Porastom globalne populacije dolazi do sve veće potražnje za poljoprivrednim proizvodima. Kako se povećava proizvodnja, tako dolazi i do povećanja energetske potrošnje, koju poljoprivrednik mora samostalno pokriti kako bi bio konkurentan na tržištu. Kombinirana proizvodnja i prodaja poljoprivrednog proizvoda i električne energije iz obnovljivih izvora energije jedan je od najpopularnijih sustava u svijetu. Na taj način poljoprivrednik postaje važna karika u bioekonomiji i kružnom gospodarstvu.
Farma s proizvodnjom bioplina kao obnovljivi izvor energije
Klimatske promjene i porast temperature značajno utječu na svakodnevicu. U cilju sprječavanja klimatskih promjena, većina Vlada zemalja svijeta su se složile u pogledu zajedničkih napora za smanjenje emisija stakleničkih plinova koji uzrokuju globalno zatopljenje. Ciljevi za održivu budućnost su objedinjeni kroz 17 ciljeva za održivi razvitak koje je razvila Organizacija Ujedinjenih naroda za prehranu i poljoprivredu, ogranak UN-a.
Posljedice klimatskih promjena se posebice osjete u poljoprivredi gdje ekstremne temperature, suše, poplave i nagle promjene vremena te pojačana pojava štetnika ugrožavaju prinose i dobrobit životinja. Klimatske promjene su izazvane prekomjernim stvaranjem ugljikovog dioksida i ostalih stakleničkih plinova u atmosferi. Jedna od glavnih mjera za sprječavanje klimatskih promjena je dekarbonizacija društva, tj. izbjegavanje korištenja proizvoda iz nafte i naftnih derivata, smanjenje emisija iz stočarstva te prikupljanje ugljikovog dioksida iz atmosfere kroz sadnju biljaka.
Fosilni izvori, nafta i prirodni plin, nisu samo sirovina za proizvodnju goriva za unutarnje izgaranje (benzin, dizel) već za čitav niz derivata: lož ulje, kemikalije, lijekovi, plastika i mineralna gnojiva. Znanstvenici su uočili da biomasa ima značajan sadržaj ugljika, zbog čega je moguće proizvoditi materijale koji imaju vrlo sličan sastav kao i proizvodi dobiveni kemijskom obradom nafte. Time nastaju proizvodi poput bioplastike, biokemikalija, obnovljivih goriva (bioplin, biometan, peleti, agropeleti), organsko gnojivo, itd. Inovacijama proizvodnje zamjenskih proizvoda iz biomase za proizvode iz fosilnih izvora započeo je proces dekarbonizacije društva. U njemupoljoprivreda dobiva još jednu ulogu: apsorpciju ili upijanje ugljika iz atmosfere kroz sadnju biljaka.
U novoj Zajedničkoj poljoprivrednoj politici razmatraju se različiti načini motiviranja poljoprivrednika da se angažiraju u upijanju ugljika kroz tzv. žetvu ugljika (carbon farming). Prijelaz na nisko-ugljično društvo daje nove prilike za poljoprivrednika u okruženju bioekonomije – gospodarstva koji zamjenjuje sirovinsku osnovicu iz fosilnih i neobnovljivih izvora, obnovljivim alternativama.Pokrivanje vlastite energetske potražnje te konkurentnost na tržištu kroz proizvodnju novih proizvoda, ali i potencijalnu prodaju energije u mrežu. U sklopu navedenog, proveden je projekt pod nazivom Young Farmers: Circles of Circular Economy (FarmCircle), financiranog od strane Danube Strategic Project Funda. Voditelj projekta je Energetski institut Hrvoje Požar, uz partnere Mediteranski Institut za poljoprivredu Chania (Grčka), Društvo za oblikovanje održivog razvoja (Hrvatska) te Landwirtschaftskammer Steiermark (Austrija).
Glavni cilj projekta je osvijestiti poljoprivrednicima mogućnosti o novim trendovima i poslovnim prilikama u bioekonomiji kako bi proizveli više dodatne vrijednosti po poljoprivrednom proizvodu. Kako bi se ostvarilo navedeno, projektu su podršku dali dosadašnja Hrvatska poljoprivredno- šumarska savjetodavna služba te Ministarstvo poljoprivrede i državni tajnik Tugomir Majdak. Specifični ciljevi projekta su organizacija dostupnih materijala o bioenergiji i bioekonomiji kako bi se napravili besplatni materijali za trening prema karakteristikama poljoprivrednih gospodarstava, obučili treneri i informirali donosioci odluka u cilju programiranja shema poticaja prema potrebama i u skladu sa značajkama poljoprivrednih gospodarstava.
