- PDF Free Download

Transcript

1 Περιβαλλοντικά, ενεργειακά, κοινωνικά και οικονοµικά οφέλη από την παραγωγή και χρήση του βιοαερίου ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΗΜΟΚΡΑΤΙΑ ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΟΤΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΚΑΙ ΚΛΙΜΑΤΙΚΗΣ ΑΛΛΑΓΗΣ Κωνσταντίνος Σιούλας Περιβαλλοντολόγος, MSc Τµήµα Περιβάλλοντος & Μεταφορών /νση Ενεργειακής Αποδοτικότητας

2 Περιεχόµενα Λίγα λόγια για το βιοαέριο Κύριες εφαρµογές Πλεονεκτήµατα Συµπεράσµατα

3 Λίγα λόγια για το Βιοαέριο Η Αναερόβια Χώνευση (ΑΧ) λαµβάνει χώρα απουσία αέρα, όπου οι αναερόβιοι µικροοργανισµοί βιοδιασπούν το οργανικό υλικό µέσα από µία πολύπλοκη βιολογική διαδικασία παράγοντας δύο κύρια προϊόντα: βιοαέριο και χωνεµένη λάσπη (εδαφοβελτιωτικό). Το παραγόµενο βιοαέριο αποτελείται από 50-75% µεθάνιο (CH 4 ) και 20-45% διοξείδιο του άνθρακα (CO 2 ) και από µικρές ποσότητες άλλων αερίων και ιχνοστοιχείων (πχ. άζωτο, υδρογόνο, αµµωνία, υδρόθειο). Η δράση των µικροοργανισµών της αναερόβιας βιοαποικοδόµησης απαντάται στη φύση σε διάφορα φυσικά συστήµατα όπως στα έλη και στις λίµνες, στο στοµάχι των µηρυκαστικών, κ.ά. Τα ελεγχόµενα συστήµατα ΑΧ που έχει δηµιουργήσει ο άνθρωπος απλώς προσοµοιάζουν κατά το δυνατόν τις βασικές αρχές και συνθήκες δράσης των εν λόγω µικροοργανισµών στο φυσικό περιβάλλον.

4 Κύριες εφαρµογές Επεξεργασία αστικών λυµάτων Αφορά στη λάσπη η οποία παράγεται στους βιολογικούς καθαρισµούς των αστικών λυµάτων (πρωτοβάθµια και δευτεροβάθµια επεξεργασία). Η διαδικασία χρησιµοποιείται για την παραγωγή βιοαερίου και την σταθεροποίηση και µείωση του όγκου της λάσπης. Στις µικρές µονάδες το βιοαέριο χρησιµοποιείται συνήθως για να καλύψει τις θερµικές ανάγκες της αναερόβιας χώνευσης και µέρος των ηλεκτρικών αναγκών της µονάδας επεξεργασίας των λυµάτων, ενώ στις µεγάλες κυρίως για ηλεκτροπαραγωγή. Η εφαρµογή είναι αρκετά διαδεδοµένη σε συνδυασµό µε αρκετά εξελιγµένα συστήµατα επεξεργασίας αστικών λυµάτων.

5 Κύριες εφαρµογές Αστικά Στερεά Απορρίµµατα Αφορά στο οργανικό κλάσµα των αστικών απορριµµάτων δηλαδή τα ζυµώσιµα υλικά (όπως υπολείµµατα τροφών, απορρίµµατα εστιατορίων και χώρων εστίασης, κ.ά). Η αναερόβια χώνευση στην περίπτωση αυτή ενσωµατώνεται σε ένα ολοκληρωµένο σύστηµα διαχείρισης αστικών απορριµµάτων όπου παράλληλη επιτυγχάνεται και η µείωση του όγκου τους. Αρκετά διαδεδοµένη είναι η αποµάστευση του βιοαερίου από Χώρους Υγειονοµικής Ταφής Απορριµµάτων (ΧΥΤΑ) και η ενεργειακή του αξιοποίηση.

