Jestes tutaj:

Niemieckie centra innowacyjne >

Innowacyjny region Stuttgart >

Polskie firmy w krajach UE >

Prawa wyborcze obywateli UE >

Rzadowy program wspolpracy >

Uznawanie kwalifikacji zawodowych w UE >

Wspieranie dzialalnosci gospodarczej >

Konsorcjum "Bioenergii" >

Szukaj:

Strony ogolne:

Start

Impressum

Kontakt

Sitemap

Prof. dr hab. inz. Wieslaw Ciechanowicz

Ramowy Program Naukowo Badawczy
Konsorcjum "Bioenergia na Rzecz Rozwoju Wsi i Miast"
Wiesław Ciechanowicz
Przewodniczący Konsorcjum "Bioenergia na Rzecz Rozwoju i Wsi i Miast", Instytut Badań Systemowych PAN

Zadaniem Konsorcjum jest wprowadzanie Polski na tworzący się światowy rynek metanolu i technologii ogniw paliwowych. Zrzeszenia Polskich Inżynierów i Techników Badenii-Wirtenbergii i Bawarii w Niemczech, T. z. jest kordynatorem współpracy miedzy Koncernem DaimlerChryslerAG w Stuttgarcie i Polskim Konsorcjum Naukowym.

Celem globalnym programu naukowo badawczego konsorcjum "Bioenergia na Rzecz Rozwoju i Wsi i Miast" jest tworzenie podstaw naukowo badawczych, projektowych i produkcyjnych dla opanowy-wa-nia produkcji biometanolu jako paliwa technologii XXI wieku oraz wdrażania technologii ogniw paliwowych przyczyniających się do transformacji wsi w erę nowoczes-ności. Celem jest także uczestnictwo na przyszłym globalnym rynku, w sensie strategicznego paliwa i technologii Zródeł energii, dążenie do względnej samowystarczalności energetycznej kraju oraz działanie na rzecz zachowania czystego powietrza w aglomeracjach miejskich. Zamierza się to realizować w ramach Ramowego Programu Naukowo Badawczego Konsorcjum "Bioenergia na Rzecz Rozwoju Wsi".

Sklad Konsorcjum
Zadania programu
Grupy zagadnien Ramowego Programu Naukowo Badawczego
Lokalizacja przestrzenna plantacji i przedsiebiorstw produkcji metanolu
Przetwarzanie biomasy
Technologie ogniw paliwowych
Konwencjonalne stacjonarne uklady energetyczne zasilane biomasa
Srodki transportu miejskiego napedzane ogniwami paliwowymi
Referencje

SKLAD KONSORCJUM

ponadto:

jako pracownicy

Powrót do góry


ZADANIA PROGRAMU:

1. Edukacja kadry dla inicjowania, projektowania, prowadzenia i zarzadzania przedsiebiorstwem uprawy roslin i przetwarzania biomasy do biopaliw.
2. Opracowywanie odpowiednich systemów komputerowych wspomagania decyzji o lokalizacji przestrzennej przedsie- biorstw, zarzadzaniu na poziomie przedsiebiorstw i regionów, systemów komputerowych oceny uwarunkowan ekonomicznych i ryzyka przedsiewziecia.
3. Wyselekcjonowanie wysokowydajnych odmian wierzb krzewiastych, stwarzajacych mozliwosc budowy samofinasuja- cego sie Krajowego Stowarzyszenia Producentów Bio-Metanolu. Uzyskanie takiej wydajnosci jest pierwszym wyzwaniem Nauki na rzecz rozwoju wsi.
4. Opracowanie technologii mikrobiologicznego przetwarzania lignocelulozy w polaczeniu z ogniwem paliwowym ceramicznym, jako rozproszonego źródla energii elektrycznej, mogacej byc przedmiotem eksportu masowej produkcji o wysokim stopniu innowacyjnosci. Byloby to drugim wyzwaniem rozwoju gospodarki narodowej zwiazanej z rozwojem obszarów wiejskich stawianym przed Nauka. Jednakze celem globalnym biologicznego przetwarzania lignocelulozy winno byc przetwarzanie jej do bio-metanolu.
5. Opracowywanie stacjonarnych ukladów energetycznych wykorzystujacych technologie ogniw paliwowych i wdrazanie produkcji autobusów napedzanych ogniwami paliwowymi o zerowej emisji zanieczyszczen srodowiska. Byloby to trzecie wyzwanie stawiane przed Nauka, zwiazane nie tylko z rozwojem wsi czy kraju, ale takze z tworzeniem czystego powietrza w aglomeracjach miejskich.
6. Budowa rozproszonego systemu wirtualnego zarzadzania przedsiewzieciem Krajowego Stowarzy-szenia Producentów Bio-Metanolu.

Uwagi dotyczace strategii rozwoju obszarów wiejskich

Powstaje szansa, jedyna na przelomie stuleci, rozwoju obszarów wiejskich zwiazana z uprawa roslin energetycznych, pozyskiwaniem biomasy i jej przetwarzaniem do metanolu wykorzystywanym w ogniwach paliwowych jako generatorów zasilajacych w energie srodki transportu. Moze ona stac sie czynnikiem rozwoju nie tylko Wsi, ale calego kraju. Oznacza to, ze Wies staje dzis przed wyzwaniem, ze po raz pierwszy w historii moze nie tylko zywic, ale takze przyczynic sie do znacznego podniesienia gospodarki kraju.
Te szanse rozwoju obszarów wiejskich stwarzaja w skali globalnej nastepujacych okolicznosci:

1. Istnieje koniecznosc znacznego zredukowania emisji gazów cieplarnianych, a wiec wprowadzania w skali globalnej nowoczesnego sytemu bioenergetycznego. Biomasa bowiem posiada mozliwo-sci by w koncu obecnego stulecia stac sie jednym z najwiekszych odnawialnych źródeł energii. Zapewni to zachowanie klima-tu ziemskiego, co jednoglosnie stwierdzaja publikowane ekspertyzy szeregu miedzynarodowych instytucji.
2. Potęgi motoryzacyjne swiata podjely decyzje uniezalezniania sie od ropy poprzez zastapienie silnika wewnetrznego spalania ogniwami paliwowy-mi zasilanymi metanolem. Przewiduje sie bowiem, ze po 2010 roku system motoryzacyjny swiata bedzie calkowicie uzalezniony od źródeł ropy objętych stowarzyszeniem OPEC. Ta sytuacja moglaby spowodowac szok cenowy, ekonomiczna recesje w skali swiata, a nawet groźbe konfliktów militarnych. Metanol w tym typie ogniwa paliwowego jest sposobem na dostarczanie do ogniwa wodoru. Oznacza to, ze metanol i tylko metanol jako paliwo weglowodorowe staje sie paliwem strategicznym w skali swiata w sektorze transportu. Ale tylko metanol powstaly w wyniku przetwarzania biomasy moze stanowic paliwo neutralne wobec efektu cieplarnianego.

Zaistnienie pierwszej okoliczności oznaczałoby powstawanie perspektyw rozwoju regionalnego, opartego na surowcach pochodzenia roślinnego, przeznaczanych do produkcji pierwotnych lub wtórnych nosników energii. Możliwości produkcji wysoko przetworzonych wtórnych nosników energii przeznaczanych na światowy rynek paliw sektora transportu stymulowalo by zapotrzebowanie na masowy produkt o wysokim stopniu przetwarzania surowców i o wysokiej cenie zbytu, który jako produkt eksportowy kraju, mógłby przyczynić się do rozwoju gospodarki polskiej.

Druga wymieniona powyżej okoliczność przyczyniła się do powstania przełomu w technologii systemu motoryzacyjnego świata, który warunkowałby zaistnienie nieograniczonego rynku na paliwa sektora transportu pochodzenia biologicznego. Nastapił on w momencie, gdy międzynarodowy system motoryzacyjny świata poprzez publikacje firmy Ballard w 1999 roku, oznajmił, ze istnieje rozwiązanie, które pozwoli potęgom motoryzacyjnym od Tokio po Stuttgart do Detroit uwolnić się od pól naftowych objętych stowarzyszeniem OPEC. Pozwoli to tym potęgom uczynić rozwój motoryzacji w dalszej perspektywie stabilnym i przewidywalnym.

Powstaje więc zapotrzebowanie na produkt, który pozwolilby rozwiązać podstawowe problemy obszarów wiejskich w Polsce jak: pogłębiajacy sie brak rynku zbytu na produkcje rolnicza, bezrobocie, brak perspektyw pozwalających finansować z budżetu państwa budowe wielkiej liczby miejsc pracy na obszarach wiejskich.

Promocja gospodarki opartej na biomasie jest propozycja sposobu rozwiazywania calego szeregu powiazanych zagadnien dotyczacych:

- miedzynarodowych strategii odnosnie emisji gazów cieplarnianych i poszukiwania substytutu dla paliw kopalnych w sektorze transportu w skali swiata,
- zmniejszenie ujemnego oddzialywania na zdrowie ludzkie spalin emitowanych z silników wewnetrznego spalania,
- wyrównywania luki ekonomicznej i cywilizacyjnej pomiedzy miastem a wsia a takze tworzenia nowych dróg rozwoju i nowych miejsc pracy na obszarach wiejskich, co jest tak istotne dla zrównowazonego rozwoju kraju.

Problem rozwoju obszarów wiejskich, oparty na rozwoju bioenergii, staje sie istotnym dla zrównowa-zo-ne-go rozwoju poszczególnych regionów kraju. Wynika to z faktu, ze rozwój bioenergii bedzie wymagal wielu specjalistów, którzy beda musieli zyc i pracowac wokól uprawy roslin energetycznych i pozyskiwania biomasy oraz zakladów jej przetwarzania do metanolu zlokalizowanych na obszarach wiejskich. Ci ludzie beda budowac mieszkania, nowe sklepy, drogi, a wiec przyczynia sie do rozwoju obszarów wiejskich, a tym samym do zrównowazonego rozwoju kraju.

Powstaje kwestia w jakiej skali uprawa roslin energetycznych w kraju bylaby mozliwa. Wedlug danych GUS jednostkowa produkcja czterech podstawowych zbóz i ziemniaków w Polsce jest srednio dwukrotnie nizsza anizeli srednia plonów w takich krajach jak: Niemcy, Wielka Brytania, Francja, Dania, Szwecja.

Zakladajac zachowanie obecnego poziomu towarowej produkcji surowców roslinnych z równoczesnym dazeniem do uzyskania plonów zblizonych do wielu krajów Unii Europejskiej, nalezaloby w wyniku braku rynku zbytu na dodatkowa produkcje roslinna odlogowac 4.3 mln ha arealu gruntów uprawnych klasy bonitacyjnej III-ciej i IV-tej. Ponadto powstaje koniecznosc odlogowania bardzo słabych gleb klasy V-tej i VI-stej o powierzchni rzędu 5-6 mln ha. W sumie powstałaby możliwość zagospodarowania w przyszłości okolo 10 mln ha powierzchni gruntów rolnych do produkcji energetycznych surowców roślinnych przetwarzanych do biometanolu.

Aby wieś mogła wykorzystać przedstawiona szanse rozwoju, począwszy od maja 2001 roku podejmowano szereg działań prowadzących do formułowania strategii rozwoju obszarów wiejskich. Miedzy innymi:

1. Sformułowano wstępnie program "Bioenergia na Rzecz Rozwoju Miasti i Wsi", którego misja jest zmniejszanie bezrobocia na obszarach wiejskich.

2. Utworzono Konsorcjum w czerwcu 2001 roku, którego celem jest realizacja programu "Bioenergia na Rzecz Rozwoju Wsi". Konsorcjum, stanowiace siec partnerskich powiazan pracowników reprezentujacych instytucje naukowe, stowarzyszenia samorzadowe i inne jednostki organizacyjne, które maja miedzy innymi za zadanie:
- inicjowanie dzialan, uswiadamiajacych, ze istnieje szansa na to, aby wies stala sie motorem rozwoju kraju,
- tworzenie warunków dla realizacji programu "Bioenergia dla Rozwoju Wsi",
- realizacja przedsiewziec stanowiacych elementy zakladanej strategii rozwoju obszarów wiejskich.

3. Zalozono Fundacje "Bioenergia na Rzecz Rozwoju Wsi", posiadajaca osobowosc prawna, która ma: samorzadowe i inne jednostki organizacyjne, które maja miedzy innymi za zadanie:
- obejmowac patronat nad wdrozeniem Ramowego Programu Naukowo Badawczego Rozwoju Wsi realizowanego przez instytucje naukowe,
- stymulowac tworzenie Osrodka Badawczo Projektowego i Osrodka Badawczo Rozwojowego, oraz Krajowego Stowarzyszenia Bio-Metanolu, jako przedsiebiorstwa samofinansujacego sie.

Poczeto formulowac strategie rozwoju obszarów wiejskich, z której wynika, ze jednym z glównych czynników rozwiazywania podstawowego problemu jakim jest rozwój obszarów wiejskich w Polsce jest Nauka. Winna Ona uczestniczyc w omawianej strategii, poprzez przedstawiany Ramowy Program Naukowo Badawczy Rozwoju Wsi, obejmujacej nastepujace dzialania:
- wprowadzanie malej retencji wodnej,
- uprawe roslin energetycznych, pozyskiwanie biomasy i przetwarzanie jej do postaci metanolu, tlenku wegla lub metanu,

w krótkiej perspektywie:

- opracowanie ukladów pirolitycznego zgazowywania biomasy malej mocy, jako źródła ciepła, zasilanej paliwem w postaci brykietów- (granulatu),
- wykorzystywanie zgazowarek sredniej mocy w lokalnych ukladach grzewczych,

w dalszej perspektywie:

- poszukiwanie mikroorganizmów pozwalajacych poprzez wykorzystywanie procesu hydrolizy w pierwszym etapie przetwarzac biologicznie lignoceluloze zawarta w biomasie do tlenku wegla lub metanu i wykorzystywac je jako paliwa w ceramicznych ogniwach paliwowych malej mocy rzedu 200 kW jako źródla energii w lokalnych obiektach uzytecznosci publicznej oraz rzedu 5
- 10 kW jako źródla energii w lokalnych gospodarstwach domowych,

wykorzystywanie biomasy :

- w ukladach zgazowywania mokrej biomasy w polaczeniu z ceramicznym ogniwem paliwowym, rzedu 200 kW,
- w ukladach mikrobiologicznego przetwarzania lignocelulozy do bio-metanolu jako produktu finalnego srednioobszarowych gospodarstw rolniczych,
- w zintegrowanym ukladzie gazyfikacji mokrej biomasy, ceramicznego ogniwa paliwowego, turbiny gazowej, o mocy kilku MW pozwalajacego osiagac sprawnosc rzedu 54 % .

Budowa malej retencji wodnej ma miedzy innymi spelniac nastepujace zadania:

- nawadniac gleby wysokich klas bonitacyjnych, aby zwiekszyc wydajnosc jednostkowa upraw roslin rolniczych przeznaczanych na rynek spozywczy, a tym samym zwalniac odpowiedni areal gruntów dla roslin energetycznych,
- nawadniac gleby slabe i bardzo slabe aby tworzyc warunki na tych glebach dla uprawy roslin przemyslowych w celu pozyskania biomasy.

Metanol staje sie paliwem technologii XXI wieku, takich jak ogniwa paliwowe stosowane w srodkach transportu oraz w źródlach sprzętu polowego zastępując dotychczasowe akumulatory w przenośnych urządzeniach radiowych. Produkcja biopaliw stanie sie ekono-micznie realna, wspólzawodniczac z podaza innych paliw, gdy bedziemy do tego celu wykorzy-sty-wac jako materie organiczna celuloze, najbardziej obfita w skali Ziemi naturalna organiczna substancje chemiczna.

Wierzba energetyczna, stanowiaca surowiec do produkcji metanolu, jest roslina wieloletnia, której materie organiczna tworzy celuloza, hemiceluloza i lignina, charakteryzuje sie ona prawie dziesieciokrotnie wyzsza sprawnoscia energetyczna uprawy w porównaniu z innymi jednorocznymi roslinami, uprawianymi na cele spozywcze jak: rzepak, pszenica, ziemniaki. [1]. Sa to wnioski koncowe wynikajace z prac prowadzonych w latach 90-tych w kilku instytutach naukowych Szwecji nad poszukiwaniem roslin, które charaktery-zo-wa-lyby sie najwieksza sprawnoscia energetyczna, a wiec najkorzystniejszym stosunkiem wydajnosci energetycznej plonu do energii wymaganej dla jego pozyskania.

Produkcje metanolu musialby poprzedzac okres okolo 9 lat od chwili podjecia decyzji o jego produkcji, obejmujacy: 3 lata aklimatyzacji i selekcji odmian wierzby, 3 lata plantacji doswiadczalnej i 3 lata plantacji produkcyjnej, po której nastapi przetwarzanie biomasy do metanolu. Aby przyspieszyc mozliwosc tworzenia miejsc pracy a takze uzyskiwania korzysci z uprawy wierzby na obszarach wiejskich, zgodnie z sugestia prof. Stefana Szczukowskiego z Uniwersytetu Warminsko Mazurskiego [2], zakladano by równoczesnie male plantacje, z których transport biomasy do zakladów jej przetwarzania bylby nieoplacalny ze wzgledu na koszty transportu. Wykorzystywano by ja do celów grzewczych w postaci mini brykietów, w malej mocy domowych ukladach grzewczych - moderatorach. Mogloby to nastepowac po 2 latach od momentu zalozenia plantacji.

