ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΕΣ ΚΑΛΛΙΕΡΓΕΙΕΣ ΚΑΙ ΒΙΟΚΑΥΣΙΜΑ ΩΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΗΣ ΒΙΟΜΑΖΑΣ Project για το μάθημα: «Οικονομική του Περιβάλλοντος και των Φυσικών Πόρων» ΒΛΑΣΣΗ ΕΛΕΝΗ Α.Μ.: 2419 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΧΗΜΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ
Ενεργειακές καλλιέργειες: Οι ενεργειακές καλλιέργειες είναι καλλιεργούμενα ή αυτοφυή είδη, παραδοσιακά ή νέα, τα οποία παράγουν βιομάζα ως κύριο προϊόν, που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για ενεργειακούς σκοπούς όπως παραγωγή θερμότητας και ηλεκτρικής ενέργειας, παραγωγή υγρών βιοκαυσίμων κ.α Τι είναι βιοκαύσιμα; Τα βιοκαύσιμα αποτελούν χημικές ενώσεις(προϊόν επεξεργασίας της βιομάζας) τα οποία μπορούν να αξιοποιηθούν ως καύσιμη ύλη αυτούσια ή μετά από ανάμιξη με προϊόντα διύλισης αργού πετρελαίου. Κυριότερα : Βιοντίζελ που παράγεται από τα φυτικά έλαια και τα ζωικά λίπη, Βιοαιθανόλη που παράγεται από τα σακχαρούχα και αμυλούχα φυτά Βιοαέριο 2
Τι είναι βιομάζα; Η βιομάζα για ενεργειακούς σκοπούς, ορίζεται ως η οργανική ύλη (ή ύλη που προέρχεται από ζωντανούς οργανισμούς) η οποία μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή στερεών, υγρών και αέριων καυσίμων. Στην πράξη έχουμε 2 τύπους βιομάζας: o o Οι υπολειμματικές μορφές (φυτικά υπολείμματα, ζωικά απόβλητα και τα απορρίμματα). Η βιομάζα που παράγεται από ενεργειακές καλλιέργειες. Πλεονεκτήματα (Περιβαλλοντικά) από την ενεργειακή αξιοποίηση της βιομάζας: Αποτροπή του φαινομένου του θερμοκηπίου, το οποίο οφείλεται σε μεγάλο βαθμό στο διοξείδιο του άνθρακα (CO 2 ) που παράγεται από την καύση ορυκτών καυσίμων. Αποφυγή της επιβάρυνσης της ατμόσφαιρας με το διοξείδιο του θείου (SO 2 ) που παράγεται κατά την καύση των ορυκτών καυσίμων και συντελεί στο φαινόμενο της όξινης βροχής. Χαμηλές εισροές σε λιπάσματα και φυτοφάρμακα. Εκμετάλλευση εδαφών χαμηλής γονιμότητας. 3
Πλεονεκτήματα (Κοινωνικο-οικονομικά) από την ενεργειακή αξιοποίηση της βιομάζας: Μείωση της ενεργειακής εξάρτησης (κυρίως από το πετρέλαιο) με αντίστοιχη εξοικονόμηση συναλλάγματος. Εξασφάλιση εργασίας και συγκράτηση των αγροτικών πληθυσμών στις παραμεθόριες και άλλες γεωργικές περιοχές (περιφερειακή ανάπτυξη χώρας). Αύξηση του αγροτικού εισοδήματος. Προσφορά εναλλακτικών καλλιεργητικών λύσεων. Μειονεκτήματα που συνδέονται με τη χρησιμοποίηση της βιομάζας Μεγάλος όγκος και μεγάλη περιεκτικότητα της βιομάζας σε υγρασία ανά μονάδα παραγόμενης ενέργειας. Δυσκολία στη συλλογή, μεταποίηση, μεταφορά και αποθήκευση της βιομάζας, έναντι των ορυκτών καυσίμων. Δαπανηρότερες εγκαταστάσεις και εξοπλισμός που απαιτούνται για την αξιοποίηση της βιομάζας σε σχέση με τις συμβατικές πηγές ενέργειας. Μεγάλη διασπορά και εποχιακή παραγωγή της βιομάζας. 4
