Biogazownie rolnicze mogą zapewnić tanią, rozproszoną energię i wzmocnić bezpieczeństwo energetyczne Polski. Aby istniały, potrzebna jest hodowla bydła. Bez obór nie będzie ani biogazu, ani stabilnej transformacji w kierunku odnawialnych źródeł energii.
Biomasa – podstawa transformacji
Transformacja energetyczna w Europie coraz mocniej opiera się na biomasie. Już dziś około 60% energii odnawialnej w UE pochodzi właśnie z tego źródła, a największym dostawcą biomasy jest rolnictwo. W praktyce oznacza to, że bezpieczeństwo energetyczne i polityka klimatyczna coraz silniej zależą od produkcji rolnej, a szczególnie od hodowli zwierząt. Najlepszym przykładem tej zależności jest biogazownia rolnicza.
Energia, która powstaje w gospodarstwie
Biogazownia rolnicza jest źródłem energii działającym lokalnie, w miejscu powstawania substratu. Nie potrzebuje importowanego paliwa i nie zależy od pogody. Pracuje przez całą dobę, dostarczając prąd i ciepło dla gospodarstwa, zakładu przetwórczego lub lokalnej sieci.
W układzie kogeneracyjnym sprawność instalacji może sięgać nawet 87%. Około 37% energii trafia do sieci w postaci prądu, a kolejne 50% jako ciepło wykorzystywane na miejscu. To jeden z najwyższych poziomów wykorzystania energii spośród wszystkich technologii odnawialnych.
Dzięki temu biogazownia staje się lokalną elektrownią, która produkuje energię tam, gdzie powstaje surowiec. Ogranicza to straty przesyłowe i zmniejsza zależność od zewnętrznych dostaw paliw.
Ile krów potrzeba do biogazowni
Dla rolnika kluczowe pytanie brzmi: czy taka instalacja ma sens w jego gospodarstwie. Odpowiedź zależy przede wszystkim od liczby zwierząt i ilości gnojowicy. Szacunkowe dane pokazują, że nawet średniej wielkości stada mogą zasilać mikrobiogazownie:
- biogazownia 16 kW: ok. 80–140 krów,
- biogazownia 22 kW: ok. 120–200 krów,
- biogazownia 33 kW: ok. 180–300 krów,
- biogazownia 44 kW: ok. 240–400 krów.
W praktyce oznacza to, że gospodarstwo utrzymujące od 80 do 400 krów może zasilać instalację o mocy do około 50 kW, pracującą głównie na potrzeby własne. Dla porównania, aby uzyskać podobną moc z gnojowicy trzody chlewnej, potrzeba nawet kilku tysięcy tuczników. To pokazuje, jak stabilnym i wydajnym źródłem substratu jest bydło.
Jak działa biogazownia
Biogaz powstaje w procesie fermentacji beztlenowej. W zamkniętym zbiorniku, zwanym fermentorem, mikroorganizmy rozkładają materię organiczną bez dostępu tlenu. Produktem tego procesu jest biogaz oraz poferment.
Biogaz składa się głównie z:
- 50–70% metanu,
- 30–50% dwutlenku węgla.
Fermentacja przebiega w czterech etapach:
- hydroliza – rozkład związków organicznych,
- faza kwasowa – powstawanie kwasów i wodoru,
- faza octowa – tworzenie prekursorów metanu,
- faza metanowa – produkcja metanu.
Proces odbywa się zwykle w temperaturze około 35–38°C i przy ciągłym mieszaniu substratu. Wytworzony gaz trafia do agregatu kogeneracyjnego, który produkuje jednocześnie prąd i ciepło.
Prąd, ciepło i nawóz w jednym procesie
Biogazownia rolnicza nie produkuje tylko energii. Z jednego procesu powstają trzy użyteczne produkty:
- energia elektryczna,
- ciepło,
- poferment, czyli nawóz organiczny.
Poferment zachowuje wszystkie składniki pokarmowe obecne w gnojowicy i oborniku: azot, fosfor i potas. Co ważne, zawiera on więcej azotu w formie amonowej, łatwo przyswajalnej przez rośliny. Dzięki temu może ograniczyć zużycie nawozów mineralnych.
Fermentacja eliminuje również patogeny i nasiona chwastów, zmniejsza uciążliwość zapachową i ogranicza emisję metanu z gnojowicy. W praktyce biogazownia zamienia problem z odchodami zwierzęcymi w energię i nawóz.
Biogaz zaczyna się od bydła
Choć biogaz można produkować z różnych surowców, doświadczenia wielu krajów pokazują jednoznacznie, że najbardziej stabilne i opłacalne są instalacje oparte na biomasie mokrej, czyli gnojowicy i odpadach z produkcji rolno-spożywczej. Biogazownie oparte głównie na zakupionej biomasie roślinnej często traciły opłacalność. Wysokie koszty surowca i straty energii powodowały problemy finansowe, a w wielu przypadkach kończyło się to zamykaniem instalacji.
Gnojowica i obornik mają inną charakterystykę. To substrat:
powstający codziennie w gospodarstwie,
- dostępny lokalnie,
- niezależny od rynku surowców,
- zapewniający ciągłość produkcji gazu.
Dlatego właśnie hodowla bydła jest fundamentem biogazowni rolniczych.
Hodowla kluczem do transformacji energetycznej
W unijnej polityce energetycznej biomasa jest jednym z głównych filarów odnawialnych źródeł energii. To z niej pochodzi większość energii z OZE w Europie. Jednocześnie rośnie zapotrzebowanie na biomasę rolniczą i biogaz, szczególnie w ciepłownictwie.
W Polsce do połowy stulecia może być potrzebne nawet kilkanaście milionów ton biomasy rocznie, aby utrzymać stabilne i akceptowalne cenowo źródła ciepła. To sprawi, że bezpieczeństwo energetyczne kraju będzie w coraz większym stopniu zależało od tego, czy na wsi nadal będą utrzymywane stada bydła.
Wraz z tym rosnąć będzie rola rolnictwa w systemie energetycznym. Szczególnie ważna staje się produkcja zwierzęca, bo to ona dostarcza najbardziej stabilnego substratu do biogazowni.
Gnojowica i obornik przestają być traktowane jako odpad. W logice transformacji stają się surowcem energetycznym.
Bez obór nie będzie biogazowni
Biogazownie rolnicze mają łączyć dwa cele: bezpieczeństwo energetyczne i transformację klimatyczną. Produkują energię lokalnie, stabilizują system i zamykają obieg składników w gospodarstwie. Ten model ma jednak podstawowy warunek. Biogazownia potrzebuje stabilnego substratu, a tym substratem jest gnojowica i obornik.
Bez hodowli bydła nie będzie ani biogazowni, ani rozproszonej energetyki, na której ma się opierać bezpieczeństwo kraju i transformacja energetyczna.
