Περιφερειακό Σημείο Δικτύωσης Βιομάζας

Transcript

1 Greek Albanian cross border cooperation in Biomass Exploitation GREECE ALBANIA IPA CROSS BORDER PROGRAMME WP4: Regional Network Point September 2015 Prepared by: 1

2 Πίνακας περιεχομένων 1. Εισαγωγή στο πρόγραμμα GABE Εφοδιαστική Αλυσίδα Βιομάζας Τυπική διάταξη Χαρακτηριστικά εφοδιαστικής αλυσίδας Από την Βιομάζα στη Βιοενέργεια Μεθοδολογία Προφίλ της Περιφέρειας Δυτικής Μακεδονίας Γεωγραφικά χαρακτηριστικά Κλιματολογικά χαρακτηριστικά Υποδομές Πρώτες ύλες Ισχύουσες πολιτικές Οικονομικά χαρακτηριστικά Χαρακτηριστικά αγοράς Θερμότητα και ηλεκτρισμός/συμπαραγωγή (ΣΗΘ) Case studies Μελέτες Περιπτώσεων Μελέτη σκοπιμότητας σταθμού παραγωγής pellet σε συνδυασμό με σταθμό παραγωγής βιοαερίου συνδυασμένου κύκλου στο Δήμο Σερβίων Βελβεντού Προμελέτη Σκοπιμότητας για την αντικατάσταση λέβητα στο Δημοτικό Κολυμβητήριο του Δήμου Γρεβενών Μικρή εγκατάσταση τηλεθέρμανσης στην τοπική κοινότητα Ξινό Νερό στο Δήμο Αμυνταίου Παραγωγή βιοαερίου από μονάδες παραγωγής γούνας της Καστοριάς

3 1. Εισαγωγή στο έργο GABE Η Αλβανία και η Ελλάδα αναζητούν νέες ευκαιρίες στον ενεργειακό τομέα. Ο συγκεκριμένος τομέας ενδιαφέροντος έχει μεγάλη δυνατότητα να γίνει ένα ενεργειακό σημείο αναφοράς για συλλογή βιομάζας και παραγωγή βιοκαυσίμων, καθώς συνδυάζει την ύπαρξη στρατηγικής γεωπολιτικής και οικονομικής θέσης των χωρών αυτών με την αφθονία των βιομαζικών πηγών. Βάσει αυτών των γεγονότων, το συγκεκριμένο έργο αφορά στην εφαρμογή δράσεων, οι οποίες έχουν ως σκοπό την προώθηση της ανάπτυξης βιώσιμης παραγωγής και εμπορευματοποίησης της βιομάζας στην επιλεγμένη περιοχή ανάμεσα στην Ελλάδα (Δυτική Μακεδονία) και στην Αλβανία (Νομός Κορυτσάς). Οι δράσεις του έργου στοχεύουν στη διάδοση πληροφοριών και στην ενίσχυση της δημοσιότητας των αποτελεσμάτων του έργου, στην ανάπτυξη ευνοϊκών στρατηγικών για την προώθηση της βιοενέργειας, στην αξιολόγηση περιοχών ως προς την δυναμική και τις προοπτικές ανάπτυξης τους και τέλος στη δημιουργία μιας βάσης δεδομένων για μια ακμάζουσα αγορά. Ειδικότερα, οι στόχοι του έργου είναι: Ενίσχυση της ανάπτυξης προς μια βιώσιμη, ανταγωνιστική και ολοκληρωμένη διασυνοριακή περιοχή στον τομέα της αειφόρου χρήσης της βιοενέργειας. Δημιουργία μιας διασυνοριακής και διαπεριφερειακής δικτύωσης για τη διευκόλυνση ανταλλαγής πληροφοριών και γνώσης. Συντονισμός αναπτυξιακής πολιτικής. Σχεδιασμός εργαλείων εφαρμογής για την προώθηση της βιοενέργειας. Δημιουργία ενός δικτύου για την ανάπτυξη της περιφερειακής αγοράς βιοενέργειας. Στόχος του παραδοτέου: Το έργο (και το συγκεκριμένο παραδοτέο) έχουν ως σκοπό να βοηθήσουν τις ΜμΕ (Μικρομεσαίες επιχειρήσεις) να αξιολογήσουν την αγορά βιοενέργειας στη διασυνοριακή περιοχή μεταξύ της Δυτικής Μακεδονίας και της Κορυτσάς και να υποστηρίξουν τη διαδικασία λήψης αποφάσεων με σκοπό να επενδύσουν στη συγκεκριμένη περιοχή. Περισσότερες πληροφορίες είναι διαθέσιμες σε ηλεκτρονική μορφή στην ιστοσελίδα του έργου: Ή δια ζώσης στο: Περιφερειακό Σημείο Δικτύωσης Διεύθυνση: Περιφέρεια Δυτικής Μακεδονίας, Περιοχή Ζ.Ε.Π., Κοζάνη Τηλέφωνο: , infogr@gabeproject.com 3

4 2. Εφοδιαστική Αλυσίδα Βιομάζας Η βιομάζα βρίσκει πολλές χρήσεις. Ως ενεργειακή πηγή είναι ιδιαίτερα ευπροσάρμοστη, παράγει ηλεκτρισμό, θερμότητα και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή βιοκαυσίμων. H παραγωγή βιομάζας δημιουργεί απασχόληση στον αγροτικό και δασικό τομέα, αλλαγή στο παραγωγικό τοπίο και αλλαγή στη νοοτροπία των πληθυσμών για την αξία των απορριμμάτων και των υπολειμμάτων. Η αποδοτική διαχείριση των εφοδιαστικών αλυσίδων βιομάζας για την παραγωγή ενέργειας περιλαμβάνει μια πολύπλοκη διαδικασία λήψης αποφάσεων υπό συνθήκες αβεβαιότητας. Η παραγωγή ενέργειας από βιομάζα απαιτεί αποκεντρωμένο σύστημα παραγωγής και την υπέρβαση τεχνικών, θεσμικών και κοινωνικών εμποδίων. Επιπλέον, αν η εφοδιαστική αλυσίδα δεν εφαρμοστεί και λειτουργήσει κατάλληλα, η παραγωγή ενέργειας μπορεί να έχει σε σύντομο διάστημα αντίξοες τοπικές επιπτώσεις όπως η αλλαγή του τοπίου και η χρήση γης και η υπερβολική ζήτηση σε υδάτινους πόρους. Τα πλεονεκτήματα από την άλλη πλευρά, όπως ο περιορισμός των αερίων του θερμοκηπίου διαχέονται παγκόσμια και μακροπρόθεσμα και επομένως δεν έχουν σαφείς επιπτώσεις και αντίκτυπο στη λήψη αποφάσεων σε τοπικό επίπεδο [1]. Η ακαδημαϊκή κοινότητα έχει επίσης δείξει μεγάλο ενδιαφέρον για την ενεργειακή αξιοποίηση της βιομάζας. Αρκετές μελέτες έχουν διεξαχθεί για την πρόβλεψη της συμβολής της βιομάζας στο μελλοντικό ενεργειακό εφοδιασμό, τόσο σε περιφερειακό όσο και σε παγκόσμιο επίπεδο. Όλες αυτές οι μελέτες καταλήγουν στο συμπέρασμα ότι η χρήση της βιομάζας θα αυξηθεί σημαντικά τα επόμενα χρόνια. Παρ 'όλα αυτά, δεν υπάρχει συναίνεση σχετικά με το μέγιστο επίπεδο εκμετάλλευσης της βιομάζας [2]. Ένα από τα πιο σημαντικά εμπόδια στην αυξημένη χρήση βιομάζας στον ενεργειακό εφοδιασμό είναι το κόστος της αντίστοιχης αλυσίδας εφοδιασμού και η τεχνολογία για τη μετατροπή της βιομάζας σε χρήσιμες μορφές ενέργειας. Επομένως, είναι φυσικό ότι πολλές προσπάθειες έχουν γίνει μέχρι σήμερα για την προσομοίωση και τη βελτιστοποίηση μιας συγκεκριμένης αλυσίδας εφοδιασμού βιομάζας με την προϋπόθεση ότι σημαντικές μειώσεις κόστους θα μπορούσαν να προέρχονται από την πιο αποδοτική διακίνηση εμπορευμάτων. 2.1 Τυπική διάταξη Η ολοκληρωμένη διαχείριση της βιομάζας προϋποθέτει βέλτιστα σχεδιασμένα συστήματα παραγωγής συλλογής διάθεσης της βιομάζας που εγγυώνται την ικανοποίηση των ποιοτικών χαρακτηριστικών της, όπως αυτά απαιτούνται από τις τεχνολογίες μετατροπής της και τα τελικά προϊόντα. Παράλληλα, είναι απαραίτητα και τα οργανωμένα συστήματα [1] Παπαοικονόμου Απόστολος, «Διαχείριση Δικτύων Εφοδιαστικών Αλυσίδων για τη Παραγωγή Ενέργειας από Βιομάζα», Διπλωματική εργασία, Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών στη Διοίκηση Επιχειρήσεων, Πανεπιστήμιο Μακεδονίας, Ιανουάριος 2010 [2] Rentizelas A., Tolis A., Tatsiopoulos I., Logistics issues of biomass: The storage problem and the multi biomass supply chain, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 13 (2009)

