Obserwując globalną politykę energetyczną, w tym szczególnie Unii Europejskiej, należy stwierdzić, że w ciągu kilku dekad, bioenergetyka, będzie główną osią rozwoju OZE, stanowiącą jednocześnie doskonałą alternatywę dla paliw kopalnych. Wynika to między innymi stąd, iż podczas szczytu klimatycznego w Brukseli w październiku 2014 r. ustalono nowe ramy polityki klimatycznej, w ramach których do roku 2030 UE zintensyfikuje działania na rzecz ograniczenia emisji CO₂, poprzez zwiększenie udziału odnawialnych źródeł energii i poprawę efektywności energetycznej. W Polsce realizacji tego celu sprzyjać ma Narodowy Programu Rozwoju Gospodarki Niskoemisyjnej (NPRGN). Takie podejście ma głębokie uzasadnienie merytoryczne, z jednej strony odpowiada na wyzwania związane ze zmianą klimatu, z drugiej zaś pozwala na stworzenie, w dłuższej perspektywie, optymalnego modelu nowoczesnej materiało - i energooszczędnej gospodarki, zorientowanej na innowacyjność i zdolność do konkurencji na europejskim i globalnym rynku. Działaniem takim objęta będzie cała gospodarka przy zaangażowaniu wszystkich jej sektorów. Jednym z wymiernych efektów tej transformacji będzie osiągnięcie efektu redukcyjnego emisji gazów cieplarnianych i innych substancji, przy racjonalnym wydatkowaniem środków. Istotą Programu jest zapewnienie korzyści ekonomicznych, społecznych i środowiskowych (zgodnie z zasadą zrównoważonego rozwoju) płynących z działań zmniejszających emisje, osiąganych m.in. poprzez wzrost innowacyjności i wdrożenie nowych technologii, zmniejszenie energochłonności, utworzenie nowych miejsc pracy, a w konsekwencji sprzyjających wzrostowi konkurencyjności gospodarki w horyzoncie czasowym do 2050 r.

Realizacja tych zadań wymaga znaczących nakładów, stąd też Unia Europejska w bieżącej perspektywie finansowej (2014-2020) inwestycje z tego zakresu uznała za priorytetowe. W umowie partnerstwa określającej strategię interwencji funduszy europejskich w ramach trzech polityk unijnych: polityki spójności, wspólnej polityki rolnej (WPR) i wspólnej polityki rybołówstwa wskazano, że Polska będzie dążyć do przeznaczenia na ten cel 20% środków unijnych tj. około 22,7 mld euro, w tym w ramach PROW 3,5 mld euro [Programowanie 2014].

Wdrażanie postanowień wynikających z pakietu klimatyczno-energetycznego wymusza dywersyfikację źródeł wytwarzania energii. Rozwój niskoemisyjnych źródeł energii jest niezbędny dla zmiany struktury wytwarzania energii elektrycznej, a także ciepła i chłodu. Wiąże się to ze wskazaniem rozwoju priorytetowych źródeł wytwarzania energii, zdeterminowanych uwarunkowaniami terytorialnymi, zapotrzebowaniem gospodarczym, potrzebami społecznymi, zachowaniem bezpieczeństwa energetycznego, korzyściami ekonomicznymi oraz możliwościami przyłączenia do krajowych sieci energetycznych. Poszczególne regiony Polski mogą różnić się priorytetami we wdrażaniu niskoemisyjnych źródeł energii. Szczególna uwaga zwrócona zostanie na zrównoważony rozwój energetyki odnawialnej zapewniający pełne wykorzystanie potencjału w tym zakresie [Założenia 2011]. Rozwój odnawialnych źródeł, a szczególnie generacji rozproszonej wiąże się z licznymi pozytywnymi rezultatami. Jest to niezawodny, wydajny i prośrodowiskowy sposób pozyskiwania energii [Watson 2004; Bańkowski, Żmijewski 2012]. Ponadto wytwarzanie energii w małoskalowych instalacjach odnawialnych źródeł energii niesie ze sobą szereg korzyści społecznych, gospodarczych, etycznych i psychologicznych odczuwalnych przez użytkowników energii [Lovins i in. 2002].

