Ενεργειακές καλλιέργειες Energy crops Dr.sc. Biljana Kulisic, Energy Institute Hrvoje Pozar, Croatia Trial training (A3) 22-24 May 2018; MAICh, Greece
Ενεργειακές καλλιέργειες Ενεργειακές καλλιέργειες Energy crops Πολυετείς: Μίσχανθος (Miscantus giganteus), Switchgrass Πρεµνοφυή δάση βραχυχρόνιας αµειψισποράς (SRC)/λεύκες, ιτιές, ευκάλυπτοι, ψευδακακίες, κλπ... Καλλιέργειες πλούσιες σε άμυλο: αραβόσιτος, σόργο... Φύκια...
Εφαρμογή Η βιοχημική οδός που βασίζεται στην ενζυματική υδρόλυση του λιγνοκυτταρινικού υλικού μέσω μιας ποικιλίας ενζύμων που διασπά το κυτταρινικό υλικό σε σάκχαρα. Στο δεύτερο στάδιο της μεθόδου, αυτά τα σάκχαρα ζυμώνονται σε αλκοόλη η οποία στη συνέχεια αποστάζεται σε αιθανόλη. Η θερμοχημική οδός περιλαμβάνει δύο στάδια από τα οποία το πρώτο είναι αεριοποίηση της πρώτης ύλης σε συνθήκες υψηλής θερμοκρασίας σε ένα συνθετικό αέριο. Αυτό το αέριο μπορεί στη συνέχεια να μετατραπεί σε διαφορετικούς τύπους υγρών ή αερίων καυσίμων, τα αποκαλούμενα συνθετικά καύσιμα. Καύση (CHP σε θερμότητα και ισχύ) Βιοαποστακτήρια σε 2G βιοκαύσιμα και άλλα βιοπροϊόντα 1G βιοκαύσιμα Βιοαέριο Ίνες για τη βιομηχανία χαρτοπολτού και χαρτιού, βιοοικονομία... Πηγή: IEA Bioenergy 2009
Ενεργειακές καλλιέργειες Διαφορετικές κλιματολογικές συνθήκες είναι κατάλληλες για διαφορετικά είδη Εάν το συγκεκριμένο έδαφος είναι ειδικό για την καλλιέργεια ενεργειακών φυτών, επιδιώξτε τα μέγιστα (εντατική παραγωγή) Το αυξανόμενο κόστος αποτελεί πρόκληση - αναζητήστε βιώσιμη λύση για να μειώσετε το κόστος: Άρδευση με λύματα, Λίπανση με ιλύ λυματολάσπης, χωνευτήριο, πουλερικά, αγρο-δασοκομία Διαχείριση παρασίτων με πουλερικά ή άλλα ζώα (όχι κατσίκια!) Αναζητήστε υπηρεσίες οικοσυστήματος που ενεργοποιούνται ή εξυπηρετούνται από τη φυτεία
Παγκόσμιες αγρο - κλιματικές ζώνες (FAO) http://gaez.fao.org/main.html http://www.fao.org/fileadmin/user_uplo ad/gaez/docs/gaez_model_documentat ion.pdf Επιτρέπει την εκτίμηση της δυναμικής για συγκεκριμένο εργοστάσιο σε συγκεκριμένη γεωγραφική περιοχή http://www.fao.org/nr/gaez/about-dataportal/agro-climatic-resources/en/
Οι αποδόσεις των ενεργειακών καλλιεργειών Range of reported yields in the literature for energy crops by climatic zone, land quality, and plot size; all values in t ha L1 y L1 Yields of energy crops that can be expected at commercial scale on land that is marginal for agriculture, by climatic zone; all values in t ha L1 y L1. Source: Searle & Malins (2014): Will energy crop yields meet expectations? Biomass and Bioenergy 65
Πρεµνοφυή δάση βραχυχρόνιας αµειψισποράς (SRC) Τα SRC είναι φυτείες ταχέως αναπτυσσόμενων δένδρων (φυτείες για παραγωγή βιοενέργειας). Στόχος: υψηλή απόδοση βιομάζας σε σύντομο χρονικό διάστημα Συγκομιδή 2-8 χρόνια, διάρκεια ζωής των φυτείας ~ 20 χρόνια Αν και τα δασικά φυτά καλλιεργούνται ως SRC, χρησιμοποιούνται οι συνήθεις γεωργικές πρακτικές (προετοιμασία του εδάφους, επιμετάλλωση, γονιμοποίηση, αφαίρεση ζιζανίων, συγκομιδή).
Πρακτική SRC SRC στην ΕΕ Οι μεγαλύτερες καλλιέργειες βρίσκονται στη Σουηδία (W), στην Ιταλία (P), στη Δανία (W), στην (P), στην Ουγγαρία (P), στην Ιρλανδία (W), στη Γαλλία (P) στην Αυστρία (Π) Οι χώρες με βιομηχανία χαρτοπολτού και χαρτιού, καθώς και με την παραγωγή διαφόρων φρούτων έχουν την ευκαιρία να καλλιεργησουν τις φυτείες Τι πρέπει να εξεταστεί πριν από τη φύτευση; Α) Φυσικές συνθήκες - χώμα, κλίμα, νερό Β) Υποδομές και τεχνικές συνθήκες - αγορά, εφοδιαστική αλυσίδα, εκμηχάνιση -> Το Α & Β θα επηρεάσει την επιλογή των ειδών, τον κλώνο, τον σχεδιασμό των φυτειών, την αμειψισπορά... ΙΤΙΑ Επιτυχής σε διάφορα εδάφη Μεγάλη διαφορά μεταξύ κλώνων (ανθεκτική στον παγετό, ανθεκτική στην ξηρασία, παράσιτα, ασθένειες...) ΛΕΥΚΑ Χαλαρότερο κλίμα Λιγότερη διαφορά μεταξύ των κλώνων Λιγότερη ζήτηση νερού από ό, τι για ιτιά Κλασικός δασικός μηχανισμός είναι κατάλληλος εάν προβλέπεται μεγαλύτερη αμειψισπορά.
