Byli tacy co się rodzili Byli tacy co umierali Byli również i tacy Którym to było mało… ES.

EC BREC Institute for Renewble Energy Ltd. Innowacyjne biopaliwa.Wykorzystanie odnawialnych źródeł energii do 2020 r. (ze szczególnym uwzględnieniem biopaliw i biogazu) Adam Kupczyk –WIP SGGW Warszawa 2010 EC BREC Institute for Renewble Energy Ltd. 3

EC BREC Institute for Renewble Energy Ltd. Przypowieść Trzech ślepców badało słonia, każdy inną jego część. Pierwszy z nich dotykał trąby i stwierdził, że jest to długa rura. Drugi ślepiec badał podbrzusze i nazwał je miękkim dywanem. Trzeci objął nogę słonia po czym powiedział, że dotykał wysokiej kolumny. Czy ślepcy mówili prawdę? Tak, ale każdy swoją prawdę o badanym obiekcie, o różnych jego częściach (elementach). Zdrowy, widzący człowiek powinien widzieć całego słonia, wszystkie jego elementy. Powinien widzieć pewien złożony z elementów (części) system, zależny od innych systemów. Powinien, ale niestety jest ...jak ci ślepcy. W szkole nadal nie uczy się systemowego myślenia. (opracowanie własne na podstawie: Senge P.: Piąta dyscyplina. Wydawnictwo ABC, 2000 r.) EC BREC Institute for Renewble Energy Ltd. 4

Odkrycia Slywotzky’ego 1.Rolnik produkuje a wartość ucieka od niego. 2.Konieczne staje się poszukiwanie nowych wartości z dala od produkcji materialnej (tradycyjnej) i poszukiwanie nisz ewentualnie dóbr bardziej poszukiwanych czy deficytowych (nośniki energii). 3.Wartość ucieka bliżej klienta- usługi, marketing, reklama, dystrybucja, pośrednictwo, handel ale i do sektorów innowacyjnych (nowe sektory IT, energetyka) itp.

Konieczna zmiana paradygmatu (podejścia, wartości, podstawy myślenia w świecie globalnym, pełnym konkurentów ale i potencjalnych aliantów) 1. krowa to obiekt przynoszący kilka produktów: mleko, odchody, CO2, CH4 i wiele obecnie problemów, tylko część z tych produktów jest obecnie użyteczna, ale są wychwytywacze CH4 dla krów w USA. Przy niskiej cenie mleka ważniejsze są odchody, jako nawóz czy substrat biogazowy na końcu mleko, serwatka. 2. biogazownia to obiekt produkujący …certyfikaty energii (zielone, żółte),..”przy okazji” energię elektryczną i ciepło, chłód

Słów kilka o energii 1.Energia jest powszechną właściwością ciał do wykonywania pracy. 2. Energia jest jedna, ma różne postaci, pochodzenie, technologie powstawania. Energia może być oparta na nośnikach kopalnych, jądowa i oze; ważna zrównoważoność i bioróżnorodność. Mogą być jej też inne formy/źródła energii, nieznane, nieopanowane (np.. z Gwiazd Cieżkich – Mazar). 4.Dzięki energii może się dokonywać wzrost gospodarczy (przyrost PKB) zwany postępem (?) ale i degradacja środowiska. 4.Zasoby energii są przyczyną wojen (Bliski Wschód) i agresywnej konkurencji. 5. Niebawem będzie jedna dyrektywa dla wszystkich rodzajów energii; od 2011 obowiązywać będzie dyrektywa promująca oze – 2009/28/EC i in. towarzyszące dyrektywy, do której brak dopracowanych aspektów wykonawczych. Występuje dość dowolne, subiektywne interpretowanie tej dyrektywy, co stanowi barierę dla rolników, firm inwestujących w oze.

8

EC BREC Institute for Renewble Energy Ltd. ? EC BREC Institute for Renewble Energy Ltd. 9

Definicje ogólne Podstawę prawną w oze stanowi m.in. Dyrektywa 2009/28/EC, której znajomość jest konieczna, a która będzie gotowa z aktami wykonawczymi na początku grudnia 2010 r. (Pl) Konieczne jest śledzenie akspektów prawnych, często inaczej rozumianych na szczeblu władzy lokalnej inaczej w ministerstwach (przykład: Projekt KE LIB, wysokość akcyzy n biodiesel). Wg Dyrektywy 2009/28/EC: „energia ze źródeł odnawialnych” oznacza energię pochodzącą z odnawialnych źródeł niekopalnych: energię wiatru, energię promieniowania słonecznego, energię geotermalną, aerotermalną i hydrotermalną i energię oceanów, hydroenergię, energię pozyskiwaną z biomasy, gazu pochodzącego z wysypisk śmieci, oczyszczalni ścieków i ze źródeł biologicznych (biogaz); „biomasa” oznacza ulegającą biodegradacji część produktów, odpadów lub pozostałości pochodzenia biologicznego z rolnictwa (łącznie z substancjami roślinnymi i zwierzęcymi), leśnictwa i związanych działów przemysłu, w tym rybołówstwa i akwakultury, a także ulegającą biodegradacji część odpadów przemysłowych i miejskich.

