„Innowacyjna biogazownia” ożywi ruch w sektorze biogazu i biometanu [WYWIAD]

Z Miłoszem Krzymińskim i Pawłem Sulimą z Działu Rozwoju Innowacyjnych Metod Zarządzania Programami w Narodowym Centrum Badań i Rozwoju rozmawia Daniel Czyżewski.

Daniel Czyżewski, Energetyka24.com: Jaki jest potencjał Polski w obszarze biogazu? Ile możemy go produkować?

Miłosz Krzymiński: W Polsce działa około 140 instalacji biogazu rolniczego. Z uwzględnieniem biogazowni wysypiskowych i na oczyszczalniach ścieków, daje to liczbę około 300 instalacji. Natomiast istnieje bardzo duży niewykorzystany potencjał surowcowy. Potencjał substratów organicznych, które mogłyby służyć do produkcji biogazu rolniczego i być wykorzystywane w instalacjach biogazowych, jest po prostu marnowany. Sytuacja ta jest niekorzystna, ponieważ według różnych źródeł potencjał produkcji biogazu w naszym kraju to około 13-15 mld m³ rocznie. Ten biogaz możemy oczyścić do biometanu, który może zastąpić nawet 8 mld m³ importowanego gazu ziemnego – to niemal połowa obecnego zużycia gazu ziemnego w Polsce.

Tyle biometanu możemy produkować z odpadów rolniczych i przemysłowych. Na dzień dzisiejszy w Polsce odnawialne źródła energii zapewniają około 21 GW mocy elektrycznej, z czego biogaz odpowiada za zaledwie około 0,27 GW. Bardzo dużą część gazu, który sprowadzamy z zagranicy, moglibyśmy produkować u siebie z własnych surowców, w większości odpadowych.

Paweł Sulima: 8 mld m³ biometanu, który można wyprodukować w Polsce, to pewien szacunek. Można się spotkać także z innymi wyliczeniami. Kluczowy jest jednak fakt, że ten potencjał jest w Polsce praktycznie niewykorzystany. Obserwujemy uderzający kontrast z krajami, które postawiły na biogaz, np. z Niemcami czy Francją, których sektory rolne są porównywalne z polskim, jeśli chodzi o ich potencjał. Gdy w Polsce biogazowni rolniczych funkcjonuje około 140, to w Niemczech jest ich około 10 tysięcy. Gdy w Polsce otwarcie każdej nowej biogazowni jest wydarzeniem, to we Francji średnio co tydzień uruchamiane są dwie nowe. Niewątpliwie wpływ na to ma nowy program rządowy, w ramach którego Francja planuje do 2030 r. pozyskiwać co najmniej 10%. potrzebnego gazu ze źródeł odnawialnych. Mamy nadzieję, że „Innowacyjna biogazownia", przedsięwzięcie Narodowego Centrum Badań i Rozwoju, przyczyni się do ożywienia tego niedocenionego sektora gospodarki.

Potencjał podobny, a różnice w wykorzystaniu duże. „Innowacyjna biogazownia" zakłada powstanie nowych efektywnych technologii w biogazownictwie. Ale czy odpowiednie technologie już nie istnieją, skoro wiele państw w Europie na potęgę korzysta z biogazowni?

Paweł Sulima: Impulsem do zajęcia się tematem biometanu były założenia strategii Europejskiego Zielonego Ładu. W efekcie przeprowadzonej analizy rynku, a później również dialogu technicznego określiliśmy bariery dla rozwoju sektora, które przekuliśmy na wymagania w naszym przedsięwzięciu, realizowanym ze wsparciem Funduszy Europejskich w ramach Programu Inteligentny Rozwój. W ten sposób opracowane technologie, wpisując się w zdefiniowane wymagania, będą przełamywały konkretne bariery.

Miłosz Krzymiński: Technologie powstające w ramach przedsięwzięcia „Innowacyjna biogazownia" są dostosowane do polskich realiów, w których wspomniane wcześniej bariery przekuliśmy na wyzwania, a jednocześnie wymagania konkursowe. Rozwijając temat wymagań postawionych przez NCBR, a jednocześnie opierając się na wynikach dialogu technicznego, stwierdziliśmy, że wyzwaniem, które wzbudza najwięcej emocji, jest zapewnienie bezodorowości. W ramach tego wymagania konieczne jest zapewnienie takich rozwiązań technicznych, aby opracowywana technologia była bezodorowa w granicy działki, w całym ciągu procesu technologicznego – począwszy od etapu rozładunku substratów do etapu wyprowadzenia masy pofermentacyjnej poza instalację w celu jej dalszego zagospodarowania. To wymaganie jest ważne, ponieważ obawy lokalnej społeczności przed tego rodzaju zanieczyszczeniem powietrza doprowadziły w ubiegłych latach do zahamowania przeszło 230 projektów biogazowych. W celu potwierdzenia tego wymagania NCBR monitoruje tło odorowe w miejscu, gdzie w etapie drugim projektu ma powstać tzw. demonstrator technologii, czyli referencyjna instalacja biogazowa produkująca biometan. Na podstawie długoterminowych pomiarów tła odorowego można będzie określić wpływ wybudowanego w etapie drugim demonstratora na jakość powietrza, a zarazem zweryfikować, czy wymaganie zostało spełnione.

Kolejnym z kluczowych wymagań jest uniwersalność substratowa. Zazwyczaj instalacje projektowane są pod konkretne substraty, a w przypadku pojawienia się innego rodzaju surowców po prostu sobie z nimi nie radzą. W ramach naszego przedsięwzięcia badawczo-rozwojowego wykonawcy muszą stworzyć taką technologię, która poradzi sobie z szerokim wachlarzem substratów, począwszy od kiszonki z traw, obornika bydlęcego czy przeterminowanych produktów spożywczych, a kończąc na ubocznych produktach pochodzenia zwierzęcego (UPPZ).

Innym wymogiem jest samowystarczalność energetyczna. Opracowywana technologia ma mieć możliwość generowania w oparciu o własny biogaz takiej ilości energii, aby móc pracować stabilnie i z pełną wydajnością niezależnie od ewentualnych przerw w dostawie prądu z sieci. Następny warunek to produkcja bionawozów zgodnie z ideą gospodarki obiegu zamkniętego. Odpady pochodzenia rolniczego nie powinny być marnowane bez ich wcześniejszego przefermentowania i pozyskania w ten sposób energii. Przykładowo obornik, bardzo dobry substrat do wytwarzania biogazu, składowany w pryzmach na polu generuje bardzo dużą ilość gazów cieplarnianych, co w dzisiejszych czasach mnożna traktować wręcz jako niegospodarność. Chcemy tego uniknąć, chcemy, aby rolnicy wykorzystywali te substraty w biogazowniach, generując w ten sposób korzyści – pozyskując energię elektryczną, ciepło czy biogaz lub biometan. Dodatkowo rolnicy mogą wykorzystywać masę pofermentacyjną do nawożenia swoich pól jako cenny nawóz organiczny. Nasz projekt zakłada więc powstanie nowej technologii przystosowanej do polskich warunków.

Paweł Sulima: „Innowacyjna biogazownia" jest jednym z 9 przedsięwzięć Narodowego Centrum Badań i Rozwoju wspierających realizację strategii Europejskiego Zielonego Ładu, które zostały uruchomione w 2020 roku, przy czym NCBR, jako agencja, która inwestuje w aktywności badawczo-rozwojowe, koncentruje się na aspekcie technologicznym poszczególnych zagadnień.

Oczywiście, spotkaliśmy się z głosami sceptycznymi odnośnie do tego przedsięwzięcia. Wynikały one przede wszystkim z faktu innowacyjnego podejścia do tworzenia technologii. Dotychczas typowe inwestycje biogazowe tworzone były z uwagi na względnie wysokie koszty inwestycyjne w sposób celowy, a nie uniwersalny. Przykładowo jeżeli biogazownia była budowana z myślą o wykorzystaniu substratów pochodzących z okolicznych zakładów przetwórstwa mleka, to w zasadzie zawsze wybór padał na technologię, która była dostosowana przede wszystkim do specyfiki danej wąskiej grupy substratów. To działanie logiczne, ale co w sytuacji, jeżeli zakład – dostawca substratów ograniczy produkcję? W jaki sposób szybko uzupełnić brakującą ilość substratów, gdy technologia toleruje tylko niektóre z nich? Co w sytuacji, jeżeli w okolicy biogazowni pojawi się nowe źródło dobrego, taniego substratu, który mógłby bardzo korzystnie wpłynąć na bilans ekonomiczny instalacji, ale ta nie jest w stanie go przyjąć ze względu na swoje ograniczenia? Z tego powodu w Narodowym Centrum Badań i Rozwoju podeszliśmy do tego trochę inaczej, stawiając właśnie na uniwersalność.

Wspomniana wcześniej bezodorowość to w aspekcie odbioru społecznego kluczowy temat, choć jednocześnie trzeba podkreślić, że prawidłowo eksploatowana biogazownia nie wydziela zapachów uciążliwych dla okolicznych mieszkańców. Komory, w których zachodzą reakcje fizykochemiczne, są szczelne, a panujące w nich warunki – beztlenowe, więc w przypadku jakiejkolwiek nieszczelności cały skomplikowany proces wytwarzania biogazu mógłby się zakończyć. Źródła uciążliwych zapachów występują przed tymi komorami, w momencie dostarczania i magazynowania substratów albo za nimi, czyli tam, gdzie pojawia się masa pofermentacyjna. Jednak prawidłowo prowadzony proces sprawia, że masa pofermentacyjna nie generuje nieprzyjemnych odorów, tylko zapachy, które giną w tle, określane często jako ziemiste. Spotkaliśmy się również z argumentem, że rozwiązania bezodorowe istnieją i wystarczy je zastosować, więc po co stawiamy takie wymaganie. Wszyscy pytający podkreślali problem emisji odorów z biogazowni, ale jednocześnie nie byli w stanie wskazać, gdzie takie instalacje funkcjonują – to jest przyczyna uwzględnienia tego wymagania w naszym przedsięwzięciu.

Dobrze, tylko aby Polska zaczęła korzystać na większą skalę z biogazowni, potrzebne są ogromne pieniądze, inwestorzy, pewnie zaangażowanie dużych podmiotów, państwa, samorządów. Jak ma wyglądać dalszy etap po wybraniu technologii i czy NCBR w nim będzie uczestniczyć?

Paweł Sulima: W „Innowacyjnej biogazowni" wymagamy komercjalizacji opracowanych technologii. To nie jest tak, że inwestujemy środki z Funduszy Europejskich, ktoś weźmie pieniądze, opracuje technologię, a potem trafi ona na symboliczną półkę. Wszyscy uczestnicy przedsięwzięcia mają obowiązek komercjalizacji opracowanych przez siebie rozwiązań i budowania nowych instalacji w oparciu o całościową technologię, jej elementy lub rozwiązania stanowiące ich rozwinięcie. Wykorzystywany w naszym przedsięwzięciu tryb zamówień przedkomercyjnych nie jest dotacją, a instrumentem zwrotnym, w ramach którego uczestnicy przekazują niewielką część dochodów, pochodzących z komercjalizacji nowej technologii, z powrotem do NCBR.

Oprócz prowadzenia przedsięwzięcia, NCBR podejmuje wiele inicjatyw wokół niego, np. Dzień Otwarty „Innowacyjnej biogazowni" w Brodach Poznańskich, na terenie Uniwersytetu Przyrodniczego w Poznaniu, gdzie przedsięwzięcie jest realizowane. To właśnie w Brodach wybudowane zostały instalacje testowe, które powstały w ramach pierwszego etapu przedsięwzięcia i służą do zademonstrowania sprawności funkcjonowania demonstracji technologii. Poza działaniami promocyjnymi NCBR bierze również udział w pracach merytorycznych, mających na celu ułatwienie inwestowania w biogaz i biometan. W 2021 roku podpisaliśmy zainicjowane przez Ministerstwo Klimatu i Środowiska „Porozumienie o współpracy na rzecz rozwoju sektora biogazu i biometanu" i wraz z innymi sygnatariuszami bierzemy aktywny udział w procesie definiowania przeszkód i niezbędnych zmian legislacyjnych, które stoją na drodze rozwoju sektora. Analizy i doświadczenia, które NCBR pozyskało w toku realizacji „Innowacyjnej biogazowni", w tym również na etapie przygotowań do uruchomienia przedsięwzięcia, okazały się cennym wkładem.

Prowadzimy także rozmowy, aby takie przedsięwzięcia jak „Innowacyjna biogazownia" były jednym z elementów szerszego działania, swoistego łańcucha zdarzeń – od analizy i wsparcia pomysłu, przez dofinansowanie opracowania i demonstracji technologii, do stworzenia programów, które mogłyby wspierać instalacje czy rozwiązania wykorzystujące wcześniej przygotowaną i sprawdzoną technologię.

Mamy również szereg pomysłów na dalsze, szersze działania, które wynikają z ogromnej ilości obserwacji i doświadczeń, jakie pozyskaliśmy, realizując „Innowacyjną biogazownię". Już dzisiaj widzimy, że wiele z elementów naszego przedsięwzięcia może stanowić podstawę do stworzenia oddzielnych inicjatyw, służących rozwiązaniu konkretnych problemów na rynku. Przykładem jest dalsze przetworzenie biometanu, który można skompresować do postaci bio-CNG (ang. Compressed Natural Gas) lub skroplić do postaci bio-LNG (ang. Liquefied Natural Gas). Zagęszczenie energii, łatwość transportu i odnawialny charakter to ogromne zalety tego paliwa. Warto zauważyć, że wbrew pozorom technologii służących do kompleksowej obsługi tych procesów nie ma zbyt wiele na rynku, a te, które istnieją, są bardzo drogie. Przykładowo instalacja służąca do skraplania biometanu, czyli niewielki element biogazowni, zlokalizowany na samym końcu ciągu technologicznego, jest znacznie droższy niż cała instalacja. Widzimy też potencjał w opracowaniu nowych sposobów zagospodarowania pofermentu, a właściwie przetworzenia go, aby był bardzo ciekawym bionawozem.

Miłosz Krzymiński: Zależy nam na tym, aby biometan został zauważony w energetyce, ponieważ pomimo ogromnego potencjału był dotychczas pomijany. Kolejnym etapem rozwoju sektora powinno być opracowanie systemu wsparcia, który będzie pomagać inwestorom w budowaniu i eksploatacji tego typu instalacji, niekoniecznie w postaci prostych dotacji. Jeżeli chcielibyśmy zbliżyć się do tempa budowania instalacji, jakie obecnie obserwujemy we Francji, to sprawny system wsparcia jest konieczny.

Technologie, które opracowujemy, są w pełni skalowalne. W ramach „Innowacyjnej biogazowni" powstanie instalacja demonstracyjna, która wytworzy rocznie około 2 mln m³ biogazu i przetworzy go na około 1 mln m³ biometanu, jednak w przypadku jej wykorzystania w przyszłości w innych lokalizacjach będzie można wybudować ją również w innej skali. W oparciu o ten demonstrator technologii oraz sześć mikroinstalacji, które już funkcjonują w Brodach Poznańskich, chcemy wspólnie z partnerem strategicznym przedsięwzięcia, Uniwersytetem Przyrodniczym w Poznaniu, stworzyć Centrum Badawcze Technologii Biogazowych.

Paweł Sulima: Naturalne jest, że porównuje się ze sobą poszczególne technologie służące pozyskiwaniu energii ze źródeł odnawialnych. W przypadku technologii biogazowych czy biometanowych koszty inwestycyjne są oczywiście większe niż w przypadku technologii wykorzystujących energię słońca czy wiatru, ale inwestycja to tylko pierwszy krok, po którym trzeba wykonać setki kolejnych na etapie eksploatacji instalacji. W cenie nie wybrzmiewają – choć powinny – hasła dyspozycyjności i sterowalności źródła, stabilności wytwarzania energii czy niezależności od czynników atmosferycznych – na wszystkich tych polach biogazownie są bezkonkurencyjne.

Więcej biogazowni to mniej gazu ziemnego z zewnątrz, mniejsze uzależnienie od importu?

Paweł Sulima: Tak, biogazownie to bardzo stabilne i w pełni sterowalne źródło energii. Jednocześnie, bazując na własnych surowcach, własnych substratach, zwiększamy nasze bezpieczeństwo zarówno lokalnie, jak i w skali całego kraju. Dodatkowo na szereg różnych sposobów mogą przyczyniać się do ochrony środowiska naturalnego.

Mamy wyraźne sygnały od największych graczy, m.in. ze strony Orlenu, że dobrze rozumie potencjał i możliwości wynikające ze stosowania biometanu. Dlatego uważam, że możemy się wkrótce spodziewać interesujących inicjatyw w tym zakresie.

Miłosz Krzymiński: W Dziale Rozwoju Innowacyjnych Metod Zarządzania Programami stworzyliśmy kalkulator miksu energetycznego, który jest dostępny pod adresem https://symulatorsystemuenergetycznego.ncbr.gov.pl . Uwzględniając szereg wymagań i specyfikę poszczególnych źródeł energii, pozwala on sprawdzić, które źródła energii są w Polsce niezbędne i w jakiej ilości. W tym symulatorze właściwie w każdym scenariuszu widzimy, że biometan jest świetnym stabilizatorem sieci elektroenergetycznej w Polsce.

Paweł Sulima: Specyfika wytwarzania i zagospodarowania biogazu i biometanu sprawi, że na rozwoju tego źródła energii każdy coś może zyskać. Niektórzy po prostu pozbędą się uciążliwych odpadów, ale inni zwiększą swoją konkurencyjność na rynku, wykazując stosowanie paliwa lub energii ze źródeł odnawialnych. Szereg podmiotów może dostarczać technologie lub jej elementy, a znacznie więcej – części zamienne czy usługi z zakresu serwisu i utrzymania. Biogaz to rozwój gospodarki, ale na jego rozwoju może skorzystać również całościowo społeczeństwo – jeżeli ciepło do miast i wsi będzie pochodziło z biogazu i biometanu, to oznacza to eliminację smogu, a więc skokową poprawę jakości codziennego życia, szczególnie w sezonie grzewczym. Biorąc to wszystko pod uwagę, jest aż szokujące, że do tej pory sektor biogazu jest tak słabo rozwinięty. Mamy nadzieję, że „Innowacyjna biogazownia" dołoży swoją cegiełkę do rozwoju sektora biogazu i biometanu i że kolejny rok będzie można nazwać rokiem rozwoju biometanu.

Dziękuję za rozmowę.

Przedsięwzięcie badawcze Narodowego Centrum Badań i Rozwoju „Innowacyjna biogazownia", wpisujące się w strategię Europejskiego Zielonego Ładu, finansowane jest ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego – Program Inteligentny Rozwój.