Dlaczego biopaliwa zamiast paliw kopalnych?

Przyśpieszony rozwój cywilizacyjny na Ziemi w XX wieku spowodował gwałtowny wzrost zapotrzebowania na energię. Wytwarzanie energii na potrzeby produkcji dóbr oraz zaspokojenia bytowych potrzeb ludzi spowodowało wzrost zawartości dwutlenku węgla w atmosferze o kilkadziesiąt procent. Wzrost ten powoduje ocieplenie planety i zmiany klimatyczne, które grożą nieobliczalnymi skutkami w perspektywie krótko i długoterminowej. W celu uniknięcia trudnych do przewidzenia kataklizmów uznano, że podstawowym obowiązkiem ludzkości na początku XXI wieku jest ograniczenie emisji CO₂ z wszystkich procesów technologicznych. Wyzwaniu temu patronuje Organizacja Narodów Zjednoczonych.

Głównymi działaniami mogącymi ograniczyć emisje CO₂ do atmosfery są:

•  zmniejszenie zużycia energii, co uzyskuje się przez przeprowadzenie prac termo-modernizacyjnych polegających na ociepleniu zewnętrznych przegród budowlanych, wymianie okien i drzwi, modernizacji i automatyzacji wewnętrznej instalacji centralnego ogrzewania oraz ciepłej wody użytkowej;
•  zwiększenie sprawności przetwarzania energii chemicznej paliw na energię użyteczną, co uzyskuje się przez zastosowanie do ogrzewania kotłów, pieców, kominków i instalacji o wysokich sprawnościach, cechujących się nowoczesną konstrukcją i automatyzacją sterowania pracą urządzeń;
• zwiększenie wykorzystania Odnawialnych Zasobów Energii, co uzyskuje się przez zastępowanie paliw kopalnych (węgla, oleju i gazu) paliwami odnawialnymi (drewno, słoma, biogaz) oraz systemami wykorzystującymi energię słoneczną (kolektory słoneczne) czy geotermalną (pompy ciepła).

Użytkownik energii dla potrzeb grzewczych ma wpływ na wszystkie wyżej wymienione działania.

Korzyści ekonomiczne

Zasoby paliw kopalnych (oleju i gazu ziemnego) będą się kończyły w ciągu życia użytkownika. Zwiększony popyt przy zmniejszającej się z czasem podaży będzie powodował duży wzrost ich cen. Paliwa kopalne będą stawały się coraz trudniej dostępne dla mniej zasobnych społeczeństw. Cena węgla będzie podążała za ceną oleju i gazu, co będzie powodowało nieopłacalność stosowania tego paliwa w małych kotłach.

Odwrotne tendencje będą natomiast kształtowały rynek biopaliw stałych, który jest rynkiem lokalnym. Zwiększone zużycie będzie powodowało zwiększoną produkcję. Większa produkcja sprzyja zmniejszeniu kosztów jednostkowych. Cena biopaliw powinna kształtować się na bazie kosztów i stawać się niezależną od zmian cen paliw kopalnych na rynkach światowych.

Korzyści dla środowiska

Wszystkie produkty roślinne zaliczane są do paliw odnawialnych z tego względu, że ich masa organiczna formowana jest w procesie fotosyntezy z wody i pochłanianego z atmosfery dwutlenku węgla, co powoduje, że ich spalanie nie przyczynia się do zwiększenia w atmosferze koncentracji cząstek CO2 , gdyż te pochłaniane są przez nowo rosnące rośliny uprawiane na cele energetyczne.

Przykładem kształtowania się masy organicznej jest poniższy wzór reakcji chemicznej w procesie fotosyntezy:

Oprócz ograniczenia emisji CO₂, zastosowanie biopaliw przyczynia się również do znaczącego zmniejszenie emisji innych gazów i pyłów szkodliwych dla człowieka, takich jak SO₂, CO, C_nH_m, NO_x, szczególnie gdy emisja tych gazów i pyłów odbywa się z niskich kominów. Tzw. oznacza, że zanieczyszczenia dostają się do powietrza, które jest wdychane przez ludzi.

Najbardziej popularne w Polsce paliwo, jakim jest węgiel kamienny, jest najgorszym paliwem dla małych kotłów, ze względu na powodowanie największej emisji gazów trujących. Natomiast węgiel spalany w dużych kotłowniach, elektrociepłowniach i elektrowniach nie stanowi tak dużego zagrożenia, ze względu na istniejące tam systemy oczyszczania spalin, wysokie kominy i wysokosprawne urządzenia sterowane automatycznie.

Korzyści społeczne

Biopaliwa stałe mogą być wytworzone na plantacjach leśnych i rolnych. Przyjmuje się, że drewno energetyczne z lasu to drewno najgorszej jakości, nie nadające się do innego komercyjnego wykorzystania. Zwiększenie podaży tego drewna jest możliwe tylko dzięki dokładniejszemu „wyzbieraniu” nieużytecznych odpadów leśnych, które obecnie nadal pozostają w lesie w nadmiernej ilości. Natomiast produkcja biopaliw stałych na użytkach rolnych ma w Polsce bardzo duże możliwości rozwojowe. Szacuje się, że do zagospodarowania na cele upraw energetycznych będzie ok. 3 mln ha gruntów rolnych. Wydajność wysokokulturowych upraw może wynieść 15 ton suchej masy z hektara. Przyjmując o połowę mniejszą średnią wydajność z hektara rocznie tj. 7,5 tony, otrzymujemy ok. 100 GJ energii zawartej w paliwie. Jest to ilość, która jest potrzebna do ogrzania jednego domu jednorodzinnego. Koszt tej masy energetycznej wynosi ok. 1 000 zł. Korzyści finansowe są łatwe do przeliczenia w zależności od areału przeznaczonego pod uprawy. W skali kraju możliwe jest wykreowanie ponad 100 000 miejsc pracy przy produkcji biopaliw z upraw energetycznych.

Dostępność technologii

W ostatnim dziesięcioleciu obserwuje się niezwykle przyspieszony rozwój technologii spalania biomasy stałej. Produkuje się kotły o mocach od kilkunastu kW do kilkuset MW z zastosowaniem do ogrzewania domów jednorodzinnych, osiedli i miast. Sprawności tych kotłów przekraczają 90%, a emisje gazów szkodliwych i pyłów są porównywalne z emisjami z najlepszych kotłów olejowych i gazowych z tą przewagą, że dla biopaliw bilans CO₂ jest równy zero. Stopień automatyzacji nawet małych kotłów pozwala je uznać za niemal bezobsługowe, bo są wyposażone w instalacje automatycznego podawania paliwa, usuwania popiołu i sterowania procesem spalania. Ceny spadają i zaczynają być porównywalne z cenami instalacji olejowych.