Odpady komunalne jako odnawialne źródła energii – perspektywy dla samorządów?

1. Odpady komunalne jako odnawialne źródła energii – perspektywy dla samorządów? Piotr Pawelec Podkarpacka Agencja Energetyczna

2. Odnawialne źródło energii źródło wykorzystujące w procesie przetwarzania energię wiatru, promieniowania słonecznego, geotermalną, fal, prądów i pływów morskich, spadku rzek oraz energię pozyskiwaną z biomasy, biogazu wysypiskowego, a także biogazu powstałego w procesach odprowadzania lub oczyszczania ścieków albo rozkładu składowanych szczątek roślinnych i zwierzęcych(Art. 3 pkt 20 Ustawy z dnia 10.04.1997 Prawo energetyczne)

3. Biomasa i biogaz • biomasa - stałe lub ciekłe substancje pochodzenia roślinnego lub zwierzęcego, które ulegają biodegradacji, pochodzące z produktów, odpadów i pozostałości z produkcji rolnej oraz leśnej, a także przemysłu przetwarzającego ich produkty, a także części pozostałych odpadów, które ulegają biodegradacji; • biogaz - gaz pozyskany z biomasy, w szczególności z instalacji przeróbki odpadów zwierzęcych lub roślinnych, oczyszczalni ścieków oraz składowisk odpadów; (§ 2 pkt 1 i 3 Rozporządzenia Ministra Gospodarki z dnia 14.08.2008 roku w sprawie szczegółowego zakresu obowiązków uzyskania i przedstawienia do umorzenia świadectw pochodzenia, uiszczenia opłaty zastępczej, zakupu energii elektrycznej i ciepła wytworzonych w odnawialnych źródłach energii oraz obowiązku potwierdzania danych dotyczących ilości energii elektrycznej wytworzonej w odnawialnym źródle energii) • "biomasa" oznacza podatne na rozkład biologiczny frakcje produktów, odpady i pozostałości z przemysłu rolnego (łącznie z substancjami roślinnymi i zwierzęcymi), leśnictwa i związanych z nim gałęzi gospodarki, jak również podatne na rozkład biologiczny frakcje odpadów przemysłowych i miejskich; (Art. 2 lit. B Dyrektywy 2001/77/WE Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 27 września 2001 r. w sprawie wspierania produkcji na rynku wewnętrznym energii elektrycznej wytwarzanej ze źródeł odnawialnych)

4. Zapisy w ustawie o odpadach Art. 44. ust. 8. Minister właściwy do spraw środowiska w porozumieniu z ministrem właściwym do spraw gospodarki, kierując się: • potrzebą osiągnięcia wymaganych docelowych, procentowych udziałów energii ze źródeł odnawialnych w zużyciu w kraju energii elektrycznej brutto, • oceną i prognozą możliwości realizowania celów krajowych oraz ograniczeń systemowych wytworzenia energii pochodzącej ze źródeł odnawialnych, • może określić, w drodze rozporządzenia, szczegółowe warunki techniczne kwalifikowania części energii odzyskanej z termicznego przekształcania odpadów komunalnych jako energii z odnawialnego źródła energii. 9. Rozporządzenie, o którym mowa w ust. 8, określi przede wszystkim: • rodzaje frakcji zawartych w odpadach komunalnych, które przekształcane termicznie w spalarni odpadów mogą być uznane jako biodegradowalne frakcje w sensie definicji biomasy, zapisanej w dyrektywie z dnia 27 września 2001 r. nr 2001/77/WE i w ustawie z dnia 10 kwietnia 1997 r. - Prawo energetyczne (Dz. U. z 2006 r. Nr 89, poz. 625, z późn. zm.6)); • techniczne i organizacyjne warunki wiarygodnego dokumentowania ilościowego i energetycznego udziału biodegradowalnych frakcji zawartych w odpadach komunalnych podlegających termicznemu przekształcaniu w spalarniach odpadów i zaliczonych jako źródło odnawialne w bilansie energetycznym odzysku energii w spalarni odpadów.

