01-02: Εισαγωγή στην ποώδη βιομάζα

Κεφάλαιο 01-02 σελ. 1 01-02: Εισαγωγή στην ποώδη βιομάζα Η ανάπτυξη των αγροτικών πρακτικών πριν περίπου 10.000 χρόνια ήταν ένα από τα σημαντικότερα βήματα στην ανάπτυξη του ανθρώπινου πολιτισμού. Η υιοθέτηση της γεωργίας οδήγησε στην παραγωγή ικανών ποσοτήτων καλλιεργειών πλούσιων σε υδρογονάνθρακες (στάρι, ρύζι, πατάτες, κτλ), χάρη στις οποίες έγινε δυνατή η εμφάνιση μόνιμων οικισμών και μεγάλης πληθυσμιακής αύξησης, στην παραγωγή ινωδών καλλιεργειών (λινάρι, βαμβάκι) που βελτίωσαν τις ανθρώπινες ανέσεις ή στην παραγωγή ζωοτροφών, με τις οποίες έγινε δυνατή η συντήρηση ζώων σε περιορισμένους χώρους. Η σύνδεση της γεωργίας και των μη ξυλωδών προϊόντων της (ή παραπροϊόντων της) με την παραγωγή ενέργειας είναι μια πιο πρόσφατη εξέλιξη. Το ξύλο, κυρίως από δάση ή από τη γεωργία, ήταν και κατά βάση παραμένει το προτιμητέο στερεό καύσιμο βιομάζας για την ανθρωπότητα. Τα μη ξυλώδη καύσιμα για την παραγωγή ενέργειας ήταν πολύ πιο σπάνια και χρησιμοποιούνταν μόνο όταν οι ξυλώδεις πρώτες ύλες δεν ήταν διαθέσιμες. Ιστορικά, υγρά βιοκαύσιμα από αγροτικά προϊόντα χρησιμοποιούνταν σε ορισμένες εξειδικευμένες εφαρμογές (π.χ. φυτικά ή ζωικά λίπη σε λάμπες) και αξίζει να αναφερθεί ότι ορισμένες από τις πρώτες ντηζελομηχανές ήταν σχεδιασμένες για να καιν φυτικά έλαια. Κατά το Δεύτερο Παγκόσμιο Πόλεμο, οι δυσκολίες στην εξασφάλιση πετρελαίου για τις πολεμικές δραστηριότητες και την οικονομία οδήγησε σε πολλές πρωτοβουλίες που προωθούσαν την παραγωγή υγρών βιοκαυσίμων από διάφορα αγροτικά προϊόντα. Ωστόσο, μετά τον πόλεμο, το φθηνό πετρέλαιο από τη Μέση Ανατολή έδωσε τέλος σε αυτές τις προσπάθειες και έτσι η ενέργεια από την αγροτική βιομάζα έγινε κάτι που συναντιόνταν κυρίως σε μη αναπτυγμένες χώρες. Πιο πρόσφατα και ως αποτέλεσμα των επαναλαμβανόμενων ενεργειακών κρίσεων της δεκαετίας του 70 καθώς και των πολιτικών που επιχειρούν να ελαχιστοποιήσουν τις θεωρούμενες ως ανθρωπογενείς αιτίες της κλιματικής αλλαγής, το ενδιαφέρον για τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας είναι πιο έντονο από ποτέ. Η ποώδης βιομάζα θεωρείται ως ιδιαίτερα σημαντική καθώς μπορεί να χρησιμοποιηθεί όχι μόνο για την άμεση παραγωγή ηλεκτρισμού ή θερμότητας αλλά και για την παραγωγή υγρών βιοκαυσίμων τα οποία, τουλάχιστον μέχρι να γίνουν πλήρως εμπορικά τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα ή τα αυτοκίνητα με καύσιμο υδρογόνο, αποτελούν μια από τις λίγες επιλογές για ένα τομέα μεταφορών με μηδενικές εκπομπές αερίων θερμοκηπίου. Από την άλλη, η εισαγωγή πρώτων υλών ποώδους βιομάζας στο ενεργειακό σύστημα έχει εγείρει σοβαρές αντιρρήσεις σχετικά με την πραγματική βιωσιμότητα τέτοιων πρακτικών. Για παράδειγμα, η χρήση βιομάζας προερχόμενης από γεωργικές πρακτικές έχει προκαλέσει συζητήσεις για το θέμα «φαγητό αντί καυσίμων» και είναι μια από τις πιο διαφιλονικούμενες πλευρές των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας σήμερα. Ο σκοπός αυτού του Κεφαλαίου είναι να δώσει μια πρώτη εισαγωγή στις πρώτες ύλες ποώδους βιομάζας. Τα ακόλουθα κύρια θέματα εξετάζονται:

Κεφάλαιο 01-02 σελ. 2 Ποιοι είναι οι κύριοι τύποι ποώδους βιομάζας, οι βασικές τους ιδιότητες και οι τελικές χρήσεις για τις οποίες προορίζονται; Τι προβλέπουν διάφορες μελέτες σχετικά με το ρόλο της ποώδους βιομάζας στον ενεργειακό τομέα των επομένων ετών; Ποια είναι τα κύρια σημεία που πρέπει να ληφθούν υπόψη κατά την εξέταση της βιωσιμότητας της παραγωγής ενέργειας από ποώδη βιομάζα; Τα άλλα κεφάλαια της σειράς 2 του Οδηγού BISYPLAN παρουσιάζουν διαφορετικές πτυχές των κύριων ζητημάτων που πρέπει να ληφθούν υπόψη από έναν σχεδιαστή συστημάτων που επικεντρώνεται στις πρώτες ύλες ποώδους βιομάζας. Έτσι, το ερώτημα του πώς μπορεί να εκτιμηθεί ή ποιοι παράγοντες πρέπει να ληφθούν υπόψη στην εκτίμηση του δυναμικού ποώδους βιομάζας σε μια περιοχή εξετάζεται από το Κεφάλαιο 02-02. Το Κεφάλαιο 03-02 επικεντρώνεται στο θέμα των εφοδιαστικών αλυσίδων ποώδους βιομάζας, το Κεφάλαιο 04-02 εξετάζει αναλυτικότερα τις ιδιότητες της ποώδους βιομάζας και τις διαθέσιμες τεχνολογίες μετατροπής για αυτή, ενώ το Κεφάλαιο 05-02 παρουσιάζει οικονομικά θέματα για την ποώδη βιομάζα. 01-02-01: Εισαγωγή στους τύπους, βασικών ιδιότητες και τελικές χρήσεις της ποώδους βιομάζας 01-02-01α: Ορισμός ποώδους βιομάζας Το Ευρωπαϊκό Πρότυπο EN 14961-1 (Στερεά βιοκαύσιμα Προδιαγραφές και κατηγορίες καυσίμων Μέρος 1: Γενικές απαιτήσεις) διακρίνει τέσσερις κατηγορίες στερεών βιοκαυσίμων (ξυλώδη, ποώδη, φρουτώδη και συνδυασμοί/μείγματα) και δίνει τον ακόλουθο ορισμό για την ποώδη βιομάζα: «Η ποώδης βιομάζα προέρχεται από φυτά που έχουν ένα μη-ξυλώδες στέλεχος και τα οποία πεθαίνουν στο τέλος της εποχής ανάπτυξης. Περιλαμβάνει καρπούς ή σπόρους από τη βιομηχανία επεξεργασίας τροφίμων και τα παραπροϊόντα τους όπως το άχυρο σιτηρών.» Ανάλογα με την προέλευσή τους και τα μέρη του φυτού που χρησιμοποιούνται, το EN 14961-1 δίνει μια αναλυτική κατηγοριοποίηση της ποώδους βιομάζας, όπως αυτή που παρουσιάζεται στον Πίνακα 01-02 1. 2.1.1 Καλλιέργειες σιτηρών 2.1.1.1 Ολόκληρα φυτά 2.1.1.2 Μέρη αχύρου 2.1.1.3 Καρποί ή σπόροι 2.1.1.4 Τσόφλια ή κελύφη 2.1.1.5 Συνδυασμοί και μείγματα 2.1.2 Χόρτα 2.1.2.1 Ολόκληρα φυτά