Φύτευση SRC Φύτευση την άνοιξη. Η πρώτη συγκομιδή εξαρτάται από τα είδη, τη ζήτηση, τις καιρικές συνθήκες (κυρίως το χειμώνα) Εδαφολογικές αναλύσεις και διαβουλεύσεις/συμβουλευτική με παραγωγούς φυτικών υλικών Η προστασία (ζιζανιοκτόνα), η λίπανση και τα πρόσθετα εδάφους δεν είναι υποχρεωτικά αλλά μπορούν να αυξήσουν την απόδοση Οι φυτείες με περισσότερους από έναν κλώνους και ποικιλίες είναι περισσότερο ανθεκτικές στα παράσιτα και τις ασθένειες Το κυνήγι θα μπορούσε να βλάψει σοβαρά τη φυτεία Η απόδοση εξαρτάται από τις φυσικές συνθήκες αλλά και από τη διαχείριση των φυτειών Η Ευρώπη καταγράφει 5-18 t / ha DM / έτος, κατά μέσο όρο 10 t / ha DM Πηγή: http://www.srcplus.eu/images/handbook_en.pdf
Εγκατάσταση φυτείας
5. Συγκομιδή Μεταφορά βιομάζας Επεξεργασία και αποθήκευση 6. Χρήση βιομάζας για το σκοπό αυτό Αλυσίδα εφοδιασμού του SRC 1. Προετοιμασία εδάφους 2. Φύτευση 3. Διαχείριση φυτών
Διάρθρωση κόστους Main cost items SOIL PREPARATION PLANTATION ESTABLISHMENT VARIABLE COSTS Land clearing Weeding Ploughing Planting prep Planting material Planting (manual, automatic, semiautomatic) Weed treatment (mechanical, herbicides, mulching) Harvest (own mechanisation, renting, leasing, adopting) ADDITIONAL COSTS (OPTIONAL) Fertilisation, fense, irrigation Transport, chipping, drying, storing INCOME Chip or biomass sale ADDITIONAL INCOME (OPTIONAL) Ecosystem services, subsidies LABOUR COSTS CLEARING COSTS AFTER PLANTATION LIFETIME?
Διάρθρωση του κόστους Sweden: ~1200 /ha (excl. Land rent, subsidies) Latvia: 870-1700 /ha Romania: 2800 3200 /ha Croatia: 2000 4500 /ha (estimation)
Εμπειρίες Nynäs Gård, Enköping, Σουηδία 76 εκτάρια φυτά ιπποειδών που αρδεύονται με ιλύ λυματολάσπης Enköping CHP βιομάζας (55MWth + 22 MWel) παροχή θέρμανση σε τοπικό επίπεδο Bretanny, Γαλλία Pleyber-Christis (2800 άτομα) - 100 εκτάρια ιτιάς για να χρησιμοποιηθούν στη μονάδα επεξεργασίας λυμάτων (WWTP) Τα θρύματα χρησιμοποιούνται για θέρμανση δημοσίων κτιρίων (150 kw) Γερμανία Biomashof Achental (Βαυαρία) λεύκες για ατομική/ιδία χρήση Göttingen, Viessman
Φύτευση ιτιάς - Γαλλία Willow plantation - France
Φύτευση πλατύφυλλων - Δημοκρατία της Τσεχίας
For more information: IEE SRCplus http://www.srcplus.eu/en/
Ενεργειακές καλλιέργειες ενσωματωμένες στις υπάρχουσες καλλιέργειες Τα φυτά μεγαλώνουν, χρησιμοποιούν CO 2 και παράγουν Ο 2 Τα φυτά αποθηκεύουν το CO 2 υπόγεια (αόρατο) και πάνω από το έδαφος (ορατό) μέρος Η χρήση των φυτών ως πρώτων υλών για τη βιοϊονομία αποτελεί επίσης μια απορόφηση CO 2
Η καλλιέργεια φυτών που μπορούν για βιομάζα επιβάλλεται ώστε να περιοριστεί η άνοδος της θερμοκρασίας (1,5 C)
Source: IEA Bioenergy Task 43 & FAO Joint workshop Sustainable Landscape Management for Bioenergy and the Bioeconomy http://task43.ieabioenergy.com/publications/sustainable-landscape-management-for-bioenergy-and-the-bioeconomy/ Guido Bezzi, 2018.
Ολοκληρωμένη προσέγγιση στη διαχείριση τοπίου
ΤΡΟΦΗ και ΚΑΥΣΙΜΑ
Η παραγωγή βιοκαυσίμων για τις μεταφορές πρέπει να διπλασιαστεί έως το 030. Τα μικρά αγροκτήματα: a) Προμηθευτές βιομάζας για βιο-αποστακτήρια b) Παραγωγή βιομάζας για την αγορά
Δέσμευση (sequestration) άνθρακα Παράδειγμα της Danmark (Πανεπιστήμιο της Κοπεγχάγης) Danmark example (University in Copenhagen) Μέλλον: Αμοιβή γεωργού για κάθε δεσμευμένο τόνο CO2
Δεν υπάρχουν αγρότες - δεν υπάρχει βιοοικονομία
Έρευνα http://www.eihp.hr/anketa6.html