Własne źródło energii z odpadów – jak być efektywnym ECO-logicznie i ekonomicznie?

Państwo zachęca do rozproszonej generacji prądu i ciepła

Energetyka rozproszona, zwana także generacją rozproszoną to termin coraz częściej goszczący na ustach osób mających do czynienia z zagadnieniami energetycznymi w wymiarze eksperckim, strategicznym czy też politycznym. Wzrost znaczenia generacji rozproszonej w skali całej Unii Europejskiej ma aktualnie bardzo podatny grunt z racji silnego stymulowania rozwoju odnawialnych źródeł energii, które mają zmniejszyć emisję gazów cieplarnianych i ograniczać jednostkowe emisje zanieczyszczeń. Generacja rozproszona wpływa na poprawę sprawności pozyskiwania użytecznych rodzajów energii. Jest promowana również jako sposób ochrony konsumentów poprzez wzrost konkurencyjności rynku wytwarzania i dystrybucji energii oraz stwarzanie warunków do rozwoju lokalnych rynków energii. Energetyka rozproszona pomaga w lepszym zbilansowaniu energetycznym regionów. Jest jedną z metod zwiększenia bezpieczeństwa energetycznego państwa poprzez ograniczanie zasięgu oddziaływania awarii zcentralizowanego systemu energetycznego (blackout) czy też zmniejszenie uzależnienia od zewnętrznych źródeł energii. Generacja rozproszona to system elektroenergetyczny oparty o wytwarzanie energii elektrycznej i/lub ciepła (zimna) w instalacjach o mocy wytwórczej do 150 MW. Zaspokaja ona potrzeby samego producenta, ewentualnie wiąże się z przekazywaniem nadwyżki do lokalnych odbiorców bezpośrednio lub z podłączeniem do rozdzielczej sieci energetycznej.

Energetyka rozproszona tak naprawdę jest znana od zarania energetyki, bo właśnie w takim systemie wytwarzano i wykorzystywano od zawsze najpierw ciepło a potem energię elektryczną. Dzięki Thomasowi Edisonowi, który w 1882 roku w Nowym Yorku uruchomił pierwszą miejską sieć elektryczną mogła zacząć rozwijać się elektroenergetyka zcentralizowana. Budowanie coraz większych i sprawniejszych elektrowni ulokowanych w pobliżu złóż węgla dawało efekt ekonomii skali i wpływało na obniżenie jednostkowego kosztu energii dla odbiorców. Jednak po stuletnim panowaniu energetyki zcentralizowanej jesteśmy aktualnie świadkami zataczania przez historię koła i obserwujemy trendy powrotu do generacji rozproszonej. Dobitnym tego przykładem może być charakterystyka niemieckiego rynku wytwarzania energii elektrycznej, gdzie ze źródeł rozproszonych aktualnie pochodzi około 24% a za cel na 2050 rok postawiono 80cio procentowy udział źródeł rozproszonych. Doradcy strategiczni w zakresie energetyki krajowej i unijnej widzą w generacji rozproszonej redukcję przepływów w Krajowym Systemie Energetycznym (KSE), co zmniejsza ograniczenia sieciowe, zwiększa możliwości przesyłowe połączeń́ transgranicznych. Energetyka rozproszona to poprawa pewności zasilania, unikniecie nadmiernej mocy zainstalowanej i zmniejszenie obciążenia szczytowego. Pozwala również̇ uniknąć́ problemów z wprowadzeniem energii elektrycznej do sieci operatorów przesyłowych i dystrybucyjnych co wpływa na redukcję związanych z tym kosztów. Przemysłowa generacja rozproszona odciąża energetykę̨ systemową także w zakresie koniecznych inwestycji dla zapewnienia wymaganej podaży, inwestując w źródła energii środki własne, bądź́ przez nie pozyskane. W efekcie następuje zwiększenie mocy wytwórczych zainstalowanych w KSE, nie wywołując w tym zakresie wzrostu cen energii elektrycznej.

Jak przedsiębiorstwo może efektywnie wykorzystać odpady

Energetyka rozproszona może wykorzystywać konwencjonalne nośniki energii pierwotnej jak węgiel, gaz ziemny, ropa, choć przede wszystkim oczywiście kojarzy się ona z odnawialnymi źródłami energii. Coraz większej wagi dla rozwoju generacji rozproszonej nabierają paliwa alternatywne, czyli uzyskane w procesie odzysku odpadów posiadających wartość opałową.