Bioekonomija stvara mikro-poduzeća s visoko stručnim zaposlenjima, socijalnim i ekonomskim prilikama netipičnim za ruralna područja. Od vitalnog je značaja uskladiti potencijale poljoprivrednih gospodarstava s prikladnim tehnologijama i proizvodima te osigurati održivost. Spajanjem iskustava partnera s različitih područja strukovnog obrazovanja primjenjuje se multidisciplinarni pristup.
Energetske potrebe na poljoprivrednim gospodarstvima
Kako bi se otkrile i ostvarile mogućnosti poljoprivrednih gospodarstava u pogledu bioekonomije i kružnog gospodarstva, potrebno je prvotno odrediti energetske potrebe istoga. Poljoprivredna proizvodnja zahtijeva izravno i neizravno korištenje energije koje u cilju proizvodnje poljoprivrednih proizvoda ovisi o području proizvodnje (ratarstvo, stočarstvo povrćarstvo na otvorenom ili u zaštićenom prostoru, vinogradarstvo, voćarstvo itd.). Uz klimatske uvjete i veličinu gospodarstva važno je uzeti u obzir radi li se o primarnoj poljoprivrednoj proizvodnji ili preradi te postojećoj logistici na gospodarstvu.
Energetske potrebe na poljoprivrednim gospodarstvima se očituju kroz četiri segmenta:
– električna energija (ventilatori, pumpe, uređaji, informatika);
– grijanje (voda, prostor, sušenje); – hlađenje (skladištenje, prostor) te
– gorivo (prijevoz, vozila).
Navedene energetske potrebe zadovoljavaju se putem električne energije iz mreže ili vlastite proizvodnje, od opskrbljivača toplinskom energijom ili vlastite proizvodnje te goriva, poput dizela, benzina, stlačenog prirodnog plina (CNG) ili stlačenog biometana (CBM). Kako bi se izračunala energetska potreba svakog gospodarstva, potrebno je razmotriti proizvodne procese i njihove energetske potrebe kao što su primjerice: primjena dizel goriva prilikom obrade tla, mehanizirane sjetve, prijevoza gnojiva, gnojidbe i zaštite bilja; energetske potrebe navodnjavanja na otvorenom ili u zaštićenom prostoru, grijanje, hlađenje zaštićenog prostora, osvjetljenje zaštićenog prostora, mehanizirana rezidba, berba, sortiranje, pakiranje, hlađenje i prerada poljoprivrednih proizvoda; sustavi potrošnje energije u stočarstvu od mljekarstva i prerade mlijeka do proizvodnje mesa i njegove prerade.
Sukladno tome, dio poljoprivrednih proizvođača u nekim zemljama Europske unije (EU) bavi se osim proizvodnjom hrane i proizvodnjom energije, kako bi zadovoljili svoje energetske potrebe. Time diversifikacijom, proširuju svoje djelatnosti izvan poljoprivrede osiguravajući dodatne izvore prihoda.
Jedan od glavnih ciljeva u EU je povećanje energetske učinkovitosti za 20% do 2020. godine. Ovaj cilj doprinosi važnosti potrebe za istraživanjima i inovacijama kako bi se razvile energetski učinkovitije tehnologije u poljoprivrednoj proizvodnji.
Neke od mjera uštede energijom su sljedeće:
1. gospodarenje energijom – uspostava akcijskog plana za korištenje energije;
2. visoki prioritet – mjere s niskim troškovima (praćenje potrošnje energije, održavanje i popravci, provjera točnosti kontrolnih sustava);
3. srednje i dugoročne aktivnosti (npr. poboljšanje izolacije zgrade, učinkovitiji ventilacijski sustavi, rasvjeta).
Kako bi poljoprivrednik bio konkurentniji na tržištu te u skladu s načelima bioekonomije i kružnog gospodarstva, mora pratiti svoje energetske potrebe, ali i razmotriti opcije proizvodnje (npr. proučiti dostupne tehnologije proizvodnje energije iz obnovljivih izvora energije). Prvi korak za poljoprivrednika prema učinkovitijem sustavu je praćenje vlastitih računa za energiju. Kroz određivanje potreba za energijom moguće je izraditi plan s mjerama za uštedu energije, koja su specifična za svako individualno postrojenje. S obzirom na specifičnost svakog poljoprivrednog gospodarstva, ne postoje jednostavna, općeprimjenjiva rješenja, ali postoje održiva rješenja za svako poljoprivredno gospodarstvo. Neki od primjera su navedeni u nastavku.
