Dr Koziołek już wkrótce rozpocznie budowę mobilnej stacji dystrybucji biogazu. Do dyspozycji ma prawie milion złotych.
Co to właściwie jest ten biogaz?
Widzieli
państwo kiedyś błędne ogniki? Czasem w nocy nad bagnem, torfowiskiem,
czy innym mokradłem widoczne są niewielkie światełka. To nie duchy, ale
zachodzące tam zjawisko samozapłonu gazów (głównie metanu), powstających
z gnijących szczątków roślin i zwierząt. Podobne substancje powstają
wszędzie tam, gdzie rozkład substancji organicznych zachodzi w warunkach
beztlenowych. Proces jest dziełem mikroorganizmów anaerobowych
(beztlenowych). Otrzymany z substancji organicznych gaz, czyli biogaz,
składa się w około 65 proc. z metanu (CH4), w 35 proc. z dwutlenku węgla
(CO2) i niewielkiej ilości biomasy. Jest więc dość podobny do używanego
często gazu ziemnego.
Biogaz jest wytwarzany z odpadów
biologicznych, a nie przez wydobycie ze złóż. Stąd też przedrostek bio- w
nazwie. Składnikiem do produkcji biogazu, oprócz biomasy (np. z uprawy
kukurydzy) mogą być odpady ulegające biodegradacji (odpady komunalne,
odchody zwierzęce, osady ściekowe). W tej chwili najbardziej korzystna
jest produkcja z odpadów, których jest najwięcej, czyli z odpadów
komunalnych. Możemy więc biogaz nazwać paliwem ze śmieci.
Zatem to źródło energii?
Biogaz
jest wykorzystywany zarówno do produkcji energii elektrycznej, jak i
ciepła. W wyniku nowoczesnych procesów oczyszczania biogazu powstaje
biometan o parametrach zbliżonych do jakości gazu ziemnego. Jego główną
zaletą są walory ekologiczne. Pojazdy zasilane biometanem emitują mniej
szkodliwych substancji niż tradycyjne. Samochody napędzane olejem
napędowym powodują o 75 proc. lub większą emisję dwutlenku węgla. W
przypadku zastosowania biopaliw ciekłych, takich jak bioetanol czy
biodiesel, ograniczamy emisję CO2 jedynie o 30-60 proc.
Czy pojazdy na biogaz nie szkodzą środowisku naturalnemu w inny sposób?
Pojazdy
zasilane oczyszczonym biogazem dobrze sprawdzają się również dlatego,
że nie zanieczyszczają środowiska pyłem ani tlenkami azotu, spełniają
standardy czystości spalin (Euro 5) i normy emisji spalin EEFV (Enhance
Environmental Friendly Vehicles). Biometan (oczyszczony biogaz) jest
paliwem czystym i odnawialnym, a do tego wydajnym. Ma wyższą wartość
opałową niż benzyna, olej napędowy czy LPG. Jest zdecydowanie tańszy od
benzyny czy oleju napędowego. Silniki zasilane biometanem emitują mniej
hałasu dzięki temu, że proces spalania przebiega łagodniej. Najwięksi
producenci budują obecnie pojazdy napędzane gazem ziemnym i biometanem,
np. Fiat, Opel, Volkswagen, Ford, Mercedes, Iveco.
Jak wygląda taka samochodowa instalacja na biometan?
Bardzo
podobnie do instalacji na LPG (mieszaniny propanu i butanu), czyli
bardzo popularnego autogazu. Różnica kryje się w konstrukcji zbiornika i
przewodów gazowych. W przypadku biometanu stosuje się zbiornik
ciśnieniowy, więc te instalacje są nieco droższe, ale też znacznie
bezpieczniejsze. Podczas wypadku paliwo LPG, ponieważ jest cięższe od
powietrza, rozleje się, zaś biometan jako lżejszy unosi się i paruje. Z
tego też powodu samochody wyposażone w instalację LPG nie mogą wjeżdżać
do garaży podziemnych, bo ewentualna nieszczelność takiej instalacji
może być niebezpieczna, a pojazdy zasilane biometanem nie stanowią
zagrożenia.
Został pan laureatem programu LIDER i wygrał
prawie milion złotych na budowę mobilnej stacji dystrybucji biogazu.
Skąd pomysł na taką stację?