Εφαρμογές της Βιομάζας: Κάλυψη των αναγκών θέρμανσηςψύξης ή/και ηλεκτρισμού σε γεωργικές και άλλες βιομηχανίες Τηλεθέρμανση κατοικημένων περιοχών Θέρμανση θερμοκηπίων Παραγωγή υγρών καυσίμων με βιοχημική ή θερμοχημική μετατροπή βιομάζας Ενεργειακές καλλιέργειες Βιοαέριο Παραγωγή οργανοχημικών λιπασμάτων από πτηνοτροφικά απόβλητα. Είδη φυτών που χρησιμοποιούνται στις ενεργειακές καλλιέργειες Ελαιοκράμβη Ηλίανθος Σιτάρι Κριθάρι Γλυκό σόργο Κενάφ Switchgrass Αγριαγκινάρα Κυτταρικό Σόργο Ζαχαρότευτλα Αραβόσιτος Ψευδακακία Ευκάλυπτος Καλάμι 5 Μίσχανθος
Παραγόμενα βιοκαύσιμα από διάφορα φυτά & στρεμματικές αποδόσεις Υγρά Βιοκαύσιμα Στις χώρες της Ευρωπαϊκής Ένωσης από το 1993 έως το 2004 η παραγωγή του βιοντίζελ και της βιοαιθανόλης παρουσιάζεται στο παρακάτω διάγραμμα: Πηγή:Biofuels Barometer June 2004, EUROBSERVER 6
Βιοντίζελ Το βιοντίζελ είναι μεθυλεστέρας που παράγεται από ελαιούχος σπόρους( ηλίανθος, ελαιοκράμβη κ.α.). Η Ευρωπαική Ένωση είναι ο πιο σημαντικός παραγωγός βιοντίζελ σε παγκόσμιο επίπεδο. Ηπαραγωγή του βιοντίζελ κατά το έτος 2005και η δυναμικότητα του κατά το έτος 2006 παρουσιάζονται στο διπλανό διάγραμμα: Πηγή: Biodiesel Board (http://www.ebb-eu.org) Οικονομική ανάλυση φυτών για Βιοντίζελ 7
Βιοαιθανόλη Είναι ευρέως παραγόμενο βιοκαύσιμο με περισσότερους από 18,3 εκατομμύρια τόνους παγκόσμια παραγωγή το 2003.Ως πρώτη ύλη για την παραγωγή της μπορούν να χρησιμοποιηθούν σακχαρούχα, κυτταρινούχα και αμιλούχα φυτά. Αποτελέσματα έρευνας (CIEMAT, Ισπανία) δείχνουν ότι η παραγωγή ενός λίτρου αιθανόλης από 6 κιλά άχυρο σιτηρών κοστίζει 0,18, ενώ η αντίστοιχη παραγωγή από το σπόρο σιταριού, κριθαριού κοστίζει 0,36.Αν έχουμε επαλήθευση των αποτελεσμάτων σε εμπορική κλίμακα τότε η παραγωγή βιοαιθανόλης θα ναι ανταγωνιστική σε σύγκριση με το πετρέλαιο Στην Ελλάδα,η παραγωγή της μπορεί να γίνει με σιτάρι, κριθάρι, αραβόσιτος, ζαχαρότευτλα και γλυκό σόργου(ως νέα ενεργειακή καλλιέργεια της βιοαιθανόλης) Οικονομική ανάλυση φυτών για βιοαιθανόλη 8
Ενεργειακές καλλιέργειες για την παραγωγή στερεών βιοκαυσίμων: Για την παραγωγή στερεών καυσίμων χρησιμοποιούνται : 1) Καλάμι, Αγριαγκινάρα, και Μίσχανθος 2) Κενάφ, Ινώδες Σόργο 3) Ευκάλυπτος και Ψευδακακία Στον πίνακα που ακολουθεί παρουσιάζεται η παραγόμενη ενέργεια από ξηρή βιομάζα, και η απόδοση τόσο σε προϊόν όσο και σε ενέργεια: Κίνητρα: Οδηγία 2003/30/ΕΚ Βιοντίζελ - 2005 (2%) 47.000 τόνοι - 2010 (5.75%) 148.000 τόνοι Βιοαιθανόλη: - 2005 (2%) 120.000 τόνοι- 2010 (5.75%) 390.000 τόνοι Νόμος 3423/05 Συμμετοχή των βιοκαυσίμων στην ελληνική αγορά σε ποσοστό 5,75% του συνόλου της βενζίνης και του πετρελαίου εσωτερικής καύσης έως το 2010. 9
Κίνητρα: Νέα Κοινή Αγροτική Πολιτική - Κοινοτική οδηγία 1782/2003: Χορηγείται ενίσχυση 45 ανά εκτάριο για εκτάσεις που καλύπτονται με ενεργειακές καλλιέργειες, για την παραγωγή βιοκαυσίμων μεταφορών και ηλεκτρικής & θερμικής ενέργειας. Κατάρτιση του «Προγράμματος Κατανομής Ποσοτήτων Βιοκαυσίμων»: - 2005 51.000 κ.μ. - 2006 91.000 κ.μ. - 2007 114.000 κ.μ. Συμπεράσματα: Πολύ καλή προσαρμοστικότητα των επιλεγμένων καλλιεργειών στις Ελληνικές τοπικές συνθήκες. Μεγάλα περιθώρια αύξησης των αποδόσεων Περιβαλλοντικά φιλικές (μειωμένες απαιτήσεις σε ποιότητα εδαφών, ποσότητα και ποιότητα νερού άρδευσης, χρήση λιπασμάτων/ζιζανιοκτόνων, κ.α., προστασία εδαφών). Υπάρχει δυνατότητα μηχανοποιημένης παραγωγής και διαχείρισης της πρώτης ύλης. 10
Συμπεράσματα: Συνδυασμός παραδοσιακών και ενεργειακών καλλιεργειών για ασφαλή τροφοδοσία των μονάδων μετατροπής, τόσο από τεχνικής όσο και από οικονομικής παραγωγής. Ανάπτυξη πιλοτικών καλλιεργειών και ενσωμάτωσή τους σε ολοκληρωμένα σχήματα παραγωγής ενέργειας. Προώθηση πολιτικών ενθάρρυνσης των ενεργειακών καλλιεργειών. Ενημέρωση όλων των εμπλεκόμενων φορέων. Προτάσεις: Βιοκαύσιμα για οδικές μεταφορές και θερμικές εφαρμογές καθώς και στερεά καύσιμα θα διαμορφώσουν κατάλληλα την αγορά για τα ενεργειακά φυτά, ανά τύπο παραγόμενου καυσίμου. Συνδυασμός υπολειμματικών μορφών βιομάζας και ενεργειακών καλλιεργειών θα αποτελέσει την ασφαλή τροφοδοσία μιας μονάδας παραγωγής ενέργειας. Προώθηση των ενεργειακών καλλιεργειών με στοχευόμενες δράσεις που θα συνδυάζουν την γεωργική πολιτική με την προστασία του περιβάλλοντος και τη προώθηση των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας. 11
Προτάσεις: Ανάπτυξη πιλοτικών καλλιεργειών θα διαλευκάνει τα παρακάτω θέματα: ü ü ü ü ü Επιβεβαίωση των εμπορικών αποδόσεων, Οικονομικότητα των καλλιεργειών Τεχνικές συγκομιδής και διαχείρισης της παραγόμενης πρώτης ύλης Αποφυγή τυχόν δυσμενών περιβαλλοντικών επιπτώσεων Ευελιξία στην εποχιακή οργάνωση της συγκομιδής, ανάλογα με τις ανάγκες της αγοράς Βιβλιογραφία: [1] Παναγιώτης Γεωργόπουλος, ΙΕΝΕ, Ημερίδα για την Ενέργεια και τις Μεταφορές,28/03/2007 [2] Το ενεργειακό δυναμικό της βιομάζας γεωργικών και δασικών υποπροϊόντων,κ. Αποστολάκης, Σ. Κυρίτσης, Χ. Σούτερ, ΕΛΚΕΠΑ-ΙΤΕ, Αθήνα, 1987. [3] Οδηγός Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας. Δυνατότητες αξιοποίησης στην Τοπική Αυτοδιοίκηση, ΚΑΠΕ, Πικέρμι, Ιούνιος 1996. [4] Biofuels. Application of Biologically Deried Products as Fuels or Addities in Combustion Engines, European Commission, Directorate General XII-Science, Research and Deelopment, 1994. [5] Μελέτη διερεύνησης δυνατοτήτων για την αξιοποίηση της βιομάζας για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από τη ΔΕΗ, Τομέας Βιομάζας, ΚΑΠΕ, 1997. [6] Πολυετείς ενεργειακές καλλιέργειες στην Ελλάδα, Τομέας Βιομάζας, ΚΑΠΕ,1998. 12
Βιβλιογραφία: [7] Alexopoulou E., Christou, M.and M.Mardikis,2002d: Ealuation of switchgrass arieries in Greece,presented in the 12 th European Biomass Conference, 17-21 June 2002, Amsterdam, Volume I, 353-356 [8] Dalianis. C, Panoutsou C., and N. Dercas,1996: Spanish Thistle Artichoke, Cynara cardunculus L, under Greek Conditions.In biomass for Energy and Eniroment.,Proc. 9 th European Bioenergy Conference.Ed.Chartier et. al. Pergamon Press U.K. Pp.663-668. [9] Πανούτσου Κ., 1996: Ενεργειακές καλλιέργειες στην Ελλάδα., ΚΑΠΕ, Τόμος Ά,σελ.106-119 [10] http://bioenergy.oml.go/ Ευχαριστώ για τη προσοχή σας! 13