Energetski nasadi
Energetski nasadi su nasadi koji se proizvode s ciljem proizvodnje energije. Riječ je o biljkama bogatim uljem ili šećerom, s velikom količinom suhe tvari (ugljik, C), kao što su:
– trave trajnice/višegodišnje trave: miskantus (Miscanthus x giganteus), divlje proso (Panicum virgatum);
– kulture kratke ophodnje (KKO): crna joha (Alnus glutinosa), breza (Betula sp.), grab (Carpinus sp.), kesten (Castanea sp.), jasen (Fraxinus sp.), topola (Populus sp.), bagrem (Robinia pseudoacacia) i vrba (Salix sp.);
– kulture bogate škrobom: kukuruz (Zea mays), trstika (Phragmites australis) te
– alge.
Energetski nasadi uzgajaju se na tlima slabije kvalitete, koja nisu povoljna za uzgoj poljoprivrednih kultura te iako se intenzivno uzgajaju, važno je zbog rastućih troškova uzgoja, pronaći dodatna i održiva rješenja za smanjenje troškova kao što su: racionalizacija navodnjavanja, gnojidba digestatom, konsocijacije vezane za uzgoj peradi i svinja.
U sljedećim tablicama su prikazani prinosi energetskih usjeva na temelju klimatskih zona, kvalitete tla i veličine polja. Kulture kratkih ophodnji (KKO) su drvenaste vrste (topola, vrba, crna joha, breza, grab, kesten, jasen i bagrem) koje se uzgajaju u kratkim ophodnjama (od dvije do osam godina) na poljoprivrednim površinama za energetske potrebe kroz proizvodnju biomase. Cilj njihove sadnje je dobivanje visokih prinosa biomase u kratkom razdoblju.
U Hrvatskoj su površine zasađene s KKO prihvatljive u okviru zelenih plaćanja u poljoprivredi, ako se na njima ne koriste mineralna gnojiva i sredstva za zaštitu bilja. U proizvodnju obnovljive energije, KKO mogu prilikom planiranja nasada i lanca opskrbe generirati i dodatne pozitivne učinke u obliku usluga ekosustava (sprječavanja eolske erozije, širenja sjemena korova, fitoremedijacija tla) te ruralnog razvoja (povećavanje kvalitete tla fitoremedijacijom, nove gospodarske djelatnosti, energetska neovisnost lokalne zajednice).
Lignocelulozna (drvna) biomasa kao energent u poljoprivredi
Lignocelulozna biomasa odnosi se na biomasu iz drvenastih dijelova biljaka koja se sastoji od celuloze, hemiceluloze i lignina, a sve više postaje prepoznatljiva kao vrijedna sirovina, jer predstavlja alternativu naftnim derivatima u proizvodnji biogoriva i kemikalija. Potrošnja celuloze je tri puta veća od čelika, a jednaka potrošnji žitarica, a njeno je korištenje uglavnom prisutno u sektoru proizvodnje materijala (drvna baza i papir). Iz energetske perspektive, lignocelulozna biomasa može zamijeniti fosilna goriva.
Neki od primjera lignocelulozne biomase su sljedeći:
– poljoprivredni ostaci: kukuruzna stabljika i klip, rezidbeni ostaci voćaka, vinove loze, maslina;
– ostaci iz šumarstva: ostaci od šumske sječe, grane, lišće, korijenje i ostalo;
– energetski nasadi (prethodno spomenuti KKO).
Energija iz biomase može se dobiti izravnim spaljivanjem i proizvodnjom obnovljivih goriva za energetsko tržište. Spaljivanjem se proizvodi toplina koja se može koristiti za grijanje, pripremu potrošne tople vode, daljinsko grijanje, itd. Proces se uglavnom odvija u kogeneracijskoj jedinici kako bi se postigla što viša učinkovitost (> 80 %) te proizvela električna i toplinska energija. Dio energije se zatim koristi za pogon samog postrojenja, dok se ostatak može prodavati u mrežu uz naknadu određenu tarifnim sustavom (uskoro premium model sustavom).
