Komisja Europejska 28 marca 2011 r. przyjęła strategię „Transport w roku 2050”, zmierzającą do ustanowienia konkurencyjnego systemu transportu, służącego zwiększeniu mobilności, pokonaniu głównych przeszkód w najważniejszych obszarach oraz pobudzeniu wzrostu i zatrudnienia.
 
Celem jest zdecydowane zmniejszenie zależności Europy od importowanej ropy naftowej oraz redukcja o 60% łącznej emisji dwutlenku węgla w
sektorze transportu do 2050 r.
Osiągnięcie tych celów wymaga znaczącej transformacji obecnego transportu w Europie. Wśród najważniejszych celów na 2050 r. w dokumencie wymieniono:
-       miasta wolne od pojazdów o napędzie konwencjonalnym,
-       min. 40% paliw w lotnictwie ma pochodzić ze źródeł odnawialnych i spełniać warunek niskoemisyjności – redukcja emisji towarzyszących transportowi morskiemu o przynajmniej 40%,
-       50% międzymiastowego ruchu pasażerskiego na średnie dystanse oraz transportu towarów powinno zostać przesunięte z dróg na tory kolejowe i drogi morskie.
Zgodnie z tym dokumentem, transport miejski czeka zdecydowany zwrot w kierunku czystszych ekologicznie pojazdów i paliw. Planowane jest zmniejszenie o 50% natężenia ruchu aut o napędzie konwencjonalnym do 2030 r., całkowite wyprowadzenie ich z miast w perspektywie 2050 r. oraz doprowadzenie do całkowicie wolnego od emisji dwutlenku węgla ruchu w głównych ośrodkach miejskich do 2030 r.
 
Niezbędne nowe rozwiązania i technologie
W celu realizacji tych zdań w sektorze transportu potrzebne są nowe rozwiązania, technologie i paliwa spełniające coraz ostrzejsze wymagania związane z potrzebami użytkowników, bezpieczeństwem energetycznym, ale również z założeniami zrównoważonego rozwoju.
 
Tab. 1. Przykładowa ocena technologii dla transportu wg autorów raportu VTT 4

 
Bezpieczeństwo energetyczne
Zmiany klimatu
Lokalne zanieczyszczenia
Rozwój zrównoważony
Efektywność energetyczna
Niekonwencjonalne oleje
Paliwa syntetyczne
CNG w pojazdach NVG
Biopaliwa I generacji
Biopaliwa II generacji
Hybrydy
+++
++
++
+
+
++
+
+++
-
0/--
+/0
+/0
++
++
+++
0
+
++
+/0
+
++
+++
-
-
++ (biometan)
+
+++
+/+++ (plug-in)

Powstaje wiele raportów analizujących ścieżki dojścia do celów formułowanych w dokumentach strategicznych i wprowadzanych w dyrektywach, np. 2009/28 WE. Eksperci są zgodni, że efektywność energetyczna w transporcie jest najważniejszą opcją (tab. 1), a jeśli chodzi o inne rozwiązania, odpowiedź nie jest już tak jednoznaczna. Wydaje się, że biometan na cele transportowe jak dotąd jest opcją niedocenianą, a sytuacja w tym zakresie powoli się zmienia. Świadczą o tym chociażby wyniki ostatniego konkursu programu Inteligentnej Energii dla Europy, w ramach którego do finansowania zostało zakwalifikowanych kilkanaście projektów z tego zakresu.
 
Przegląd obowiązujących regulacji
Charakterystykę produkcji biogazu w Europie i stan jego wykorzystania w 2009 r. zawarto w raporcie „EurObserv’ER 2010 Biogas barometr”. Na 28 krajów Europy wytwarzających biogaz, aktualnie osiem wtłacza biometan do sieci gazowej, a są to: Austria, Francja, Holandia, Luksemburg, Niemcy, Norwegia, Szwecja i Szwajcaria. Większość tych państw posiada lub wdraża programy wspierające rozwój rynku pojazdów zasilanych gazem ziemnym (NGV – Natural Gas Vehicle). W połowie 2010 r. w Europie pracowało 67 instalacji wtłaczających biometan do gazociągów, 33 instalacje były w budowie. W Wielkiej Brytanii na jesieni 2010 r. uruchomiono biogazownię z uzdatnianiem biometanu. W niektórych przypadkach, np. w Szwecji, biometan jest dostarczany do stacji tankowania CNG (sprężonego gazu ziemnego) bezpośrednio poprzez lokalne sieci gazowe lub transportem drogowym w postaci CNG lub LNG.
Większość obowiązujących regulacji, włączając te z poziomu wspólnotowego, zaleca lub dopuszcza wtłaczanie biometanu do istniejącej infrastruktury gazowej, o ile jakość/skład są takie same jak jakość surowca tam przesyłanego i nie zawierają substancji lub składników szkodliwych dla przyjmującej infrastruktury gazociągowej. Obecnie nie ma międzynarodowych standardów technicznych dla wprowadzania biometanu do sieci, ale niektóre państwa wypracowały krajowe procedury i normy. Poniżej w tabelach zostały zebrane wymogi dotyczące jakości biometanu w wybranych krajach.
Obowiązujący w Niemczech system regulacyjny w zakresie wtłaczania biometanu do infrastruktury gazowej opiera się na wymaganiach dla gazu naturalnego DVGW G260. Prawo niemieckie pozwala na wtłaczanie dwóch rodzajów gazu (typ H – wysoka wartość opałowa, typ L – niska wartość opałowa) w sposób limitowany i nielimitowany (tab. 2).
 