5. Wykorzystanie odpadów jako OZE – technologie termalne • Spalanie • Gazyfikacja (wytwarza palny gaz, wodór, syntetyczne oleje) • Depolimeryzacja termiczna – TDP (wytwarza syntetyczne oleje podlegające dalszej rafinacji) • Piroliza (wytwarza palną smołę/biopaliwo węgiel) • Gazyfikacja plazmowa (wytwarza bogaty syngaz do wykorzystania w ogniwach paliwowych turbinach gazowych albo silnikach)

6. Wykorzystanie odpadów jako OZE – technologie nie termalne • Fermentacja beztlenowa (biogaz) • Produkcja etanolu • Mechaniczna obróbka biologiczna (MBT) • MBT + fermentacja beztlenowa (AMBT) • Wytwarzanie paliw z odpadów metodą MBT • Produkcja biowodoru

7. Przykład wykorzystania - Biogazownie

8. Skąd biogaz? • Biogaz jest gazem palnym powstałym w wyniku fermentacji beztlenowej materii organicznej. Może powstawać w wyniku reakcji zachodzących w: • Bagnach • Ściekach komunalnych • Na wysypiskach śmieci • Odpadach przy produkcji zwierzęcej • Odpadach przemysłu spożywczego • Typowy skład biogazu (%): metan, CH4 55-75 dwutlenek węgla, CO2 25-45 azot, N2 0-0,3 wodór, H2 1-5 siarkowodór, H2S 0-3 tlen, O2 0,1-0,5

9. Gaz wysypiskowy • Składowanie odpadów organicznych na wysypiskach śmieci jest powszechną metodą usuwania odpadów komunalnych i przemysłowych. Zdeponowany materiał organiczny podlega procesom rozkładu, które prowadzą do powstawania gazu wysypiskowego. • Gaz wysypiskowy jest mieszanką gazów. Jego podstawowy składnik stanowi metan w ilości 40-65%. Ponieważ metan jest też główna częścią gazu ziemnego tak więc gaz wysypiskowy używany może być zamiast gazu ziemnego w kotłach i silnikach. W razie używania takiego gazu w pojazdach konieczne jest dalsze oczyszczanie.

10. Gaz wysypiskowy - cd • Na poszczególnych wysypiskach ilości odzyskiwanego gazu wahają się od 50 do 200 m³ z l tony odpadów. • Szybkość tworzenia się biogazu zależy głównie od upływu czasu oraz od warunków geologicznych. Warunki atmosferyczne wywierają mniejszy wpływ, gdyż zamknięte wysypiska zachowują się jak bioreaktory z termoregulacją. • Rozkład materii organicznej na wysypisku zachodzi przez okres 20 lat. Można więc przyjąć średnią roczną wydajność biogazu 5 m³ z l tony odpadów. W praktyce odnotowano wartości pomiędzy 2 a 20 m³. • Teoretyczny potencjał energetyczny biogazu ze śmieci miejskich dla Polski wynosi11 mld m³ co stanowi równoważność ok. 5,2 mln ton paliwa umownego w skali roku.

11. Biogazownie na wysypiskach…

12. Wykorzystanie energii ścieków komunalnych • Ścieki komunalne charakteryzują się dużą zawartością biogazu. Z jednego metra sześciennego ścieków komunalnych można uzyskać średnio 1 kWhel oraz 1 kWht. • Z tego powodu warto stosować na nich urządzenia typu CHP (Combined Heat and Power – układ kogeneracyjny). • Należy pamiętać o tym, że odzyskanego ciepła nie można emitować – musi zostać wykorzystane, trzeba więc znaleźć odbiorcę, może nim być sama oczyszczalnia np. do suszenia osadów ściekowych. • Możliwe rozwiązania: • Kogeneracyjne silniki gazowe (o mocy od 150 kWhel) • Ogniwa paliwowe • Układy hybrydowe (silnik + ogniwo)

13. Zalety wykorzystania biogazu z odpadów lub/i ścieków komunalnych • Dodatkowe przychody – za energię i za certyfikaty (w wypadku zakwalifikowania źródła energii jako OZE) • Zagospodarowanie dodatkowych odpadów organicznych (utylizacja) • Dodatkowe źródło ciepła • Nowe miejsca pracy

14. Możliwe dofinansowanie • PROW – Podstawowe usługi dla gospodarki i ludności wiejskiej • RPO WP – Infrastruktura energetyczna • PO IiŚ - Wytwarzanie energii ze źródeł odnawialnych

15. Zapraszamy do współpracy! Podkarpacka Agencja Energetyczna ul. Szopena 51/213 35-959 Rzeszów www.pae.org.pl e-mail: biuro@pae.org.pl