Biomasa i bioenergia - bariery technologiczne i energetyczne

• Autorzy: Roszkowski A.

Warianty tytułu

EN

Biomass and bioenergy - technological and energetic barriers

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Dążenie do zaspokajania stale rosnącego zapotrzebowania na wszelkie postacie energii nowymi lub udoskonalonymi technologiami jest przyczyną modyfikowania obowiązujących regulacji prawnych i ekonomicznych. Przeciwstawność wymogów zwiększania efektywności energetycznej i ekonomicznej przez wzrost intensywności i skali produkcji i wymogów ochrony środowiska, utrzymania bioróżnorodności i wykorzystania obszarów o ograniczonej przydatności żywnościowej (ILUC - Indirect Land Use Change), doprowadziły do przyjęcia przez UE dyrektyw RED (Renevable Energy Directive) i FQD (Fuel Quality Directive). W pracy przedstawiono uwarunkowania dalszego wykorzystania biomasy jako surowca energetycznego, wynikające ze skutków implementacji dyrektywy RED (promowanie energii ze źródeł odnawialnych z zachowaniem "zrównoważoności środowiskowej") i dyrektywy FQD (dotyczącej jakości biopaliw) oraz ich znaczenie dla warunków krajowych. Omówiono przyczyny różnic między plonami roślin i upraw energetycznych, opisano determinanty logistyczne i infrastrukturalne przetwarzania biomasy na bioenergię oraz techniczne przyczyny utrudnień w obrocie biomasą jako surowcem energetycznym. Przedstawiono uwarunkowania i ograniczenia w komercyjnym wdrażaniu nowych technologii hydrotermicznych i biochemicznych, powodowane małą sprawnością procesów i specyficznymi cechami biomasy, utrudniającymi zwiększenie wydajności. Wskazano na obiektywne trudności w ocenie kierunków przemian i rozwoju rynków energetycznych, do których zaliczono opisowy, a nie analityczny, charakter definicji biomasy w krajach UE, kształtowanie się cen ropy i gazu w perspektywie 10-20 lat, nieustaloną metodologię oznaczania struktury i ilości emisji zanieczyszczeń podczas wytwarzania i przetwarzania biomasy, zróżnicowanie taryf energetycznych w różnych krajach, istotne odmienności w strukturze podatków i subwencji, rozbieżności interpretacyjne wymagań dla paliw transportowych, długookresowy wpływ na rynki żywnościowe (wielkość podaży i ceny).

EN

Study contains a review and an attempt to significance analysis of the factors affecting technologies of biomass conversion into energy (bioenergy). Main technologies of biomass conversion, actually and in the foreseen future, include heat and electric energy generation. Specific features of various kinds of biomass (low energy saturation, difficulties with logistics, etc.) are the reason of rising energetic barriers (adverse ratio of gained usable energy to spent energy), and the technological ones (biomass conversion into fuels, heat, electric energy, etc.). The trends to satisfy the constantly growing demand for all kinds of energy, gained with new or improved technologies, is also a reason to modifying the legal and economic regulations in force. Biomass may be one of the sources to generating other energy carriers, the liquid transport fuels inclusive. Until now plant production is the main source of biomass for biofuels, what becomes competitive in cultivation area to food production. Adversity in trends to increasing energetic and economic efficiency by growing intensity and production scale, and the requirements of environment protection, biodiversity preservation and using areas of limited food production usability (ILUC - Indirect Land Use Change), brought out to acceptance by EU the RED (Renevable Energy Directive) and the FQD (Fuel Quality Directive). Paper discussed the conditions of further biomass utilization, as an energetic raw material, resulted from implementation of RED directive (propagation of energy from renewable sources at preservation of the "environment sustainability"), and FQD directive (dealing with the quality of biofuels), as well as their importance for the local conditions. The reasons of differences in yields of energy plants and crops, logistic and infrastructural determinants of biomass conversion into bioenergy as well as the technical reasons of difficulties in trade turnover of biomass as an energy raw material, were discussed. Conditions and limitations in commercial implementation of new hydrothermal and biochemical technologies were described, as resulted from low effectiveness of processes and specific biomass features, which impede increasing the output. Objective difficulties in evaluating the directions of transformation and development of energetic markets were indicated; they include descriptive, non-analytical character of biomass definition in the EU countries, formation of petroleum and gas prices in prospect of 10-20 years, undetermined methodology of evaluating the structure and amount of pollutants' emission during biomass generation and processing, differentiated scale of energy charges in various countries, significant dissimilarities in taxes and subsidy structure, interpretation divergences of the requirements regarding transport of fuels, long-term influence on the food markets (amount of supply and prices).

