Sytuacja energetyczna większości państw europejskich uzależniona jest od dostaw gazu ziemnego. Potentatem w tej dziedzinie jest niewątpliwie Rosja. Problem w tym, że gaz ziemny jest paliwem kopalnym, w związku z czym jego cena jest stosunkowo wysoka, zasoby ograniczone, a spalanie powoduje emisję do atmosfery dodatkowych zanieczyszczeń w postaci dwutlenku węgla. Alternatywą jest biometan.

Biometan pod względem chemicznym jest równoważnikiem gazu ziemnego. Otrzymuje się go w wyniku beztlenowej fermentacji biomasy. Technologia jest więc dobrze znana i bardzo sprawna. Wykorzystuje się ją w tradycyjnych biogazowniach, gdzie następnie pozyskany surowiec spalany jest w celu uzyskania energii elektrycznej i cieplnej.

Typowy biogaz uzyskany z fermentacji biomasy – roślin energetycznych oraz odpadów rolniczych i spożywczych – składa się przeważnie w około 75% z metanu, 20% z CO2, oraz w pozostałych 5% z siarkowodoru, tlenku węgla, azotu, tlenu i wodoru.

Najważniejsze jest jednak to, że biogaz można oczyścić stosując odpowiedni proces przemysłowy, uzyskując w ten sposób niemal czysty biometan, który nadaje się do wtłoczenia bezpośrednio do istniejącej instalacji gazu ziemnego – uzupełniając lub całkowicie zastępując zasoby tego ostatniego.

Projekt „Urban Biogas”

O tym, że technologia pozyskiwania biogazu jest w pełni funkcjonalna i stosunkowo niedroga – wiadomo. Jak dotąd jednak nikomu nie udało się wypracować skutecznej, uniwersalnej strategii jego wykorzystania na dużą, komercyjną skalę. Biogazownie rolnicze, a nawet przemysłowe bowiem – to jedno, spożytkowanie biometanu do miejskich lub wręcz ogólnokrajowych celów energetycznych – to już zupełnie inna sprawa.

Z tego założenia wyszli twórcy projektu „Urban Biogas” koordynowanego przez WIP Renewable Energies z Niemiec. Głównym celem inicjatywy jest promocja wykorzystania biometanu w celu wtłaczania go do istniejącej miejskiej sieci gazowej. Podstawowym zadaniem roboczym projektu jest natomiast właśnie wypracowanie w związku z tym koncepcji rynkowej opartej na założeniu „Waste to Biomethan”.

„Produkcja biogazu z odpadów może w znaczącym stopniu przyczynić się do osiągnięcia celów unijnych celów w zakresie gospodarki odpadami oraz energii odnawialnej. W połączeniu z wzbogaceniem go do jakości biometanu i wtłaczaniem go w tej postaci do sieci gazowej daje to ogromny potencjał do wykorzystania odnawialnych energii na terenach miejskich.” – czytamy na oficjalnej stronie internetowej.

Takie podejście do tematu docenione zostało przez Komisję Europejską, która objęła pomysł patronatem programu „Inteligentna Energia dla Europy”.

Za genezą „Urban Biogas” stoi twarda rzeczywistość objawiająca się tym, że w większości miast europejskich efektywne gospodarowanie odpadami stoi na bardzo niskim poziomie. Wszelkiego rodzaju śmieci trafiają na wysypiska, a tymczasem liczne pozostałości organiczne, czy resztki spożywcze można przecież wykorzystać do zasilania tak zwanego „zamkniętego cyklu obiegu substratu” w typowych biogazowniach. W ten sposób nie tylko uzyskany zostałby biometan, ale duża część komunalnych odpadów stałoby się na powrót przydatnymi surowcami.

„Współpraca w projekcie obejmuje szereg działań, jedną z cennych korzyści jest wymiana doświadczeń pomiędzy partnerami oraz wspólne wypracowanie nowych modeli rozwoju biznesowego współpracy miasta z inwestorami, w sposób, który zapewni maksymalne korzyści dla miasta, a jednocześnie zapewni inwestorom konkretne profity. Proces oparty jest o konsultacje społeczne, panele eksperckie (tzw. task force), realizowane przy udziale polskich partnerów projektu – Polish Biogas Association i PAE, a także o szereg innych dodatkowych działań.”– tłumaczy Piotr Pawelec z Podkarpackiej Agencji Energetycznej Sp. z o.o.