Innym dodatkowym przedsiewzieciem przyspieszajacym czesciowo rozwój obszarów wiejskich, byloby wykorzystywanie biomasy wierzby z plantacji doswiadczalnej, o powierzchni rzedu 100 - 200 ha, do celów grzewczych w zgazowarkach zapewniajacych cieplo dla okolo stu domostw indywidualnych na obszarach wiejskich. A wiec po okresie 6-ciu lat od momentu podjecia decyzji o zakladaniu przedsiebiorstwa produkcji metanolu. Oznacza to, ze juz po 3 i 6-ciu latach od momentu zakladania plantacji istnialyby mozliwosci tworzenia nowych miejsc pracy i generowania dodatkowego dochodu, zanim nastapilaby docelowa produkcja.

Obok ogniw paliwowych bezposrednio zasilanych metanolem, duze znaczenia dla stacjonarnych ukladów energetycznych maja ogniwa ceramiczne zasilane tlenkiem wegla lub metanem. W polaczeniu z turbinami gazowymi moga tworzyc konfiguracje stacjonarnych ukladów energetyki rozproszonej o sprawnosci 80 % i jednostkowych kosztach inwestycyjnych rzedu 400 USD/kW. Moga one stanowic jeden z elementów omawianej strategii jako przedmiot przyszlej wspólpracy miedzynarodowej i przedmiot eksportu technologii niekonwencjonalnych.

Najprostszym, jaki mozna by sobie wyobrazic, ukladem energetycznym rozproszonym, bedacym generatorem energii w pojedynczym gospodarstwie domowym, bylaby technologia biologicznego przetwarzania celulozy w polaczeniu z ogniwem paliwowym. Bylaby to innowacja na miare XXI wieku, stwarzajaca wielkie korzysci dla srodowiska naturalnego, mogaca byc przedmiotem eksportu masowej produkcji o wysokim stopniu innowacyjnosci. Nie jest to niemozliwe przy osiagalnym obecnie rozwoju biotechnologii, wymagaloby to przelomu i otrzymania organizmu posiadajacego zdolnosc fermentacji nie tylko wszelkiego rodzaju cukrów do alkoholi. Gdybyśmy znaleźli mikroorganizmy np. odpowiednie bakterie, które po przejsciu lignocelulozy przez proces hydrolizy bylyby zdolne do jej fermentacji, wówczas osiagnelibysmy wspomniany przelom. Byloby to jedno z wyzwan gospodarki narodowej zwiazanej z rozwojem obszarów wiejskich , które stawia sie przed Nauka.

Nie bedzie mozliwe przekazywanie z budzetu panstwa znacznego kapitalu rzedu ponad stu miliardów USD na finansowanie budowy paru milionów miejsc pracy na obszarach wiejskich w najblizszych dziesiecioleciach. Nie bedzie mozliwe uzyskanie na ten cel wymaganego kapitalu prywatnego. Mozliwym rozwiazaniem jest tworzenie warunków dla budowy samofinansujacych sie systemów rozwoju kolejnych regionów kraju. Po to aby to moglo nastapic musza zaistniec odpowiednie uwarunkowania produkcyjne, ekonomiczne, organizacyjne i ustawowe. Niektóre z tych uwarunkowan okreslono w pracy dotyczacej zalozen wstepnych do „Strategia Rozwoju Obszarów Wiejskich”, co przytacza sie ponizej [3].

Na podstawie przedstawionej analizy przykładu liczbowego rozwoju samofinansujacego sie Stowarzyszenia Bio-Metanolu obejmujacego dwa regiony, których rozwój ma dokonywac sie w kolejnych dwóch etapach, formuluje sie ponizej uwarunkowania powstawania takiego systemu.
W pierwszym etapie rozwoju, utozsamianym z rozwojem regionu pierwszego, bylyby wymagane:

- udogodnienia ustawowe, zezwalajace przeznaczac na naklady inwestycyjne przedsiebiorstw produkcji meta- nolu dotacji z budzetu panstwa w postaci podatku VAT od sprzedazy metanolu i podatku od wynagrodzen,
- postanowienia statutowe przedsiebiorstw, zobowiazujace przeznaczac na inwestycje czesc zysku,

Dzieki temu w drugim 3 letnim cyklu pierwszego etapu (lata 2015-17), liczac od rozpoczeciu produkcji w latach 2009-11, a wiec po 4-rech latach nastepowaloby samofinansowanie sie dalszego rozwoju etapu pierwszego.
W drugim etapie rozwoju, utozsamianym z rozwojem regionu drugiego, kapital w postaci przychodów uzyskiwanych:

- dzieki zmniejszaniu kosztów produkcji pierwszego etapu poprzez stosowanie wysokowy-daj-nych odmian wierzby energetycznej i wysoko-sprawnych technologii przetwarzania,
- z tytulu splaty kredytu inwestycyjnego przeznaczanego na rozwój pierwszego etapu, a takze
- dzieki zmniejszaniu kosztów produkcji drugiego etapu poprzez stosowanie wyso--kowydajnych odmian wierzby energetycznej i wysoko-sprawnych technologii przetwarzania.

umozliwialby samofinansowanie sie tego etapu rozwoju.

Kapital dla finansowania kolejnych etapów, utozsamianych z rozwojem kolejnych regionów, rozwoju Krajowego Stowarzyszenia Producentów Bio-Metanolu tworzylyby:

- przychody uzyskiwane w wyniku splaty kredytu inwestycyjnego drugiego etapu rozwoju,
- sumaryczne, zbilansowane przychody i naklady dwóch pierwszych etapów.

Dzieki temu w trzecim 3 letnim cyklu pierwszego etapu (lata 2018-20), liczac od rozpoczeciu produkcji w latach 2009-11, a wiec po 6-ciu latach kazde przedsiebiorstwo stowarzyszenia metanolu tworzyloby nadwyzke przychodów nad nakladami inwestycyjnymi, pozwalajaca budowac kolejne nowe przedsie-bior-stwo.

Budzet panstwa uzyskiwalby dochody z produkcji drugiego etapu rozwoju poczawszy od lat 2018-20 jako podatek VAT i podatek od wynagrodzen. Laczne przychody przypadajace na jedno przedsiebiorstwo bylyby równowazne wymaganym nakladom inwestycyjnym zakladu produkcji metanolu, a wiec rzedu 100 mln USD.

Budżet państwa bylby dodatkowo zasilany przychodami uzyskiwanymi ze sprzedazy absorpcji dwutlenku wegla.
W podsumowaniu analizy przykladu liczbowego, sformulowano nastepujace uwarunkowania:

Pierwszym warunkiem stwarzajacym mozliwosc budowy samofinansujacego sie stowarzyszenia metanolu jest wyhodowanie wysokowydajnych odmian genetycznych klonów wierzby, do 2006 roku - 30 ton suchej masy drzewnej /ha - i wysokiej sprawnosci przetwarzania biomasy do metanolu równej 50%. Bylby to wielki wklad Nauki stwarzajacy mozliwosc wykorzystania szansy jaka staje przed Wsia.
Korzysci bylyby nastepujace: 25 t/ ha suchej masy drzewnej i 40 % spraw. przetwarzania 100 0000 t z plantacji 10 000 ha 20% VAT = 20 mln USD. W 3 letnim cyklu inwestycyjnym uzyskuje sie 60 mln USD, co stanowi 30 % kosztów inwestycyjnych nowego zakladu. 30 t/ ha suchej masy drzewnej i 50% spraw. przetwarzania - 150 0000 t z plantacji 10 000 ha - 20% VAT = 30 mln USD + 10% w wyniku zmniejszania kosztów produkcji = 30 + 15 = 45 mln USD. W 3 letnim cyklu inwestycyjnym uzyskuje sie 135 mln USD, co stanowi 67.5 % kosztów inwestycyjnych nowego zakladu.

Drugim warunkiem jest koniecznosc przeznaczania w pierwszych latach rozwoju mozliwie maksymalna czesc zysku przedsiebiorstwa na rozwój Krajowego Stowarzyszenia Producentów Bio-Metanolu. Ten warunek móglby byc spelniony tylko wówczas, gdyby glównym udzialowcem Krajowego Stowarzyszenia Producentów Bio-Metanolu bylo panstwo, a wiec nie chec uzyskiwania maksymalnego zysku w przypadku kapitalu prywatnego, ale poczucie koniecznosci walki z bezrobociem w skali kraju.

Trzecim warunkiem jest pomoc ustawodawcza panstwa poprzez zwalnianie w pierwszym etapie rozwoju Krajowego Stowarzyszenia Producentów Bio-Metanolu od okreslonych zobowiazan podatkowych.

Czwartym warunkiem jest utworzenie banku stowarzyszenia, po to aby zysk z oprocentowania kapitalu inwestycyjnego przyczynial sie do powiekszania kapitalu Krajowego Stowarzyszenia Producentów Bio-Metanolu. Zaleceniem bylaby przyszla wspólpraca miedzy innymi z:

- koncernem Daimler Chrysler, jako przyszlym odbiorca metanolu,
- Instytucjami naukowymi USA, jak Gas Technology Institute, jako partnerami pomagajacymi w opanowywaniu zaawansowanych technologii energetycznych,

bedacymi w przyszlosci mozliwymi udzialowcami w tworzeniu takiego przedsiewziecia jakim moglaby byc korporacja ponadpanstwowa obejmujaca siec przedsiebiorstw, instytutów naukowych i samorzadów terytorialnych.

Powrót do góry


GRUPY ZAGADNIEN RAMOWEGO PROGRAMU NAUKOWO BADAWCZEGO
W ogólnym problemie rozwoju bedzie uczestniczyc wiele galezi nauki, rodzajów technologii oraz szeregu dziedzin, dla przykladu takich jak:

- genetyka, hodowla i uprawa roslin, majaca wielkie znaczenie dla poszukiwania wysokiej jednostkowej wydajnosci biomasy w okresie wieloletniej uprawy,
- geodezja i monitoring satelitarny, bedacy podstawa wyboru wlasciwej lokalizacji poszczególnych plantacji,
- gospodarka wodna obejmujaca mala retencje wodna,
- technologie pozyskiwania, magazynowania i przetwarzania biomasy,
- technologie ogniw paliwowych,
- dziedziny mikrobiologii mogace miec zastosowania w poszukiwaniu mikroorganizmów do przetwarzania biologicznego celulozy,
- technologie ukladów energetycznych obejmujacych zgazowywanie mokrej biomasy, mikro turbiny gazowe, turbiny gazowe, ogniwa paliwowe bezposrednio zasilane metanolem i ogniwa ceramiczne,

Badania systemowe powalajace oceniac:
- uwarunkowania ekonomiczne i socjalne rozwoju regionalnego,
- ryzyko przedsiewziecia w skali przedsiebiorstwa, regionu i kraju,
- transformacje obecnej struktury wsi do struktury intensywnej produkcji konsumpcyjnej i energetycznej,
- transformacji technologii silnika wewnetrznego spalania do technologii ogniw paliwowych w sektorze transportu,

ponadto zagadnienia i dziedziny:

- tworzenia samofinasujacego sie przedsiebiorstwa,
- bankowosci,
- zarzadzania,
- informatyki w monitoringu, zarzadzaniu i szkoleniu.

Oczywiste, ze dla realizacji tak wielkiego przedsiewziecia, jak transformacja wsi w ere nowoczesnosci a wiec w ere cywilizacji informatycznej, wymagac to bedzie szeregu decyzji na miare stulecia. Podejmowanie tych decyzji bedzie musialo byc wspomagane komputerowo na róznych szczeblach podejmowania decyzji. Powstaje wiec problem budowy systemu komputerowego wspomagania decyzji. To winno byc celem globalnym programu naukowo badawczego rozwoju obszarów wiejskich. Jednakze, obecnie nie istnieja uwarunkowania dla realizacji tego celu. Brak jest dostatecznego rozpoznania szczególowego problemu, brak jest zespolu specjalistów, którzy mogliby sformulowac poszczególne elementy omawianego problemu. Nie tracac takiego systemu z horyzontu, nalezy realizowac cele czesciowe problemu, obecnie formulowane jako wybrane grupy zagadnien Ramowego Programu Naukowo Badawczego Konsorcjum "Bioenergia na Rzecz Rozwoju Wsi".

Przewiduje sie, ze omawiany program winien obejmowac nastepujace grupy tematów, w ramach których beda formulowane szczególowo projekty badawcze:

- edukacji,
- lokalizacji przestrzennej plantacji i przedsiebiorstw produkcji metanolu w regionach,
- malej retencji wodnej,
- uprawy roslin i pozyskiwania biomasy,
- przetwarzania biomasy,
- ogniw paliwowych,
- konwencjonalnych stacjonarnych ukladów energetycznych zasilanych biomasa,
- niekonwencjonalnych stacjonarnych ukladów energetycznych typu biomasa - ogniwa paliwowe,
- srodków transportu miejskiego napedzane ogniwami paliwowymi,
- systemów komputerowych wspomagania decyzji,

które charakteryzuje sie ponizej. Edukacja

Proponowana wizja rozwoju obszarów wiejskich jest przedsiewzieciem niekonwencjonalnym, nie tylko obejmujacym rolnictwo, ale takze inne dziedziny takie jak energetyka, ochrona srodowiska, ekonomia, informatyka, zarzadzanie, monitoring satelitarny, mikrobiologia oraz takie kwestie jak przemiany demograficzne i migracja do miast, nierównosci miedzy mieszkancami miast i wsi, postep technologiczny w jego wszystkich postaciach. Jednakze glównym przedmiotem dzialania ma byc rolnictwo. Niestety glównych krytyków sugerowanego rozwiazania spotyka sie wsród niektórych polityków i specjalistów z tej wlasnie dziedziny. Wydawac sie moze, ze problem kilku milionów bezrobotnych na obszarach wiejskich rozwiaze sie w sposób konwencjonalny w okresie jednej kadencji Parlamentu, co nie jest mozliwe. Nalezy wiec poprzez edukacje dazyc do zmiany mentalnosci przeciwników rozwiazan niekonwencjonalnych. Nie spotyka sie braku poparcia i zrozumienia ze strony dzialaczy samorzadowych i rolników, którzy po 1990 roku poczuli sie tak jak ryba wyjeta z wody, której sie mówi: oddychaj.

Dlatego jednym z zadan edukacji jest uswiadomienie spoleczenstwu, ze pozostawienie rolnictwa w obecnym stanie z uprawa zyta i rzepaku bedzie oznaczac pozostawienie Wsi w przeszlosci, w erze cywilizacji agrarnej, gdzie kapitalem jest tylko ziemia. Obecnie bowiem ludzkosc zastanawia sie jak przechodzic lagodnie z cywilizacji przemyslowej, gdzie kapitalem sa akcje, do cywilizacji informatycznej, gdzie kapitalem jest wiedza. Powstaje pytanie, czy wiedza obok ziemi moze stanowic kapital na obszarach wiejskich. Moze, pod warunkiem, ze zostanie wprowadzony mechanizm, który wymusi edukacje. Tym mechanizmem jest bioenergia dla technologii XXI wieku. Wymaga ona bowiem wiele specjalistów, którzy beda musieli zyc i pracowac wokól uprawy roslin i pozyskiwania biomasy i zakladów jej przetwarzania do metanolu.

Drugim zadaniem edukacji jest uswiadamianie, ze zyjemy w epoce narodzin nowej cywilizacji, której instytucje jeszcze sie nie uformowaly. Podstawowa umiejetnoscia polityków i czynnych politycznie obywateli, którzy chca postepowac sensownie, jest wiec dzis zdolnosc do oddzielenia tych propozycji, które maja na celu utrzymanie przy zyciu systemu odchodzacego ery cywilizacji przemyslowej, od tych, które maja ulatwic narodziny nowej cywilizacji informatycznej. Chociaz jej wyniki na obszarach wiejskich bedzie mozna zauwazyc za 15 - 20 lat. Trzeba pamietac, ze era cywilizacji informatycznej bedzie wyznaczac zycie przyszlych pokolen. A wiec musimy nauczyc sie rozpoznawac a takze tworzyc innowacyjnosc gospodarki ery cywilizacji informatycznej, bo to bedzie wyznaczac standard zycia naszych wnuków.

Trzecim zadaniem jest edukacja organizatorów i pracowników inicjujacych w terenie rozwój bioenergii. Nalezy zauwazyc, ze zatrudnienie przy uprawie roslin, pozyskiwaniu biomasy i jej przetwarzaniu, przy zalozeniu stosowania glównie pracy recznej, byloby znacznie wieksze w porównaniu do nakladów robocizny jak przy uprawach konwencjonalnych. Przyjmujac wielkosc uprawy roslin energetycznych na obszarze 10000 ha, zasilajacej w biomase zaklad produkcji metanolu o wydajnosci 100 000 ton, nalezaloby zatrudnic 3 pracowników na 10 ha, co oznacza, ze skala zatrudnienia przy powierzchni plantacji 10 000 ha bylaby rzedu 3000 osób. W regionie obejmujacym 1 milion ha uprawy nalezaloby edukowac 300 000 osób. Jest to wielkosc przyblizona i moze w rzeczywistosc ulec zmianie.

Czwartym zadaniem jest edukacja tych, którzy maja opracowywac odpowiednie systemy komputerowe wykorzystywane dla projektowania przedsiebiorstw, którzy maja przyczyniac sie do tego aby Nauka wprowadzala nowoczesnosc na obszary wiejskie.

Majac powyzsze na uwadze, istnieje pilna potrzeba podejmowania nastepujacych dzialan:

1. Propagowanie realizacji programu: "Bioenergia na rzecz rozwoju wsi" za posrednictwem [4]:
- dzialajacych srodków masowego przekazu radia, prasy i telewizji,
- Internetu,
- czasopism specjalistycznych i popularnonaukowych,
- istniejacych Osrodków Doradztwa Rolniczego i fundacji,
- nowo powolywanych osrodków organizacyjnych do prowadzenia dzialalnosci szkoleniowej.
2. Utworzenie specjalnych programów edukacyjnych na poziomie technikum, szkoly sredniej i wyzszej, z zakresu zakladania plantacji, zabiegów agrotechnicznych, walki ze szkodnikami i chorobami, pielegnacji, reprodukcji sadzonek ze szkólek, a przede wszystkim dla tworzenia wykwalifikowanej kadry do projektowania, zakladania i prowadzenia plantacji oraz realizacji calego programu rozwoju wsi.
3. Upowszechnienie technologii produkcji i pozyskania biomasy: opracowanie materialów szkoleniowych, organizacja szkolen, demonstracje na plantacjach aklimatyzacyjnych i doswiadczalnych.

Opracowanie instrukcji wdrozeniowej z zakresu produkcji sadzonek, techniki zakladania plantacji w róznych cyklach uzytkowania [5].

Powrót do góry


LOKALIZACJA PRZESTRZENNA PLANTACJI I PRZEDSIEBIORSTW PRODUKCJI METANOLU W REGIONACH

Jak wspomniano poprzednio, problem rozwoju obszarów wiejskich, oparty na bioenergii, staje sie istota zrównowazonego rozwoju poszczególnych regionów kraju, a nastepnie kraju. Przy wprowadzaniu bioenergii na obszary wiejskie winny byc uwzgledniane miedzy innymi nastepujace aspekty:

1. regionalnosci, wymagajacy uwzgledniania skali bezrobocia i osiagalnosci sily roboczej w regionie,
2. wielozadaniowego szkolenia, a wiec wykorzystywania personelu w róznych okresach roku,
3. integralnosci poszczególnych etapów produkcji przedsiebiorstwa, a wiec wykorzystywania personelu w róznych etapach produkcji stwarzajacy sens szkolenia personelu i tworzenia omawianego specjalisty- cznego przedsiebiorstwa [3].

Jednym z podstawowych wymagan dzialalnosci dochodowej z plantacji krótkorotacyjnej uprawy roslin energetycznych jest dobór terenu, na którym ma byc lokalizowana plantacja. Selekcja terenu musi uwzgledniać i bilansowac szeroki zakres czynników biologi-cznych, ekonomicznych i socjalnych. Wybór terenu i planowanie lokalizacji plantacji na poziomie krajowym, regionalnym wzglednie lokalnym, oprócz uwzgledniania czynników, które maja wazny wplyw na plony, wymaga równiez informacji dotyczacych: poprzedniego wykorzystywania gleb, granic zlewni , systemu rzek i strumieni, dróg, jurysdykcji, wlascicieli ziemi, praw wlasnosci [6].

Pierwszo-rzednym zadaniem jest rozpoznanie wymagan siedliskowych (warunki glebowo-klimatyczne) poszczególnych gatunków roslin. Podstawowe kryteria lokalizacji plantacji to:

- potencjal produkcyjny gleby, wyrazony kompleksem przydatnosci rolniczej (informacja zawarta na mapie glebowo-rolniczej)
- warunki klimatyczne (agro-klimatyczny atlas Polski) i hydrologiczne.

Stworzenie systemu informacji geograficznej dla potrzeb produkcji roslin energetycznych umozliwi integracje wymienionych warstw informacji i wydzielenie rejonów o najbardziej korzystnym dla produkcji biomasy ukladzie warunków naturalnych. Wzbogacenie systemu o informacje katastralna i demograficzna pozwoli okreslic tereny przydatne do uprawy roslin bioenergetycznych z uwzglednieniem warunków przyrodniczych i spolecznych [7].

Kolejnym krokiem jest okreslenie wymagan agrotechnicznych i sprecyzowanie technologii produkcji, ze szczególnym uwzglednieniem potrzeb wodnych i nawozowych poszczególnych gatunków roslin oraz doboru odmian odpowiednich dla róznych rejonów uprawy [2].

Zadania zwiazane z zagospodarowaniem przestrzennym plantacji to:

- opracowanie systemu informacji geograficznej (GIS) dla potrzeb wdrozenia systemu produkcji roslin energetycznych,
- wydzielenie potencjalnych rejonów dla uprawy roslin energetycznych z uwzglednieniem warunków naturalnych i spolecznych,
- okreslenie wymagan glebowo-klimatycznych, wodnych i pokarmowych róznych gatunków oraz odmian roslin energetycznych,
- wyznaczenie terenów pod plantacje aklimatyzacyjne, pilotowe i uprawe komercyjna.

Jezeli Polska mialaby pretendowac do znaczacego producenta i eksportera paliwa dla technologii XXI wieku nalezy okreslic potencjalna docelowa moc produkcyjna w poszczególnych regionach i z jakim przyrostem rocznym moglaby byc tworzona i co uwarunkowaloby to osiagniecie.

Oczywiste, ze dla uzyskania odpowiedzi na postawione pytanie musi byc opracowana miedzy innymi procedura rozwoju przestrzennego regionu pozwalajaca:

- dokonywac oszacowywania wielkosci obszarów uprawy, uwzgledniajac wyzej okreslone czynniki rozwoju, oraz mozliwosci zagospodarowania gruntów na cele energetyczne zwiazane z intensyfikacja produkcji roslin konsumpcyjnych i energetycznych, wymagajacych nawadniania,
- wyznaczac scenariusze dochodzenia w czasie do okreslonego potencjalu uprawy roslin i produkcji biomasy.

Mozliwosc zagospodarowania 10 mln ha gruntów rolnych do produkcji surowców roslinnych wykorzystywanych przemyslowo, wiaze sie z intensyfikacja upraw roslin konsumpcyjnych i energetycznych, a to z kolei warunkuje rozwój malej retencji wodnej.
Mala retencja wodna

Intensyfikacja produkcji roslinnej jest jedynym czynnikiem umozliwiajacym przeznaczanie znacznych obszarów gruntów rolniczych pod uprawe wierzby energetycznej. Jednym z elementów tej intensyfikacji jest nawadnianie, a w konsekwencji koniecznosc budowy malych retencji wodnych.

Rzeki polskie charakteryzuja sie duza zmiennoscia przeplywów wyrazona stosunkiem przeplywu najnizszego do najwyzszego. Duza zmiennosc przeplywu przysparza powazne trudnosci w wykorzystaniu rzek i planowej gospodarce wodnej, która musi walczyc zarówno z brakiem, jak i nadmiarem wody. Stad koniecznosc magazynowania wody w zbiornikach retencyjnych.

Budowa malej retencji wodnej ma spelniac nastepujace zadania:

1. gromadzenie wody, która bylaby wykorzystywana do nawadniania roslin,
2. zasilanie malej energetyki wodnej,
3. zmniejszanie rozmiarów ewentualnych powodzi,
4. uatrakcyjnianie regionów dla celów turystycznych,

oraz mozliwosc tworzenia w krótkiej perspektywie nowych miejsc pracy dla osób niewykwalifikowanych.

Winien byc opracowany komputerowy model symulacyjny, oparty na danych z aktualnej bazy danych konkretnego regionu. Mialby sluzyc jako narzedzie doradcze przy podejmowaniu decyzji planistycznych, projektowych i operacyjnych dotyczacych zarówno urzadzen gospodarki wodnej jak i uzytkowników wody.
Uprawa roslin i pozyskiwanie biomasy

Plantacja wierzby moze byc zlikwidowana w dowolnym czasie i na gruncie tym mozna uprawiac tradycyjne rosliny rolnicze. Okres uprawy wierzby musi zakladac przynajmniej 20 letni cykl jej eksploatacji, aby nastapil nie tylko zwrot nakladów wymaganych na jej zalozenie, ale takze aby generowala zysk, który bylby podstawa tworzenia samofinansujacego sie Krajowego Stowarzyszenia Producentów Bio-Metanolu. Jednym z uwarunkowan dla uzyskania tego celu jest wysoka wydajnosc biomasy z hektara.

Uzyskanie wysokiej wydajnosci roslin jest pierwszym wyzwaniem Nauki na rzecz rozwoju wsi.

W zwiazku z powyzszym program selekcjonowania wysokowydajnych odmian wierzb krzewiastych przydatnych do uprawy na glebach mineralnych i organicznych staje sie priorytetowym zadaniem Programu Naukowo Badawczego Rozwoju Wsi.

Celem projektu byloby scharakteryzowanie pewnej grupy szybko rosnacych klonów krzewiastych wierzb przydatnych do uprawy na plantacjach polowych w celu pozyskania duzej masy surowca lignino-celulozowego do chemicznego przetwórstwa. Ponadto opracowanie metod szybkiego rozmnazania wegetatywnego wytypowanych klonów niezbednych do rozszerzania arealu uprawy krzewiastych wierzb na plantacjach produkcyjnych [2].

Powrót do góry


RZETWARZANIE BIOMASY

Glównym celem strategii rozwoju obszarów jest tworzenie warunków dla powstawania produktu, który przyczynialby sie do rozwoju obszarów wiejskich. Tym produktem ma byc metanol. Wedlug wiedzy dnia dzisiejszego, ekonomiczna moc produkcyjna zakladów przetwarzania biomasy na metanol wymagalaby zaopatrywana w surowiec z plantacji o powierzchni 10000 ha, skupionej na obszarze odleglym od zakladu produkcyjnego w promieniu nie wiekszym niz 30-40 kilometrów.

Posiadamy sygnaly, ze istnieje znaczne zainteresowanie zakladaniem plantacji, nie spelniaja-cych wymienionego odleglosciowego warunku, o powierzchni rzedu paru lub paruset hektarów. Powstaje wiec problem dania szansy rozwoju tym indywidualnym plantatorom. Równoczesnie nie wszystkie male plantacje aklimatyzacyjne i sredniej wielkosci plantacje doswiadczalne beda wlaczone w obszar plantacji 10 000 ha zakladu metanolu. Nie jest rozwiazaniem docelowym spalanie biomasy w paleniskach kotlów. Poniewaz, ze spalinami do atmosfery przedostawalyby sie zwiazki dioksin, silnej trucizny, zawartych w biomasie, wskutek stosowania herbicydów, a dzialajacych w sposób szkodliwy poprzez znaczny wzrost nieprawidlowosci urodzen.

Proponowanym rozwiazaniem docelowym jest wiec przetwarzane biomasy do postaci, która moglaby byc wykorzystywana w stacjonarnych ukladach energetycznych malej lub sredniej mocy. Dotyczy to przetwarzania biomasy do niskokalorycznego gazu, zawierajacego glównie tlenek wegla, lub metanu. Produkt zgazowywania biomasy móglby byc wykorzystywany do produkcji ciepla w konwencjonalnych ukladach grzewczych, lub wytwarzanie energii elektrycznej stosujac ceramiczne ogniwa paliwowe.

W przypadku technologii stacjonarnych ukladów energetycznych malych mocy zasilanych nosnikiem energii w postaci gazowej rola nauki dotyczylaby udzialu w opracowywaniu wysoko sprawnych technologii chemicznego i biologicznego przetwarzania biomasy, której substancje materialna tworzy glównie celuloza.

Przetwarzanie biomasy w postaci masy drzewnej do postaci metanolu dokonuje sie poprzez chemiczna gazyfikacje, poprzedzajaca synteze metanolu.

Reaktory, laczace uklady gazyfikacji i syntezy metanolu, sa rozwijane w wielu krajach, szczególnie:

- w Australii pod nazwa PUROX,
- na Uniwersytecie Kalifornijskim i w Brookhaven National Laboratory, USA, jako HYNOL [3].

Glównym problemem technologii przetwarzana biomasy do metanolu jest problem przetwarzania mokrej biomasy. Rozwój katalitycznej parowej gazyfikacji wzglednie pirolizy w obecnosci katalizatora, a wiec dokonywanie dekompozycji organicznej materii kosztem ciepla w obecnosci powietrza i katalizatora, móglby wyeliminowac koniecznosc wstepnego suszenia biomasy, a takze produkcji tlenu. Taka technologia jest obecnie na poziomie eksperymentu.

Wedlug dostepnych informacji najbardziej zaawansowana technologia jest proces HYNOL, wykorzystuje proces zgazowywania biomasy w obecnosci wodoru w zlozu fluidalnym. Obejmuje trzy etapy:

1. proces zgazowywania biomasy w obecnosci wodoru w zlozu fluidalnym, pozwalajacy uzyskac gaz stanowiacy mieszanine CO, H2, CH4, obejmujacy reakcje zachodzace przy cisnieniu 30 atm i temperaturze 800 0C,
2. parowy reforming gazu uzyskiwanego w pierwszym etapie, obejmujacy reakcje zachodzace przy cisnieniu 30 atm i temperaturze 900-950 0C, w wyniku czego otrzy-muje sie gaz syntezowy. Nastepnie gaz syntezowy schladza sie do temperatury 260 0C, który uczestniczy w
3. syntezie metanolu, zachodzacej przy cisnieniu 30 atm.

Rola nauki w przypadku technologii produkcji metanolu sprowadzalaby sie do funkcji opiniotwórczej przy wyborze zakupywanej technologii wytwarzania metanolu z mokrej biomasy. Aby zapoczatkowywac produkcje metanolu mozliwie najwczesniej nalezaloby rozpoczac budowe zakladu przetwarzania w 2006 roku. Nie jest mozliwe opanowania tej technologii od podstaw w ciagu 3 lat.
powrót

Powrót do góry


TECHNOLOGIE OGNIW PALIWOWYCH

W 1999 roku firma Ballard oznajmila o opanowaniu technologicznym ogniwa paliwowego bezposrednio zasilanego metanolem, jako przenosnego źródła energii. Drugim wydarzeniem 1999 roku byla informacja o opanowaniu technologicznym przez firme Siemens Westinghouse wysokotemperaturowego ceramicznego ogniwa paliwowego bezposrednio zasilanego tlenkiem wegla lub metanem, jako stacjonarnego źródła energii.

O znaczeniu ogniw paliwowych dla rozwoju cywilizacji w XXI wieku swiadcza ponizej przytoczone informacje, zaczerpniete z Fuel Cell Directory Fall 2000, o zainteresowaniu instytucji ogniwami paliwowymi, po roku od ogloszenia o ich opanowaniu technologicznym, dotyczace calego swiata [8]. Oto one:

1. liczba zajmujacych sie zagadnieniami rozwoju ogniw paliwowych: wyzszych uczelni - 88, instytutów i jednostek badawczych - 378,
2. liczba instytucji, firm zajmujacych sie rozwojem i produkcja ogniw paliwowych: bezposrednio zasilanych metanolem- 376; ceramicznych zasilanych gazem - 184.

W wyzej wymienionym opracowaniu nie znajduje sie zaden polski instytut naukowo badawczy, zadna polska uczelnia, zadna polska instytucja.

Wiadomo, ze generator pradu elektrycznego wytwarza elektrony, tworzace prad elektryczny. Ten generator jest ostatnim ogniwem w procesie wytwarzania energii elektrycznej w konwencjonalnych elektrowniach opalanych weglem lub weglowodorami jak ropa lub gaz. Pierwszy ogniwem w tym procesie sa sily wiazan elektronów w atomach wegla lub weglowodorów. Manifestuja sie one, poprzez zasade, ze masa jest równowazna energii, w postaci energii wiazan elektronów. Energia ta, w reakcji chemicznej spalania, wydziela sie w postaci ciepla. Jak wiadomo dalszymi ogniwami tworzacymi elektrownie jest kociol i turbina parowa napedzajaca generator.
Jak widac proces wytwarzania pradu w konwencjonalnej elektrowni jest bardzo zlozony. Zaczyna sie od sil wiazan elektronów w atomach a konczy sie na wytwarzaniu elektronów. Najprosciej byloby brac bezposrednio z atomów elektrony i tworzyc prad. To czynia ogniwa paliwowe. Wykorzystuja najprostszy pierwiastek, jakim jest atom wodoru, zbudowany z jednego elektronu jako ladunku ujemnego i jednego protonu jako ladunku dodatniego. Na anodzie ogniwa dokonuje sie dekompozycji atomu wodoru na elektrony i protony. Elektrony plyna przez obwód zewnetrzny, stanowiacy odbiornik pradu elektrycznego, protony, plynac poprzez elektrolit do katody, laczac sie z elektronami w atmosferze powietrza tworza wode.

Sposobem na dostarczanie wodoru do ogniw paliwowych wykorzystywanych w srodkach transportu jest metanol. Sposobem na dostarczanie wodoru w ceramicznych ogniwach paliwowych, majacych zastosowania w stacjonarnych ukladach energetycznych, moze byc metan lub tlenek wegla. Metanol, metan i tlenek wegla uzyskiwane w wyniku przetwarzania biomasy sa biopaliwami przyszlosci.

Ogniwo paliwowe jest urzadzeniem, które laczy tlen i wodór, wytwarzajac w ten sposób energie elektryczna, zas woda i cieplo sa produktami ubocznymi tego procesu. Sprawnosc energetyczna, niezawodnosc, oraz korzysci dla srodowiska naturalnego, jakie sa zwiazane z ogniwami paliwowymi, stanowia podstawe do traktowania ich jako technologii kluczowych dla wszystkich sposobów uzytkowania energii. Dotyczy to zastosowan zarówno w transporcie i urzadzeniach przenosnych, w których zastosowanie maja ogniwa paliwowe bezposrednio zasilane metanolem, oraz zastosowan w stacjonarnej energetyce rozproszonej wykorzystujacej wysokotemperaturowe ceramiczne ogniwa paliwowe.

Nie jest mozliwe, aby jakakolwiek gospodarka narodowa, majaca ambicje osiagac tylko poziom sredni rozwoju swiatowego w erze cywilizacji informatycznej, nie prowadzila prac nad zastosowa-niem ogniw paliwowych. Szczególnie dotyczyloby to kraju, który zamierzalby byc jednym z glównych dostawców biopaliwa do ogniw paliwowych na rynek swiatowy. Nalezy sadzic, ze w miare rozwoju programu Konsorcjum nastapi odpowiednie zainteresowanie Nauki rozwojem i wdrazaniem ogniw paliwowych.

Ogniwo paliwowe jako przenosne źródlo energii moze miec zastosowanie w wielu urzadzeniach przenosnych. Glówne zastosowanie tych ogniw to transport samochodowy, oraz inne srodki transportu jak transport kolejowy i lotniczy, przenosne urzadzenia elektroniczne jak telefony komórkowe, podreczne komputery, kamery video, radia. W USA ogniwa paliwowe maja uczynic gospodarke amerykanska niezalezna od pól naftowych arabskich, byc neutralnymi wobec zdrowia ludzkiego i efektu cieplarnianego. Oczekuje sie, ze przynajmniej 10 lat bedzie trzeba, aby ogniwa zapanowaly na amerykanskim rynku samochodowym. Uwaza sie, ze glównie masowa produkcja, przyczyniajaca sie do obnizenia kosztów produkcji, moze unicestwic silnik wewnetrznego spalania w transporcie. Dlatego USA uczestniczy w masowym rozwoju tej produkcji w Chinach. Traktuje to w pewnym sensie jako eksperyment. W Unii Europejskiej Herbert Kohler, jeden z dyrektorów Daimlera Chryslera, powiedzial w polowie października br.: „Dla przemyslu samochodowego sami mozemy zrobic wiele, ale w pewnym momencie potrzebujemy paliwa (metanolu)” i to oznacza, ze potrzebujemy innych. Tymi innymi może być polskie rolnictwo.

Obecnie swiat przechodzi cywilizacji z Ekonomii Paliw Kopalnych do tak zwanej Ekonomii Wodorowej, opartej na technologii ogniw paliwowych. Dzis Ekonomia Wodorowa nabiera rozpedu w USA, Japonii, Australii, Chinach i ostatnio w Unii Europejskiej, a wiec obejmuje prawie caly swiat cywilizowany.

Plan prezydenta Busha stanowi miedzy innymi, ze poczawszy od 1.01.2009 administracja rzadowa USA bedzie nabywac jedynie pojazdy napedzane ogniwami paliwowymi, wprowadzajac równoczesnie znaczne obnizanie podatków dla uzytkowników i producentów tych pojazdów.

Chinska Republika Ludowa przy pomocy USA zamierza stac sie pierwszym producentem i masowym uzytkownikiem pojazdów napedzanych ogniwami paliwowymi w skali swiata. Niech o tym swiadczy program Kongresu Amerykansko-Chinskiego organizowany w Szangaju w grudniu 2002 roku. Obejmuje on miedzy innymi nastepujace zagadnienia: - plan rozwoju i komercjalizacja pojazdów napedzanych ogniwami paliwowymi w Chinach; - zakres wymaganych reform i zmian organizacyjnych w przemysle transportu samochodowego bedacych konsekwencja wprowadzania do tego przemyslu technologii ogniw paliwowych; - kluczowe zagadnienia uprzemyslowienia pojazdów napedzanych ogniwami paliwowymi w Chinach; wspólpraca w skali swiata chinskiego przemyslu samochodowego w aspekcie pojazdów napedzanych ogniwami paliwowymi.

Prezydent Unii Europejskiej Romano Prodi oglosil w polowie października 2002, ze do 2050 roku Unia Europejska stanie sie pierwszym super mocarstwem wodorowym w XXI wieku wyprzedzajac USA i Japoni
w transformacji Unii z Ekonomii Paliw Kopalnych do Ekonomii Wodorowej. To nie sa marzenia, jak powiedzial na konferencji w Johannesburgu w koncu lata b.r. Program naukowy bedzie tak wazny dla Europy jak program opanowywania kosmosu dla USA w latach 60-tych. W latach 2003 - 2006 planuje sie wydatkowac 2.09 miliardy USD na rozwój technologii zwiazanych z wykorzystywaniem ogniw paliwowych w ukladach stacjonarnych i przenosnych. W polowie października nastapilo pierwsze spotkanie panelu towarzystw europejskich takich jak Royal Dutch Shell, DaimlerChrysler i Rolls-Royce. Panel ten jako cialo wykonawcze ma stanowic o rozwoju ogniw paliwowych w Unii Europejskiej, który zapewni, ze ogniwa znajda praktyczne zastosowanie w pojazdach i stacjonarnych ukladach energetycznych.

Zgodnie z informacjami podanymi 1 listopada 2002 roku, w USA wartosc rynkowa ogniw paliwowych ma osiagnac 3.3 miliarda USD w 2006 roku, w 2010 roku 20 miliardów. Przewiduje sie, ze wartosc wszelkich urzadzen energetycznych i elektronicznych wykorzystujacych ogniwa paliwowe, po ich komercjalizacji, na globalny rynku jest oceniana na 1.6 tryliona USD rocznie, a wiec 1.6 miliona miliardów.

Powrót do góry


KONWENCJONALNE STACJONARNE UKŁADY ENERGETYCZNE ZASILANE BIOMASY

Brak jest korzysci ekonomicznych zastepowania wegla biomasa w konwencjonalnych elektrowniach. Sprawnosc konwencjonalnego kotla opalanego wilgotna biomasa wynosi 65.7 %. Ogólna sprawnosc takiej elektrowni bylaby wiec w granicach 20 - 25 % w porównaniu do 33 % elektrowni weglowych. W ostatnich latach opracowano w USA technologie spalania wilgotnej biomasy, stosujac proces suszenia paliwa zintegrowany z technologia turbiny parowej. Zapewnia on sprawnosc paleniska rzedu 87 % i ogólna sprawnosc elektrowni rzedu 35 %.

Obecnie sa osiagalne nastepujace technologie uzyskiwania biogazu z biomasy, wykorzystywa-nego w ukladach grzewczych malych i srednich mocy:

- technologia wytwarzania metanu z biomasy i z organicznych odpadów w procesie biologicznym beztlenowej fermentacji, mogaca miec zastosowanie w pojedynczych gospodarstwach rolnych, gdzie pozostalosci pofermentacyjne moga byc wykorzystywane do nawozenia gleby,
- technologia zgazowywania suchej biomasy w zgazowarce mocy 2.5 MW termicznych, zasilajaca zespól palników systemu grzewczego, zdolnego zaopatrywac w cieplo grzewcze okolo 100 domów [9].

W przypadku pierwszej technologii cena uzyskiwanego gazu nie jest obecnie konkurencyjna do ceny gazu ziemnego [2]. Zastosowanie drugiej technologii wymagaloby modyfikacji procesu pozwalajacego zgazowywac mokra biomase w celu uzyskiwania porównywalnych sprawnosci z ukladami konwencjonalnymi.

Obejmujac programem Konsorcjum udoskonalanie tych technologii nalezy miec na uwadze nie tylko lepszego wykorzystywania biomasy, ale takze mozliwosc wykorzystania lokalnych zasobów biomasy i odpadów zwierzecych oraz czynnik propagujacy mozliwie wczesnie wprowadzanie niekonwen-cjo--nalnych rozwiazan zwiazanych z biomasa na tereny wiejskie.
Niekonwencjonalne stacjonarne uklady energetyczne biomasa - ogniwa paliwowe

Nie jest celem programu Konsorcjum zastepowac wegiel biomasa, ale jednym z celów programu jest zwrócenie uwagi na rozwój technologii elektrowni obejmujacych zgazowywanie biomasy oraz konfiguracje ogniw ceramicznych i turbin gazowych pozwalajace uzyskiwac sprawnosc 70 - 80 % (w zaleznosci od przyjetej konfiguracji) przy jednostkowych kosztach inwestycyjnych 400 USD/kW. Te gospodarki, które beda stosowac wyzej wymienione technologie beda wytwarzac tania energie. Powstaje mozliwosc wspólpracy z Gas Technology Institute, USA, we wspólnym rozwoju wyzej wymienionej technologii. Moze ona, jako technologia XXI wieku, stanowic przedmiot eksportu w horyzoncie 15 lat.

Pojawia sie takze mozliwosc budowy generatora, jako rozproszonego źródla energii elektrycznej, zasilajacego w przyszlosci nasze domy. Bylaby to technologia biologicznego przetwarzania lignocelulozy w polaczeniu z ogniwem paliwowym. Mogaca byc przedmiotem eksportu masowej produkcji o wysokim stopniu innowacyjnosci. Aby stalo sie to rzeczywistoscia musi nastapic przelom w dotychczasowej produkcji mikroorganizmu - bakterii - posiadajacego jedynie zdolnosc fermentacji wszelkiego rodzaju cukrów do alkoholi. A wiec wyhodowania organizmu w postaci odpowiednich bakterii, które po przejsciu celulozy przez proces hydrolizy bylyby zdolne do jej fermentacji. Tym zagadnieniem zaczeto zajmowac sie w jednej z instytucji na Florydzie, USA [10]. Polaczenie takiego procesu fermentacji z ceramicznym ogniwem tworzyloby wspomniany generator. Byloby to drugim wyzwaniem rozwoju gospodarki narodowej zwiazanej z rozwojem obszarów wiejskich stawianym przed Nauka. Jednakze celem globalnym biologicznego przetwarzania lignocelulozy byloby przetwarzanie jej do metanolu.

Powrót do góry

SRODKI TRANSPORTU MIEJSKIEGO NAPEDZANE OGNIWAMI PALIWOWYMI

Spaliny silników wewnetrznego spalania samochodów zawieraja nie spalone tlenki wegla i weglowodory. Pierwsze powoduja wylew krwi do mózgu, drugie sa przyczyna powstawania chorób nowotworowych. W USA oceniono, ze liczba zgonów powodowana dzialaniem chorobotwórczym wyzej wymienionych spalin jest zblizona do liczby zgonów zaistnialych w wyniku wypadków samochodowych. Przewiduje sie, ze w 2015 roku, gdy liczba samochodów poruszajacych sie po drogach swiata osiagnie 1 miliard, liczba zgonów powodowanych dzialaniem chorobotwórczym spalin wyniesie 8 milionów rocznie w skali swiata.

Zawartosc tlenu w paliwach ropopochodnych stosowanych w transporcie, a takze liczba oktanowa paliwa, bezposrednio decyduja o „czystosci“ spalania. Przepisy dotyczace ochrony srodowiska zalecaja zmniejszac dodatek zwiazków olowiu stosowanych w celu podnoszenia liczby oktanowej. Obecnie zaleca sie zastepowac zwiazki olowiu etanolem i metanolem, które jako weglowodory nie tylko wzbogacaja paliwo w tlen, ale takze podnosza liczbe oktanowa. Ma to miejsce, gdyz znaczy stosunek atomów wodoru do atomów wegla w molekule tych alkoholi przyczynia sie do intensywniejszej wybuchowosci paliwa, a wiec do zwiekszenia liczby oktanowej. Szczególnie dotyczy to metanolu, w którym stosunek atomów wodoru do wegla w molekule wynosi 4 do 1, podczas w etanolu wynosi 3 do 1. W zwiazku z tym wprowadza sie ustawodawstwo, miedzy innymi w Unii Europejskiej, zobowiazujace dodawac 3 % etanolu i 7 % metanolu do benzyn do 2010 roku.

Niemniej jednak rozwiazaniem prowadzacym nie tylko do obnizenia emisji zanieczyszczen, ale takze do mozliwosci redukcji emisji do zera, sa ogniwa paliwowe. Dlatego tez, w Niemczech po 2020 roku beda mogly kursowac jedynie autobusy napedzane ogniwami paliwowymi, a w Unii Europejskiej przewiduje sie, ze udzial pojazdów napedzanych ogniwami paliwowymi w ogólnej liczbie pojazdów ma wynosic 20 % do 2020 roku. Liczby te wskazuja na pojawiajacy sie znaczny rynek autobusów napedzanych ogniwami paliwowymi, na którym na pewno mogloby znaleźc sie miejsce na autobusy wytwarzane w Polsce we wspólpracy z firma Daimler Benz, z która Konsorcjum juz nawiazalo kontakty.

Uruchomienie wdrazania produkcji wyzej wymienionych autobusów jest trzecim wyzwaniem stawianym przed Nauka, zwiazanym nie tylko z rozwojem wsi czy z rozwojem kraju, ale takze z tworzeniem czystego powietrza w miastach polskich.

To wyzwane jest szczególnie uzasadnione poniewaz dotychczas zaczeto wprowadzac do komunikacji miejskiej autobusy juz w nastepujacych miastach: w USA stan Washington - 1995, Floryda - 1997, Los Alamos - 1998, Chicago 1999, w Oslo od sierpnia 1999 roku, w Singapurze [3].

Australia ma uczestniczyc w miedzynarodowym dwuletnim przedsiewzieciu, rozpoczynajacym sie w 2002 roku, którego celem jest promocja autobusów napedzanych ogniwami paliwowymi jako przyjaznych srodowisku. Projekt ten, finansowany przez Ministerstwo Transportu Australii, ma tworzyc podwaliny dla wprowadzania w sektorze transportu technologii ogniw paliwowych.
Systemy komputerowe wspomagania decyzji

Realizacja programu Bioenergii bedzie wymagala dodatkowo opracowania:

1. koncepcji przedsiebiorstwa pozyskiwania biomasy i jej przetwarzania,
2. narzedzi w postaci systemów komputerowych wspomagania decyzji dla okreslenia:
- konsekwencji ekonomicznych rozwoju produkcji biomasy w gminach, powiatach i regionach dla przyjetych scenariuszy rozwoju.
- ryzyka przedsiewziec uprawy i przetwarzania biomasy [11],
- scenariuszy transformacji obecnej struktury wsi do struktury intensywnej produkcji konsumpcyjnej i energetycznej,

a takze:

3. systemu komputerowego zarzadzania przedsiebiorstwem uprawy biomasy i jej przetwarzania,
4. systemu rozproszonego wirtualnego zarzadzania przedsiewzieciem "Bioenergia na Rzecz Rozwoju Wsi" poprzez Internet w skali Regionalnych Stowarzyszen Producentów Bio-Metanolu i Krajowego Stowarzyszenia producentów Bio-Matanolu.

Uwagi koncowe

Celem globalnym programu naukowo badawczego konsorcjum "Bioenergia na Rzecz Rozwoju Wsi" jest tworzenie podstaw naukowo badawczych, projektowych i produkcyjnych dla opanowy-wa-nia produktu i technologii przyczyniajacych sie do transformacji wsi w ere nowoczes-nosci. Zamierza sie to realizowac w ramach Ramowego Programu Naukowo Badawczego Konsorcjum "Bioenergia na Rzecz Rozwoju Wsi". Zadaniami tego programu maja byc:

- Edukacja kadry dla inicjowania, projektowania, prowadzenia i zarzadzania przedsiebiorstwem uprawy roslin i przetwarzania biomasy,
- Opracowywanie odpowiednich systemów komputerowych wspomagania decyzji o lokalizacji przestrzennej przedsiebiorstw, zarzadzaniu na poziomie przedsiebiorstw i regionów, systemów komputerowych oceny uwarunkowan ekonomicznych i ryzyka przedsiewziecia.
- Wyselekcjonowanie wysokowydajnych odmian wierzb krzewiastych, stwarzajacych mozliwosc budowy samofinasujacego sie Stowarzyszenia Producentów Bio-Metanolu. Uzyskanie takiej wydajnosci jest pierwszym wyzwaniem Nauki na rzecz rozwoju wsi.
- Opracowanie technologii biologicznego przetwarzania lignocelulozy w polaczeniu z ogniwem paliwowym, jako rozproszonego źródla energii elektrycznej, mogacej byc przedmiotem eksportu masowej produkcji o wysokim stopniu innowacyjnosci. Byloby to drugim wyzwaniem rozwoju gospodarki narodowej zwiazanej z rozwojem obszarów wiejskich stawianym przed Nauka.
- Wdrazanie produkcji autobusów napedzanych ogniwami paliwowymi o zerowej emisji zanieczyszczen srodowiska. Jest to trzecie wyzwanie stawiane przed Nauka, zwiazane nie tylko z rozwojem wsi czy kraju, ale takze z tworzeniem czystego powietrza w aglomeracjach miejskich.
- Budowa rozproszonego systemu wirtualnego zarzadzania przedsiewzieciem Krajowego Stowarzyszenia Producentów Bio-Metanolu.

Powrót do góry

Referencje

Powrót do góry