Biogazownia jako źródło energii odnawialnej – charakterystyka i funkcjonowanie
W rolnictwie biogazownie pełnią bardzo ważną rolę – redukują bowiem zależność od nawozów syntetycznych, poprawiają gospodarowanie gnojowicą i stanowią źródło dodatkowego dochodu. Wpisują się także w model gospodarki obiegu zamkniętego, przekształcając odpady w wartościowe produkty. W Niemczech i Holandii zakłady komunalne przekształcają bioodpady w energię i nawozy, zamykając lokalny obieg materii. Jak działają takie instalacje?
Zazwyczaj biogazownia składa się z linii przyjmowania i wstępnej obróbki substratów (polegajacej na separacji ciał stałych i rozdrabnianiu), komory fermentacyjnej (najczęściej o konstrukcji żelbetowej, z systemem mieszania i podgrzewania), zbiorników magazynowych na digestat – pozostałości po fermentacji, agregatu kogeneracyjnego do przetwarzania biogazu w energię oraz zintegrowanego systemu sterowania i układów pomiarowych (monitorujących m.in. temperaturę, ciśnienie, skład biogazu, poziomu cieczy).
W zależności od lokalnych warunków, takie instalacje mogą działać jako autonomiczne źródła energii (off-grid), systemy prosumenckie (częściowo pokrywające lokalne zapotrzebowanie, resztę oddając do sieci) lub pełnoprawni dostawcy energii elektrycznej i ciepła do zewnętrznych odbiorców. W przypadku integracji z systemem ciepłowniczym lub przemysłowym, istotnym komponentem staje się również węzeł wymiennikowy i infrastruktura przesyłu ciepła.
W Europie Zachodniej uruchomienie biogazowni nie stanowi większych przeszkód, natomiast Polska dopiero „raczkuje” jeśli chodzi o ich powstawanie. Wynika to przede wszystkim z niepełnej wiedzy społeczeństwa na temat działania tych instalacji, zastosowania niewłaściwych rozwiązań technologicznych oraz polityki dotyczącej zarządzania odpadami, które są jednym z głównych surowców do wytwarzania biogazu. Pokutuje przekonanie, że biogazownie emitują odór w związku z tym, że surowce podlegają fermentacji i rozpadowi, a także hałas spowodowany transportem najpierw substratu do biogazowni, a później odbiorem produktu końcowego. Dlatego też lokalne społeczności niejednokrotnie blokują zgodę na instalacje biogazowni zlokalizowanych w bezpośrednim sąsiedztwie skupisk ludzkich. Wynika to z braku świadomości i edukacji, gdyż biogazownie nie tylko nie powinny stanowić przeszkody w rozwoju gminy, lecz mogą stać się ważnym komponentem lokalnej infrastruktury i wpasować w cel i wartości danej społeczności.
Biometanownia i oczyszczanie biogazu
Biogazownie coraz bardziej ewoluują i ich charakterystyka zmienia się w zależności od zapotrzebowania i rozwoju rynku energetycznego. W związku z dużym potencjałem biometanu na świecie i potrzebą jego produkcji, powstają biometanownie, czyli biogazownie wzbogacone o szereg technologii do oczyszczania, osuszania i poprawiania jakości biogazu takich jak: absorpcja zmiennociśnieniowa, membrany, absorpcja chemiczna lub kriogeniczna separacja.
Warto w tym miejscu przypomnieć różnice między biogazem a biometanem, który powstaje w procesie oczyszczania biogazu. W biometanie zawartość metanu oscyluje na poziomie 95-97%, natomiast biogaz po procesie fermentacyjnym zawiera tylko 50-75% z metanu5. Biogaz w surowej postaci zawiera znaczne ilości CO₂ i innych domieszek, które nie mogą być wprowadzane do sieci gazowej ze względu na inne właściwości fizyko-chemiczne niż gaz ziemny. Aby temu zaradzić, usuwa się z biogazu zanieczyszczenia, a także osusza się go, aby usunąć parę wodną, która może przyczyniać się do powstawania korozji instalacji gazowych. Tak powstały biometan jest równie wartościowy co gaz ziemny, a nie przyczynia się do zanieczyszczania środowiska.