Wniosek: Wzrost zapotrzebowania na oze w Pl o ok Wniosek: Wzrost zapotrzebowania na oze w Pl o ok. 30% w ciągu 10 lat i zapisana prawnie tendencja w Pakiecie Klimatycznym 3x20.

Ogromna rola biomasy dla rozwoju oze w Polsce W 2020 r. 10 387 ktoe energii finalnej brutto z oze, w czym z biomasy i biogazu – ponad 80% Obecnie i w przyszłości (2020) biomasa ogrywać będzie kluczową rolę dla rozwoju oze: 100% biopaliw transporowych z biomasy 95% krajowego zapotrzebowania na ciepło Prawie 50% zapotrzebowania na en. elektryczną z oze pochodzić będzie z konwersji biomasy.

Rys. 3 Ocena potencjału biomasy w UE w dłuższym okresie i stopnia wykorzystania rolniczej przestrzeni produkcyjnej źródło: De Witt, 2007 (REFUEL Project) Polska może dostarczyć 12% (2200 PJ) europejskich zdolności w zakresie biomasy energetycznej, głównie z upraw energetycznych na ziemiach uprawnych (problem konkurencji o przestrzeń rolniczą) 14

Rys. Regiony przydatne do produkcji roślin energetycznych wieloletnich (na podstawie materiałów IUNG-Puławy, istnieją mapki szczegółowe)

Podobne zależności dla bioetanolu (bez Niemiec) Rys. Strumienie przepływu biopaliw transportowych (wstępne wyniki Projektu REFUEL; 2006-2008 r.) Niższe ceny biodiesla w 2005 r (kolor pomarańczowy) (Raport Rynkowy IEO, 2007) Podobne zależności dla bioetanolu (bez Niemiec) 16

Cztery generacje biopaliw transportowych, wodór zwycieży ale jest ok Cztery generacje biopaliw transportowych, wodór zwycieży ale jest ok. 15 technologii jego produkcji w tym kilka biotechnologii.

Rys.Dlaczego i kiedy spirytus lignino-celulozowy 2.generacji? 18

O granicach i płotach (Hedberg, 1985) Przed wieloma laty żył plemię, którego członkowie polowali na zwierzynę, pili wodę z górskich potoków i spali w namiotach. Pewnego razu po spędzeniu nocy w nowym, przyjemnym, łownym terenie Rada Starszych postanowiła na zawsze już tam pozostać. Wkrótce członkowie plemienia nauczyli się oswajać i hodować zwierzynę, uprawiać glebę i spiętrzać wody. Kiedy się wzbogacili i poczuli silniejszymi, przygotowywali wielkie plany. Budowali także płoty przed swoimi wrogami. Wydawało się, że wrogowie są źli a płoty dobrze chronią przed nimi. Wędrowcy, którzy przechodzili obok opowiadali o lepszych obozowiskach, terenach łownych, ale plemię nie słuchało. Już nie żył ostatni myśliwy, kiedy podczas gorącego lata w potoku było coraz mniej wody niż zwykle. Początkowo nikt tego nie zauważył, ale jak potok nadal wysychał , zarządzający wodą poinformował o tym Radę Plemienną. Rada odwołała go z funkcji i postanowiła, że w potoku jest nadal wystarczająco dużo wody. Plemię nadal pracowało intensywnie przy swoim płocie, który zrobił się tak gruby, że nikt nie mógł dojrzeć okolicy poza nim. Kilka dni później zwierzęta padły z pragnienia. Kiedy członkowie plemienia przynieśli drabiny i spojrzeli poza płot stwierdzili, że otaczające ich pastwisko stało się pustynią. Wtedy zdecydowali się wędrować dalej . Było jednak już za późno, gdyż wędrować już nie potrafili. Plemię wyginęło.

