Agroenergetyka.pl

Energetyka, OZE w sieci: Agroenergetyka na FB
OZE grupa na FB / GL / Blog energetyczno - paliwowy
 
 
strona główna  Zarejestruj się  Ogłoszenia  Forum  Kontakt z Redakcją 


Artykuły
ROŚLINY I ZIARNO
 

Produkcja i wykorzystanie energii odnawialnej w przykładowym gospodarstwie rolnym

Data: 2009-08-28
Autor: Mgr inż. Adam Świętochowski SGGW, IBMER

Jednym z głównych celów pakietu klimatyczno-energetycznego jest wzrost zużycia energii ze źródeł odnawialnych w UE z obecnych 8,5 do 20 proc. w 2020 r. (Polska ma zwiększyć zużycie z 7 do 15 proc). Zgodnie z dyrektywą każdy kraj UE musi opracować plan zwiększenia udziału energii odnawialnej. W odpowiedzi jako jeden z kierunków rozwoju OZE w Polsce, powstało opracowanie Ministerstwa Rolnictwa i Rozwoju Wsi "Założenia programu rozwoju biogazowni rolniczych". Dokument ten ma przyczynić się do tworzeniu warunków do wykorzystania rolniczego potencjału energetycznego. Celem programu jest osiągniecie w 2013 produkcji biogazu rolniczego na poziomie 1mld m3, a w 2020 – 2mld m3 (źródło: http://bip.minrol.gov.pl).

Charakterystyka gospodarstwa rolnego

Przeprowadzona analiza dotyczy gospodarstwa z woj. mazowieckiego w powiecie węgrowskim. Gospodarstwo składa się z 32,5 ha gruntów rolnych i 5 ha lasu. Większość powierzchni zajmują łąki i pastwiska (17 ha), pozostały areał (14 ha) to grunty orne, na których uprawiane są zboża i kukurydza oraz ziemniaki. Cała produkcja roślinna zostaje wykorzystana dla potrzeb produkcji zwierzęcej – hodowla bydła mlecznego w skład, której wchodzi 30 krów mlecznych i młodzież. Struktura produkcji roślinnej i zwierzęcej została przedstawiona na rysunkach 1,2 i 3.

Rys.1 Struktura areału gruntów [ha]


Rys.2 Użytkowanie gruntów rolnych [ha]


Rys.3 Pogłowie bydła

Nośniki energii wykorzystywane w gospodarstwie

Energia w gospodarstwie jest zużywana a dwóch sektorach – produkcyjnym i bytowym.
W sektorze produkcyjnym energia zużywana jest do:
* Zasilania wszelakich maszyn i urządzeń, do którego wykorzystuje się olej napędowy, benzynę oraz energie elektryczną;
* Przygotowania ciepłej wody na cele produkcyjne, gdzie jako źródło energii wykorzystuje się energię elektryczną oraz odzyskuje się ciepło z chłodzonego mleka;
* Oświetlenia energią elektryczną.

Natomiast w sektorze bytowym, czyli związanym z egzystencją osób przebywających w gospodarstwie domowym, energie zużywa się na:
* Transport – olej napędowy, ponieważ właściciel gospodarstwa posiada pojazdy z silnikami Diesla;
* Przygotowania ciepłej wody użytkowej za pomocą takich nośników jak: drewno opałowe, węgiel i energia elektryczna;
* Urządzenia domowe i oświetlenie elektryczne
* Przygotowanie posiłków – gaz propan-butan i energia elektryczna. Wykorzystanie takiego gazu jest związane z brakiem sieci gazowej w miejscowości gdzie znajduje się gospodarstwo.

Struktura nośników energii wykorzystywanych w gospodarstwie została przedstawiona na rysunku 4.


Rys. 4 Nośniki energii wykorzystywane w modelowym gospodarstwie rolnym
Oznaczenia: ON – olej napędowy; EE – energia elektryczna; B – benzyna; EM – energia cieplna odzyskiwana z chłodzenia mleka;
D – drewno opałowe; W – węgiel kamienny; G – gaz propan-butan.



Zużycie nośników energii w gospodarstwie modelowym

Badania własne pokazały jak kształtuje się roczne zużycie nośników energii w prezentowanym gospodarstwie. Z zebranych danych wynika, iż w gospodarstwie najwięcej energii w ciągu roku zużywa się w postaci drewna opałowego oraz oleju napędowego w sumie stanowią one 83 % energii zużywanej w gospodarstwie. Najmniejszy udział w rocznym bilansie energetycznym zajmują takie nośniki jak: benzyna i gazu propan-butan.

Tabela 1. Zużycie nośników energii w gospodarstwie

Zasoby surowcowe i produkty uboczne z produkcji rolnej przydatne do wytworzenia energii.