Zgodnie z obowiązującymi przepisami każde przedsiębiorstwo, którego specyfika działania może wiązać się z powstawaniem odpadów, powinno w pierwszym rzędzie zapobiegać́ powstawaniu odpadów. Jeśli nie jest to możliwe przedsiębiorstwo powinno dążyć do zapewnienia zgodnego z zasadami ochrony środowiska odzysku surowców z powstałych odpadów. Najczęściej jednak firmy decydują się na powierzanie odpowiedzialności za unieszkodliwianie ich odpadów wyspecjalizowanym, uprawnionym podmiotom. Droga ta jest oczywiście dopuszczalna pomimo ustawowego obowiązku poddawania odzyskowi lub unieszkodliwiania odpadów w pierwszej kolejności w miejscu ich powstawania. W związku z tymi przepisami oraz w związku z coraz bardziej restrykcyjnymi normami nakazującymi konieczność ograniczania składowania odpadów, których unieszkodliwienie lub z których odzysk surowców nie jest możliwy, droga ta staje się coraz bardziej kosztowna dla wytwórcy odpadu. Określone dyrektywą unijną docelowe kwoty dla składowisk odpadów zmuszają do przechodzenia na bardziej zrównoważone metody zarządzania odpadami – recykling i przetwarzanie odpadów na energię. W zakresie gospodarki odpadami prym wiodą Niemcy, Holandia, Belgia i Szwecja, które wysyłają na składowiska tylko około 1% odpadów i jednocześnie poddają recyklingowi i przetwarzaniu ponad 50%. Ogólnie 15 krajów UE wprowadziło szczególne zakazy i sankcje dotyczące wysypisk śmieci. Nie jest tajemnicą, że polskie przepisy regulujące gospodarowanie odpadami nadal muszą zostać dopasowane do wymogów unijnych i jest tylko kwestią czasu, kiedy to nastąpi.

Artykuł 3 ramowej dyrektywy o odpadach definiuje odzysk jako „proces, którego głównym wynikiem jest to, aby odpady służyły użytecznemu zastosowaniu, poprzez zastąpienie innych materiałów, które w przeciwnym wypadku zostałyby użyte do spełnienia danej funkcji, lub w wyniku którego odpady są przygotowywane do spełnienia takiej funkcji w danym zakładzie lub w szerszej gospodarce”. Dyrektywa ta w załączniku II jednocześnie wskazuje, że odpadów należy używać głównie jako paliwa (lub innego środka generowania energii). Pozyskiwanie energii w drodze przetwarzania odpadów to jeden z kamieni węgielnych każdego efektywnego systemu zarządzania odpadami oraz sposób na zabezpieczenie dostaw energii na przyszłość. Odpady są przetwarzane w przyjazną energię z korzyścią dla ludzi i środowiska.

Podjęcie decyzji o samodzielnym odzyskiwaniu energii z własnych odpadów nie jest oczywiście proste. W procesie decyzyjnym należy uwzględnić uzyskanie szeregu zezwoleń (poza standardowymi: opinią środowiskową, pozwoleniem na budowę i pozwoleniem na eksploatację trzeba min. uwzględnić zezwolenie na odzysk odpadów, koncesję o ile nadwyżka wyprodukowanej energii miałaby być odsprzedawana, zgłoszenie akcyzowe o ile moc zainstalowana przekroczy 1 MW). Ważnym aspektem jest analiza podaży odpadów pod kątem ich rodzaju, ilości i ciągłości. Należy poddać weryfikacji skalę ewentualnej produkcji energii i ciepła (zimna) w kontekście własnego zapotrzebowania, możliwości magazynowania lub odsprzedania w bezpośrednim sąsiedztwie bez udziału sieci dystrybucyjnych, czy też w końcu odsprzedawania do lokalnie działających dystrybutorów.

Najważniejszym czynnikiem podjęcia decyzji o zainwestowaniu we własne źródło energii dla każdego przedsiębiorstwa będzie oczywiście rachunek ekonomiczny. Należy pamiętać, że sprawność produkcji energii wiąże się wprost proporcjonalnie ze skalą wytwarzania, co stawia generację rozproszoną na gorszej pozycji. Z drugiej jednak strony należy uwzględnić, że przemysłowa generacja rozproszona oparta jest najczęściej o technologie kogeneracyjne co niezaprzeczalnie podnosi jej efektywność ekonomiczną. Dodatkowo umożliwia ona produkcję energii (elektrycznej i cieplnej) w miejscu jej znacznego zużycia, co eliminuje kosztotwórcze straty przesyłowe i dystrybucyjne. Istotne dla sektora WTE (waste to energy) są również dyrektywa o odnawialnych źródłach energii, która narzuca interpretację, iż odpady biodegradowalne stanowią źródło energii odnawialnej, a także dyrektywa o kogeneracji, która promuje lokalne ogrzewanie/chłodzenie. W konsekwencji zakład przetwarzający własne odpady może ubiegać się o wydanie certyfikatów (zielonych, żółtych, czerwonych lub fioletowych w zależności od źródła energii, skali wytwarzania i wykorzystywanej technologii). Odsprzedaż certyfikatów może być dodatkowym czynnikiem zwiększającym efektywność ekonomiczną zagospodarowania własnych odpadów na energię. Niestety jednak zmieniające się prawo i chwiejny rynek certyfikatów utrudnia w sposób jednoznaczny uwzględnienie tego czynnika w analizach przed podjęciem decyzji o inwestycji.

Techniczne aspekty generacji rozproszonej

Instalacja energetycznego przetwarzania odpadów może oferować kilka produktów: energię elektryczną, ogrzewanie lub chłodzenie, parę technologiczną dla instalacji przemysłowych a nawet odsoloną wodę morską. W ten sposób odpady, których nie sposób poddać ponownemu przetworzeniu w sposób opłacalny i przyjazny dla środowiska stają się wartościowym, lokalnym źródłem energii.

Co do zasady odpady można odzyskiwać poprzez przekształcanie termiczne albo w procesach biologicznych. Metody termiczne to wszystkie procesy wysokotemperaturowe poczynając od spalania, ale uwzględniając również te, które są dużo przyjaźniejsze dla środowiska i bezpośredniego otoczenia: piroliza, odgazowanie, metody plazmowe. Z ustawowego punku widzenia mówimy wtedy najczęściej o odzysku energii z odpadów. Procesy biologiczne polegają natomiast na przetwarzaniu odpadów z wykorzystaniem procesów biochemicznych, których celem jest produkcja tzw. biogazu, który oczywiście zostaje wykorzystywany energetycznie. Te procesy z ustawowego punktu widzenia zaliczyć należy do recyklingu organicznego obejmującego obróbkę tlenową, w tym kompostowanie lub obróbkę beztlenową odpadów, które ulegają rozkładowi biologicznemu w kontrolowanych warunkach przy wykorzystaniu mikroorganizmów. W wyniku powyższego procesu powstaje materia organiczna lub metan czyli biogaz.

Przedsiębiorstwa zainteresowane utworzeniem własnej stacji odzysku energii z odpadów lub stacji recyklingu odpadów do energii mogą skorzystać z szerokiej oferty urządzeń specyficznie dostosowanych do oczekiwań z punktu widzenia rodzaju i ilości wsadu, mocy zainstalowanej i oczekiwanych produktów. Reaktory pirolityczne mogą zapewnić bezemisyjne termiczne zgazowanie odpadów. Kontenerowe zasobniki do generowania biogazu pozwalają na elastyczne operowanie biogazowni o małej skali i zmiennej podaży wsadu. Małe i średnie układy wytwórcze energii elektrycznej i ciepła/chłodu, mogą mieć niski wpływ na środowisko i wysoką sprawność. Zaliczyć tu można mikroturbiny gazowe (o mocy 100 – 2000 kW), silniki ze spalaniem wewnętrznym (5-5000 kW), mikroturbiny parowe (2000-5000 kW), silniki Stirlinga (1-150 kW), siłownia z cyklem Rankine’a (400-2000 kW) czy też układy skojarzone wykorzystujące turbiny gazowe, silniki tłokowe, silniki Stirlinga i ogniwa paliwowe.

Finansowe zachęty idą w parze z celami państwa

Poprawa efektywności energetycznej z jednoczesnym zapewnieniem dbania o środowisko naturalne to fundamentalny cel polskich polityków. Cel ten wyrażony został min. w Głównych celach polityki energetycznej Polski poprzez wskazanie jako krytyczne dążenie do utrzymania zeroenergetycznego wzrostu gospodarczego, tj. rozwoju gospodarki następującego bez wzrostu zapotrzebowania na energię pierwotną. Za szczegółowe cele w tym obszarze przyjęto min:
- Dwukrotny wzrost do roku 2020 produkcji energii elektrycznej wytwarzanej w technologii wysokosprawnej kogeneracji, w porównaniu do produkcji w 2006 r.,
- Zmniejszenie wskaźnika strat sieciowych w przesyle i dystrybucji,
- Wzrost efektywności końcowego wykorzystania energii,
- Zwiększenie stosunku rocznego zapotrzebowania na energię elektryczną do maksymalnego zapotrzebowania na moc w szczycie obciążenia, co pozwala zmniejszyć całkowite koszty zaspokojenia popytu na energię elektryczną.

Cele te przekładają się na kształtowanie polityki dotacyjnej wyrażanej w planowanych programach operacyjnych czy też aktualnie dostępnym wsparciu oferowanym przez NFOŚiGW. Jednym z programów godnych polecenia z punktu widzenia dopasowania do wsparcia realizacji inwestycji w własną instalację Waste-to-Energy jest Bocian. Bocian, dotyczy uruchomienia lub zwiększenia produkcji energii z instalacji wykorzystujących odnawialne źródła energii. Może on objąć dofinansowaniem budowę, rozbudowę lub przebudowę między innymi następujących instalacji odnawialnych źródeł energii:

- źródła ciepła opalane biomasą do 20 MWt,
- biogazownie rozumiane jako obiekty wytwarzania energii elektrycznej lub ciepła z wykorzystaniem biogazu rolniczego od 300 kWe do 2 MWe,
- również dotacją może być objęta instalacja wytwarzania biogazu rolniczego, celem wprowadzenia go do sieci gazowej dystrybucyjnej i bezpośredniej,
- wytwarzanie energii w wysokosprawnej kogeneracji na biomasę do 5 MWe

Dofinansowanie z programu Bocian to preferencyjna pożyczka od 30 do 75% wartości inwestycji (min 2 mln, max 40mln pln) na okres nie dłuższy niż 15 lat. Preferencyjne oprocentowanie to WIBOR 3M -100 pkt bazowych, nie mniej jednak niż 2%. Niestety program ten nie przewiduje możliwości umorzenia. Natomiast preferencyjne oprocentowanie może przynieść wiele set tysięcy złotych oszczędności w porównaniu z kredytem komercyjnym, a odpowiednie dobranie raty spłaty pożyczki może wpasowywać się w oszczędności płynące z własnego źródła energii tak, aby w czasie obsługi nie odczuć tych kosztów, a po spłaceniu cieszyć się oszczędnościami. Nabór wniosków odbywa się w trybie ciągłym.

Dla kogo jest ta propozycja?

Podjęcie decyzji o zagospodarowywaniu odpadów w procesie W2E jest decyzją strategiczną. Oceniana z punktu widzenia przesłanek ekonomicznych może opłacać się z pewnością przedsiębiorstwom ponoszącym znaczne koszty na utylizację odpadów, które są nośnikiem energii. Rachunek ekonomiczny tym bardziej się poprawi, jeśli ta sama firma jest znacznym konsumentem energii nie tylko elektrycznej ale i cieplnej. Decyzja taka może być oceniana dodatkowo w świetle wizerunkowym – prośrodowiskowe zagospodarowanie odpadów i produkcja czystej energii to wyróżniki, które dla coraz większej grupy kontrahentów może mieć znaczenie przy wyborze dostawców. To także dowód społecznej odpowiedzialności biznesu, która jest wizytówką wizjonerskich organizacji.

Autor: Tomasz J. Hoffmann

Znajdź program, dzięki któremu dofinansujesz swoją inwestycję.