Słowa kluczowe

PL

biomasa; bioenergia; bariera technologiczna; bariera przyrodnicza; bariera ekonomiczna; ciepło; energia elektryczna; biopaliwo

EN

biomass; bioenergy; technological barriers; economic barriers; natural barriers; heat; electric energy; biofuels

• Wydawca: Wydawnictwo ITP
• Czasopismo: Problemy Inżynierii Rolniczej
• Rocznik: 2012
• Tom: R. 20, nr 3
• Strony: 79--100
• Opis fizyczny: Bibliogr. 53 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Roszkowski A.

• Instytut Technologiczno-Przyrodniczy, Oddział w Warszawie, ul. Rakowiecka 32, 02-532 Warszawa, tel. [phone],

Bibliografia

• BARTHELMIE R. 2008. State of the art and trends regarding offshore wind farm economics and financing [online]. [Dostęp 12.03.2012]. Dostępny w Internecie: http://www.offshorewindenergy.org/
• BOEHMEL C., LEWANDOWSKI I., CLAUPEIN W. 2008. Comparing annual and perennial energy cropping systems with different management intensities. Agricultural Systems. Vol. 96 s. 224-236.
• BOERJESSON P.I. 1996. Energy analysis of biomass production and transportation. Biomass Bioenergy. Vol. 11 s. 305-318.
• BOERJESSON P.I. 1999. Environmental effects of energy crop cultivation in Sweden: Identification and Quantification. Biomass and Bioenergy. Vol. 16 s. 137-154.
• BRAUN R. 2007. Efficiency of energy crop digestion. W: Materials European Biogas Workshop [online]. Esbjerg. [Dostęp 12.03.2012]. Dostępny w Internecie: http://www.ramiran.net/doc07/Biogas III/Rudolf_Braun.pdf
• BRIDGWATER A. 2012. Review of fast pyrolysis of biomass and product upgrading. Biomass and Bioenergy. Vol. 38 s. 68-94.
• BURCZYK H. 2012. Przydatność jednorocznych roślin, uprawianych do produkcji biomasy na potrzeby energetyki zawodowej. Problemy Inżynierii Rolniczej. Nr 1 s. 59-68.
• CAPROS P., MANTZOS L., TASIOS N., DE VITA A., KOUVATAKIS N. 2010. EU energy trends to 2030 (up date 2009). Bruksela. Directoriat General for Energy. ISBN 978-92-79-16191-9 ss. 180.
• CLARKE S., ENG P., PRETO F. 2011. Biomass densification for energy production [online]. [Dostęp 12.03.2012]. Dostępny w Internecie: www.omafra.gov.on.ca/english/engineer/facts/11-035.pdf
• CZYŻ H., DAWIDOWSKI B. 2005. Charakterystyka i wykorzystanie biomasy z upraw polowych jako źródła energii odnawialnej. Energia Odnawialna. Nr 1 s. 3-10.
• DEMIRBAS A. 2011. Competitive liquid biofuels from biomass. Applied Energy. Vol. 88 s. 17-28.
• DUNNETT A., SHAH N. 2007. Prospects for Bioenergy. Journal of Biobased Materials and Bioenergy. Vol. 1 s. 1-18.
• Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2009/28/WE (a) z dnia 23 kwietnia 2009 r. w sprawie promowania stosowania energii ze źródeł odnawialnych zmieniająca i w następstwie uchylająca dyrektywy 2001/77/WE oraz 2003/30/WE. Dz.U. L 140/16.
• Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2009/30/WE (b) z dnia 23 kwietnia 2009 r. zmieniająca dyrektywę 98/70/WE odnoszącą się do specyfikacji benzyny i olejów napędowych oraz wprowadzającą mechanizm monitorowania i ograniczania emisji gazów cieplarnianych oraz zmieniającą dyrektywę Rady 1999/32/WE odnoszącą się do specyfikacji paliw wykorzystywanych przez statki żeglugi śródlądowej oraz uchylająca dyrektywę 93/12/EWG. Dz.U. L 140/88.