Κεφάλαιο 01-02 σελ. 3 2.1.2.2 Μέρη αχύρου 2.1.2.3 Σπόροι 2.1.2.4 Κελύφη 2.1.2.5 Συνδυασμοί και μείγματα 2.1.3 Καλλιέργειες ελαιωδών καρπών 2.1.3.1 Ολόκληρα φυτά 2.1.3.2 Στελέχη και φύλλα 2.1.3.3 Σπόροι 2.1.3.4 Τσόφλια ή κελύφη 2.1.3.5 Συνδυασμοί και μείγματα 2.1.4 Ριζώδεις καλλιέργειες 2.1.4.1 Ολόκληρα φυτά 2.1.4.2 Στελέχη και φύλλα 2.1.4.3 Ρίζες 2.1.4.4 Συνδυασμοί και μείγματα 2.1.5 Καλλιέργειες οσπρίων 2.1.5.1 Ολόκληρα φυτά 2.1.5.2 Στελέχη και φύλλα 2.1.5.3 Φρούτα 2.1.5.4 Περικάρπια 2.1.5.5 Συνδυασμοί και μείγματα 2.1.6 Λουλούδια 2.1.6.1 Ολόκληρα φυτά 2.1.6.2 Στελέχη και φύλλα 2.1.6.3 Σπόροι 2.1.6.4 Συνδυασμοί και μείγματα 2.1.7 Διαλεγμένη ποώδης βιομάζα από κήπους, πάρκα, συντήρηση δρόμων, αμπέλια και δενδρώνες φρούτων 2.1.8 Συνδυασμοί και μείγματα Πίνακας 01-02 1: Κατηγοριοποίηση ποώδους βιομάζας από γεωργία και χορτοκαλλιέργεια σύμφωνα με το EN 14961-1. Αντίστοιχη κατηγοριοποίηση υπάρχει και για τα παραπροϊόντα και υπολείμματα της βιομηχανίας επεξεργασίας ποωδών υλών. 01-02-01β: Κύριες πηγές ποώδους βιομάζας Εύκολα καταλαβαίνει κανείς ότι, βάσει του ορισμού και του παραπάνω πίνακα, η ποώδης βιομάζα καλύπτει ένα μεγάλο εύρος υλικών που σχετίζονται κυρίως με τη γεωργία, τη χορτοκαλλιέργεια και διάφορες βιομηχανίες επεξεργασίας.

Κεφάλαιο 01-02 σελ. 4 Μια πιο περιορισμένη, αλλά πιο χρήσιμη για τους σκοπούς του Οδηγού, κατηγοριοποίηση των πιθανών πηγών, είναι η ομαδοποίηση της ποώδους βιομάζας στις ακόλουθες τρεις κατηγορίες: Ενεργειακές καλλιέργειες. Είναι φυτά και χόρτα που καλλιεργούνται από αγρότες αποκλειστικά για χρήση στον τομέα βιοενέργειας. Σήμερα, η πιο συχνή χρήση τους αφορά στην παραγωγή ελαιούχων ή/και αμυλούχων καλλιεργειών, οι καρποί των οποίων χρησιμοποιούνται στην παραγωγή υγρών βιοκαυσίμων (βιοντήζελ και βιοαιθανόλη). Η παραγωγή αιθανόλης από σιτηρά και καλαμπόκι, καθώς και το βιοντήζελ από ελαιοκράμβη και ηλίανθο αποτελούν τα πιο γνωστά παραδείγματα ενεργειακών φορέων που παράγονται από ποώδη βιομάζα. Η πρακτική αυτή είναι γνωστή ως παραγωγής 1 ης γενιάς βιοκαυσίμων. Το σκεπτικό της καλλιέργειας αυτών των φυτών είναι η σχετική ευκολία της παραγωγής υγρών βιοκαυσίμων από σπόρους πλούσιους σε έλαιο ή/και άμυλο. Από την άλλη όμως, τέτοιες πρώτες ύλες μπορούν να χρησιμοποιηθούν και για την παραγωγή τροφής και επομένως η πρακτική αντιμετωπίζεται πολύ αρνητικά ως προς το θέμα της βιωσιμότητας. Άλλοι τύποι ποώδων ενεργειακών καλλιεργειών χαρακτηρίζονται ως «λιγνο-κυτταρινούχοι» - το περιεχόμενο τους σε έλαια/άμυλο είναι ελάχιστο, αλλά είναι πλούσιες σε κυτταρίνη, ημικυτταρίνη και λιγνίνη και μπορούν να χρησιμοποιηθούν απευθείας για την παραγωγή θερμότητας ή/και ηλεκτρισμού ή για την παραγωγής 2 ης γενιάς βιοκαυσίμων μια πιο δύσκολη διεργασία σε σχέση με την παραγωγή βιοκαυσίμων 1 ης γενιάς αλλά που εγείρει λιγότερες αντιρρήσεις όσον αφορά θέματα αειφορίας. Περισσότερες πληροφορίες για τα είδη των ενεργειακών καλλιεργειών υπάρχουν στην ενότητα 02-02-02α. Υπολείμματα, κυρίως αγροτικά υπολείμματα. Αυτά είναι τα παραπροϊόντα που μένουν στο χωράφι από την παραγωγή καλλιεργειών που προορίζονται για τροφές, ίνες ή ζωοτροφές. Το άχυρο σιτηρών και ρυζιού, τα υπολείμματα αραβοσίτου, τα στελέχη και φύλλα από καλλιέργειες ελαιωδών καρπών περιλαμβάνονται σε αυτή την κατηγορία. Τα αγροτικά υπολείμματα χρησιμοποιούνται σε μερικές περιπτώσεις ως στερεά βιοκαύσιμα για την παραγωγή θερμότητας ή/και ηλεκτρισμού. Μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν ως πρώτη ύλη για την παραγωγή 2 ης γενιάς βιοκαυσίμων με αντίστοιχες δυσκολίες με αυτές των λιγνοκυτταρινούχων ενεργειακών καλλιεργειών. Σε ορισμένες περιπτώσεις, έχουν εναλλακτικές χρήσεις, π.χ. ως ζωοτροφές, που περιορίζουν τη χρήση τους στον τομέα βιοενέργειας. Περισσότερες πληροφορίες για τα αγροτικά υπολείμματα υπάρχουν στην ενότητα 02-02-01. Αγρο-βιομηχανικά υπολείμματα. Είναι παραπροϊόντα ή υπολείμματα από βιομηχανίες επεξεργασίας, κυρίως από τον κλάδο τροφίμων ή ινών. Αυστηρά βάσει του προτύπου EN 14961-1 κάποια από τα υλικά αυτά δεν πρέπει να κατηγοριοποιούνται ως «ποώδης βιομάζα» αλλά ως «φρουτώδης βιομάζα».

Κεφάλαιο 01-02 σελ. 5 Γενικά, τα αγρο-βιομηχανικά υπολείμματα έχουν καλές ιδιότητες καύσης και χρησιμοποιούνται ευρέως ως καύσιμα θέρμανσης για τις ανάγκες των βιομηχανιών που τα παράγουν ή σε νοικοκυριά. Άλλες χρήσεις μπορούν επίσης να εξεταστούν. Τα υπολείμματα αυτά διαφέρουν από τις άλλες δυο κατηγορίες όχι μόνο ως προς τις ιδιότητες αλλά και γιατί συλλέγονται από ένα συγκεκριμένο σημείο αντί ενός μεγάλου χωραφιού. Περισσότερες πληροφορίες για αυτά τα υπολείμματα υπάρχουν στην ενότητα 02-02-03. Το ίδιο φυτό μπορεί να δίνει βιομάζα ως ενεργειακή καλλιέργεια, είτε όλο είτε ένα μέρος αυτού, ή ως υπόλειμμα ενός κύριου προϊόντος που βρίσκει άλλες χρήσεις. Η Εικόνα 01-01 1 απεικονίζει ένα χαρακτηριστικό παράδειγμα στην περίπτωση του καλαμποκιού, αλλά το ίδιο συμβαίνει και στην περίπτωση των σιτηρών, του ρυζιού και άλλων καλλιεργειών. Εικόνα 01-02 1: Διαφορετικές δυνατότητες χρήσης βιομάζας από καλαμπόκι: βιοαιθανόλη από σπόρους καλαμποκιού, ένα βιοκαύσιμο 1 ης γενιάς (πάνω αριστερά, πηγή: http://www.makebiofuel.co.uk), υπολείμματα αραβόσιτου αφημένα στο χωράφι μετά τη συλλογή του σπόρου, ενδεχομένως καύσιμο για θερμικές διεργασίες ή πρώτη ύλη για παραγωγή 2 ης γενιάς βιοκαύσιμα (πάνω δεξιά, πηγή: http://www.angusbeefbulletin.com/),