Trzy rodzaje technologii Eksperymentalna – praktycznie w Polsce brak już takich technologii w najważniejszych obszarach wytwórczości, degradacja nauki, pauperyzacja Kluczowa – wdrożona technologia eksperymentalna o dużym znaczeniu gospodarczym, Bazowa – najczęściej importowana do Polski, technologia dojrzała, o wysokiej efektywności, brak konkurencyjności na rynkach obcych W przypadku wszystkich sektorów oze (i gospodarki), praktycznie kupujemy (PL) 100% technologii bazowych, w tym często jako eksperymentalne. W Niemczech 300 tys miejsc pracy oze, przy urządzeniach, eksploatacji, w PL marginalne zatrudnienie w oze.

Nasycająca się efektywność technologii tradycyjnych, wejście nowych w energetyce Nesterowicz P. Organizacja na krawędzi chaosu. WPSB, Kraków, 2001 21

TECHNOLOGIA- Rynek jako drgający stan równowagi-przykład ewolucji rynku napędów dysków 22

Nowe technologie-wyzwania (wg. Pelc-Kasprzak, PWSB Kraków 1999) Medycyna – sztuczne organy i tkanki (2025 USA), żywe organy i tkanki produkowane genetycznie (klonowanie, USA 2027) Rolnictwo, żywność – rozwój inżynierii genetycznej (po 2000 r), manipulacje w produkcji roślin i zwierząt (2006 USA), uprawy i hodowle w morzach (USA 2014), utylizacja odpadów zwierzęcych (2010 Jap) Środowisko – budynki o niskim zużyciu energii (2005-2009 GB), ekologiczne żródła energii (2000-2004), kompleksowe wykorzystanie śmieci, odpadów , kompostowanie śmieci (USA 2009), ekologiczne technologie przemysłowe (USA 2015), 10% w 2013 r. z napędem elektrycznym (Japonia 2020), redukcja emisji CO2 o 20% w stosunku do 1990 r. (Jap. 2022), pojemniki z automatyczną separacją odpadów w gospodarstwie domowym (2012 Jap). Energia – produkcja energii na zasadzie syntezy (2022- USA), opanowanie kontroli syntezy (2030 Japonia), wykorzystanie wodoru jako surowca energetycznego (2026 USA), wykorzystanie zjawiska nadprzewodnictwa (2015-2025), ogniwa słoneczne o sprawności pow. 50%, wzrost sprawności urządzeń przemysłowych o 20% (2004-UK), rozwój technik wodorowych i przechowywania wodoru z elektrolizy (2018) Transport – telepraca i telezakupy ograniczające transport o 20% (cały okres UK), organizacja w lokalne społeczności zredukuje potrzeby transportu (USA 2023), zmniejszenie transportu w obrębie miast o 50%, wzrost znaczenia środków publicznych (2005-2009 UK), zmniejszenie zużycia paliwa i emisji spalin, wykorzystanie wodoru i energii elektrycznej (2006-2016), nowe materiay konstrukcyjne zmniejszające o 50% czas remontu drogi (2005-2009 UK), lewitacja magnetyczna w kolejach (201i Jap- 2015 USA), inteligentny transport samolotowy i kolejowy, personalny szybki transport (samochodowe kapsuły, prowadzone wagony) w metropoliach (USA 2024) Przestrzeń kosmiczna – koszt napędów w transporcie międzynarodowym w przestrzeni kosmicznej spadnie do 10% (Jap. 2014), wykorzystanie na powierzchni księżyca jego zasobów (Si, 02, He etc) ( po 2026 Jap), prywatne korporacje w wyprawach kosmicznych (2013 USA), załogowa wyprawa na Marsa (2028 USA, stała baza na księżycu (2028 USA), statek do penetracji sąsiednich systemów gwiezdnych (2047 USA), statki kosmiczne osiągają 80% prędkości światła ( 2083 USA), inteligentne życie w kosmosie (2049 USA), samoloty kosmiczne (2025 USA), nierakietowe napędy (zmarszczki przestrzeni- 2018 USA). 23

Dlaczego biogazownia rolnicza? Sektor bardzo atrakcyjny z wysokimi barierami wejścia (kapitałowymi). Na starcie 1 MWe = 3,500 do 4,000 mln euro (14-16 mln zł) Obecnie 8 -10 mln zł i przewidywany dalszy spadek kosztow inwestycji (?) Sprzedaż głównie certyfikatów (zielone i żółte) ale system mniej stabilny od EEG Wysoka pomoc publiczna, Fundusz Szwajcarki 85% i więcej (do 100%) środków bezwrotnychh Mimo tak wysokiej pomocy eksperci uważają, ż nie wchodzi się do sektora jak nie stać nas na budowę obiektu bez środków pomocowych. Szeroka oferta mocy biogazowni rolniczych. Dlaczego sektor atrakcyjny (obliczenia CES, lipiec 2009) Łączne koszty dla biogazowni 1 MWe (kiszonka kukurydza): 2 390 000 zł/rok Przychody (potencjalne): Sprzedaż energii elektrycznej; 1 230 000 zł /rok Sprzedaż zielonych certyfikatów; 2 101 000 zł/rok Sprzedaż zółtych certyfikatów; 1 046 000 zł/rok Sprzedaż ciepła; 655 000 zł/rok Przychody łączne; 5 032 000 zł/rok