6 Κύριες εφαρµογές Βιοµηχανικά απόβλητα Αφορά συνήθως στα απόβλητα βιοµηχανιών τροφίµων. Τα απόβλητα αυτά έχουν υψηλό οργανικό φορτίο και µπορούν να επεξεργαστούν αναερόβια πριν τη διάθεση τους συνήθως σε κάποια κεντρική µονάδα επεξεργασίας. Το παραγόµενο βιοαέριο µπορεί να χρησιµοποιηθεί στην θέρµανση των χωνευτών, αλλά και στις παραγωγικές διαδικασίες της µονάδας (κάλυψη θερµικών αναγκών). Το ενδιαφέρον για την συγκεκριµένη εφαρµογή αυξάνεται στις µέρες µας.

7 Κύριες εφαρµογές Γεωργο-κτηνοτροφικά απόβλητα Οι εγκαταστάσεις βιοαερίου που επεξεργάζονται τα γεωργοκτηνοτροφικα απόβλητα και παραπροϊόντα (όπως οι κοπριές, τα φυτικά υπολείµµατα, οι ενεργειακές καλλιέργειες, τα οργανικά απόβλητα από τις αγροτοβιοµηχανικές µονάδες) είναι µερικές από τις πιο σηµαντικές εφαρµογές της ΑΧ σήµερα. Οι δύο κύριοι τύποι είναι είτε οι µικρής κλίµακας µονάδες (πχ. επίπεδο γεωργικής εκµετάλλευσης) που συναντώνται κυρίως στην Γερµανία ή οι Κεντρικές µονάδες συγχώνευσης υποστρωµάτων (πχ. ζωϊκά απόβλητα, ενεργειακές καλλιέργειες) που αναπτύχθηκαν σε µεγάλη κλίµακα στην ανία. Στην Ευρώπη αρκετές χιλιάδες εγκαταστάσεις ΑΧ σε επίπεδο γεωργικής εκµετάλλευσης βρίσκονται σε λειτουργία (πχ µονάδες στην Γερµανία το 2009 µε εγκατεστηµενη ισχύ MW).

8 Πλεονεκτήµατα Μέθοδος διαχείρισης αποβλήτων (Αναερόβια Χώνευση) Σύµµαχος στην αντιµετώπιση της κλιµατικής αλλαγής Παραγωγή Ενέργειας από Ανανεώσιµες Πηγές Συνεισφέρει στην ασφάλεια του ενεργειακού εφοδιασµού και την απεξάρτηση από εισαγωγές ηµιουργεί νέες θέσεις εργασίας, Εξασφαλίζει εναλλακτικό εισόδηµα Ευελιξία στις χρήσεις Παραγωγή υψηλής ποιότητας εδαφοβελτιωτικού

9 Μέθοδος ιαχείρισης Αποβλήτων υνατότητα µετασχηµατισµού των αποβλήτων σε έναν πολύτιµο πόρο, µε την χρήση τους ως πρώτη ύλη για την ΑΧ. Πολλές ευρωπαϊκές χώρες αντιµετωπίζουν µε τον τρόπο αυτό τα τεράστια προβλήµατα που σχετίζονται µε την µεγάλη παραγωγή οργανικών αποβλήτων από τη βιοµηχανία, τη γεωργία και τον οικιακό τοµέα. Η παραγωγή βιοαερίου είναι ένας τρόπος συµµόρφωσης µε την εθνική και ευρωπαϊκή νοµοθεσία και χρήση των οργανικών αποβλήτων για την παραγωγή ενέργειας µε παράλληλη ανακύκλωση του υπολείµµατος ως λίπασµα. Οι τεχνολογίες του βιοαερίου συµβάλλουν στη µείωση του όγκου των αποβλήτων και των δαπανών για την διάθεσή τους.