S druge strane, proizvodnjom biomase za energetsko tržište stvaraju se sječka, peleti ili briketi, ali i drugi proizvodi koji nastaju naprednim tehnologijama termičke obrade biomase (ugljen, sintetski plin i bioulje iz procesa pirolize te sintetski plin iz procesa rasplinjavanja). Dobiveni proizvodi koriste se u specifičnim pećima, u kojima se proizvodi energija koja se može koristiti za pokrivanje potreba poljoprivredne farme ili rad same peći. Pod radom same peći uključeno je i potrebno sušenje za svježu sječku koja se koristi kao sirovina. Sušenje sirovine je neophodno samo ako je postotak vlage veći od 15 %.
U slučaju proizvodnje na malo, najprikladniji način sušenja je ispod krova koristeći prirodnu cirkulaciju zraka kroz perforirane cijevi. U svakoj peći postoji ventilator u izlazu dimnih plinova te se tako izbjegava gubitak topline. Rad peći ne ovisi o tlaku u dimnjaku već su svi uvjeti kontrolirani tako da se većina proizvedene energije iskoristi za grijanje, a vrlo mali dio se gubi kroz dimnjak. Peć na pelete ima prednosti zbog svoje cijene i velike energetske iskoristivosti i jednostavnog – automatskog rukovanja.
Za razliku od peći na drva, peć na drvene pelete može se više puta dnevno paliti i gasiti, a temperatura se može prilagoditi. Sve peći i njihovo izgaranje su definirani normama, koje osiguravaju optimalni odnos biomase, tehnologije i očekivanje proizvodnje energije. U Hrvatskoj se najčešće koristi pristup izravnog spaljivanja – spaljivanje biomase u obliku cjepanica, sječke i peleta.
Neki od primjera sustava u kojima se biomasa koristi na spomenuti način su:
– sobne peći (5-7 kW, MC < 20 %);
– kućni sustavi grijanja (10-20 kW, MC < 25 %);
– spojene kuće (30-50 kW, MC < 35 %);
mikromrežni sustavi (500 kW, MC < 35 %) te
– sustavi daljinskog grijanja (1.000 kW, MC < 50-55 %).
Lignocelulozna (drvenasta) biomasa je dobar izvor energije, zbog svoje jednostavnosti za korištenje te niske cijene kao energenta. Međutim, korištenje lignocelulozne biomase ovisit će potrošnji, dostupnim količinama i potražnjom tržišta za bio-proizvodima.
Kontroverze oko održivosti proizvodnje biomase u neprehrambene svrhe
No, unatoč velikom doprinosu korištenja biomase u energetske, tj. neprehrambene svrhe, potrebno je uzeti u obzir da navedena biomasa zauzima zemljište koje je moguće koristiti u svrhu proizvodnje prehrambenih proizvoda. Od sredine 2000-ih godina, biomasa je postala vrlo cijenjena u razvoju održive energije i sustavu sirovina (eng. resource system). U okviru poljoprivrednog i šumarskog sektora razvijena je nova dinamika za istraživanje novih mogućnosti rasta u neprehrambene svrhe i to podjednako na domaćoj i međunarodnoj razini.
Zbog ekspanzije korištenja biomase u nepoljoprivredne svrhe, važan je poseban oprez kako se ne bi postigli dodatni negativni učinci na održivost u poljoprivredi i šumarstvu uz postojeće negativne značajke koje uključuju: – rast svjetske populacije; – poljoprivredno zemljište je u procesu degradacije; – dugoročni učinak na gubitak bioraznolikosti; – intenzivno korištenje tla i vode prilikom proizvodnje hrane, stočne hrane i vlakana; – nepovoljni učinak klimatskih promjena na poljoprivredu; – intenziviranje korištenja biomase zbog porasta cijene nafte Kontroverze vezane za upotrebu biomase posljedica su rasta cijene hrane te intenziviranja korištenja tla u poljoprivredi i izvan nje, što dovodi do trileme „hrana-energijaokoliš“.
Povećani zahtjevi za biomasom u cilju zamjene sirovinske osnovice u biogospodarstvu moraju biti usmjereni na prilagodbu i smanjenje klimatskih promjena te očuvanje i zaštitu okoliša. Oni trebaju stvarati simbiozu s proizvodnjom hrane na poljoprivrednim zemljištima te ostvarivati usluge eko sustava čime se ostvaruje integrirano upravljanje krajobrazom te na istoj površini ostvaruju višestruki učinci i prihodi: proizvodnja hrane i krmiva, biomase za energiju ili bioproizvode te dugoročno zdravlje ekosustava.
Smatra se da je svjetski energetski potencijal ograničen s obzirom na višenamjensku ulogu zemljišta i potrebu za hranom, ali i odsutnošću vlasnika zemljišta iz poljoprivredne proizvodnje što rezultira stavljanjem poljoprivrednog zemljišta van funkcije te blokira mogućnost punog sudjelovanja poljoprivrede u apsorpciji atmosferskog ugljika. Intenzivno korištenje tla kao resursa uz proizvodnju hrane, stočne hrane, drvne građe, vlakana za proizvodnju energetskih kultura te dodatni zahtjevi za njihovim navodnjavanjem pojačat će već postojeće pritiske na resurse tla i vode. Zato je od posebnog značaja napraviti pravilne planove uzgoja pojedinih sastavnica te usmjeriti potencijal za proizvodnju bioenergije na prilagodbu i suzbijanje negativnih učinaka klimatskih promjena.
Javnim politikama koje promoviraju upotrebu i proizvodnju biomase za potrebe bioekonomije postavlja se važan zadatak usmjeren na pravilnu izradu planova proizvodnje kako bi se izbjegle negativne ekološke i tržišno-ekonomske posljedice koje određuju održivost navedene proizvodnje. U tom pogledu, moguće je razmotriti tehnologiju anaerobne digestije, tijekom koje se koriste nusproizvodi (gnoj, gnojovka, sirutka) i biorazgradivi dio otpada pogodan za anaerobnu digestiju (hrana ne prikladna za ljudsku upotrebu, klaonički otpad, mastolovci) kao sirovina za istovremenu proizvodnju energije, digestata – organskog gnojiva i uštede emisija stakleničkih plinova.
Pravilnim postavljanjem proizvodnje bioplina u anaerobnoj digestiji, iz kombinacije gnojovke i pokrovnih usjeva te međuusjeva uz gnojidbu s digestatom, postiže se sekvestracija ugljika i snižavanje troškova proizvodnje pročišćenog bioplina za 25 % – talijanski koncept Biogas- FattoBene ili BioplinNapravljenDobro.
Proces anaerobne digestije za proizvodnju bioplina i primjena digestata
Ciljevi EU su proizvodnja energije iz obnovljivih izvora, smanjenje emisija stakleničkih plinova i održivo upravljanje otpadom, a proizvodnja i korištenje bioplina procesom anaerobne digestije ima potencijal da pridonese ispunjenju svih zadanih ciljeva istovremeno. Bioplin je fleksibilan energent primjenjiv za različite potrebe. Nastaje procesom anaerobne digestije korištenjem poljoprivrednih sirovina kao što su stajski gnoj, organski otpad, kukuruzna i/ili travnata silaža i sl.
Proces anaerobne digestije se odvija u potpunoj odsutnosti kisika. U plino-nepropusnim spremnicima mikrobiološkom aktivnošću dolazi do procesa razgradnje organskih tvari uz oslobađanje bioplina (smjesa metana, CH4, ugljikova dioksida CO2, sumporovodika H2S te ugljikova monoksida CO i vodika H2). Kao nusprodukt procesa nastaje digestat.
Bioplin se uz doradu i pročišćavanje može uključiti i u sustav postojeće mreže prirodnog plina ili koristiti kao pogonsko gorivo u vozilima. Na većini bioplinskih postrojenja, po završetku procesa anaerobne digestije obavlja se separacija krute i tekuće faze.
Istraživanjima je ustanovljeno je da u krutoj fazi zaostaju količine previsoke količine fosfora, u organskom i anorganskom obliku, da bi se mogle ispuštati u okoliš. Zato se čine dodatne mjere ka uporabi fosfora iz digestata u industrijski iskoristivom obliku. Digestat također sadržava dušik i druge kemijske elemente ovisno o ulaznoj fazi te se zbog toga nekada može koristiti kao gnojivo. No, ovdje mora postojati poseban oprez, jer se prethodno isti mora kemijski ispitati da ne bi došlo do onečišćenja poljoprivrednih tala teškim metalima. S druge strane, višak digestata je moguće iskoristiti u energetske svrhe.
Neke od mogućnosti su: spaljivanje peleta digestata, mokra oksidacija, piroliza, hidrotermalna karbonizacija, rasplinjavanje (Tablica 4). Digestat je također moguće koristiti u građevinskoj industriji (materijal za punilo, izolaciju, palete, šperploče), za proizvodnju bioplastike te u kemijskoj industriji (biorafinerije). Iz navedenog je vidljivo da je u proizvodnji bioplina zaostali digestat moguće koristiti u različitim granama industrije. Međutim, najčešće korištena tehnologija je tehnologija spaljivanja u obliku peleta. Cijena za svaku peć značajno ovisi o mjestu proizvodnje sirovine, ali i kvaliteti sirovine koja se koristi kao energent.