• ECN - Energy research Centre of the Neherlands 2012. Phyllis, database for biomass and waste [online]. [Dostęp 12.03.2012]. Dostępny w Internecie: www.ecn.nl/phyllis/
• EEA - European Environment Agency 2008. Maximising the environmental benefits of Europe’s bioenergy potential. Technical report. No 10. ISBN 978-92-9167-375-9 ss. 94.
• Eurostat 2010, 2011. Database [online]. [Dostęp 12.03.2012]. Dostępny w Internecie: http://epp.eurostat.ec.europa.eu/portal/page/portal/european_business/data/database
• FAGERNÄS L., JOHANSSON A., WILÉN C., SIPILÄ K., MÄKINEN T., HELYNEN S., DAUGHERTY E., DEN UIL H., VEHLOW J., KÅBERGER T., ROGULSKA M. 2006. Bioenergy in Europe - opportunities and barriers. Bioenergy NoE. Helsinki. VTT. ISBN 951-38-6815-X ss. 118.
• FISCHER G., PRIELER S., VAN VELDHUIZEN H., LENSINK S.M., LONDO M. DE WIT M. 2009. Biofuel production potentials in Europe: Sustainable use of cultivated land and pastures. Część 2. Land productivity. Biomass and Bioenergy. Vol. 34 s. 173-187.
• HAQ Z. 2002. Biomass for electricity generation [online]. U.S. Energy Information Administration. [Dostęp 12.03.2012]. Dostępny w Internecie: http://docsfiles.com/pdf_biomass_for_electricity_generation_by_zia_haq.html
• HAMELINCK C. N., VAN HOOIJDONK G., FAAIJ P. 2005. Ethanol from lignocellulosic biomass: techno-economic performance in short-, middle- and long-term. Biomass and Bioenergy. Vol. 28 s. 384-410.
• HUANG W-D., ZHANG Y-HP. 2011. Energy Efficiency Analysis: Biomass-to-wheel efficiency related with biofuels production, fuel distribution, and powertrain systems [online]. [Dostęp 12.03.2012]. Dostępny w Internecie: http://www.plosone.org/article/info%3Adoi%210.1371%2journal.pone.0022113
• IEA - International Energy Agency 2007. Energy Technology Essentials. Biomass for Power Generation and CHP [online]. [Dostęp 12.03.2012]. Dostępny w Internecie: http://www.iea.org/techno/essentials3.pdf
• IEA - International Energy Agency 2009, 2010, 2011. World Energy Outlook. Paryż.
• JUDY A., LIBRA J.A., KYOUNG S. RO., KAMMANN C., FUNKE A., BERGE N. et all. 2011. Hydrothermal carbonization of biomass residuals: a comparative review of the chemistry, processes and applications of wet and dry pyrolysis. Biofuels. Vol. 2(1) s. 89-124.
• KALTSCHMITT M., HARTMANN H., HOFBAUER H. 2009. Energie aus Biomasse: Grundlagen, Techniken und Verfahren. Berlin, Heidelberg. Springer. ISBN 978-3-540-85094-6.
• KALTSCHMITT M. 2011. Biomass for energy in Germany-status, perspectives and lessons learned. Journal of Sustainable Energy & Environment. Special Issue s. 1-10.
• KAVALOV B., PETEVES S.D. 2005. Status and perspectives of biomass-to-liquid fuels in the European Union (Report EUR 21745 EN) [online]. European Commission, Joint Research Centre. [Dostęp 12.03.2012]. Dostępny w internecie: http://www.virtualmaze.com/sample/Biofuels%20Info/Rhombus%20Power%20-%20biodiesel/EUR%2021745%20EN.pdf
• KEOLEIAN G.A., VOLK T.A. 2005. Renewable energy from willow biomass crops: life cycle energy, environmental and economic performance. Critical Reviews in Plant Sciences. Vol. 24 s. 385-406.
• KERN J., EMMERICH H. 2011. Hydrothermal carbonization of biomass residuals: a comparative review of the chemistry, processes and applications of wet and dry pyrolysis. Biofuels. Vol. 2(1) s. 89-124.