5 συλλογής και διάθεσης, προσαρμοσμένα στα αγροτικά και δασικά υπολείμματα που θα συντελέσουν στην οικονομική αξιοποίηση της διαθέσιμης βιομάζας [1]. Μια τυπική διάταξη μιας εφοδιαστικής αλυσίδας βιομάζας περιλαμβάνει πολλές διακριτές διαδικασίες. Τα βασικά μέρη είναι η παραγωγή βιομάζας (σε μία ή πολλαπλές τοποθεσίες), η προεπεξεργασία (σε ένα ή περισσότερα στάδια), η αποθήκευση (σε ένα ή περισσότερα σημεία), η μεταφορά (χρησιμοποιώντας ένα ή περισσότερα μέσα) και η ενεργειακή μετατροπή. Συλλογή ή ανάκτηση είναι το στάδιο του μαζέματος της βιομάζας. Μπορεί να είναι μια απλή διεργασία συλλογής υλικού που παράγεται ως υπόλειμμα μιας κύριας δραστηριότητας (π.χ. παραγωγή ξυλείας) ή ως το κύριο προϊόν της διεργασίας (π.χ. αραίωση, ενεργειακές καλλιέργειες, κτλ). Η απομάκρυνση είναι απαραίτητη όταν η βιομάζα συλλέγεται σε δασικές συστάδες ή σε αγροτεμάχια, όπου η προσβασιμότητα είναι κακή και το υλικό βρίσκεται διάσπαρτο σε όλη την περιοχή. Με το στάδιο αυτό, η πρώτη ύλη συγκεντρώνεται στην άκρη του δρόμου ή σε κάποιο άλλο εύκολα προσβάσιμο μέρος (άνοιγμα, κτλ). Η μετατροπή χρειάζεται εν γένει για τη διευκόλυνση του χειρισμού, της μεταφοράς, της αποθήκευσης και της ποιότητας της βιομάζας. Συνήθως περιλαμβάνει συμπίεση των υπολειμμάτων (π.χ. δεματοποίηση, μείωση μεγέθους, επεξεργασία, κτλ) και σε μερικές περιπτώσεις απομάκρυνση μη επιθυμητών τμημάτων (για παράδειγμα όταν αφαιρούνται τα κλαδιά από δέντρα για την παραγωγή βιομάζας υψηλής ποιότητας). Η μείωση μεγέθους είναι απλά μια μορφή μετασχηματισμού και είναι η μόνη διεργασία που θα πραγματοποιηθεί σίγουρα σε κάποιο σημείο της εφοδιαστικής αλυσίδας. Πράγματι, όλες πρακτικά οι διεργασίες ενεργειακής μετατροπής τροφοδοτούνται τελικά με τεμαχισμένη / θρυμματισμένη βιομάζα. Η μεταφορά στη μονάδα ή στο χώρο αποθήκευσης μπορεί να επιτευχθεί με ένα πλήθος μέσων (τρακτέρ και καρότσα, φορτηγό, τρένο, κτλ). Μπορεί να συνεισφέρει σε μεγάλο μέρος τους κόστους της εφοδιαστικής αλυσίδας (άνω του 50%) και πρέπει να σχεδιαστεί προσεκτικά. Το στάδιο της μετατροπής είναι απαραίτητο σε πολλές περιπτώσεις ώστε το σύστημα μεταφοράς να είναι οικονομικά αποδοτικό. Όταν η απόσταση είναι μικρή, η απομάκρυνση και η μεταφορά μπορούν να πραγματοποιηθούν σε ένα βήμα. Η αποθήκευση χρειάζεται εν γένει για την εξασφάλιση της προμήθειας του καυσίμου στην ενεργειακή μονάδα, για τη βελτίωση της ποιότητας της βιομάζας (π.χ. για να επιτευχθεί η φυσική ξήρανση) και για τη βελτιστοποίηση της εφοδιαστικής αλυσίδας. Η αποθήκευση είναι αναπόφευκτη όταν η βιομάζα είναι διαθέσιμη σε διαφορετική εποχή από αυτή της κατανάλωσής της, όπου η ξυλεία συλλέγεται το καλοκαίρι ενώ τα δίκτυα τηλεθέρμανσης λειτουργούν προφανώς το χειμώνα. Πολλοί διαφορετικοί παράγοντες πρέπει να εξεταστούν όταν αναλύονται οι δυνατές εφοδιαστικές αλυσίδες καύσιμης βιομάζας μιας δεδομένης περιοχής. Πρέπει να λαμβάνεται υπόψη ότι σε μια περιοχή μπορεί να συνυπάρχουν πολλά διαφορετικά είδη πρώτων υλών, 5

6 αλλά κάθε ένα από αυτά πρέπει να εξετάζεται ξεχωριστά ώστε να γίνει καλύτερα κατανοητό το δυναμικό τους και τα ειδικά χαρακτηριστικά τους [3]. Στην Εικόνα 1, παρουσιάζεται μια τυπική, αλλά απλή, εφοδιαστική αλυσίδα. Εικόνα 1.Τυπική εφοδιαστική αλυσίδα βιομάζας 2.2 Χαρακτηριστικά εφοδιαστικής αλυσίδας [2] Η εφοδιαστική αλυσίδα της βιομάζας παρουσιάζει πολλά διακριτά χαρακτηριστικά, τα οποία την διαφοροποιούν από μια τυπική εφοδιαστική αλυσίδα. Αρχικά, τα γεωργικά είδη βιομάζας συνήθως χαρακτηρίζονται από εποχιακή διαθεσιμότητα. Η περίοδος όταν αυτοί οι τύποι βιομάζας είναι διαθέσιμοι είναι πολύ περιορισμένη και καθορίζεται από την περίοδο συγκομιδής των καρπών, τις καιρικές συνθήκες και την ανάγκη για εκ νέου καλλιέργεια των εκτάσεων. Δεδομένου ότι οι περισσότερες εφαρμογές για την παραγωγή ενέργειας μέχρι σήμερα αφορούν τη χρήση της, υπάρχει ανάγκη για αποθήκευση πολύ μεγάλων ποσοτήτων βιομάζας για σημαντικό χρονικό διάστημα, εάν είναι επιθυμητή η λειτουργία ενός σταθμού καθ όλη τη διάρκεια του χρόνο. Το περιορισμένο χρονικό πλαίσιο για τη συλλογή μεγάλης ποσότητας βιομάζας οδηγεί επίσης σε σημαντικές εποχιακές ανάγκες πόρων, εξοπλισμού, όσο και εργατικού δυναμικού. Αυτή η εποχιακή ζήτηση μπορεί να αυξήσει το κόστος απόκτησης αυτών των πόρων, ενώ οδηγεί σε υποδεέστερη χρησιμοποίηση πόρων, ιδίως του χώρου αποθήκευσης. Τα προβλήματα που προκαλούνται από την εποχικότητα της διαθεσιμότητας μπορεί να αποφευχθούν, αν χρησιμοποιηθεί τύπος βιομάζας που είναι διαθέσιμος κατά την διάρκεια του έτους το οποίο είναι πολύ σπάνιο στην πράξη. Ένα άλλο χαρακτηριστικό της αλυσίδας εφοδιασμού βιομάζας είναι τα χαμηλής πυκνότητας υλικά. Ως αποτέλεσμα, υπάρχει αυξημένη ανάγκη για μεταφορά και διαχείριση του [3] Οδηγός Σχεδιασμού Βιοενεργειακών Συστημάτων BISYPLAN 6