Početni kapitalni troškovi znatno su manji od fotonaponskih sustava jer se koriste standardne peći na pelete koje mogu koristiti i drvne pelete: cijene se kreću od 5.000 do 20.000 HRK, ovisno o snazi peći. Peći na pelete mogu biti alternativni ili dopunski izvor grijanja. Proizvodnja bioplina i digestata značajno doprinose smanjenju utjecaja klimatskih promjena i prelasku na nisko-ugljično gospodarstvo u više područja: građevinska industrija, industrijska biotehnologija (bioplastika), zaštita okoliša i energetika.
Zato su važni ukupni i potencijalni lokalni, nacionalni i globalni socijalni, ekonomski učinci korištenja energenta bioplina/biomase/otpada. No, većina navedenih tehnologija za energetsku uporabu digestata zahtijeva značajne kapitalne troškove, a za izgradnju bioplinskog postrojenja je potrebno napraviti studiju izvedivosti. Zbog toga je moguće primijeniti neke druge tehnologije koje su već naširoko korištene, a cjenovno prihvatljive, poput fotonaponskih sustava.
Sunčevi sustavi za poljoprivredna gospodarstva – proizvodnja električne i toplinske energije
Sunce je glavni izvor elektromagnetskog zračenja i neiscrpan je obnovljivi izvor energije. Za iskorištavanje energije Sunca, koriste se fotonaponski sustavi i toplinski kolektori. Fotonaponski sustavi sunčevu energiju pretvaraju u električnu čime se osigurava rad istosmjernih i/ili izmjeničnih trošila, samostalno ili zajedno s pričuvnim izvorom. Primjena fotonaponskih sustava se kreće od napajanja električnom energijom pojedinačnih uređaja do centraliziranih postrojenja snaga nekoliko desetaka megavata. Sukladno primjeni, načini ugradnje fotonaponskih modula variraju od ugradnje u sam uređaj, postavljanja na krovove i fasade objekata, do kompleksnih sustava za praćenje prividnog gibanja Sunca.
Fotonaponski sustavi dijele se na tri načina:
– prema namjeni:
• autonomni (otočni) sustavi koriste se za opskrbu električnom energijom objekata koji nisu spojeni na električnu mrežu
• mrežno vezani sustavi koriste se za proizvodnju električne energije koji mogu biti distribuirani sustavi (veći broj sustava manjih snaga, instaliranih na građevine, a čija se proizvedena energija u najvećoj mjeri koristi na mjestu potrošnje) ili centralizirani (samostalni sustavi većih snaga, u pravilu instalirani na tlu, namijenjene proizvodnji i predaji u mrežu električne energije)
prema mjestu instalacije:
• na građevinama
• na tlu, u pravilu, centralizirane sunčane elektrane. Mogu biti izvedene s fiksno postavljenim FN modulima, ili korištenjem sustava za praćenje kretanja sunca;
– prema načinu predaje električne energije:
• feed-in sustavi –sva proizvedena energija isporučuje se u mrežu, odvojeno od potrošnje te se plaća po unaprijed definiranoj, najčešće povlaštenoj tarifi. Ovakav sustav koristio se pri uvođenju fotonaponske tehnologije na tržište sa značajnim poticajima te se danas sve više napušta.
• net mettering sustavi – su sustavi gdje se proizvedena električna energija i potrošna energija na lokaciju bilanciraju unutar određenog razdoblja, odnosno, u pravilu se potrošnja umanjuje za iznos proizvodnje, smanjujući tako trošak za potrošnju električne energije.
Fotonaponske ćelije su tanke pločice kristaliničnog silicija s primjesom arsena, a služe za direktno pretvaranje solarne energije u električnu. Niz takvih ćelija spojenih u seriju stvara fotonaponski modul, što je gotov i iskoristiv uređaj za proizvodnju električne energije. Snage fotonaponskih modula se uglavnom kreću u rasponu od 100 do 300 W te se za postizanje većih snaga (nekoliko kilovata), više fotonaponskih modula međusobno spaja u fotonaponsko polje. Očekivani životni vijek FN modula iznosi oko 25 godina. Za proizvodnju električne energije iz fotonaponskih sustava, potrebno je u obzir uzeti ozračenost, tj. proizvodnost električne energije, gdje prednost imaju mediteranska i submediteranska područja Hrvatske.