W gospodarstwie rolnym zidentyfikowano strukturę biomasy odpadowej przydatnej do wytwarzania energii. Ze względu na występowanie zbóż w strukturze zasiewów została obliczona nadwyżka słomy, która mogłaby być wykorzystana na cele energetyczne. Powierzchnia upraw zbożowych wynosi 9,75ha, przy czym 5ha stanowią zasiewy pszenżyta, a 4,75 mieszanki zbożowej głównie owsa gospodarstwie jęczmieniem. Na podstawie średnich plonów ziarna z upraw tego gospodarstwa obliczono produkcję słomy. W gospodarstwie wykorzystuje się słomę jako ściółkę oraz jest ona przyorywana gospodarstwie celu zwiększenia warstwy próchnicznej gleby. W gospodarstwie występuje częściowo system utrzymania bezściółkowy (30 DJP), a częściowo na głębokiej ściółce (5 DJP) (DJP- umowna jednostka liczebności zwierząt hodowlanych w gospodarstwie, wg polskich norm odpowiadająca jednej krowie o masie 500 kg.). Obliczone zużycie słomy w gospodarstwie dla 5 DJP przy dziennym zużyciu 5kg/szt. wyniosło 9,1t.
Ponadto w gospodarstwie rocznie przyorywana jest słoma z powierzchni 3 ha.

Tabela 2. Słoma pozyskana z upraw zbożowych w gospodarstwie


Nadwyżka słomy, którą można wykorzystać do celów energetycznych w gospodarstwie wyniosła, zatem 10,3 t, co daje nam około123,6 GJ energii (31% całej energii zużywanej w gospodarstwie).

W gospodarstwie uzyskuje się ponadto gnojowice od 30 DJP oraz obornik od 5 DJP. Zakładając, iż roczna produkcja przez jedną sztukę dorosłą obornika, przy utrzymaniu na głębokiej ściółce, wynosi 18t, a gnojowicy, przy utrzymaniu bezściołowym, 25 m3 otrzymujemy wielkości biomasy odpadowej z produkcji zwierzęcej w gospodarstwie w ilości 112,5 m3 obornika oraz 750m3 gnojowicy. Potencjał energetyczny zawarty w biomasie odpadowej z produkcji zwierzęcej wyniesie, zatem przy założeniu, że z 1m3 gnojowicy wytwarza się 20 m3 biogazy natomiast z 1m3 obornika 30 m3 biogazu o wartości opałowej 23 MJ/m3wynosi odpowiednio:77,6GJ i 345GJ, (Tabela 3).

Tabela 3. Roczne pozyskanie biomasy odpadowej w postaci obornika i gnojowicy oraz ich potencjał energetyczny w gospodarstwie


Łącznie energia z biogazu daje nam około 422,6 GJ energii, co stanowi 104% energii zużywanej w gospodarstwie. Najbardziej efektywną metodą do produkcji biogazu jest tzw. kogeneracja, czyli jednoczesna produkcja energii elektrycznej i cieplnej.


Rys.5 Schemat biogazowni z systemem skojarzonym – kogeneracja

Przeciętna sprawność agregatu układu kogeneracyjnego wynosi ok.85%, przy czym 35% stanowi energia elektryczna a 50% cieplna. Tak, więc z obliczonego wcześniej potencjału energetycznego biogazu z gnojowicy i obornika otrzymamy ok. 147,9 GJ energii elektrycznej i 211,3 GJ ciepła i stanowi więcej niż zapotrzebowanie w gospodarstwie


Rys.6 Zapotrzebowanie na energię elektryczną i cieplną w gospodarstwie a potencjał biogazu

W gospodarstwie oprócz omówionych tutaj zasobów możliwe jest także pozyskanie energii z wszelkich upraw na cele energetyczne. Zaczynając od kukurydzy wykorzystywanej do produkcji biogazu na uprawach trwałych roślin energetycznych kończąc. Będzie to jednak kosztem areału przeznaczonego do produkcji rolnej.

Podsumowanie

Przedstawiona analiza wykazuje jak duży potencjał energetyczny jest zawarty w biomasie produkowanej na terenach rolnych. Oprócz energii wykorzystywanej w gospodarstwie występują jej nadwyżki, które można wprowadzić na rynek poprawiając dochodowość gospodarstwa. Na zastosowanie dostępnych, odnawialnych paliw istotny wpływ będą miały koszty i sposoby inwestycji, które musi ponieść gospodarstwo. W zasadzie najważniejszym wskaźnikiem decydującym o inwestowaniu jest czas zwrotu inwestycji, który powinien być obliczony dla każdej nowej inwestycji.

 
strona główna | polityka prywatności | nota prawna | partnerzy | kontakt | mapa serwisu | REKLAMA
Projekty HVAC | turbiny wiatrowe | Forum OZE
Copyright © Agroenergetyka.pl | design: Projekty internetowe