ZNACZENIE BIOETANOLU W WYPEŁNIANIU OBOWIĄZKU STOSOWANIA PALIW ODNAWIALNYCH.pdf

(292 KB) Pobierz

Inżynieria Ekologiczna Nr 28, 2012

Halina Marczak 1

ZNACZENIE BIOETANOLU W WYPEŁNIANIU OBOWIĄZKU

STOSOWANIA PALIW ODNAWIALNYCH W TRANSPORCIE

Streszczenie. Przedstawiono potrzeby i potencjał produkcyjny bioetanolu do zastosowań w

sektorze transportu w Polsce. Omówiono aspekty energetyczne produkcji bioetanolu z ziarna

kukurydzy. Duże znaczenie w produkcji bioetanolu do zastosowań w sektorze transportu po-

winny mieć surowce, z których można otrzymać paliwo o wartości wskaźnika energetycznego

powyżej jedności.

Słowa kluczowe: bioetanol, potencjał produkcyjny bioetanolu, cele wskaźnikowe, wskaźnik

energetyczny dla biopaliw.

WSTĘP

Ograniczone zasoby kopalnych surowców energetycznych, których tempo zużycia

rośnie wraz z rozwojem gospodarczym oraz nadmierne zanieczyszczenie środowiska

sprawiają, że wzrasta zarówno w skali kraju jak i świata znaczenie źródeł energii

odnawialnej.

Na zwiększenie udziału energii odnawialnej w bilansie paliwowo-energetycznym

kraju wpływa promowanie i wprowadzanie instrumentów wspierających rozwój trwa-

łych inwestycji w zakresie wytwarzania energii odnawialnej oraz jej nośników. Takie

instrumenty jak, np. zwolnienia lub ulgi podatkowe, inansowanie badań i rozwoju

technologii, subsydia inwestycyjne, gwarantowane ceny zakupu energii odnawialnej

zachęcają potencjalnych przedsiębiorców do podejmowania inwestycji w sektorze

energetyki odnawialnej.

Realizację powyższego celu wspierać może również ustalenie obowiązkowych

poziomów udziału energii ze źródeł odnawialnych w strukturze zużycia konwencjo-

nalnych nośników energii i horyzontów czasowych, w których poziomy te powinny

zostać osiągnięte. Krajowe cele wskaźnikowe w tym zakresie zostały sprecyzowane

i opublikowane w 2000 r. w dokumencie „Strategia rozwoju energetyki odnawialnej”

[10], zakładają one zwiększenie udziału energii odnawialnej w bilansie paliwowo-

-energetycznym kraju do 7,5% w 2010 r. i do 14% w 2020 r. W sektorze transportu

cele wskaźnikowe określają łączny udział biokomponentów i biopaliw ciekłych w

1 Instytut Silników Spalinowych, Transportu i Ekologii, Wydział Mechaniczny, Politechnika

Lubelska, e-mail: h.marczak@pollub.pl

102

928349262.278.png

Inżynieria Ekologiczna Nr 28, 2012

ogólnym zużyciu paliw w tym sektorze. Cele te na lata 2008–2013, zgodnie z rozpo-

rządzeniem Rady Ministrów [8] przedstawia tabela 1.

W tabeli 2 zestawiono krajowe cele wskaźnikowe wyrażone przez procentowe

udziały estrów metylowych kwasów tłuszczowych w ogólnym zużyciu oleju napę-

dowego i kolejno etanolu w całkowitej ilości zużytej benzyny silnikowej. Wartości

podane w tabeli 2 ustalono przy założeniu, że narodowe cele wskaźnikowe zostaną

osiągnięte przez stosowanie tylko, odpowiednio, estrów metylowych kwasów tłusz-

czowych i alkoholu etylowego.

Parlament i Rada Europejska również wyrażają pogląd, że korzystny wpływ na

rozwój energetyki odnawialnej ma ustalanie celów wskaźnikowych wyrażających

wymagane udziały energii ze źródeł odnawialnych w całkowitym zużyciu energii

we Wspólnocie Europejskiej i osobno dla poszczególnych krajów członkowskich.

W dyrektywie 2009/28/WE [1] założono następujące cele wskaźnikowe: udział na

poziomie 20% energii ze źródeł odnawialnych w całkowitym zużyciu energii brutto

we Wspólnocie do 2020 r. i minimalny obowiązkowy cel uzyskania łącznie w krajach

UE do 2020 r. udziału na poziomie 10% biopaliw w ogólnym zużyciu benzyny i oleju

napędowego w sektorze transportu.