Proizvodnja električne energije ovisi i o tehnologiji proizvodnje fotonaponskih modula, nagibu i orijentaciji modula, potencijalnim zasjenjenjima, dozračenoj energiji, karakteristikama korištene opreme, temperaturi modula i konfiguraciji sustava. Proizvodnja toplinske energije za pripremu potrošnje tople vode (PTV) provodi se kroz sunčane toplinske kolektore, koji pretvaraju sunčevu energiju u toplinsku energiju vode (ili neke druge tekućine). Solarnim kolektorom se, uz pomoć pumpe za cirkulaciju solarne tekućine, prikuplja toplina koja se preko izmjenjivača topline odvodi u spremnik, a iz spremnika se topla voda prenosi dalje u kuću ili se akumulira u spremnike za daljnje dogrijavanje.
Na tržištu postoje različite izvedbe solarnih kolektora, a trošak jednog standardnog sustava za obiteljsku kuću (5 osoba) iznosi s montažom oko 20.000 HRK (površina kolektora = 4 m2; volumen spremnika = 300 litara; temperatura PTV-a = 45 °C; potrošnja = 250 litara dnevno). Navedenim se otvaraju mogućnosti za poljoprivredna gospodarstva, čime bi uz dodatan izvor prihoda mogla biti smanjena opterećenja troškova kupnje energije iz mreže.
Opcije za poljoprivrednike u bioekonomiji
Kako bi se proveo cilj povratka hranjivih i vrijednih tvari u proizvodni ciklus, usvojen je 2. prosinca 2015. godine akcijski plan Europske unije (EU) za kružno gospodarstvo pod nazivom „Zatvaranje kruga – akcijski plan EU-a za kružno gospodarstvo“ od strane Europske Komisije. Konačni cilj kružnog gospodarstva je povećanje konkurentnosti EU-a zaštitom poduzeća od nestašice resursa i nestabilnih cijena kroz stvaranje novih poslovnih prilika i učinkovitijih načina proizvodnje i potrošnje. Obnovljivost resursa čini pomak ka obnovljivoj energiji stvarajući nove poslovne prilike u kružnom gospodarstvu.
Recikliranje i ponovna uporaba doprinosi okolišnom i ekonomskom sektoru, u skladu s čime su postavljena tri načela kružnog gospodarstva:
1. očuvanje i jačanje prirodnih resursa zahvaljujući kontroliranoj upotrebi uz primjenu obnovljivih izvora energije;
2, optimizacija primjene i iskorištenja obnovljivih resursa u tehničkim i biološkim ciklusima;
3. povećanje učinkovitosti sustava uz eliminaciju negativnih vanjskih utjecaja.
Kako kružno gospodarstvo uglavnom razmatra problematiku vrijednih tvari (minerali, metali, itd.), potrebno je uzeti u obzir i biološku komponentu otpada. Nju razmatra bioekonomija, koja je definirana 13. veljače 2012. godine u okviru strategije „Inovativnost za održivi rast: Bioekonomija za Europu“.
Pet ciljeva kojima Strategija doprinosi zajedno s Akcijskim planom EU-a za kružno gospodarstvo:
1. sigurnost hrane;
2. održivo upravljanje prirodnim resursima;
3. smanjenje ovisnosti o neobnovljivom resursima;
4. ublažavanje i prilagodba na klimatske promjene;
5. stvaranje radnih mjesta i održavanje konkurentnosti EU.
Strategija bioekonomije usmjerena je na nove pristupe istraživanju i inovacijama te potiče znanost na tehnološko, okolišno, gospodarsko i ukupno društveno unapređenje u Europi. Iako trenutačno bioekonomija stvara mikro-poduzeća s visoko stručnim zaposlenjima, socijalnim i ekonomskim prilikama koje su više vezane za urbana područja, važno usmjeravanje potencijala poljoprivrednih gospodarstava na nove tehnologije i proizvode u cilju doprinosa konceptu održivosti.
Razlog je u tome što ruralna ili polu-ruralna područja predstavljaju oko 88 % EU područja te doprinose udjelu od 46 % u bruto dodanoj vrijednosti i 55 % u poslovnim procesima. Uspostavom ispravnog plana razvoja uz primjenu suvremenih vještina i sve većeg broja inovacija u ruralnom području, pruža se doprinos razvoju gospodarskih aktivnosti i temeljenih na različitim konceptima održivosti.
