Zwiększanie udziału odnawialnych źródeł energii, w tym biomasy, w całym miksie energetycznym ma ogromne znaczenie.
Zrównoważona biomasa jako odnawialne źródło energii wydaje się być paliwem przyszłości. Producenci ciepła i energii elektrycznej z różnych powodów potrzebują zero- lub niskoemisyjnego źródła dla zapewnienia dostaw energii elektrycznej i cieplnej.
– Wobec niedoboru paliwa gazowego zrównoważona biomasa pełni rolę paliwa odnawialnego – mówił Dawid Klimczak, prezes GreenX Utility z Poznania podczas XI Forum Biomasy, Peletu i Paliw Alternatywnych w Zabrzu. – Jeszcze niedawno zakładano, że w 2030 roku będzie się zużywać 30-40 mld m3 gazu w przerobionych blokach energetycznych. Od paru miesięcy wiadomo, że tak się nie stanie.
Potencjał dla biomasy
W minionych latach dyskutowano, jak dokonać konwersji krajowej energetyki zawodowej, która w 70 proc. oparta była na węglu, na energetykę odnawialną. Wszak trudno oprzeć energetykę o źródła praktycznie niesterowalne, takie jak fotowoltaika czy energetyka wiatrowa. Są to gałęzie rozwojowe, znacząco wspierające systemy produkcyjne, ale niestabilne i trudne do sterowania popytem i podażą.
– Biomasa drzewna i leśna może zastąpić gaz ziemny w pewnym stopniu i może być szybkim sposobem konwersji istniejących bloków węglowych, przy jednocześnie niskich kosztach inwestycyjnych i eksploatacyjnych – mówił Dawid Klimczak. – U nas rynek biomasy, ze względu na niezbędną skalę przekształceń w elektrowniach, może w przeciągu 10-15 lat wzrosnąć o 150-200 mln t. Trzeba tylko zapewnić odpowiedni system wsparcia dla inwestorów, ale i dla banków, które chcą takie projekty finansować. Muszą się znaleźć spore środki finansowe, rzędu nawet miliardów złotych. Już dzisiaj mamy trzy możliwe rozwiązania. Jedno z nich jest dobrze funkcjonujące – rynek mocy, który istnieje od kilku lat w Polsce, natomiast aukcje OZE tak naprawdę nie zaistniały. I jest jeszcze premia kogeneracyjna, dedykowana dla małych jednostek kogeneracyjnych, do 25 MW.
Kluczowa jest kwestia zmian w systemie aukcyjnym OZE. Nie można w kraju znaleźć dostawcy biomasy na okres 10-15 lat, po określonych kosztach. Koszyki aukcyjne raz są wystawiane, po czym znikają.
– A ponadto warunkiem przeprowadzenia aukcji są trzy wiążące oferty, o co też trudno – mówił prezes firmy, która jest brokerem biomasy, łącząc polskich producentów z zachodnioeuropejskimi odbiorcami. – Współpracujemy z największymi podmiotami międzynarodowymi. Poszukujemy dostawców na terenie Polski oraz regionu Europy Środkowo-Wschodniej, mogących sprostać wymaganiom odbiorców peletu przemysłowego. Minimalny wolumen kontraktacji to 4 000 ton dla pojedynczej dostawy. Możemy zapewnić tartakom wieloletnie kontrakty na odbiór paliwa odnawialnego, jakim jest pelet drzewny. Natomiast w systemie aukcyjnym powinno się zmienić ustalenie wolumenu dostaw surowca, który od początku byłby znany wszystkim uczestnikom rynku na przynajmniej kolejne 5 lat, żeby duże grupy energetyczne miały pewność sensu transformacji paliwowej. Minimalny wolumen to paliwo dla jednostki o mocy 500 MW, przy średnim czasie pracy 7 500 godzin pracy w roku. Bo jednostki cieplne i energetyczne poruszane biomasą są w sieci traktowane jako podstawowe i mają priorytet pracy.
Światowe doświadczenia
Największym w Europie zrealizowanym projektem dekarbonizacji jest przekształcenie elektrowni węglowej Drax w North Yorkshire w źródło wykorzystujące wyłącznie zrównoważoną biomasę, które dostarcza 16 proc. energii odnawialnej w Wielkiej Brytanii. Stworzono zakład o mocy równej 1,5 Elektrowni Połaniec, wyłącznie korzystający z biomasy.