Κεφάλαιο 01-02 σελ. 6 θερισμός ολόκληρου του αραβόσιτου για χρήση ως υπόστρωμα σε μονάδα βιοαερίου (κάτω, πηγή: Ralph Orlowski/Getty Images Europe). 01-02-01γ: Ποώδης βιομάζα: εμπορικές μορφές Τόσο οι ενεργειακές καλλιέργειες όσο και τα αγροτικά υπολείμματα παράγονται σε ένα χωράφι και πρέπει να συλλεχθούν/απομακρυνθούν από εκεί πριν τη χρήση τους σε μια ενεργειακή μονάδα. Ανάλογα με το εάν είναι υπόλειμμα ή κύριο προϊόν, η ποώδης βιομάζα είτε συλλέγεται ως ολόκληρο το φυτό είτε ως μέρος αυτού (π.χ. θερισμός του καρπού, θερισμός του εναπομένοντος όρθιου φυτού ή των υλικών που κείτονται στο έδαφος). Με την εξαίρεση του θερισμού καρπών, που είναι αντίστοιχος με τις πρακτικές που ακολουθούνται για την παραγωγή τροφής, η ποώδης βιομάζα στην εφοδιαστική αλυσίδα μπορεί να βρίσκεται με μια από τις ακόλουθες τρεις μορφές: τεμαχισμένη, δεματοποιημένη ή σε πελλέτα. Ένα υλικό προκύπτει τεμαχισμένο εάν ο θερισμός του υπολείμματος ή της καλλιέργειες γίνει με κατάλληλο εξοπλισμό, όπως μια χορτοκοπτική μηχανή. Περισσότερες πληροφορίες μπορούν να βρεθούν στην ενότητα 03-02-01α. Εξαιτίας της χαμηλής πυκνότητας του υλικού, δε χρησιμοποιείται συχνά σε συστήματα βιοενέργειας, με κύρια εξαίρεση το θερισμό ενσιρώματος για την παραγωγή βιοαερίου. Τα δεμάτια είναι η πιο συχνά χρησιμοποιούμενη μορφή ποώδους βιομάζας σε εφαρμογές βιοενέργειας. Παράγονται με χρήση κατάλληλου εξοπλισμού και μπορεί να είναι διαφορετικών σχημάτων και διαστάσεων στα συστήματα βιοενέργειας η πιο κοινή μορφή είναι οι μεγάλες ορθογώνιες μπάλες με διαστάσεις 120 x 130 x 240 cm και πυκνότητα περίπου 150 kg/m 3. Η δεματοποιημένη ποώδης βιομάζα είναι συνήθως κάπως πυκνότερη από την τεμαχισμένη. Το κύριο πλεονέκτημά της πάντως είναι η ευκολία χειρισμού της σε διάφορα στάδια της εφοδιαστικής αλυσίδας κάποια από τα οποία μπορεί να γίνουν και με ελάχιστη ή καθόλου χειρονακτική εργασία. Περισσότερες πληροφορίες για την παραγωγή δεματιών υπάρχουν στην ενότητα 03-02-01β. Οι πελλέτες είναι μικρά, κυλινδρικά κομμάτια συμπιεσμένης βιομάζας με τυπικές διαμέτρους εύρους 6 8 mm και μήκους μέχρι και 40 mm. Η χύδην πυκνότητά τους είναι γύρω στα 600 650 kg/m 3, περίπου 4 φορές μεγαλύτερη από αυτή της δεματοποιημένης βιομάζας, και επομένως επιτρέπει ακόμα οικονομικότερη μεταφορά και μειωμένες απαιτήσεις επιφάνειας αποθήκευσης. Ωστόσο, η πελλετοποίηση είναι μια ενεργοβόρος διεργασία και όχι τόσο συχνά χρησιμοποιούμενη για την ποώδη όσο για την ξυλώδη βιομάζα. Οι πελλέτες μπορούν να παραχθούν με χρήση ειδικού εξοπλισμού απευθείας στο χωράφι (03-02-01γ), αλλά με διαφορά η πιο κοινή λύση είναι η παραγωγής τους σε ειδικές μονάδες, στις οποίες μεταφέρεται η ποώδης βιομάζα σε δεματοποιημένη μορφή (03-02-07). Η μορφή των αγρο-βιομηχανικών υπολειμμάτων διαφέρει ανάλογα με τη διεργασία και την πρώτη ύλη, συνήθως πάντως είναι φλοιοί, κελύφη ή πυρήνες. Το υλικό συνήθως χρησιμοποιείται ως έχει, αν και είναι δυνατή και η παραγωγή πελλετών.

Κεφάλαιο 01-02 σελ. 7 Η Εικόνα 01-02 2 παρουσιάζει τις διαφορετικές μορφές της ποώδους βιομάζας στην εφοδιαστική αλυσίδα. Η μορφή του καυσίμου και τα χαρακτηριστικά του, το πιο σημαντικό από τα οποία είναι η ενεργειακή πυκνότητα, μαζί με τις απαιτήσεις τις διεργασίας καθορίζουν τα διαφορετικά βήματα της εφοδιαστικής αλυσίδας. Η εφοδιαστική της ποώδους βιομάζας παρουσιάζεται με λεπτομέρεια στο Κεφάλαιο 03-02. Εικόνα 01-02 2: Συνήθεις μορφές ποώδους βιομάζας στην αλυσίδα καυσίμου: τεμαχισμένο άχυρο (πάνω αριστερά, πηγή: http://www.ukagriculture.com), μπάλα αχύρου (πάνω δεξιά) πελλέτες αχύρου (κάτω αριστερά, πηγή: ΕΚΕΤΑ), φλοιός ρυζιού (κάτω δεξιά, πηγή: Wikipedia). 01-02-01δ: Ποώδης βιομάζα: ιδιότητες και διεργασίες Η ποώδης βιομάζα μπορεί να είναι μια εξαιρετικά ευέλικτη πρώτη ύλη και να χρησιμοποιηθεί πρακτικά για κάθε τεχνολογία μετατροπής και για την παραγωγή όλων των ενεργειακών φορέων (υγρά και αέρια βιοκαύσιμα, θερμότητα, ηλεκτρισμός). Ωστόσο, πρέπει να ληφθούν υπόψη τα ακόλουθα σημεία:

