Gospodarka surowcowa biogazowni

W początkowej fazie rozwoju biogazowni w Polsce (II dekada XXI w.), proces wytwarzania biogazu oparty był głównie na „prostych” do przetwarzania substratach pochodzenia rolniczego (zazwyczaj na mieszance kiszonek roślin energetycznych i odchodów zwierząt gospodarskich z dodatkiem ubocznych produktów przetwórstwa spożywczego). Obecnie projektowane są i modernizowane są biogazownie w celu przetwarzania różnego pochodzenia strumieni biomasy (w tym odpadów), także kwalifikowanych do katalogu biogazu odmiennego niż rolniczy oraz wymagających poprzedzających procesów segregacji, rozpaku (celem oddzielenia frakcji nie biodegradowalnej), rozdrobnienia lub termicznej obróbki sanitarnej w procesach higienizacji lub sterylizacji (dotyczy ubocznych produktów pochodzenia zwierzęcego (dalej: „UPPZ”) kat. III lub II). Biomasa przeznaczona do procesów przekształcenia w biogaz może być pochodzenia roślinnego (ustawodawca dopuszcza biomasę leśną) i zwierzęcego (dopuszcza się odpady poubojowe i padłe sztuki zwierząt za wyjątkiem sklasyfikowanych jako UPPZ I kat.), a także stanowić osady ściekowe, żywność nie nadająca się do spożycia lub krzyżowego skarmiania zwierząt, odpady kuchenne (w tym frakcje organiczne wyodrębnione z odpadów zmieszanych komunalnych). 

Z doświadczeń firmy Resja, ale także z literatury branżowej wiadomo, że różne surowce, o różnej konsystencji dają odmienne wartości uzysku biogazu i jakość oraz (co najważniejsze z punktu widzenia budowania modelu biznesowego biogazowni) koszt pozyskania (nie tyle wyrażony na jednostkę masy, co na jednostkę użytecznej energii odzyskanej w wyniku ich przetwarzania w biogaz). 

Przykładowo, z jednej tony danego rodzaju biomasy (dane dla mono-surowców) można wygenerować następujący uzysk biogazu, jego jakość wyrażoną zawartością metanu i koszt na wartość energii zawartą w paliwie (wyjaśnienie różnic dla pojęć energii faktycznie wytwarzanej użytecznej, a energii w paliwie znajduje się w innym materiale problemowym):

• kiszonka kukurydziana: 198 Nm³ | 55% V/V | 200 zł/tonę | 185 zł / MWh_fuel,
• pomiot drobiowy kurzy: 130 Nm³ | 60% V/V |69 zł/tonę | 89 zł / MWh_fuel,
• odpady kuchenne komunalne: 80 Nm³ |52% V/V | (-)450 zł/tonę | (-) 1088 zł / MWh_fuel,
• serwatka surowa: 30 Nm³ | 67% V/V| 16 zł/tonę | 80 zł / MWh_fuel.

Przykład odpadów kuchennych biodegradowalnych pokazuje, że w dyspozycji rynku są również odpady kierowane do biogazowni w tzw. „cenie ujemnej” tj. przy opłacie za utylizację, w wyniku czego zarządca biogazowni uzyskuje wynagrodzenie (za przyjęcie) i pozyskanie biomasy do przetwarzania w biogaz (nie licząc warunków przetwarzania i związanych z tym kosztami operacyjnymi i wymogami sprzętowymi) generuje przychód (koszt uniknięty lub globalnie dla obiektu biogazowni redukcję kosztów zmiennych pozyskania surowców do produkcji biogazu) i pozwala dodatkowo na odzysk energii.

Pomijając (na razie) kwestie biznesowe i kwestie biotechnologiczne do prowadzenia fermentacji beztlenowej, na biogazownię o mocy elektrycznej zainstalowanej w kogeneracji 1 MW niezbędne byłoby (rozważanie hipotetyczne) rocznie pozyskać i przetworzyć w biogaz:

• ok. 19 000 ton kiszonki kukurydzianej jako mono surowca,
• ok. 26 000 ton pomiotu drobiowego kurzego jako mono surowca,
• ok. 50 000 ton odpadów kuchennych komunalnych jako mono surowca,
• ok. 100 000 ton serwatki surowej jako mono surowca. 

Pomijając, że koszty zmienne nabycia i plan logistyki dostaw będzie odmienny dla każdego z mono-surowca, każdy z nich wygenerowałby inne nakłady inwestycyjne związane z doborem komór fermentacyjnych i pozostałej infrastruktury do wytwarzania biogazu oraz magazynowania nawozów pofermentacyjnych. Niezależnie od powyższych informacji, dobór technologii przetwarzania winien opierać się o rozwiązania elastyczne do zmian strumienia surowców, a to wymaga zdefiniowania i wdrożenia obiektów o uśrednionych założeniach.

Należy mieć na uwadze, że projektując biogazownię, będzie ona przetwarzać mieszankę różnych substratów:

• O stałej konsystencji (np. wytłoki, pomiot kurzy),
• O płynnej konsystencji (np. serwatka, gnojowica, wywar).
• O półpłynnej konsystencji (np. mierzwa, ściery owocowo-warzywne).
• Wymagające termicznej obróbki zarówno w konsystencji płynnej, jak i stałej (uboczne produkty pochodzenia zwierzęcego kat. III wymagające procesów higienizacji).