Tabela 1. Narodowe cele wskaźnikowe dla biokomponentów i biopaliw ciekłych na lata

2008–2013 [8]

Narodowe cele wskaźnikowe, % (udział liczony według wartości energetycznej)

2008 r.

2009 r.

2010 r.

2011 r.

2012 r.

2013 r.

3,45

4,6

5,75

6,2

6,65

7,1

Tabela 2. Narodowe cele wskaźnikowe dla biokomponentów i biopaliw ciekłych na lata 2008–

2013 wyrażone przez ich udział ilościowy w ogólnym zużyciu paliw silnikowych

Współczynnik

przeliczeniowy

udziału

wg wartości

energetycznej

na udział

ilościowy

Narodowe cele wskaźnikowe, % wag. lub % obj.

Rok

Wyszczególnienie

2008

2009

2010

2011

2012

2013

Udział estrów

metylowych kwasów

tłuszczowych

w całkowitym zużyciu

oleju napędowego

1,1622 1)

4,0096

5,3461 6,6827 7,2056

7,7286

8,2516

Udział etanolu

w ogólnym zużyciu

benzyny silnikowej

1,5926 2)

5,4945

7,3260 9,1575 9,8741 10,5908 11,3075

1) dla wartości energetycznej estru metylowego kwasów tłuszczowych 37 MJ/kg i dla czystego oleju

napędowego 43 MJ/kg (dyrektywa 2009/28/WE [1]).

2) dla wartości energetycznej bioetanolu 27 MJ/kg i dla benzyny silnikowej 43 MJ/kg.

103

928349262.299.png

928349262.310.png

928349262.001.png

928349262.012.png

928349262.023.png

928349262.034.png

928349262.045.png

928349262.056.png

928349262.067.png

928349262.078.png

928349262.089.png

928349262.100.png

928349262.111.png

928349262.122.png

928349262.133.png

928349262.144.png

928349262.155.png

928349262.166.png

928349262.177.png

928349262.187.png

928349262.198.png

928349262.209.png

928349262.220.png

928349262.231.png

928349262.242.png

928349262.251.png

928349262.252.png

928349262.253.png

928349262.254.png

928349262.255.png

928349262.256.png

928349262.257.png

928349262.258.png

928349262.259.png

928349262.260.png

928349262.261.png

928349262.262.png

928349262.263.png

928349262.264.png

928349262.265.png

928349262.266.png

928349262.267.png

928349262.268.png

928349262.269.png

928349262.270.png

928349262.271.png

928349262.272.png

928349262.273.png

928349262.274.png

928349262.275.png

928349262.276.png

928349262.277.png

928349262.279.png

928349262.280.png

928349262.281.png

928349262.282.png

928349262.283.png

928349262.284.png

928349262.285.png

928349262.286.png

928349262.287.png

928349262.288.png

928349262.289.png

928349262.290.png

928349262.291.png

928349262.292.png

928349262.293.png

928349262.294.png

928349262.295.png

928349262.296.png

928349262.297.png

928349262.298.png

928349262.300.png

928349262.301.png

928349262.302.png

928349262.303.png

928349262.304.png

928349262.305.png

928349262.306.png

928349262.307.png

928349262.308.png

928349262.309.png

928349262.311.png

928349262.312.png

928349262.313.png

928349262.314.png

928349262.315.png

928349262.316.png

928349262.317.png

928349262.318.png

Inżynieria Ekologiczna Nr 28, 2012

Dla osiągnięcia celu wspólnotowego, a mianowicie udziału na poziomie 20%

energii odnawialnej w całkowitym zużyciu energii brutto we Wspólnocie, zostały

określone z uwzględnieniem potencjału energii odnawialnej w poszczególnych krajów

członkowskich, obowiązkowe cele dla tych krajów. Dla Polski ustalony cel ogólny

to udział na poziomie 15% energii ze źródeł odnawialnych w końcowym zużyciu

energii brutto w 2020 r.

Zgodnie ze stanowiskiem przyjętym przez Parlament i Radę Europejską, obo-

wiązek uzyskania w sektorze transportu udziału energii ze źródeł odnawialnych, w

tym również z biopaliw na poziomie 10% jest skierowany do wszystkich państw

członkowskich.