Bardzo ograniczone i mało
wydajne wykorzystanie biogazu wytwarzanego z odpadów w
elektrociepłowniach skłoniło mnie do poszukiwania lepszych metod jego
stosowania. Pod względem ekonomicznym i ekologicznym najlepszymi
surowcami do produkcji biogazu są odpady, które mogą pochodzić z hodowli
zwierząt, produkcji roślinnej czy przemysłowej. Wiadomo, że odpadów
jest coraz więcej, a ich recykling lub utylizacja stwarza problemy.
Na czym polega innowacyjność tej stacji?
Problemem
jest sposób kumulowania i przechowywania energii. Najkosztowniejsze
jest to w przypadku energii elektrycznej. Zdecydowanie łatwiejsze jest
przechowywanie energii w postaci gazu. Spalając gaz możemy wyprodukować
energię elektryczną, cieplną, mechaniczną. Do tego przechowywanie gazu
jest zdecydowanie mniej kosztowne. Stacja ma rozwiązać problem uzyskania
i zastosowania różnych rodzajów energii dokładnie wtedy, kiedy tego
chcemy. To rozwiązanie nie powoduje większych strat energii. Posłużę się
przykładem – biogazownie najczęściej powstają wtedy, kiedy mają
zapewniony bezpośredni odbiór ciepła przez elektrociepłownie.
Biogazownia produkuje i spala biogaz, a energię cieplną przekazuje
elektrociepłowni lub zakładom przemysłowym. Zapotrzebowanie na ciepło
jest jednak głównie zimą, a biogaz jest produkowany przez cały rok, stąd
też nie ma możliwości magazynowania biogazu. Mobilna stacja biogazu ma
więc za zadanie uregulować odbiór gazu. Biogaz będzie cały czas
produkowany i oczyszczany, a jego odbiór będzie następował w różnych
punktach. To rozwiązanie może napędzić cały rynek biogazu.
Mobilność stacji jest więc podstawowym atutem?
Tak.
Ruchoma stacja paliw może pojawić się w miejscach, w których brak
jeszcze właściwej infrastruktury, np. odpowiedniej instalacji
elektrycznej, czy rurociągu gazu ziemnego. To na przykład wielkie budowy
dróg i mostów. Większość pracujących tam urządzeń technicznych może być
przystosowana do zasilania biometanem. Proponujemy zatem projekt
mobilnej stacji zasilania oczyszczonym biogazem (biometanem)
przeznaczonym do zasilania wielu maszyn, urządzeń i obiektów. Wymieńmy
tu: agregaty prądotwórcze, gazowe kotły grzewcze, pojazdy wyposażone w
instalację zasilającą biometanem oraz wiele innych, których
przemieszczanie się jest niemożliwe bądź bardzo ograniczone. Stosowanie
oczyszczonego biogazu zredukuje emisję szkodliwych substancji i nawet o
30 proc. zmniejszy koszt paliwa. Skompresowany biometan może być
dostarczany w dowolne miejsce, dokładnie tam, gdzie chcemy.
Ciężko było przekonać ekspertów programu „Lider” do swojego pomysłu?
Trudno
odpowiedzieć, co miało szczególny wpływ. Myślę, że eksperci brali pod
uwagę innowacyjny charakter tego rozwiązania, możliwość realizacji i
komercjalizacji wyników tego projektu, zidentyfikowany rynek odbiorców i
ich zaangażowanie w realizację projektu oraz ryzyko. Podczas rozmowy
starałem się przekonać, że projekt jest realny pod względem technicznym i
ekonomicznym, a jego wyniki mogą przyczynić się do powstania nowego,
innowacyjnego produktu, odpowiadającego wzrastającym potrzebom
energetycznym i środowiskowym. Zaprezentowałem też metodologię badań,
przyszłych odbiorców i wykwalifikowany zespół, który – podobnie jak ja –
został przeszkolony z komercjalizacji wyników badań na uniwersytecie
Stanforda w Dolinie Krzemowej, co zawdzięczamy programowi TOP-500
Innovators.
Czy korzystanie z mobilnej stacji będzie tanie?
Eksploatacja
gazu ziemnego jest średnio o połowę tańsza od eksploatacji oleju
napędowego. Koszt dostarczonego biogazu będzie zależał od opracowanej
technologii jego oczyszczania i transportu. Zależy nam na opracowaniu
technologii alternatywnej w stosunku do dotychczas stosowanych, ale nie
droższej. Warto jednak pamiętać, że biogaz może mieć różną jakość.
Stosowany jako paliwo do napędzania silników powinien spełniać wysokie
wymogi, ale gdy służy do ogrzewania budynków, nie musi być oczyszczany
do jakości gazu ziemnego. Będzie więc tańszy.
Czy w Polsce stosuje się biogaz? Jeśli tak, to na jaką skalę?
Jesteśmy
na początku drogi. Obecnie zmieniają się przepisy związane z gospodarką
odpadami. Istnieje ryzyko, że przy niekorzystnych regulacjach ten rynek
z dnia na dzień się załamie. Nie stanowi to jednak zagrożenia dla
naszego projektu, bo ta stacja może być stosowana również do gazu
kopalnianego, czyli do gazu łupkowego.
Jakie są więc perspektywy rozwoju biogazu jako źródła energii?
Wiele
zależy od decyzji politycznych. Byłoby doskonale, gdyby w Polsce
ustanowiono przepisy, które przyniosłyby dodatkowe korzyści zakładom
zajmującym się gospodarowaniem odpadami i produkującym biogaz. Obecnie
to rozwiązanie funkcjonuje na równi z innymi technologiami produkcji
energii, choćby ze spalaniem węgla brunatnego, a więc najszerzej
stosowaną metodą pozyskiwania energii w Polsce. Nie chodzi tu jednak o
bezpośrednie konkurowanie z nią, a o wypełnienie niezagospodarowanych
obszarów rynku. Węgiel brunatny jest spalany w elektrowniach, gdzie
produkowana jest energia elektryczna, więc wracamy do problemu jej
dystrybucji i magazynowania. W Europie Zachodniej wykorzystanie biogazu
rozpowszechnia się dzięki korzystnym rozwiązaniom prawnym. Instytucje
europejskie jasno wskazują poprzez swoje działania, że biogaz i biometan
powinny być powszechnie stosowane, choćby w produkcji energii
elektrycznej lub bezpośrednio, jako paliwo w transporcie. W wielu
krajach Unii Europejskiej stosuje się już konkretne rozwiązania prawne,
np. zwolnienia podatkowe, dotacje dla producentów biogazu, dopłaty do
zakupu pojazdów ekologicznych.
Czy jest możliwość wdrożenia projektu do produkcji?
Projekt
MobileBioGas jest we wstępnej fazie realizacji, ale przedsiębiorstwa
gospodarki odpadami są zainteresowane nowym produktem. Wiele zależy od
efektów badań, na które musimy poczekać 3 lata. Staramy się przewidzieć,
w jaki sposób będzie się rozwijał rynek, żeby w odpowiedni sposób
ukierunkować rozwój technologiczny tego urządzenia, bo ono musi mieć
uzasadnienie ekonomiczne. Musi odpowiadać konkretnym potrzebom rynku.
Często użytkownicy są zaskakiwani nowymi rozwiązaniami i przekonują się,
że są one użyteczne i rozwiązują pewne problemy. Ale jeśli odbiorca nie
poinformuje o swoich potrzebach, to jak wynalazca może je rozwiązać?
Dlatego niezbędne są wnikliwe analizy i badania, które pozwalają
przewidywać z pewnym prawdopodobieństwem te potrzeby. My, inżynierowie,
musimy szybko reagować na zmieniające się realia rynku.
Rozmawiała Małgorzata Jurkiewicz
Dr
inż. Sebastian Koziołek jest pracownikiem Politechniki Wrocławskiej na
Wydziale Mechanicznym w Zakładzie Komputerowego Wspomagania
Projektowania i Badań Eksperymentalnych Instytutu Konstrukcji i
Eksploatacji Maszyn. W 2002 roku ukończył studia inżynierskie na
Nottingham Trent University w Wielkiej Brytanii. Jest laureatem
europejskiego programu Leonardo da Vinci, w ramach którego zaprojektował
instalację do mieszania składników w produkcji artykułów
farmaceutycznych w firmie produkcyjnej SkidTek w Irlandii. Odbył też
trzymiesięczny staż na George Mason University w USA. Uczestnik programu
Wrocławskiego Centrum Akademickiego pt. Zielony Transfer oraz MOZART.
Trzykrotny stypendysta programu dla najlepszych młodych naukowców
Politechniki Wrocławskiej w ramach projektu Młoda Karda. Uczestnik
programu MNiSzW „TOP 500 Innovators”, w ramach którego odbył staż na
uniwersytecie Stanforda w Dolinie Krzemowej. Prowadzi prace badawcze z
zakresu przewidywania rozwoju technologii, projektowania wynalazczego,
kreatywności oraz zarządzania. Współpracuje z wieloma zagranicznymi
jednostkami naukowymi na całym świecie.