Biogaz a neutralność energetyczna gminnych oczyszczalni ścieków

Nowa dyrektywa ściekowa przygotowana przez Parlament Unii Europejskiej stawia przed całym sektorem oczyszczalni ścieków szereg wyzwań. Wśród nich są wyznaczone cele w zakresie neutralności energetycznej osiąganej poprzez produkcję energii odnawialnej. I tak do 2035 roku to 40%, do 2040 roku 70%. A następnie 100% całkowitej rocznej energii zużywanej przez oczyszczalnie. Należy przy tym pamiętać, że równolegle z celami efektywności energetycznej, do zrealizowania są wyzwania odnośnie gospodarki obiegu zamkniętego. I redukcji biodegradowalnej materii organicznej oraz obniżenie ładunku fosforu i azotu.

Biogaz w oczyszczalniach ścieków

Praktyka pokazała, że dużą część wyzwań można zrealizować przy pomocy technologii biogazowych. Z uwagi na swoją specjalizację skoncentruję się przede wszystkim na zagadnieniu stanu przygotowania małych, gminnych oczyszczalni ścieków do wykorzystania kompaktowych rozwiązań fermentacji metanowych. A jest to znacząca grupa spośród 3 280 oczyszczalni w Polsce.

Około 600 oczyszczalni posiada przepustowość od 1 do 5 tys. m3 ścieków na dobę, czyli wytwarza wystarczającą ilość osadów aby zasilić biogazownie o mocach od 20 do 75 kWe.

Nie ma neutralności energetycznej oczyszczalni ścieków bez biogazu

Poziom przygotowania małych i średnich oczyszczalni ścieków (do 50 tys. RLM) jest różny, ale uzasadniona jest teza, że jest on znacząco niższy niż w grupie dużych oczyszczalni, eksploatujących od lat swoje biogazownie.

Wynika to z wielu powodów, a kilka z nich wymaga szczególnej uwagi. W całym sektorze oczyszczalni ścieków komunalnych i zagospodarowania bioodpadów zauważalny jest w ostatnich latach duży spadek aktywności inwestycyjnej. Widać to chociażby po znacznie mniejszej ilości ogłaszanych postępowań przetargowych.

W obszarze tym wyraźny jest brak funduszy umożliwiających sfinansowanie inwestycji, a te podmioty, które zdobyły kapitał i już dokonały wysiłku modernizacji, teraz po prostu chcą zająć się innymi problemami. Struktura własnościowa obiektów oczyszczalnianych jest dość szeroka, ale dominuje własność samorządowa.

A to właśnie ta kategoria najbardziej zmaga się z brakiem finansów i władze gminne z reguły nie podejmą decyzji o inwestowaniu w OZE bez dofinansowania dotacyjnego. Będąc dostawcą instalacji biogazowych, wielokrotnie spotkaliśmy się np. z decyzją o zawieszeniu prac projektowych do czasu uruchomienia środków z Krajowego Planu Odbudowy.

Biogaz w gminnych oczyszczalniach ścieków – bariery rozwoju

Pomimo, że wytwarzanie biogazu z osadów ściekowych wprost wpisuje się w katalog technologii umożliwiających osiągnięcie celów neutralności energetycznej oczyszczalni, to duża część eksploatatorów oczyszczalni nie jest gotowa na podjęcie takich decyzji.

Inni, nie doceniając innowacyjnych, kompaktowych technologii biogazowych przeznaczonych dla mniejszych obiektów, myślą jedynie o tradycyjnych instalacjach pracujących w dużych oczyszczalniach. Ta ścieżka jest jednak dla nich niedostępna z kilku powodów. Nie dysponują i nie będą dysponować ani wymaganymi nakładami kapitałowymi, ani nie są w stanie przerobić tyle ścieków, by zapewnić stałe zasilanie instalacji biogazowej o mocy powyżej 100 kW. Takie i podobne postawy mogą wynikać z braku wiedzy o dostępnych już w Polsce technologiach mikrobiogazu.

Nie jest to jednak wina lub zła wola tej kadry – po prostu zawiodła edukacja. Dotychczasowe ograniczenia technologiczne i moda odbiły się już na realizowanych do tej pory kierunkach działań oczyszczalni, co niestety czasami blokuje wykorzystanie biogazu. Na przykład duża część tych obiektów zainwestowała w instalacje fotowoltaiczne. To było dobre rozwiązanie, ale ta technologia OZE, działająca z niską efektywnością energetyczną i niezgodnie z profilem zużycia energii w oczyszczalni, pozwoli jedynie na osiągnięcie wskaźnika pokrycia zapotrzebowania energetycznego dla roku 2024, tj. 20%. Nie ma zatem neutralności energetycznej oczyszczalni bez biogazu.