W Polsce od tego roku funkcjonuje pierwsza biometanownia, która zlokalizowana jest w Brodach (woj. lubuskie). Ta instalacja o mocy 0,499 MW el. ma za zadanie generować rocznie około 650 tys. m3 biometanu sprężanego do uzyskania6 i użytkowania jako paliwo transportowe. Szacowany potencjał Polski w produkcji biometanu wg Narodowego Centrum Badań i Rozwoju (NCBR) wynosi około 3 mld m3 rocznie. To mały procent, biorąc pod uwagę, że UE planuje do 2030 r. produkować 35 mld m3 biometanu rocznie7. Trudno jednak się dziwić, jeśli Polska jest dopiero na początku tej transformacji energetycznej i dysponuje jedną biometanownią. Bardzo szybki rozwój instalacji biometanowych natomiast obserwujemy u naszych sąsiadów. W Niemczech już na koniec 2023 roku funkcjonowały 250 działające jednostki (DENA, 2023).
Energia elektryczna i ciepło z biogazu – produkty zastosowania kogeneracji biogazowej
Z 1 m3 biogazu można uzyskać średnio ok. 2,2 kWh energii elektrycznej oraz 2,8 kWh ciepła, co czyni go wyjątkowo efektywnym paliwem odnawialnym w kontekście kogeneracji. W praktyce oznacza to, że biogazownia o mocy 1 MW, pracująca w trybie ciągłym, może wytworzyć rocznie około 8 GWh energii elektrycznej i 8,7 GWh ciepła8.
Istotną rolę biogazu w miksie energetycznym Unii Europejskiej potwierdzają dane z różnych raportów. Przykładowo, według informacji dostępnych w raporcie na stronie Eurostatu9, w 2022 roku w krajach Unii Europejskiej z biogazu wyprodukowano łącznie ponad 65 TWh energii elektrycznej. Stanowiło to 5% całkowitej produkcji energii elektrycznej z odnawialnych źródeł energii w UE, która łącznie wyniosła 1 080 TWh. Jeśli chodzi natomiast o produkcję ciepła z biogazu w tym samym roku, według Raportu Wspólnego Centrum Badawczego Komisji Europejskiej (JRC) było to ok. 5 Mtoe.
Redukcja emisji gazów cieplarnianych i CO₂ kluczem do zrównoważonego rozwoju
Zastąpienie kopalnych paliw biogazem i połączenie go z innymi technologiami może zredukować emisję CO₂, nawet do 80–95% do 2050 roku10. Zakres redukcji emisji CO₂ zależy oczywiście od kilku czynników, takich jak nowoczesność technologii, rodzaj substratu (biogaz produkowany z odpadów organicznych zwykle charakteryzuje się niższym śladem węglowym niż biogaz z upraw energetycznych), czy rodzaj zastosowania końcowego: użycie biogazu w kogeneracji (produkcja ciepła i energii elektrycznej) może prowadzić do większych oszczędności emisji w porównaniu do innych zastosowań.
Wsparcie finansowe kogeneracji biogazowej
W Polsce wsparcie dla kogeneracji obejmuje m.in. system premii gwarantowanej i premii kogeneracyjnej. NFOŚGW prowadzi programy „Agroenergia” i „Energia dla Wsi”, finansujące instalacje OZE. Fundusz Modernizacyjny dysponuje budżetem 2,4 mld EUR11 na wsparcie transformacji energetycznej w krajach UE, w tym Polsce. Biogazownie mogą liczyć na dotacje i pożyczki preferencyjne. W latach 2020-2023 z Funduszu sfinansowano ponad 50 projektów biogazowych w regionie CEE.
Opłacalność biogazowni rolniczych i przemysłowych
Z danych Instytutu Energetyki Odnawialnej (IEO) wynika, że średni czas zwrotu inwestycji w biogazownie rolnicze to 6-9 lat, przy odpowiedniej skali i systemie wsparcia. Dla instalacji przemysłowych czas ten może się skrócić do 4-6 lat12. Dla przykładu, raport IEO wskazuje, że dla biogazowni o mocy 0,86 MW prosty okres zwrotu (SPBT) wynosi 6 lat, a wewnętrzna stopa zwrotu (IRR) osiąga 18%, co potwierdza opłacalność takich inwestycji13. Warto również podkreślić, że czas zwrotu może zostać znacząco skrócony dzięki wykorzystaniu środków z Funduszu Modernizacyjnego oraz programów dotacyjnych NFOŚiGW, które potrafią pokryć nawet 50% kosztów inwestycji14.