Ile gazu w gazie?

Oczyszczanie biogazu w celu pozyskania nadającego się do zastosowania w komunalnej sieci gazowej metanu, może odbywać się różnymi metodami. Zastosowanie odpowiedniej technologii zależy zarówno od warunków ekonomicznych, wymaganej normy czystościowej, jak i rzeczywistego składu powstałego w wyniku fermentacji beztlenowej biogazu.

Jednym ze sposobów jest mycie chemiczne, podczas którego aminy związują – wiązaniami chemicznymi -  dwutlenek węgla, tym samym zwiększając zawartość metanu w biogazie. Innym sposobem może być… mycie biogazu wodą. Przepuszczona przezeń woda pod ciśnieniem – dzięki działaniu podstawowych sił fizycznych – po prostu wymywa CO2. Do zwiększenia zawartości „gazu w gazie” można również wykorzystać zjawisko adsorpcji (którego nie należy mylić z „absorbcją”). W takim procesie sprężony gaz przepływa przez specjalny filtr węglowy zatrzymujący dwutlenek węgla. Ze szczytu kolumny adsorpcyjnej wydobywa się doskonale oczyszczony biometan.

Technologia – jak widać – nie jest wyjątkowo skomplikowana. Podstawowa instalacja typowej biogazowni rolniczej to wydatek minimum 500 tysięcy złotych. Uzupełnienie jej o instalację oczyszczania biogazu zwiększy te koszty co najmniej dwukrotnie. W zastosowaniach na większą skalę jednak cała inwestycja zaczyna robić się opłacalna, bowiem w ostatecznym rozrachunku cena biometanu okazuje się niższa od ceny gazu ziemnego.

W 2010 roku cena metra sześciennego gazu ziemnego wynosiła nieco ponad 2 złote. Według szacunków koszt tej samej ilości biometanu można obniżyć do około 60% tej kwoty. Dla średniej wielkości miasta jest to niebagatelna kwota w skali roku, którą można przeznaczyć na przykład na poprawę infrastruktury drogowej, edukację, czy cele kulturalne.

Trzeba także pamiętać, że według ekspertów koszt wytwarzania biogazu jest odwrotnie proporcjonalny do skali instalacji – maleje wraz ze wzrostem jej wielkości.

Nie bez znaczenia pozostają również względy środowiskowe. Wdrożenie instalacji biogazowych pozwoli na zracjonalizowanie komunalnej gospodarki odpadami, zmniejszy koszty ich składowania i utrzymywania wysypisk oraz drastycznie obniży emisję dodatkowego dwutlenku węgla do atmosfery.

Rzeszów stawia na biogaz

W projekcie „Urban Biogas” bierze udział 5 europejskich miast. Jednym z nich jest Rzeszów. Ten wybór nie jest zaskakujący. Niespełna 180-tysięczne miasto jest bowiem od pewnego czasu jednym z najbardziej dynamicznie rozwijających się pod względem gospodarczym obszarów miejskich w kraju. Jest również ośrodkiem typowo przemysłowym, a więc problemy ekologiczne i bolączki związane z zanieczyszczeniami środowiska są mu bardzo bliskie.

Propozycję udziału w programie otrzymał jednak Rzeszów późno, by udało się przeprowadzić na czas wszystkie procedury decyzyjne, dlatego bezpośrednim partnerem została Podkarpacka Agencja Energetyczna Sp. z o.o. Miasto jednak jest udziałowcem Spółki.