Istotne utrudnienie

Tymczasem instalacje PV zajęły znaczną część wolnego terenu jakimi dysponują oczyszczalnie oraz wykorzystały istniejące możliwości niskokosztowego przyłączenia biogazowni do sieci elektroenergetycznej. A to jest istotne utrudnienie.

W ostatnich 2 latach, opisanej powyżej sytuacji w sektorze małych, gminnych oczyszczalni ścieków komunalnych doświadczyliśmy wielokrotnie. Po bardzo udanym, innowacyjnym projekcie w SW Łeba, gdzie biogazownia o mocy 44 kW zagospodarowuje od 10 do 30 m3 płynnych osadów na dobę, nie rozpoczęliśmy nowych budów na innych obiektach.

Część władz samorządowych, mając już pozwolenie na budowę, czeka i szuka dostępnych dotacji, część zatrzymała się na etapie koncepcji technicznej, a kilka wstrzymało realizację projektu, bo wiązała się ona z kapitałochłonną rozbudową oczyszczalni i skanalizowaniem kolejnych miejscowości. Jest też grupa włodarzy gmin, które ze względu na niski stopień świadomości społecznej, przed wyborami samorządowymi nie chciała „dotykać” tematu biogazowni na oczyszczalni. Nie oznacza to, że te gminy popełniły błąd. Podjęły one taką decyzję, jaka w danych uwarunkowaniach była możliwa, robiąc jednocześnie najważniejszy krok: pochylono się nad wyzwaniem samowystarczalności energetycznej i wykonano pierwsze działania. Następne ruchy inwestycyjne zależą od dostępności funduszy dotacyjnych.

Wspomniana na początku artykułu Nowa Dyrektywa Ściekowa wskazuje na konieczność włączenia krajowych i europejskich środków pomocowych w realizację założonych celów. W Polsce, już niebawem, samorządy będą miały dostęp do środków z Krajowego Planu Odbudowy. Pozwoli to na rozpoczęcie zaprojektowanych inwestycji zmierzających do osiągnięcia samowystarczalności energetycznej oczyszczalni.

Gminy muszą się jednak do tego przygotować, zwłaszcza że środki z KPO mają stosunkowo krótki czas wykorzystania.

Zadania lokalnych samorządów

Co zatem powinny zrobić lokalne samorządy? – Podejść do zagadnienia zgodnie z dobrymi i sprawdzonymi praktykami. W pierwszym kroku powinien być zbadany potencjał biogazowy posiadanych osadów i bioodpadów. Wyniki tych badań wykażą, czy możliwe jest efektywne zastosowanie fermentacji metanowej pozwalającej na rentowną produkcję energii. Wybór tej technologii

OZE, pomimo, że wydajnej i koherentnej z zapotrzebowaniem oczyszczalni na energię, nie zawsze jest możliwy. Na przykład niektóre oczyszczalnie posiadają silnie przewymiarowane stacje dmuchaw, ich osad jest wysoce ustabilizowany tlenowo i dlatego fermentacja nie jest możliwa ponieważ osad posiada niewielką wartość energetyczną.

Drugim krokiem powinno być rozpoczęcie dialogu technicznego i wybór partnera, który opracuje koncepcję techniczno-ekonomiczną zastosowania i doboru biogazowni w konkretnych uwarunkowaniach danej oczyszczalni oraz jej najbliższego otoczenia, np. pod kątem ewentualnego pozyskania lokalnych kosubstratów i adaptacji istniejących już obiektów infrastruktury.

Trzeci krok to wykonanie projektu budowlano-technicznego pełnego węzła fermentacji z układem kogeneracyjnym. Będzie to podstawa o wystąpienie i wydanie pozwolenia na budowę.

Te trzy kroki stanowić będą nie więcej niż 3% wartości inwestycji i gmina musi sfinansować je we własnym zakresie. Jednak dzięki temu powstanie gotowy pakiet dokumentacji, który będzie wsadem do szybkiego opracowania aplikacji dotacyjnej, a potem także dokumentacji przetargowej.

Przy okazji rozwiązane będą już problemy lokalizacyjne i przyłączeniowe biogazowni, a w ręku inwestora pozostaną dodatkowe atuty: więcej punktów przy ocenie w projekcie dotacyjnym.

Chcesz wiedzieć więcej? Pobierz bezpłatnie nasz raport Biogaz i biometan 2024:

Tekst: Adam Orzech