GJ/ha - Proficiency

M o t t o:
Jedyną pewną metodą
istnienia porażek jest –
nie mieć żadnych
nowych pomysłów
A. Einstein
Konferencja Naukowa IUNG-PIB
Optymalne wykorzystanie ziemi do produkcji
bioenergii bez narażania samowystarczalności
żywnościowej i bezpieczeństwa żywności
Puławy, 28-30 września 2011 r.
Dobór jednorocznych roślin uprawianych
dla produkcji energii odnawialnej.
Henryk BURCZYK
Pracownia Roślin Energetycznych IWNiRZ
60-630 Poznań, ul. Wojska Polskiego 71 b
I. Podstawy prawne i organizacyjne dla produkcji biomasy w Polsce.
1.
Decyzja RM z dnia 10.11.2009 r. dot. 15% udziału OZE w energii finalnej i
10% energii biopaliw w transporcie do 2020 r.
2.
Decyzja RM z dnia 13.07.2010 r. dot. budowy ok. 2000 biogazowni
rolniczych, produkujących nie mniej niż 1,7 mld m³ biogazu rocznie od
2020 r., który po oczyszczeniu pokryje prawie w całości zapotrzebowanie
na gaz dla ludności wiejskiej.
3.
Dla zrealizowania zwiększonego udziału biopaliw transportowych, istnieje
w naszym kraju dostateczna baza surowcowa i techniczna, aby pozyskać
potrzebną ilość biokomponentów i zapewnić produkcję biopaliw zgodnie z
ustaleniami Narodowego Celu Wskaźnikowego.
4.
Natomiast trudnym zadaniem do rozwiązania w najbliższej przyszłości
będzie zapewnienie potrzebnej ilości biomasy dla energetyki,
ciepłownictwa i biogazowni rolniczych, bez aktywnego wsparcia
organizacyjnego i ekonomicznego władz państwowych i samorządowych.
II. Zapotrzebowanie i produkcja biomasy do 2020 r. wg. IUNG-PIB.
1. Biomasa w mln t s.m. dla elektrowni i elektrociepłowni
w tym 3 mln t słomy i 2 mln t biomasy z lasu
2. Netto zapotrzebowanie w mln t s.m.
10,00
5,00
5,00
3. Powierzchnia pola potrzebna w ha – przy plonach 10 t/ha
z roślin wieloletnich energetycznych.
500.000
III. Zapotrzebowanie i produkcja biomasy do 2020 r. wg. IWNiRZ
Plony
L.p.
Sposoby produkcji biomasy
Powierzchn Biomasa
ia
w mln t s.m.
pola w ha
10,00
Biomasa dla elektrowni i elektrociepłowni
w t/ha
s.m.
-
1.
Produkcja w pl. gł. : sorgo lub kukurydza
20
250 000
5,00
2.
Biomasa z roślin wieloletnich
10
100 000
1,00
3.
Biomasa leśna (2 mln t) i słoma (2 mln t)
-
-
4,00
-
-
5,00
10
150 000
1,50
15
150 000
2,25
10
150 000
1,50
-
150 000
5,25
Biomasa dla 2.000 biogazowni rolniczych x
2500 t s.m.
4.
Poplony ozime – żyto
5.
Plon wtóry: sorgo lub kukurydza
6.
Poplony ścierniskowe
Razem dla biogazowni rolniczych w plonie
głównym
IV. Kryteria biomasy.
1. Produkty pochodzenia roślinnego z rolnictwa lub leśnictwa oraz ich produkty
uboczne i odpadowe przydatne dla potrzeb energii odnawialnej, z przemysłu
rolno-spożywczego, gnojowicy, itp.
2. Dobra wydajność: w pl. gł. > 20 t/ha s.m. i > 400 GJ/ha oraz niskie koszty
produkcji bioenergii < 10 zł/GJ.
Jakość biomasy – wg. wymagań odbiorcy
1. Elektrociepłownie i elektrownie – biomasa zagęszczona, wysokoenergetyczna i
dobrze przygotowana do transportu,
2. Biogazownie rolnicze – biomasa tańsza, z bliskiej odległości od zakładu, w
formie kiszonek z kukurydzy, sorga, poplonów ozimych i ścierniskowych, odpady
rolnicze, z przemysłu spożywczego, itp.
3. Odbiorcy indywidualni i eksport – brykiety, pelety – wg. norm.
V. Rys. 1. Warunki klimatyczno-glebowe Polski.
Klimatyczny bilans wody w Polsce
w okresie od kwietnia do września
wg. Górskiego T., i Kozyry J.
-
W latach 1971–2005 roczne sumy opadów w okolicy Poznania wynosiły 507 mm,
z czego tylko 225 mm od kwietnia do września.
-
Jakość i przydatność rolnicza gleb Wielkopolski, zajmuje piąte miejsce po woj.
podlaskim, mazowieckim, łódzkim i lubuskim, < 550 mm opadów rocznie - wg.
IUNG-PIB
VI. Plony biomasy porównywanych roślin w ZD Stary Sielec
Zielona masa w t. ha-1
Sucha masa w t. ha-1
lata
Sorgo
Kukurydza
Konopi
włókniste
Sorgo
Kukurydza
Konopie
włókniste
2007
78,9
70,7
60,9
25,3
22,2
16,0
2008
68,4
41,9
40,0
22,5
15,5
14,4
2009
85,2
69,4
59,0
30,4
22,6
18,4
2010
72,6
47,3
37,3
24,5
15,4
9,2
Średnia
76,3
57,3
49,3
25,7
18,9
14,5
-
-
-
33,7
33,0
29,4
% suchej
masy
VII. Produktywność jednorocznych roślin w latach 2007 – 2010 w Z.D. Stary
Sielec ( loco pole).
l.p.
Wyszczególnienie
1.
Sorgo
Kukurydza
Konopie
włókniste
Plony suchej masy w t.ha-1
25,7
18,9
14,5
2.
Wartość energetyczna w GJ/t.s.m.
18,8
19,9
19,3
3.
Wydajność energetyczna w GJ.ha-1
483
376
280
4.
Koszty produkcji w zł.ha-1
3115
3451
3078
5.
Koszty produkcji w zł/t s.m.
121
182
212
6.
Koszty produkcji w zł/GJ
6,45
9,18
11,0
7.
Zysk w zł/ha/rokx)
4130
2189
1122
x) Cena bioenergii = 15 zł/GJ
Rys. 2. Wydajność energetyczna jednorocznych
roślin
w Z.D. Stary Sielec w latach
2007-2009 [GJ/ha]
100
100
GJ/ha = 85-527
93
80
76
60
60
40
41
40
38
39
19
20
527
492
401
316
215
211
203
16
102
85
204
Żyto w poplonie oz.
na zieloną masę
Pszenżyto oz. ziarno
Pszenica oz. ziarno
Pszenżyto ozime
ziarno + słoma
Pszenica ozima
ziarno + słoma
Konopie słoma
Konopie na
zieloną masę
Kukurydza na
zieloną masę
Sorgo na
zieloną masę
0
Kukurydza
ziarno + słoma
Wydajność względna
VIII. Plony i wydajności energetyczne roślin podwójnie użytkowanych w Z.D.
Stary Sielec.
VIIIa. Rys. 3. Wydajności bioetanolu z roślin podwójnie użytkowanych
w ZD Sielec Stary w latach 2007-2009 w l/ha
IX. Porównanie roślin uprawianych w plonie głównym, wtórym i poplonie
ścierniskowym w latach 2009-2010 w ZD Stary Sielec.
l.p.
Sposób
uprawy
1
Rośliny
energetyczne
Sorgo
2
Plon
3
główny
4
Kukurydza
58,3
19,0
Konopie
48,2
13,8
88,5 + 36,7
21,3 + 4,59
40,5
10,3
Buraki cukrowe
(korzenie+liście)
Pszenżyto
5
Plony w t/ha
zielonej
suchej
masy
masy
78,9
27,4
6
Plon
Sorgo
58,2
20,2
7
wtóry
Kukurydza
55,8
21,5
Konopie
Kukurydza
20,1
45,5
7,5
15,2
Sorgo
27,0
8,7
24,4
6,0
22,9
5,0
8
9
10
11
12
Poplon
ścierniskowy Konopie
Gorczyca biała
X. Rys. 4. Zmianowanie roślin uprawianych dla energii odnawialnej.
Nr pola
Rośliny energetyczne
1
Buraki cukrowe
2
Kukurydza na ziarno
3
Poplon oz.