Na potrzebę osiągnięcia zakładanych celów, w perspektywie roku 2020 konieczna jest rozbudowa o około 6 242 MW mocy zainstalowanej w sektorze elektroenergetyki i o 877 ktoe w ciepłownictwie, wykorzystujących odnawialne źródła energii, w odniesieniu do danych z 2012 r.[Program 2014]. W realizacji tych zamierzeń bardzo ważną rolę mogą odegrać biogazownie rolnicze. Wynika to między innymi stąd, iż w odróżnieniu od innych źródeł energii odnawialnej (wiatrowa, słoneczna) charakteryzują się stabilnością dostaw, mogą zagospodarować odpady organiczne, generować dodatkowe dochody dla dostawców substratów i lokalnych samorządów (podatki) oraz miejsca pracy.

W latach 2007 – 20014, głównie za sprawą dostępnych środków finansowych w ramach Programu Operacyjnego Infrastruktura i Środowisko oraz Regionalnych Programów Operacyjnych zbudowano 57 biogazowni, dzięki czemu zwiększyła się zainstalowana moc elektryczna do 65.5 MW_el i moc cieplna do 67,9 MW_t (tab. 1). W 2014 roku udział energii elektrycznej wytworzonej w biogazowniach rolniczych stanowił ponad 5% takiej energii wytworzonej ze źródeł odnawialnych. W 2013 roku na 1 MW_el zainstalowanej mocy elektrycznej wartość wytworzonej tylko energii elektrycznej, po uwzględnieniu przychodów ze zbycia świadectw pochodzenia (200 zł/świadectwo) wynosiła około 1,89 mln. Łączne przychody, które z tego tytułu trafiły do jej producentów wyniosły około 100 mln zł, ponad połowa tej kwoty została przeznaczona na zakup substratów, wynagrodzenia i podatki od nieruchomości. Ponadto od 2014 roku biogazownie produkując energię elektryczną i ciepło w wysokosprawnej kogeneracji ponownie mogą też uzyskiwać żółte albo fioletowe certyfikaty. W takim przypadku poziom przychodów może wzrosnąć nawet o około 10-15%, jest to uzależnione od możliwości sprzedaży ciepła i cen certyfikatów.

Średnioważona cena praw majątkowych typu PMGM-2014 (żółte certyfikaty), ze wszystkich transakcji w 2014 roku wyniosła 105,27 PLN/MWh, w tym w transakcjach na sesji wyniosła 105,62 PLN/MWh, natomiast w transakcjach pozasesyjnych 105,09 PLN/MWh. Natomiast Średnioważona cena praw majątkowych typu PMMET (fioletowe certyfikaty), ze wszystkich transakcji w 2014 roku wyniosła 59,52 PLN/MWh. Średnioważona cena w transakcjach na sesjach wyniosła 59,50 PLN/MWh, natomiast w transakcjach pozasesyjnych 59,53 PLN/MWh.

 

Tabela 1. Produkcja energii elektrycznej i cieplnej z biogazu rolniczego w Polsce w latach 2008-2014

Wyszczególnienie	2008	2009	2010	2011	2012	2013	2014*
Zainstalowana moc elektryczna MWe	1,5	3,9	5,2	12,1	26,7	45,5	65,5
Zainstalowana moc cieplna MWt	2,5	4,3	5,7	12,8	28,0	47,6	67,9
Energia elektryczna GWh	8,3	21,7	46,1	67,7	135,1	215,5	311,7
Energia cieplna TJ	44	80	21	46	103	174	249

*dane szacunkowe autora

Źródło: Energia ze źródeł odnawialnych. GUS, Warszawa 2014, s. 57-63.

 

 

Podstaw sukcesu produkcji biogazu, głównie w Niemczech i krajach Skandynawskich należy przede wszystkim upatrywać w dostępności substratów, możliwości wykorzystania do produkcji ciepła, pary, elektryczności oraz jako paliwo do pojazdów. Różnorodność substratów wykorzystywanych w biogazowniach (rośliny z upraw energetycznych, trawy, liście, odpady zwierzęce, odpady z warzyw i owoców, algi) – sprawia, iż sam proces fermentacji metanowej może być stosowany w prawie w każdym miejscu. [Walczak 2010; Weiland 2010]. Tak, więc wśród najważniejszych zalet produkcji biogazu wskazać należy możliwość wykorzystania wszystkich typów biomasy, jak i brak negatywnych oddziaływań dla środowiska [Busch, 2009].           

            W Polsce wykonano wiele ekspertyz dotyczących potencjału substratów dla biogazowni (tab. 2). Ich wyniki wyrażone potencjałem produkcyjnym biogazu są bardzo rozbieżne i kształtują się od 1,25 mld m³ (bez uwzględnienia wykorzystania biomasy z upraw celowych) do ponad 22 mld m³. Najbardziej wiarygodne są te przedstawione prze Instytut Energetyki Odnawialnej [2011], wynika z nich iż krajowy potencjał produkcyjny biogazu wynosi ponad 7 mld m³, z którego przy dostępnych technologiach można byłoby wytworzyć 19 784 GWh energii elektrycznej. Według wstępnych szacunków w 2014 roku był on wykorzystany w zaledwie 2%.

