O systemie

Schemat systemu informacji przestrzennej zasobów biomasy w Polsce

Program Wieloletni IUNG-PIB został utworzony na mocy Uchwały Nr 175/2011 Rady Ministrów z dnia 06.09.2011 w sprawie ustanowienia programu wieloletniego „Wspieranie działań w zakresie kształtowania środowiska rolniczego i zrównoważonego rozwoju produkcji rolniczej w Polsce”. W ramach Programu Wieloletniego w latach 2011-2015 realizowano zadanie „Ocena możliwości wykorzystania odnawialnych źródeł energii pochodzenia rolniczego oraz ich wpływu na środowisko i bezpieczeństwo żywnościowe Polski”.

Efektem prowadzonych prac było stworzenie systemu informacji o zasobach biomasy możliwej do wykorzystania na cele energetyczne. Internetowa witryna informacyjna prezentuje potencjał produkcji biomasy w postaci map numerycznych i zestawień liczbowych ułatwiających decyzje administracyjne i gospodarcze nakierowane na efektywne wykorzystywanie biomasy jako odnawialnego źródła energii.

Informacje podstawowe

System przestrzennej informacji zasobów biomasy wymaga zgromadzenia dużej ilości danych przestrzennych. Baza danych zawiera niezbędne informacje dotyczące struktury użytkowania gruntów, powierzchni zasiewów i plonowania poszczególnych upraw, pogłowia zwierząt itp. (dane statystyczne GUS). Materiał źródłowy niezbędny do wykonywania analiz przestrzennych, kartowania i modelowania stanowią także mapa glebowo-rolnicza, mapa hydrologiczna oraz opracowany w IUNG-PIB system informacji o rolniczej przestrzeni produkcyjnej.

Biomasa na cele energetyczne

Zgodnie z dyrektywą 2009/28/WE Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 23 kwietnia 2009 r. w sprawie promowania stosowania energii ze źródeł odnawialnych, w celu ograniczenia wzrostu zanieczyszczenia śro-dowiska naturalnego, w tym również ograniczenia emisji CO2, nałożony został na kraje członkowskie UE obowiązek określonego udziału w finalnym zużyciu energii - energii pochodzącej ze źródeł odnawialnych. Do 2020 r. w Polsce jej udział w ogólnym zużyciu energii brutto powinien wynosić 15%. Obecnie energety-ka odnawialna w Polsce bazuje na zasobach biomasy.

Schemat podziału biomasy

Biomasa rolnicza (jeden z głównych surowców energetycznych) wskazywana jest jako źródło największego potencjału energetycznego (2). Ze względu na stopień przetworzenia jej zasoby można podzielić na pierwotne: rośliny energetyczne jednoroczne (zboża, rzepak, buraki cukrowe i pastewne, ziemniaki); rośliny energetyczne wieloletnie (wierzba, topola, miskant); biomasa powstała w procesie produkcji rolnej, ale nie mająca wpływu na poziom produkcji żywności (np. słoma zbożowa i rzepakowa); nadwyżki z trwałych użytków zielonych niezagospodarowane przez produkcję zwierzęcą i wtórne: odpady oraz produkty uboczne z produkcji rolnej i przetwórstwa rolno-spożywczego (np. gliceryna, wywar gorzelniany, odpady poubojowe itp.) (1).

Schemat podziału energetycznego wykorzystania biomasy

Pozyskiwana ze źródeł rolniczych biomasa, w zależności od rodzaju, może być spalana w postaci paliw sta-łych, może również stanowić źródło do produkcji biopaliw i biopłynów lub biogazu.

Metodyka szacowania

Metodyka szacowania potencjału słomy

Głównym asortymentem biomasy rolniczej wykorzystywanym w energetyce jest słoma (3, 5). Wielkość zasobów słomy w skali lokalnej (gminy, powiatu, regionu) zależy od lokalnych możliwości produkcyjnych. Celem oszacowania nadwyżki słomy, która może stanowić potencjalny surowiec energetyczny należało za-soby słomy pomniejszyć o jej wtórne wykorzystanie w rolnictwie (ściółka, pasza, słoma do przyorania). Do obliczeń wykorzystano formułę (4):

N = P – (Zs + Zp + Zr), gdzie:

  • N – nadwyżka słomy do wykorzystania poza rolnictwem [t],
  • P – wielkość produkcji słomy zbóż [t],
  • Zs – zapotrzebowanie słomy na ściółkę [t],
  • Zp – zapotrzebowanie na słomę przeznaczoną na paszę [t],
  • Zr – zapotrzebowanie na słomę przeznaczoną na przyoranie [t].

Na podstawie liczebności pogłowia zwierząt gospodarskich i normatywów dla poszczególnych gatunków i grup użytkowych obliczono zapotrzebowanie na słomę zużywaną na paszę i ściółkę. W szacunkach potencja-łu technicznego uwzględniono także zużycie słomy niezbędnej do reprodukcji substancji organicznej w glebie (słoma na przyoranie). W obliczeniach bilansu substancji organicznej wykorzystano współczynniki reprodukcji (odtwarzania) i degradacji (rozkładu) tej substancji. Wielkość tych współczynników zależy od uprawianej rośliny i rodzaju gleby oraz rodzaju stosowanych nawozów naturalnych i mineralnych.

Słoma przeznaczona na przyoranie:
Sk = Rn + Ru - Du, gdzie:

  • Sk – saldo końcowe (t ha-1),
  • Rn – ilość substancji organicznej dostarczona w ciągu roku do gleby z nawozami naturalnymi i organicznymi [t ha-1],
  • Ru – ilość substancji organicznej reprodukowana w glebie przez uprawę roślin [t ha-1],
  • Du – ilość substancji organicznej ulegającej degradacji w glebie w wyniku uprawy roślin [t ha-1].

Metodyka szacowania potencjału siana

Potencjał teoretyczny siana jest iloczynem TUZ i wielkości plonu. Celem oszacowania potencjału technicznego należało potencjał produkcyjny (teoretyczny) pomniejszyć o ilość wykorzystaną na skarmianie (wypas).

Ns = (Pow · Y) – (DJP · Sk), gdzie:

  • Ns – potencjał techniczny siana [t],
  • Y – średni plon siana w regionie [t ha-1],
  • Pow – powierzchnia TUZ [ha],
  • DJP – ilość jednostek przeliczeniowych na sztukę i rodzaju inwentarza (przeżuwacze),
  • Sk – ilość siana przeznaczona na DJP.

Metodyka szacowania potencjału roślin energetycznych

Wywiązanie się ze zobowiązań dotyczących wzrostu udziału OZE w finalnym zużyciu energii w Polsce do poziomu co najmniej 15% w 2020 roku wymaga uruchomienia produkcji biomasy z upraw celowych (wierzby, miskanta i ślazowca pensylwańskiego). Potencjał biomasy roślin wieloletnich stanowi iloczyn powierzchni plantacji i wielkości plonu. W szacunkach uwzględniono także wymagania roślin energetycznych:

  • glebowe – kompleksy 5, 6, 8, 9 i 2z, 3z,
  • wodne – poziom wód gruntowych powyżej 200 cm, roczna suma opadów > 550 mm.

Do oszacowania potencjału roślin energetycznych wykorzystano formułę:

Pw = [Pe + (Pg ∙ we)] ∙ Ye, gdzie:

  • Pw – potencjał wieloletnich roślin energetycznych [t rok-1],
  • Pe – powierzchnia istniejących plantacji wieloletnich roślin energetycznych [ha],
  • Pg – powierzchnia gruntów przydatnych do uprawy roślin energetycznych [ha],
  • we – współczynnik wykorzystania gruntów pod uprawę wieloletnich roślin energetycznych [%],
  • Ye – przeciętny plon wieloletnich roślin energetycznych [t ha rok-1].

Literatura

  1. Bielski S., Marks – Bielska R.: Wzrost roli rolnictwa w zapewnieniu bezpieczeństwa energetycznego kraju. Wieś i Rolnictwo, 2013, 4(161): 149-160.
  2. Graczyk A.: Przedsięwzięcia unijne i polskie wspomagające rozwój, produkcję energii odnawialnej i bio-paliw z biomasy. W:B. Fiedor, R. Jończyk (red.) Rozwój zrównoważony teoria i praktyka ze szczegól-nym uwzględnieniem obszarów wiejskich. Instytut Śląski Sp. z o. o., Opole, 2009, 220-231.
  3. Denisiuk W., Piechocki J.: Techniczne i ekonomiczne wykorzystanie słomy na cele grzewcze, Wyd. UWM Olsztyn, 2005, ISBN 83-7299-410-2.
  4. Ludwicka A., Grzybek A.: Bilans biomasy rolnej (słomy) na potrzeby energetyki. Probl. Inż. Rol., 2010, 2, 101-111.
  5. Scarlat N., Martinov M., Dallemand J.F.: Assessment of the availability of agricultural crop residues in the European Union: Potential and limitations for bioenergy use. Waste Manage., 2010, 30, 1889-1897.