02-02: Ποώδης βιομάζα Δυναμικό

Transcript

1 Κεφάλαιο σελ : Ποώδης βιομάζα Δυναμικό Όπως αναφέρθηκε στην ενότητα , η ποώδης βιομάζα αναμένεται να είναι από τις σημαντικότερες πηγές βιομάζας στο μέλλον. Επιπρόσθετα, η χρήση της αναμένεται να έχει θετική επίπτωση σε περιφερειακό επίπεδο, όχι μόνο εκτοπίζοντας τα ορυκτά καύσιμα, αλλά δημιουργώντας νέες θέσεις εργασίας και εισόδημα σε τοπικό επίπεδο. Η κινητοποίηση της ποώδους βιομάζας για εφαρμογές βιοενέργειας απαιτεί ταυτοποίηση των πιθανών πηγών της. Γενικά, οι πρώτες ύλες ποώδους βιομάζας ανήκουν σε μια από τις δυο βασικές κατηγορίες: αγροτικά υπολείμματα και ενεργειακά φυτά. Για κάθε κατηγορία, η ταυτοποίηση του δυναμικού θέτει διαφορετικά ζητήματα: Τα αγροτικά υπολείμματα είναι παραπροϊόντα διαθέσιμα στο χωράφι της παραγωγής καλλιεργειών που προορίζονται για τροφή, ίνες ή ζωοτροφή. Μερικά συλλέγονται για διάφορες τελικές χρήσεις, κυρίως ως ζωοτροφές ή υλικά στρωμνής, ενώ άλλα δεν αξιοποιούνται καθόλου. Σε κάθε περίπτωση, αν και υπάρχουν στατιστικά δεδομένα για τα κύρια αγροτικά προϊόντα, για τα υπολείμματα δεν υπάρχει αναλυτική τεκμηρίωση και δεν είναι πάντα κατανοητό το τι υπάρχει διαθέσιμο σε μια περιοχή και πόσο πολύ από αυτό μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε έργα βιοενέργειας. Τα ενεργειακά φυτά από την άλλη καλλιεργούνται ως ένα κύριο προϊόν από τους αγρότες και προορίζονται για χρήση στον τομέα βιοενέργειας. Καθώς οι ενεργειακές καλλιέργειες είναι μια μάλλον καινούρια εξέλιξη, το θέμα εδώ είναι η καταλληλότητά τους για μια δεδομένη περιοχή και οι παράγοντες που επηρεάζουν την απόφαση για εισαγωγή τους στον αγροτικό τομέα. Μια τρίτη κατηγορία είναι τα αγρο-βιομηχανικά υπολείμματα: παραπροϊόντα της επεξεργασίας καλλιεργειών κυρίως από βιομηχανίες τροφίμων. Δεν είναι πάντα ποώδη ορισμένα εντάσσονται στην κατηγορία της φρουτώδους βιομάζας και εξετάζονται συνοπτικά στην ενότητα : Δυναμικό Αγροτικά υπολείμματα Ο όρος «αγροτικά υπολείμματα» αναφέρεται στα μέρη μιας καλλιέργειας που δε συλλέγονται ως μέρος των συνηθισμένων αγροτικών πρακτικών αλλά αφήνονται συνήθως στο χωράφι. Τα πιο τυπικά και γνωστά παραδείγματα είναι το άχυρο σιτηρών (στάρι, κριθάρι, σίκαλη, βρώμη), αλλά και τα υπολείμματα αραβοσίτου, το άχυρο ρυζιού, τα στελέχη βαμβακιάς και άλλα. Συνήθως, τα υπολείμματα αυτά δεν έχουν διατροφική αξία για τους ανθρώπους και η χρήση τους σε διεργασίες που παράγουν άλλα εμπορεύματα (π.χ. παραγωγή χαρτιού) ίσως είναι δυνατή αλλά παραμένει περιορισμένη. Αυτό μπορεί να δίνει την εντύπωση ότι τα υπολείμματα αυτά είναι εύκολα διαθέσιμα για εφαρμογές βιοενέργειας. Ωστόσο, πολλά από τα πιο σημαντικά υπολείμματα, όπως το άχυρο, βρίσκουν τελικές χρήσεις ως υλικά για την εκτροφή και τη στρωμνή ζώων ή την παραγωγή μανιταριών. Επίσης, η απομάκρυνσή τους

2 Κεφάλαιο σελ. 2 από το έδαφος ίσως υπόκειται σε περιβαλλοντικούς περιορισμούς, όπως τη διατήρηση των εδαφών. Όπως επισημάνθηκε στην ενότητα , υπάρχουν δυο κύριοι τρόποι για την προσέγγιση του ζητήματος της εκτίμησης των διαθέσιμων ποσοτήτων αγροτικών υπολειμμάτων για παραγωγή βιοενέργειας: Η πρώτη επιλογή είναι η συλλογή δεδομένων για την παραγωγή των βασικών προϊόντων των αγροτικών δραστηριοτήτων σε μια περιοχή και η εκτίμηση της παραγωγής υπολειμμάτων με χρήση συγκεκριμένων λόγω και παραδοχών για την εγκυρότητά τους. Τα βήματα που απαιτούνται για την εφαρμογή της μεθόδου αυτής και ορισμένες βασικές επισημάνσεις παρουσιάζονται στις ακόλουθες παραγράφους. Η δεύτερη επιλογή είναι η συλλογή πρωτογενών δεδομένων για την παραγωγή υπολειμμάτων, κυρίως μέσω συνεντεύξεων με τους φορείς που ασχολούνται με τα υλικά αυτά: αγρότες, εργολάβοι συλλογής, εταιρίες εφοδιαστικής, τελικοί χρήστες, κτλ. Η μέθοδος αυτή παρουσιάζει το πλεονέκτημα ότι τα δεδομένα που συλλέγονται είναι πολύ σχετικά με τις συνθήκες που επικρατούν σε μια περιοχή και αντανακλούν τις πραγματικές συνθήκες της αγοράς. Ωστόσο, η ποιότητα των δεδομένων δεν είναι πάντα εγγυημένη, η μέθοδος είναι πολύ χρονοβόρα και ακριβή και, κυρίως, ίσως αποτύχει να δώσει αποτελέσματα για υλικά που δεν έχουν καμία τρέχουσα τελική χρήση αλλά καίγονται για παράδειγμα στο χωράφι. Σημειώνεται ότι οι αγροτικές δραστηριότητες μπορεί να είναι πηγή βιομάζας με τη μορφή κλαδεμάτων ή υπολειμμάτων εκρίζωσης από δενδρώνες. Αυτή μπορεί να είναι μια πολύ σημαντική πηγή βιομάζας, ιδίως για τη Νότια Ευρώπη. Ωστόσο, η βιομάζα που προκύπτει από αυτές τις εργασίες δεν μπορεί να χαρακτηριστεί ως ποώδης και οι ιδιότητές της είναι βασικά αυτές της ξυλώδους βιομάζας (αν και η περιεχόμενη τέφρα μπορεί να είναι μεγαλύτερη από αυτή των καθαρών κλασμάτων ξυλείας). Για περισσότερες πληροφορίες για τα κλαδέματα και τα υπολείμματα εκρίζωσης, δείτε τις ενότητες (για το δυναμικό) και (για την εφοδιαστική αλυσίδα, ιδίως τη συλλογή τους) α: Αγροτικά υπολείμματα: Λόγος υπολείμματος προς προϊόν (ΛΥΠ) Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, η ακριβής ποσότητα αγροτικών υπολειμμάτων που παράγεται σε κάθε περιοχή δεν καταγράφεται στις περισσότερες περιπτώσεις και τέτοια (ακριβή) στοιχεία δεν είναι διαθέσιμα από καμία αρχή. Τα δεδομένα που καταγράφονται και είναι όντως διαθέσιμα αναφέρονται στις καλλιεργούμενες εκτάσεις και στην παραγωγή (ή την απόδοση) των κυρίων προϊόντων: σιτηρά, σπόροι καλαμποκιού, ρύζι, βαμβάκι, κτλ. Σε επίπεδο χώρας, τέτοιες πληροφορίες βρίσκονται διαθέσιμες σε αρκετές πηγές, για παράδειγμα στις αγροτικές στατιστικές που δημοσιεύονται από την Ευρωπαϊκή επιτροπή (δείτε εδώ για τα δεδομένα του 2010). Σε περιφερειακό επίπεδο, στατιστικά δεδομένα μπορεί να βρεθούν σε εθνικές στατιστικές υπηρεσίες, το υπουργείο γεωργίας ή άλλες πηγές. Σε τοπικό επίπεδο, δεδομένα μπορεί να