Uloga bioplina u energetskoj strategiji Hrvatske
Proizvodnja električne energije bi se trebala uklopiti u ostale koristi koje se dobivaju proizvodnjom bioplina u sklopu biogospodarstva – prelaska na niskougljično gospodarstvo koje mijenja fosilne izvore s biomasom, ne samo u energetske svrhe već i u proizvodnji bioplastike, biokemikalija i sličnih proizvoda.
dr. sc. Biljana Kulišić, dipl. oec. Imajući na umu da je kralježnica budućeg biogospodarstva Hrvatske proizvodnja hrane, treba razmotriti koji bi modeli bili najizgledniji, uz proizvodnju bioplina za ostvarenje energetskih ciljeva, za pozitivni sinergijski učinak smanjenja emisija stakleničkih plinova i prelazak na niskougljično gospodarstvo.
Razvojna strategija za bioplin u RH
Prehrambeno-prerađivačka industrija posjeduje supstrat za proizvodnju bioplina (ili čak plaća za njegovo zbrinjavanje) te koristi toplinsku energiju u svom proizvodnom procesu ili posjeduje vlastiti logistički sustav, posebice teškim teretnim vozilima. Unutar prehrambeno- prerađivačke industrije se posebno ističu subjekti čija se proizvodnja temelji na proizvodima preživača, a koji su pod pritiskom smanjenja ugljičnog otiska u cilju širenja ili zadržavanja udjela na tržištu.
U ovaj se koncept uklapaju i mala postrojenja u mini-mljekarama i veliki industrijski prerađivački pogoni. Razlika je jedino da veliki industrijski pogoni imaju dovoljno sirovine za kapacitet proizvodnje >500 Nm3/h bioplina, što bi bila orijentacijska veličina za proizvodnju biometana.
Moguća su tri koncepta takvih bioplinskih postrojenja koja su drugačija od postojećih:
a) Proizvodnja bioplina na različitim lokacijama, a energetska pretvorba na jednom mjestu (nekoliko subjekata npr. sirana i kooperanti – stočari proizvode bioplin na svojim lokacijama, ali pretvorba bioplina u energiju se događa pri sirani gdje se energija za grijanje i hlađenje koristi u procesu proizvodnje, a električna energija predaje u mrežu po povlaštenoj otkupnoj cijeni).
b) Centralizirana proizvodnja bioplina – supstrat se skuplja na mjestu najvećeg dobavljača supstrata, mjesta prerade hrane i pića.
c) Proizvodnja bioplina i njegova pretvorba u biometan za motorno gorivo – industrijski pogon za preradu ima dovoljno supstrata za isplativu proizvodnju bioplina.
Naši proizvodni kapaciteti su mali te da je velika vjerojatnost potrebe udruživanja proizvodnje bioplina u cilju pročišćavanja u biometan.
Mikrobioplinska postrojenja
Posebnost su mikro-bioplinska (tzv.džepna) postrojenja do 30 kW, prikladna za farme od 60 UG pa naviše. Ona jesu najskuplji način proizvodnje bioplina, ali se one promatraju više kao mogućnost dekarbonizacije poljoprivrede i smanjenja ugljičnog otiska mljekarske ili mesno prerađivačke industrije nego kao energetski subjekti. Prema podacima o stočnom fondu iz HPA, u Hrvatskoj postoji oko 3.600 poljoprivrednih gospodarstava s 51 – 100 UG te još oko 2.000 s više od 100 UG te ovdje leži visoki potencijal replikabilnosti ovakvih projekata.
Naime, do 30 kW vrijede jednostavnija pravila sudjelovanja na elektroenergetskom tržištu i postoji mogućnost pojednostavljenja procedure kroz tipizaciju projekata. Investicijski trošak od 10.000 €/kW se može smanjiti istovremenom narudžbom više postrojenja (povezivanje stočara u proizvođačke organizacije, zadruge ili na inicijativu mljekare u interesu osnaživanja kooperanata) i do 20 % te je moguće prijaviti se na natječaje Ruralnog razvoja čime se ostvaruje i više od 50 % sufinanciranja investicijskih troškova.
Udruživanjem, troškovi održavanja i upravljanja takvim džepnim postrojenjima za bioplin padaju za najmanje 60 %. Važno je za istaknuti da se u kogeneracijskoj jedinici instalirane snage 30 kW proizvede 150.000 – 210.000 kWh godišnje električne energije, a prosječna godišnja potrošnja kućanstva u Hrvatskoj iznosi oko 4.000 kWh. Napretkom tehnologije i peradarske farme mogu se uključiti u proizvodnju bioplina, a aerobna digestija može biti i mjera za zbrinjavanje gnoja iz peradarstva u Hrvatskoj.
