Πόροι μελλοντικής προοπτικής

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.

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.

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.

- Η καύση της βιομάζας έχει μηδενικό ισοζύγιο διοξειδίου του άνθρακα (CO2). Δε συνεισφέρει στο φαινόμενο του θερμοκηπίου, επειδή οι ποσότητες του CO2 που απελευθερώνονται κατά την καύση της βιομάζας δεσμεύονται πάλι από τα φυτά για τη δημιουργία της βιομάζας. 

- Η μηδαμινή ύπαρξη του θείου στη βιομάζα συμβάλλει σημαντικά στον περιορισμό των εκπομπών του διοξειδίου του θείου (SO2) που είναι υπεύθυνο για την όξινη βροχή.

- Η βιομάζα, ως εγχώρια πηγή ενέργειας, μειώνει σημαντικά την εξάρτηση της χώρας μας από εισαγόμενα καύσιμα και βελτιώνει το εμπορικό ισοζύγιό της εξασφαλίζοντας τον απρόσκοπτο ενεργειακό εφοδιασμό της.

- Η ενεργειακή αξιοποίηση της βιομάζας αυξάνει την απασχόληση στις αγροτικές περιοχές με τη χρήση εναλλακτικών καλλιεργειών (ενεργειακά φυτά), δημιουργεί εναλλακτικές αγορές για τις παραδοσιακές καλλιέργειες (Ηλίανθος κ.ά.) και συγκρατεί τον πληθυσμό στις εστίες του, συμβάλλοντας έτσι στη κοινωνικοοικονομική ανάπτυξη της περιοχής.

- Τέλος, δίνει διέξοδο στην αδρανοποίηση τοξικών ή επιβαρυντικών για το περιβάλλον αποβλήτων (**).

(**) Σημειώνουμε ότι, δυστυχώς στη χώρα μας, τα περισσότερα από τα γεωργικά υπολείμματα και φυτικά ή ζωικά απόβλητα είτε καίγονται σε ανοικτές εστίες απλώς για τη μείωση του όγκου τους, είτε διατίθενται ανεξέλεγκτα χωρίς περαιτέρω επεξεργασία στο περιβάλλον, είτε θάβονται σε εγκεκριμένους ή μη χώρους ταφής. Σε κάθε περίπτωση (πλην της ταφής σε εγκεκριμένους ΧΥΤΑ,) επιβαρύνουν το υπέδαφος και τον αέρα που αναπνέουμε.

- Ο αυξημένος όγκος και η μεγάλη περιεκτικότητα σε υγρασία, σε σχέση με τα ορυκτά καύσιμα, δυσχεραίνουν την ενεργειακή αξιοποίηση της βιομάζας.

- Η μεγάλη διασπορά και η εποχική παραγωγή της δυσκολεύουν την συνεχή τροφοδοσία με πρώτη ύλη των μονάδων ενεργειακής αξιοποίησής της.

- Βάσει των παραπάνω, παρουσιάζονται δυσκολίες κατά τη συλλογή, μεταφορά, και αποθήκευση της βιομάζας που αυξάνουν το κόστος της ενεργειακής αξιοποίησης.

- Οι σύγχρονες και βελτιωμένες τεχνολογίες μετατροπής της βιομάζας απαιτούν υψηλό κόστος εξοπλισμού, συγκρινόμενες με αυτό των συμβατικών καυσίμων.

Σε κάθε σταθμό βιομάζας, ανεξαρτήτως τεχνολογίας, η οικονομική βιωσιμότητα της επένδυσης βασίζεται πρωτίστως στην επίλυση των παρακάτω θεμελιωδών παραμέτρων:

1. Εξασφάλιση των απαιτούμενων ποσοτήτων για την απρόσκοπτη τροφοδοσία της μονάδας καθ’ όλη τη διάρκεια του έτους.

2. Εξασφάλιση χαμηλού κόστους κτήσης και μεταφοράς της πρώτης ύλης στη μονάδα.

Για το πρώτο απαιτείται η κατασκευή των κατάλληλων μονάδων αποθήκευσης, ενώ για το δεύτερο, η μονάδα εγκαθίσταται σε απόσταση όχι μεγαλύτερη των 10-15 km από την πηγή των πρώτων υλών. Για μεγαλύτερες αποστάσεις, δεδομένου του μεγάλου όγκου της βιομάζας, το κόστος των μεταφορικών ανεβαίνει αρκετά. Οι παραπάνω λύσεις θα πρέπει να υιοθετούνται σε βάθος 20ετίας (για ολόκληρη τη διάρκεια της επένδυσης).

Η επένδυση στη βιομάζα είναι εξαιρετικά προσοδοφόρα, με βάση την ισχύουσα εγγυημένη τιμή της ηλεκτρικής ενέργειας και τις ισχύουσες συνθήκες της αγοράς. 

Για παράδειγμα, μια μονάδα συμπαραγωγής ηλεκτρικής και θερμικής ενέργειας εγκατεστημένης ηλεκτρικής ισχύος 500 kW, η οποία βασίζεται στην αναερόβια χώνευση βιομάζας, επικεντρωνόμενη στα έσοδα από την 20ετή πώληση της ηλεκτρικής ενέργειας στο ΛΑΓΗΕ και από την πώληση του παραγόμενου εδαφοβελτιωτικού μπορεί να αποφέρει σημαντικά έσοδα,  τα οποία θα υπερβαίνουν τα 6.000.000 ευρώ σε βάθος 20ετίας.  Η επένδυση συνολικού κόστους 2,5 εκατομμυρίων Ευρώ θα έχει εσωτερικό βαθμό απόδοσης 43,78% και επιστροφή από την επένδυση 883,18%. Άλλωστε, οι πρώτες ύλες, όπως τα απόβλητα κτηνοτροφικών μονάδων και υπολείμματα γεωργικών εκμεταλλεύσεων, μπορούν να βρεθούν εύκολα στον Ελλαδικό χώρο και δεν κοστίζουν σημαντικά.

Οι παραπάνω  υπολογισμοί μπορούν να χαρακτηριστούν ως συγκρατημένοι, συνεπώς η περαιτέρω βελτίωση μιας τέτοιας επένδυσης είναι απόλυτα εφικτός στόχος.

Στα θετικά της προοπτικής μιας τέτοιας επένδυσης θα πρέπει τέλος να αναφέρουμε ότι αναμένεται με την απελευθέρωση της αγοράς του φυσικού αερίου, να υπάρχει η εναλλακτική δυνατότητα έγχυσης του βιοαερίου απευθείας στο δίκτυο με πολλαπλά οικονομικά οφέλη.

Άρθρο του Αντώνη Παπαδάκη, Ηλεκτρολόγου Μηχανικού & Μηχανικού Ηλεκτρονικών Υπολογιστών ΕΜΠ, Γενικός Διευθυντής της ARVIS