Tabela 2. Zasoby substratów oraz potencjał produkcyjny biogazu i energii elektrycznej w biogazowniach rolniczych w Polsce według wykonanych ekspertyz

Źródło	Założenia	Potencjał produkcyjny
		Energia elektryczna GWh	Biogaz mln m3
Innowacyjna Energetyka – Rolnictwo Energetyczne. MG we współpracy z MRiRW 2008	Ponad 6000 MWe zainstalowanej mocy w biogazowniach. Prawie 1,5 mln ha pod uprawy energetyczne	54 000	21 130
Potencjał produkcji biogazu w Polsce. Prof. Michał Jasiulewicz 2010	Kiszonki z roślin energetycznych: 40 %, obornik: 54 %, gnojowica: 1,5 %, odpady przemysłowe: 4,5 %	31 557	12 348
„Określenie potencjału energetycznego regionów Polski w zakresie odnawialnych źródeł energii”. IEO 2011	Uprawy energetyczne: 80 %, nawozy naturalne: 17 %, odpady z przemysłu rolno-spoż.: 30 %	19 784	7 741
Możliwości wykorzystania odnawialnych źródeł energii w Polsce do roku 2020”. IEO 2007	Kiszonki z roślin energetycznych: 53%, odpady przemysłowe:17 %, odpady rolnicze 30%	17 000	6 652
„Ekonomiczne i prawne aspekty wykorzystania odnawialnych źródeł energii w Polsce”. ECBREC 2004	Odpady z produkcji bydła i mlecznej: 10 %, trzody chlewnej: 14 %, drobiu: 66 %, odpady przemysłowe: 6 % i odpady zielone 4 % (nie uwzględniono upraw energetycznych)	3 200	1 252

Źródło: Biogaz 2012. rynek biogazowni rolniczych w Polsce. Bio Alians Doradztwo Inwestycyjne, s. 8.

 

Zaletą biogazowni jest to, że substraty pozyskiwane są z niewielkich odległości, najczęściej od sąsiadujących gospodarstw lub zakładów przetwórstwa spożywczego. Nie powoduję to dodatkowych znaczących emisji związanych z transportem jak np. ma to miejsce w przypadku elektroenergetyki zawodowej, które ma dominujący udział w produkcji energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych (46,43% w 2013 r.). Analiza istniejących biogazowni rolniczych w Polsce wskazuje, że większość z nich funkcjonuje w bezpośrednim sąsiedztwie dużych ferm hodowlanych, bądź zakładów przemysłowych, to znaczy blisko źródeł substratów. Takie rozwiązanie znacznie upraszcza logistykę dostaw substratów, a także minimalizuje koszty transportu (możliwe zastosowanie rurociągów, czy taśmociągów). Jest to szczególnie istotne w przypadku substratów o stosunkowo niskiej biogazodochodowości (niewielkiej produkcji biogazu z tony świeżej masy) – np. gnojowicy, czy serwatki

Uogólniając można powiedzieć, że w obecnym otoczeniu inwestycyjnym w Polsce, planowaną moc biogazowni ogranicza od dołu rachunek ekonomiczny, a od góry dostępność substratów i/lub możliwości przyłączenia do sieci elektroenergetycznej. Optymalna moc elektryczna biogazowni to 0,5-1,6 MW_e – projekty o takiej mocy z jednej strony są najefektywniejsze finansowo, a z drugiej logistycznie (dostawy substratów oraz utylizacja substancji pofermentacyjnej). Sprawozdania kwartalne składane przez podmioty wpisane do rejestru biogazowni rolniczych prowadzonego przez ARR dostarczają ciekawych informacji, m.in. o ilości i rodzaju stosowanych substratów (tab. 3).

 

Tabela 3. Surowce zużyte do produkcji biogazu rolniczego w latach 2011 - 2013

	Rodzaj substratu	2011		2012		2013
		t	%	t	%	t	%
	gnojowica	265 960,79	56,66	349 173,12	38,07	455 583,14	28,94
	wywar pogorzelniany	30 465,11	6,49	146 607,49	15,99	354 877,00	22,54
	kiszonka z kukurydzy	108 876,14	23,19	241 590,19	26,34	287 470,52	18,26
	pozostałości z warzyw i owoców	10 984,35	2,34	86 109,22	9,39	268 599,14	17,06
	wysłodki	6 922,45	1,47	37 081,80	4,04	101 660,99	6,46
	obornik	11 640,53	2,48	23 502,98	2,56	30 778,09	1,96
	serwatka	1 933,00	0,41	12 854,34	1,40	12 577,07	0,80
	pulpa ziemniaczana	7 258,49	1,55	6 627,27	0,72	10 273,53	0,65
	pozostałe	25 375,20	5,41	13 575,15	1,48	52 359,79	3,33
	Razem	469 416,06	100,00	917 121,56	100,00	1 574 179,27	100,00

Źródło: Opracowanie własne na podstawie informacji uzyskanych w Agencji Rynku Rolnego.

 

Dane dotyczące substratów podzielono na trzy grupy: produkty uboczne z produkcji zwierzęcej (np. gnojowica, obornik), uprawy energetyczne (np. kiszonka z kukurydzy) oraz odpady z przemysłu rolno-spożywczego (np. wywar gorzelniany, pozostałości z warzyw i owoców, wysłodki, serwatka, pulpa ziemniaczana). O ile w 2011 roku odpady z produkcji zwierzęcej stanowiły aż 59 % całej masy używanych substratów, to w roku 2013 udział ten zmniejszył się do 31%. Zmniejszeniu uległ też udział kiszonki z kukurydzy z 23% do 18%. Ich miejsce zajmują produkty uboczne z przemysłu rolno-spożywczego, głównie wywar i pozostałości z warzyw i owoców. Wynika to głównie z dwóch powodów: konieczności utylizacji niektórych uciążliwych dla środowiska produktów ubocznych oraz poszukiwania tańszych substratów.

Biogazownie bazujące na odpadach organicznych produkcji rolno-spożywczej (gnojowicy i innych) występują przede wszystkim w województwach: zachodniopomorskim, pomorskim i wielkopolskim. Z kolei na obszarze Polski centralnej i wschodniej dominują biogazownie rolnicze, których działanie jest związane z dostawą kukurydzy. Należy tu nadmienić, że wśród biogazowni o największej elektrycznej mocy zainstalowanej (powyżej 1,5 MW) dominują te, w których produkcja biogazu rolniczego odbywa się na bazie kiszonki z kukurydzy (rys. 1.).

Zróżnicowanie przestrzenne rozmieszczenia biogazowni rolniczych wynika m.in. z: poziomu towarowości gospodarstw rolnych, ich wielkości i kierunków prowadzonej działalności rolniczej w poszczególnych obszarach Polski. Bowiem na obszarach cechujących się największym udziałem gospodarstw wysokotowarowych, dużych (średnia powierzchnia gospodarstw rolnych oscyluje wokół 15 ha), specjalizujących się w hodowli zwierząt (m.in. województwa: pomorskie, zachodniopomorskie i wielkopolskie) istnieją największe możliwości zapewnienia odpowiedniej ilości surowca do produkcji biogazu rolniczego w Polsce [Budzianowski 2012]. Badania przeprowadzone przez Bio Alians Doradztwo Inwestycyjne w układzie przestrzennym (powiatowym) wykazały, że głównym czynnikiem decydującym o lokalizacji biogazowni była koncentracja chowu trzody chlewnej i drobiu. Na tej podstawie można wnosić że większość tych obiektów to biogazownie utylizacyjne.

 

 

 

Rysunek 1. Rozmieszczenie biogazowni rolniczych w Polsce, wrzesień 2014 r.

Objaśnienia: A – podstawowe surowce do produkcji biogazu rolniczego: 1 – kiszonka z kukurydzy, 2 –odpady rolno–spożywcze, 3 – gnojowica; B – elektryczna moc zainstalowana biogazowni rolniczej [MW_el]

 

Źródło: Chodakowska-Miszczuk J. 2015: Biogazownie rolnicze w rozwoju małoskalowych instalacji odnawialnych źródeł energii w Polsce. Roczniki Naukowe Ekonomii Rolnictwa i Rozwoju Obszarów Wiejskich (w druku).

 

Należy zauważyć, że udział celowych upraw energetycznych w substratach do produkcji biogazu jest stosunkowo niski. Jest to wsad droższy, niż np. odpady z przemysłu spożywczego, które często można pozyskać za niewielką cenę lub tylko za koszty transportu. Z jednej strony wydaje się więc, że nie należy się spodziewać znaczącego wzrostu udziału masowego upraw energetycznych, bo są to substraty drogie; z drugiej jednak na rynku jest wiele projektów opartych głównie o kiszonki z kukurydzy, czy traw. W sytuacji zmiany obowiązującego systemu wsparcia może się okazać, że uprawy energetyczne staną się bardziej opłacalne i mogą wtedy stanowić przeważającą część stosowanych substratów (na wzór rynku niemieckiego). Warto podkreślić, że obecnie uprawy energetyczne stanowią masowo około 1/4 używanych substratów, ale pod względem produkcji biogazu ich udział jest dużo wyższy, sięgający według eksperckich szacunków 40 % (wynika to z faktu, iż z 1 tony np. kiszonki z kukurydzy można wytworzyć wielokrotnie więcej biogazu niż z 1 tony gnojowicy). Przy założeniu, że z jednego hektara uprawianej kukurydzy uzyskuje się 60 ton kiszonki to areał zajęty pod uprawę tej rośliny na cele energetyczne, w 2014 roku wynosił około 6 tys. ha, co stanowiło zaledwie 2% ogółu jej zasiewów z przeznaczeniem na zielonkę. W Niemczech, które są największym producentem biogazu w Europie na ten cel przeznacza się kukurydzę z powierzchni wynoszącej około 0,5 mln ha.

Rynek biogazowni rolniczych podobnie jak całej energetyki wykorzystującej odnawialne źródła jest obecnie w przededniu dużych zmian, wynikających z przygotowywanej ustawy o OZE. Na podstawie projektu, który po wieloletnich pracach znalazł się w końcu w Senacie RP, można wnioskować, że najważniejszą zmianą w stosunku do obowiązującego prawa będzie wprowadzenie systemu aukcji, w ramach którego odbywałyby się przetargi na wytwarzanie energii elektrycznej z OZE. Kryterium ma być najniższa cena, a gwarancja wsparcia dla wytwórcy obowiązywać ma 15 lat. Osobne aukcje będą dotyczyły obiektów do 1 MW i powyżej 1 MW. Zgodnie z nowymi przepisami co najmniej 25 proc. energii elektrycznej powstawałoby w instalacjach OZE o zainstalowanej mocy do 1 MW. System aukcyjny budzi jednak wiele obaw wśród przedsiębiorców, którzy deklarują przyspieszenie swoich inwestycji tak, by zdążyć przed 2016 rokiem, kiedy nowe rozwiązanie ma zacząć obowiązywać. W przypadku inwestycji ukończonych wcześniej możliwy będzie wybór między dotychczasowym rozwiązaniem, czyli zielonymi certyfikatami, a systemem aukcyjnym.

 

 

Literatura

 

Bańkowski T., Żmijewski K. 2012:Analiza możliwości i zasadności wprowadzenia mechanizmów wsparcia gazowych mikroinstalacji kogeneracyjnych – wsparcie energetyki rozproszonej – energetyka społeczna, Warszawa, Instytut im. E. Kwiatkowskiego.

Biogaz 2012. Rynek biogazowni rolniczych w Polsce. Bio Alians Doradztwo Inwestycyjne.

Budzianowski W. 2012: Sustainable biogas energy In Poland: Prospects and challenges, “Renewable and Sustainable Energy Reviews”, Vol. 16, s. 342–349.

Busch G., Großmann J., Sieber M., Burkhardt M. 2009: A new sound technology for Biogas from solid waste and biomass. Water Air Soil Pollut: Focus nr 9, s. 89-97.

Lovins B. A., Datta E. K., Feiler T., Rábago K. R., Swisher J. N., Lehmann A., Wicker K. 2002: Small is profitable. The hidden economic benefits of making electrical resources the right size, Rocky Mountain Institute, Snowmass.

Programowanie perspektywy finansowej 2014-2020. Umowa partnerstwa. Ministerstwo Infrastruktury i Rozwoju, Warszawa 2014.

Walczak J. 2010: Rodzaje korzyści z produkcji biogazu rolniczego. W: Biogazownie rolnicze, Państwowy Instytut Badawczy, Kraków, s. 7 – 28.

Watson J. 2004: Co-provision in sustainable energy systems: the case of micro-generation. Energy Policy, vol. 32, nr 17, s. 1981–1990.

Weiland P. 2010: Biogas production: current state and perspectives, Appl Microbiol Biotechnol vol. 85, s. 849 – 860.

Założenia Narodowego Programu Rozwoju Gospodarki Niskoemisyjnej. Kancelaria Rady Ministrów, Warszawa 2011.