POTENCJAŁ PRODUKCYJNY BIOETANOLU W POLSCE

Według danych Ministerstwa Rolnictwa i Rozwoju Wsi zużycie benzyn w Polsce w

2009 r. kształtowało się na poziomie 5215 tys. m 3 , w tym zużycie bioetanolu wyniosło

293,6 tys. m 3 (wg GUS zużycie benzyn w 2009 r. wynosiło 4167 tys. Mg, a w 2010

r.: 4077 tys. Mg). Produkcja krajowa bioetanolu do zastosowań jako biokomponent w

2009 r. osiągnęła wartość 165,25 tys.m 3 (130,714 tys. Mg), co stanowi ok. 56% ogól-

nej ilości bioetanolu wprowadzonego w 2009 r. do obrotu wraz z benzyną (pozostała

ilość bioetanolu pochodziła z importu). Całkowita produkcja alkoholu etylowego w

2009r. osiągnęła wartość 205,8 tys.m 3 (tab. 3).

Tabela 3. Rodzaje surowców i wielkość produkcji alkoholu etylowego w Polsce w 2009 r.

Produkcja etanolu

Surowiec

tys. m 3

tys. Mg 1)

Zboża

171,8

135,89

Melas

23,4

18,51

Ziemniaki

4,1

3,24

Inne

6,5

5,14

Razem

205,8

162,78

1) uwzględniono gęstość etanolu 791 kg/m 3 [9].

Udział etanolu wytworzonego ze zbóż w całkowitej ilości etanolu stanowi 83,45

%, z melasy 11,37%, z ziemniaków 1,99%, a z innych surowców 3,16%.

Zapotrzebowanie na surowce (zboża, melas, ziemniaki) do wytworzenia w/w

ilości alkoholu etylowego prezentuje tabela 4.

Krajowe zapotrzebowanie na biokomponent w postaci bioetanolu, przy uwzględ-

nieniu, że tylko bioetanol będzie brany pod uwagę przy realizacji narodowych celów

wskaźnikowych zamieszczono w tabeli 5.

104

928349262.319.png

928349262.002.png

928349262.003.png

928349262.004.png

928349262.005.png

928349262.006.png

928349262.007.png

928349262.008.png

928349262.009.png

928349262.010.png

928349262.011.png

928349262.013.png

928349262.014.png

928349262.015.png

928349262.016.png

928349262.017.png

928349262.018.png

928349262.019.png

928349262.020.png

928349262.021.png

928349262.022.png

928349262.024.png

928349262.025.png

928349262.026.png

928349262.027.png

928349262.028.png

928349262.029.png

928349262.030.png

928349262.031.png

928349262.032.png

928349262.033.png

928349262.035.png

928349262.036.png

928349262.037.png

928349262.038.png

Inżynieria Ekologiczna Nr 28, 2012

Tabela 4. Ilości surowców przetworzonych na alkohol etylowy w gorzelniach w Polsce w 2009 r.

Udział

przetworzonego

surowca

w całkowitej jego

produkcji, %

Średnia ilość

surowca na

1 dm 3 etanolu,

kg/dm 3 [6]

Ilość

przetworzonego

surowca, tys. Mg

Produkcja surowca

ogółem, tys. Mg

Surowiec

Zboża

2,9

498,2

29827 [6]

1,67

Melas

3,3

77,2

356,8 [3]

21,63

Ziemniaki

12,5

51,25

9703 [12]

0,53

Tabela 5. Zapotrzebowanie na bioetanol niezbędne do wypełnienia narodowych celów wskaź-

nikowych

Rok

Parametr

Jednostka

2009

2010

2011

2012

2013

udział

w % wartości

energetycznej

4,6

5,75

6,2

6,65

7,1

Narodowe cele

wskaźnikowe (NCW)

% wag.

lub % obj.

7,3260

9,1575

9,8741

10,5908

11,3075

tys. Mg

4167 1)

4077 1)

4077 *

4077 *

4077 *

Zużycie benzyn

silnikowych

tys. m 3

5215

5400 **

5400 *

5400 *

5400 *

Zapotrzebowanie na

bioetanol spełniające

NCW wyrażone

w % wag. (% obj.)

tys. Mg

305,3

373,4

402,6

431,8

461,0

tys. m 3

382

494,5

533,2

571,9

610,6

1) dane GUS [3].

* przyjęto wartość z 2010 r.