4
Sorgo
Konopie
5
m-ce
Poplon oz.
Rzepak oz.
Poplon ściern.
Rzepak oz.
I
II
III
III
IV
V
VI
VII
VIII
IX
X
XI
XII
XI. Plony i wydajności energetyczne roślin uprawianych w zmianowaniu
dla potrzeb energii odnawialnej.
Nr pola Plony suchej masy w t/ha
produkty
główne
produkty
uboczne
Na
zielony
nawóz
Wydajność energetyczna w GJ/ha
produkty
główne
produkty
uboczne
razem
1
22
6,5
6,5
587
-
587
2
7
16
-
165
318
483
3
-
12+20
-
-
617
617
4
-
16
-
-
309
309
5
3
7
-
79
122
201
Poplon
8
8
-
-
-
831
1366
2197
5a
Razem
Średnio
439
XII. Wyniki ekonomiczne roślin uprawianych w zmianowaniu
Nr pola
1
2
3
4
5
Średnia
Koszty
produkcji
w PLN/ha
5280
5120
4650
3310
3070
4286
Dochód
rolniczy xx)
w PLN/ha
Przychody z produktów w PLN/ha
plony
w
t/ha
70
8
4
-
głównych
ceny w wartości w
PLN/t
PLN/ha
120
900
8400
7200
1700
-
6800
-
ubocznych
wydajności wartości x)
w GJ/ha
w PLN/ha
318
617
309
122
-
x) cena produktów ubocznych = 15 PLN/GJ
xx) dochód rolniczy z dopłatami U.E. = 863 PLN/ha
4770
9255
4635
1830
-
razem
8400
11970
9255
4635
8630
8578
3983
7713
5468
2188
6423
5155
XIII. Rys. 5. Organizacja pozyskiwania i wykorzystywania biomasy.
XIV. Wnioski.
1. Na podstawie otrzymanych wyników badań można rekomendować dla
produkcji biomasy na glebach gorszej przydatności rolniczej i niskich
opadach atmosferycznych (< 550 mm rocznie), uprawę sorga i kukurydzy,
które w plonie głównym dają ok. 20 t/ha s.m. przy dobrej wydajności
energetycznej (> 400 GJ/ha) i niskich kosztach produkcji bioenergii
(< 10 zł/GJ).
2. Z porównania przydatności wybranych roślin jednorocznych uprawianych
na podwójne użytkowanie (ziarno + słoma) dla produkcji energii
odnawialnej wynika, że:
a) najwyższą wydajność energetyczną daje kukurydza uprawiana na ziarno
i użytkowana razem ze słomą (527 GJ/ha),
b) ponad dwukrotnie niższą wydajność energetyczną dają zboża
użytkowane łącznie ziarno i słomę ( 207 GJ/ha),
c) najniższą wydajność energetyczną uzyskano przy uprawie zbóż
(pszenica oz. i pszenżyto oz.) przeznaczanych do spalania lub fermentacji
tylko w formie ziarna (94 GJ/ha), które stanowi zaledwie 20% wydajności
energetycznej biomasy sorga lub kukurydzy. Dlatego stosowanie ziarna
zbóż na potrzeby energetyki jest ekonomicznie nieuzasadnione
( za wyjątkiem ziarna skażonego).
3. Dla potrzeb biogazowni rolniczych produkcję biomasy stanowiącą
uzupełnienie substratów odpadowych, należy organizować przy pomocy
wydajnych roślin energetycznych uprawianych w poplonach ozimych i
ścierniskowych, w plonach wtórych (sorgo, kukurydza), buraków itp.,
realizowanych w zmianowaniu roślin przystosowanym do kierunku
gospodarowania i warunków klimatyczno glebowych.
4. Zapewnienie potrzebnej ilości biomasy dla produkcji energii odnawialnej
zależeć będzie od korzystnych warunków zbytu po opłacalnych cenach,
określanych na podstawie kosztów produkcji bioenergii i akceptowanych
przez producenta i odbiorcę. Poza tym od partnerskich relacji między
producentami biomasy i jej przetwórcami, określanymi wieloletnimi
umowami handlowymi. W przeciwnym wypadku rolnicy nie będą
produkować biomasy, a producenci zielonej energii będą skazani na
kosztowny import surowców.
Dziękuję za uwagę