Κεφάλαιο 01-02 σελ. 8 Πολλά είδη ποώδους βιομάζας περιέχουν μεγαλύτερη συγκέντρωση ημικυτταρίνης και κυτταρίνης σε σχέση με τη λιγνίνη. Η θετική πλευρά είναι ότι, καθώς η ημικυτταρίνη και η κυτταρίνη είναι ευκολότερο να χωνευτούν ή/και να ζυμωθούν εν συγκρίσει με τη λιγνίνη (αν και γενικά απαιτείται ένα στάδιο προεπεξεργασίας), η ποώδης βιομάζα είναι καλύτερος υποψήφιος για την παραγωγή υγρών και αέριων βιοκαυσίμων με βιοχημικές διεργασίες σε σχέση με την ξυλώδη βιομάζα. Το αρνητικό είναι ότι η θερμογόνος ικανότητα του καυσίμου είναι μικρότερη σε σχέση με την ποώδη βιομάζα και αυτό επηρεάζει την καύση αλλά και την οικονομικότητα της εφοδιαστικής αλυσίδας. Εξαιτίας του ταχύτερου ρυθμού ανάπτυξης των ποώδων φυτών σε σχέση με τα δέντρα, η ποώδης βιομάζα τείνει να συγκεντρώσει μεγαλύτερες ποσότητες στοιχείων και υλικών που μπορεί να είναι προβληματικά για αρκετές τεχνολογίες μετατροπής ή να έχουν αρνητικές περιβαλλοντικές επιπτώσεις όταν ελευθερώνονται πάλι στο περιβάλλον μετά την καύση. Η πιο χαρακτηριστική περίπτωση είναι η υψηλή περιεκτικότητα της ποώδους βιομάζας σε χλώριο και τέφρα και η επίδρασή της σε θερμικές διεργασίες. Ο ακόλουθος πίνακας συνοψίζει την τρέχουσα κατάσταση για διαφορετικές τεχνολογίες μετατροπής και την πιθανή χρήση τους σε πρώτες ύλες ποώδους βιομάζας. Πιο αναλυτική παρουσίαση των ιδιοτήτων διεργασιών της ποώδους βιομάζας και κάθε τεχνολογίας μετατροπής παρουσιάζονται στο Κεφάλαιο 04-02, ενώ πρόσθετες πληροφορίες μπορούν να βρεθούν στα παραρτήματα Αναλύσεων Καυσίμου, Συμπεριφοράς Καυσίμου και Τέφρας. Γενικά, η ποώδης βιομάζα είναι ένα πιο δύσκολο καύσιμο σε σύγκριση με την ξυλώδη βιομάζα αλλά το εύρος των πιθανών εφαρμογών της σημαίνουν ότι αναμένεται να διαδραματίσει κύριο ρόλο στην ανάπτυξη της βιοενέργειας τα προσεχή έτη, όπως θα φανεί και από την ακόλουθη ενότητα. Κατάσταση αγοράς Θερμικές διεργασίες Καύση Εμπορική οικιακή κλίμακα Καύση μεγάλη κλίμακα Εμπορική Κύρια Πλεονεκτήματα Γνώση και δοκιμασμένη τεχνολογία Ταιριάζει καλά στις θερμικές ανάγκες αγροτικών κοινοτήτων Γνώση και δοκιμασμένη τεχνολογία Δυνατή συμπαραγωγή Τα συστήματα μεγάλης κλίμακας μπορούν να αντιμετωπίσουν καλύτερα τα προβλήματα από την τέφρα Σημαντικά Ζητήματα Θέματα διάβρωσης Ενδεχομένως υψηλές εκπομπές Υψηλή τέφρα και επομένως μεγάλη συχνότητα καθαρισμού λιγότερη άνεση για τους χρήστες Η τέφρα προκαλεί προβλήματα στη διεργασία Ο τρόπος αξιοποίησης της τέφρας δεν είναι πάντα σαφής

Κεφάλαιο 01-02 σελ. 9 και να καθαρίσουν το καυσαέριο Αεριοποίηση Ημι-βιομηχανική Παραγωγή ενός πολύ ευέλικτου ενεργειακού φορέα (αέριο καύσιμο) Πυρόλυση Ημι-βιομηχανική Παραγωγή ενός εύρους ενεργειακών φορέων (στερεών, υγρών και αέριων καυσίμων) Βιοχημικές διεργασίες Ζύμωση Εμπορική (1 ης γενιάς βιοκαύσιμα) Ημι-βιομηχανική / κοντά σε εμπορική (2 ης γενιάς βιοκαύσιμα) Παραγωγή ενός πολύ ευέλικτου ενεργειακού φορέα (υγρό καύσιμο) Δυνατή η χρήση πρώτης ύλης υψηλής υγρασίας Χώνευση Εμπορική Παραγωγή ενός πολύ ευέλικτου ενεργειακού φορέα (αέριο καύσιμο) Δυνατή η χρήση πρώτης ύλης υψηλής υγρασίας Η τέφρα προκαλεί προβλήματα στη διεργασία Προβληματικός καθαρισμός αερίου Η τέφρα προκαλεί προβλήματα στη διεργασία Η τέφρα παραμένει στα στερεά προϊόντα και δημιουργεί προβλήματα κατά την καύση τους Πιθανή η απαίτηση προεπεξεργασίας για να «σπάσει» η οργανική δομή Τεχνικές λύσεις υπό ανάπτυξη Πιθανή η απαίτηση προεπεξεργασίας για να «σπάσει» η οργανική δομή Πίνακας 01-02 1: Επισκόπηση της τρέχουσας κατάστασης των τεχνολογιών μετατροπής ποώδους βιομάζας. 01-02-02: Ποώδης βιομάζα ο ρόλος της στην Ευρώπη και τον κόσμο Αν και το ξύλο σε όλες τις διαφορετικές μορφές του και πηγές είναι σήμερα η πιο διαδεδομένη πρώτη ύλη βιομάζας, η ποώδης βιομάζα αναμένεται να διαδραματίσει έναν διαρκώς σημαντικότερο ρόλο στο μέλλον. Υπάρχουν τρεις κύριοι λόγοι για αυτό: Η παγκόσμια ζήτηση για βιοενέργεια αναμένεται να αυξηθεί σημαντικά ως αποτέλεσμα πολιτικών αποφάσεων και αυξανόμενων τιμών ορυκτών καυσίμων.

Κεφάλαιο 01-02 σελ. 10 Οι ξυλώδεις πρώτες ύλες είναι περιορισμένες και υπάρχει ανταγωνισμός για τη χρήση τους όχι μόνο ως καύσιμα βιομάζας υψηλής ποιότητας, αλλά και για τη βιομηχανία ξυλείας, χαρτιού και χαρτοπολτού, κτλ. Οι πρώτες ύλες ποώδους βιομάζας μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την παραγωγή διαφορετικών ενεργειακών φορέων, από υγρά και αέριο βιοκαύσιμα μέχρι θερμότητα και ηλεκτρισμό. Οι εκτιμήσεις για το μελλοντικό ρόλο της ποώδους βιομάζας στην ενεργειακή τροφοδοσία διαφέρουν ανάλογα με τις παραδοχές τις κάθε μελέτης: ποιες πρώτες ύλες είναι αειφόρες, ποιες πολιτικές θα εφαρμοστούν, ποιο θα είναι το επίπεδο τεχνολογιών παραγωγής των 2 ης γενιάς βιοκαυσίμων, κτλ. Μερικές ενδεικτικές τιμές από μελέτες παρουσιάζονται παρακάτω. Οι εκτιμήσεις των ειδικών που περιλαμβάνονται στις Στρατηγικές Ερευνητικές Προτεραιότητες για την Τεχνολογία Βιομάζας, δημοσιευμένες από το Πάνελ Βιομάζας της Ευρωπαϊκής Τεχνολογικής Πλατφόρμας για Ανανεώσιμη Θέρμανση και Ψύξη, παρουσιάζονται στον Πίνακα 02-02 1. Το 2007, η παροχή βιομάζας από τον αγροτικό τομέα ήταν μόλις 14,3% της συνολικής, αλλά αναμένεται να αυξηθεί σε 28,6% μέχρι το 2020 και σε 47% το 2050. Γεωργία Δάση Έκταση [Mha] 2007 2020 2030 2050 Βιομάζα Έκταση Βιομάζα Έκταση Βιομάζα Έκταση [Mtoe] [Mha] [Mtoe] [Mha] [Mtoe] [Mha] Βιομάζα [Mtoe] Ενεργειακά φυτά 5.2 10 20 43 25 75 30 129 Παραπροϊόντα 4 20 30 30 Άλλα 5 15 Υπολείμματα 18 40 55 55 Βιομηχανικά παρα-προϊόντα 54 65 65 66 Απόβλητα 10 32 40 35 Εισαγωγές 2 20 30 40 Σύνολο 5.2 98 20 220 25 300 30 370 Πίνακας 02-02 1: Εκτίμηση μελλοντικής προσφοράς βιομάζας στην ΕΕ (Πηγή: Biomass Panel, ETP-RHC) Το παγκόσμιο τεχνικό δυναμικό βιοενέργειας, όπως εκτιμήθηκε από την Ειδική Μελέτη της IPCC για τις Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας και την Αποτροπή της Κλιματικής Αλλαγής, Κεφάλαιο 2: Βιοενέργεια 2, δείχνει ότι οι αγροτικές πρώτες ύλες έχουν με διαφορά το μεγαλύτερο δυναμικό: 15 70 EJ/έτος από αγροτικά υπολείμματα, 0 700 EJ/έτος από ενεργειακές καλλιέργειας σε αρδευόμενες εκτάσεις και 0 110 EJ/έτος από ενεργειακές καλλιέργειας σε οριακές εκτάσεις, συγκρινόμενα με τα 0 110 EJ/έτος για τη δασική βιομάζα (βλέπε και Πίνακα 02-00 1). Βάση των στοιχείων της IPCC και δικών τους υπολογισμών, ο Τεχνολογικός Οδικός Χάρτης της ΙΕΑ για την Βιοενέργεια για Θέρμανση και Ηλεκτρισμό Technology θεωρεί ότι μέχρι το 2050 η ζήτηση βιομάζας θα αυξηθεί σε 100 EJ για την παραγωγή θερμότητας και

Κεφάλαιο 01-02 σελ. 11 ηλεκτρισμού, επιπρόσθετα των 60 EJ για την παραγωγή καυσίμων μεταφοράς, ουσιαστικά δηλαδή προβλέπει διπλασιασμό της χρήσης βιομάζας σε σχέση με τα τρέχοντα (50 EJ για το 2009). Αυτή η πρόσθετη δυναμικότητα πρέπει να κινητοποιηθεί με πρωταρχική εστίαση σε «διαθέσιμες» πρώτες ύλες, όπως τα υπολείμματα και τα απόβλητα, αλλά θα χρειαστεί να περιλαμβάνει και ενεργειακές καλλιέργειες. Αυτές οι αλλαγές σε παγκόσμιο ή Ευρωπαϊκό επίπεδο μπορούν να επιτευχθούν εν μέρει όχι μόνο μέσω εθνικών προσπαθειών αλλά και με τοπικές ή περιφερειακές δράσεις. Για έναν σχεδιαστή συστημάτων, αυτό θέτει το ζήτημα της ταυτοποίησης των πηγών ποώδους βιομάζας και της εύρεσης τρόπων σύνδεσης της παραγωγής (ή των παραπροϊόντων) του αγροτικού τομέα με τις εφαρμογές βιοενέργειας. 01-02-03: Θέματα βιωσιμότητας για την ποώδη βιομάζα Όταν εξετάζεται η βιωσιμότητα/αειφορία κάθε είδους βιομάζας, συμπεριλαμβανομένης και της ποώδους, τυπικά ακολουθείται η λεγόμενη προσέγγιση των τριών πυλώνων (που πρωτοαναφέρθηκε στο Κεφάλαιο 01-00): η περιβαλλοντική, κοινωνική και οικονομική βιωσιμότητα πρέπει να αποδεικνύονται. Η περιβαλλοντική βιωσιμότητα έρχεται συνήθως πρώτη και κύρια, καθώς η μείωση των εκπομπών αερίων θερμοκηπίου αποτελεί τον βασικό πολιτικό στόχο πίσω από την προώθηση της χρήσης βιοκαυσίμων. Ωστόσο, προκειμένου ένα έργο να είναι πράγματι επωφελές για τις τοπικές κοινωνίες πρέπει να διατηρείται και ένας θετικός κοινωνικός αντίκτυπος και, όπως πάντα, πρέπει να εξεταστεί και η οικονομικότητα του εγχειρήματος. Καθώς η ποώδης βιομάζα παράγεται κυρίως μέσω αγροτικών δραστηριοτήτων, η ερώτηση σχετικά με το αν η παραγωγή και η χρήση αυτών των υλικών είναι βιώσιμη οδηγεί αναπόδραστα σε ερωτήσεις σχετικά με τη βιωσιμότητα του αγροτικού τομέα και του αντίκτυπου ορισμένων πρακτικών του. Το θέμα είναι εξαιρετικά ευρώ ώστε να συζητηθεί εδώ σε όλες του τις λεπτομέρειες. Ωστόσο, ορισμένα βασικά σημεία που αφορούν τη βιωσιμότητα της χρήσης ποώδους βιομάζας σε ενεργειακές εφαρμογές αναφέρονται στις ακόλουθες παραγράφους. 01-02-03α: Περιβαλλοντική βιωσιμότητα Η εξασφάλιση της περιβαλλοντικής βιωσιμότητας των πρώτων υλών βιομάζας πρέπει να είναι ο βασικός στόχος κάθε συστήματος βιοενέργειας αλλιώς, δεν μπορούν να δικαιολογήσουν την πολιτική υποστήριξη που λαμβάνουν και θα αποτελούν ένα κακό υποκατάστατο των συστημάτων ορυκτών καυσίμων. Η πρώτη κίνηση είναι το να επιδειχθεί ότι η χρήση βιοκαυσίμων πράγματι οδηγεί σε μειωμένες εκπομπές αερίων θερμοκηπίου σε σχέση με τα εναλλακτικά ορυκτά καύσιμα. Οι εκπομπές αερίων θερμοκηπίου από την καύση βιομάζας θεωρούνται μηδενικές, καθώς δεχόμαστε ότι το διοξείδιο του άνθρακα που ελευθερώνεται επιστρέφει στο φυσικό κύκλο

Κεφάλαιο 01-02 σελ. 12 του άνθρακα (δείτε την ενότητα 01-00-02β). Όμως, διάφορα ορυκτά καύσιμα χρησιμοποιούνται κατά μήκος της αξιακής αλυσίδας των βιοκαυσίμων, κυρίως για την καλλιέργεια, το θερισμό και τη μεταφορά, αλλά και για τις ενεργειακές απαιτήσεις των διεργασιών μετατροπής και συμπίεσης (π.χ. για την παραγωγή υγρών βιοκαυσίμων ή πελλετών). Οι εκπομπές αερίων θερμοκηπίου από αυτές τις δραστηριότητες αποτελούν τις άμεσες εκπομπές του κύκλου ζωής του βιοκαυσίμου. Άμεσες εκπομπές μπορεί να προκύπτουν όχι μόνο από τη χρήση ορυκτών καυσίμων αλλά και από τη χρήση χημικών λιπασμάτων. Οι άμεσες εκπομπές μετρώνται σχετικά εύκολα, με την απογραφή των εισροών κατά μήκος της αξιακής αλυσίδας του καυσίμου. Οι έμμεσες εκπομπές προκαλούνται από αλλαγές στις χρήσεις γης για παράδειγμα, η μετατροπή μιας δασικής έκτασης σε αγροτική γη ελευθερώνει σημαντικές ποσότητες δεσμευμένου άνθρακα στην ατμόσφαιρα, χωρίς την επιστροφή του στο φυσικό κύκλο εξαιτίας της αλλαγής στο είδος της βλάστησης. Οι αλλαγές στη χρήση γης είναι λιγότερο εύκολες να καθοριστούν, ωστόσο κάποια σχέδια πιστοποίησης για βιοκαύσιμα που είναι εν ισχύ στην Ευρώπη απαιτούν ορισμένα κριτήρια χρήσεων γης πριν ένα υλικό θεωρεί όντως ως βιώσιμη βιομάζα και αποδεκτό για οικονομική ενίσχυση ή μετρούμενο ως προς τους στόχους μιας χώρας για τις ΑΠΕ. Τόσο οι άμεσες όσο και οι έμμεσες εκπομπές απαρτίζουν αυτό που αποκαλείται συνήθως ως «αποτύπωμα άνθρακα» του καυσίμου. Η ΕΕ έχει θεσπίσει κατευθυντήριες γραμμές για τον υπολογισμό και την εξακρίβωση των μειώσεων εκπομπών αερίων θερμοκηπίου. Αυτό είναι υποχρεωτικό για τα υγρά βιοκαύσιμα (δείτε την Οδηγία Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας 2009/28/ΕΕ) και μια μείωση εκπομπών αερίων θερμοκηπίου τουλάχιστον 35%, αυξανόμενη σε 50% μετά το 2017, πρέπει να αποδεικνύεται. Για τα στερεά και αέρια βιοκαύσιμα, η Ευρωπαϊκή Επιτροπή έχει εκδώσει προτεινόμενες κατευθυντήριες γραμμές για κράτη-μέλη που επιθυμούν να υιοθετήσουν κριτήρια αειφορίας (βλέπε (COM2010) 11 - Περί απαιτήσεων αειφορίας σχετικά με τη χρήση στερεών και αέριων πηγών βιομάζας στον ηλεκτρισμό, τη θέρμανση και την ψύξη) οι γραμμές αυτές δεν είναι υποχρεωτικές και κάθε κράτος-μέλος έχει διαφορετική πολιτική στο θέμα. Σημειώνεται επίσης ότι η παραγωγή βιομάζας από τον αγροτικό τομέα στην ΕΕ πρέπει να συμμορφώνεται και με τις περιβαλλοντικές απαιτήσεις της Κοινής Αγροτικής Πολιτικής (ΚΑΠ). Γενικά, για πρώτες ύλες που παράγονται στην Ευρώπη χωρίς αλλαγές στις χρήσεις γης, η εξοικονόμηση εκπομπών αερίων θερμοκηπίου είναι πολύ μεγάλες στην περίπτωση της παραγωγής θερμότητας ή/και ηλεκτρισμού συνήθως πάνω από 80% - σε σχέση με τις εναλλακτικές επιλογές ορυκτών καυσίμων. Για την παραγωγή υγρών βιοκαυσίμων, ο περιορισμός εκπομπών είναι εν γένει χαμηλότερος, καθώς οι διεργασίες που απαιτούνται για την παραγωγή υγρών βιοκαυσίμων είναι αρκετά ενεργοβόρες. Οι ακριβείς τιμές εξαρτώνται και από το είδος της πρώτης ύλης (τα υπολείμματα έχουν καλύτερες αποδόσεις από τους καρπούς) και τη χρησιμοποιούμενη τεχνολογία, συμπεριλαμβανομένου του χρησιμοποιούμενου καυσίμου. Για παράδειγμα, η τυπική μείωση εκπομπών αερίων θερμοκηπίου από την παραγωγή αιθανόλης από σιτηρά είναι μόλις 47% ένα το καύσιμο διεργασίας είναι φυσικό αέριο σε μια μονάδα ΣΗΘ, εν συγκρίσει με 69% εάν η ενέργεια της

Κεφάλαιο 01-02 σελ. 13 διεργασίας παρέχεται από την καύση αχύρου σε μονάδα ΣΗΘ. Η μείωση φτάνει το 85% εάν η πρώτη ύλη αλλάξει σε άχυρο. Εκτός των εκπομπών αερίων θερμοκηπίου, υπάρχουν και άλλες περιβαλλοντικές παράμετροι που πρέπει να εξεταστούν στην περίπτωση της ποώδους βιομάζας. Οι οικονομίες κλίμακας ευνοούν τις μεγάλες παρά τις μικρές μονάδες και η παραγωγή καυσίμου για μια αρκετά μεγάλη μονάδα μπορεί να απαιτεί την καλλιέργεια μεγάλων γεωργικών εκτάσεων με μόνο μια καλλιέργεια ή με περιορισμένο αριθμό αυτών. Αυτές οι μεγάλες μονοκαλλιέργειες επηρεάζουν αρνητικά τη βιοποικιλότητα της περιοχής και μπορεί να είναι βασικό ζήτημα για την κοινωνική αποδοχή (βλέπε 01-02-04β). Οι απαιτήσεις ύδρευσης, καθώς και η ανάγκη άλλων εισροών, που μπορεί να απαιτούν ορισμένες ενεργειακές καλλιέργειες για να επιτευχθούν επικερδείς αποδόσεις προσθέτουν επίσης περιβαλλοντικές επιβαρύνσεις σε μια περιοχή. Αυτά τα δυο θέμα αφορούν και τον ευρύτερο αγροτικό τομέα. Ένα περιβαλλοντικό θέμα που αφορά ειδικά τη βιοενέργεια είναι οι εκπομπές άλλων ρυπαντών, εκτός των αερίων του θερμοκηπίου, που προκύπτουν από την καύση βιομάζας (π.χ. σωματίδια, NO x και SO x ). Δείτε σχετικά και το Παράρτημα Συμπεριφοράς Καυσίμου για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με τις εκπομπές αυτές. Σημειώνεται πάντως ότι υπάρχουν πολλά αγροτικά υπολείμματα που καίγονται ανεξέλεγκτα στο χωράφι χωρίς κάποιου είδους ενεργειακής ανάκτησης και με σημαντικές εκπομπές ρυπαντών οι εφαρμογές βιοενέργειας αποτελούν σίγουρα μια βελτίωση σε σχέση με αυτές τις πρακτικές. Η ανάγκη διατήρησης του οργανικού άνθρακα στο έδαφος είναι άλλο ένα θέμα που πρέπει να λαμβάνεται υπόψη όταν απομακρύνονται από το χωράφι ποώδη αγροτικά υπολείμματα δείτε την ενότητα 02-02-01β για περισσότερες λεπτομέρειες. 01-02-03β: Κοινωνική βιωσιμότητα Ο πυλώνας της κοινωνικής βιωσιμότητας αναφέρεται στην ικανότητα ενός έργο βιοενέργειας να εκπληρώνει μια βασική κοινωνική ανάγκη, π.χ. την ενεργειακή τροφοδοσία, χωρίς να θέτει σε κίνδυνο άλλες βασικές ανάγκες, όπως την παραγωγή τροφής. Επίσης, αφορά την πιθανή συνεισφορά ενός έργου βιοενέργειας στην περιφερειακή και εθνική ανάπτυξη. Η κοινωνική βιωσιμότητα δεν ποσοτικοποιείται εύκολα και παραμένει ένα από τα πιο έντονα συζητούμενα θέματα των έργων που βασίζονται στην αγροτική βιομάζα. Η διαμάχη «τροφή εναντίον καυσίμου» είναι το κύριο ζήτημα που σχετίζεται με τα θέματα κοινωνικής βιωσιμότητας και προκύπτει κυρίως για τις ενεργειακές καλλιέργειες, οι οποίες ανταγωνίζονται με άλλες καλλιέργειες για παραγωγή τροφής ως προς τη χρήση πεπερασμένων αγροτικών εκτάσεων. Για παράδειγμα, η αυξημένη χρήση καλαμποκιού στην παραγωγή υγρών βιοκαυσίμων έχει κατηγορηθεί για την αύξηση στις τιμές του καλαμποκιού, κάτι που επηρεάζει άμεσα τη ζωή δισεκατομμυρίων ανθρώπων στο μη ανεπτυγμένο κόσμο. Από την άλλη, έχει υποστηριχθεί ότι η καλλιέργεια ενεργειακών φυτών προσφέρει δυνατότητες σε φτωχότερους καλλιεργητές να αυξήσουν τα εισοδήματά τους και έτσι να βελτιώσουν τον τρόπο ζωής τους επωφελούμενοι από τις αυξημένες τιμές που μπορεί να επιτύχει η παραγόμενη βιομάζα τους στις ενεργειακές αγορές.

Κεφάλαιο 01-02 σελ. 14 Το μελλοντικό δυναμικό των ενεργειακών καλλιεργειών στην κάλυψη της παγκόσμιας ζήτησης σε βιοενέργεια διαφέρει σημαντικά από μελέτη σε μελέτη ανάλογα με διαφορετικές παραδοχές (δείτε σχετικά την ενότητα 02-02-02γ για το μελλοντικό ρόλο των ενεργειακών καλλιεργειών στην ΕΕ). Γενικά, η χρήση περιθωριακών γαιών για ενεργειακές καλλιέργειες θεωρείται ως μια πιο υποσχόμενη επιλογή σε σχέση με τη χρήση καλής αγροτικής γης. Ωστόσο, οι αποδόσεις που επιτυγχάνονται σε τέτοια εδάφη ίσως να μην είναι αρκετές για την οικονομική παραγωγή των ενεργειακών καλλιεργειών. Δεδομένου ότι η τοπική/περιφερειακή ζήτηση τροφίμων στην Ευρώπη δεν καλύπτει μόνο από την τοπική παραγωγή, δεν αναμένεται από έναν σχεδιαστή συστημάτων να λάβει υπόψη του όλα τα ζητήματα που σχετίζονται με τη διαμάχη «τροφής εναντίον καυσίμων». Η γενική κατεύθυνσης της πολιτικής και των αποφάσεων λαμβάνονται σε εθνικό ή Ευρωπαϊκό επίπεδο πάντως, είναι γενικά καλή πρακτική να δίνεται προτεραιότητα σε πρώτες ύλες ποώδους βιομάζας, όπως τα υπολείμματα, που έχουν μικρό αντίκτυπο στην πιο ευαίσθητη παραγωγή τροφίμων. Υπάρχει πάντως μια πλευρά της κοινωνικής βιωσιμότητας που μπορεί εύκολα να ποσοτικοποιηθεί από τους σχεδιαστές συστημάτων και που είναι εν γένει θετική για την ποώδη βιομάζα η δημιουργία θέσεων εργασίας. Ένα έργο βιοενέργειας βασισμένο στην ποώδη βιομάζα μπορεί να δημιουργήσει θέσεις εργασίας σε όλα τα στάδια της αξιακής αλυσίδας του καυσίμου: Απευθείας στον αγροτικό τομέα, μέσω του αριθμού των ανθρώπων που απαιτούν για την καλλιέργεια ή/και τη συλλογή της βιομάζας. Ο αριθμός των θέσεων εργασίας μπορεί να περιορισμένος στην περίπτωση των υπολειμμάτων, ωστόσο νέες ευκαιρίες προκύπτουν εάν χρησιμοποιηθούν περιθωριακές ή αναξιοποίητες γαίες για την παραγωγή ενεργειακών καλλιεργειών. Στην εφοδιαστική αλυσίδα του καυσίμου, μέσω των ανθρώπων που απαιτούνται για τη μεταφορά, την αποθήκευση, τη συμπίεση, κτλ της πρώτης ύλης. Η δημιουργία μιας εφοδιαστικής αλυσίδας βιομάζας είναι από τα σημαντικότερα στοιχεία στη δημιουργία θέσεων εργασίας στην περιφέρεια μιας μονάδας βιομάζας. Στην ενεργειακή μονάδα. Ο αριθμός των απασχολούμενων ατόμων εξαρτάται από την υιοθετούμενη τεχνολογία. Για εφαρμογές οικιακής θέρμανσης, οι θέσεις εργασίας αφορούν την εγκατάσταση και την περιοδική συντήρηση, όχι όμως και τη λειτουργία. Για μεγαλύτερες μονάδες, υπάρχει αυξανόμενη ανάγκη για χειριστές και εργάτες όσο το μέγεθος της μονάδας αυξάνει. Αυτή είναι μια βασική διαφορά μεταξύ των συστημάτων βιοενέργειας και άλλων τεχνολογιών ΑΠΕ, που απαιτούν ελάχιστο μόνο προσωπικό για τη συντήρηση και τη διοίκηση. Τέλος, η κοινωνική αποδοχή είναι εξαιρετικής σημασίας για να προχωρήσει ένα έργο βιοενέργειας. Το επίπεδο της κοινωνικής αποδοχής εξαρτάται από πολλούς παράγοντες, ένας εκ των οποίων είναι και η πηγή του καυσίμου: τα αγροτικά υπολείμματα και οι ενεργειακές καλλιέργειες είναι γενικά πιο «αποδεκτά» από τα αγρο-βιομηχανικά υπολείμματα, τα οποία μπορεί να θεωρούνται ως επιβλαβή απόβλητα. Το μέγεθος της μονάδας και η επίπτωσή της στη ζωή των ανθρώπων είναι επίσης σημαντικά όσο μεγαλύτερη η μονάδα τόσο

Κεφάλαιο 01-02 σελ. 15 δυσκολότερη θα είναι η εξασφάλιση της αποδοχής του κοινού. Η αποδοχή δεν είναι κάτι στατικό μπορεί να αλλάξει κατά τη διάρκεια ζωής του έργου ανάλογα με τα ετήσια αποτελέσματά του. Εάν οι αποδόσεις ενός έργου είναι κακές σε σχέση με τις «διαφημιζόμενες» ως προς τη δημιουργία θέσεων εργασίας, την παραγωγή εισοδήματος ή την περιβαλλοντική απόδοση ή εάν διαπιστωθεί ότι δεν είναι εύρωστο σε μεταβαλλόμενες συνθήκες (π.χ. ελλείψεις καυσίμου εξαιτίας κακών καιρικών συνθηκών), τότε μπορεί να χάσει γρήγορα την υποστήριξη του κόσμου. Έτσι, η κοινωνική αποδοχή πρέπει να λαμβάνεται σοβαρά υπόψη από όλους τους σχεδιαστές συστημάτων πριν ξεκινήσει ένα έργο. 01-02-03γ: Οικονομική βιωσιμότητα Η οικονομική πτυχή της βιωσιμότητας είναι αυτή που μπορεί πιο εύκολα να ποσοτικοποιηθεί και να γίνει κατανοητή από τον καθένα τελικά, μόνο τα έργα που είναι επικερδή για όλους τους εμπλεκόμενους φορείς θα πραγματοποιηθούν ή θα συνεχίσουν. Για τους κύριους εμπλεκόμενους σε κάθε έργο: Οι αγρότες ή οι εργολάβοι που προμηθεύουν τη βιομάζα πρέπει να λαμβάνουν μια ικανοποιητική τιμή καυσίμου που να καλύπτει το κόστος καλλιέργειας (στην περίπτωση των ενεργειακών καλλιεργειών) και της εξαγωγής/θερισμού. Οι εταιρείες εφοδιαστικής πρέπει να καλύπτουν κατ ελάχιστον τα κόστη για τη μεταφορά, χειρισμό, συμπίεση, αποθήκευση, κτλ. Η ενεργειακή μονάδα πρέπει να έχει τέτοια έσοδα ώστε να καλύπτει το κόστος επένδυσης, προσωπικού, συντήρησης, ασφάλισης, κτλ. Τέλος, οι καταναλωτές ενέργειας πρέπει να πληρώνουν μια λογική, συγκρίσιμη με άλλες εναλλακτικές, τιμή για τον τελικό ενεργειακό φορέα. Το αρχικό σημείο είναι φυσικά το χωράφι και εδώ πρέπει να σημειωθεί ότι μπορεί ο θερισμός και συλλογή της βιομάζας μπορεί να είναι αρκετά δαπανηρές εργασίες, επομένως το κόστος καυσίμου αποτελεί ένα από τα σημαντικότερα χαρακτηριστικά ενός συστήματος ποώδους βιομάζας. Αυτό το αυξημένο κόστος καυσίμου είναι μια από τις σημαντικότερες διαφορές μεταξύ των συστημάτων βιοενέργειας και των άλλων ΑΠΕ (για τις οποίες δεν υπάρχει κόστος καυσίμου). Από την άλλη, το έργο αξιολογείται τελικά στο επίπεδο του τελικού καταναλωτή εάν το κόστος του ενεργειακού φορέα είναι μικρότερο από αυτό των συμβατικών λύσεων, τότε είναι οικονομικά βιώσιμο. Εάν όχι, τότε χρειάζεται κάποιου είδους επιδότηση ή υποστήριξη. Τα συστήματα βιοενέργειας συχνά σχετίζονται με κάποιου είδους επιδότηση, το οποίο θα μπορούσε να οδηγήσει στην εντύπωση ότι δεν μπορεί να είναι ποτέ επικερδή από την άποψη της αγοράς. Το αν απαιτείται κάποιου είδους οικονομική ενίσχυση ή επιδότηση εξαρτάται από τη μορφή του ενεργειακού φορέα που παράγεται. Για παράδειγμα, η παραγωγή θερμότητας από βιομάζα συμπεριλαμβανομένης της ποώδους βιομάζας μπορεί να επιτευχθεί με ελάχιστη οικονομική ενίσχυση, καθώς το κόστος καυσίμου βιομάζας είναι μικρότερο από τις βασικές εναλλακτικές λύσεις ορυκτών καυσίμων στην Ευρώπη: φυσικό αέριο και πετρέλαιο θέρμανσης. Επίσης, οι αγορές θερμότητας τείνουν

Κεφάλαιο 01-02 σελ. 16 να διαφοροποιούνται σημαντικά ανάλογα με τις τοπικές συνθήκες, και έτσι το μοντέλο ενίσχυσης απαιτεί τοπικές προσαρμογές. Στις περισσότερες περιπτώσεις, η οικονομική ενίσχυση (αν υπάρχει) πρέπει τη μορφή της μερικής ή ολικής επιδότησης του κόστους μετασκευής ή αντικατάστασης ενός λέβητα ορυκτών καυσίμων, καθώς αυτό μπορεί να είναι μια μεγάλη επένδυση για ένα νοικοκυριό ή μια κοινότητα. Ωστόσο, η παραγωγή θερμότητας σπάνια επιδοτείται άμεσα. Ωστόσο, όσον αφορά την παραγωγή ηλεκτρισμού, υπάρχουν πιο φθηνές εναλλακτικές ορυκτών καυσίμων, όπως ο άνθρακας. Άλλα πιο ακριβά ορυκτά καύσιμα, όπως το φυσικό αέριο, είναι επίσης δημοφιλείς επιλογές, εν μέρει εξαιτίας τεχνικών λόγων (για παράδειγμα, γρήγορη εκκίνηση μονάδων και ταχεία μεταβολή φορτίων), περιβαλλοντικών λόγων (χαμηλότερες εκπομπές αερίων θερμοκηπίου σε σχέση με τον άνθρακα) και οικονομικών λόγων (χαμηλότερο κόστος επένδυσης και συντήρησης) και μπορεί να οδηγήσει σε τιμές ηλεκτρισμού χαμηλότερες από αυτές προέρχονται από την καύση βιομάζας. Η ανάπτυξη του Ευρωπαϊκού Συστήματος Εμπορίας των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα από βιομηχανικές πηγές έχει κλείσει κάπως το χάσμα μεταξύ των τιμών ηλεκτρισμού από ορυκτά καύσιμα και από βιομάζα, ωστόσο, με τις τρέχουσες τιμές αγοράς για το CO 2, απαιτείται πρόσθετη ενίσχυση και η συνήθης πρακτική είναι η παροχή συγκεκριμένων κινήτρων για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από βιομάζα, όπως οι εγγυημένες τιμές ή τα πράσινα πιστοποιητικά (βλέπε Κεφάλαιο 05-00). Τα υγρά βιοκαύσιμα προορίζονται σε πολλές περιπτώσεις για χρήση στις ίδιες μηχανές με τα ορυκτά αντίστοιχά τους επομένως, η άμεση σύγκριση του κόστους καυσίμου αποτελεί μια εκτίμηση της οικονομικής βιωσιμότητας. Η τιμή των υγρών ορυκτών καυσίμων συνήθως επιδεικνύει μεγάλες διακυμάνσεις και είναι, όπως έχει ήδη αναφερθεί, ένας από τους κύριους λόγους για το αυξημένο ενδιαφέρον παραγωγής υγρών βιοκαυσίμων. Ωστόσο, η διαφορά δεν καλύπτεται συνήθως άμεσα και απαιτούνται κάποια μέτρα υποστήριξης, π.χ. φοροαπαλλαγές. Η εισαγωγή ενός «φόρου άνθρακα» στα ορυκτά καύσιμα σε ορισμένες χώρες επίσης συνεισφέρει στο να κάνει τα υγρά βιοκαύσιμα και τα βιοκαύσιμα γενικά πιο ανταγωνιστικά. Στις προηγούμενες περιπτώσεις, η οικονομική ενίσχυση στον ενεργειακό φορέα μεταφέρεται εν μέρει πίσω στον παραγωγό βιομάζας (δηλαδή τον αγρότη) και χρησιμοποιείται για την κάλυψη του κόστους παραγωγής. Άλλες μορφές ενίσχυσης στοχεύουν απευθείας στους αγρότες, π.χ. επιδοτήσεις για την παραγωγή ενεργειακών καλλιεργειών. Πρέπει να σημειωθεί ότι μια τάση που έχει παρατηρηθεί σε πολλές χώρες της ΕΕ είναι η εύνοια ή η ενίσχυση της αξιοποίησης αγροτικής βιομάζας μέσω της νομοθεσίας, για παράδειγμα μέσω της θέσπισης υψηλότερων επιπέδων ενίσχυσης για τέτοιου είδους βιομάζα ή με τη θέσπιση υποχρεωτικών ποσοστών χρήσης που πρέπει να καλύψουν οι παραγωγοί ενέργειας. Γενικά, η πολιτική ενίσχυσης για τη βιοενέργεια αποφασίζεται σε εθνικό επίπεδο και δικαιολογείται από συγκεκριμένες οριακές συνθήκες (π.χ. στόχοι της Ε.Ε. για την παραγωγή ΑΠΕ και μείωση των εκπομπών) ή από πολιτικές που στοχεύουν στην περιφερειακή

Κεφάλαιο 01-02 σελ. 17 ανάπτυξη και την ελαχιστοποίηση των εισαγωγών ορυκτών καυσίμων. Σαφώς, οι σχεδιαστές συστημάτων σε τοπικό/περιφερειακό επίπεδο πρέπει να λαμβάνουν υπόψη τους το νομικό πλαίσιο ενισχύσεων κατά την οικονομική αξιολόγηση ενός έργου. Ωστόσο, με δεδομένες τις τρέχουσες οικονομικές συνθήκες στην Ευρώπη και τις περικοπές στα προγράμματα ενίσχυσης σε πολλές περιπτώσεις, είναι σκόπιμη η εξέταση της ευαισθησίας ενός επενδυτικού σχεδίου για έργα βιοενέργειας ως προς το ύψος της λαμβανόμενης ενίσχυσης. Πιο αναλυτικές πληροφορίες για την οικονομική αξιολόγηση και τα οικονομικά θέματα ενός έργου βιοενέργειας μπορούν να βρεθούν στο Κεφάλαιο 05-00 και στο Κεφάλαιο 05-02 για την ποώδη βιομάζα συγκεκριμένα. 01-02-04: Θέματα σχεδιασμού Η ποώδης βιομάζα μπορεί να έρθει από μια ποικιλία πηγών πρακτικά, εάν υπάρχει αγροτικός τομέας σε μια δεδομένη περιοχή, τότε αναμένεται να υπάρχει κάποιου είδους ποώδης βιομάζα που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή ενέργειας. Το τρέχον κεφάλαιο παρουσίασε μια σύντομη εισαγωγή στους τύπους, τις εμπορικές μορφές και τις διεργασίας της ποώδους βιομάζας. Βασικά θέματα σχεδιασμού εξετάζονται στα σχετικά κεφάλαια αυτή η ενότητα αφιερώνει τα θέματα σχεδιασμού σε μια πιο γενική αλλά εξίσου σημαντική ερώτηση: είναι η χρήση ποώδους βιομάζας, ιδίως των ενεργειακών καλλιεργειών, βιώσιμη/αειφόρος; Η απάντηση δεν είναι πάντα ξεκάθαρη το θέμα της βιωσιμότητας έχει παγκόσμιες διαστάσεις, ενώ ο σχεδιαστής συστημάτων λειτουργεί στα όρια μιας περιφέρειας ή μιας τοπικής κοινότητας και κάτω υπό συγκεκριμένες εθνικές και Ευρωπαϊκές συνθήκες. Γενικά πάντως, τα ακόλουθα θέματα πρέπει να ληφθούν υπόψη: Μια καλή γνώση της τρέχουσας νομοθεσίας είναι απαραίτητη. Οι Ευρωπαϊκοί κανονισμοί και μερικές φορές και η εθνική νομοθεσία είναι αρκετά προωθημένες όσον αφορά την περιβαλλοντική προστασία. Ορισμένες αγροτικές πρακτικές, όπως η ανεξέλεγκτη καύση στο χωράφι υπολειμμάτων ή η υπερβολική χρήση λιπασμάτων μπορεί να απαγορεύονται από τους τρέχοντες νόμους, οι οποίοι παρέχουν έτσι ένα πλαίσιο για την ανάπτυξη των δεσμών μεταξύ του αγροτικού και του βιοενεργειακού τομέα. Η χρήση της κοινής λογικής σε θέματα που αφορούν το μέγεθος των έργων είναι επίσης απαραίτητη. Οι μεγάλες μονοκαλλιέργειες αναμένεται να έχουν πολύ σημαντικό κοινωνικό και περιβαλλοντικό αντίκτυπο σε σχέση με τις περιορισμένες καλλιέργειες. Η κοινωνική αποδοχή απαιτείται ο θετικός αντίκτυπος σε όλες τις πτυχές της βιωσιμότητας θα πρέπει να επιδειχθεί καθαρά στο κοινό.

Κεφάλαιο 01-02 σελ. 18 Η οικονομική ενίσχυση και οι επιδοτήσεις είναι συχνές για τους περισσότερους τύπους έργων βιοενέργειας. Μακροπρόθεσμα πάντως, πρέπει να υπάρχουν σχέδια για τη μείωση της εξάρτησης της βιωσιμότητας ενός έργου από αυτές. Αναφορές Η σημασία της ποώδους βιομάζας για το μέλλον της βιοενέργειας αναφέρεται σε αρκετές δημοσιευμένες μελέτες, όπως: Strategic Research Priorities for Biomass Technology IPCC Special Report on Renewable Energy Sources and Climate Change Mitigation data, Chapter 2: Bioenergy IEA Technology Roadmap for Bioenergy for Heat and Power Οι παραπάνω δημοσιεύσεις περιλαμβάνουν και θέματα που αφορούν τη βιωσιμότητα. Για πρόσθετη βιβλιογραφία, ο αναγνώστης παραπέμπεται στη σχετική ενότητα των Κεφαλαίων 02-02, 03-02 και 04-02.