Tab. 2. Niemieckie normy dla gazu wprowadzanego do sieci wg2

Parametr
Jednostka
Wartość
Liczba Wobbego
MJ/m3
46,1-56,5 dla gazu H o zawartości metanu > 97,5%
37,8-46,8 dla gazu L o zawartości 87-98,5% metanu
Względna gęstość
-
0,55-0,75
Pył
-
Technicznie wolny
Punkt rosy
0°C
< t (temperatura gruntu)
CO2
% obj.
< 6
O2
% obj.
< 3 (w suchej sieci dystrybucyjnej)
S
mg/m3
< 30

 
We Francji normy wprowadzania gazu do sieci (tab. 3) zawierają bardziej surowe wymagania odnośnie zawartości tlenu oraz obejmują ograniczenia dla ciężkich metali i chlorowców.
 
Tab. 3. Francuskie normy dla gazu wprowadzanego do sieci2

Parametr
Jednostka
Wartość
Ciepło spalania
MJ/m3
Gaz H: 38,52-46,08
Gaz L: 34,2-37,8
Liczba Wobbego
MJ/m3
Gaz H: 48,24-56,52
Gaz L: 42,48-46,8
Punkt rosy węglowodorów
0°C
< -5 dla 1-80 bar
Punkt rosy
0°C
< -5
CO2
% obj.
< 2
Pył
mg/m3
< 5
Całkowita siarka
mg/m3
< 100 chwilowa zawartość
< 75 średnia roczna
O2
ppmv
< 100
Hg
mg/m3
< 10 (gaz ziemny)
< 50 (upłynniony gaz ziemny)
Cl
mg/m3
< 1
F
mg/m3
< 10
H2
%
< 6
CO
%
< 2

 
W Szwajcarii obowiązują dwie normy określające wymagania jakościowe odpowiednio dla nielimitowanego i limitowanego wprowadzania biogazu do sieci (tab. 4). Normy dla nielimitowanego wtłaczania są bardziej zaostrzone niż dla limitowanego.
 
Tab. 4. Szwajcarskie standardy dla wprowadzania gazu do sieci2

Krajowe normy dla nielimitowanego wprowadzania gazu
Krajowe normy dla limitowanego wprowadzania gazu
Parametr
Jednostka
Wartość
Parametr
Jednostka
Wartość
Zawartość metanu
% obj.
>96
Zawartość metanu
% obj.
> 50
Względna wilgotność gazu
phi
<60%
Względna wilgotność gazu
Phi
< 60%
Pył
-
Technicznie wolny
Pył
-
Technicznie wolny
CO2
% obj.
< 6
CO2
% obj.
< 6
O2
% obj.
< 0,5
O2
% obj.
< 0,5
H2
% obj.
< 5
H2
% obj.
< 5
H2S
mg/m3
< 5
H2S
mg/m3
< 5
S
mg/m3
< 30
S (bezwonne)
mg/m3
< 30

 
W Szwecji obowiązują dwie normy: jedna dotyczy biogazu wtłaczanego do sieci (tab. 5), a druga biogazu wykorzystywanego jako paliwo do pojazdów (tab. 6).
 
Tab. 5. Szwedzkie normy dla biometanu wprowadzanego do sieci2

Parametr
Jednostka
Wartość
Liczba Wobbego
MJ/m3
43,9-47,31 dla zawartości metanu 95-99%
Liczba oktanowa motorowa
-
> 130 (wyliczone według ISO 15403)
Punkt rosy
00C
< t (temperatura otoczenia) -5
CO2+O2+N2
% obj.
< 5
O2
% obj.
< 1
Całkowita siarka
mg/m3
< 23
NH3
mg/m3
20

 
Biogaz stosowany w pojazdach jako paliwo musi spełniać szwedzką normę SS 15 54 38. Przepisy te uwzględniają odrębne standardy biogazu dla: silników bez regulacji lambda, czyli silników przystosowanych do pracy na ubogiej mieszance (typ A) i silników z regulacją lambda (typ B).
 