• KOMOROWICZ M., WRÓBLEWSKA H., PAWŁOWSKI J. 2009. Skład chemiczny i właściwości energetyczne biomasy. Ochrona Środowiska i Zasobów Naturalnych. Nr 40 s. 402-410.
• KRASUSKA E., ROSENQVIST H. 2012. Economics of energy crops in Poland today and in the future. Biomass and Bioenergy. Vol. 38 s. 23-33.
• KUŚ J., MATYKA M. 2009. Wydajność wybranych gatunków roślin uprawianych na cele energetyczne w zależności od jakości gleby. Fragmenta Agronomica. Vol. 26 s.103-110.
• MAIN M., JOSEPH S., ZHANG Y., MACLEAN H. 2007. Assessing the energy potential of agricultural bioenergy pathways for Canada. Canadian Journal of Plant Science. Vol. 87 s. 781-792.
• MALATAK J., PASSIAN L. 2011. Heat-emission analysis of small combustion equipments for biomass. Research Agricultural Engineering. Vol. 57 s. 37-50.
• MANTAU U. (red.) 2010. EUwood - real potential for changes in growth and use of EU forests. Final report. Hamburg ss. 160.
• MCLAUGHLIN S.B., KSZOS L.A. 2005. Development of switchgrass (Panicum virgatum) as a bioenergy feedstock in the United States. Biomass Bioenergy. Vol. 28 s. 515-535.
• Ministerstwo Gospodarki 2012. Projekt Ustawy o OZE z dnia 26 lipca 2012 r.
• MOERSCHNER J., GEROWITT B. 1998. Energiebilanzen von Raps bei unterschiedlichen Anbauintensitäten. Landtechnik. Nr 53 s. 384-385.
• NIGAM P.S., SINGH A. 2011. Production of liquid biofuels from renewable resources. Progres in Energy and Combustion Science. Vol. 37 s. 52-68.
• PERLACK R., TURHOLLOW A. 2003. Feedstock cost analysis of corn stover residues for further processing. Energy. Vol. 28 s. 1395-1403.
• PICAZO-ESPINOSA R., GONZÁLEZ-LÓPEZ J., MANZANERA M. 2011. Bioresources for third-generation Biofuels. Biofuels Engineering Process Technology. M.A. dosSantos-Bernardes. Wiedeń s.16-133.
• ROGERS J.G., BRAMMER J.G. 2009. Analysis of transport costs for energy crops for use in biomass pyrolysis plant networks. Biomass and Bioenergy. Vol. 33 s.1367-375.
• ROSZKOWSKI A. 2009. Bioenergia - pola i lasy zastąpią węgiel, ropę i gaz? Inżynieria Rolnicza. Nr 1 s. 243-257.
• SCHOLZ V., BERG W., KAULFUSS P. 1998. Energy balance of solid biofuels. Journal Agricultural Engineering Research. Vol. 71 s. 263-272.
• SMUSZ R. 2010. Efektywność wykorzystania energii w Polsce [online]. [Dostęp 12.03.2012]. Dostępny w Internecie: http://www.pae.org.pl/ee_konferencja/pdf/04_robert_smusz.pdf
• SPITZER J. 2011. Biofuels and biomass power [online]. IEA Bioenergy. [Dostęp 12.03.2012]. Dostępny w Internecie: www.iea.org/work/2011/egrd/day1/Spitzer.pdf
• SZCZUKOWSKI S. (red). 2012. Wieloletnie rośliny energetyczne - monografia. Wydaw. Multico. Warszawa. ISBN 978-83-7763-051-8 ss.156.
• SZCZUKOWSKI S., Tworkowski J., Wiwart M., Przyborowski J. 1998. Wiklina (Salix sp.). Uprawa i możliwości wykorzystywania. Olsztyn. Wydaw. ART. ISBN 8387443-40-9 ss. 53.
• THORSELLA S., EPPLINA F., HUHNKEB R., TALIAFERROC C. 2004. Economics of a coordinated biorenery feedstock harvest system lignocellulosic biomass harvest cost. Biomass and Bioenergy. Vol. 27 s. 327-337.
• de WIT M., FAAIJ A. 2010. European biomass resource potential and costs. Biomass and Bioenergy. Vol. 34 s. 188-202.
• Ustawa z dnia 15 kwietnia 2011 r. o efektywności energetycznej. Dz.U. 2011. Nr 94 poz. 551.
• ZHANG R., BROWN R.C., SUBY A. 2004. Thermochemical generation of hydrogen from switchgrass. Energy and Fuels. Vol. 18 s. 251-256.