Temat wykorzystania sieci gazowych do dystrybucji biometanu jest jednym z głównych podczas spotkań osób zainteresowanych jego produkcją. O tym, w jaki sposób powinno się to odbywać i czemu służyć wyjaśnia dr inż. Wojciech Grządzielski w rozmowie z Beatą Klimczak.
Wykorzystanie biogazu i biometanu w ramach dekarbonizacji sieci gazowych, a nawet ujmując szerzej – transformacji energetycznej, to skuteczny plan odporności i odbudowy, jaki wybrały Państwa Członkowskie Unii Europejskiej. Jak powinna być postrzegana jego rola, o jakich korzyściach w tym przypadku możemy mówić?
Należy zaznaczyć, że jest to również działanie spójne z REPowerEU, które zakłada zwiększenie rocznej produkcji biometanu z obecnego poziomu 4,2 mld m3 do 35 mld m3 do 2030 roku. W dokumentach krajowych, jak Krajowy Plan na rzecz Energii i Klimatu czy Polityka Energetyczna Polski, doszukać się można aspiracji zazielenienia sieci gazowych do 10 proc. w perspektywie 2030 r. Wspomina się też o potencjale rynku biogazu i biometanu. Niezależnie o jakiej skali mówimy, to produkcja i energetyczne wykorzystanie biogazu i biometanu przekłada się na korzyści – zarówno dla społeczeństwa, jak i gospodarki oraz środowiska. To działania w ramach gospodarki obiegu zamkniętego, to wzmocnienie bezpieczeństwa energetycznego i niezależność dostaw paliw gazowych.
Dynamika zmian cen gazu ziemnego w Europie w latach 2021-2022 uświadomiła społeczeństwu wrażliwość gospodarki na zmienne, na które często nie mamy bezpośrednio wpływu. Poczucie bezpieczeństwa wynikające z posiadanych umów długoterminowych, jak i kontraktów na rynku spotowym zakupu paliw i energii stają się niewystarczające w obliczu inwazji militarnych i działań politycznych. Stąd wykorzystanie sieci gazowej oraz wprowadzanego do niej biometanu wytwarzanego na terenie kraju – tym bardziej, że wpisuje się on w gospodarkę obiegu zamkniętego – jest opcją racjonalną.
Efektywne wykorzystanie dostępnych zasobów i majątku sieciowego stanowi o skutecznej transformacji energetycznej. Dziś sieci gazowe – przesyłowa i dystrybucyjna – dostarczają gazy ziemne dla przemysłu, budownictwa (rynek ciepła), elektroenergetyki (rynek energii elektrycznej i ciepła) jak i transportu. W zależności od założeń transformacji energetycznej, dla tych sektorów gospodarki rynek biometanu, jak i wodoru, stanowią alternatywę bądź fundament dla ich dekarbonizacji, natomiast dla sieci gazowych to jedyny kierunek.
Zarejestruj się na Kongres Biogazu!
Zapewne, jednak producenci biogazu zainteresowani produkcją biometanu wciąż nie czują się partnerami tych procesów. Oczekują większego wsparcia ze strony przedsiębiorstw zarządzających sieciami.
Realizacja wyzwań to zazwyczaj wyjście ze strefy komfortu, które każdorazowo wywołuje emocje, ale i stwarza przestrzeń do dalszego rozwoju. Jednakże okupione jest to potrzebą identyfikacji uwarunkowań i barier. Albert Einstein wskazał, że „istotne problemy naszego życia nie mogą być rozwiązane na tym samym poziomie myślenia, na jakim byliśmy, kiedy je tworzyliśmy”. Sentencja ta jakże pasuje do obecnego czasu. Patrząc przez pryzmat dekarbonizacji sieci gazowej, to podejście i zastosowanie odmiennych metod oraz narzędzi w planowaniu, modernizacji sieci gazowej czy zarządzaniu ruchem w sieci determinują wybór efektywnej kosztowo ścieżki.
Kluczowe punkty dekarbonizacji sieci gazowych sprowadzają się do potrzeby sprecyzowania wizji i celów w zakresie:
- poziomu dekarbonizacji sieci gazowych, określając udziały zazielenienia w kolejnych latach/okresach, określając priorytet biometanu vs. Gazu ziemnego, określając kto, kiedy i gdzie określa współczynnik nakładu nieodnawialnej energii pierwotnej sieci gazowej oraz współczynnik emisji CO2,
- transparentnych zasad przyłączenia do sieci gazowej biometanowni i obrotu biometanem, wskazując priorytet przyłączeń biometanowni do sieci gazowej, w obszarze których jest dostęp do sieci gazowej a tam, gdzie nie ma dostępu dopuszczenie opcji funkcjonowania biogazowni z produkcją energii elektrycznej i ciepła w skojarzeniu,
- preferencji wsparcia finansowego dla wytwarzania biometanu vs. biogazu, co uzasadniałoby wydatkowanie środków publicznych patrząc z perspektywy społeczeństwa i bezpieczeństwa energetycznego,
- modeli i wsparcia finansowego dla gazowego OSP/OSD, określając zasady i założenia zmonetyzowania korzyści środowiskowych i społecznych w rachunku finansowym OSP/OSD dla przebudowy/modernizacji sieci gazowej,
- narzędzi wspomagających dekarbonizację sieci gazowych dla pełnego wykorzystania potencjału produkcji biometanu, określając mapy możliwości przyłączeń do sieci gazowej bazującej na szerszej analizie chłonności sieci (wykorzystując wykresy mocy w czasie z parametrami ciągłości chłonności i braku chłonności, zarządzaniem przepływami w sieci gazowej przy uwzględnieniu oceny parametrów jakościowych w strefach dystrybucyjnych zasilanych z przyłączonych biometanowni),
- lokalnych sieci biogazu dla rozwoju spółdzielni energetycznych, jak i gazowego OSD, eliminując obecnie występujące braki spójności legislacji w łańcuchu dostaw biogazu za pomocą lokalnej sieci gazowej[1].
Szybkie i skuteczne wdrożenie w życie tych kluczowych punktów dekarbonizacji sieci gazowych jest możliwe i wynika przede wszystkim z wykorzystania dzisiejszej infrastruktury gazu ziemnego w ramach transformacji energetycznej, oraz z wykorzystania materiałów wypracowanych dotąd w ramach „Porozumienia o współpracy na rzecz rozwoju sektora biogazu i biometanu”
Innymi słowy, zdekarbonizowane sieci gazowe stwarzają szanse dla całego sektora gazowego, mając na uwadze przede wszystkim przejściową rolę gazu ziemnego. Stworzenie warunków dla pełnego wykorzystania potencjału biometanu w sieci gazowej jest komplementarne do kierunków określonych w dokumentach [4],[5],[6],[8] i może stać się jednym z fundamentów integracji i dekarbonizacji sektorów ciepłowniczego, elektroenergetycznego oraz transportu przy jednoczesnym wsparciu rolnictwa i ograniczenia negatywnego wpływu na środowisko.
Która z opcji jest korzystniejsza z perspektywy społeczeństwa i bezpieczeństwa energetycznego – opcja produkcji energii elektrycznej i ciepła z biogazu czy opcja produkcji biometanu i wprowadzenia jego do sieci gazowej?
Opcja produkcji biometanu i wprowadzanie jego do sieci gazowej! Dlaczego – bo sieć gazowa zapewnia osiągnięcie wielowymiarowych korzyści w skali lokalnej i regionalnej, wynikających z dystrybucji i przesyłu paliw gazowych, możliwości magazynowania i szerokiego spektrum możliwości energetycznego wykorzystania biometanu. Produkcja biometanu i wprowadzanie jego do sieci gazowej winna być priorytetem w celu stworzenia warunków i rozwoju biometanowni, poprzez kształtowanie wysokości cen referencyjnych uzasadniających wybór opcji biometanu.
Czy funkcjonująca sieć gazowa może być wykorzystana do transportu biometanu?
Tak! Biometan to metan, a dzisiejsza sieć gazowa transportuje gaz ziemny czyli metan – gaz ziemny wysokometanowy grupy E, lub mieszaninę metanu i azotu – gaz ziemny zaazotowany podgrupy Lw i Ls. W większości obszaru Polski to gaz wysokometanowy natomiast w wybranych lokalizacjach Pomorza Zachodniego, południowej części Wielkopolski, północnej części województw dolnośląskiego i połowie lubuskiego transportowany jest gaz ziemny zaazotowany podgrupy Lw i Ls. Lokalnie też są dostarczane gazy z jeszcze większą zawartością azotu – czyli gaz podrupy Ln, Lm.
Czy kaloryczność biometanu jest porównywalna do gazu ziemnego? Czy koszty dla odbiorcy końcowego za jednostkę biometanu będą porównywalne z obecnymi kosztami gazu?
Kaloryczność biometanu jest porównywalna z gazem ziemnym. Patrząc bardziej szczegółowo, biometan ma kaloryczność, czyli ciepło spalania około 39,8 MJ/m3, natomiast kaloryczność gazu ziemnego wysokometanowego grupy E wynosi około 41-43 MJ/m3, co wynika z udziałów wyższych węglowodorów. Niemniej jednak pamiętać należy, że klienci w sieci gazowej rozliczani są z energii, a nie strumienia objętości. Pomiar zużytego gazu jest mierzony objętościowo i następnie przeliczany na energię przelicznikiem właściwym na danym Obszarze Rozliczeniowym Ciepła Spalania (ORCS).
Natomiast mówiąc o kosztach z punktu widzenia odbiorcy końcowego należy zwrócić uwagę nie tylko na porównanie bieżących cen i kosztów, a na projekcje i ryzyka wynikające z ich przyszłych zmian, m.in. jak kształtować się będzie cena gazu ziemnego, jako paliwa kopalnego nieodnawialnego wraz ze wszystkimi obciążeniami finansowymi np. EU ETS[2] w tym ETS1 i planowany ETS2 w odniesieniu do cen biometanu? Jaka jest odporność na zmiany cen gazu ziemnego na rynkach globalnych np. TTF vs. lokalna krajowa produkcja biometanu? Z danych i wykresów, jakie przygotowałem dla zobrazowania tej sytuacji można wnioskować, jak drastycznie mogą wzrosnąć ceny, które w tym przypadku miały swoje źródło m. in. na skutek agresji Rosji na Ukrainę.
Rys. 1. Wykresy zmian cen gazu ziemnego (TTF) i uprawnień do emisji CO2 (EU ETS) w okresie luty 2019 – styczeń 2024 [9][10]
Tu muszę zadać pytanie, czy istniejące kotły gazowe są kompatybilne z biometanem? Czy trzeba będzie wymieniać na przykład kuchenki gazowe?
Urządzenia gazowe np. kotły gazowe, kuchenki gazowe, gazowe podgrzewacze wody itp. co do zasady nie wymagają wymiany. W obszarach, gdzie dziś dostarczany jest gaz ziemny wysokometanowy grupy E, urządzenia są dostosowane do spalania biometanu. Patrząc przez pryzmat molekuł, gaz ziemny jak i biometan to metan (CH4) różniący się źródłem pochodzenia. Natomiast w obszarach, gdzie dostarczany jest dziś gaz ziemny zaazotowany, założeniem jest by wprowadzany biometan miał parametry jakościowe gazu rozprowadzanego w sieci gazowej, czyli też nie będzie potrzeby zmiany urządzeń gazowych. Reasumując, nie jest konieczne zakupienie nowych urządzeń gazowych w przypadku wykorzystania biometanu z sieci gazowej.
Tankowanie biometanem – PGK Śrem wybuduje stację bioLNG! [WIDEO]
Przyjrzyjmy się teraz poszczególnym obszarom, w których może być wykorzystany biometan. Czy sieć gazowa wpisuje się dekarbonizację ciepłownictwa, wspiera ograniczenie emisji gazów cieplarnianych?
Zarówno w ujęciu przejściowym wykorzystania gazu ziemnego jak również przyszłego wykorzystania biometanu z sieci gazowej dostarczanego do źródeł ciepła w systemach ciepłowniczych. Zakłada się również, że sieci gazowe w przyszłości będą w stanie transportować domieszki wodoru z metanem (gazem ziemnym czy biometanem) lub czysty wodór. Niezależnie jakie molekuły będą transportowane siecią gazową, stanowi wsparcie dla sektora ciepłowniczego, aby uzyskać status efektywnego systemu ciepłowniczego. Obecnie dzięki możliwości wytwarzania energii elektrycznej i ciepła w kogeneracji w źródłach ciepła. Natomiast wykorzystanie biometanu z sieci gazowej czy lokalnie biogazu, zwiększa szanse na zazielenienie sieci ciepłowniczych, co docelowo determinuje osiągnięcia statusu efektywnego systemu ciepłowniczego. Ponadto, rozpatrując korzyści obecne jak i docelowe, uzyskiwana jest poprawa jakości powietrza dzięki ograniczeniu pyłów i poziomu emisji m.in. CO2.
Jak biometan wspiera dekarbonizację transportu?
Wykorzystanie biometanu w postaci bioCNG lub bioLNG to atrakcyjna opcja dla sektora transportu w ograniczaniu śladu węglowego. Zarówno bioCNG jak i bioLNG może być dostępny ze stacji tankowania działających peryferyjnie, niepodłączonych do sieci gazowej, jak również przyłączonych do sieci gazowej.
W jaki sposób wprowadzanie biometanu do sieci gazowej wspiera bezpieczeństwo energetyczne?
Bo lokalnie zwiększa się stopień dywersyfikacji dostaw sieci gazowej, który wsparty kierunkami dostaw z połączeń systemowych w sieci dystrybucyjnej czy przesyłowej, w tym transgranicznej, wpływają na poziom bezpieczeństwa energetycznego.
Reasumując, sieć gazowa to narzędzie transformacji energetycznej oraz poprawy bezpieczeństwa energetycznego i rozwoju społeczności lokalnej. Biometan w sieci gazowej stwarza możliwości dekarbonizacji samych sieci gazowych, jak również sektora ciepłowniczego, budownictwa i transportu. To skuteczny plan odporności i odbudowy kraju, zarówno w ujęciu lokalnym jak i krajowym. To również szanse dla rozwoju społeczności lokalnej, wzrostu bezpieczeństwa energetycznego i ochrony środowiska. To również komplementarna ścieżka zwiększenia udziału odnawialnych źródeł energii w bilansie energetycznym kraju, obecnie rozwijanej dzięki wykorzystaniu energii słonecznej i wiatru.
Rynek biogazu i biometanu. Czytaj za darmo w internecie!
[2] ang. EU Emission Trading Scheme – Unijny system handlu uprawnieniami do emisji lub inaczej Europejski System Handlu Emisjami
Newsletter
Bądź na bieżąco z branżą OZE
