Energetyka, muzyka i publicystyka.
Grzegorz Kwiecień. Prywatna strona autora.

---

Pytanie pomocnicze: ile mln ton mebli trzeba wyprodukować, żeby powstało tyle mln ton odpadów leśnych, żeby samymi odpadami zastąpić miliony ton węgla ?

Jak nisko sprawna musiałaby być gospodarka leśna, żeby zrealizować zielone marzenie o gospodarce "zrównoważonej" za pomocą biomasy przede wszystkim, skoro niekiedy się nam wymsknie, że "czasem zimą słońce nie świeci, a elektrociepłownie jednak grzać
muszą" ?

Bazujemy na źródle "Rocznik Statystyczny Leśnictwa GUS 2021" strona 105, sprzedaż drewna w państwowym gospodarstwie leśnym Lasy Państwowe, tabela 11(71) za rok 2020.

Sprzedano ogółem 38,065 mln m3.

Z tego: iglaste grubizna na cele opałowe 1,137 mln m3, liściaste grubizna na cele opałowe 1,463 mln m3, małowymiarowe na cele opałowe 1,450 mln m3,

razem na cele opałowe 4,050 mln m3.

No to by się zgadzało, 10,6 % odpadów nadających się tylko na opał może przy rąbaniu drzewa być. Reszta, czyli zdecydowana większość - jak najbardziej użyteczna, brawo leśnicy.

Tyle, że zużycie węgla kamiennego wyniosło 62,4 mln ton, również wg. GUS za 2020, węgiel kamienny oczywiście ma znacznie wyższą wartość opałową, a oprócz niego mamy jeszcze do zastąpienia węgiel brunatny, gaz i olej. Więc jakoś te 4 mln m3 zaczyna blado nam wyglądać.

Zatem, jak nauczają neoliberałowie, rozważmy, jakie są możliwości importowe.

Przecież nie obchodzi nas jakiś tam ślad węglowy, ważne jest, że "prywatna inicjatywa szybko i elastycznie reaguje na potrzeby zmieniającego się rynku", czyli importuje biomasę z drugiego końca świata.

Korzystając z tego samego źródła ustalamy, że export drewna na cele opałowe wyniósł 1 201 615 ton (strona 271 rocznika), a import 2 057 052 ton (strona 273).

A zatem bilans exportu wynosi -855 437 ton.

Leśnicy nie podają tonażu, tylko m3, średniej gęstości nie znamy, więc podamy w dwóch wariantach, dla gęstości nasypowej zrębki 350 kg/m3 i dość gęstego drewna 800 kg/m3, że polskie lasy oferują na cele opałowe od 1,4 do 3,2 mln ton, a razem z importem mamy do dyspozycji od 2,2 do 4,1 mln ton biomasy leśnej rocznie na cele opałowe.

Wartość opałową przyjmiemy od 12 do 14 GJ/t, co daje nam możliwą ilość energii chemicznej paliwa od 27,2 do 57,3 mln GJ/a (od 7,5 do 15,9 mln MWht)

Sprawność wytwarzania energii elektrycznej netto bloku klasy BC50 w elektrociepłowni zmienia się od 0,33 latem do 0,27 zimą. Część biomasy stałej jest przetwarzana we współspalaniu na blokach zawodowych o wyższej sprawności, część na blokach małych o sprawności jeszcze gorszej. Do obliczeń przyjmujemy sprawność 0,27.

Daje nam to ostatecznie możliwą produkcję energii elektrycznej od 2,0 do 4,3 mln MWhe/a, czyli na biomasie leśnej możemy osiągnąć średnią moc elektryczną od 234 do 491 MWe.

Szukamy własnych błędów w analizie. Leśnicy nie muszą sprzedawać drewna na produkcję prądu, tylko rzeczywiście bezpośrednio na cele opałowe, wtedy bilans autora jest zawyżony.

