Biogaz jest zwykle wykorzystany do wytwarzania energii cieplnej lub elektrycznej, po spełnieniu określonych wymagań jakościowych może jednak być stosowany również jako paliwo silnikowe do pojazdów.
Wyprodukowany biogaz może być wykorzystany do wytwarzania energii cieplnej lub elektrycznej lub do skojarzonej produkcji energii w systemach kogeneracyjnych CHP (Combined Heat and Power). Alternatywnym rozwiązaniem (po spełnieniu określonych wymagań jakościowych) jest wtłaczanie biogazu do sieci dystrybucyjnej gazu ziemnego lub stosowanie jako paliwa do zasilania pojazdów.
Wykorzystanie biogazu do produkcji energii elektrycznej lub cieplnej wymaga usunięcia siarkowodoru i pary wodnej (odpowiedzialnych za korozję urządzeń), natomiast wtłaczanie do sieci dystrybucyjnej gazu ziemnego lub stosowanie jako paliwa do zasilania pojazdów wymaga jego uszlachetnienia do jakości gazu ziemnego (biometan). Niezbędne jest wówczas (obok usunięcia związków siarki i śladowych zanieczyszczeń), dodatkowe usunięcie ditlenku węgla (rys. 1.).
Spośród wymienionych zastosowań najprostszym pod względem technicznym, a także najtańszym, jest bezpośrednie spalanie biogazu w różnego rodzaju kotłach przemysłowych bądź piecach. Wyprodukowane ciepło przeznaczane jest głównie do ogrzewania pomieszczeń lub wykorzystywane jako technologiczne. Najbardziej celowe jest jednak wytwarzanie energii elektrycznej wraz z wykorzystaniem w układach kogeneracyjnych, osiągających sprawność wykorzystania energii użytkowej do 90%.
Wg danych European Biogas Association w Europie funkcjonuje ok. 15 tys. biogazowni różnego typu. Liderem są Niemcy, produkujący biogaz rolniczy i biogaz z oczyszczalni ścieków (rys. 2) w przeszło 9 tys. biogazowni, co stanowi ok. 60% wszystkich europejskich instalacji tego typu.
Spośród krajów europejskich największą ilość instalacji uszlachetniania biogazu do biometanu posiadają Niemcy, Szwecja i Holandia, odpowiednio 154, 54 i 23 [3]. W Europie funkcjonuje przeszło 280 instalacji, produkujących rocznie ok 1,3 bilionów m3 biometanu. Większość zasila sieć gazu ziemnego, acz wykorzystuje się go również do pokrycia zapotrzebowania na energię elektryczną i ciepło (m.in. oczyszczalnie ścieków) oraz jako paliwo transportowe.
Do celów paliwowych biometan może być wykorzystany w tej samej postaci co gaz ziemny, tj.:
- sprężonej do 250 barów - CNG (ang. Compressed Natural Gas),
- skroplonej, przez co zmniejsza objętość ok. 600 razy - LNG (ang. LiquefiedNatural Gas),
- zaadsorbowanej - ANG(ang. Adsorbed Natural Gas).
Na skutek dynamicznego rozwoju rynku paliw gazowych, w niektórych krajach UE wprowadzono wymagania dotyczące jakości biometanu wykorzystywanego w transporcie (tabela 2.).Paliwa te są wykorzystywane do zasilania pojazdów dostawczych, ciężarowych i autobusów.
Spośród krajów europejskich największą liczbę pojazdów NGV mają: Włochy, Ukraina, Armenia, Niemcy i Rosja [[1]].
Pod względem ilości produkowanego biogazu Polska zajmuje odległe miejsce w Europie, za takimi krajami jak: Hiszpania, Holandia, Austria czy Czechy, jednakże jego produkcja gwałtownie wzrasta (tab. 3.).
Według Głównego Urzędu Regulacji Energetyki w Polsce jest 257 elektrowni biogazowych, łącznie wytwarzających 190,5 MW, przy czym najwięcej w woj. mazowieckim i śląskim [[2]]. Z uwagi na brak instalacji do uzdatniania surowego biogazu do jakości CNG, głównym kierunkiem jego wykorzystania w Polsce jest wytwarzanie energii elektrycznej i cieplnej. Szacuje się, że w Polsce porusza się po drogach ok. 3600 pojazdów zasilanych sprężonym gazem ziemnym. Z powodu braku wsparcia dla zakupu pojazdów zasilanych takim paliwem oraz bardzo słabej sieci stacji tankowania (tylko 26 publicznych stacji CNG) rynek rozwija się bardzo powoli. Z uwagi na brak krajowych norm jakościowych dotyczących biometanu do celów transportowych, obowiązują wymagania określone w normach dla gazu ziemnego: PN-EN ISO 15403-1[[3]] i PKN-ISO/TR 15403-2 [[4]].
Dokumenty europejskie wskazują na wykorzystanie paliw gazowych jako rekomendowanych do stosowania w ruchu miejskim [[5]], a szczególnie na wykorzystanie biometanu, który powinien być promowany w kontekście tzw. inteligentnych sieci gazowych. Paliwa te stanowią jedną z alternatyw wobec paliw kopalnych w kontekście zobowiązań Polski dotyczących ograniczenia emisji gazów cieplarnianych i innych substancji określonych w pakiecie klimatyczno-energetycznym Unii Europejskiej oraz Protokole z Kioto. Według wyliczeń NGVA Europe [[6]] 20% udziału gazu ziemnego w rynku paliw transportowych ograniczyłoby emisje CO2 w transporcie drogowym o 5%, a jeżeli dodatkowo 20% zużywanego gazu byłoby pochodzenia odnawialnego (biometan), redukcja emisji mogłaby osiągnąć nawet 7%.
W warunkach polskich wdrażanie biometanu powinno odbywać się jednocześnie z promocją wykorzystania gazu ziemnego w sektorze transportu. Jednakże znaczne koszty inwestycyjne związane z infrastrukturą dystrybucyjną oraz wytwórczą biometanu są jednym z najpoważniejszych czynników utrudniających upowszechnienie tego paliwa.
mgr inż. Marlena Owczuk
Przemysłowy Instytut Motoryzacji
Bibliografia
[1]http://www.ngvaeurope.eu/european-ngv-statistics
[2]www.ure.gov.pl
[3]PN-EN ISO 15403-1 Gaz ziemny. Gaz ziemny stosowany jako sprężone paliwo do pojazdów. Część 1. Określanie jakości.
[4]PKN-ISO/TR 15403-2 Gaz ziemny. Gaz ziemny stosowany jako sprężone paliwo do pojazdów. Część 2. Specyfikacja dotycząca jakości.
[5]http://ec.europa.eu/energy/gas_electricity/smartgrids/doc/expert_group4.pdf [rozdział 6.7. NGV]
[6]Statement by NGVA Europe regarding the Commission proposal for a “Council Directive amending Directive 2003/96/EC restructuring the Community framework for the taxation of energy products and electricity"
KOMENTARZE (0)
Do artykułu: Produkcja i wykorzystanie biogazu