3 Κεφάλαιο σελ. 3 υπάρχουν σε τοπικά γραφεία περιφερειακών αγροτικών οργανισμών, αγροτικούς συνεταιρισμούς και άλλες παρόμοιες πηγές. Η μετατροπή από την παραγωγή κύριων αγροτικών προϊόντων σε υπολείμματα συνήθως πραγματοποιείται με χρήση του Λόγου Υπολείμματος προς κύριο Προϊόν, ΛΥΠ (αναφέρεται επίσης και ως λόγος Αχύρου προς Καρπό ή άλλους αντίστοιχους όρους). Ο ΛΥΠ είναι προφανώς συγκεκριμένος για κάθε καλλιέργεια (καθώς κάθε φυτό έχει διαφορετική φυσιολογία), αλλά εξαρτάται και από αρκετές άλλες παραμέτρους, όπως τις κλιματικές και καιρικές συνθήκες, την ποιότητα του εδάφους και τις αγροτικές πρακτικές (π.χ. η χρήση λιπασμάτων). Δεν είναι πάντα δυνατή η εξαγωγή ακριβών οδηγιών για την επίδραση διαφορετικών παραμέτρων στον ΛΥΠ, καθώς η βιβλιογραφία δίνει πλήθος δεδομένων τα οποία κινούνται πάντα στις ίδιες κατευθύνσεις και ορισμένες φορές αντικρούουν μεταξύ τους. Μέρος των διαφοροποιήσεων μπορεί να οφείλονται στη διαφορετική περιεχόμενη υγρασία του υπολείμματος σε διαφορετικές περιοχές, κάτι που δεν αναφέρεται πάντως στις μελέτες. Σε κάθε περίπτωση, υπάρχουν τυπικές τιμές των ΛΥΠ διαθέσιμες στη βιβλιογραφία που μπορούν να χρησιμοποιηθούν με σχετική ασφάλεια. Οι τιμές αυτές παρουσιάζονται στον Πίνακα , μαζί με αρκετά άλλα χαρακτηριστικά των υπολειμμάτων διαφορετικών καλλιεργειών. Είναι επίσης δυνατή η άμεση μέτρηση του ΛΥΠ σε μια δεδομένη περιοχή, για παράδειγμα παίρνοντας δείγματα φυτών σε μια δεδομένη έκταση, χωρίζοντας με το χέρι τον καρπό από το υπόλειμμα και μετρώντας το βάρος και τη υγρασία του καθενός ξεχωριστά. Προφανώς, η μέθοδος αυτή είναι πολύ χρονοβόρα και ακριβή. Επίσης, προκειμένου να ληφθούν πραγματικά χρήσιμα αποτελέσματα, η διαδικασία πρέπει να επαναληφθεί για έναν αριθμό ετών ώστε να αντισταθμιστούν οι μη ελεγχόμενες μεταβλητές παράμετροι, όπως οι καιρικές συνθήκες β: Αγροτικά υπολείμματα: Ποσοστό απομάκρυνσης Η χρήση των ΛΥΠ δίνει, με μεταβαλλόμενο βαθμό ακρίβεια, τη συνολική παραγωγή των υπολειμμάτων σε μια δεδομένη περιοχή. Αυτό όμως δε σημαίνει ότι το σύνολο της ποσότητας μπορεί να απομακρυνθεί από το χωράφι, καθώς ενδέχεται να υπάρχουν αρκετοί άλλοι περιορισμοί. Οι περιορισμοί αυτοί περιλαμβάνουν τους ακόλουθους: θέματα εξοπλισμού συλλογής, τύπος φυτών και ύψος θερισμού και περιβαλλοντικοί περιορισμοί. Ανάλογα με το ύψος κοπής, ένα μέρος του όρθιου φυτού μπορεί να μείνει στο έδαφος και έτσι να μην είναι διαθέσιμο για συλλογή. Ο τρόπος κίνησης των οχημάτων πάνω στο χωράφι κατά το θερισμό είναι επίσης σημαντικός παράγοντας: εάν οι αγρότες δεν έχουν αίσθηση της αξίας των υπολειμμάτων, τότε τα τρακτέρ, τα φορτηγά και άλλα μηχανήματα μπορεί να τα κινηθούν πάνω τους όσο παραμένουν στο έδαφος και έτσι να τα καταστήσουν μη διαθέσιμα.

4 Κεφάλαιο σελ. 4 Οι περιβαλλοντικοί περιορισμοί σχετίζονται κυρίως με τη διατήρηση του οργανικού άνθρακα στο έδαφος και την αποφυγή της διάβρωσης μέσω της ενσωμάτωσης των υπολειμμάτων των καλλιεργειών πίσω στο έδαφος μέσω του οργώματος. Στη βιβλιογραφία αναφέρονται διαφορετικές τιμές ποσοστών απομάκρυνσης ώστε να εξασφαλίζεται η αειφορία. Για παράδειγμα, για τα υπολείμματα καλαμποκιού αναφέρονται τιμές από 35% μέχρι και 75%, ανάλογα με τη μέθοδο οργώματος και θερισμού. Εάν ο άνθρακας επιστρέφει στο έδαφος με άλλους τρόπους, π.χ. με προσθήκη κοπριάς, τότε ενδέχεται να είναι εφικτά υψηλότερα ποσοστά απομάκρυνσης. Το βέλτιστο ποσοστό για μια περιοχή πρέπει να καθορίζεται από δεδομένα πεδίου. Για μια πρώτη εκτίμηση πάντως, μπορούν να χρησιμοποιηθούν οι τιμές του Πίνακα , οι οποίες δίνουν ποσοστό απομάκρυνσης 40 % για τα σιτηρά και 50 % για το καλαμπόκι, το ρύζι, την ελαιοκράμβη και τον ηλίανθο.

5 Κεφάλαιο σελ. 5 Καλλιέργεια Είδος υπολείμματος Περίοδος συλλογής ΛΥΠ Απομάκρυν ση Υγρασία (%) (% κβ) ΑΘΙ, επί ξηρού (MJ/k g) ΚΘΙ, ως έχει (MJ/k g) Σιτάρι, μαλακό Άχυρο Ιούνιος 1, ,9 13,7 Σιτάρι, σκληρό Άχυρο Ιούνιος 1, ,9 13,7 Βρώμη Άχυρο Ιούνιος 1, ,9 13,7 Κριθάρι Άχυρο Ιούνιος 1, ,9 13,7 Σίκαλη Άχυρο Ιούνιος 1, ,9 13,7 Ρύζι Άχυρο Οκτώβριος - Νοέμβριος 1, ,7 11,2 Αραβόσιτος Στελέχη, κοτσάνια, φύλλα Αύγουστος - Οκτώβριος 1, ,8 11,7 Ζαχαρότευτλο Φύλλα, κολάρο Αύγουστος 0, ,6 0,7 Καπνά Στελέχη, φύλλα Οκτώβριος 1, ,1 0,14 Βαμβάκι Στελέχη Οκτώβριος 2, ,2 8,3 Ηλίανθος Στελέχη, φύλλα Σεπτέμβριος 2, ,8 10,6 Ελαιοκράμβη Στελέχη Σεπτέμβριος 1, ,6 8,8 Πίνακας : Χαρακτηριστικά των βασικών αγροτικών υπολειμμάτων στην ΕΕ, μαζί με τυπικές ιδιότητες (όλες οι τιμές είναι ενδεικτικές και όχι απόλυτες) γ: Αγροτικά υπολείμματα: ανταγωνιστικές χρήσεις Μετά την εύρεση της ποσότητας των αγροτικών υπολειμμάτων που μπορούν να αφαιρεθούν από το χωράφι χωρίς να επηρεαστεί η βιωσιμότητα των αγροτικών εργασιών, πρέπει να εξεταστούν οι εναλλακτικές προς τις ενεργειακές χρήσεις. Πολλά είδη αγροτικά υπολειμμάτων δεν έχουν ανταγωνιστικές ως προς τη βιοενέργεια χρήσεις. Η τύχη τους εξαρτάται από το είδος της καλλιέργειας και τις εφαρμοζόμενες γεωργικές πρακτικές ορισμένα τεμαχίζονται και οργώνονται πάλι στο έδαφος, αν και είναι πολύ πιο συχνό να τα μαζεύουν οι αγρότες και να τα καίνε σε ανοιχτές εστίες. Σε ορισμένες περιπτώσεις, όπως στα στελέχη βαμβακιάς, αυτό γίνεται για να αποφευχθούν τα ζιζάνια και οι αρρώστιες των φυτών που μπορεί να προκύψουν σε αποσυντιθέμενους σωρούς. Ωστόσο, η καύση στο χωράφι είναι εντελώς ανεξέλεγκτη και δυνητική πηγή διοξινών και άλλων ρυπαντών, χωρίς κανενός είδους αξιοποίηση της παραγόμενης θερμότητας. Επομένως, καλή είναι η μεταφορά των υπολειμμάτων σε μια ενεργειακή μονάδα, εφόσον η εφοδιαστική αλυσίδα μπορεί να εξασφαλίσει αποδεκτό κόστος. Εάν τα κόστη είναι απαγορευτικά, ίσως οι τοπικές αρχές να πρέπει να εξετάσουν κάποιου είδους οικονομική ενίσχυση. Από την άλλη, κάποια άλλα είδη υπολειμμάτων έχουν εναλλακτικές χρήσεις και αυτό σημαίνει ότι η παραγωγή βιοενέργειας πρέπει να τις ανταγωνιστεί. Τα άχυρα είναι τα σημαντικότερα από τα υπολείμματα αυτά και οι πιο σημαντικές τους χρήσεις αφορούν την

6 Κεφάλαιο σελ. 6 τροφή και στρωμνή ζώων. Η παραγωγή μανιταριών είναι μια άλλη πιθανή χρήση το άχυρο χρησιμοποιείται ως υπόστρωμα μαζί με κοπριά ή υπολείμματα πτηνοτροφικών μονάδων. Ορισμένα υπολείμματα μπορούν να χρησιμοποιηθούν και ως πρώτη ύλη για άλλους σκοπούς (π.χ. παραγωγή χαρτιού και χαρτοπολτού ή σπίτια φτιαγμένα από αχυρόμπαλες), ωστόσο τέτοιες εφαρμογές δεν είναι ιδιαίτερα διαδεδομένες και έχουν μικρή επίδραση στη διαθεσιμότητα σε επίπεδο χώρας σε τοπικό ή περιφερειακό επίπεδο, εάν υπάρχουν τέτοιες εναλλακτικές χρήσεις, πρέπει να εξετάζονται ανά περίπτωση. Η χρήση του αχύρου ως ζωοτροφή και υλικό στρωμνής εξαρτάται από αρκετούς παράγοντες, όπως την ίδια τη διαθεσιμότητα του αχύρου (εάν είναι πολύ χαμηλή αναζητούνται εναλλακτικές), τον αριθμό των ζώων, το μέγεθος των κτηνοτροφικών μονάδων, τη διάρκεια του χρόνου για την όποια τα ζώα είναι κλεισμένα, κτλ. Το κριθάρι και η βρώμη έχουν υψηλότερη διατροφική αξία και προτιμούνται. Τα υπολείμματα καλαμποκιού μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν, αλλά δεν αποτελούν πρώτη προτεραιότητα λόγω της χαμηλότερης διατροφικής τους αξίας. Έτσι, εκτός κι αν υπάρχει έλλειψη αχύρου από άλλες πηγές, όλη η ανακτώμενη ποσότητα μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε έργα βιοενέργειας. Για την εκτίμηση της τοπικής χρήσης, μπορούν να χρησιμοποιηθούν τα ακόλουθα μεγέθη τα οποία προκύπτουν από βιβλιογραφικά δεδομένα και για Ευρωπαϊκές συνθήκες. Η κατανάλωση αχύρου τείνει να είναι μεγαλύτερο στον κρύο Βορά σε σχέση με το Νότο, οπότε είναι προτιμότερο να προσαρμόζονται αυτά τα μεγέθη στις τοπικές συνθήκες, π.χ. μέσω συνεντεύξεων με αγρότες. 1,5 kg αχύρου ανά ημέρα ανά κεφάλι βοοειδών, για το 25% του πληθυσμού αυτών. 1,5 kg αχύρου ανά ημέρα ανά άλογο/μουλάρι. 0,1 kg αχύρου ανά ημέρα ανά πρόβατο. 0,5 kg αχύρου ανά ημέρα και ανά χοίρο, για το 1/8 του πληθυσμού αυτών δ: Αγροτικά υπολείμματα: Εφοδιαστική αλυσίδα και ετήσιες διακυμάνσεις Υπάρχουν δυο ακόμα παράγοντες που περιορίζουν τις διαθέσιμες πρώτες ύλες αγροτικών υπολειμμάτων που μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε εφαρμογές βιοενέργειας: οι επιδράσεις της εφοδιαστικής αλυσίδας και οι ετήσιες διακυμάνσεις. Μερικά σχόλια στους παράγοντες που περιορίζουν τη διαθεσιμότητα κατά το θερισμό / συλλογή αναφέρθηκαν στην ενότητα β, ωστόσο υπάρχουν και άλλα βήματα στην εφοδιαστική αλυσίδα όπου λαμβάνουν χώρα απώλειες υλικού. Το πιο σημαντικό από αυτά είναι η αποθήκευση, ακολουθούμενη από τη μεταφορά και το χειρισμό του υλικού. Το ακριβές ποσό των απωλειών κατά την εφοδιαστική αλυσίδα εξαρτάται με τη σειρά του από πολλούς παράγοντες: είδος φυτού, υγρασία κατά το θερισμό, καιρικές συνθήκες, χρησιμοποιούμενα συστήματα, κτλ. Το Κεφάλαιο εξετάζει με λεπτομέρεια τα διαφορετικά βήματα της εφοδιαστικής αλυσίδας και αναφέρει πιθανές αιτίες απωλειών

7 Κεφάλαιο σελ. 7 υλικού. Τυπικές τιμές απωλειών ξηρής ύλης για διαφορετικές επιλογές αποθήκευσης παρουσιάζονται στον Πίνακα και μπορεί να είναι από σχεδόν μηδενικές μέχρι και 35%. Οι απώλειες χειρισμού εξαρτώνται από τις πραγματικές συνθήκες, για μια πρώτη προσέγγιση μπορούν να θεωρηθούν γύρω στο 5%. Οι ετήσιες διακυμάνσεις είναι άλλος ένας παράγοντας που πρέπει να ληφθεί υπόψη κατά την εκτίμηση της διαθεσιμότητας των αγροτικών υπολειμμάτων. Οι διαφοροποιήσεις αφορούν κυρίως στις κλιματικές συνθήκες που επηρεάζουν το ρυθμό ανάπτυξης της βιομάζας (αυτό θα φανεί και στην απόδοση του κύριου προϊόντος) και της καλλιεργούμενης έκτασης (η πληροφορία αυτή θα είναι διαθέσιμη σε στατιστικά δεδομένα). Άλλοι παράμετροι είναι οι αλλαγές στις καταναλωτικές συνήθειες των εναλλακτικών αγορών (π.χ. στην ποσότητα αχύρου που χρησιμοποιείται για ζωοτροφή) ή το αποτέλεσμα πολιτικών αποφάσεων (π.χ. πόσο άχυρο πρέπει να οργωθεί πίσω στο έδαφος βάσει νομοθεσίας). Η Εικόνα παρουσιάζει τις διακυμάνσεις στη συνολική παραγωγή αχύρου και τις διάφορες τελικές του χρήσεις στη Δανία. Όπως μπορεί να δει κανείς, όχι μόνο η συνολική παραγωγή αλλά και το ποσοστό που πηγαίνει σε διάφορες χρήσεις μεταβάλλεται από έτος σε έτος. Παραγωγή αχύρου (εκ. τόνοι) Μη χρησιμοποιούμενο Στρωμνή Ζωοτροφή Ενεργειακές χρήσεις Εικόνα : Ετήσια παραγωγή και χρήσεις αχύρου στη Δανία για μια περίοδο ετών (Πηγή: Straw to energy, 2011) Σημειώνεται ότι η θερμογόνος ικανότητα της βιομάζας δεν είναι σταθερή αλλά υπόκειται σε διακυμάνσεις εξαιτίας των επιδράσεων της εφοδιαστικής αλυσίδας (κυρίως όσον αφορά την επίδρασή της στην περιεχόμενη υγρασία και τέφρα αλλά και εξαιτίας της αποσύνθεσης του υλικού που επηρεάζει άμεσα τη θερμογόνο ικανότητα) και ετήσιων διακυμάνσεων (π.χ. καιρικές συνθήκες που επηρεάζουν την περιεχόμενη υγρασία, αλλαγές στο ρυθμό ανάπτυξης που επηρεάζουν τη σύσταση και τη θερμογόνο ικανότητα της βιομάζας). Δείτε την ενότητα

8 Κεφάλαιο σελ σχετικά με το πώς ένας σχεδιαστής συστημάτων πρέπει να λαμβάνει υπόψη του τις ετήσιες διακυμάνσεις όταν διαστασιολογεί ένα ενεργειακό σύστημα με ποώδη βιομάζα.

9 Κεφάλαιο σελ ε: Αγροτικά υπολείμματα: Παράδειγμα της εκτίμησης διαθεσιμότητας και δυναμικού στην ΕΕ Αυτή η ενότητα παρουσιάζει έναν απλοποιημένο υπολογισμό για τη διαθεσιμότητα στην ΕΕ- 27 άχυρου σιτηρών (ένα υπόλειμμα από C3 καλλιέργειες). Ο υπολογισμός ακολουθεί τη διαδικασία που περιγράφηκε στις προηγούμενες παραγράφους και μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως παράδειγμα για τον σχεδιαστή συστημάτων που θέλει να κάνει μια ανάλογη εκτίμηση σε τοπικό / περιφερειακό επίπεδο. Στατιστικά δεδομένα λαμβάνονται από τις Αγροτικές Στατιστικές της Ευρωπαϊκής Επιτροπής και παρουσιάζονται στους Πίνακες και Ωκεάνιο Βόρειο Ηπειρωτικό Μεσογειακό Βέλγιο 273 Εσθονία 309 Αυστρία 575 Βουλγαρία Δανία Φινλανδία Τσεχία Κύπρος 31 Γαλλία Λετονία 518 Γερμανία Ελλάδα 903 Ισλανδία Λιθουανία 939 Ουγγαρία Ιταλία Ιρλανδία 289 Νορβηγία Πολωνία Μάλτα - Λουξεμβούργο 26 Σουηδία 979 Ρουμανία Ισπανία Ολλανδία 200 Σλοβακία 612 Πορτογαλία 171 Σλοβενία 58 Ην. Βασίλειο Ελβετία Πίνακας : Καλλιεργούμενες εκτάσεις με σιτηρά (μαλακό στάρι + σκληρό στάρι + κριθάρι + βρώμη), σε στρέμματα (δεδομένα 2009) Ωκεάνιο Βόρειο Ηπειρωτικό Μεσογειακό Βέλγιο 0,904 Εσθονία 0,277 Αυστρία 0,466 Βουλγαρία 0,350 Δανία 0,685 Φινλανδία 0,355 Τσεχία 0,488 Κύπρος 0,184 Γαλλία 0,721 Λετονία 0,314 Γερμανία 0,707 Ελλάδα 0,250 Ισλανδία Λιθουανία 0,356 Ουγγαρία 0,361 Ιταλία 0,344 Ιρλανδία 0,593 Νορβηγία Πολωνία 0,337 Μάλτα 0 Λουξεμβούργο 0,615 Σουηδία 0,510 Ρουμανία 0,230 Ισπανία 0,242 Ολλανδία 0,867 Σλοβακία 0,377 Πορτογαλία 0,158 Σλοβενία 0,369 Ην. Βασίλειο 0,731 Ελβετία Πίνακας : Απόδοση σιτηρών (μαλακό στάρι + σκληρό στάρι + κριθάρι + βρώμη) σε tn ανά στρέμμα (δεδομένα 2009)

10 Κεφάλαιο σελ. 10 Η απόδοση του αχύρου που μπορεί να θεριστεί υπολογίζεται από τον Πίνακα πολλαπλασιάζοντας με τον κατάλληλο λόγο υπολείμματος προς κύριο προϊόν 1,3 σύμφωνα με τον Πίνακα και θεωρώντας ποσοστό απομάκρυνσης 40%. Ακολούθως, η απόδοσης πολλαπλασιάζεται με τις καλλιεργούμενες εκτάσεις για τον υπολογισμό της ποσότητας αχύρου που είναι διαθέσιμο για διάφορες χρήσεις στην αγορά. Τα αποτελέσματα παρουσιάζονται στους Πίνακες και Ωκεάνιο Βόρειο Ηπειρωτικό Μεσογειακό Βέλγιο 0,470 Εσθονία 0,144 Αυστρία 0,243 Βουλγαρία 0,182 Δανία 0,356 Φινλανδία 0,184 Τσεχία 0,254 Κύπρος 0,096 Γαλλία 0,375 Λετονία 0,163 Γερμανία 0,367 Ελλάδα 0,130 Ισλανδία Λιθουανία 0,185 Ουγγαρία 0,188 Ιταλία 0,179 Ιρλανδία 0,308 Νορβηγία Πολωνία 0,175 Μάλτα - Λουξεμβούργο 0,320 Σουηδία 0,265 Ρουμανία 0,119 Ισπανία 0,126 Ολλανδία 0,451 Σλοβακία 0,196 Πορτογαλία 0,082 Σλοβενία 0,192 Ην. Βασίλειο 0,380 Ελβετία Πίνακας : Απόδοση θεριζόμενου αχύρου σιτηρών σε tn (υγρούς) ανά στρέμμα (βασισμένο σε δεδομένα του 2009 και υπολογισμένο με παραμέτρους του Πίνακα ) Ωκεάνιο Βόρειο Ηπειρωτικό Μεσογειακό Βέλγιο Εσθονία 446 Αυστρία Βουλγαρία Δανία Φινλανδία Τσεχία Κύπρος 30 Γαλλία Λετονία 844 Γερμανία Ελλάδα Ισλανδία 0 Λιθουανία Ουγγαρία Ιταλία Ιρλανδία 891 Νορβηγία 0 Πολωνία Μάλτα 0 Λουξεμβούργο 83 Σουηδία Ρουμανία Ισπανία Ολλανδία 901 Σλοβακία Πορτογαλία 141 Σλοβενία 111 Ην. Βασίλειο Ελβετία Πίνακας : Άχυρο σιτηρών διαθέσιμο για την αγορά, σε 1000 (υγρούς) tn (βασισμένο σε δεδομένα του 2009) Όπως φαίνεται από τους πίνακες, οι αποδόσεις αχύρου είναι μεγαλύτερες στην Ωκεάνια κλιματική ζώνη, ακολουθούμενες από την Ηπειρωτική, ενώ είναι χαμηλότερες για τη Μεσογειακή και τη Βόρεια. Θεωρώντας μέση υγρασία 15 %, η μέση απόδοση αχύρου στην ΕΕ-27 είναι 0,385 tn ξηρής μάζας ανά στρέμμα. Για τις διαθέσιμες ποσότητες, δεν είναι σημαντική μόνο η απόδοση αλλά και οι καλλιεργούμενες εκτάσεις. Η Γαλλία και η Γερμανία, ακολουθούμενες από την Πολωνία και

11 Κεφάλαιο σελ. 11 το Ηνωμένο Βασίλειο παράγουν το περισσότερο άχυρο. Ωστόσο, για την εκτίμηση των διαθέσιμων ποσοτήτων για εφαρμογές βιοενέργειας, οι τρέχουσες χρήσεις του αχύρου ως ζωοτροφή και υλικό στρωμνής πρέπει να ληφθούν υπόψη. Στον υπολογισμό αυτόν, εξετάζεται μόνο το άχυρο που καταναλώνεται από βοοειδή: 1,5 kg αχύρου ανά ημέρα ανά κεφάλι, χρησιμοποιούμενο από το 25% του πληθυσμού των βοοειδών (βλέπε ενότητα γ). Ο αριθμός των βοοειδών ανά χώρα λαμβάνεται από τον Πίνακα Μετά από μερικούς υπολογισμούς, η διαθέσιμη ποσότητα αχύρου για παραγωγή βιοενέργειας σε κάθε χώρα δίνεται στον Πίνακα Ωκεάνιο Βόρειο Ηπειρωτικό Μεσογειακό Βέλγιο 928 Εσθονία 413 Αυστρία Βουλγαρία Δανία Φινλανδία Τσεχία Κύπρος 22 Γαλλία Λετονία 792 Γερμανία Ελλάδα Ισλανδία Λιθουανία Ουγγαρία Ιταλία Ιρλανδία < 0 Νορβηγία Πολωνία Μάλτα - Λουξεμβούργο 56 Σουηδία Ρουμανία Ισπανία Ολλανδία 354 Σλοβακία Πορτογαλία < 0 Σλοβενία 47 Ην. Βασίλειο Ελβετία Πίνακας : Άχυρο σιτηρών διαθέσιμο για παραγωγή βιοενέργειας, σε 1000 (υγρούς) tn (βασισμένο σε δεδομένα του 2009) Η μείωση είναι συνήθως της τάξης του 7 15%, αν και υπάρχουν περιπτώσεις όπου η μεθοδολογία δίνει ακόμα χαμηλότερες μειώσεις (π.χ. 28 % για το Βέλγιο ή 58 % για τη Σλοβενία) ή ακόμα και αρνητική διαθεσιμότητα, όπως στην περίπτωση της Ιρλανδίας ή της Πορτογαλίας. Πρέπει πάντως να τονιστεί ότι οι τιμές αυτές είναι ενδεικτικές και μόνο και έχουν προκύψει βάσει δεδομένης παραδοχής για το ΛΥΠ, το ποσοστό απομάκρυνσης και την κατανάλωση αχύρου από βοοειδή. Τέλος, δεν έχουν ληφθεί υπόψη άλλες αγορές και τελικές χρήσεις για το άχυρο, όπως και οι ετήσιες διακυμάνσεις. Τα αποτελέσματα δεν δίνουν μια καθαρή εικόνα σε περιφερειακό επίπεδο. Για παράδειγμα, το άχυρο μπορεί να παράγεται σε περιοχές χωρίς μεγάλες κτηνοτροφικές μονάδες, και έτσι η διαθεσιμότητά του μπορεί να είναι μεγαλύτερη. Επίσης, τα βοοειδή μπορεί να ταΐζονται με άλλους τύπους φυτών ή ο τρόπος κατανάλωσης να είναι διαφορετικός Σημειώνεται ότι η διαθεσιμότητα σε επίπεδο χώρας δεν είναι ο μόνος παράγοντας που επηρεάζει την απόφαση για τη χρησιμοποίηση ενός δεδομένου υπολείμματος αχύρου. Για παράδειγμα, αν θεωρήσουμε σωστούς τους παραπάνω υπολογισμούς, η διαθεσιμότητα αχύρου είναι χαμηλότερη στη Δανία απ ότι στην Ισπανία. Όμως η Δανία είναι πολύ γνωστή

12 Κεφάλαιο σελ. 12 για την αξιοποίηση του αχύρου κυρίως ως αποτέλεσμα στοχευμένων πολιτικών ενώ οι μονάδες παραγωγής ενέργειας από άχυρο στην Ισπανία είναι μια σχετικά πρόσφατη εξέλιξη. Μια πιο αναλυτική εκτίμηση, λαμβάνοντας υπόψη αρκετά περισσότερους παράγοντες, καθώς και αναλύσεις σε επίπεδο περιφερειών, του δυναμικού των αγροτικών υπολειμμάτων στην Ευρώπη πραγματοποιήθηκε στα πλαίσια του έργου Biomass Futures. Τα αποτελέσματα των εκτιμήσεων για τα αγροτικά υπολείμματα από σιτηρά, αραβόσιτο, ρύζι, ηλίανθο και ελαιοκράμβη παρουσιάζοντα στην Εικόνα Το έργο προβλέπει διπλασιασμό του δυναμικού από τις τιμές του για το 2004 (από 23 σε to 49 Mtoe δηλαδή αύξηση από σε 570 TWh) ως αποτέλεσμα της αυξημένης παραγωγής σιτηρών και της μείωσης στον αριθμό των εκτρεφόμενων ζώων. Το δυναμικό αγροτικών υπολειμμάτων είναι διεσπαρμένο σε όλη την ΕΕ, αλλά σε επίπεδο χώρας συγκεντρώνεται κυρίως στη Γαλλία, τη Γερμανία, την Πολωνία, την Ιταλία, την Ουγγαρία και το Ηνωμένο Βασίλειο.

13 Κεφάλαιο σελ. 13 Εικόνα : Οικονομικό και περιβαλλοντικά βιώσιμο δυναμικό αχύρου (ktoe) στην ΕΕ- 27 για το έτος 2020 (Πηγή: Biomass Futures)

14 Κεφάλαιο σελ : Δυναμικό: Ενεργειακές καλλιέργειες Οι ενεργειακές καλλιέργειες είναι μια σχετικά καινούρια εξέλιξη στη γεωργία. Ο όρος αναφέρεται σε κάθε καλλιέργεια που καλλιεργείται κυρίως για τη χρήση της ως πρώτη ύλη στην παραγωγή ενός ενεργειακού φορέα, όπως υγρά βιοκαύσιμα, βιοαέριο ή άμεση καύση για την παραγωγή θερμότητας και ηλεκτρισμού. Οι ενεργειακές καλλιέργειες δεν περιλαμβάνουν μόνο «καινούρια» φυτά πράγματι, αρκετές παραδοσιακές καλλιέργειες για την παραγωγή τροφίμων, ινών ή ζωοτροφών, όπως η ελαιοκράμβη, η κάνναβη και το καλαμπόκι, μπορούν να καλλιεργηθούν αποκλειστικά για την παραγωγή ενεργειακών φορέων. Τα φυτά αυτά όμως έχουν μελετηθεί εκτενώς και ακολουθούν τους βασικούς τρόπους παραγωγής, π.χ. το καλαμπόκι για την παραγωγή βιοαερίου συλλέγεται από το ενσίρωμα για την παραγωγή ζωοτροφής και οι σπόροι ελαιοκράμβης για την παραγωγή βιοντήζελ ακολουθούν τα ίδια στάδια εφοδιαστικής αλυσίδας όπως και για την παραγωγή μαγειρικού ελαίου. Υπάρχουν αρκετοί λόγοι για την αυξανόμενη δημοτικότητα των ενεργειακών καλλιεργειών τα τελευταία χρόνια. Ο πιο σημαντικός αφορά τη δυνατότητα για επίτευξη υψηλών αποδόσεων βιομάζας ανά στρέμμα με την κατάλληλη επιλογή φυτού για κάθε περίπτωση. Αυτό σημαίνει μεγαλύτερη καθαρή παραγωγή ενέργειας ανά στρέμμα και, επομένως, βελτιωμένη οικονομικότητα. Από τους διάφορους τύπους καλλιεργειών, η επιλογή μπορεί να γίνει λαμβάνοντας υπόψη όχι μόνο τις τοπικές συνθήκες ανάπτυξης αλλά και τις απαιτήσεις τις διεργασίες μετατροπής. Επιπρόσθετα, οι αγροτικές εισροές είναι μικρότερες σε σχέση με τις παραδοσιακές καλλιέργειες και έτσι επιτρέπουν την καλύτερη χρήση λιπασμάτων και υδάτινων πόρων. Τέλος, μερικές ενεργειακές καλλιέργειες μπορούν να φυτευτούν σε περιθωριακές γαίες και έτσι να τις επαναφέρουν στην παραγωγική οικονομία, με παράλληλη αύξηση της αποθήκευσης άνθρακα στο έδαφος. Συγκρινόμενα με τα αγροτικά υπολείμματα, η διαθεσιμότητα των ενεργειακών καλλιεργειών εξαρτάται κυρίως από τις δυνατές αποδόσεις σε μια δεδομένη περιοχή. Αν και μέρος του υλικού δεν μπορεί να συλλεχθεί (π.χ. εξαιτίας του ύψους κοπής ή για τη διατήρηση του εδάφους) και υπάρχουν και απώλειες από την εφοδιαστική αλυσίδα, δεν υπάρχουν ανταγωνιστικές χρήσεις και σχεδόν όλη η παραγόμενη βιομάζα μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή βιοενέργειας. Οι ακόλουθες ενότητες εξετάζουν μερικά βασικά σημεία για τις ενεργειακές καλλιέργειες.

15 Κεφάλαιο σελ α: Ενεργειακές καλλιέργειες: Είδη Οι ενεργειακές καλλιέργειες μπορούν να κατηγοριοποιηθούν σε διαφορετικές ομάδες, ανάλογα με τους τρόπους καλλιέργειας και ανάπτυξης, τα είδη των φυτών και την τελική τους χρήση. Οι τρόποι καλλιέργειας και ανάπτυξης επηρεάζουν σημαντικά την εφοδιαστική αλυσίδα και τον τύπο των αγροτικών δραστηριοτήτων που πρέπει να πραγματοποιηθούν κάθε χρόνο. Διακρίνονται οι ακόλουθες βασικές κατηγορίες: Οι πολυετείς ενεργειακές καλλιέργειες είναι ποώδη φυτά ο κύκλος ζωής των οποίων εκτείνεται για μια περίοδο ετών, συνήθως Τα είδη αυτά περιλαμβάνουν πολλά γνωστά ενεργειακά φυτά, όπως η φάλαρις, ο μίσχανθος, switchgrass, το γιγάντιο καλάμι και η αγριαγκινάρα. Το πλεονέκτημα των πολυετών καλλιεργειών είναι ότι δε χρειάζονται ετήσιο όργωμα ή φύτεμα. Έτσι, ενώ σε ετήσια βάση μπορεί να απαιτείται άρδευση, λίπασμα, φυτοφάρμακα και εντομοκτόνα, το αρχικό κόστος εγκατάστασης της καλλιέργειας μοιράζεται σε όλα τα χρόνια ζωής της φυτείας. Από την άλλη, ο μεγάλος χρόνος ζωής φαίνεται σε κάποιους αγρότες ως μια μακροχρόνια δέσμευση με αβέβαιες προοπτικές ιδίως όταν δεν υπάρχει ακόμα σαφής εικόνα της αγοράς για το τελικό προϊόν. Οι ετήσιες ενεργειακές καλλιέργειες αναπτύσσονται και πεθαίνουν εντός ενός έτους ή μιας εποχής και πρέπει να φυτεύονται εκ νέου κάθε φορά. Παραδείγματα είναι το ινώδες σόργο, το κενάφ, η κάνναβις καθώς και οι περισσότερες παραδοσιακές καλλιέργειες που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την παραγωγή ενέργειας (π.χ. σιτηρά, αραβόσιτος, ηλίανθος, ελαιοκράμβη). Τα φυτά αυτά είναι αρκετά κοντά στις άλλες, συμβατικές ετήσιες καλλιέργειες ως προς τους τρόπους καλλιέργειας και συλλογής. Αυτό βοηθάει στη μείωση του κόστους στα χαμηλά επίπεδα της αγοράς. Επίσης, μπορούν να καλλιεργηθούν εκ περιτροπής με άλλες ανοιξιάτικες καλλιέργειες, όπως βαμβάκι, ζαχαρότευτλα και καλαμπόκι. Έτσι, δεν υπάρχουν οι απαιτήσεις μακροχρόνιας δέσμευσης όπως στις πολυετείς καλλιέργειες και αποτελούν μια ευκολότερη και ασφαλέστερη επιλογή για τους αγρότες, ενώ μπορούν να συνεισφέρουν στη βιοποικιλότητα μιας περιοχής. Επιπρόσθετα, πολλές από τις καλλιέργειες αυτές μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως πρώτη ύλη για την βιομηχανία ινών ή ακόμα και ως ζωοτροφές. Το μειονέκτημά τους είναι ότι, καθώς πρέπει να φυτεύονται κάθε χρόνο, το κόστος και η ενεργειακή κατανάλωση των δραστηριοτήτων αυτών επιβαρύνουν την τελική τιμή του καυσίμου. Οι δασοπονικές καλλιέργειες μικρού περίτροπου χρόνου (Short Rotation Coppice - SRC) είναι ταχέως αναπτυσσόμενα είδα δένδρων που μεγαλώνουν σε αρδευόμενες περιοχές και υπό εντατική φροντίδα που περιλαμβάνει χρήση λιπασμάτων, ποτίσματος, φυτοφαρμάκων και εντομοκτόνων. Χαρακτηριστικά παραδείγματα είναι η λεύκα, η ιτιά και ο ευκάλυπτος, αλλά υπάρχουν και λιγότερο γνωστά είδη όπως η paulownia. Όσον αφορά τις χρήσεις γης, οι δασοπονικές καλλιέργειες μικρού περίτροπου χρόνου απασχολούν εκτάσεις που χρησιμοποιούνταν πρότινος για την παραγωγή αγροτικών προϊόντων. Η καλλιέργεια τους πραγματοποιείται από αγρότες και η εισαγωγή τους σε

16 Κεφάλαιο σελ. 16 μια περιοχή σχετίζεται πρωτίστως με τον αγροτικό τομέα. Ωστόσο, όσον αφορά στις ιδιότητες του παραγόμενου υλικού, η βιομάζα είναι ξυλώδης και τα υλικά αυτά περιγράφονται με περισσότερες λεπτομέρειες στη σειρά 1 αυτού του οδηγού. Για περισσότερες πληροφορίες για τις καλλιέργειες μικρού περίτροπου χρόνου, δείτε σχετικά και την ενότητα

17 Κεφάλαιο σελ. 17 Οι πιο κατάλληλες για τις Ευρωπαϊκές κλιματικές συνθήκες ενεργειακές καλλιέργειες είναι είτε C3 είτε C4 φυτά (δείτε την ενότητα α για περισσότερες πληροφορίες). Γενικά, τα φυτά C3 είναι καλύτερα προσαρμοσμένα για ανάπτυξη σε χαμηλές θερμοκρασίες, επομένως καλλιεργούνται κυρίως στις Βορειοευρωπαϊκές χώρες, ενώ τα φυτά C4 έχουν καλύτερες αποδόσεις σε περιοχές με υψηλή ηλιοφάνεια και υψηλές θερμοκρασίες, όπως στη Νότια Ευρώπη. Παραδείγματα φυτών τύπου C3 είναι το γιγάντιο καλάμι, η ελαιοκράμβη, η κάνναβις και τα σιτηρά, ενώ ο αραβόσιτος, το ινώδες σόργο, ο μίσχανθος, το switchgrass και η αγριαγκινάρα είναι C4 φυτά. Οι περισσότερες δασοπονικές καλλιέργειες μικρού περίτροπου χρόνου που εξετάζονται για την Ευρώπη είναι C3 δέντρα (λεύκα, ιτιά, ευκάλυπτος), αν και γίνονται έρευνες και για φυτά C4, όπως η paulownia. Μια τελευταία κατηγοριοποίηση των ενεργειακών καλλιεργειών σχετίζεται με την τελική τους χρήση. Μπορούν να διακριθούν οι ακόλουθες κατηγορίες: Ελαιούχες καλλιέργειες: επιλέγονται για τους πλούσιους σε έλαιο καρπούς τους οι οποίοι χρησιμοποιούνται στην παραγωγή βιοντήζελ. Η πλειοψηφία των ενεργειακών καλλιεργειών στην Ευρώπη σήμερα είναι ελαιούχες καλλιέργειες, όπως η ελαιοκράμβη και ο ηλίανθος, καθώς η νομοθεσία προωθεί την παραγωγή υγρών βιοκαυσίμων. Η παραγωγή βιοντήζελ από ελαιούχους καρπούς είναι μια σχετικά απλή διαδικασία. Ωστόσο, καθώς το παραγόμενο έλαιο είναι βρώσιμο από τους ανθρώπους και η παραγωγή των φυτών λαμβάνει χώρα σε αρδεύσιμες αγροτικές γαίες, έχουν σημειωθεί σοβαρές αντιρρήσεις σχετικά με τη βιωσιμότητα της πρακτικής και έχει τεθεί επανειλημμένως η διαμάχη «τρόφιμα εναντίον καυσίμων». Ζαχαρώδεις και αμυλούχες καλλιέργειες: πρώτη ύλη για την παραγωγή βιοαιθανόλης ή βιοντήζελ. Σε μερικές περιπτώσεις, χρησιμοποιούνται και ως πρώτη ύλη σε μονάδες βιοαερίου (βλέπε ). Χαρακτηριστικά παραδείγματα είναι τα ζαχαρότευτλα, το σόργο και τα σιτηρά όταν καλλιεργούνται για ενεργειακές εφαρμογές. Η καλλιέργειά τους εγείρει αντίστοιχα ζητήματα με αυτά για τις ελαιούχες καλλιέργειες. Λιγνο-κυτταρινούχες καλλιέργειες: πλούσιες σε πολυμερή υδατανθράκων (κυτταρίνη και ημικυτταρίνη) και φαινολικών πολυμερών (λιγνίνη). Τέτοιες καλλιέργειες μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως στερεά βιοκαύσιμα σε θερμικές διεργασίες (δείτε το Κεφάλαιο για μια γενική εισαγωγή ή το Κεφάλαιο για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με τις διεργασίες για ποώδη βιομάζα). Μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν ως πρώτη ύλη για την παραγωγή βιοκαυσίμων 2 ης γενιάς, αν και η διεργασία σε αυτή την περίπτωση είναι πιο περίπλοκη σε σχέση με τις ελαιούχες ή ζαχαρώδεις καλλιέργειες (βλέπε ). Παραδείγματα λιγνο-κυτταρινούχων υλικών είναι ο μίσχανθος, το switchgrass, η κάνναβις καθώς και τα είδη καλλιεργειών μικρού περίτροπου χρόνου. Γενικά, οι λιγνοκυτταρινούχες καλλιέργιες προκαλούν μικρότερες ανησυχίες όσον αφορά τη διαμάχη «τρόφιμα εναντίον καυσίμων», ιδίως αν καλλιεργούνται σε περιθωριακές γαίες. Σημειώνεται ότι η κατηγοριοποίηση δεν είναι πάντα απλή. Για παράδειγμα, η αγριαγκινάρα μπορεί να καλλιεργηθεί ως ελαιούχος καλλιέργεια (δηλαδή για τα σπόρια της) ή ως λιγνοκυτταρινούχα καλλιέργεια (στην περίπτωση αυτή όλο το φυτό χρησιμοποιείται ως πρώτη ύλη σε ενεργειακές διεργασίες). Ελαιούχες καλλιέργειες, όπως η ελαιοκράμβη και ο ηλίανθος, αφήνουν επίσης υπολείμματα που μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως λιγνο-κυτταρινούχα ύλη.

18 Κεφάλαιο σελ. 18 Μερικές μέθοδοι θερισμού που επιτρέπουν την ταυτόχρονη συλλογή και διαχωρισμό των διαφορετικών μερών του φυτού αναπτύσσονται, οι περισσότερες πάντως είναι ακόμα σε στάδιο σχεδιασμού.

19 Κεφάλαιο σελ β: Ενεργειακές καλλιέργειες: Επιλογή και αποδόσεις Με βάση την ισχύουσα νομοθεσία, οι ενεργειακές καλλιέργειες θεωρούνται μια ελκυστική προοπτική για την παραγωγή βιοενεργειακών φορέων για δυο κυρίους λόγους: τη σύσταση της παραγόμενης βιομάζας και τις αποδόσεις που μπορούν να επιτευχθούν. Η σύσταση της βιομάζας είναι σήμερα ο πιο σημαντικός παράγοντας για την παραγωγή υγρών βιοκαυσίμων. Δεδομένου ότι υπάρχουν ακόμα τεχνικοί περιορισμοί στην αξιοποίηση 2 ης γενιάς βιομάζας (δηλαδή λιγνο-κυτταρινούχας) για την παραγωγή υγρών βιοκαυσίμων, οι περισσότερες μονάδες μετατροπής χρησιμοποιούν 1 ης γενιάς υλικά, πλούσια σε έλαια ή ζάχαρα/άμυλο. Μακροπρόθεσμα πάντως, αναμένεται ότι η τεχνολογική πρόοδος και οι κατάλληλες τεχνολογίες προεπεξεργασίας θα επιτρέψουν την παραγωγή υγρών βιοκαυσίμων από λιγνοκυτταρινούχες πρώτες ύλες, οι οποίες μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για την άμεση παραγωγή θερμότητας και ηλεκτρισμού σε θερμικές διεργασίες. Οι λιγνο-κυτταρινούχες ενεργειακές καλλιέργειες μπορούν να επιτύχουν πολύ μεγαλύτερες αποδόσεις σε σχέση με τις ελαιούχες. Ακόμα κι αν συγκριθούν οι τυπικές αποδόσεις για τα περισσότερα αγροτικά υπολείμματα (για παράδειγμα kg ξηρής μάζας ανά στρέμμα για το άχυρο), τα πολυετή ενεργειακά φυτά και οι καλλιέργειες μικρού περίτροπου χρόνου έχουν αποδόσεις που φτάνεις τα 500 kg μέχρι και 3 tn ξηρής μάζας ανά στρέμμα, αν και τα περισσότερα κυμαίνονται μεταξύ 800 kg και 1,5 tn ξηρής μάζας ανά στρέμμα. Αυτές οι αποδόσεις οδηγούν σε αυξημένη πυκνότητα συλλογής και βελτίωση της εφοδιαστικής αλυσίδας και του συνολικού κόστους καυσίμου (δείτε σχετικά το Κεφάλαιο 03-02). Η επιλογή ενεργειακών καλλιεργειών για μια δεδομένη περιοχή εξαρτάται από πολλούς παράγοντες, οι σημαντικότεροι εκ των οποίων είναι: Επιδράσεις του περιβάλλοντος (βροχοπτώσεις / ξηρασία, εύρος θερμοκρασιών, αντοχή στη ξηρασία). Ανάλογα με αυτές, οι καλλιέργειες επιλέγονται βάσει της αντοχής τους στο κρύο ή την ξηρασία ή της απαιτήσεις τους σε ύδρευση. Οι συνθήκες του εδάφους, δηλαδή κατά πόσον το φυτό μπορεί να αναπτυχθεί σε περιθωριακές γαίες ή απαιτεί αρδεύσιμη γη. Εκτός από τα παραπάνω, άλλοι σημαντικοί παράγοντες που πρέπει να ληφθούν υπόψη είναι: Ποικιλίες κατάλληλες για μια δεδομένη περιοχή. Μέθοδοι διασποράς. Η διασπορά με σπόρο εύκολα μηχανοποιείται και οδηγεί σε μικρότερο κόστος. Η γνώση των αγρονομικών πρακτικών (όργωμα εδάφους, μέθοδοι σποράς, χρήση λιπασμάτων, προστασία της καλλιέργειας, χρόνος θερισμού). Μηχανοποίηση και καταλληλότητα του υπάρχοντος αγροτικού εξοπλισμού. Θέματα εφοδιαστικής αλυσίδας, κυρίως η ύπαρξη υποδομών μεταφοράς και αποθήκευσης.

20 Κεφάλαιο σελ. 20 Η αποδοχή των καλλιεργητών. Όπως αναφέρθηκε και στην ενότητα α, οι αγρότες μπορεί να είναι περισσότερο θετικοί απέναντι σε ετήσιες παρά σε πολυετείς καλλιέργειες. Οι ιδιότητες της βιομάζας, όπως η περιεχόμενη τέφρα και η θερμογόνος ικανότητα. Οι ποώδεις ενεργειακές καλλιέργειες έχουν συνήθως αρκετά μεγάλα ποσοστά τέφρας και χλωρίου, τα οποία μπορούν να δημιουργήσουν προβλήματα σε αρκετές τεχνολογίες μετατροπής, όπως στην καύση και στην αεριοποίηση (δείτε το Κεφάλαιο και το Παράρτημα Τέφρας για περισσότερες πληροφορίες). Η δυσκολία στην εξεύρεση κατάλληλων τεχνολογιών μετατροπής είναι ένας σημαντικός περιοριστικός παράγοντας στην εξάπλωση αυτών των καλλιεργειών. Γενικά, ο στόχος είναι να επιτευχθούν υψηλές και σταθερές αποδόσεις και μεγάλη παραγωγή ενέργειας ανά μονάδα επιφάνειας με τις ελάχιστες δυνατές εισροές (άρδευση, λιπάσματα, φυτοφάρμακα, εντομοκτόνα). Αρκετές δημοσιεύσεις δίνουν ενδεικτικές τιμές αποδόσεων για διαφορετικές ενεργειακές καλλιέργειες (δείτε σχετικά τις Αναφορές στο τέλος του κεφαλαίου). Πρέπει να γίνει κατανοητό πάντως ότι οι αναφερόμενες αποδόσεις (όπως φαίνεται και από την προηγούμενη συζήτηση) παρουσιάζουν μεγάλες διακυμάνσεις και εξαρτώνται από πολλές συνθήκες. Επομένως, η μεταφορά των αποτελεσμάτων από μια περιοχή σε μια άλλη πρέπει να αξιολογείται προσεκτικά από ειδικούς πριν τη λήψη οποιονδήποτε αποφάσεων. Πρέπει επίσης να σημειωθεί ότι οι αποδόσεις και τα ποιοτικά χαρακτηριστικά των ενεργειακών καλλιεργειών παρουσιάζουν ετήσιες διακυμάνσεις, ακριβώς όπως και τα αγροτικά υπολείμματα. Δείτε την ενότητα δ για περισσότερες πληροφορίες γ: Ενεργειακές καλλιέργειες: Τρέχουσα και μελλοντική κατάσταση στην ΕΕ Ως αποτέλεσμα διάφορων πολιτικών που προωθούν την παραγωγή βιοκαυσίμων για τον κλάδο των μεταφορών, καθώς και τη βιοενέργεια συνολικά, η αγροτική γη στην οποία καλλιεργούνται ενεργειακά φυτά ανέρχεται κατά τα τελευταία έτη σε 55 εκατομμύρια στρέμματα. Το μεγαλύτερο μέρος αυτής της έκτασης αφορά καλλιέργειες με ελαιούχους καρπούς για την παραγωγή βιοντήζελ (82%) ή καλλιέργειες που χρησιμοποιούνται στην παραγωγή αιθανόλης (11%), κυρίως στη Γαλλία και Γερμανία, αλλά και στο Ηνωμένο Βασίλειο, την Πολωνία και τη Ρουμανία. Οι καλλιέργειες που χρησιμοποιούνται ως υπόστρωμα στην παραγωγή βιοαερίου αποτελούν ένα μεγάλο κομμάτι αυτής της γης (7%), κυρίως στη Γερμανία, ενώ οι πολυετείς καλλιέργειες και οι καλλιέργειες περίτροπου χρόνου για την παραγωγή θερμότητας και ηλεκτρισμού είναι ακόμα ένα μικρό μόνο μέρος (1%). Ο στόχος της ΕΕ για το 2020 είναι η παραγωγή του 10 % της ενέργειας του τομέα μεταφορών από βιοκαύσιμα. Σύμφωνα με τους υπολογισμούς της Ευρωπαϊκής Επιτροπής (2008), ο στόχο αυτός απαιτεί 175 εκατομμύρια στρέμματα γης ή 10% της Χρησιμοποιούμενης Αγροτικής Γης στην ΕΕ-27. Λαμβάνοντας υπόψη την απαιτούμενη έκταση για την εξασφάλιση τροφής για τον πληθυσμό της ΕΕ-27, εκτιμάται ότι % της