** uwzględniono gęstość benzyny 0,755 Mg/m 3 [9].

Zdolności produkcyjne zadeklarowane przez 443 polskie przedsiębiorstwa

uprawnione do produkcji alkoholu etylowego wpisane do rejestru (stan na 2009 r.) wy-

noszą 1221 tys. m 3 [6]. Liczba gorzelni czynnie produkujących etanol to 179. Z kolei

liczba przedsiębiorstw produkujących bioetanol do stosowania jako biokomponent

wynosi 14 (stan na koniec 2009 r.) o zadeklarowanych zdolnościach produkcyjnych

725 tys. m 3 . Biorąc pod uwagę ilość wytworzonego w 2009 r. bioetanolu do zastosowań

jako biokomponent, zdolności produkcyjne tych przedsiębiorstw wykorzystane były

tylko w 22,8%. Polska dysponuje więc dużym potencjałem produkcyjnym alkoholu

etylowego i bioetanolu do zastosowań jako składnik paliw w sektorze transportu.

WYDAJNOŚĆ ETANOLU I KOSZTY PRODUKCJI

W ZALEŻNOŚCI OD RODZAJU SUROWCA

Wielkość produkcji bioetanolu zależy w istotny sposób od popytu na ten produkt.

Zbyt bioetanolu zależy z kolei od jego ceny pozostającej w relacji z kosztami produk-

105

928349262.039.png

928349262.040.png

928349262.041.png

928349262.042.png

928349262.043.png

928349262.044.png

928349262.046.png

928349262.047.png

928349262.048.png

928349262.049.png

928349262.050.png

928349262.051.png

928349262.052.png

928349262.053.png

928349262.054.png

928349262.055.png

928349262.057.png

928349262.058.png

928349262.059.png

928349262.060.png

928349262.061.png

928349262.062.png

928349262.063.png

928349262.064.png

928349262.065.png

928349262.066.png

928349262.068.png

928349262.069.png

928349262.070.png

928349262.071.png

928349262.072.png

928349262.073.png

928349262.074.png

928349262.075.png

928349262.076.png

928349262.077.png

928349262.079.png

928349262.080.png

928349262.081.png

928349262.082.png

928349262.083.png

928349262.084.png

928349262.085.png

928349262.086.png

928349262.087.png

928349262.088.png

928349262.090.png

928349262.091.png

928349262.092.png

928349262.093.png

928349262.094.png

928349262.095.png

928349262.096.png

928349262.097.png

928349262.098.png

928349262.099.png

928349262.101.png

928349262.102.png

928349262.103.png

928349262.104.png

928349262.105.png

928349262.106.png

928349262.107.png

928349262.108.png

928349262.109.png

928349262.110.png

928349262.112.png

928349262.113.png

928349262.114.png

928349262.115.png

928349262.116.png

928349262.117.png

928349262.118.png

928349262.119.png

928349262.120.png

928349262.121.png

928349262.123.png

928349262.124.png

928349262.125.png

928349262.126.png

928349262.127.png

928349262.128.png

928349262.129.png

928349262.130.png

928349262.131.png

928349262.132.png

928349262.134.png

928349262.135.png

928349262.136.png

928349262.137.png

928349262.138.png

928349262.139.png

928349262.140.png

928349262.141.png

928349262.142.png

928349262.143.png

928349262.145.png

928349262.146.png

928349262.147.png

928349262.148.png

928349262.149.png

928349262.150.png

928349262.151.png

928349262.152.png

928349262.153.png

928349262.154.png

928349262.156.png

928349262.157.png

928349262.158.png

928349262.159.png

928349262.160.png

928349262.161.png

928349262.162.png

928349262.163.png

928349262.164.png

928349262.165.png

928349262.167.png

928349262.168.png

928349262.169.png

928349262.170.png

928349262.171.png

928349262.172.png

928349262.173.png

928349262.174.png

928349262.175.png

928349262.176.png

928349262.178.png

928349262.179.png

928349262.180.png

928349262.181.png

Inżynieria Ekologiczna Nr 28, 2012

cji. Konkurencyjne dla polskich gorzelni, zwłaszcza rolniczych, są przedsiębiorstwa

zagraniczne, w których koszty produkcji bioetanolu są niższe. Większą pozycję na

rynku mają ponadto duże przedsiębiorstwa, których proil działalności obejmuje,

poza produkcją surowego alkoholu etylowego i bioetanolu jako bioskładnika paliw,

również przetwarzanie odpadów technologicznych w celu wytworzenia zbywalnych

produktów użytecznych - głównie preparatów białkowych (glutenu) z ziaren zbóż i

preparatów paszowych z wywaru. Wykorzystanie produktów ubocznych z produkcji

podstawowej wpływa na poprawę ekonomiki wytwarzania etanolu [5].