7 εξοπλισμού, καθώς και για αποθηκευτικό χώρο. Το πρόβλημα αυτό ενισχύεται από τη χαμηλή τιμή θερμότητας, η οποία οφείλεται εν μέρει στην αυξημένη υγρασία των περισσότερων τύπων γεωργικής βιομάζας. Η χαμηλή πυκνότητα της βιομάζας αυξάνει περαιτέρω το κόστος συλλογής, χειρισμού, μεταφοράς και αποθήκευσης των σταδίων της αλυσίδας εφοδιασμού. Τέλος, διάφοροι τύποι βιομάζας απαιτούν προσαρμοσμένη συλλογή και διαχείριση του εξοπλισμού, που οδηγεί σε μια περίπλοκη δομή της αλυσίδας εφοδιασμού. Για παράδειγμα, υπάρχουν διαφορετικές απαιτήσεις για το χειρισμό και την μεταφορά του εξοπλισμού και της διαμόρφωσης του αποθηκευτικού χώρου, αν η βιομάζα είναι σε μορφή chips. Ως εκ τούτου, η μορφή με την οποία θα αγοράζεται η βιομάζα συχνά καθορίζει το επενδυτικό και λειτουργικό κόστος του αντίστοιχου συστήματος εκμετάλλευσης βιοενέργειας, καθώς επηρεάζει τις απαιτήσεις και τον σχεδιασμό της εφοδιαστικής αλυσίδας της βιομάζας. Όλοι οι παραπάνω παράγοντες οδηγούν σε αύξηση του κόστους της εφοδιαστικής αλυσίδας και απαιτούν ιδιαίτερη προσοχή στον σχεδιασμό ενός σταθμού παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας από βιομάζα, προκειμένου να μειωθούν οι αρνητικές επιπτώσεις στην οικονομική απόδοση ολόκληρου του συστήματος. Τα παραπάνω χαρακτηριστικά της εφοδιαστικής αλυσίδας συνοψίζονται στον Πίνακα 1. 7

8 Πίνακας 1. Χαρακτηριστικά εφοδιαστικής αλυσίδας [4] Στάδιο εφοδιαστικής αλυσίδας Επιλογές Βασικές μεταβλητές Παραγωγή βιομάζας Δασικά υπολείμματα Περίοδος συγκομιδής Κόστος παραγωγής (εξαρτάται Ενεργειακές καλλιέργειες από την τοποθεσία) Αγροτο βιομηχανικά οργανικά απόβλητα Επεξεργασία Αποθήκευση Δυναμικότητα εξοπλισμού Μείωση μεγέθους Αρχικό Κεφάλαιο & Κόστος Λειτουργίας και Συντήρησης Ξήρανση Κατανάλωση ενέργειας Πελλετοποίηση Απώλεια μάζας Δεματοποίηση Απώλεια υγρασίας Μεταφορά Φορτηγά Απόσταση, Ταχύτητα Τρένα Δυναμικότητα Πλοία Βάρος και όγκος προϊόντων Αρχικό Κεφάλαιο & Κόστος Λειτουργίας και Συντήρησης Κατανάλωση καυσίμου Χρόνος και κόστος μεταφοράς Μετατροπή σε ενέργεια Ενέργεια Βαθμός απόδοσης Μεθανόλη Πυρόλυση Αρχικό Κεφάλαιο & Κόστος Λειτουργίας και Συντήρησης 3. Από την Βιομάζα στη Βιοενέργεια [5] Η βιοενέργεια θα είναι ο βασικός πυλώνας των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας (ΑΠΕ) για την επίτευξη του στόχου στην Ευρώπη. Εκτός από τις εθνικές πρωτοβουλίες για την προσέλκυση επενδυτών, τα διασυνοριακά προγράμματα και η διεθνής συνεργασία θα αποκτήσουν μεγάλη σημασία στο μέλλον, πράγμα που συνεπάγεται τεράστιες επιχειρηματικές ευκαιρίες για τον κλάδο της βιοενέργειας, αφενός, και μείωση του κόστους για την επίτευξη των στόχων για τις ΑΠΕ από τα κράτη μέλη, αφετέρου. [4] Iakovou E., Karagiannidis A., Vlachos D., Samaras Z. and Malamakis, A Logistics issues related to the collection and pre treatment of organic substrates for energy production via thermal and biological processes, Proceedings of the10th Toulon Verona Conference Quality in Services: Higher Education, Health Care, Local Government, Tourism, Logistics, Thessaloniki, Greece, September (2007) [5] CROSSBORDER BIOENERGY.eu project / Prepared by the IEE project Cross Border Bioenergy, Cross Border Bioenergy supports the bioenergy industry in going international to diversity its sales markets. 8

9 Οι περισσότερες εταιρείες οι οποίες πιστεύεται ότι θα βοηθήσουν στην επίτευξη αυτού του στόχου είναι οι μικρές και οι μεσαίες επιχειρήσεις (ΜμΕ), οι οποίες έχουν ξεκινήσει επιχειρηματική δραστηριότητα σε τοπικό/περιφερειακό επίπεδο αλλά υστερούν στην εξαγωγή της τεχνογνωσίας καθώς στις οικονομικές δυνατότητες για να αναπτύξουν στρατηγικές στις διεθνείς αγορές. Για την ανάπτυξη της βιοενέργειας χρειάζονται αρκετές πληροφορίες σχετικά με την αγορά, όπως πληροφορίες για την αγροτική παραγωγή και για τις βιομηχανίες επεξεργασίας βιομάζας, εξειδικευμένο εργατικό δυναμικό, διαθέσιμους πόρους και τιμές, κόστη υποδομών και μεταφορών κλπ. Ως αποτέλεσμα οι επιχειρήσεις συχνά επικεντρώνονται σε εγχώριες αγορές αντί να επενδύσουν σε αγορές του εξωτερικού. Υπάρχει μεγάλος κίνδυνος για αυτές τις επιχειρήσεις να γίνουν ευάλωτες στις μεταβαλλόμενες συνθήκες του νομοθετικού πλαισίου των εγχώριων αγορών. Ακόμα η απόκτηση πληροφοριών σχετικά με τις δυνητικές αγορές του εξωτερικού και την αξιολόγηση των ξένων αγορών για την ελκυστικότητά τους με βάση τις τομεακές ανάγκες τους είναι μια πρόκληση για πολλές εταιρείες βιοενέργειας. Έτσι ζητούν τη στήριξη όσον αφορά στην πρόσβαση στοχευμένης ενημέρωσης και λήψη αποφάσεων σχετικά με τις στρατηγικές των εξαγωγών και τη διεθνοποίηση τους, και ελπίζουν ότι θα επωφεληθούν από τις επιχειρηματικές ευκαιρίες που παρέχονται από τις ευρωπαϊκές αγορές βιοενέργειας ενισχύοντας παράλληλα την ανάπτυξη των ΑΠΕ. Στο έργο GABE οι εταιρείες θα συνεργάζονται για τη συλλογή και την παρουσίαση στοχευμένων πληροφορίων για συγκεκριμένες αγορές βιοενέργειας σε μία ελεύθερα προσβάσιμη διαδικτυακή βάση δεδομένων και θα αναπτύξουν μια τυποποιημένη μεθοδολογία με την οποία αναλύονται τα στοιχεία σχετικά με την ελκυστικότητα της αγοράς. 3.1 Μεθοδολογία Η ελκυστικότητα της αγοράς για τα έργα βιοενέργειας εξαρτάται από μια εκτενή λίστα κριτηρίων, τα οποία επηρεάζουν την αξιολόγηση με διαφορετική βαρύτητα το καθένα. Παρά το γεγονός ότι υπάρχουν σημαντικοί παράγοντες επιτυχίας, όπως είναι η επαρκής και αξιόπιστη παροχή πρώτων υλών ή η δυνατότητα συμμετοχής νέων παραγόντων στις αγορές ενέργειας, υπάρχουν και άλλα κριτήρια, τα οποία, μπορούν να κρίνουν την επιτυχία ή την αποτυχία ενός έργου, όπως η σταθερότητα του πολιτικού συστήματος, η μακροπρόθεσμη αξιοπιστία και διάρκεια των πολιτικών αποφάσεων και τελευταίο αλλά όχι λιγότερο σημαντικό η συνολική οικονομική κατάσταση στις δύο χώρες/περιοχές στόχους. Τα χαρακτηριστικά που μπορούν να παρέχουν σημαντικές πληροφορίες σχετικά με τη διαθεσιμότητα της βιομάζας στη διάρκεια του έτους, ο ανταγωνισμός στην αγορά, η δυνατότητα προεπεξεργασίας ή προσωρινής αποθήκευσης, απαιτούνται για τη σταθερή λειτουργία ενός εργοστασίου παραγωγής ενέργειας με χρήση βιομάζας ως καύσιμο. Ένα σύνολο τέτοιων χαρακτηριστικών παρέχεται στον Πίνακα 2. Πρέπει να σημειωθεί ότι αυτά είναι ποιοτικά χαρακτηριστικά που μπορεί σε ορισμένες περιπτώσεις να μετατραπούν σε ποσοτικά. 9

10 Πίνακας 2. Επισκόπηση διαφόρων επιμέρους χαρακτηριστικών της βιομάζας σχετικά με θέματα κόστους και εμπορίας [6] Σταθερότητα χαρακτηριστικών Κλάσμα βιομάζας Γεωργία Κτηνοτροφία Βιομηχανία Σταθερά για κάθε γεωγραφική περιοχή Εξαρτώνται από την πρώτη ύλη και την εποχή Σταθερά για κάθε τομέα της βιομηχανίας Ανταγωνισμός στην αγορά Υψηλός, κυρίως με την κτηνοτροφία Κανένας, η αγορά μπορεί να προκύψει αν αυξηθεί η ζήτηση Υψηλός, σε συγκεκριμένες περιπτώσεις Κανένας για επικίνδυνα υλικά Κόστη προεπεξεργασίας Χαμηλά, κυρίως επιτόπια δεματοποίηση Υψηλά, η υγρασία πρέπει να απομακρυνθεί Υψηλά προς χαμηλά, ανάλογα με τη βιομηχανία Μεταφορικά κόστη Κόστη μετατροπής ενέργειας Μεσαία, λόγω μικρής πυκνότητας Χαμηλά, λόγω αποτέφρωσης Χαμηλά, υλικά υψηλής πυκνότητας Μεσαία, κυρίως λόγω χώνευσης Χαμηλά έως πολύ υψηλά εάν εμπλέκονται και επικίνδυνα υλικά Μεσαία έως υψηλά, ανάλογα με τα υλικά 4. Προφίλ της Περιφέρειας Δυτικής Μακεδονίας 4.1 Γεωγραφικά χαρακτηριστικά Συνολική επιφάνεια km 2 (7.2% του συνόλου της χώρας) [7] Συνολικός πληθυσμός κάτοικοι Περιφέρεια με χαμηλή πυκνότητα κατοίκων (30 κάτοικοι ανά km 2 / εθνικός μέσος όρος 80 κάτοικοι ανά km 2 ) 82% της συνολικής επιφάνειας είναι ορεινές και ημιορεινές περιοχές. Αυτό επίσης απεικονίζεται και στη κατανομή του πληθυσμού, καθώς το μεγαλύτερο μέρος του πληθυσμού (56%) ζει σε αγροτικές περιοχές. Δεδομένα σχετικά με τους τύπους χρήσης γης στις τέσσερις Περιφερειακές Ενότητες της Περιφέρειας παρουσιάζονται παρακάτω. [6] Karagiannidis A., Malamakis A. Inventorying the available biomass potential in the region of central Macedonia, Greece: Perspectives for energetic utilization, Proceedings of the 3rd Conference of Aristotle University s Environmental Council on Climate change, sustainable development and renewable energy sources Edited by: E. Tsiouris and M. Ananiadou Tzimopoulou, [7] Ελληνική Στατιστική Υπηρεσία, 10

11 Πίνακας 3: Χρήσεις γης στη Δυτική Μακεδονία [8] Χρήσεις γης Έκταση (στρ.) Ποσοστό Δάση και δασικές εκτάσεις (Forestry and woodland) ,93% Θαμνώδεις εκτάσεις (Shrubland) ,43% Βοσκότοποι (Pastures) ,08% Άγονη, αστική γη και ύδατα (Barren, urban land and water) % Καλλιεργήσιμη γη (Arable land) ,55% Σύνολο (Total) % 4.2 Κλιματολογικά χαρακτηριστικά Το κλίμα χαρακτηρίζεται ως ηπειρωτικό, με μερικές περιοχές να χαρακτηρίζονται ως αλπικές. Μέση ετήσια θερμοκρασία είναι οι 13 o C, η οποία κλιμακώνεται κατά τη διάρκεια της θερινής περιόδου (Ιούνιος Σεπτέμβριος). Η θερμότερη περίοδος είναι το τελευταίο δεκαήμερο του Ιουλίου και το πρώτο του Αυγούστου οπότε η μέση μέγιστη θερμοκρασία κυμαίνεται από 29 έως 35 o C. 4.3 Υποδομές Η Εγνατία Οδός, η οποία διασχίζει την περιοχή σε συνδυασμό με τους κάθετους οδικούς άξονες συνδέει τα μεγάλα αστικά κέντρα καθώς και τη Στερεά Ελλάδα και τις γειτονικές χώρες με την Περιφέρεια Δυτικής Μακεδονίας. Το σιδηροδρομικό δίκτυο της Δυτικής Μακεδονίας είναι ανεπαρκές και αποτελείται από ένα ενιαίο κομμάτι γραμμής μήκους 170 km. Τέλος, η περιοχή εξυπηρετείται από τα αεροδρόμια της Καστοριάς και της Κοζάνης. Δίκτυα μεταφοράς και διανομής φυσικού αερίου δεν είναι ακόμα διαθέσιμα. [8] Διεύθυνση Δασών,

12 4.4 Πρώτες ύλες Ορισμός: Η βιομάζα περιλαμβάνει οποιοδήποτε υλικό προέρχεται από ζωντανούς οργανισμούς φυτικής ή ζωικής προέλευσης που υπάρχει σε μια δεδομένη στιγμή σε μια συγκεκριμένη περιοχή [9]. Βιομάζα (Κανονισμός 2012/601/ΕΕ) Το βιοαποικοδομήσιμο κλάσμα προϊόντων, αποβλήτων και καταλοίπων βιολογικής προέλευσης από τη γεωργία (συμπεριλαμβανομένων των φυτικών και των ζωικών ουσιών), τη δασοκομία και τους συναφείς κλάδους, συμπεριλαμβανομένης της αλιείας και της υδατοκαλλιέργειας, καθώς και το βιοαποικοδομήσιμο κλάσμα των βιομηχανικών και αστικών αποβλήτων συμπεριλαμβάνονται τα βιορευστά και τα βιοκαύσιμα. Πίνακας 4. Διαθέσιμα υπολείμματα υλοτομίας (2012) Πλατύφυλλα Δάση Βλ. παραδοτέο Database Πίνακας 5. Διαθέσιμα υπολείμματα υλοτομίας (2012) Κωνοφόρα Δάση Βλ. παραδοτέο Database Πίνακας 6. Κύριες καλλιέργειες και διαθέσιμο υπόλειμμα στη Δυτική Μακεδονία (σύνολο) Βλ. παραδοτέο Database Πίνακας 7. Ζωικά απόβλητα και διαθεσιμότητα στη Δυτική Μακεδονία Βλ. παραδοτέο Database [9] Environmental Indicators for Agriculture Vol. 3: Methods and Results, OECD, 2001, glossary, pages

13 5. Ισχύουσες πολιτικές Βασικές εθνικές πολιτικές [10] Μία από τις πρωτοβουλίες της κυβέρνησης με στόχο να εκπληρώσει τις υποχρεώσεις του είναι ο Νόμος 3851/2010 (ΦΕΚ Α/85/2010) για την επιτάχυνση της ανάπτυξης των Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας με σκοπό την αντιμετώπιση της κλιματικής αλλαγής. Ο νόμος αναφέρεται σε τοπικά εμπόδια, εξορθολογίζει το καθεστώς τιμολόγησης εγγυημένων τιμών (feed in tariff) και θεσπίζει ειδικές διατάξεις για τη χρήση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας στα κτίρια μέσω του Κανονισμού Ενεργειακής Απόδοσης Κτιρίων (ΚΕΝΑΚ). Επιπλέον, ο συγκεκριμένος νόμος θέτει στόχους για το 2020, όσον αφορά το ποσοστό των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας στην τελική ενεργειακή κατανάλωση, στην παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, στην θέρμανση και ψύξη καθώς και στις μεταφορές. Η ειδική συμβολή των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας ανά τομέα είναι: i. 40% για ηλεκτρισμό ii. 20% για θέρμανση και ψύξη iii. 10% για μεταφορές Από άποψη παραγωγής θερμότητας, η βιομάζα αναμένεται να παραμείνει η μεγαλύτερη πηγή συμβάλλοντας, έστω και με μέτριο ρυθμό ανάπτυξης, μόλις πάνω από 1000 ktoe το 2010 σε μόλις πάνω από 1200 ktoe το Οικονομικά χαρακτηριστικά Ο Πίνακας 8 παρουσιάζει περαιτέρω λεπτομέρειες σχετικά με τις εγγυημένες τιμές (feed intariff) για την βιοενέργεια με ισχύ από τον Ιούνιο του Αξίζει να σημειωθεί ότι η εγγυημένη τιμή για την παραγωγή βιοενέργειας δεν κάνει διάκριση μεταξύ του διασυνδεδεμένου και μη διασυνδεδεμένου δικτύου. Τα δε υφιστάμενα τιμολόγια για τη βιομάζα είναι μεταξύ των υψηλότερων σε όλη την ΕΕ27. [10] Castillo A. and Panoutsou C., BIOMASS FUTURES project, D2.3 Outlook on Market Segments for Biomass Uptake by 2020 in Greece, December

14 Πίνακας 8. Σύνοψη για Feed in Tariffs από βιομάζα [11] Πηγή Διασυνδεδεμένο σύστημα Μη διασυνδεδεμένα νησιά ( /MWh) Βιομάζα 1MW (εξαιρούνται τα βιοαποικοδομήσιμα απόβλητα) 1MW < Βιομάζα 5MW (εξαιρούνται τα βιοαποικοδομήσιμα απόβλητα) Βιομάζα > 5MW (εξαιρούνται τα βιοαποικοδομήσιμα απόβλητα) Βιοαέριο από υγειονομική ταφή αποβλήτων, επεξεργασία λυμάτων και άλλοι τύποι (συμπεριλαμβανομένων των βιοαποικοδομήσιμων αποβλήτων) 2MW Βιοαέριο από υγειονομική ταφή αποβλήτων, επεξεργασία λυμάτων και άλλοι τύποι (συμπεριλαμβανομένων των βιοαποικοδομήσιμων αποβλήτων) > 2MW Βιοαέριο από βιομάζα 3MW 220 Βιοαέριο από βιομάζα > 3MW Χαρακτηριστικά αγοράς 7.1 Θερμότητα και ηλεκτρισμός/συμπαραγωγή (ΣΗΘ) Ο λιγνίτης κυριαρχεί στην παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας και η βιομάζα θεωρείται ως εναλλακτική λύση για εφαρμογές παραγωγής ηλεκτρισμού με ταυτόχρονη καύση, καθώς είναι σε θέση να συμβάλει στους στόχους του Συστήματος Εμπορίας Δικαιωμάτων Εκπομπών της ΕΕ. Στον τομέα της παραγωγής θερμότητας, προς το παρόν δεν υπάρχουν δίκτυα τηλεθέρμανσης από βιομάζα στην Ελλάδα, ωστόσο, στο πλαίσιο του Εθνικού Σχεδίου Δράσης για τις Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας υπάρχει πρόβλεψη για την αξιοποίηση της βιομάζας στα [11] Ηλεκτρονική σελίδα Ανεξάρτητου Διαχειριστή Μεταφοράς Ηλεκτρικής Ενέργειας, (ΑΔΜΗΕ, 2015) 14

15 υφιστάμενα δίκτυα τηλεθέρμανσης με ένα ελκυστικό feed in tariff (κυρίως για μελλοντικούς σταθμούς συμπαραγωγής με βιομάζα). Ευκαιρίες και απειλές για διαφορετικά τμήματα της αγοράς στον τομέα συμπαραγωγής ηλεκτρισμού και θερμότητας (ΣΗΘ) [12] Μικρής & μεσαίας κλίμακας εγκαταστάσεις θερμότητας στον οικιακό και εμπορικό τομέα (νοικοκυριά, πολυκατοικίες, σχολεία, νοσοκομεία και άλλα εμπορικά ή δημοτικά κτίρια) Συμπαραγωγή ηλεκτρισμού και θερμότητας Σύνδεση τηλεθέρμανσης σε βιομηχανικό επίπεδο Ευκαιρίες Οι σύγχρονες τεχνολογίες από βιομάζα προσφέρουν ουσιαστική βελτίωση της απόδοσης, όταν χρησιμοποιούνται για να αντικαταστήσουν παλιές τεχνολογίες. Ειδικά σε πολλές αγροτικές περιοχές, χρησιμοποιούνται ευρέως παλαιοί λέβητες και η αντικατάσταση τους με πιο αποτελεσματικούς και σύγχρονους λέβητες βιομάζας αποτελεί μια πολλά υποσχόμενη ευκαιρία. Σημαντική ευκαιρία και η μείωση των εκπομπών CO 2 λόγω της χρήσης βιομάζας. Οι μονάδες συμπαραγωγής θεωρούνται μία ελκυστική λύση για αρκετές βιομηχανίες οι οποίες απαιτούν σημαντικές ποσότητες θερμότητας για θέρμανση χώρου και κατά την διαδικασία παραγωγής. Η συμπαραγωγή είναι μια πολλά υποσχόμενη επιλογή σε κλάδους που σχετίζονται με δασικές και γεωργικές δραστηριότητες καθώς είναι εξοικειωμένοι με τη βιομάζα. Μπορεί επίσης να καλύψει σημαντικό μέρος των αναγκών για θέρμανση χώρου και θερμότητα στις διαδικασίες παραγωγής. Ευνοϊκά φορολογικά μέτρα για την βιομηχανία θα ενισχύσουν νέες επενδύσεις. Απειλές Η απαίτηση για επιπλέον χώρο (μεγαλύτερο μέγεθος λέβητα, αποθήκευση pellet κ.λπ.) είναι σημαντική στον οικιακό τομέα. Αυτό είναι ιδιαίτερα εμφανές στην περίπτωση που το καύσιμο που αντικαθίσταται είναι το φυσικό αέριο. Το κόστος επένδυσης για θέρμανση από βιομάζα είναι μεγαλύτερο από αυτό του στερεού καυσίμου. Η ανταγωνιστικότητα των καυσίμων βιομάζας διαφέρει ανάλογα με το καύσιμο που αντικαθίσταται. Κοινωνική αποδοχή (ειδικότερα σε αστικές περιοχές). Η μικρή εγγύτητα και η διακοπτόμενη ζήτηση θερμότητας μειώνει την ανταγωνιστικότητα, κυρίως λόγω του γεγονότος ότι το κόστος κεφαλαίου είναι σχετικά υψηλό. Η ατμοσφαιρική ρύπανση και η αύξηση του όγκου των μεταφορών και του θορύβου, που σχετίζονται με τις διανομές καυσίμων, θεωρούνται ως αδυναμίες για τη βιομάζα. Ο σχεδιασμός, η μελέτη, η αδειοδότηση, η κατασκευή και η έναρξη της λειτουργίας νέων εγκαταστάσεων παραγωγής ενέργειας αποκλειστικά από βιομάζα μπορεί να απαιτήσει αρκετό χρόνο και σημαντικές δαπάνες. Όσο μεγαλύτερο είναι το μέγεθος της μονάδας τόσο μεγαλύτερος είναι ο κίνδυνος να μην μπορεί να εξασφαλίσει την προμήθεια της πρώτης ύλης. [12] Panoutsou C., Castillo A.& Kretschmer B., BIOMASS FUTURES project, D6.4 «Assessing the most promising market segments for biomass in the heat & electricity/ CHP sectors along with the key factors influencing future penetration», July

16 Παραγωγή ηλεκτρισμού Συνδυασμένη καύση Η συνδυασμένη καύση έχει χαμηλότερο κόστος κεφαλαίου και περιορισμένο εμπορικό κίνδυνο. Υψηλότερες θερμοκρασίες ατμού έχουν ως αποτέλεσμα πιο αποδοτικό κύκλο ατμού, με εφικτή απόδοση πάνω από 35%. Η συνδυασμένη καύση επωφελείται από χαμηλό κόστος κεφαλαίου και πρόσθετες επενδύσεις σε εξοπλισμό, καθώς και σχετικά χαμηλά κόστη λειτουργίας και συντήρησης ανά κιλοβατώρα ηλεκτρικής ενέργειας που παράγεται από βιομάζα. Ευελιξία καυσίμου: οι λέβητες συνδυασμένης καύσης είναι λιγότερο εκτεθειμένοι στις διακυμάνσεις ή ακόμα και στις διακοπές στον εφοδιασμό από βιομάζα, λόγω της ικανότητας να τροποποιήσουν την αναλογία της βιομάζας ορυκτών καυσίμων. Υπάρχουν περιβαλλοντικά οφέλη εάν οι σταθμοί καύσης άνθρακα χρησιμοποιούν ένα ποσοστό σε βιομάζα. Το κόστος επένδυσης για θερμότητα από βιομάζα είναι υψηλότερο σε σχέση με τα ορυκτά καύσιμα. Η ατμοσφαιρική ρύπανση και η αύξηση του όγκου των μεταφορών και του θορύβου, σχετίζονται με τις παραδόσεις καυσίμων και θεωρούνται ως αδυναμίες για τη βιομάζα. Η ασφάλεια εφοδιασμού καθ όλη την διάρκεια του χρόνου είναι σημαντική για μεγάλες μονάδες παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. 16

17 8. Case studies Μελέτες Περιπτώσεων 8.1 Μελέτη σκοπιμότητας σταθμού παραγωγής pellet σε συνδυασμό με σταθμό παραγωγής βιοαερίου συνδυασμένου κύκλου στο Δήμο Σερβίων Βελβεντού Περιγραφή έργου Τοποθεσία Η παρούσα μελέτη διεξήχθη για το Δήμο Σερβίων Βελβεντού. Η συνολική έκταση του Δήμου είναι km². Ο πληθυσμός το 2011 ήταν κάτοικοι. Κλιματολογικά, η περιοχή χαρακτηρίζεται από κρύο, υγρούς χειμώνες και θερμά καλοκαίρια. Σύντομη περιγραφή Τα κύρια μέρη της εν λόγω εγκατάστασης είναι: μονάδα αναερόβιας χώνευσης σε συνδυασμό με μονάδα ΣΗΘ και μια μονάδα παραγωγής pellet ( tn/y). Η μονάδα αναερόβιας χώνευσης εκμεταλλεύεται τα ζωικά απόβλητα και τα γεωργικά υπολείμματα, και παράγει βιοαέριο που χρησιμοποιείται για παραγωγή ηλεκτρισμού και θερμότητας. Η μονάδα παραγωγής pellet χρησιμοποιεί ξυλώδη βιομάζα για την παραγωγή pellet, το οποίο μπορεί να πωληθεί στην αγορά σε οικιακούς ή βιομηχανικούς χρήστες. Η θερμότητα που παράγεται από τη μονάδα ΣΗΘ χρησιμοποιείται για τη ξήρανση της δασικής βιομάζας κατά τη διάρκεια της διαδικασίας παραγωγής pellet με αποτέλεσμα να μειώνεται το λειτουργικό κόστος. Ένας ή περισσότεροι λέβητες βιομάζας μπορούν να χρησιμοποιηθούν συμπληρωματικά. Οι λέβητες μπορούν να χρησιμοποιήσουν καύσιμο, δασική βιομάζα ή pellet, για να καλύψουν τις ανάγκες θέρμανσης της περιοχής. Τεχνικά χαρακτηριστικά Περιγραφή του συστήματος Μέρη της μονάδας βιοαερίου: Δεξαμενή τροφοδοσίας ζωικών αποβλήτων από οπλισμένο σκυρόδεμα, πέντε μεταλλικοί βιοαντιδραστήρες, δεξαμενή αποθήκευσης του βιοαερίου, kw μονάδα συμπαραγωγής ενέργειας και θερμότητας, τρεις διαχωριστές υγρούστερεού, μια μονάδα κομποστοποίησης, μία μονάδα εξαγωγής του θείου, μία δεξαμενή συλλογής επεξεργασίας αποβλήτων και μία δεξαμενή συλλογής νερού. Μέρη της μονάδας παραγωγής pellet: αποθήκευση των πρώτων υλών, εισαγωγή και κοπή, διαχωριστής, ξηραντήριο, σιλό, μηχάνημα pellet, κόσκινα, μηχανή συσκευασίας. Τεχνολογία καύσης Θα χρησιμοποιηθεί η αναερόβια χώνευση, η οποία είναι μια βιολογική διεργασία, όπου η οργανική ύλη αποικοδομείται και παράγει μεθάνιο υπό αναερόβιες συνθήκες. Δύο μονάδες τύπου HET GBC 600 θα χρησιμοποιηθούν. Η απόδοση των εν λόγω μονάδων συμπαραγωγής είναι 40,4% ηλεκτρικής ενέργειας, 22,35% παραγωγής θερμότητας (σύστημα ψύξης με νερό) και 21,67% παραγωγής θερμότητας (απομάκρυνση θερμότητας από καύση καυσαερίων). Η ονομαστική τιμή της κάθε μονάδας είναι 600 kwe και η μέγιστη τάση Vmpp είναι 400 V. Το container σε κάθε μία από αυτές τις μονάδες είναι πλήρως εξοπλισμένο, πλήρως αυτόνομο και έτοιμο να λειτουργήσει. Το Σύστημα Συμπαραγωγής 17

18 Ηλεκτρισμού και Θερμότητας (ΣΗΘ) είναι συνδεδεμένο με το δίκτυο διανομής της ΔΕΗ στο σημείο εγκατάστασης. Οι έξοδοι από τη ΣΗΘ είναι σύμφωνα με το πρότυπο DIN ISO 3046/1. Τεχνολογία ΣΗΘ Τελικοί χρήστες Τα pellets θα μπορούσαν να διανέμονται δωρεάν στα δημόσια κτίρια του Δήμου με σκοπό την προώθηση ενεργειακών συστημάτων βιομάζας στην περιοχή. Μονάδα Βιοαερίου και Pellet Μέγεθος Μικρό Θερμική ισχύς 1,25 MWth Ηλεκτρική ισχύς 1 MWe Αριθμός λεβήτων Κατανάλωση βιομάζας (ζωικά υπολείμματα) (δασικά υπολείμματα) (γεωργικά υπολείμματα) tn /έτος Συνολικές ώρες λειτουργίας (μονάδα βιοαερίου) h/ έτος Χαρακτηριστικά βιομάζας (μονάδα βιοαερίου και μονάδα pellet) Τύπος δασικής βιομάζας Κλαδιά, κορυφές δέντρων και άλλα δασικά και γεωργικά υπολείμματα για την λειτουργία της μονάδας παραγωγής pellet Ενέργεια που αντιστοιχεί GJ MWe 18

19 Ενεργειακές καλλιέργειες GJ MWe Ζωικά απόβλητα ζώα m 3 biogas/day Οικονομικά χαρακτηριστικά Κόστος επένδυσης Λειτουργικά κόστη Κόστη συντήρησης μονάδα βιοαερίου μονάδα παραγωγής pellet ΚΠΑ (NPV) Κόστος καυσίμου Ζωική βιομάζα: Δασικά υπολείμματα: /y ΕΒΑ (IRR) 16,61 % Γεωργικά υπολείμματα: Κόστη μεταφοράς βιομάζας / ton Περίοδος αποπληρωμής (Payback period) 7 έτη Feed in tariff 220 /MWh Τιμή πώλησης θερμικής ενέργειας /MWh Τιμή πώλησης pellet 100 /tn Εργαλεία χρηματοδότησης Χρηματοδοτικά εργαλεία Κόστος βιομάζας JESSICA Ζωικά απόβλητα: 12 Γεωργικά υπολείμματα: 40 Δασικά υπολείμματα: 25 / ton Είδος συμβάσεων Συμβάσεις με αγρότες / κατοίκους της περιοχής για ένα συγκεκριμένο αριθμό ετών ώστε να διασφαλιστεί ο εφοδιασμός Κοινωνικά χαρακτηριστικά Νέες θέσεις εργασίας Δημιουργεί νέες άμεσες καθώς και έμμεσες θέσεις εργασίας στην αλυσίδα εφοδιασμού, από τις πρώτες ύλες έως τα τελικά προϊόντα Συμπεράσματα 19

20 Μέσω αυτής της μελέτης, γίνεται σαφές ότι το δυναμικό βιομάζας στη περιοχή επαρκεί για να καλύψει τις ανάγκες μιας μονάδας βιοαερίου 1 MWel και μίας μονάδας παραγωγής pellet tn / έτος. Μια τέτοια επένδυση θα συμβάλει στην προστασία του περιβάλλοντος και την περιφερειακή ανάπτυξη. Θα δημιουργηθούν νέες θέσεις εργασίας στην αλυσίδα εφοδιασμού πρώτων υλών και τελικών προϊόντων. Επίσης, η ανεξέλεγκτη διάθεση ζωικών αποβλήτων καθώς και η λανθασμένη διαχείριση αγροτικών και δασικών υπολειμμάτων, που επιβαρύνουν το περιβάλλον με εκπομπές σωματιδίων και ατμοσφαιρικών ρύπων, θα μειωθεί. 8.2 Προμελέτη Σκοπιμότητας για την αντικατάσταση λέβητα στο Δημοτικό Κολυμβητήριο του Δήμου Γρεβενών Περιγραφή έργου Τοποθεσία Ο Δήμος Γρεβενών καλύπτει μια έκταση 1.859,23 km 2 με κατοίκους. Το κλίμα στην πόλη είναι ηπειρωτικό, με μεγάλες διαφορές θερμοκρασίας μεταξύ χειμώνα και καλοκαιριού. Η μέση ετήσια θερμοκρασία ανέρχεται σε 12 C, ενώ η μέση μηνιαία είναι μέγιστη τον Ιούλιο και ελάχιστη τον Ιανουάριο. Το κολυμβητήριο άρχισε να λειτουργεί το 1998 και οι εγκαταστάσεις του καλύπτουν μια συνολική έκταση περίπου m 2. Οι εγκαταστάσεις περιλαμβάνουν 2 πισίνες και επιπλέον χώρους για την εξυπηρέτηση των αθλητών. Για τη θέρμανση χρησιμοποιούνται δύο λέβητες πετρελαίου με θερμική ισχύ από kcal/h ο καθένας. Η κατανάλωση καυσίμου είναι περίπου lit ετησίως. Η αύξηση των τιμών του πετρελαίου σε συνδυασμό με την υψηλή κατανάλωση έχουν ως αποτέλεσμα την ασύμφορη λειτουργία του κολυμβητηρίου. Σύντομη περιγραφή Προκειμένου να προωθηθεί η χρήση της βιομάζας ως ανανεώσιμης πηγής ενέργειας και να μειωθεί το κόστος λειτουργίας του κτιρίου, το δυναμικό της βιομάζας της περιοχής αξιολογήθηκε σε ένα πρώτο βήμα. Στη συνέχεια, σύμφωνα με τον κανονισμό ΚΕΝΑΚ, μια ενεργειακή επιθεώρηση διενεργήθηκε για να υπολογιστούν οι θερμικές απώλειες από τις επιφάνειες του κτιρίου και από τις σωλήνες θέρμανσης. Τέλος, σύμφωνα με τα αποτελέσματα της ενεργειακής επιθεώρησης, προτάθηκαν ορισμένες συστάσεις για την εξοικονόμηση ενέργειας. Τεχνικά χαρακτηριστικά Περιγραφή του συστήματος Τεχνολογία καύσης Τελικοί χρήστες Αντικατάσταση ενός λέβητα πετρελαίου με λέβητα βιομάζας + εγκατάσταση θερμομόνωσης για το σύστημα σωληνώσεων (~ 1 χιλιόμετρο) Λέβητας βιομάζας που χρησιμοποιείται για τη θέρμανση του χώρου όπου βρίσκονται οι πισίνες αθλητές και επισκέπτες Υπάρχουσα κατάσταση Θερμαινόμενη επιφάνεια m 2 20

21 Θερμική ισχύς 2,56 MWth Αριθμός λεβήτων 2 (λέβητες πετρελαίου) Δεξαμενές αποθήκευσης lt Κατανάλωση πετρελαίου lt/έτος Συνολικές ώρες λειτουργίας h/ έτος Κόστος καυσίμου / έτος Μελλοντική κατάσταση Θερμαινόμενη επιφάνεια m 2 Θερμική ισχύς 3,08 MWth Αριθμός λεβήτων 3 (1 λέβητας πετρελαίου και 2 λέβητες βιομάζας) Δεξαμενή αποθήκευσης lt Κατανάλωση βιομάζας 137,24 tn/έτος Αποθήκευση βιομάζας 2 m 3 Συνολικές ώρες λειτουργίας h/έτος Κόστος καυσίμου /έτος Χαρακτηριστικά βιομάζας Τύπος βιομάζας Ιδιότητες βιομάζας Δασικά και γεωργικά υπολείμματα (pellet ή καυσόξυλα) Θερμογόνος δύναμη: pellet = 16,75 MJ/kg Οικονομικά χαρακτηριστικά Επενδυτικό κόστος Λειτουργικά κόστη (μόνωση και 2 λέβητες βιομάζας) Χρησιμοποίηση λέβητα πετρελαίου για την κάλυψη φορτίων αιχμής κατά τους χειμερινούς μήνες Κόστη συντήρησης Περίοδος αποπληρωμής (Payback period) 10 μήνες 21

22 Κόστος καυσίμου ,00 /έτος Εξοικονόμηση καυσίμου /έτος Κόστος μεταφοράς βιομάζας / ton Εξοικονόμηση CO 2 274,83 tn/έτος Εργαλεία χρηματοδότησης Χρηματοδοτικά εργαλεία Διάφορα ευρωπαϊκά προγράμματα, με σκοπό τη χρηματοδότηση των ενεργειακών αναβαθμίσεων κτιρίων του Δήμου Γρεβενών Συμπεράσματα Οι κύριοι στόχοι αυτής της μελέτης ήταν η εξοικονόμηση ενέργειας και η μείωση του κόστους λειτουργίας της θέρμανσης του κολυμβητηρίου του Δήμου Γρεβενών. Για αυτόν το σκοπό, πραγματοποιήθηκε η ενεργειακή επιθεώρηση του κτιρίου. Οι ακόλουθες δράσεις προτείνονται στο πλαίσιο της προμελέτης σκοπιμότητας: Πλήρης θερμομόνωση των σωλήνων στο σύστημα διανομής μετά τους λέβητες για μείωση των θερμικών απωλειών κυρίως τις ημέρες παγετού στα Γρεβενά. Αντικατάσταση των κατεστραμμένων τμημάτων στους αεραγωγούς της κεντρικής μονάδας θέρμανσης, ώστε να μειωθούν οι απώλειες θερμότητας. Αντικατάσταση του λέβητα πετρελαίου με λέβητα βιομάζας με τη χρήση pellet με στόχο να μειωθεί το εξαιρετικά υψηλό κόστος του καυσίμου. Το κόστος και η εξοικονόμηση ενέργειας από αυτές τις παρεμβάσεις είναι με μικρή περίοδο αποπληρωμής της επένδυσης (10 μήνες). 8.3 Μικρή εγκατάσταση τηλεθέρμανσης στην τοπική κοινότητα Ξινό Νερό στο Δήμο Αμυνταίου Περιγραφή έργου Τοποθεσία Σύντομη περιγραφή Ο Δήμος Αμυνταίου βρίσκεται στο νότιο τμήμα του νομού Φλώρινας και καλύπτει έκταση 589,3 km 2, με κατοίκους. Η τοπική κοινότητα Ξινό Νερό βρίσκεται 34 χλμ. από τη Φλώρινα και 5 χλμ. από το Αμύνταιο και έχει πληθυσμό κατοίκους Το προτεινόμενο έργο θα καλύψει τις ανάγκες θέρμανσης της τοπικής κοινότητας με την κατασκευή μιας μονάδας συμπαραγωγής βιομάζας χρησιμοποιώντας την τεχνολογία ORC (Organic Rankine Cycle). Οι επενδύσεις που απαιτούνται για την κατασκευή και λειτουργία της μονάδας είναι περίπου Τεχνικά χαρακτηριστικά 22

23 Περιγραφή του συστήματος Τεχνολογία καύσης Τεχνολογία ΣΗΘ Τελικοί χρήστες Τα συστήματα συμπαραγωγής ηλεκτρισμού και θερμότητας παράγουν ηλεκτρική και θερμική ενέργεια ταυτόχρονα σε ένα ολοκληρωμένο σύστημα. Η θερμική ενέργεια ανακτάται και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για θέρμανση ή ψύξη στη βιομηχανία ή/και στα κτίρια. Επειδή το ΣΗΘ εκμεταλλεύεται τη θερμότητα που χάνεται στις συμβατικές μονάδες παραγωγής ηλεκτρικής ή μηχανικής ενέργειας, η συνολική απόδοση αυτών των ολοκληρωμένων συστημάτων είναι πολύ μεγαλύτερη από ό, τι τα επιμέρους συστήματα. Λέβητας βιομάζας Η επιλεγμένη τεχνολογία ORC αποτελεί μια οικονομικά ενδιαφέρουσα μεθοδολογία για αποκεντρωμένες μονάδες συνδυασμένης παραγωγής θερμότητας και ηλεκτρικής ενέργειας με πρώτη ύλη τη βιομάζα. Η τεχνολογία ORC βασίζεται στη διαδικασία Rankine με τη διαφορά ότι ένα οργανικό μέσο εργασίας χρησιμοποιείται αντί του νερού κάτοικοι, 499 νοικοκυριά και 114 εμπορικά καταστήματα Σταθμός βιομάζας και τηλεθέρμανση Μέγεθος Μικρό Θερμική ισχύς 3,4 MWth Ηλεκτρική ισχύς 1 MWe Αριθμός λεβήτων Μέγιστη κατανάλωση λέβητα βιομάζας ,6 tn /έτος Συνολικές ώρες λειτουργίας h/έτος Κόστος παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας /MWh Δίκτυο διανομής 1,5 km Χαρακτηριστικά βιομάζας Τύπος βιομάζας wood chips (80%), άχυρο (20%) Wood chips 10,63 MJ/kg a.r. Άχυρο 16,03 MJ/kg a.r. Οικονομικά χαρακτηριστικά Κόστος επένδυσης

24 Κόστος λειτουργίας και συντήρησης Κόστος καυσίμου μεταφοράς και ,6 /έτος ΚΠΑ (NPV) (συμπεριλαμβανομένης δημόσιας επιχορήγησης) Feed in tariff 220 /MWh ΕΒΑ (IRR) 7,5 % (συμπεριλαμβανομένης δημόσιας επιχορήγησης) Τιμή πώλησης θερμικής ενέργειας 41,29 /MWh Περίοδος Αποπληρωμής (Payback period) 9 έτη (συμπεριλαμβανομένης δημόσιας επιχορήγησης) Εργαλεία χρηματοδότησης Χρηματοδοτικά εργαλεία Κόστος καυσίμου βιομάζας Είδος συμβάσεων Με δημόσια επιχορήγηση, διάρκεια δανείου: 10 χρόνια και επιτόκιο δανεισμού: 7% 60 /ton Συμβάσεις με αγρότες / κατοίκους της περιοχής για ένα συγκεκριμένο αριθμό ετών ώστε να διασφαλιστεί ο εφοδιασμός. Κοινωνικά χαρακτηριστικά Νέες θέσεις εργασίας Δημιουργεί νέες άμεσες καθώς και έμμεσες θέσεις εργασίας στην αλυσίδα εφοδιασμού, από τις πρώτες ύλες έως τα τελικά προϊόντα Συμπεράσματα Λαμβάνοντας υπόψη την τρέχουσα οικονομική κατάσταση σε συνδυασμό με την αυξανόμενη ζήτηση για χρήση της τηλεθέρμανσης στην Τοπική Κοινότητα Ξινό Νερό, προτείνεται εγκατάσταση συστήματος τηλεθέρμανσης από βιομάζα. Το σύστημα θα καλύψει τις ανάγκες των κατοίκων (499 νοικοκυριά και 114 εμπορικά καταστήματα). Η επιλεγμένη τεχνολογία ORC είναι η πιο αποτελεσματική. Οι επενδύσεις που απαιτούνται για την κατασκευή και λειτουργία της μονάδας είναι περίπου Τα αποτελέσματα των οικονομικών σεναρίων έδειξαν ότι η ΚΠΑ και ο ΕΒΑ επηρεάζονται από την (μη) ύπαρξη κρατικής επιχορήγησης. Ωστόσο, για αυτό το είδος του έργου, αναμένεται μια περίοδος αποπληρωμής των 9 ετών, λαμβάνοντας επίσης υπόψη τη δημόσια επιχορήγηση. 24

25 8.4 Παραγωγή βιοαερίου από μονάδες παραγωγής γούνας της Καστοριάς [13] Η παρούσα εργασία αφορά σε μια κτηνοτροφική μονάδα, και πιο ειδικά σε ένα εκτροφείο γουνοφόρων ζώων (μινκ) στην Περιφερειακή Ενότητα Καστοριάς. Τα εκτροφεία γουνοφόρων ζώων αποτελούν κυρίαρχη επένδυση τα τελευταία χρόνια, συμβάλλοντας στην οικονομική ανάπτυξη και στη δημιουργία θέσεων εργασίας. Η παρακάτω περιγραφή θα εστιάσει στο βιοαέριο και συγκεκριμένα στην παραγωγή του από την αναερόβια χώνευση (ΑΧ) της ζωικής στερεής και υδαρούς κοπριάς που προκύπτει από τις παραπάνω μονάδες. Μια μονάδα βιοαερίου είναι μια σύνθετη μονάδα, που αποτελείται από διάφορα τμήματα. Η διάταξη μιας τέτοιας μονάδας εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τους τύπους και τις ποσότητες της παρεχόμενης πρώτης ύλης. Δεδομένου ότι υπάρχουν πολλοί διαφορετικοί τύποι πρώτης ύλης, διαφορετικής προέλευσης, που είναι κατάλληλοι για χώνευση σε μονάδες βιοαερίου, υπάρχουν, αντίστοιχα, διάφορες τεχνικές για το χειρισμό αυτών, αλλά και διαφορετικές κατασκευές χωνευτών και συστήματα λειτουργίας. Επιπλέον, ανάλογα με τον τύπο, το μέγεθος και τις συνθήκες λειτουργίας της κάθε μονάδας βιοαερίου, μπορούν να εφαρμοστούν διάφορες τεχνολογίες για τη βελτίωση, την αποθήκευση και τη χρήση του βιοαερίου. Τα τμήματα μιας μονάδας βιοαερίου: 1) Αναδευτήρες (mixers) 2) Χωνευτές (digesters) 3) Διαχωριστές (separators) 4) Αεροφυλάκια (gasholders) 5) Σύστημα θέρμανσης μονάδας (heat supply station) 6) Σύστημα ψύξης μονάδας (gas conditioning system) 7) Σύστημα αυτοματισμού (automation system) 8) Σύστημα καύσης βιοαερίου (biogas flare) 9) Γεννήτρια (co generator) [13] Μήρτσιος Πέτρος, Μοσχίδης Γιώργος, «Παραγωγή βιοαερίου από μονάδες παραγωγής γούνας της Καστοριάς», Διπλωματική εργασία, Σχολή Πολιτικών Μηχανικών, Τομέας Υδραυλικής και Τεχνικής Περιβάλλοντος, Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης, Σεπτέμβριος

26 Τα στάδια διεργασίας μονάδων βιοαερίου απεικονίζονται στο παρακάτω διάγραμμα Στερεά Ζωικά Απόβλητα Ο ετήσιος όγκος αποβλήτων που απομακρύνεται από τη μονάδα, για τελική διάθεση, ανέρχεται σε 523 m 3, ενώ ο μέγιστος όγκος στερεών αποβλήτων εξαμήνου προσδιορίζεται σε 317 m 3. Παραγωγή αερίων, ηλεκτρικής και θερμικής ενέργειας Συνολική παραγωγή αερίων: m³/χρόνο Παραγόμενη ηλεκτρική ενέργεια: 36 kw Παραγόμενη θερμική ενέργεια: 63 kw Παραγόμενος ηλεκτρισμός: kwh/χρόνο Χρησιμοποιούμενος ηλεκτρισμός: 8640 kwh/χρόνο Ηλεκτρισμός προς πώληση: kwh/χρόνο Παραγόμενη θερμότητα: kwh/χρόνο Χρησιμοποιούμενη θερμότητα: kwh/χρόνο Θερμότητα προς πώληση: kwh/χρόνο Θεωρείται ότι η μονάδα βιοαερίου λειτουργεί από ώρες το χρόνο. 26

27 Στοιχεία Απασχόλησης Η επιχείρηση θα απασχολεί σε μόνιμη βάση πέντε (5) εργαζόμενους, στους οποίους θα προστίθενται τρεις (3) ακόμη την περίοδο απομάκρυνσης των ζώων (Δεκέμβριος), οι οποίοι θα απασχολούνται για περίοδο ενός μήνα. Συμπεράσματα Η παραγωγή βιοαερίου από τις κτηνοτροφικές μονάδες του Νομού Καστοριάς, όχι μόνο δεν επιβαρύνει το περιβάλλον, αλλά μπορεί να συντελέσει στην οικονομική ελάφρυνση από την παραγωγή ενέργειας και θέρμανσης στην ευρύτερη περιοχή. 27