Co to jest biogaz?

Na początek warto wyjaśnić, co to jest ten biogaz, bowiem większości kojarzy się z czymś organicznym i co tu dużo mówić "śmierdzącym". W rzeczywistości i zgodnie z ustawą o odnawialnych źródłach energii biogaz to gaz pozyskany z biomasy, w szczególności z instalacji przeróbki odpadów zwierzęcych lub roślinnych, oczyszczalni ścieków oraz składowisk odpadów. Czyli jest pochodzenia organicznego. Co do zapachu, to akurat biogaz jest bezwonny, bowiem w ponad połowie (50-65%) składa się z metanu oraz w 30-45% z dwutlenku węgla, które z natury są gazami bez zapachu. Dodatkowo zawiera jeszcze odrobinę pary wodnej, tlenu, azotu i siarkowodoru.

Biogaz wytwarzany jest w procesie fermentacji beztlenowej przez bakterie metanogenne z różnego rodzaju surowców organicznych, takich jak odpady rolno-spożywcze, odchody zwierzęce czy osady ściekowe. Zatem miejscami, gdzie taki biogaz de facto powstaje są składowiska odpadów, biogazownie rolnicze oraz oczyszczalnie ścieków. A w naturze biogaz tworzy się na bagnach i torfowiskach.

Komory fermentacyjne przy nowojorskiej oczyszczalni ścieków Newtown Creek w Greenpoint na Brooklynie. Źródło: Energy.gov

Szlachetny biogaz, czyli biometan

Biogaz prosto ze składowiska lub z komór fermentacyjnych może być użyty jako paliwo do gotowania czy ogrzewania, aczkolwiek dzieje się to raczej w krajach rozwijających się, takich jak Indie czy Bangladesz. Natomiast żeby biogaz wykorzystać jako paliwo w silnikach musi on zostać uszlachetniony, czyli oczyszczony z niepotrzebnych składników tak, aby osiągnął 96-98% metanu w swoim składzie. W grę wchodzą oczywiście procesy chemiczne typu absorpcja i adsorpcja.

Gdy mamy już uszlachetniony biogaz, czyli biometan, który składem praktycznie nie odbiega od gazu, który mamy w kuchenkach, można go sprężyć i wykorzystywać do różnych celów, np. jako paliwo w pojazdach silnikowych. Na koniec 2014 roku w Europie funkcjonowało ponad 17 tys. instalacji produkujących biogaz (wzrost o 18% w stosunku do roku 2013) oraz 367 instalacji uszlachetniających biogaz do biometanu (niestety żadnej w Polsce).

Instalacje biogazowe w Europie na koniec 2014 r. Źródło: European Biogas Association

Polsce niestety brakuje obecnie przepisów, które umożliwiałyby oraz wspierałyby uszlachetnianie biogazu, tak aby wtłaczać go do sieci gazowej, a także zasilać np. biogazowe autobusy. Pojawiają się informacje, że w związku z pracami nad nową ustawą o OZE obecny rząd ma zamiar skupić się na biogazowniach, więc może przy okazji zająłby się czymś, co faktycznie przyniosłoby pozytywny efekt dla środowiska (w przeciwieństwie do niszczenia energetyki wiatrowej oraz rezygnacji z prosumentów). Skoro w Polsce nie ma dobrego klimatu do wykorzystania biogazu w transporcie publicznym, to gdzie szukać dobrych przykładów?

Biogazowe autobusy w Lille

We francuskim mieście Lille już ponad 25 lat temu zaczęto myśleć o wykorzystywaniu alternatywnych i ekologicznych paliw w celu ograniczania szkodliwych emisji z transportu (tlenków azotu, tlenków siarki, pyłów). W 1990 roku lokalne władze postanowiły zacząć wykorzysywtać biogaz wytwarzany w oczyszczalni ścieków. Zamiast spalać go we flarze zdecydowano się na zakup bio-autobusów. Pierwsze autobusy zasilane biometanem, w liczbie 4 sztuk, pojawiły się w 1994 roku.

Jeden z pierwszych biogazowych autobusów Renault w Lille. Źródło: Prezentacja Biogasmax Lille Métropole, Polis

W międzyczasie połowa floty autobusowej w mieście została wymieniona na zasilaną gazem ziemnym oraz powstały dwa zakłady recyklingu, które miały zagospodarować rosnące ilości odpadów. W 2006 roku obszar metropolitalny Lille stał się głównym koordynatorem programu Biogasmax, którego celem było udowodnienie pod względem możliwości technicznych i uwzględniając ekonomię sensu wykorzystania odpadów jako źródła paliwa w pojazdach.

W rezultacie tego projektu rocznie przerabiane są odpady w ilości 108 000 ton produkując przy tym ponad 4 miliony m³ biogazu (taka ilość odpowiada 4,5 mln m³ oleju napędowego). A gdzie te ekologiczne autobusy? W 2005 roku połowę autobusów stanowiły już autobusy gazowe, które zakupione zostały dzięki wsparciu z programu Trendsetter. Obecnie wszystkie 430 autobusów jeżdżących po aglomeracji Lille są napędzane biogazem (częściowo zmieszanym z gazem ziemnym).

Irisbus Citelis 18 GNC w Lille. Źródło: Olivier Meyer, www.transbus.org

Biogazowe autobusy w Lille tankowane są bezpośrednio w trzech zajezdniach autobusowych zlokalizowanych po sąsiedzku z zakładami wytwarzającymi biogaz. Do tego od 2011 roku biometan wytworzony dzięki utylizacji odpadów oraz oczyszczaniu ścieków trafia również do lokalnej sieci gazowej. Część biogazu jest też wykorzystywana do produkcji prądu i ciepła, a osady pofermentacyjne stanowią znakomity nawóz. Również część śmieciarek jeździ na biogazie zamykając w ten sposób cykl wytwórczy biogazu.

Coraz więcej biogazu w autobusach

Nie tylko Francuzi z Lille mają możliwość jeżdżenia ekologicznymi autobusami. Od roku w Wielkiej Brytanii funkcjonuje pilotażowe połączenie pomiędzy Bristol Airport a centrum Bath. Biogazowy autobus kursuje dzięki biogazowi pochodzącemu z odpadów oraz miejskich ścieków. Oklejony jest dość charakterystycznie i sugestywnie, przez co mieszkańcy nazywają go pieszczotliwie „numerem 2”.

Biogazowy autobus Scania Enviro 300 w Bristolu. Źródło: Fastco Exist

Autobus „na kupę” stał się atrakcją również w związku z tym, że Bristol w 2015 roku zdobył tytuł Zielonej Stolicy Europy. Po roku testów dwie lokalne firmy przewozowe chcą zakupić biogazowe autobusy (łącznie nawet 130 sztuk) korzystając przy tym ze specjalnego funduszu w ramach programu niskoemisyjnych pojazdów.

Również Szwedzi mogą pochwalić się tym, że korzystają z biogazu w transporcie miejskim. Na koniec 2014 roku blisko 60% wyprodukowanego biometanu było wykorzystywane do napędu blisko 50 tys. pojazdów, w tym ponad 2,3 tys. autobusów, co stanowi 17% wszystkich autobusów w tym kraju. Biogazowe autobusy jeżdżą między innymi w Sztokholmie (ponad 25% floty), Malmö czy Linköping (tu nawet pociąg jeździ na biogazie).

Część z europejskich miast, takich jak Bergen i Oslo w Norwegii, Sztokholm, Tartu i Tallin w Estonii, litewskie Kowno, a także Rzeszów czy Toruń w latach 2009-2014 brało udział w programie Baltic Biogas Bus. Jego celem było ograniczenie wpływu transportu miejskiego na środowisko poprzez zmniejszenie emisji gazów cieplarnianych, zanieczyszczeni oraz hałasu. Raport podsumowujący ten program pokazuje, że warto inwestować w biogazowe autobusy, bowiem w większości wymienionych miast po ulicach dzień w dzień kursują autobusy zasilane biometanem albo przynajmniej gazem ziemnym. Część z miast postawiła również na autobusy hybrydowe.

W norweskim Bergen w zeszłym roku zaczął kursować autobus jeszcze bardziej podnoszący ekologiczny poziom – elektryczno-biogazowa hybryda. Wyprodukowany przez belgijską firmę VanHool pojazd o nazwie Exqui.City 24 wygląda kosmicznie, trochę jak 24-metrowej długości połączenie autobusu z tramwajem. Kosmiczna też jest cena – 1 milion Euro (to tyle ile kosztuje siedem Tesli Model X, no ale autobus przewiezie 30 razy więcej pasażerów). Na żywo ta hybryda robi takie wrażenie, że wydaje nam się, że przenieśliśmy się nieco w przyszłość (sprawdzone naocznie w Malmö).

VanHoll Exqui.City 24 – elektryczno-biogazowa hybryda w Bergen / Źródło: Baltic Biogas Bus

Skoro tyle miast ma w swoich flotach biogazowe autobusy (także w Niemczech, czy Szwajcarii), czy oznacza to, że biogaz faktycznie jest tak bardzo ekologicznym paliwem?

Biogazowe autobusy są ekologiczne

Według najnowszego raportu porównującego wpływ używania gazu ziemnego oraz biogazu jako paliw w transporcie okazuje się, że tylko biogazowe autobusy są naprawdę ekologiczne w porównaniu do tych, które spalają gaz ziemny (CNG lub LNG), nie mówiąc już o dieslu.

Analiza „well-to-wheel”, czyli od momentu wytworzenia paliwa, poprzez produkcję, transport, aż do jego wykorzystania w pojeździe, wskazuje na to, że emisja CO₂ w autobusach zasilanych biogazem, w zależności od przyjętego scenariusza, jest od 68% aż do 86% mniejsza w stosunku do diesla, ale także do CNG/LNG. Co ciekawe, według tego samego raportu, jedynie w przypadku auto osobowych gaz ziemny jako paliwo emituje mniej dwutlenku węgla od diesla.

Porównanie emisji CO₂ „well-to-wheel”. Źródło: The role of natural gas and biomethane in the transport sector

Zdecydowanie na korzyść spalania gazu (CNG/LNG lub biometanu) w autobusach wypada emisja zanieczyszczeń. O ile w przypadku emisji tlenków azotu nie ma żadnej różnicy w stosunku do spalania diesla (chyba że w przypadku samochodów osobowym i dostawczych – sprawdźcie w tabeli), to emisja SO₂ jest znacząco mniejsza – aż o 215 gramów w każdym autobusie o średnim przebiegu rocznym przyjętym na poziomie 50 tys. kilometrów. Natomiast dane dotyczące emisji pyłów zawieszonych zdecydowanie pogrążają autobusy na ropę – prawie 1 kilogram (dokładnie 924 gramy) mniej pyłów rocznie emitują gazowe autobusy.

Porównanie emisji zanieczyszczeń ze spalania ropy i metanu. Źródło: The role of natural gas and biomethane in the transport sector

W przypadku kosztów eksploatacji oraz niezbędnej infrastruktury to biogazowe autobusy wypadają mniej więcej na takim samym poziomie jak te spalające olej napędowy. Za to pod względem kosztów środowiskowych (uwzględniających wpływ na zdrowie ludzi, uprawę zbóż, ekosystemy czy aktywność ekonomiczną) są 3-krotnie mniejsze w przypadku eksploatacji autobusów zasilanych biometanem w porównaniu zarówno do tych spalających ropę, jak i CNG/LNG .

Z raportu wynika jasno, że biometan wytwarzany z odpadów czy ze ścieków jest zdecydowanie bardziej ekologicznym paliwem w porównaniu do oleju napędowego. Zwłaszcza pod względem emisji zanieczyszczeń do powietrza spalanie w autobusach metanu mogłoby znacząco poprawić jakość powietrza (zwłaszcza w Polsce), a także zmniejszyć nieco emisję dwutlenku węgla w sektorze transportu.

Polska nie wykorzystała swojej szansy na biogazowe autobusy

W Polsce znane są zalety metanu (pochodzącego z gazu ziemnego albo biogazu) jako paliwa w pojazdach – dwukrotnie cichsza praca silnika w porównaniu do silnika diesla przy niezmniejszonej żywotności, mniejsza emisja CO₂ oraz zanieczyszczeń. Wprawdzie w Warszawie jeździ 35 Solbusów Solcity 18 LNG, Tychy mają 66 autobusów na CNG, a Rzeszów 70 sztuk (37% całego taboru), to jednak nie oznacza, że gdzieś w naszych miastach można znaleźć biogazowe autobusy, bowiem na tę chwilę nie mamy w kraju żadnej instalacji, która uszlachetniałaby biogaz do biometanu.

W 2014 roku, w ramach programu More Balitc Biogas Bus, powstała jedynie prototypowa instalacja w Niepołomicach koło Krakowa wykorzystująca gaz składowiskowy do produkcji biometanu. Tak wytworzonym biometanem napędzano autobus Solaris Urbino 12. Wnioski zespołu Waśniewicz, Gis, Menes wskazywały, że koszty zakupu biometanu w przeliczeniu na 1 wozokilometr były niższe niż dla oleju napędowego.

Oczywistym jest to, że do korzystania na dużą skalę z biogazowych autobusów potrzeba znacznych nakładów finansowych na zakup nowego taboru i dostosowanie zajezdni, infrastrukturę gazową oraz jeszcze więcej lokalnych źródeł biogazu. Jednakże w obliczu zmieniającego się klimatu i kiepskiej jakości powietrza w Polsce są to koszty jak najbardziej uzasadnione.

Problem jest jednak taki, że gdy ludzie słyszą hasło „biogazownia”, to od razu protestują. Skutek jest taki, że mamy wciąż za mało źródeł biogazu, który zresztą i tak wykorzystujemy tylko do produkcji prądu lub ciepła. Do tego dochodzi brak wsparcia ze strony państwa w postaci odpowiednich przepisów ułatwiających stawianie biogazowni czy instalacji wytwarzających i uszlachetniających biometan.

Poza programem Gazela i Gazela BIS w ramach Systemu Zielonych Inwestycji, który dofinansowuje zakup niskoemisyjnego transportu, nie ma żadnych czynników wspierających stosowanie gazowych autobusów. Dodatkowo niedawno została wprowadzona akcyza na CNG, czego skutkiem jest całkowita nieopłacalność zakupu autobusów zasilanych gazem ziemnym, które z powodzeniem jeżdżą też na biometanie.

Potrzeba woli politycznej na szczeblu krajowym, jak i lokalnym, żeby zmienił się obraz kopcących autobusów w naszych miastach. Wiemy jak można pozyskać biogaz i przerobić go na paliwo. Nie ma problemu z zakupem autobusów zasilanych biogazem – nawet nasz polski Solaris takie produkuje i z powodzeniem sprzedaje za granicę. Może dopiero znaczące podniesienie opłat za korzystanie ze środowiska i kar za zanieczyszczanie powietrza spowodowałoby zwrot w kierunku biogazu jak paliwa. Szkoda, że nadal nie potrafimy korzystać z ekologicznych doświadczeń takich miasta jak Lille czy Sztokholm.

Artykuł pochodzi ze strony Green Projects. Eko-scytujące!

Źródła: Energy.gov, The role of natural gas and biomethane in the transport sector, Polis – Prezentacja Biogasmax Lille Métropole, Geneco, Fastco Exist, The Guardian, Baltic Biogas Bus, Wykorzystanie biometanu jako paliwa w transporcie samochodowym efektywnym sposobem ograniczenia emisji zanieczyszczeń do powietrza , Wstępna ocena ekonomiczna wykorzystania biometanu w miejskim transporcie autobusowym, Autobusy miejskie w Warszawie (Wikipedia)