Biogazownia rolnicza - inwestycja chroniąca klimat

Na skutek działalności człowieka w atmosferze ziemskiej nastąpiła  kumulacja gazów cieplarnianych - dwutlenku węgla (CO2), metanu (CH4),  ozonu, tlenków azotu, siarki i węgla, amoniaku oraz  chlorofluorowęglowodorów.
Spośród nich najwyższą zawartością w atmosferze charakteryzuje się  CO2, a koncentracja pozostałych gazów jest około tysiąc razy mniejsza.  Jednak ich wkład w powiększenie efektu cieplarnianego jest  wielokrotnie większy niż CO2.
Metan jest lżejszym od powietrza, bezbarwnym i bezzapachowym gazem o  czasie trwania w atmosferze ok. 10 lat. Z uwagi na znacznie szybsze  tempo wzrostu jego zawartości w atmosferze z roku na rok rośnie udział metanu w globalnych zmianach klimatu. Metan pochłania promieniowanie  podczerwone ok. 60 razy silniej niż CO2 i tym samym bardziej  przyczynia się do zatrzymania energii cieplnej w otoczeniu Ziemi. Jest  drugim po CO2 gazem mającym największy udział w powstawaniu efektu  cieplarnianego. Zdecydowana większość występującego w atmosferze  metanu, pochodzącego zarówno ze źródeł naturalnych, jak i  antropogenicznych, wydzielana jest przez bakterie metanogenne. Emisje  następują w sposób naturalny w ilości 100-200 Tg z terenów podmokłych,  zbiorników wodnych, a także w wyniku erupcji wulkanów oraz aktywności  zwierząt przeżuwających i termitów. Ponad 70% metanu wpływającego na  powstawanie efektu cieplarnianego pochodzi z rolnictwa i z  przemysłowej działalności człowieka, czyli z wydobycia węgla, gazu ziemnego i ropy naftowej, z transportu i przetwórstwa bogactw  naturalnych, hodowli zwierząt, uprawy pól ryżowych, eksploatacji  wysypisk i oczyszczalni ścieków oraz ze spalania materii organicznej.
Obok instalacji działających przy oczyszczalniach ścieków oraz na  składowiskach odpadów jednym z typów elektrowni biogazowych są  biogazownie rolnicze. W obiektach tych pozyskiwany jest metan jako  składnik biogazu w oparciu o proces beztlenowej fermentacji biomasy  plonów roślin energetycznych oraz odpadów z produkcji rolnej i  przemysłu rolno-spożywczego. Biogaz stanowi lotną mieszaninę o  składzie zależnym od zastosowanej kompozycji kosubstratów procesu  fermentacji - w przybliżeniu: 50-75% CH4, 25-37% CO2, 2-7% pary  wodnej, 20-20 000 ppm H2S, do 2% N2, do 1% H2, do 1% O2.
Biogazownie rolnicze mogą wykorzystywać do procesu materię organiczną,  której niekontrolowany rozkład jest przyczyną emisji CH4 do atmosfery. Dotyczy to odpadów ze skoncentrowanej hodowli zwierząt (gnojowice,  oborniki) oraz wszelkich odpadów pochodzenia roślinnego. Spalanie  pozyskanego w wyniku ich rozkładu metanu pozwala nie tylko na  produkcję energii elektrycznej i/lub cieplnej, ale także na redukcję  emisji tego gazu cieplarnianego poprzez zamianę go w mniej szkodliwy  CO2. Pomimo że w wyniku spalania metanu do atmosfery emitowany jest  CO2, w rolniczych elektrowniach biogazowych ze względu na zamknięty  obieg biomasy realizowana jest produkcja energii wolna od takiej  emisji. Dzieje się tak dlatego, że wyemitowany do atmosfery dwutlenek  węgla jest powtórnie wiązany przez biomasę uprawianych na cel roślin  energetycznych, przez rośliny służące do skarmiania zwierząt w  hodowlach dostarczających wsad odzwierzęcy bądź przez rośliny  uprawiane na cele żywnościowe, których część biomasy trafia do  elektrowni jako odpad z przetwórstwa rolno - spożywczego.
W biogazowniach rolniczych energia elektryczna jest produkowana w  wyniku spalania zawartego w biogazie metanu w wysoko sprawnych  silnikach spalinowych, natomiast całość wytwarzanej energii cieplnej  pochodzi z wykorzystania ciepła ich pracy. Ciepło odzyskane z układu  chłodzenia może służyć do produkcji ciepłej wody, a ciepło  wysokotemperaturowych spalin do wytworzenia pary technologicznej. Przy  sprzyjającej infrastrukturze i zapotrzebowaniu pozyskane ciepło może  być wykorzystane praktycznie bez strat w obszarze danej lokalizacji. Z  tego względu biogazownie produkują energię w sposób wysoce efektywny.  Wysoko sprawna kogeneracja pozwala na osiągnięcie sprawności  przetworzenia energii zawartej w biogazie nawet do ok. 87%, podczas  gdy łączna energia (elektryczna i cieplna) z dużych elektrociepłowni,  docierająca do odbiorcy, stanowi do 80% energii pierwotnej zawartej w  paliwie.
Pierwszą tego typu instalacją jest funkcjonująca w oparciu o  przetwarzanie kiszonki kukurydzianej biogazownia w niemieckiej  miejscowości Pliening. Od 2007 r. pracuje pełną mocą, zasilając sieć  gazowniczą Monachium odnawialnym substytutem gazu ziemnego w ilości  równoważnej rocznemu zapotrzebowaniu na ciepło 1400 domków  jednorodzinnych zamieszkanych przez cztery osoby.
W dotychczasowym rozwoju sektora biogazu rolniczego w Polsce brak  odzwierciedlenia postępu
zachodzącego w innych krajach europejskich. Pod względem produkcji  biogazu w przeliczeniu na mieszkańca Polska znajduje się na odległym  17 miejscu wśród 27 krajów UE. Projekty biogazowe spotykają się z  barierami prawnymi, kapitałowymi i technologicznymi. Bariery  technologiczne można łatwo przezwyciężyć poprzez transfer sprawdzonych  technologii z Europy Zachodniej. Rozwój sektora takiego jak energetyka  biogazowa, która realizuje strategie ochrony klimatu, ale  charakteryzuje się mniejszą konkurencyjnością przy prostych  porównaniach cenowych, nieuwzględniających kosztów społecznych  konwencjonalnych źródeł energii, wymaga wsparcia poprzez odpowiednie  akty prawne.
Biogazownie wpisują się w strategie ochrony klimatu, takie jak: wolna  od emisji CO2 produkcja energii, zamiana metanu na powodujący mniejszy  efekt cieplarniany CO2, redukcja zużycia energii i emisji związanych z  wytwarzaniem nawozów sztucznych oraz zwiększenie efektywności  energetycznej (kogeneracja i zasilanie biogazem sieci gazowniczych).  Ponadto przyczyniają się do realizacji celów pakietu klimatycznego.  Dynamiczny rozwój tego sektora w Polsce jest obecnie uzależniony od  wprowadzenia zdecydowanych mechanizmów wsparcia w dziedzinie prawa i  finansowania.