10 Μείωση Αέριων Εκποµπών Η καύση του βιοαερίου απελευθερώνει CO 2, όπως και τα συµβατικά καύσιµα αλλά η κύρια διαφορά, όταν συγκρίνεται µε αυτά, είναι ότι ο άνθρακας στο βιοαέριο ελήφθη πρόσφατα από την ατµόσφαιρα, από τη φωτοσύνθεση των φυτών. Ο κύκλος άνθρακα του βιοαερίου είναι έτσι κλειστός µέσα σε έναν πολύ σύντοµο χρονικό διάστηµα (µεταξύ ενός και µερικών ετών). Η παραγωγή βιοαερίου από την ΑΧ µειώνει επίσης τις εκποµπές του µεθανίου (CH 4 ) και του νιτρώδους οξειδίου (Ν 2 Ο) από την αποθήκευση και τη χρήση των ζωικών αποβλήτων ως λίπασµα. Η χρήση του βιοαερίου υποκαθιστά τα ορυκτά καύσιµα για την παραγωγή ενέργειας και τις µεταφορές και µειώνει έτσι τις εκποµπές του CO 2, του CH 4 και του Ν 2 Ο, συµβάλλοντας στην αντιµετώπιση των κλιµατικών αλλαγών.

11 Μείωση Αέριων Εκποµπών ιττό περιβαλλοντικό όφελος: Αποτρέπεται η διαφυγή του µεθανίου στην ατµόσφαιρα και συγχρόνως αποφεύγεται η χρήση συµβατικών ενεργειακών πόρων όπως είναι το πετρέλαιο ή ο λιγνίτης µε τις αντίστοιχες εκποµπές CO 2. Χαρακτηριστικό είναι ότι 1 m 3 βιοαερίου υποκαθιστά 0,5 kg πετρελαίου για παραγωγή ενέργειας συνεισφέροντας µείωση 2,6 kg CO 2 αντίστοιχα. Πετρέλαιο Φυσικό Αέριο Ανθρακας Ξύλο Αχυρο SO 2 (Kg/TJ) NOx (Kg/TJ) Dust (Kg/TJ) CO 2 (g/tj) Βιοαέριο Εκποµπές ρύπων διαφόρων πηγών ενέργειας(πηγή OECD)

12 Παραγωγή Ενέργειας Σε αντίθεση µε τα ορυκτά καύσιµα, το βιοαέριο είναι ανανεώσιµη πηγή ενέργειας. Το βιοαέριο από την ΑΧ δεν βελτιώνει µόνο το ενεργειακό ισοζύγιο µιας χώρας αλλά συµβάλλει σηµαντικά στη διατήρηση των φυσικών πόρων και στην προστασία του περιβάλλοντος. Κοπριά αγελάδων Κοπριά χοίρων Σβουνιά αγελάδων Κοπριά πουλερικών Χλόη του Σουδάν Φύλλα τεύτλων Χλόη-Σανό Σίκαλη Νωπή χλόη Χορτονοµή χλόης Χορτονοµή καλαµποκιού Σακχαρότευτλα Κόκκοι δηµητριακών Περιεχόµενα στοµαχιών, εντέρων Εντόσθια αγελάδων Επιλέουσα λυµατολάσπη Πολτός σταφυλιού Πολτός µήλου Μελάσσα Αποφλοιωµένοι κόκκοι Πολτός πατάτας Πολτός σιτηρών Πάστα συναπόσπορου Ακατέργαστη γλυκερίνη Τηγανόλαδα Κουρεµένη πρασινάδα Βιοαπόβλητα Φυτικά απόβλητα Απόβλητα τροφίµων Παραγωγή µεθανίου(m³/t ots) Παραγωγή µεθανίου (PRAßL, 2007)

13 Εγκατεστηµένη Ισχύς ΑΠΕ για ηλεκτροπαραγωγή Σύνολο ΑΠΕ (2007) MW Βιοαέριο Αιολική Ενέργεια Φωτοβολταϊκά (Μεγάλα ΥΗΕ) Αντλητικά συστήµατα ΜΥΗΕ Φωτοβολταϊκά (2.319 MW) 699 MW 132 MW 9 MW 700 Γεωθερµία Αιολική Ενέργεια 846 MW 600 Υ/Η 1-10 MW* Βιοαέριο 39 MW MW 500 Υ/Η -1 MW* Επιφάνεια Ηλιακών Συλλεκτών (1,000m 2 ) 3, Βιοκαύσιµα (tn) Έτος Πηγή: Απολογισµός ΚΑΠΕ 2008

14 Ενεργειακός τοµέας Το 2007 οι ΑΠΕ συνεισέφεραν στην Ακαθάριστη Εγχώρια κατανάλωση ενέργειας ποσοστό 5% (1,7 Mtoe από τα 33,55 Mtoe). Η βιοµάζα συνεισέφερε περίπου το 67% και κάλυψε κυρίως θερµικές ανάγκες (ΥΠΑΝ). Η συµµετοχή των ΑΠΕ στην ηλεκτροπαραγωγή το 2007 ανήλθε σε 8,4% (5.356 GWh σε σύνολο GWh, στοιχεία ΚΑΠΕ). Η πρωτογενής παραγωγή ενέργειας από βιαοέριο το ίδιο έτος ανήλθε σε 47,8 ktoe (EurObserv ER). Ηλεκτροπαραγωγή από βιοαέριο 2007 Εγκατεστηµένη ισχύς (MW) 37,4 Ηλ. Ενέργεια (GWh) 155, ,4 176, ,8 181,9 Πηγή: ΕΣΜΗΕ

15 Παραγωγή βιοαερίου το 2007 (σε ktoe) 2,108 2, Βιοαέριοαπό : ΧΥΤΑ ΕΕΛ Άλλες εφαρµογές Πηγή: EurObserv ER

16 Μονάδες Βιοαερίου Μονάδες βιοαερίου στην Ελλάδα το 2007 (ΚΑΠΕ, 2008)

17 Εκτιµήσεις για την επίτευξη των στόχων για το 2010 & 2020 Τεχνολογία Ισχύς 10/2009 (MW)* Ισχύς Στόχος 2010 (MW)** Ισχύς Στόχος 2020 (MW)*** Αιολικά Μικρά Υδροηλεκτρικά Βιοµάζα Φ/Β Γεωθερµία Μεγάλα Υδροηλεκτρικά Σύνολο 1.157, , , (20,1%) (30%) Πηγές: * ΥΠΕΚΑ, ** 4ηΕθνικήΈκθεσηγιατιςΑΠΕ, ΥΠΑΝ, Οκτώβριος 2007 *** Μακροχρόνιος Ενεργειακός Σχεδιασµός,

18 Απεξάρτηση από εισαγωγές Οι περισσότερες Ευρωπαϊκές χώρες έχουν σηµαντική εξάρτηση από τις εισαγωγές ορυκτών καυσίµων από περιοχές πλούσιες σε αυτά, όπως είναι η Ρωσία ή η Μέση Ανατολή. Η ανάπτυξη και υλοποίηση συστηµάτων ανανεώσιµων πηγών ενέργειας, όπως είναι το βιοαέριο από ΑΧ, στηριζόµενη σε εθνικούς και περιφερειακούς πόρους, θα αυξήσει την αειφορία και την ασφάλεια του εθνικού ενεργειακού εφοδιασµού και θα µειώσει την εξάρτηση από τις εισαγωγές ενέργειας.

19 Απασχόληση - Εισόδηµα Η παραγωγή βιοαερίου από την ΑΧ απαιτεί εργατικό δυναµικό για την παραγωγή, συλλογή και µεταφορά της πρώτης ύλης ΑΧ, την κατασκευή του τεχνικού εξοπλισµού, την κατασκευή, λειτουργία και συντήρηση των µονάδων παραγωγής βιοαερίου. Αυτό σηµαίνει ότι η ανάπτυξη ενός εθνικού τοµέα βιοαερίου συµβάλλει στη δηµιουργία νέων επιχειρήσεων, κάποιων µε σηµαντικές οικονοµικές δυνατότητες, αυξάνει τα εισοδήµατα στις αγροτικές περιοχές και δηµιουργεί νέες θέσεις εργασίας.

20 Βιοαέριο & Οικονοµική απόδοση Οικονοµική βιωσιµότητα: Κόστος επένδυσης (πχ. εξοπλισµός, έργα υποδοµής, µελέτες, εξασφάλιση γης). υναµικό βιοαερίου και απόδοση της τεχνολογίας Κόστος δανεισµού και χρηµατοδότηση Χρηµατοροές και έσοδα Εναλλακτικές ευκαιρίες επένδυσης.

21 Βιοαέριο & Χρηµατοδότηση Κύριοι τρόποι χρηµατοδότησης: Αναπτυξιακό Νόµος 3299/2004 όπως τροποποιήθηκε µε το άρθρο 37 του Ν. 3522/2006 & εξειδικεύεται µετέπειτα (επιδότηση κεφαλαίου από εθνικούς πόρους) Ένταξη του έργου στο ΕΠΑΝ ΙΙ/ Εθνικό Στρατηγικό Πλαίσιο Αναφοράς (Ε.Σ.Π.Α.) Νόµος 3468/2006 (feed-in tariff), 73 /MWh (80,14 /MWh µε την αναπροσαρµογή των τιµολογίων) ανεισµός από τράπεζες (χρηµατοδότηση έργων µε «πράσινα» προϊόντα).

22 Βιοαέριο & Χρηµατοδότηση Τεχνολογία ιασυνδεδε- µένο σύστηµα Νόµος 3468/2006 Σχέδιο Νόµου ΑΠΕ, 2009 Αιολικά Μικρά Υδροηλ/κά >50kW 50kW θάλασσα 15ΜW 73 87, ,84 Φ/Β 100kW >100kW ,14 407,14 Βιοµάζα 100kW >100kW 120 Γεωθερµία 500kW >500kW 87,84 ΧΥΤΑ, ΕΕΛ & Βιοαέρια 100kW >100kW 87,84 Ηλιοθερµικά <5MW ,84 >5MW 230 Λοιπές ΑΠΕ, ΣΗΘΥΑ 73 87,84

23 Ευελιξία στις χρήσεις Το βιοαέριο είναι µία ευέλικτη πηγή, κατάλληλη για πολλές διαφορετικές εφαρµογές. Στις περισσότερες χώρες το βιοαέριο χρησιµοποιείται για τη συνδυασµένη παραγωγή ηλεκτρισµού και θερµότητας (ΣΗΘ) ή αναβαθµίζεται και τροφοδοτείται στα δίκτυα φυσικού αερίου, χρησιµοποιείται ως καύσιµo οχηµάτων ή σε κυψέλες καυσίµου.

24 Εδαφοβελτιωτικό Μια εγκατάσταση βιοαερίου δεν παράγει µόνο ενέργεια. Το χωνεµένο υπόλειµµα ή εδαφοβελτιωτικό, είναι ένα πολύτιµο λίπασµα εδάφους, πλούσιο σε άζωτο, φώσφορο, κάλιο και θρεπτικά στοιχεία, το οποίο µπορεί να εφαρµοστεί στα εδάφη µε τον συνηθισµένο εξοπλισµό. Σε σχέση µε τα ακατέργαστα ζωικά απόβλητα, το εδαφοβελτιωτικό έχει βελτιωµένη αποδοτικότητα λίπανσης λόγω της οµοιογένειας και της υψηλότερης διαθεσιµότητας θρεπτικών συστατικών, την καλύτερη αναλογία C/N και την σχεδόν πλήρη απουσία οσµών.

25 Κλειστός κύκλος θρεπτικών Από την παραγωγή της πρώτης ύλης έως την εφαρµογή του εδαφβελτιωτικού ως λίπασµα, το βιοαέριο από την ΑΧ παρέχει ένα κλειστό κύκλο θρεπτικών συστατικών και άνθρακα. Το µεθάνιο (CH 4 ) χρησιµοποιείται για την παραγωγή ενέργειας και το CO 2 απελευθερώνεται στην ατµόσφαιρα και ξαναδεσµεύεται από τη βλάστηση κατά τη διάρκεια της φωτοσύνθεσης. Μερικές ενώσεις άνθρακα παραµένουν στο εδαφοβελτιωτικό, βελτιώνοντας την περιεκτικότητα σε άνθρακα των εδαφών όταν αυτό εφαρµόζεται ως λίπασµα.

26 Κλειστός κύκλος θρεπτικών Η παραγωγή βιοαερίου µπορεί να ενσωµατωθεί στη συµβατική και οργανική καλλιέργεια, όπου το εδαφοβελτιωτικό αντικαθιστά τα συµβατικά λιπάσµατα, που παράγονται µε την κατανάλωση µεγάλων ποσοτήτων ενέργειας από ορυκτά καύσιµα. ΦΩΣ F OS FΦΩΤΟΣΥΝΘΕΣΗ O?? S?? T? S? CO 2 O 2 ΖΩΙΚΑ ANIMAL ΠΕΡΙΤΤΩΜΑΤΑ MANURE VEGETABLE BIOMASS ΦΥΤΙΚΗ ΒΙΟΜΑΖΑ H 2 O ΛΙΠΑΣΜΑ FERTILISER ΒΙΟΑΕΡΙΟ BIOGAS ORGANIC WASTES ΟΡΓΑΝΙΚΑ ΑΠΟΒΛΗΤΑ ΑΝΑΕΡΟΒΙΑ ANAEROBIC DIGESTION ΧΩΝΕΥΣΗ ΗΛΕΚΤΡΙΣΜΟΣ & ΘΕΡΜΟΤΗΤΑ ELECTRICITY AND HEAT Ο αειφόρος κύκλος του βιοαερίου από ΑΧ (T. Al Seadi, 2002)

27 Συµπεράσµατα Η αξιοποίηση του βιοαερίου µπορεί να συνεισφέρει στην ενεργειακή, αγροτική και περιβαλλοντική εθνική πολιτική. Παρουσιάζει δε οικονοµικά, κοινωνικά και περιβαλλοντικά πλεονεκτήµατα. Το βιοαέριο µπορεί να χρησιµοποιηθεί ποικιλοτρόπως (πχ. παραγωγή ηλεκτρικής και θερµικής ενέργειας, εδαφοβελτιωτικό, χρήση στις µεταφορές, έγχυση στο δίκτυο του φυσικού αερίου). Στην περίπτωση των µονάδων κλίµακας γεωργικής εκµετάλλευσης η ενασχόληση των γεωργών µπορεί να εξασφαλίσει παράλληλη δυνατότητα νέων εισοδηµάτων.

28 Συµπεράσµατα Εκτός από την χρήση της για ενεργειακούς σκοπούς η Αναερόβια Χώνευση (ΑΧ) αποτελεί µία δοκιµασµένη µέθοδο διαχείρισης αποβλήτων εξασφαλίζοντας παράλληλα προστασία του περιβάλλοντος. Σύµφωνα µε το Αναθεωρηµένο Πρόγραµµα για τις κλιµατικές αλλαγές η ΑΧ ζωικών αποβλήτων χοίρων (35% των εκτρεφοµένων ζώων το 2010 και 50% το 2015 αντίστοιχα) µπορεί να συνεισφέρει στη µείωση των αερίων του θερµοκηπίου κατά t CO 2 -eq το 2010 και t CO 2 -eq το 2015.

29 Συµπεράσµατα Στο πλαίσιο αιτήσεων στην Ρυθµιστική Αρχή Ενέργειας (ΡΑΕ) για χορήγηση Άδειας Παραγωγής, το τελευταίο έτος έχουν κατατεθεί 6 αιτήσεις για αξιοποίηση βιοαερίου από γεωργοκτηνοτοργικές και βιοµηχανικές εφαρµογές (συνολική ισχύς περίπου 12,5MW).

30 Το Έργο BiG>East Η παρουσίαση βασίστηκε στα αποτελέσµατα του Ευρωπαϊκού Έργου BiG>East το οποίο υποστηρίζεται από την Ευρωπαϊκή Επιτροπή στο πλαίσιο του Προγράµµατος «Ευφυής Ενέργεια για την Ευρώπη». Σκοπός του είναι η προώθηση της παραγωγής & χρήσης του βιοαερίου σε επιλεγµένες χώρες της Ευρώπης µε την µεταφορά τεχνογνωσίας και ανταλλαγή εµπειριών... Αυστρία ανία Γερµανία Λετονία, Βουλγαρία Κροατία, Ελλάδα, Ρουµανία, Σλοβενία Περισσότερες πληροφορίες:

31 Σας ευχαριστώ για την προσοχή σας! 19 o χλµ. Λεωφ. Μαραθώνος, Πικέρµι Αττικής Τ: , F: cres@cres.gr ksioulas@cres.gr date