Logistic aspects of the ecological impact indicators of an agricultural biogas plant

• Autorzy: Muradin M. , Foltynowicz Z.

Identyfikatory

DOI

10.17270/J.LOG.2018.306

Warianty tytułu

PL

Logistyczne aspekty ekologicznych wskaźników oddziaływania biogazowni rolniczej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Background: Poland must fulfill its obligations regarding increasing the share in the production of energy from renewable sources. By 2020, this share for Poland is to amount to a minimum of 15% of green energy consumption in final gross energy consumption. Poland has significant biomass potential that can be used for biogas production. Biogas can be produced in biogas installations installed in landfills, sewage treatment plants or agricultural biogas plants. Literature sources state that in studies of environmental effects concerning the operation of agricultural biogas plants, it is the logistics of the feedstock load that causes the greatest environmental burdens as well as that the distance to which the feedstock is transported significantly affects the growth of global warming potential. In this publication for the first time for Polish conditions will be presented the results of the analysis of logistics aspects and their impact on the ecological impact indicators of four agricultural biogas plants differing in the way the feedstock is provided. Methods: The assessment of ecological impact indicators was carried out using the Life Cycle Assessment (LCA) methodology based on ISO 14040-44 and using the LCIA Impact 2002+ method. In this method 15 impact categories are distinguished to which damage categories: Human health, Ecosystem quality, Climate change and Resources are assigned. Primary data obtained in the tested biogas plants and selected secondary data obtained from the Ecoinvent database v. 3.4 were processed using the SimaPro Ph.D. v. 8.3.0 calculation program. All results are analyzed relative to the functional unit defined as producing 1000 MWh of electricity. The analyzed four agricultural biogas plants are representative examples for particular types of agricultural biogas plants. Results: The results of the calculations show that the greatest environmental effects are related to the stage of providing the raw material in biogas installations, mainly due to the long-distance transport of substrates with the use of heavy transportation equipment. The results of the variant analysis show that transporting slurry with a pipeline would allow for 10-fold reduction of environmental damage in relation to BAU, i.e. transport by means of a farm tractor with a barrel. Conclusions: The logistics aspects of the operation of selected agricultural biogas plants differing in the way the feedstock is provided are one of the main factors affecting their ecological efficiency. The transport of raw materials, both as to the length of the transport route and the means of transport used, impact on the ecological impact indicators of agricultural biogas plants. The obtained positive environmental effects from the production of electricity from biogas are often significantly reduced by inadequate transport of raw materials or their transport over long distances. Further work is required to convince the biogas plants operators on the need of proper logistics solutions. Preferably if based on the results of the presented analyzes, they should consider submitting a logistics management system for the flow of raw materials in a biogas plant, to the certification for example in the ISCC system and REDcert.

PL

Wstęp: Polska musi wypełnić swoje zobowiązania dotyczące zwiększenia udziału energii ze źródeł odnawialnych w produkcji energii elektrycznej. Do roku 2020 ten udział dla Polski ma wynosić co najmniej 15% całkowitego zużycia energii w końcowym zużyciu energii brutto. Polska ma znaczny potencjał biomasy, który można wykorzystać do produkcji biogazu. Biogaz można produkować w instalacjach biogazowych instalowanych na składowiskach odpadów, oczyszczalniach ścieków lub biogazowniach rolniczych. Źródła literaturowe stwierdzają, że w badaniach skutków środowiskowych dotyczących eksploatacji biogazowni rolniczych, logistyka wsadu surowca powoduje największe obciążenia środowiska. Odległość, na której transportowany jest surowiec, znacząco wpływa na wzrost potencjału globalnego ocieplenia. W niniejszej publikacji po raz pierwszy dla polskich warunków zostaną przedstawione wyniki analizy aspektów logistycznych i ich wpływu na wskaźniki oddziaływania środowiskowego czterech biogazowni rolniczych różniących się sposobem podawania surowca. Metody: Ocena wskaźników oddziaływania ekologicznego została przeprowadzona przy użyciu metodologii Analizy cyklu Życia [Life Cycle Assessment (LCA)] opartej na normie ISO 14040-44 z zastosowaniem metody LCIA Impact 2002+. W tej metodzie wyodrębnia się 15 kategorii oddziaływania, do których zaliczane są takie kategorie szkód jak wpływ na zdrowie ludzi, wpływ na jakość ekosystemu, wpływ na zmiany klimatu i zasoby naturalne. Dane pierwotne uzyskane w badanych instalacjach biogazowych i wybrane dane wtórne uzyskane z bazy danych Ecoinvent v. 3.4 zostały przetworzone przy użyciu programu obliczeniowego SimaPro Ph.D. v. 8.3.0. Wszystkie wyniki były analizowane w odniesieniu do jednostki funkcjonalnej zdefiniowanej jako wytworzenie 1000 MWh energii elektrycznej w biogazowni rolniczej. Analizowane cztery biogazownie rolnicze są reprezentatywnymi przykładami dla poszczególnych rodzajów biogazowni rolniczych. Wyniki: Wyniki analiz wskazują, że największe negatywne efekty środowiskowe związane są z etapem dostarczania surowca do instalacji biogazowych, głównie ze względu na transport wsadu na duże odległości przy użyciu ciężkiego sprzętu transportowego. Wyniki analizy wariantowej pokazują, że transport gnojowicy za pomocą rurociągu pozwoliłby na 10-krotne zmniejszenie szkód środowiskowych w stosunku do BAU, tj. transportu za pomocą ciągnika rolniczego z beczką. Wnioski: Aspekty logistyczne działania wybranych biogazowni rolniczych różniących się sposobem podawania surowca są jednym z głównych czynników wpływających na jego efektywność ekologiczną. Transport surowców, zarówno pod względem długości trasy transportu, jak i wykorzystywanych środków transportu, wpływa na wskaźniki oddziaływania ekologicznego biogazowni rolniczych. Uzyskany pozytywny wpływ na środowisko wynikający z produkcji energii elektrycznej z biogazu jest często znacznie ograniczany przez niedostateczny transport surowców lub ich transport na duże odległości. Konieczne są dalsze prace, aby przekonać operatorów biogazowni o potrzebie odpowiednich rozwiązań logistycznych. Najlepiej, gdyby w oparciu o wyniki przedstawionych analiz rozważyli poddanie systemu zarządzania logistyką przepływu surowców w biogazowni certyfikacji np. w systemie ISCC oraz REDcert.

Słowa kluczowe

EN

life cycle assessment; agricultural biogas plant; renewable energy; ecological performance; ecological effectiveness; ecological impact indicators

PL

analiza cyklu życia; biogazownia rolnicza; energia odnawialna; efektywność ekologiczna; wskaźniki wpływu ekologicznego

• Wydawca: Wyższa Szkoła Logistyki
• Czasopismo: LogForum
• Rocznik: 2018
• Tom: Vol. 14, no. 4
• Strony: 535--547
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Muradin M.

• Department of Industrial Products Quality and Ecology, Faculty of Commodity Science, Poznań University of Economics and Business, Al. Niepodległości 10, 61-875 Poznań, Poland

autor

Foltynowicz Z.

• Department of Industrial Products Quality and Ecology, Faculty of Commodity Science, Poznań University of Economics and Business, Al. Niepodległości 10, 61-875 Poznań, Poland

Bibliografia

• 1. Bacenetti J., Lovaralli D., Ingrao C., Tricase C., Negri M., Fiala M., 2015. Assessment of the influence of energy dencity and feedstock transport distance on the environmental performance of methane from maize, Bioresource Technology, 193, 256-265, http://dx.doi.org/10.1016/j.biortech.2015.06.067
• 2. Central Statistical Office, 2017. Energia ze źródeł odnawialnych w 2016 r./Energy from renewable sources in 2016, Zakład Wydawnictw Statystycznych, Warsaw ISSN 1898-4347, https://stat.gov.pl/files/gfx/portalinformacyjny/pl/defaultaktualnosci/5485/3/11/1/energia_ze_zrodel_odnawialnych_2016.pdf
• 3. Dyrektywa 2004/26/WE, Directive 2004/26/EC of the European Parliament and of the Council of 21 April 2004 amending Directive 97/68/EC on the approximation of the laws of the Member States relating to measures against the emission of gaseous and particulate pollutants from internal combustion engines to be installed in nonroad mobile machinery, https://eur-lex.europa.eu/legalcontent/EN/TXT/?uri=CELEX:32004L0026
• 4. Ecoinvent Database, 2017. https://www.ecoinvent.org/database/ecoinvent-34/ecoinvent-34.html
• 5. Gore A., 1992. Earth in the Balance: Ecology and the Human Spirit, Warsaw, Publishing House ETHOS
• 6. Hartmann J.K., 2006. Life-cycle-assessment of industrial scale biogas plants. Germany: Department for Agricultural Science, Georg-August-Universitat Gottingen, (PhD studies), https://d-nb.info/982240473/34
• 7. Huopana T., Song H., Kolehmainen M., Niska H.,2013. A regional model for sustainable biogas electricity production: a case study from a Finnish province, Applied Energy, 102, 676-686. http://dx.doi.org/10.1016/j.apenergy.2012.08.018
• 8. International Energy Agency, 2016, Energy Policies of IEA Countries, Poland, Review
• 9. Jolliet O., Margini M., Charles R., Humbert S., Payet J., Rebitzer G., Rosenbaum R., 2003, IMPACT 2002+: a new life cycle impact assessment methodology, The International Journal of Life Cycle Assessment, 8, 324, http://dx.doi.org/10.1007/BF02978505
• 10. Kowalczyk-Juśko A., Maj G., Piekarski W., Ignaciuk H., 2014, Zarządzanie surowcami w wybranej biogazowni rolniczej/ Raw Material Management in Selected Agricultural Biogas Plant, Logistyka, 6 (4), 156-160, http://www.czasopismologistyka.pl
• 11. Lijó L., Lorenzo-Toja Y., González-García S., Bacenetti J., Negri M., Moreira M.T., 2017. Eco-efficiency assessment of farmscaled biogas plants, Renewable Energy, 237, 146-155, http://dx.doi.org/10.1016/j.biortech.2017.01.055
• 12. Maj G., Piekarski W., Kowalczyk-Juśko A., 2014. Logistyka dostaw surowca do biogazowni rolniczej/Logistics supply of raw material for agricultural biogas, Logistyka, 6/2014. http://www.czasopismologistyka.pl
• 13. Ministry of Economy, 2009, Poland Energy Policy to 2030, Warsaw, http://www.me.gov.pl/files/upload/8134/Polityka energetyczna ost.pdf
• 14. Ministry of Economy, 2010, National Action Plan Renewable Energy Sources, Warsaw, http://www.me.gov.pl/files/upload/12326/KPD_KE.pdf
• 15. Muradin M., 2018, Ekologiczne i ekonomiczne uwarunkowania funkcjonowania biogazowni rolniczych/Ecological and economics determinants of operating rural biogas plants (PhD thesis), available in the Main Library of PUEB.
• 16. Muradin M., Foltynowicz Z., 2014. Potential for Producing Biogas from Agricultural Waste in Rural Plants in Poland, Sustainability, 6, 8, 5065-5074, http://dx.doi.org/10.3390/su6085065
• 17. Polish Oil Industry and Trade Organization, 2018, Annual Report 2017, Oil Industry and Trade, 65-67, Warsaw, http://www.popihn.pl/raporty2.php
• 18. Stejskal B., 2008. Praktyczne doświadczenia ze stacji biogazu/Practical experience from biogas station, Infrastructure and Ecology of rural areas, nr 9/2008, 125-135.
• 19. Stoma M. , Dudziak A. , Maj G. , Andrejko D., 2014. Systemy certyfikacji łańcucha produkcji biomasy i biopaliw ISCC i REDcert/ ISCC i REDcert certification systems for the biomass and biofuel production chain, Logistyka, 2014, 6. http://www.czasopismologistyka.pl
• 20. Tucki K., Piątkowski P., Wójcik G., 2016. Wybrane aspekty analizy sektora biogazowni rolniczych w Polsce/Selected aspects of the analysis of the agricultural biogas plant sector in Poland, Energy Market, February 2016, https://www.cire.pl/pliki/2/08tuckifv.pdf

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).