W kosztach wytwarzania etanolu znaczący udział mają koszty surowca. Średni

koszt wytworzenia bioetanolu w Polsce to 1,95 zł/dm 3 (stan na 2009 r.) [6]. Orienta-

cyjnie, koszty surowca skrobiowego stanowią od 60 % do 75 % kosztów wytwarzania

etanolu [11]. W związku z powyższym uzasadnione jest podejmowanie działań umożli-

wiających zastosowanie w procesie produkcji etanolu tanich surowców celulozowych.

Mniejszy, aczkolwiek zauważalny (niepomijalny) wpływ na ekonomikę wytwarzania

etanolu ma wprowadzanie innowacji technologicznych, których celem jest obniżenie

kosztów produkcji alkoholu etylowego.

Rodzaj surowca ma wpływ na ilość alkoholu etylowego otrzymanego z tego

surowca. Wydajność etanolu z wybranych surowców skrobiowych według danych

literaturowych zawiera tabela 6.

Tabela 6. Wydajność etanolu z wybranych surowców skrobiowych

Masa

surowca

na 1 dm 3

etanolu, kg

Wydajność etanolu

Wydajność etanolu

Zawartość

skrobi,

% [7]

Średni plon

kg/ha [7]

Surowiec

dm 3 /kg

surowca [7]

kg/kg

surowca 1)

kg/ha

m 3 /ha 1)

Ziemniaki

17

0,120

0,095

8,33

16000

1520

1,922

Żyto

62

0,390

0,308

2,56

2800

862

1,090

Kukurydza

65

0,417

0,330

2,4

8000

2640

3,338

1) obliczenia własne dla gęstości etanolu 0,791 kg/dm 3 .

Z tabeli 6. wynika, że najwięcej etanolu w przeliczeniu na powierzchnię upraw

można uzyskać z ziarna kukurydzy. Niewiele różnią się natomiast wydajności etanolu

odniesienie do jednostki masy takich surowców jak żyto i kukurydza.

Dla porównania w tabeli 7 zestawiono dane dotyczące teoretycznej wydajności

etanolu z surowców zawierających cukry fermentowane.

Z porównania buraków cukrowych i melasu buraczanego jako surowców do

produkcji etanolu wynika, że pod względem wydajności etanolu z jednostki masy

surowca korzystniej wypada melas buraczany.

Przeciętna wydajność etanolu celulozowego, tj. produkowanego z surowców

zawierających celulozę, m.in. z drewna, słomy oraz innych niejadalnych części roślin

wynosi ok. 0,42 dm 3 /kg surowca [11].

106

928349262.182.png

928349262.183.png

928349262.184.png

928349262.185.png

928349262.186.png

928349262.188.png

928349262.189.png

928349262.190.png

928349262.191.png

928349262.192.png

928349262.193.png

928349262.194.png

928349262.195.png

928349262.196.png

928349262.197.png

928349262.199.png

928349262.200.png

928349262.201.png

928349262.202.png

928349262.203.png

928349262.204.png

928349262.205.png

928349262.206.png

928349262.207.png

928349262.208.png

928349262.210.png

928349262.211.png

928349262.212.png

928349262.213.png

928349262.214.png

928349262.215.png

928349262.216.png

928349262.217.png

928349262.218.png

928349262.219.png

928349262.221.png

928349262.222.png

928349262.223.png

928349262.224.png

928349262.225.png

928349262.226.png

928349262.227.png

928349262.228.png

928349262.229.png

928349262.230.png

928349262.232.png

928349262.233.png

928349262.234.png

928349262.235.png

928349262.236.png

928349262.237.png

928349262.238.png

928349262.239.png

928349262.240.png

928349262.241.png

928349262.243.png

928349262.244.png

928349262.245.png

928349262.246.png

928349262.247.png

928349262.248.png

928349262.249.png

928349262.250.png

Plik z chomika:

ANALITYKA_CHEMICZNA

Inne pliki z tego folderu:

technologia wytwarzania bioetanolu.pdf (577 KB)
Otrzymywanie bezwodnego bioetanolu.pdf (1452 KB)
WPŁYW KOSZTÓW PRODUKCJI PSZENICY OZIMEJ ORAZ PODATKÓW NA CENĘ BIOETANOLU.pdf (242 KB)
ZNACZENIE BIOETANOLU W WYPEŁNIANIU OBOWIĄZKU STOSOWANIA PALIW ODNAWIALNYCH.pdf (292 KB)
WSKAŹNIKI EFEKTYWNOŚCI PRODUKCJI BIOETANOLU.pdf (356 KB)

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin