ΜΕΛΛΟΝΤΙΚΕΣ ΕΞΕΛΙΞΕΙΣ ΣΤΗΝ ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΗΛΕΚΤΡΙΣΜΟΥ ΑΠΟ ΒΙΟΜΑΖΑ

ΜΕΛΛΟΝΤΙΚΕΣ ΕΞΕΛΙΞΕΙΣ ΣΤΗΝ ΠΑΡΑΓΩΓΗ
ΗΛΕΚΤΡΙΣΜΟΥ ΑΠΟ ΒΙΟΜΑΖΑ ΚΑΙ ΣΥΜΠΑΡΑΓΩΓΗ
ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΚΑΙ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ (CHP)
7.3.1 Εισαγωγή
Αξιοσημείωτη επέκταση της παραγωγής ηλεκτρισμού από βιομάζας (κυρίως με
χρησιμοποίηση μονάδων συμπαραγωγής (CHP) σχεδιάζεται σε Δανία, Φιλανδία,
Σουηδία και ΗΠΑ (UNDP/WEC,2000) και επέκταση οραματίζονται και σε αρκετές
άλλες χώρες OECD, συμπεριλαμβανόμενης της Μεγάλης Βρετανίας. Οι μειώσεις του
κόστους και η συνεχιζόμενη ανάπτυξη της παραγωγής ηλεκτρισμού από βιομάζα
σχετίζεται στενά με τις τεχνολογικές εξελίξεις που θα προκύψουν τόσο στο τομέα της
καλλιέργειας αλλά και στον τομέα της τεχνολογίας της καύσης.
Οι συμβατικές τεχνολογίες καύσης για καύσιμα βιομάζας συνδέονται στενά με τις
τεχνολογίες καύσης άνθρακα και σαν τέτοια η τεχνολογία μπορεί να θεωρηθεί
«ώριμη». Υποδειγματικά εργοστάσια καύσης για παραγωγή ηλεκτρισμού βιομάζας
που λειτουργούν με αγροτικά και δασικά απόβλητα αποδίδουν ηλεκτρική ενέργεια με
περίπου 5 με 6 cents/KWh (UNDP/WEC,2000).
Το ποσοστό μάθησης για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από βιομάζα
(χρησιμοποιώντας συμβατική καύση) έχει υπολογιστεί σε περίπου 15% (ΙΕΑ,2000a).
Παρόλο που ένα ποσοστό μάθήσης για τη παραγωγή ηλεκτρισμού από αξιοποίηση
της βιομάζας χρησιμοποιώντας συμβατική καύση είναι διαθέσιμο, λεπτομερείς
προβολές μείωσης κόστους οι οποίες βασίζονται σε αυτό το ποσοστό μάθησης, και
αναφέρονται αποκλειστικά για τεχνολογίες συμβατικών καύσεων, κρίνουν ότι δεν
είναι κατάλληλο.
Οι αιτίες για αυτό είναι οι ακόλουθες:
• Η ανάπτυξη μεγαλύτερων και αποδοτικότερων εργοστασίων αντικατάστασης
δικαιολογεί μερικό από το 15% του ποσοστού μάθησης που παρατηρείται τα
τελευταία χρόνια. Ενώ αυτή είναι μια σημαντική πλευρά της μάθησης και η τάση
προς μεγαλύτερα εργοστάσια ίσως συνεχίσει, τα μοντέρνα εργοστάσια συμβατικής
καύσης πλησιάζουν ήδη τα θεωρητικά όρια της επάρκειας μετατροπής.
• Η δυναμική για συνεχιζόμενη αύξηση του βαθμού απόδοσης είναι μια καίρια αιτία
του ενδιαφέροντος για τις τεχνολογίες αεριοποίησης και θα φαινόταν μη συνετό σε
αυτό το στάδιο να συμπεράνουμε ότι το ιστορικό ποσοστό μάθησης για τις
τεχνολογίες συμβατικής καύσης μπορεί να εφαρμοστεί στις τεχνολογίες εξαέρωσης-
για λόγους που αναλύονται παρακάτω.
• Ενώ σημαντική εξάπλωση της παραγωγής ηλεκτρισμού από βιομάζα (κυρίως CHP)
προγραμματίζεται σε Δανία, Φιλανδία, Σουηδία και ΗΠΑ (UNDP/WEC,2000)
11δεδομένα για λεπτομερή ανάπτυξη αγοράς συγκεκριμένων τεχνολογιών δεν είναι
διαθέσιμα.
• Τα κόστη των καύσιμων βιομάζας αναμένεται να συνεχίσουν να μειώνονται. Παρόλα
αυτά η δυναμική για αυτό είναι αβέβαιη και η μείωση κόστους καυσίμων από μόνη
της είναι απίθανο να είναι επαρκής να διατηρήσει ένα 15% ποσοστό μάθησης.
Όλοι αυτοί οι παράγοντες υποδηλώνουν ότι η δυναμική για συνολική μείωση
κόστους στη τεχνολογία της καύσης βιομάζας, στην εξέλιξη του χρόνου
ενδιαφέροντος, εδώ δεν μπορεί να υπολογιστεί χωρίς προσοχή στις προχωρημένες
τεχνολογίες μετατροπής και στα κόστη καυσίμων.
7.3.2 Συνδυασμένος κύκλος βιομάζας με αεριοποίηση
Η αεριοποίηση του στερεού καυσίμου (βιομάζα) προσφέρει τη δυνατότητα
υψηλότερης απόδοσης μετατροπής της ενέργειας και μείωσης των ατμοσφαιρικών
εκπομπών εν συγκρίσει με τις τεχνολογίες συμβατικής καύσης όπως επίσης και μια
μειωμένη εξάρτηση σε οικονομίες κλίμακας.
Η αεριοποίηση της βιομάζας και η καύση της σε σταθμούς συνδυασμένου κύκλου
(BICTCC) προσφέρει υψηλές αποδόσεις για ένα σχετικά μικρό ως προς το μέγεθος
της ισχύος σταθμό παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας (30~50 MW), η οποία την
καθιστά κατάλληλη για αποκεντρωμένη παραγωγή -ιδιαίτερου ενδιαφέροντος
εξαιτίας της διανεμημένης φύσης της σοδειάς βιομάζας και των σχετικά υψηλών
κοστών του να μεταφερθεί το καύσιμο βιομάζα. Πιο μακροπρόθεσμα είναι δυνατό, η
BICTCC θα δώσει τη δυνατότητα εκμετάλλευσης της αεριοποιημένης βιομάζας για
χρήση στις κυψέλες καυσίμου.
BICTCC είναι προς το παρόν σε ένα προ-εμπορικό πειραματικό στάδιο. Πιλοτικά
προγράμματα λειτουργούν και αναπτύσσονται σε Βρετανία, Σουηδία, ΗΠΑ και
Βραζιλία (UNDP/WEC,2000).
Με ένα τόσο μικρό αριθμό προγραμμάτων σε λειτουργία, το ποσοστό μάθησης δεν
είναι διαθέσιμο. Παρόλα αυτά, λεπτομερείς μηχανικές αξιολογήσεις κόστους των
Σουηδικών και Βρετανικών εργοστασίων έχουν επιχειρηθεί (Baken, 2000). Το
Σουηδικό εργοστάσιο (CHP σχεδίου) αποδίδει ενέργεια με κόστος περίπου 7
cents/kWh και το Βρετανικό εργοστάσιο (ηλεκτρισμό μόνο) περίπου 11.5 cents/kWh.
Η μηχανική αξιολόγηση υποδηλώνει ότι τα κόστη κεφαλαίου θα μπορούσαν να
μειωθούν στο μισό μέσω αντιγραφής μονάδων και οικονομιών κλίμακας από τη
στιγμή που BICTCC εργοστάσια εισβάλουν σε πρώιμες εμπορικές εφαρμογές
(Bauen,2000) αυτό θα μπορούσε να μειώσει τα κόστη ενέργειας σε 2.3 με 4.5 και 5.2
με 9 cents/kWh για το Σουηδικό και Βρετανικό εργοστάσιο αντίστοιχα.
1
Πρέπει να σημειωθεί αυτά τα κόστη είναι υπολογισμοί των πρώτων «εμπορικών»
εφαρμογών-αυτό ισχύει όπου οι τεχνολογίες έχουν κινηθεί πέρα από ενός
πειραματικού σχεδίου εργοστάσια και αρχίζουν να εγκαθίστανται σε μεγαλύτερους
αριθμούς. Περαιτέρω μείωση κόστους θα αναμενόταν καθώς το μέγεθος της αγοράς
επεκτείνεται.
6
12Παρόλα αυτά, είναι αξιοσημείωτο ότι η διαδικασία αεριοποίησης δικαιολογεί μόνο το
19% του συνολικού κόστους κεφαλαίου, ενώ τα κόστη τεχνολογίας της καύσεως
δικαιολογούν περίπου 35% (Bauen,2000).
Δεν είναι ξεκάθαρο πόσο πολύ περιθώριο για μειώσεις κόστους σε στροβίλους-μια
πολύ ώριμη τεχνολογία-μπορεί να αναμένεται. Τα ποσοστά μάθησης για CCGT
τεχνολογίες είναι λιγότερο από 10% (ΙΕΑ,2000b) και οι στρόβιλοι για BIGCC
εφαρμογή θα αντιπροσώπευαν μόνο μια πολύ μικρή ποσότητα της υπάρχουσας
παγκόσμιας αγοράς στροβίλων.
Συνολικά, ενώ είναι ξεκάθαρο ότι σημαντική μείωση κόστους για BICTCC πρέπει να
αναμένεται από τη στιγμή που η τεχνολογία προοδεύει πέρα από το πρώιμο πιλοτικό
στάδιο, η μακροπρόθεσμη τροχιά μείωσης κόστους είναι αβέβαιη.
Από τη στιγμή που τα κόστη κεφαλαίου μειωθούν σε πρώιμα
«εμπορευματοποιημένα» επίπεδα, η ευαισθησία της μείωσης του κόστους καυσίμων
και του κόστους κεφαλαίου περίπου εξισώνεται-τα ενεργειακά κόστη μειώνονται
κατά 10% για κάθε 20% μείωση σε κόστη καυσίμων ή κόστη κεφαλαίου. Εάν τα
κόστη κεφαλαίου μειωθούν περισσότερο τότε η ευαισθησία για τα κόστη καυσίμων
θα αυξηθεί. Σημαντική αβεβαιότητα περιβάλλει τη δυναμική για χαμηλότερα κόστη
καυσίμων-ειδικά σε αποκλειστικά ενεργειακές σοδειές. Αγροτικά και δασικά
απόβλητα προσφέρουν μια χαμηλού κόστους επιλογή καυσίμων (Bauen &
Kaltschmitt,2001)-αλλά αυτό είναι περιορισμένο σε εκείνες τις χώρες με επαρκή
δασοκομία και /ή κατάλληλη αγροτική δραστηριότητα. Στη Βρετανία για παράδειγμα
αυτή η πηγή είναι σχετικά μικρή (DTI,1998).
Υπάρχουν κάποια στοιχεία ότι η δομή και γνώση για ανάπτυξη και προώθηση
αποκλειστικά ενεργειακών σοδειών απέχει πολύ από την ωριμότητα προς το παρόν.
Μέτρα για την ενίσχυση της εμπιστοσύνης απαιτούνται για να προσελκυσθούν
καλλιεργητές και παραγωγούς μαζί σε μια αποτελεσματική αγορά (PIU,2001b) .
Η ομάδα PIU διερεύνησε αυτά τα ζητήματα χρησιμοποιώντας αρκετά σενάρια για
ανάπτυξη αγοράς και μάθησης και σε κόστη κεφαλαίου αλλά και καυσίμων. Η
ανάλυση υποδηλώνει ότι η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από βιομάζα με
χρησιμοποίηση συστημάτων BIGTCC θα μπορούσε να αποδώσει ενέργεια σε πεδίο
κόστους 2.5-4.0p (3.75-6.0 cents/KWh) μέσα σε ένα χρονικό πλαίσιο 20 ετών
(PIU,2002).
Η ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΣΤΗΝ ΕΛΛΑΔΑ
Επειδή η αξιοποίηση της βιομάζας αντιμετωπίζει συνήθως τα μειονεκτήματα της
μεγάλης διασποράς, του μεγάλου όγκου και των δυσχερειών συλλογής μεταποίησης,
μεταφοράς, αποθήκευσης, επιβάλλεται κατά κανόνα η αξιοποίησή της να γίνεται
κοντά στον τόπο παραγωγής. Έτσι, η βιομάζα μπορεί να χρησιμοποιηθεί ευχερέστατα
π,χ, για:
• Θέρμανση θερμοκηπίων.
• Θέρμανση κτηνοτροφικών μονάδων.
• Ξήρανση γεωργικών προϊόντων.
• Κάλυψη αναγκών θερμότητας, ψύξεως και ηλεκτρισμού σε γεωργικές ή
άλλες βιομηχανίες, που βρίσκονται κοντά σε πηγές παραγωγής βιομάζας.
• Παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας στους τόπους παραγωγής της βιομάζας για
κάλυψη τοπικών αναγκών ή για τροφοδοσία του εθνικού ηλεκτρικού δικτύου
• Κάλυψη αναγκών τηλεθέρμανσης και τηλεψύξης χωριών και πόλεων που
βρίσκονται κοντά σε τόπους παραγωγής βιομάζας.
Οι δύο τελευταίες χρήσεις φαίνεται ότι μελλοντικά θα αποτελέσουν τους κύριους
τομείς αξιοποίησης των τεράστιων ποσοτήτων βιομάζας από γεωργικά και δασικά
υπολείμματα, καθώς και ενός σημαντικού μέρους της βιομάζας των ενεργειακών
καλλιεργειών, στη χώρα μας.
Ενδεικτικά, αναφέρεται ότι τα διαθέσιμα γεωργικά υπολείμματα της χώρας για
παραγωγή ενέργειας, από σιτηρά αραβόσιτο, βάμβακα, καπνό, ηλίανθο,
κλαδοδέματα, κληματίδες και πυρηνόξυλο, ανέρχονται ετησίως σε 7.500.000 τόνους
ή περίπου σε 3.000.000 ΤΙΠ, ενώ τα δασικά μπορεί να ανέλθουν σε 2.700.000 τόνους
ή περίπου σε 1.000.000 ΤΙΠ.
Παράλληλα με την αξιοποίηση των διαφόρων γεωργικών και δασικών υπολειμμάτων
είναι δυνατό να ληφθεί βιομάζα από ενεργειακές καλλιέργειες, Συγκριτικά με τα
γεωργικά και δασικά υπολείμματα, οι καλλιέργειες αυτές έχουν το πλεονέκτημα της
υψηλότερης παραγωγής ανά μονάδα επιφάνειας, καθώς και της ευκολότερης
συλλογής.
Στο σημείο αυτό, πρέπει να τονιστεί ότι οι ενεργειακές καλλιέργειες αποκτούν
σήμερα ιδιαίτερη σημασία για αναπτυγμένες χώρες, οι οποίες προσπαθούν να
περιορίσουν τόσο τα οικολογικά προβλήματα, όσο και τα προβλήματα επάρκειας
ενέργειας και γεωργικών πλεονασμάτων με τις καλλιέργειες αυτές. Όπως είναι
γνωστό, στις χώρες της Ευρωπαϊκής Ένωσης, τα γεωργικά πλεονάσματα και τα
οικονομικά προβλήματα που δημιουργούν οδηγούν αναπόφευκτα στη μείωση της
γεωργικής γης και παραγωγής. Υπολογίζεται ότι την προσεχή δεκαετία 100-150 εκ,
στρέμματα γεωργικής γης πρέπει να αποδοθούν στις ενεργειακές καλλιέργειες,
προκειμένου να αποφευχθούν τα προβλήματα των επιδοτήσεων των γεωργικών
πλεονασμάτων και των χωματερών με ταυτόχρονη αύξηση των ευρωπαϊκών
ενεργειακών πόρων.
Στη χώρα μας επίσης, 10 εκ. στρέμματα καλλιεργήσιμης γης έχουν ήδη ή
προβλέπεται να περιθωριοποιηθούν και να εγκαταλειφθούν. Εάν η έκταση αυτή
14αποδοθεί στην ανάπτυξη ενεργειακών καλλιεργειών η καθαρή ωφέλεια σε ενέργεια
που μπορεί να αναμένεται, υπολογίζεται σε 5-6 ΜΤΙΠ, δηλαδή στο 5Ο-6Ο% της
ετήσιας κατανάλωσης πετρελαίου.