ИЗПОЛЗВАНИ СЪКРАЩЕНИЯ                                                                                             

ВЕИ               –          Възобновяеми енергийни източници

КЕП               –          Крайно енергийно потребление

ПЕП               –          Първично енергийно потребление

ЕЕ                   –          Енергийна ефективност

IEA                 -           Международна енергийна агенция

ЕС                  -           Европейски съюз

МЕЕР            -           Министерство на енергетиката и енергийните ресурси

ДКЕР             -           Държавна комисия за енергийно регулиране

НСИ               -           Национален статистически институт

АЕЕ                -           Агенция за енергийна ефективност

НУГ               -           Национално управление на горите

ДГФ               -           Държавен горски фонд

НГК               -           Национална горска компания

МЗГ               -           Министерството на земеделието и горите

МТСП           -           Министерството на труда и социалната политика

ЕС                  -           Европейски съюз

ТЕЦ                -           Топлоелектрическа централа

ktoe                -           Хиляда тона нефтен еквивалент

kt                    -           Хиляда тона

СПРАВОЧНИ ДАННИ                                                                                                               

1ktoe = 11.6 GWh

1m3 дърва за огрев с влажност 35% ~ 0,5 m3 плътна дървесина или ~0,33 t

Калоричност на работна маса на дърва за огрев с влажност 35 % ~ 2700 kcal/kg

ПРАВНА РАМКА за ИЗПОЛЗВАНЕТО НА БИОМАСАТА в

СТРАНИТЕ ОТ ЕВРОПЕЙСКИЯ СЪЮЗ и в РЕПУБЛИКА БЪЛГАРИЯ

ВЪВЕДЕНИЕ

А/ВИДОВЕ БИОМАСА

Съществува голямо разнообразие от видове биомаса, но тези, които представляват интерес от гледна точка на използването им за енергийни цели са: 

дървесината (дърва за огрев, отпадна дървесина от горското стопанство и горскостопанските работи и др.) ;

енергийните култури:

• бързо растящи дървесни видове-върбови, тополови и др.;
• маслодайни култури за производство на течни биогорива (слънчоглед, рапица и др.);

селскостопанските отпадъци :

• твърди отпадъци : от земеделски култури – слама, царевични стъбла и др.;
• течни отпадъци : животински и др.

индустриалните отпадъци :

• твърди (хартия, талаш, стърготини- дървопреработване, мебелна промишленост, производство на строителна дограма и др.) ;
• течни (от хранително вкусовата промишленост и др.). 

градските отпадъци :

• твърди (органични твърди фракции от домакинствата и търговския сектор – над 70% от нетретираните отпадъци подлежат на биологично разпадане) ;
• течни (отпадни води).

утайките от пречиствателните станции

Б/НАЧИНИ НА ОПОЛЗОТВОРЯВАНЕ

Биомасата може да се използва чрез :

ПРЯКО ИЗГАРЯНЕ :        

            * без преработка - дърва за огрев - за отопление ;

* след надробяване - дървесни трески и кори–за отопление и комбинирано производство ;

* след механично пресоване - дървесни брикети, пелети за отопление ;

ИНДИРЕКТНО ИЗГАРЯНЕ :

* след преработка в газообразни биогорива - биогаз, сметищен газ; канализацонен газ ;

Биогазът е със състав: метан: ~70 % и въглероден двуокис: ~30. Калоричността, в зависимост от съдържанието на метан е от 5600+/-1300 kcal/m3. 1m3 биогаз е еквивалентен на около 0.6l дизелово гориво или около 6.4 kWh. Разновидност на биогаза е сметищният газ, който се генерира при разлагането на отпадъците в сметищата. Характеризира се с малко по-ниска концентрация на метан, до около 54 %. Канализационният газ се получава в резултат на анаеробна преработка на канализационни утайки. Твърдият остатък е до 5%!

* след преработка в течни биогорива - (сурово растително масло, биоетанол, биометанол, биодизел) ;

Био-алкохолите са подходящи алтернативни източници на топлинна енергия за бензиновите двигатели, а биодизеловото гориво – за дизеловите двигатели. Всяка година в света се произвеждат десетки милиарда литра етанол (етилов алкохол), получаван главно по два основни начина: чрез химични методи (40%) и чрез микробиологичен синтез (60%).

 Етанолът се утвърждава като частичен заместител на бензина в автомобилния транспорт. Използването на етанол в автомобилите, вместо бензин, води до изразходването на 7 пъти по-малко горивна течност, а отделените газове съдържат 60 пъти по-малко CO. Използва се и смес от бензин и етанол в съотношение 9:1- газохол.

За производството на биодизел (транс-естерификация)  се използват рапично, слънчогледовото, соево и други растителни масла. Съществуващите у нас масло добивни предприятия могат да преработват 750 kt маслодайни семена годишно. За последните 2 години засетите с рапица площи са нараснали 2,5 пъти (250 хил.дка за 2002г). Биодизелът може да се използва без конструктивни изменения в дизелови двигатели.

Нараства интереса към производството на чисти растителни масла (само механично пресоване) и последващото им използване като биогорива. Тази технология не изисква сложни съоръжения и специални условия и дава възможност на селскостопанските ферми  сами да произвеждат гориво за машините си.

* след термохимично разлагане (пиролиза) -  пиролизни котли.

У нас е популярно само прякото изгаряне на плътна дървесина (като дърва за огрев за отопление предимно в бита). С малко усилия, но с голям ефект могат да бъдат приложени и другите две схеми за пряко изгаряне: след надробяване (за големи инсталации, включително комбинирано производство) и след механично пресоване в брикети и пелети (за по-малки отоплителни мощности и битови цели).

В/ПРЕДИМСТВА НА БИОМАСАТА:

• Унищожаването на  отпадъци от дърводобива и дървопреработката, които водят до замърсяване на водите и почвите, до пожари в горите,  запълването на сметищата и депата за битови отпадъци и отново са причина за пожари в тях.
• Икономически ефект от замяна на унищожаването на дървесните отпадъци от общини и фирми с рециклирането им във вид на брикети и пелети за отопление.
• Преработката на дървесните отпадъци във вид на брикети ще реши проблема с отоплението на училища, детски градини, обществени сгради, частни домове на много по-ниска цена от досега използваните горива.
• Намаляване на количествата на отделените вредни емисии във въздуха.
• Постигане на икономически, социален и екологичен ефект от реализацията на производства, основаващи се на преработката на вторичен дървен материал.
• Създаване на предпоставки за развитие на екологосъобразно производство.
• Оползотворяването дървесни отпадъци в икономически изгодно производство.
• Спасяване на хиляди куб. м. гора от изсичане чрез оползотворяване на отпадъчна биомаса.
• Употребата на биодизелови горива допринася за намаляване на общото замърсяване на атмосферния въздух и свързаното с това вредно влияние върху здравето на хората.
• Биоразграждането (способността за бързо разлагане в природни условия) на биодизеловите горива  е четири пъти по-голямо от това на дизеловите горива. Чистите биодизелови горива  се разграждат от 80% до 85 % във вода за 28 дни. Употребата на биодизелови горива  като добавка към дизеловите горива увеличава скоростта на тяхното разграждане.
• Биодизеловите горива  са нетоксични и безопасни. Леталната им доза е по-голяма със 17, 4 g/kg телесно тегло в сравнение с дизелови горива. От друга страна, средната стойност на пламната температура на биодизеловите горива  е около два пъти по-висока от тази на дизеловите горива, което ги прави по-безопасни при складиране и транспортиране.
• Биодизеловите горива  съдържат пренебрежимо малки количества от сяра, което намалява опасността от киселинни дъждове.
• При работата на дизелови двигатели с биодизелови горива  се отделят по-малко изгорели газове с неприятна миризма и се редуцира шумът.

1.                  БИОМАСАТА В ЕВРОПЕЙСКИЯ СЪЮЗ                                                     

а/. Биомасата като енергиен ресурс в ЕС        

Биомасата представлява около 54% (2002 година) от дела на Възобновяемите енергийни източници (ВЕИ) в Първичното енергийно потребление(ПЕП) на ЕС. Основен дял в биомасата заема дървесината. Европа разполага с повече от 100 млн. хектара гори. Франция, Швеция и Финландия са лидери в производството на енергия от дървесина, съответно: 9800, 8300 и 7500 ktoe. (Крайното енергийно потребление (КЕП) на България за 2003 година е 9180 ktoe).

Дял на различните видове ВЕИ в ПЕП в ЕС за 2002 година:

Източник: EurObserv’ER2003

Всяка страна-членка на ЕС провежда собствена политика със специфични приоритети, базирани на собствения си потенциал. Например Финландия и Швеция са водещи при оползотворяване на дървесината за нуждите на енергетиката, Франция е лидер в областта на биогоривата, а Англия в производството на биогаз.

Според IEA (Международната енергийна агенция) през 1999 година в страните от ЕС са произведени 17.3 TWh електроенергия на база изгаряне на дървесина. В съответствие с изискванията на Бялата книга по ВЕИ, към 2010 година ЕС трябва да достигне производство на електроенергия от дървесина около 70 TWh. (Произведената електроенергия от всички видове енергоресурси в България през 2003 година е около 39.2 TWh по данни на НСИ). Ясно е, че за да постигне набелязаната цел ЕС, трябва да реши важни технически и финансови проблеми във връзка с въвеждането на енергийни централи с ко-генерация. Досегашните изследвания показват, че темповете на въвеждане на биомасата в енергетиката на ЕС са незадоволителни.

От гледна точка на екологията в момента се приема, че дори да бъдат достигнати поставените цели за производството на енергия от ВЕИ, запазването на показателите на околната среда ще бъде невъзможно без провеждането на политика, включваща строг контрол върху потреблението на енергия.

б/ Европейска енергийна политика и законодателство в областта на ВЕИ

ЕС разглежда въпроса с въвеждането на ВЕИ и повишаване на ЕЕ, като средство за намаляване на енергийната зависимост на Европа, която се увеличава и към 2020 година ще достигне 70%.

При разработване на правната рамка на европейската политика за подпомагане въвеждането на ВЕИ са взети под внимание и следните положителни ефекти:

• Възможност за допълнително регионално развитие ;
• Устойчиво регионално развитие ;
• Увеличени перспективи за износ ;
• Социално обвързване ;
• Допълнителна заетост.

По-важните нормативни документи, подчертаващи важността на тази проблематика за ЕС, са изброени по-долу:

Бялата книга за енергийната политика /01.1996 година/.

Цели: опазване на околната среда; сигурност на енергийните доставки; конкурентно производство. Въвеждането на ВЕИ е  в съответствие с тези цели.

Зелената книга за сигурност на енергийните доставки.

Бялата книга за веи и План за действие.

Включва кампания за мащабно пазарно проникване на ВЕИ (1999-2003 г.) към Бялата книга за енергийната политика на Общността с План за действие до 2010 г. и има три главни цели: стимулиране на действителния старт на ВЕИ към мащабно пазарно проникване; постигане на по-голям дял на ВЕИ към 2010 г. от планираните 12%; осигуряване на координиран подход и усилия от цялата Общност. Кампанията ще осъществи тези цели чрез : изпълнение на широко-мащабни проекти в сферата на отделните видове ВЕИ ; отправяне на ясни сигнали за по-голямо използване на ВЕИ; насърчаване на частното и външното инвестиране ; Иницииране на партньорство за възобновяема енергия ; Финансиране на дейностите за връзки с обществеността и рекламиране на ВЕИ. Обхватът на мерките  за ускорено въвеждане на биомасата, в рамките на ЕС в съответствие с Кампанията, може да се илюстрира с поставените количествени цели към 2003 година:

• 10,000 MWht от когенерация на биомаса;
• 1,000,000 жилища отоплявани от биомаса;
• 1,000 MW от инсталации на биогаз;
• 5,000,000 тона течни биогорива;
• 100 общности стремящи се към 100% енергопотребление от ВЕИ.

Директиви на ЕС:

Директивата за насърчаване производството на електричество от ВЕИ на вътрешния пазар за електричеството.

По тази директива страните членки трябва да определят националните си цели за бъдещото потребление на електроенергия от ВЕИ. В своите приложения директивата дава указания за определянето на тези национални цели. Ако тези цели се изпълнят, потреблението на електроенергия от ВЕИ ще нарасне от 14% през 1997 година на 22% през 2010 година. ЕК ще следи за изпълнението на тези цели. Според тази директива страните членки трябва да предоставят : свободен гарантиран достъп до ВЕИ; гаранции за произхода на ВЕИ; разходите за новите ВЕИ да бъдат изчисляване на основата на прозрачност и равнопоставеност.

Директивата за течните биогорива

Определя мандат за минимално използване на биогоривата и тяхното освобождаване от данъци.

Директива 2003/96/EC относно облагане с акциз на енергийните ресурси и електрическата енергия

Според член 16 на тази директива страните-членки могат да продължат или да започнат приемането на намаляване на данъците на течните биогорива. 

Понастоящем девет страни-членки на ЕС имат частично или пълно освобождаване от данък върху течните биогорива: Австрия, Чехия, Франция, Германия, Италия, Литва, Испания, Швеция и  Великобритания.

Директива 2004/08 от 11 февруари 2004г. относно насърчаване на комбинираното производство на топлинна и електрическа енергия на база потребна полезна топлина на вътрешния енергиен пазар, изменяща Директива 92/42.

В ЕС действат различни механизми за насърчаване на ВЕИ на национално ниво: зелени сертификати, инвестиционни помощи,  пълно или частично освобождаване от данъци и схеми с пряко ценово подпомагане.

МЕХАНИЗЪМ ЗА ТЪРГОВИЯ СЪС ЗЕЛЕНИ СЕРТИФИКАТИ (ТЗС):

Съществуват няколко варианта за въвеждане на системата за търговия със зелени сертификати:

Напълно доброволно търсене/Доброволна система за международна търговия ССВЕ/Системи за сертификати за възобновяема енергия (‘ССВЕ’) :

•         Доброволна система за сертифициране и търговия на сертификати ;

•         Международен обхват ;

•         Подкрепена от няколко главни Европейски енергийни компании и членове от целия свят ;

•         Целите включват/обхващат:

• Популяризиране на ССВЕ-системата като основа за схеми за възобновяеми сертификати (напр. Гарантиране на произхода) ;
• Подпомагане хармонизирането на ВЕИ сертификатите.

•         15 страни участват в ‘пробен етап’ на системите 2001-2002 за прокарване на системите

•         В момента ССВЕ системата е интегрирана в Датските и Шведски регулаторни схеми за ТЗС.

Търсене, предизвикано по правно-регулаторен път

Законови задължения (или ‘квоти’)

Пример: Задължението за ползване на ВЕИ във Великобритания :

• Начало - април 2002 г. ;
• Задължение за електропроизводителите (3% през 2002/3 г. с нарастване до 10.4% през 2010/11 г.) ;
• За производство на ел.енергия от ВЕИ се предоставят "Задължителни възобновяеми сертификати (ЗВС)" ;
• Касае само производството на ел.енергия от ВЕИ във Великобритания;
• Наказателна цена за "откупване" = 3 p/kWh;
• "Рециклиране" на наказателните фондове към изрядните доставчици увеличава стойността на ЗВС ;
• Oсвобождаване от данък промяна на климата + някои инвестиционни субсидии за биомаса и ветрови генератори в офшорни зони.

Данъчни облекчения

Пример в Холандия – освобождаване от "еко-данък" или във Великобритания – освобождаване от "данък за промяна в климата" :

Приложение:

В света: 

• Калифорния (доброволно, 1999) и Тексас (задължение 2002)
• Китай (задължение евентуално от 2005)
• Япония (доброволно 2002 и последващо задължение )
• Австралия (задължение 2001)

В ЕС:

• Великобритания (задължение, начало 2002)
• Швеция (задължение, начало 2003)
• Дания( 2003/4)
• Холандия (доброволна система, 1998 и финансови облекчения, 2001)
• Белгия (задължение 2003)
• Италия (задължение 2001)

в/ Производство на течни биогорива от биомасата

В момента са налице поне два фактора, които стимулират разширяването на използване на биогорива в областта на транспорта: намаляващите запаси от петрол и негативното влияние на транспортните средства върху околната среда. През последните 10 години участието на транспорта в глобалното затопляне е нараснало от по-малко от 20 % до повече от 25 %.

Производството на биодизел и биоетанол в Европа е показано на следващите две фигури.

Източник:EurObserv’ER 2003

В Европа вече съществуват фирми(Германия), които предлагат преработка на тракторни дизелови двигатели за работа с чисти растителни масла (само механично пресоване). За цяло годишна работа на един трактор е необходимо насаждение с маслодайни култури върху площ около 10 хектара. 

г/. Екологични аспекти при производството и използването на биомаса за енергийни цели

При добива и преработката на изкопаеми горива се отделят 71% от количеството метан, като значителен източник е и преносът на природния газ. Изгарянето на въглища в ТЕЦ, цветната и черната металургия са основните източници на живак. ТЕЦ емитират 35.9% от цялото количество за страната.  Близо 1/3 от емисиите на кадмий се дължат на изгарянето на течни горива в малки горивни инсталации на местните отоплителни централи. Индустрията и автомобилния транспорт са основните източници на олово. От изгарянето на горива в битовия сектор се емитира близо 70% от цялото количество полиароматни въглеводороди. Горивните процеси са основният източник на диоксини и фурани. ТЕЦ емитират 40% от цялото количество. В долната таблица са посочени сравнителни данни за вредни емисии след изгаряне на черни въглища и дървесни брикети.

д/. Съоръжения за изгаряне на биомаса/дървесина

Европейски стандарти за биомаса

EN 303-5 "Отоплителни котли за твърди горива, с ръчно и автоматично захранване и номинална мощност до 300 kW" от 12.11.1998. Касае и употребата на стандартизирани горива, базирани на дървесна биомаса. Формира изисквания към технологията на изгаряне, димните газове и ЕЕ на ръчно обслужване и автоматизирани котли на биомаса. Дефинира класификацията, нормите на емисиите и методите за определяне на ЕЕ и димните газове. Определя се връзката между класа, мощността и КПД на котела.

Изпитване на котли и печки

Методите за тестване на съоръженията за изгаряне на биомаса са стандартизирани в международен мащаб и позволяват сравнение между котли, произведени от различни фирми. За оценка на ЕЕ на съоръженията за изгаряне на биомаса в Европа съществуват специализирани стандарти, позволяващи стандартно изпитване и оценка на оборудването. Докладите от проведените изпитвания за определен тип оборудване се публикуват, което стимулира конкуренцията между производителите. Новите технологии при производството на котли вече позволяват леко действие на ръчно и автоматично захранваните котли, като предлагат същевременно висока ефективност и ниски нива на емисиите.

Изисквания към биогоривата от дървесина

БИО-ПЕЛЕТИ

Изискванията за качество на био-пелетите варират съобразно с характеристиките на пазарите в различните европейски страни. Един от популярните стандарти за биопелети е шведският, който е въведен през 1999г. (SS 18 71 20). Той класифицира био-пелетите в три групи съобразно тяхното качество. Сигурността на експлоатацията и ниският коефициент на вредни емисии се гарантира чрез допълнително тестване ("P-marking testing") което удостоверява, че са удовлетворени минималните изисквания спрямо инсталациите, печките и котлите, работещи на био-пелети. Друг популярен стандарт е австрийският стандарт ÖNORM M 7135, който осигурява високо качество на пресована горивна биомаса чрез изключителното използуване на природни био-материали. Изброените стандарти въвеждат норми за геометричните размери, физическите характеристики, калоричността и съдържанието на вредни емисии в био-пелетите. В горепосочените група стандарти са включени и стандарти за транспортиране, складиране и доставка на био-пелети (ÖNORM M 7136-Австрия), както и специален стандарт за складиране на био-пелети в помещенията на купувача (ÖNORM M 7137-Австрия). В Германия действа подобен стандарт (DIN 51731)  В момента Европейският Комитет по Стандартизация (CEN) изготвя общо-европейски норми, касаещи критериите за качество на горивата от биомаса.

БИОДИЗЕЛ

Качествата на произвеждания биодизел са регламентирани чрез ÖNORM C1190-Австрия във връзка с EN 14214

Страните-членки се задължават да публикуват на всеки две години доклади за напредъка в изпълнението националните указателни цели, отчитащи и изпълнението на националните задължения в областта на промените в климата.  

2.                  ВЪЗМОЖНОСТИ ЗА ИЗПОЛЗВАНЕТО НА БИОМАСАТА В БЪЛГАРИЯ       

а/. Потенциал на биомасата в България и  състояние на добива на биомаса/дървесина         

България разполага със значителен неусвоен потенциал от ВЕИ и особено от биомаса/дървесина.  Приблизителна оценка на потенциала на биомасата в страната е показана в приложената по-долу таблица.

Източници:Министерство на земеделието, Комитет по горите, министерство на промишлеността и други.

Относителните дялове на различните горива от биомаса представени на долната фигура:

Теоретичен потенциал – биомаса

Вижда се, че енергийният потенциал на дървата за огрев (550 ktoe) е 15% от общия потенциал от биомаса (3615 ktoe). Въпреки множеството изследвания и разработки с цел оползотворяването на селскостопанските и градските твърди отпадъци, както и за отглеждане и оползотворяване на енергийни култури все още не са реализирани мащабни проекти. Основната причина е, че при действащите до сега цени на конвенционалните горива и енергии, те са  нерентабилни. На практика ресурсът от селскостопански твърди и течни отпадъци е разпределен на малки части в голям брой стопанства и макар за някои по-големи стопанства да е възможно да разработят проекти за собствени нужди, транспортните разходи и трудната организация са причина да не се предприема изграждането на централизирани инсталации. Към днешна дата ситуацията не е претърпяла радикална промяна и очакването е в близките няколко години единствено дървата за огрев да запазят значителен принос в КЕП.

Следователно усилията трябва да се насочат към:

• по-точна оценка на възможностите за увеличаване на добива на дървесина ;
• стабилизиране на цената на дървесината, чрез намаляване на разходите за добива и реализацията й ;
• повишаване ЕЕ на използваните за изгарянето на дървесината съоръжения.

България разполага с около 3.4 млн.ха горски площи. Стоящата дървесина възлиза на 526 млн.m3, от които широколистна 294 млн.m3 (56 %) и иглолистна 232 млн.m3 (44 %). Осредненият запас/обем стояща дървесина е 156 m3/ха. Общият годишен прираст е около 12.3 млн.m3 или 8.1 млн.тона плътна дървесина с общ енергиен еквивалент около 2 200 ktoe. От планираните количества на практика се добиват само 50%. Около 31% от общия добив се предоставят на населението като дърва за огрев. Към края на 2003 държавата притежава около 80% от горите в страната. От оценки, изготвени от експерти на Лесотехническия университет,  добивът на дървесина за енергийни цели може да се удвои без да се наруши екологичното равновесие. При това не само ще се подобри състоянието на горите, но ще се постигнат и определени положителни социални и икономически ефекти.

б/. Дял на биомасата в енергийното потребление на страната

От всички ВЕИ, биомасата/дървесината е с най-голям принос в енергийния баланс на страната. Получената енергия от останалите видове ВЕИ (слънчева енергия, геотермална енергия, вятърна енергия и биогорива) е пренебрежимо малка и без реален принос. През 2003 година биомасата е представлявала 3.6% от ПЕП и 7.7% от КЕП. Енергията, получена от биомаса през 2003г. е 2.8 пъти повече от тази, получена от водна енерг