„Propozycja współpracy w ramach projektu wpłynęła ze strony innego polskiego partnera projektu – Polskiego Stowarzyszenia Biogazu (PBA), które szukało miasta skłonnego zaangażować się w realizację projektu. O propozycji dla Rzeszowa przesądziło kilka czynników: miasto od lat angażuje się bardzo w rozwój miejskiego transportu opartego o CNG (dysponując największą w Polsce flotą miejskich autobusów napędzanych tym paliwem), planuje też inwestycję wykorzystującą miejskie odpady do zagospodarowania w sposób energetyczny, przy czym sposób tej utylizacji nie jest jeszcze do końca przesądzony, jedną z możliwości jest wytworzenie biogazu. Te czynniki przyczyniły się do wyboru Rzeszowa.” – wyjaśnia Piotr Pawelec.

W mieście od 1988 roku funkcjonuje również bardzo sprawna mechaniczno-biologiczna oczyszczalnia ścieków. Osad z zanieczyszczeń powstały w ostatnim etapie odbywającego się tu procesu oczyszczania zostaje przepompowany do czterech wydzielonych komór, gdzie zachodzi jego beztlenowa fermentacja. W jej wyniku otrzymywana jest tak zwany „ustabilizowany osad przefermentowany” oraz oczywiście… biogaz! Ten ostatni jest – jak dotąd – w agregatach kogeneracyjnych przetwarzany w celu uzyskania energii cieplnej i elektrycznej.

Wszystkie te okoliczności sprawiają, że miasto jest idealnym kandydatem do udziału w pilotażowym programie projektu „Urban Biogas”.

Każdy wygrywa

Podniesienie jakości biometanu i wprowadzenie go do „naturalnej” sieci gazowej jest doskonałym sposobem na efektywne wykorzystanie odnawialnych źródeł energii na obszarach miejskich.

W niemieckim Rostoku przez długie lata miejskie odpady organiczne trafiały do Organic Recovery Center, gdzie przerabiane były między innymi na kompost. Od roku 2010 przetwarzane są na biogaz, który następne wykorzystywany jest do produkcji energii cieplnej i elektrycznej. W 2011 roku uruchomiono instalację oczyszczania biogazu i od tego czasu wysokiej jakości biometan pompowany jest do miejskiej sieci gazowej. Działania te doprowadziły do redukcji emisji dwutlenku węgla o ponad 15 000 ton rocznie.

W Madrycie do produkcji biogazu wykorzystywane są odpady organiczne pochodzące z gospodarstw domowych. Instalacja jest w stanie wytworzyć niemal 34 miliony metrów sześciennych biogazu w ciągu roku. Jest on oczyszczany do postaci biometanu, a średnio 2600 metrów sześciennych na godzinę zużywa się w charakterze paliwa dla 250 pojazdów komunikacji miejskiej. Roczna redukcja emisji CO2 do atmosfery, to aż 300 000 ton.

To tylko wybrane przykłady. Podobnych instalacji w Europie działa dość dużo. Wartym podkreślenia jest fakt, że w większości z nich koszt produkcji 1 m3 biogazu nie przekracza 5 eurocentów. Jak widać więc – oszczędności finansowe oraz pozytywny wpływ na środowisko, są nie do przecenienia. A to przecież tylko część korzyści.

Projekt „Urban Biogas” wydaje się zatem mieć dużą przyszłość. Jeśli uda się zrealizować założone cele, można będzie mówić o dużym sukcesie, który w wymierny sposób przełoży się zarówno na aspekty środowiskowe, jak i na jakość funkcjonowania gospodarki na obszarach, gdzie wdrożone zostaną wypracowane strategie. Rzeszów – jako pierwsze polskie miasto – ma szansę stać się częścią tego sukcesu.

„Największą korzyścią dla miasta będzie urynkowiony model współpracy między samorządem a inwestorem, z całą logistyką, siecią zależności itp. Zaproponowane zostaną też rozwiązania techniczne o najlepszej ekonomice. Dzięki szkoleniom, panelom eksperckim oraz założeniom kampanii promocyjnej, a także dzięki wymianie doświadczeń z partnerami z całej Europy miasto dostanie do wykorzystania gotowe modele, które pozwolą szybko wdrożyć najkorzystniejsze rozwiązania.” – podkreśla Piotr  Pawelec z Podkarpackiej Agencji Energetycznej.

Adam Czajczyk

zdjęcia:  Urban Biogas, wikimedia (lic. Public Domain)