Βιομάζα: Ο ενεργειακός πόρος του μέλλοντος

Oι τεχνολογίες ενεργειακής αξιοποίησης της βιομάζας για την παραγωγή ηλεκτρικής και θερμικής ενέργειας διακρίνονται σε 3 γενικές κατηγορίες, οι οποίες αναλύονται συνοπτικά στη συνέχεια.

• Αναερόβια χώνευση

Η Αναερόβια Χώνευση είναι μια φυσική διαδικασία αποικοδόμησης οργανικών ουσιών με τη βοήθεια ενός ευρέος φάσματος μικροοργανισμών, απουσία οξυγόνου. Τα παραγόμενα προϊόντα είναι ένα μίγμα εύφλεκτων και μη αερίων και ένα στερεό εδαφοβελτιωτικό πλούσιο σε θρεπτικές ουσίες για τα φυτά. Το μίγμα αερίων περιέχει μεταξύ άλλων μεθάνιο (CH4), διοξείδιο του άνθρακα (CO2) και υδρατμούς (H2O) και σε μικρότερες ποσότητες αμμωνία (NH3), άζωτο (N2), υδρογόνο (H2), υδρόθειο (H2S, και οξυγόνο (O2). Τα αέρια αυτά, αφού καθαριστούν και αφυγρανθούν, οδηγούνται σε μηχανή εσωτερικής καύσεως για την παραγωγή ηλεκτρικής και θερμικής ενέργειας. Επίσης, θα μπορούσαν να διοχετευτούν στο δίκτυο φυσικού αερίου, όπως γίνεται σε κάποιες Ευρωπαϊκές χώρες.

Για την τροφοδοσία του αναερόβιου χωνευτή μπορεί να χρησιμοποιηθεί μια πληθώρα υπολειμμάτων γεωργικών καλλιεργειών, ενεργειακών φυτών, υπολειμμάτων κτηνοτροφικών και πτηνοτροφικών μονάδων, σφαγείων, ελαιοτριβείων κ.α. Είναι η ακριβότερη αλλά και η παλαιότερη μέθοδος συμπαραγωγής ενέργειας από Βιομάζα και, βάσει Νομοθεσίας, εξασφαλίζει υψηλότερη τιμή παραγόμενης ηλεκτρικής ενέργειας (feed-in tariff) από τις άλλες δύο μεθόδους, που ακολουθούν.

• Αεριοποίηση

Με την αεριοποίηση μετατρέπουμε σε καύσιμα αέρια οποιαδήποτε οργανική πρώτη ύλη πλούσια σε άνθρακα (C). Η αεριοποίηση είναι μια σχετικά καινούργια τεχνολογία ενεργειακής αξιοποίησης της βιομάζας, αν και η γενικότερη τεχνολογία είναι αρκετά παλαιά αριθμώντας περισσότερα από 180 χρόνια ζωής. Κατά τη διάρκεια του Β? Παγκοσμίου Πολέμου και της Κατοχής, ελλείψει πετρελαίου, πολλά αυτοκίνητα κινήθηκαν με αέριο παραγόμενο από προϊόντα ξύλου ή από κάρβουνο (gazozen). Το συνολικό κόστος εγκατάστασης μιας τέτοιας μονάδας είναι χαμηλότερο από αντίστοιχη μονάδα αναερόβιας χώνευσης, ενώ οι αποδόσεις σε ηλεκτρισμό και θερμότητα είναι συγκρίσιμες. Υφίσταται όμως περιορισμός στις πρώτες ύλες τροφοδοσίας του αεριοποιητή. Συνήθως χρησιμοποιούνται φυτικής προελεύσεως υπολείμματα ή απόβλητα, τα οποία υφίστανται ειδική επεξεργασία (ξήρανση και τεμαχισμό), ώστε πριν την εισαγωγή τους στον αεριοποιητή να έχουν υγρασία μικρότερη από 20%.

Η όλη διαδικασία βασίζεται στον περιορισμό της ποσότητας οξυγόνου στο εσωτερικό του αεριοποιητή, ώστε να επιτελείται ατελής καύση της βιομάζας. Αυτή η διαδικασία, η οποία χαρακτηρίζεται ως μερική οξείδωση, προσδίδει και την απαιτούμενη θερμότητα στο σύστημα. Η πρώτη ύλη διασπάται από την υφιστάμενη θερμότητα στο εσωτερικό του αεριοποιητή, με αποτέλεσμα μια σειρά χημικών αντιδράσεων που τελικά παράγουν ένα εύφλεκτο μίγμα αερίων. Το μίγμα αυτό περιέχει μεταξύ άλλων μονοξείδιο του άνθρακα (CO), υδρογόνο (H2), μεθάνιο (CH4) και σε μικρότερες ποσότητες διοξείδιο του άνθρακα (CO2) και άζωτο (N2). Μετά τον καθαρισμό του, το μίγμα μπορεί να τροφοδοτήσει ένα ηλεκτροπαραγωγό ζεύγος για τη συμπαραγωγή ηλεκτρισμού και θερμότητας.

• Καύση

Με τη μέθοδο της απευθείας καύσης της βιομάζας παράγεται θερμότητα, η οποία ατμοποιεί νερό. Ο ατμός στη συνέχεια κινεί ένα αεριοστρόβιλο συνεζευγμένο με ηλεκτρογεννήτρια, παράγοντας ηλεκτρική ενέργεια. Αν και φθηνότερη σε συνολικό κόστος εγκατάστασης από τις δύο προηγούμενες μεθόδους, η καύση βιομάζας χαρακτηρίζεται από χαμηλότερο συντελεστή απόδοσης για παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, σε σχέση με τις προηγούμενες δύο τεχνολογίες. Η μέθοδος αυτή οικονομικά συμφέρει περισσότερο για την παραγωγή και αξιοποίηση θερμότητας (θέρμανση βιομηχανικών μονάδων, οικισμών, θερμοκηπίων κ.α.) Λόγω του σχετικά χαμηλού κόστους εγκατάστασης, σε ψυχρότερες από τη δική μας χώρες όπου μπορεί να αξιοποιηθεί για περισσότερους μήνες η παραγόμενη θερμότητα, οι οικονομικές αποδόσεις παρόμοιων μονάδων είναι αρκετά ελκυστικές.

ΈΣτη συνέχεια, θα εξετάσουμε τα οικονομικά στοιχεία μιας μονάδας συμπαραγωγής ηλεκτρικής και θερμικής ενέργειας, η οποία βασίζεται στην αναερόβια χώνευση βιομάζας, επικεντρωνόμενοι στα έσοδα από την 20ετή πώληση της ηλεκτρικής ενέργειας στο ΛΑΓΗΕ και από την πώληση του παραγόμενου εδαφοβελτιωτικού. Η μονάδα θα έχει εγκατεστημένη ηλεκτρική ισχύ 500 kWe και θα εξαιρείται από την υποχρέωση έκδοσης άδειας παραγωγής καθώς και έγκρισης περιβαλλοντικών όρων. Για την ασφαλή θεώρηση του επιχειρηματικού μας σχεδίου (business plan) θα αγνοήσουμε τυχόν έσοδα από την πώληση της παραγόμενης θερμικής ενέργειας. Στο παράδειγμά μας, θα χρησιμοποιηθούν απόβλητα κτηνοτροφικών μονάδων και υπολείμματα γεωργικών εκμεταλλεύσεων. Και οι δύο κατηγορίες πρώτων υλών απαντώνται ευρέως στον Ελλαδικό χώρο.

Συνοπτικά, ο σταθμός παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας θα αποτελείται από τα παρακάτω τμήματα:

•  Δεξαμενές υποδοχής και μονάδα προεπεξεργασίας και ομογενοποίησης των πρώτων υλών.

•  Μονάδα απόσμησης

•  Μονάδα παστερίωσης και ελέγχου θερμοκρασίας

•  Δεξαμενή αναερόβιας χώνευσης

•  Μονάδα αποθήκευσης παραγόμενου βιοαερίου

•  Μονάδα επεξεργασίας (καθαρισμού) βιοαερίου

•  Μηχανή εσωτερικής καύσης συνεζευγμένη με ηλεκτρογεννήτρια

•  Πλήρης αυτοματισμός τροφοδοσίας και λειτουργίας του παραγωγικού σταθμού

Η παραγωγική μας μονάδα παρουσιάζει τα παρακάτω γενικά πλεονεκτήματα:

1.Η διάθεση οργανικών αποβλήτων και η αποικοδόμησή τους στη μονάδα εξοικονομεί εξειδικευμένους χώρους αδρανοποίησής τους, με προφανή περιβαλλοντικά οφέλη.

2.Αποφεύγεται η έκλυση επιβαρυντικών για το φαινόμενο του θερμοκηπίου αερίων (προερχόμενα είτε από την φυσική αποικοδόμηση της βιομάζας, είτε από την καύση ισοδύναμων ορυκτών καυσίμων)

3.Εξοικονομούνται φυσικοί πόροι από τη μη κατανάλωση ορυκτών καυσίμων

4.Δημιουργούνται μόνιμες θέσεις εργασίας για τα επόμενα 20 έτη.

5.Ωφελείται ο τοπικός Δήμος, στον οποίο παραχωρείται το ειδικό τέλος (ανέρχεται στο 10% επί των εισπράξεων από το ΛΑΓΗΕ).

Για την εκπόνηση του επιχειρηματικού σχεδίου έγιναν οι παρακάτω παραδοχές.

•  Η μονάδα θα εγκατασταθεί σε περιοχή, πέριξ της οποίας και σε ακτίνα το μέγιστο 15 km υπάρχουν οι απαραίτητες πρώτες ύλες για τη συνεχή και απρόσκοπτη τροφοδοσία της.

•  Ο Διαχειριστής του Ελληνικού Δικτύου Διανομής Ηλεκτρικής Ενέργειας (ΔΕΔΔΗΕ) θα συνδέσει το παραγωγικό σταθμό με το δίκτυο Μέσης Τάσεως.

•  Θα ολοκληρωθεί η απαλλαγή από Έγκριση Περιβαλλοντικών Όρων της μονάδας

•  Θα εκδοθεί η απαραίτητη Πολεοδομική άδεια.

•  Το κόστος κατασκευής αναμένεται να ανέλθει σε 2.500.000?, συμπεριλαμβανομένου του ηλεκτρομηχανολογικού εξοπλισμού, των κτιριακών εγκαταστάσεων και των εξόδων σύνδεσης με το δίκτυο Μέσης Τάσεως.

•  Ως πρώτες ύλες θα χρησιμοποιηθούν 3.600 τόνοι υπολειμμάτων γεωργικών εκμεταλλεύσεων καθώς και 15.000 τόνοι υγρών αποβλήτων κτηνοτροφικών μονάδων ετησίως.

•  Το κόστος κτήσης των πρώτων υλών (συγκομιδή, μεταφορά και αποθήκευση) υπολογίζεται σε 60?/τόνο για τις φυτικής προελεύσεως και 10?/τόνο για τις ζωικής προελεύσεως ύλες. Συνολικό ετήσιο κόστος πρώτων υλών: 3.600x60 + 15.000x10 = 366.000?.

·•  Το ετήσιο κόστος συντήρησης και λειτουργίας αναμένεται να ανέλθει στο 4% του επενδυμένου κεφαλαίου των 2.500.000?, ήτοι 100.000?, ενώ το ετήσιο κόστος ασφάλισης αναμένεται να είναι 0,5% του ανωτέρω ποσού, ήτοι 12.500?.

•  Το ετήσιο κόστος μισθοδοσίας και ασφαλιστικών εισφορών του απαιτούμενου μόνιμου προσωπικού (ενός επιστήμονα και δύο τεχνικών) υπολογίζεται σε 40.000?.

•  Το ετήσιο μίσθωμα του γηπέδου εγκατάστασης θα ανέρχεται σε 5.000?.

•  Η τιμή αγοράς παραγόμενης ηλεκτρικής ενέργειας είναι ίση με 253?/MWh και  αφαιρουμένου του ειδικού τέλους 10% προκύπτει η τελική τιμή των 227,7?/MWh. Με υπολογιζόμενη ετήσια παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας ίση με 4.000 MWh (8.000 ώρες λειτουργίας ετησίως), οι ετήσιες εισπράξεις από τον ΛΑΓΗΕ θα ανέρχονται σε 227,7 x 4.000 = 910.800?.

•  Η ετήσια παραγωγή εδαφοβελτιωτικού υπολογίζεται σε 6.000 τόνους. Η τιμή πώλησης του εδαφοβελτιωτικού ανέρχεται σε 60 ?/τόνο. Συνεπώς, οι ετήσιες εισπράξεις από την πώληση εδαφοβελτιωτικού υπολογίζονται σε 360.000?.

•  Τελικά, οι συνολικές ετήσιες εισπράξεις θα ανέρχονται στο ποσόν του 1.270.800?

·•  Ο ετήσιος πληθωρισμός (για την αναπροσαρμογή του ετήσιου κόστους) υπολογίζεται στο 3%.

•  Η Φορολογία εισοδήματος νομικών προσώπων (σύμφωνα με τις τελευταίες εξαγγελίες) ελήφθη ίση με 33% επί των καθαρών κερδών.

•  Η απόσβεση παγίων ισομοιράζεται σε 15 έτη.

•  Τα ίδια κεφάλαια υπολογίζονται στο 30% και ο τραπεζικός δανεισμός στο 70% της συνολικής επένδυσης.

•  Το επιτόκιο δανεισμού ελήφθη ίσο με 8% ετησίως και η διάρκεια του δανείου ίση με 10 έτη.