– Zadbano tam o dostawę paliwa spalanego w dużych ilościach – mówił Dawid Klimczak. – Ponieważ 6 mln ton biomasy nie da się kupić na aukcjach, dlatego w południowo-wschodnich stanach USA zbudowano fabryki peletu drzewnego.
Drax Group, wiodący na świecie producent i użytkownik zrównoważonej biomasy, otworzył w kwietniu kolejną nową fabrykę peletu w Demopolis w Alabamie, w którą zainwestował ponad 100 mln dol. Zakład będzie produkował 360 000 ton zrównoważonego granulatu biomasy rocznie z pozostałości tartacznych, takich jak trociny, wióry i zrębki.
Podróż ponad połowy peletu drzewnego, którego Drax używa do wytwarzania energii elektrycznej, ma swoje początki w rozległych lasach w południowych Stanach Zjednoczonych. Drewno o niskiej wartości, głównie wycięte w ramach cyklu wzrostu lasów, jest zbierane w odpowiedzialny i zrównoważony sposób, aby wytwarzać pelety drzewne o wysokiej gęstości, które elektrownia Drax wykorzystuje do produkcji ponad 60 proc. energii elektrycznej.
Po granulacji w lokalnych zakładach, biomasa jest transportowana zamkniętymi wagonami i ciężarówkami do portu Greater Baton Rouge na rzece Missisipi. Tam ładunki z ciężarówek i pociągów są rozładowywane do jednego z dwóch zbiorników do przechowywania biomasy. Każdy mieści 40 000 t biomasy, która następnie jest załadowywana na statki w celu ich podróży transatlantyckiej. Pokonują one w ciągu 19 dni trasę 8 000 mil i w Wielkiej Brytanii są rozładowywane w specjalnie zaprojektowanym porcie biomasy w Peel Ports w Liverpoolu. Śruba Archimedesa usuwa granulki z ładowni statku i transportuje je na taśmę przenośnikową, która ładuje je do pociągów. Można przeładowywać łącznie do 12 mln t biomasy rocznie. Brytyjskie wagony zostały zaprojektowane specjalnie do przewozu peletu drzewnego. Sprytna konstrukcja zapewnia zmaksymalizowanie przestrzeni ładunkowej wewnątrz każdego wagonu w pociągach przewożących duże ładunki do elektrowni Drax w Selby w North Yorkshire. Średnio 14 pociągów przyjeżdża do zakładu każdego dnia i łącznie rozładowuje się około 20 000 t peletu dziennie, do czterech gigantycznych zbiorników, z których każdy może pomieścić około 80 000 t peletu. Ostatnia droga peletu wiedzie systemem przenośników do kotłów.
– Pomimo liczby przejechanych mil, podróż biomasy jest śledzona i odpowiednio zarządzana, żeby łańcuch dostaw do elektrowni Drax był tak niskoemisyjny, jak to tylko możliwe – zapewniają menedżerowie brytyjskiego zakładu energetycznego. – W rezultacie, nawet biorąc pod uwagę wszystkie emisje w łańcuchu dostaw, wytwarzana energia jest obciążona emisją dwutlenku węgla, która jest o ponad 80 proc. niższa niż w procesie spalania węgla.
Dostawy z USA i Kanady
Fabryki peletu w Demopolis i Aliceville realizują plany Grupy Drax, dotyczące zwiększenia produkcji peletu, aby sprostać rosnącemu zapotrzebowaniu w Europie na odnawialną energię elektryczną, zmniejszając emisje zgodnie z globalnymi celami klimatycznymi. Grupa posiada 17 działających peletowni, o przerobie rocznym 4,6 Mt, ale planuje zwiększyć roczną zdolność produkcyjną peletu do 8 mln t do 2030 r., żeby pomóc w zaspokojeniu własnych wymagań, a także potrzeb klientów w Europie, w związku z oczekiwanym wzrostem globalnego popytu na paliwo niskoemisyjne.
– Przykłady z Wielkiej Brytanii czy z Danii, gdzie też stworzono zakłady o mocach większych od Elektrowni Połaniec, wyłącznie korzystających z biomasy, pokazuje sens konwersji bloków węglowych na biomasę – przekonuje prezes GreenX Utility. – Problemem staje się w naszym kraju pozyskanie tak dużych ilości biomasy. Wszak w Polsce nie można podpisać z Lasami Państwowymi kontraktu wieloletniego, więc alternatywne kierunki dostaw to USA i Kanada. Są tam firmy produkujące po 6 mln ton biomasy rocznie, z perspektywą wytwarzania nawet 13 mln ton w 2030 r.
Alternatywne kierunki dostaw
Skąd polskie elektrownie i ciepłownie mogą pozyskać duże ilości biomasy? Dotychczas była ona sprowadzana z Białorusi i Ukrainy, trochę z Rosji oraz z krajów bałtyckich.
– Alternatywne kierunki to USA i Kanada – twierdzi Dawid Klimczak. – Działa w tych regionach choćby Enviva, będąca największym producentem peletu drzewnego i posiadająca dziesięć zakładów, której przedstawicielem w Polsce jest GreenX Utility. Lasy tam rosną szybko i są traktowane jak uprawy rolne. Właściciele zapewniają tarcicę budownictwu drewnianemu, natomiast reszta surowca trafia do przemysłu papierniczego oraz jest przerabiana na biomasę. Prywatni właściciele lasów zawierają 15-20-letnie kontrakty z firmami, które rozwijają się, bo mają zapewniony surowiec drzewny.
Wsadem są kora, trociny oraz niepełnowartościowe drewno – szczyty, korzenie, pnie z przecinki, które nie zostały wykorzystane w budownictwie i przemyśle papierniczym. Model biznesowy bazuje na niezależnej kontroli certyfikacji pochodzenia wsadu oraz zwiększaniu areału lasów jako rodzaju inwestycji długoterminowej na obszarze ponad 1 mln km2.
– Ze źródeł w USA możliwe jest pozyskanie dla projektów konwersji w Polsce nawet kilku milionów ton peletu rocznie – zapewniał w Zabrzu Dawid Klimczak, podczas konferencji zorganizowanej przez powermeetings.eu. – Tym samym istnieje potencjał ograniczenia importu węgla dla energetyki i ciepłownictwa. W modelu długoterminowym możliwe jest zabezpieczenie stałej ceny na okres trwania kontraktu. Jest to szczególnie istotne z punktu widzenia zabezpieczenia swojej pozycji po stronie kosztowej w sytuacji sprzedaży energii elektrycznej wytwarzanej z biomasy w systemie aukcji OZE lub kontrakcie PPA, które są umowami długoterminowymi, co najmniej 5-letnimi, choć standardem na rynku europejskim są umowy zawierane na 15 lat, a na rynku amerykańskim nawet na 20 lat. I właśnie w kontrakcie wieloletnim możliwe jest zabezpieczenie dużych ilości biomasy. Preferowane rozwiązania to np. 80 proc. dostaw zabezpieczanych w kontrakcie wieloletnim, a pozostałe 20 proc. w kontraktach jednorazowych, czyli w Spot.
Współpraca krajowych nabywców peletów z amerykańskimi dostawcami wiąże się z rozwinięciem logistyki transportu i składowania, ponieważ statek przywozi 30-60 tys. t peletu, który trzeba zmagazynować.
Co zapewnia konwersja z węgla na biomasę?
Przede wszystkim uniezależnienie się od dostaw węgla niskokalorycznego, ale także wykorzystanie istniejącej infrastruktury wytwórczej, co jest dzisiaj ważne, bo stawianie nowych bloków cieplnych czy energetycznych nie jest tanie ani łatwe, ani szybkie ze względu na długi proces uzyskiwania pozwoleń. Budowa nowego bloku trwa około 10 lat, natomiast konwersja w Wielkiej Brytanii czy Danii zajęła 2-3 lata.
Biomasa zrównoważona spełnia kryteria efektywności, bo nie ma opłat z tytułu emisji CO2, które rosną. Dzisiaj to około 100 euro/tonę, a perspektywa to 200 euro/tonę w 2030 r., co będzie determinowało cenę energii na rynku hurtowym.
Potencjalne korzyści z konwersji na zrównoważoną biomasę będą możliwe, jeśli wzrost udziału niestabilnych aukcji OZE pójdzie w parze z zawsze dostępnymi źródłami mocy, pracującymi w systemie, będzie kontynuowane wykorzystanie obiektów dotąd węglowych, poddawanych przebudowie. Musi postępować wdrażanie ograniczeń dotyczących kosztów emisji CO2 oraz powinny być zapewnione dostawy biomasy z importu, wspierające bezpieczeństwo energetyczne i zrównoważony rozwój, a także maksymalnie wykorzystywane lokalne, certyfikowane źródła paliw. Kryteria zrównoważonego rozwoju, określone w RED II, i niezależna certyfikacja byłyby gwarancją, że do Polski trafiałaby wyłącznie biomasa będąca rzeczywistym OZE.
~ Jerzy Piątkowski