Tab. 1. Szwedzkie wymagania dla biogazu jako paliwa do pojazdów – SS 15 54 383

Parametr
Jednostka
Biogaz, typ A
Biogaz, typ B
Liczba Wobbego
MJ/m3
44,7-46,4
43,9-47,3
Zawartość metanu
% obj.
97±1
97±2
Punkt rosy przy najwyższym ciśnieniu przechowywania (t – najniższa średnia dzienna temperatura na przestrzeni miesiąca)
0°C
t-5
t-5
Maksymalna zawartość wody
mg/m3
32
32
Maksymalna zawartość CO2 + O2 + N2
Gdzie maksimum tlenu
% obj.
% obj.
4,0
1,0
5,0
1,0
Maksymalna całkowita zawartość siarki
mg/m3
23
23
Całkowita maksymalna zawartość związków azotu (wykluczając N2) policzona jako NH3
mg/m3
20
20
Maksymalny rozmiar cząstek
μm
1
1

 
 Możliwość wtłaczania w Polsce gazu do sieci
W Polsce nie ma osobnych norm dotyczących jakości biogazu wtłaczanego do sieci. Możliwość wtłaczania biogazu do sieci pojawiła się po wprowadzenie zmian w Prawie energetycznym w 2010 r. W Ustawie z 8 stycznia 2010 r. o zmianie ustawy Prawo Energetyczne oraz o zmianie niektórych innych ustaw (DzU nr 21, poz. 104) zawarto kilka rozwiązań mających usprawnić procesy rozwoju wykorzystania odnawialnych źródeł energii, w tym biogazowni rolniczych.
Ustawa określiła podstawy prawne przyłączenia do sieci dystrybucyjnej gazowej instalacji wytwarzania biogazu rolniczego przez przedsiębiorstwa zajmujące się przesyłem lub dystrybucją paliw gazowych. W przedmiotowej ustawie zawarto instrument wsparcia w postaci skorelowania systemu promocji biogazu rolniczego z funkcjonującym systemem świadectw pochodzenia energii elektrycznej wytworzonej w OZE, tzw. brązowe certyfikaty. Biogaz rolniczy oczyszczony do parametrów jakościowych gazu ziemnego wysoko metanowego lub gazu zaazotowanego może być tłoczony do sieci dystrybucyjnych lub lokalnych instalacji wybudowanych z inicjatywy samorządów. Działalność gospodarcza w zakresie wytwarzania biogazu rolniczego jest wykonywana na podstawie wpisu do rejestru wytwórców biogazu rolniczego. Organem prowadzącym rejestr oraz odpowiedzialnym za monitoring i kontrolę przedsiębiorstw energetycznych zajmujących się wytwarzaniem biogazu rolniczego jest prezes Agencji Rynku Rolnego.
Dokument ten zawiera kilka istotnych postanowień dotyczących biogazu rolniczego, a mianowicie:
§                     definicję biogazu rolniczego: biogaz rolniczy to paliwo gazowe otrzymywane z surowców rolniczych, produktów ubocznych rolnictwa, płynnych lub stałych odchodów zwierzęcych, produktów ubocznych lub pozostałości przemysłu rolno-spożywczego lub biomasy leśnej w procesie fermentacji metanowej,
§                     zmianę definicji paliw gazowych – gaz ziemny wysokometanowy lub zaazotowany, w tym skroplony gaz ziemny oraz propan-butan lub inne rodzaje gazu palnego, dostarczane za pomocą sieci gazowej, a także biogaz rolniczy, niezależnie od ich przeznaczenia,
§                     przewidziano, że operator systemu dystrybucyjnego gazowego w obszarze swojego działania jest zobowiązany do odbioru biogazu rolniczego o parametrach jakościowych określonych w przepisach wydanych na podstawie art. 9a ust. 11, wytworzonego w instalacjach przyłączonych bezpośrednio do sieci tego operatora.
Biogazownie rolnicze stanowią zatem alternatywne źródło pozyskania paliw gazowych.
W 2010 r. Ministerstwo Gospodarki opracowało projekt rozporządzenia w sprawie potwierdzania danych dotyczących ilości wytwarzanego biogazu rolniczego wprowadzanego do sieci dystrybucyjnej gazowej. Konieczne jest spełnienie parametrów jakościowych gazu, który może zostać zatłoczony do sieci przesyłowej i dystrybucyjnej, określonych w następujących normach:
PN-C-04750 Paliwa gazowe – klasyfikacja, oznaczenie i wymagania.
PN-C-04751 Gaz ziemny – ocena jakości.
PN-C-04752 – Gaz ziemny – Jakość gazu w sieci gazowej.
PN-C-04753 – Gaz ziemny – jakość gazu dostarczonego odbiorcom z sieci rozdzielczej.
 
 
 
Przykłady dobrych praktyk dotyczących biometanu, wykorzystania pojazdów NGV oraz sieci stacji tankowania można znaleźć na stronach internetowych:
 
 
Źródła
1. Ahman M.: Biomethane in the transport sector –An appraisal of the forgotten option. „Energy Policy” 1/2010.
2. Persson M., Jönsson O., Wellinger A.: Biogas Upgrading to Vehicle Fuel Standards and Grid Injection. www.biogasmax.eu.
3. Swedish Gas Center: Basic data on biogas. Sweden 2007.
4. Nylund N., Aakko-Saksa P., Sipila K.: Status and Outlook for biofuels, Rother alternative fuels and New vehicles. VTT Research Notes 2426. Espoo 2008.
 
dr Magdalena Rogulska, Przemysłowy Instytut Motoryzacji PIMOT
 
     Dofinansowano ze środków Narodowego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej