 038	214 201
Utrzymanie i wymiana generatorów	160 134	161 672
Pozostałe koszty operacyjne	281 830	274 265
Amortyzacja	528 000	464 000
Zysk operacyjny	-210 108	589 871
Koszty finansowe (średnia z 10 lat)	152 460	133 980
Zysk netto	-362 568	369 272