Dębowa Kłoda P= 1,2 MWe (kukurydza- 300 ha, wywar z 4 gorzelni, odpady prs) inwestycja ok. 10 mln zł Gorzelnia rolnicza – jeden z dostawców substratu do biogazowni Komora fermentacyjna- w budowie

6 Slajdy-PPRS Turna k. Węgrowa + R&D P= 0,8 MWe (kukurydza, odpady roln, gnojowica bydleca, wywar), używane elementy agregatu (?)

PPRS – TURNA k. Węgrowa (w budowie kompleks bioenergetyczny) Produkcja roślinna- ok. 450 ha, z czego ponad 300 ha to kukurydza na kiszonkę do skarmiania, część jako substrat do biogazowni Produkcja zwierzęca - 200 krów mlecznych, ok. 100 opasów, produkt uboczny – gnojowica, obornik Gorzelnia rolnicza- 2 mln l/etanolu ew. bioetanolu i produkt uboczny- 20 mln l wywaru, część przekazana do produkcji zwierzęcej a druga część do biogazowni; zmiana zasilania Biogazownia rolnicza – ok. 0,8 MWe (opłacalność od 0,2 MWe) ,sprzedaż energii elektrycznej i certyfikatów (zielony, żółty), ciepło procesowe do gospodarstwa, sprzedaż ciepła dla osiedla mieszkaniowego. ew. sprzedaż chłodu. Działalność naukowa- grant razem z IBPRS na temat wdrożenia technologii zimnej produkcji destylatu rolniczego, grant na 1,5 generacje destylatu rolniczego z całej kukurydzy oraz grant z SGGW- 3.generacja biopaliw (otrzymanie topoli jednorocznej podatnej na rozkład na cukier- GMO) Odpowiedzialność firmy sprzedającej technologię aż do momentu pełnego uruchomienia (1 rok po zakończeniu budowy).

Bariery dla rozwoju biogazowni W skład poszczególnych barier wchodzą kolejno zagadnienia: społeczne: obawy ewentualnych inwestorów w związku z niepewnymi aspektami prawnymi, problemami techniczno-technologicznymi i substratowymi w Niemczech oze to 300 tys. miejsc pracy w oze, silne, znaczące lobby, mające przedstawicieli w parlamencie. W Polsce- znikome oddziaływanie, marginalne zatrudnienie, -niechęć do wspólnego budowania obiektu- biogazowni/bioelektrowni złe postrzeganie firm, które chcą kupić/dzierżawić teren (np. na 10 lat) pod biogazownię i kupować surowiec w miejscu budowy biogazowni/bioelektrowni od rolnika protesty przeciw budowie biogazowni (odory???)

Bariery dla rozwoju biogazowni organizacyjne: - ogromne rozdrobnienie organizacyjne biogazowni i biogazu; podległość pod: MRiRW, MG, MOŚ, MF, i in. - brak zaplecza technicznego i merytorycznego - przy najbardziej powszechnych technologiach konieczność korelacji produkcji biogazu/energii elektrycznej z odbiorem ciepła, szczególnie na wsi, gdzie ciepło nie znajduje nabywców - ograniczona dostępność biomasy o odpowiedniej ilości, w odpowiednim czasie - brak instalacji demonstracyjnych w Polsce - konieczność zmian w zakresie uzyskiwania pozwolenia na przyłącze - konieczność wydzielania odrębnego podmiotu (spółki) wewnątrz gospodarstwa rolnego zajmującego się produkcją energii elektrycznej, niezależnie od wielkości obrotu - brak wiarygodnej, silnej jednostki ze sfery ekonomii (najlepiej PIB), która jednoznacznie mogłaby określić (zarekomendować) optymalne parametry biogazowni, technologię - brak krajowych laboratoriów badawczych (np. regionalnych) - brak wiarygodnych, dyplomowanych ekspertów krajowych, znających tematykę biogazowni/bioelektrowni

Bariery dla rozwoju biogazowni techniczno-technologiczne chęć budowy przez zainteresowanych biogazowni/bioelektrowni zbyt dużej mocy co najmniej 1MWe przynoszącej duże przychody, pokusa budowy jak największej biogazowni, w konsekwencji niedopasowania wielkości biogazowni do podaży substratów występują określone problemy eksploatacyjne i ekonomiczne (bardziej prawdopodobne bankructwo), Stałość substratów w czasie, brak polskiej myśli technicznej i technologii, dotychczas zakup drogich technologii z krajów UE, głównie z Niemiec, ale i z Austrii, Danii, Holandii czy Belgii. początkowe nieudane próby uruchomienia produkcji niektórych elementów do instalacji biogazowych w Polsce, obecnie nieco odmienne oblicze tego zagadnienia

Bariery rozwoju biogazowni ekonomiczno-prawne - brak stabilnego wsparcia źródeł energii odnawialnej w postaci aktu prawnego w randze ustawy, biogaz jako ważne oze wymagałby sam takiego wsparcia, - brak stabilnej sytuacji w zakresie wykorzystania frakcji pofermentacyjnej (podstawa do funkcjonowania biogazowni rolniczych) - certyfikaty, nawet w przypadku ich łączenia nie są narzędziem satysfakcjonującym takim jak gwarancja stałej ceny na sprzedaż i/lub dopłatę do energii elektrycznej i ciepła ze źródeł odnawialnych (system EEG i funkcjonuje w Niemczech, Czechach, Chinach, łącznie w 23 krajach na całym świecie) -wysoka bariera kapitałowa budowy obiektu, nawet przy wykorzystaniu środków publicznych -dostępność środków publicznych wymaga wielu skomplikowanych dokumentów (biurokracja) -długi okres zwrotu kapitału zainwestowanego w biogazownię - aspekty prawne związane z ochroną środowiska, np. z Naturą 2000.

Powiat Rypin – nie ważne gdzie ważne z kim!

Schemat prostego biokompleksu energetycznego (np. dla mleczarni)

Wnioski/uwagi Wzrost znaczenia energii. Trwała tendencja w zakresie oze do 2020 r. Terroryzm energetyczny (czarny rynek) w atrakcyjnych sekorach widoczny w przypadku biopaliw transportowych, paliw tradycyjnych. Dyrektywa 2009/28/EC preferowanie i wykorzystanie odpadów organicznych w biogazowniach, znaczny wzrost odnośnie wymagań w zakresie redukcji emisji CO2 przez obiekty oze. Znak zapytania odnośnie substratów „jadalnych” stosowanych w biogazowniach i wykorzystania gleb I, II, III kl do produkcji biomasy. Ok. 2 mln ha roślin energetycznych do 2020 r., w tym 1 mln ha roślin wieloletnich, bardziej wydajnych. Brak wsparcia dla wieloletnich (tylko 50- 100 tys. ha w 2020 r.? Tak szacują eksperci) Etanol jako źródło metanu (wodoru?) – stacja benzynowa w gospodarstwie rolnym z gorzelnią rolniczą Biopaliwa 2.generacji (2015 r.), rozwój nośnika - wodoru po 2020 r., po 2050 ponad 50% paliw stanowić będą paliwa wodorowe (w tym bio) GMO – rośliny o specjalnych cechach, łatwiej rozkładające się w procesie produkcji etanolu czy np. wychwytujące CO2 OGROMNA DYNAMIKA ZMIAN w SZEROKO ROZUMIANEJ ENERGETYCE, nie tylko w OZE!

Ankieta ONZ W Afryce nikt nie wiedział co to jest żywność. ONZ opracowała ankietę na temat problemów żywności zadając pytanie: proszę szczerze odpowiedzieć jak pani (pana) zdaniem należy rozwiązać problem niedostatku żywności na świecie? Ankieta okazała się totalną porażką ponieważ: W Afryce nikt nie wiedział co to jest żywność. W Europie Wschodniej nikt nie wiedział co to jest szczerość. W Europie Zachodniej nikt nie wiedział co to jest niedostatek. W Chinach nikt nie wiedział co to jest własne zdanie. Na Bliskim Wschodzie nikt nie wiedział co to jest rozwiązanie problemu. W Ameryce Północnej nikt nie wiedział, że są jeszcze jakieś inne kraje na świecie.

Byli tacy co się rodzili Byli tacy co umierali Byli również i tacy Którym to było mało ES.

Ważny jest wybór odpowiednich torów dla świata Dziękuję za uwagę Ważny jest wybór odpowiednich torów dla świata Foto: Andrzej Dudzik – www.swiecie-um.pl 41