Mogą powstawać odpady z przemysłu i wtedy wtórnie, z tych 34 mln ton drewna użytecznego 10 % może wrócić, jako odpad, co daje nam niecałe 2x więcej biomasy. Wtedy oszacujemy, że maksymalnie na biomasie można osiągnąć 903 MWe.

Dodać trzeba, że zawodowe EC mają obowiązek spełnienia udziału powyżej 10 % biomasy agro i weźmiemy do obliczeń udział 15 % agro o wartości opałowej 18 GJ/t. Ostatecznie określa nam to możliwą do uzyskania teoretycznie moc elektryczną na biomasie leśnej PL z udziałem 15 % agro na 1 096 MWe.

Teraz sprawdzamy osiągi podane przez GUS za 2020 w raporcie "Energia ze źródeł odnawialnych" na stronie 49. Otóż na biopaliwach stałych wyprodukowano 6932,8 GWh energii elektrycznej, czyli średnio rocznie 789 MW. Szacunki autora przy uwzględnieniu podanych zastrzeżeń są wiarygodne.

Na podstawie danych URE, według świadectw pochodzenia możemy powiedzieć, że w najlepszym roku 2012 na biomasie razem ze współspalaniem pracowano z mocą średnią
1058,6 MW. Potem już tylko mniej, ponieważ konkurencja OZE wygrała swoisty konkurs polegający na "uwaleniu" przeciwnika załatwieniem korzystniejszych przepisów dla siebie.

Przypomnijmy genezę tego artykułu: zieloni w istocie rzeczy nie mają żadnej sensownej propozycji dla elektrociepłowni i dobrze przyciśnięci do muru podają cudowne wyjście - przerobić na biomasę.

Biomasy leśnej PL wraz z importem "od ruskich" i 15 % udziałem agro wystarcza max na 1 GWe. To jak z tego chcecie zrobić gigawatów siedem ? A nawet tylko dwa razy więcej ?

W jednym z wywiadów padła propozycja posadzenia większej ilości lasów: ile ? Dwa razy więcej ? Zwiększyć lesistość Polski z 30 do 60 % ? Sadzić tylko na opał ? A nie lepiej na produkty wysoko przetworzone ?

Znajomi znający tezy autora zwykle atakują go, że pomija dodatkowe możliwości biomasy pochodzenia rolnego, pada wtedy argument, że 10 mln ton słomy gnije na polach. Przyjmując wartość opałową 14 GJ/t i sprawność elektryczną bloku 0,27 możemy przeliczyć te miliony ton słomy na 1200 MWe. No dobrze, będzie zielonej energii dwa razy więcej.

No ale Polska potrzebuje ponad 27000 MW mocy. Na biomasie mamy potwierdzone 700 - 1000 MW i mamy teoretyczne obietnice, że na agro można wycisnąć więcej. Ale autor pozostaje sceptyczny.

Zapewne nie wszyscy byli harcerzami, ale ognisko rozpalić próbował prawie każdy. Dobrze się pali zdrowe, podsuszone drzewo. Próchno i liście palą się źle. Zielona kiszonka również. Cokolwiek by zieloni nie obiecywali - wyjdzie inaczej, bo tak zdecyduje rynek - każdy, kto ma do wyboru paliwo, które dobrze się pali wybierze dla siebie opcję dogodniejszą. Aby stało się inaczej trzeba "wprowadzać korzystniejsze regulacje, dotacje i kary".

Ale oprócz harcerskiej oceny zagadnień prostego spalania mamy także szczegóły techniczne. Przykładowo słoma jęczmienna ma temperaturę mięknięcia popiołu 650 °C. [Wiesław Denisiuk Inżynieria Rolnicza 1(110)/2009, Słoma, jako paliwo.]

Inne paliwa agro są niewiele lepsze: nawet jeśli mięknięcie popiołu zaczyna się od 750 °C, to jest to b.nisko. We wszystkich typach kotłów następuje zagrożenie szlakowaniem powierzchni wymiany ciepła, w przypadku kotłów fluidalnych dodatkowo mamy problem spiekania się złoża. Złoże fluidalne to piasek upłynniony silnym podmuchem powietrza od dołu. Alkalia w biomasie agro potrafią takie złoże zamienić w betonik o grubości 1 m - kocioł fluidalny nie ma prawa działać przy nawet niewielkiej zawartości obniżających temp. topnienia popiołu alkaliów w paliwie. Znane są przypadki, że zawodowe bloki energetyczne muszą stawać do czyszczenia co kilka miesięcy z powodu zaszlakowania złoża. Przy takim paliwie nie ma mowy, żeby realizować stabilnie cele grzewcze. Te nowoczesne EC po prostu rezerwowały się starymi blokami węglowymi. Ręczne skucie 80 ton zalegającego betoniku musi potrwać.

Producenci rolni nie są w stanie zapanować nad zawartością alkaliów w biomasie. A jeśli podleją dodatkowo uprawy ściekami z oczyszczalni to już nigdy nie dowiemy się, z którego miejsca pochodzi trefna dostawa, można tylko tworzyć rozbudowane systemy kontroli. Zawartość alkaliów w biomasie agro może się zmieniać od 3 do 33%. Przy tej górnej wartości kocioł po prostu staje.

Zieloną odpowiedzią na niebezpieczeństwa generowane przez biomasę agro mają być dodatki antyspiekowe. Znajomy producent tych dodatków twierdzi, że to problem rozwiązuje. Autor pozostaje sceptyczny, uczestniczył w dwóch eksperymentach nieudanych (dwa różne dodatki antyspiekowe).

Oprócz skutków wynikłych z zawartości alkaliów biomasa agro (szczególnie słoma) generuje problemy wynikłe z dużej zawartości chloru. Aby chronić kocioł przed korozją wysokotemperaturową można np. dodawać do paliwa siarki, w myśl przewrotnej teorii, że ta groźna siarka przeżre się z rurami i w ten sposób obroni je przed jeszcze bardziej żrącym chlorem. Dodatkowo, w przypadku zawodowej instalacji podlegającej pod normy BAT konieczna byłaby budowa skrubera do usuwania chloru ze spalin - miało być łatwiej, a tu problemy większe, jak przy węglu.

Podumowując, wbrew zarzutom wobec PiS-u leśnicy plany wyrębu mają, a plan jest święty, jak za komuny - więcej biomasy leśnej nie będzie.

Nadzieją ma być biomasa agro, ale ona zawiera chlor i b.często alkalia uniemożliwiające bezpieczne spalanie. Poza tym wożenie peletu z drugiego końca Donbasu nie ma żadnego związku z zieloną teorią o "podnoszeniu lokalnego bezpieczeństwa energetycznego", a także o minimalizacji śladu węglowego. Wożenie łupin orzechów z Afryki również.

W wielu analizach sprawdza się zasada czarnej skrzynki. Nie obchodzi nas, co jest w środku i jak to działa, badamy tylko wejścia i wyjścia. Nie musicie nic wiedzieć o problemach spalania biomasy. Jeśli autor nie ma racji, to znaczy, że rynek biomasy kwitnie, a energetyka zbliża się do 100 % OZE.

Gdyby się cofnąć kilkanaście lat wstecz, to artykułów o rychłym sukcesie biomasy było tyle samo, co dziś o wodorze.

Rolnicy sprzedający wierzbę energetyczną mieli być krezusami. Tymczasem rolnik musi szukać żony w telewizji. Wsparcie było i to potężne, minęły lata, a sukcesu nie ma. Gdyby to było takie proste, to sukces byłby gwarantowany bez żadnej pomocy państwa.

Przez wiele poprzednich lat cena miału energetycznego układała się na poziomie 12 zł/GJ, cena biomasy 24 zł/GJ. (W warunkach "wojennych" mamy co prawda zakłócenia w układzie cen, ale piszemy, jak się to układało, gdy było stabilnie). Biomasa była 2x droższa od węgla, a interes kręcił się tylko dzięki zielonym certyfikatom, a teraz dzięki obłożeniu węgla karami. Zielone certyfikaty przy cenie energii rzędu 160 zł/MWh sięgały do 300 zł/MWh, opłata ETS CO2 sięga 270 % ceny miału. Gdy cena zielonych certyfikatów w pewnym okresie spadła instalacje biomasowe po prostu stanęły: nikt nie pojedzie na 2x droższym paliwie bez dotacji. Obecnie, jak wiadomo, zielona energia "tanieje", ale tanieje relatywnie, po nałożeniu na węgiel opłaty CO2, choć właściwie powinno się mówić "socjalistycznego domiaru".

Wojna o współspalanie

Cofnijmy się do podanej na początku informacji o sprawności elektrowni: na marnej, starej, gierkowskiej dwusetce wyciśniemy sprawność 0,36. Na bloku "ultra nowoczesnym, w pełni ekologicznym, dedykowanym tylko do spalania czystej biomasy", ale bloku małym, wyciśniemy sprawność na przykład 0,22. A zatem w zawodowym bloku na współspalaniu z tej samej ilości biomasy możemy mieć o połowę więcej zielonej energii, niźli w bloku rzekomo ekologicznym.

Małe turbiny pracują na zbyt niskich parametrach, aby osiągnąć dobrą sprawność. One po prostu fizycznie są zbyt krótkie, aby zmieścić przy nich urządzenia podnoszące sprawność (upusty regeneracyjne). Jest dokładnie na odwrót, jak mówią zieloni. W tym przypadku efekt ekologiczny osiągniemy nie z małej generacji rozproszonej, a za pomocą bloków wielkoskalowych.

Jasno też widać, że wojna o współspalanie, wojna, w którą było zaangażowanych wielu publicystów ekologicznych, była po prostu bijatyką o dotacje z zielonych certyfikatów. Rzekomo chodziło im o niepotrzebne wsparcie dla węgla. Ale skoro ich staraniem zielonej energii jest mniej, to de facto elektrownie węglowe i tak zarabiają, tylko w ruchu są inne turbozespoły, w tej samej nawet elektrowni.

Biomasa to problem jajka i kury. Spalanie wydziela CO2, ale ponieważ jest to CO2 przechwycone niedawno, to nie jest to CO2. Bo musimy pamiętać, że CO2 nie jest dwutlenek węgla, tylko unijny zapis prawny. A gdyby drzewo rosło dalej, to wychwyciłoby CO2 jeszcze więcej.

W artykule dotyczącym gazu ziemnego podano wsk.emisji CO2 dla węgla 93,4 kg/GJ i gazu 55,4 kg/GJ żądane do rozliczeń przez KOBIZE. Podajmy też taki sam wskaźnik dla spalania drewna opałowego: 112 kg/GJ. A zatem, niezależnie od tego, czy CO2 z biomasy zaliczamy do CO2, czy nie zaliczamy, to CO2 powstaje i powstaje go więcej, albo inaczej prądu mamy mniej, bo zieloni wywalczyli, aby spalanie biomasy stałej realizować w blokach o niższej sprawności.

Ma to też związek z pokrętną, unijną definicją sprawności, w świetle której urządzenie energetyczne może mieć dowolnie niską sprawność, ale jest uznawane za wysoko sprawne, gdy nie zużywa węgla w miejscu użytkowania przedmiotowej instalacji.

Nie miało też żadnego sensu oskarżanie zarówno urzędników, jak i współspalania o załamanie rynku zielonych certyfikatów. Wykresy na rysunku poniżej sporządzono wg. świadectw pochodzenia URE do końca 2020.

Nie wiem, jak ty drogi czytelniku, ale autor na podstawie danych, j.w. potrafi wysnuć jedynie wniosek, że załamanie rynku zielonych certyfikatów nastąpiło w wyniku niekontrolowanego wzrostu produkcji z wiatraków. Do roku 2017 mamy tu ewidentny przyrost produkcji z wiatraków, a najniższe ceny zielonych certyfikatów wystąpiły w roku 2018. Współspalanie zareagowało dużo wcześniej spadkiem produkcji, bo nikt za darmo woził drewna nie będzie. Wiatraki tymczasem, zachowując się wbrew zasadom rynku, zwiększały produkcję w odpowiedzi na spadek cen zielonych certyfikatów. Panom "wiatrakowcom" się wydawało, że pula dotacji jest nieskończona i każdy zbudowany wiatrak otrzyma dotacje.

Tymczasem pulę ustalił urzędnik, ale nie wg. swego widzimisię, tylko wg. zapotrzebowania - wieloletniej ścieżki dobranej w ten sposób, żeby spełnić wymagany udział zielonej energii. Więcej nie, bo po co? Skoro to była energia droższa i wymagała dotacji, to rząd dotował tyle, ile musi.

Podobno chodziło o ratowanie świata, a nie podział dotacji. Współspalanie biomasy z węglem dostarcza więcej zielonej energii elektrycznej, bo na dużych blokach jest prowadzone z większą sprawnością, niż na małych dedykowanych. Jeśli tego nie robimy, to z winy zielonych. Oskarżenia o załamanie rynku zielonych certyfikatów były niesłuszne.

Oprócz prostego spalania biomasy stałej mamy jeszcze biogazownie. Wg. przytoczonej statystyki GUS 2020 średnia moc elektrowni na biopaliwa stałe wyniosła 789 MW, z tego współspalanie 221 MW, a moc biogazowni 140 MW. Z tego 63 MW zidentyfikowano, jako pochodzące z wysypisk i oczyszczalni, więc podejrzewa się, że 77 MW może pochodzić z biomasy.

To teraz zróbcie z tego 2777 MW. Autorowi doskonale wiadomo, że jeśli zamiast prostego spalania zastosujemy biogazownię, a na końcu procesu nie małą turbinę, a tłokowy silnik gazowy, to możemy osiągnąć znacznie lepszą sprawność wytwarzania prądu.

Ale przypomnijmy zasadę czarnej skrzynki, nie ważne co w środku, patrzymy na zastosowane środki i wyniki. A co - wsparcia nie było? Było. Dotacji nie było, aukcji i korzystnych systemów rozliczeń nie było? Były. Klimat medialny był niesprzyjający polityce klimatycznej? Nie żartujmy sobie, duchowo wspierają was tysiące dziennikarzy z całego świata.

Koszmarnie drogie.

Być może macie rację, być może petadżule odpadów rolnych rzeczywiście marnują się na polach. Zatem dlaczego, pomimo kilkunastu lat wsparcia i wysokiej potencjalnie sprawności efekt jest tak mizerny?

Bo drogie. Małe w założeniach stoi w niezgodzie z ekonomią. Taniej jest zorganizować produkcję na jednym bloku 50 MW, niż na 50 blokach o mocy 1 MW.

A i z odbiorem ciepła na wsi kiepsko. Kogeneracja owszem, podnosi sprawność zakładu, ale duże, zorganizowane EC mamy tylko w dużych aglomeracjach. Na wsi sieci ciepłowniczych nie ma. I nagle okazuje się, że blok węglowy o sprawności w kogeneracji do 80% wypada lepiej od biogazowni o bardzo dużej sprawności 50%, która owszem ogrzewa, ale tylko samą siebie.

Niszczenie to jest zawsze głupota. Zdaniem autora zielone źródła, w tym i te bloki na biomasę, które już zbudowano - mają iść, bo prawo nie działa wstecz. Natomiast nie powinno się budować nowych, bo tylko zabiorą biomasę starym. Dopóki bilanse nie potwierdzą większej ilości biomasy kolejne budowy nie mają sensu.

Autor zna przypadek, w którym Zarząd spółki zarzekał się przed Radą Nadzorczą, że ma potwierdzone dostawy biomasy od 17 dostawców. Pytano, czy może być lepsza dywersyfikacja ? Jak się okazało, wszyscy dostawcy mieli chęci, ale byli z tego samego lasu.

Energetyka to bilanse. Zapomniano o analizie rynku i bilansach globalnych. Można oskarżyć 17 wiarołomnych dostawców, ale przedtem splajtujemy, a tu grzać trzeba.

Import drewna z Rosji i Białorusi się załamał, ale to nie było pewne źródło także i przed wojną. Przecież wystarczy wyobrazić sobie

opcję odwrotną, np. zwycięstwo demokracji na Białorusi. Wtedy wystarczyłoby nawet tylko 5 aktywistów Greenpeacu protestujących przeciwko rąbaniu zdrowego drzewa. Ale przecież i bez nich Łukaszenka mógł podjąć swoją "tyrańską" decyzję o ochronie swoich lasów i zakazać prostego eksportu - produkty wysokoprzetworzone są opłacalniejsze.

Dywersyfikacja w energetyce miała wg. zielonych podnosić bezpieczeństwo energetyczne?

To zastanówmy się. W jednej z 70 kopalń dochodzi do zawału. Pozostałe 69 musi zwiększyć produkcję o jedną siedemdziesiątą część. Widzicie jakieś "zagrożenia wynikłe z monokultury węglowej ?

Rynek biomasy jest de facto mały, młody, niestabilny i charakteryzuje się pazernością dostawców, którzy jeszcze nie wiedzą, że dobry biznes to jest wtedy, gdy jest mała marża duży obrót. Ale nawet pomimo żalów, jak wyżej wyobraźmy sobie, że dostawca jest uczciwy, ale w okresie między Bożym Narodzeniem, a Trzech Króli spadł śnieg i do lasu ciężko wjechać, wszak to nie są drogi w pierwszej kolejności zimowego utrzymania. Efekt - bezpośrednie zagrożenie produkcji. Może też być tak, że jednego roku były wichury i wiatrołomów jest dużo, a w następnym roku drewna nie będzie, bo plan pozyskania przekroczony. Z życia wzięte.

Na szczęście elektrociepłowni opartych na biomasie mamy mało. Jednak w ich przypadku dowolne zakłócenie na małym, słabym rynku biomasy wygeneruje poważne zagrożenia. Tym poważniejsze, że wielcy decydenci (Rząd), z początku będzie to lekceważył. (Importowaliśmy z Rosji trochę drewna - pal ich licho, stołki i wersalki umiemy robić sami).

Więc przerwa w dostawie biomasy może dla kogoś oznaczać zaprzestanie ogrzewania całego miasta. Zanim lokalni działacze narobią rabanu ludzie sporo wymarzną. Z początku ich głos będzie lekceważony, zwłaszcza przez resztę, która będzie ogrzewana bezpiecznym, starym, dobrym węglem.

Magazynowanie węgla na zimę jest objęte przepisami. Spróbujcie zrobić podobny do węgla zapas biomasy o wyraźniej niższej wartości opałowej i gęstości nasypowej.

Natomiast biomasa ma jedną zaletę - możemy ją spalać stabilnie. Także i wtedy, gdy jest zimno, nie ma słońca i wiatru. Spojrzyjcie jeszcze raz na rys.1.18. w artykule Świat wykresów uporządkowanych.

Niemcy 2021,
moc zainstalowaną podajemy kolejno dla biomasy / fotowoltaiki 8400 / 53302 MW.
Średnią moc na produkcji podajemy kolejno dla biomasy / fotowoltaiki 4476 / 5320 MW.
(W obu przypadkach dane wg. Entsoe).

Dlatego, mimo wszystkich opisanych wyżej wad zielone bilanse ratowane są biomasą, a Niemcy to przykład najlepszy.

Z biomasy w Niemczech produkuje się prawie tyle samo energii elektrycznej, co ze słońca, chociaż moc instalacji biomasowych jest od fotowoltaiki 6 razy mniejsza.

Bo od fotowoltaiki gorszego źródła nie ma. 10.06.2022.