Wyzwania eksploatacyjne i aspekty prawne
Eksploatacja biogazowni wiąże się z wieloaspektowymi wyzwaniami technicznymi, operacyjnymi oraz regulacyjnymi. Kluczowym elementem jest zapewnienie ciągłości procesu fermentacji oraz stabilności jakości biogazu. Niezbędne są regularne przeglądy i konserwacje urządzeń – silników kogeneracyjnych, wymienników ciepła, układów dozowania substratów i systemów oczyszczania biogazu. Z punktu widzenia bezpieczeństwa operacyjnego, istotna jest także stała kontrola parametrów składu biogazu (zawartość H2S, CO₂, wilgotność), co umożliwia unikanie korozji i spadku efektywności spalania.
Od strony formalnej, działalność biogazowni musi spełniać szereg wymagań prawnych wynikających z prawa energetycznego, ustawy o odnawialnych źródłach energii, prawa budowlanego, przepisów sanitarnych oraz środowiskowych, w tym obowiązków wynikających z pozwolenia zintegrowanego i raportowania do KOBiZE (Krajowy Ośrodek Bilansowania i Zarządzania Emisjami). Proces inwestycyjny obejmuje ponadto konieczność uzyskania decyzji o środowiskowych uwarunkowaniach oraz warunków przyłączenia do sieci elektroenergetycznej lub gazowej.
Podsumowanie
Nowelizacje ustaw OZE i kogeneracyjnej wprowadzone w 2024 roku upraszczają procedury administracyjne dla mikro- i małych instalacji (odpowiednio do 200 kWe i do 500 kWe)15, m.in. poprzez skrócenie czasu wydania decyzji, usprawnienie raportowania emisji i wprowadzenie zintegrowanych wniosków przyłączeniowych. Jest to szczególnie istotne dla inwestorów z sektora rolnego oraz samorządowego, którzy często napotykali na bariery biurokratyczne w fazie przygotowawczej projektu. Wszelkie tego typu działania zachęcają zatem do inwestycji w biogazownie, zarówno rolnicze, jak i przemysłowe.
Kogeneracja biogazowa to przykład technologii, w której ekologia spotyka się z ekonomią. Z jednej strony pomaga rozwiązać problem odpadów i ograniczyć emisje, z drugiej – dostarcza cenną energię elektryczną i ciepło, generując przy tym zyski dla inwestorów i oszczędności dla odbiorców. W dobie transformacji energetycznej biogazownie pełnią ważną rolę stabilizatora – produkując energię niezależnie od pogody, co czyni je świetnym uzupełnieniem farm wiatrowych czy fotowoltaicznych. Polska, mając duży potencjał biomasy odpadowej, stoi przed szansą skoku rozwojowego w tym sektorze. Potrzeba do tego współpracy wielu stron: rolników, samorządów, przedsiębiorców i instytucji finansujących.
Z punktu widzenia inwestora czy decydenta, biogazownie w kogeneracji to inwestycja w przyszłość – czystsze środowisko, lokalne miejsca pracy, tańsza energia i większe bezpieczeństwo energetyczne. Warto już teraz zainteresować się projektami biogazowymi, skorzystać z dostępnych programów wsparcia i dołączyć do grona pionierów zielonej energii. To nie tylko dobry biznes, ale i realny wkład w walkę ze zmianami klimatu oraz budowę nowoczesnej, zrównoważonej gospodarki.
Skontaktuj się z nami
Jeśli rozważasz wykorzystanie kogeneracji biogazowej w Twoim regionie i potrzebujesz do tego odpowiednich technologii takich jak np. agregaty kogeneracyjne – skontaktuj się z naszym zespołem ekspertów.
info@enervigo.com
