06. ENERGIA ODNAWIALNA

Spis tre ści:

6.1. Wprowadzenie ...... 1

6.2. Energia słoneczna ...... 1

6.3. Energia wodna ...... 6

6.4. Energia wiatru ...... 7

6.5. Energia geotermalna ...... 11

6.6. Biomasa ...... 16

6.7. Energia biogazu ...... 19

ZAŁO ŻENIA DO PLANU ZAOPATRZENIA W CIEPŁO, ENERGI Ę ELEKTRYCZN Ą I PALIWA GAZOWE GMINY

6.1. Wprowadzenie

Tematem niniejszego rozdziału jest ocena stanu aktualnego oraz mo żliwo ści wykorzystania zasobów energii odnawialnej na terenie gminy Kisielice. Kisielice jest przykładem dobrych praktyk wdra żania odnawialnych źródeł energii w zaopatrzeniu energetycznym. Du żym sukcesem gminy jest funkcjonowanie na jej terenie dwóch du żych ferm wiatrowych a tak że kotłowni miejskiej zasilanej biomas ą. Projekty zmierzaj ące do wykorzystania paliw odnawialnych do ogrzewania gminy s ą wdra żane od 2003 r., doprowadziły m.in. do zamkni ęcia osiedlowych i szkolnych kotłowni opalanych w ęglem, sukcesywnie likwidowane s ą kotłownie w ęglowe i olejowe w domach jednorodzinnych. Gmina cały czas pod ąż a w kierunki rozwoju odnawialnych źródeł energii na swoim terenie. Planuje wykonanie m.in. instalacji solarnych w swoich budynkach publicznych, budowę nowych farm wiatrowych, rozbudow ę ciepłowni w oparciu o biomas ę oraz budow ę biogazowi w oparciu głównie o surowce ro ślinne.

6.2. Energia słoneczna

Na terenie gminy Kisielice generalnie istniej ą dobre warunki do wykorzystania energii promieniowania słonecznego przy dostosowaniu typu systemów i wła ściwo ści urz ądze ń wykorzystuj ących t ę energi ę do charakteru, struktury i rozkładu w czasie promieniowania słonecznego. Najwi ększe szanse rozwoju w krótkim okresie maj ą technologie konwersji termicznej energii promieniowania słonecznego, oparte na wykorzystaniu kolektorów słonecznych oraz ogniw fotowoltaicznych. Ze wzgl ędu na wysoki udział promieniowania rozproszonego w całkowitym promieniowaniu słonecznym, praktycznego znaczenia w naszych warunkach nie maj ą słoneczne technologie wysokotemperaturowe oparte na koncentratorach promieniowania słonecznego.

Ze wzgl ędu na fizyko-chemiczn ą natur ę procesów przemianom energetycznych promieniowania słonecznego na powierzchni Ziemi wyró żni ć mo żna trzy podstawowe i pierwotne rodzaje konwersji: • konwersj ę fotochemiczn ą energii promieniowania słonecznego prowadz ącą dzi ęki fotosyntezie do tworzenia energii wi ąza ń chemicznych w ro ślinach w procesach asymilacji,

1

ZAŁO ŻENIA DO PLANU ZAOPATRZENIA W CIEPŁO, ENERGI Ę ELEKTRYCZN Ą I PALIWA GAZOWE GMINY KISIELICE

• konwersj ę fototermiczn ą prowadz ącą do przetworzenia energii promieniowania słonecznego na ciepło, • konwersj ę fotowoltaiczn ą prowadz ącą do przetworzenia energii promieniowania słonecznego w energi ę elektryczn ą.

Z punktu widzenia wykorzystania energii promieniowania słonecznego w kolektorach płaskich oraz ogniwach fotowoltaicznych najistotniejszymi parametrami s ą roczne warto ści nasłonecznienia (insolacji) - wyra żaj ące ilo ść energii słonecznej padaj ącej na jednostk ę powierzchni płaszczyzny w okre ślonym czasie.

Na poni ższym rysunku pokazano rozkład sum nasłonecznienia na jednostk ę powierzchni poziomej wg Instytutu Meteorologii i Gospodarki Wodnej dla wskazanych rejonów kraju, w tym obszaru gminy Kisielice.

Gmina Kisielice

Rys.1. Rejonizacja średniorocznych sum promieniowania słonecznego całkowitego padaj ącego na jednostk ę powierzchni poziomej w kWh/m 2/rok

Liczby na rysunku wskazuj ą całkowite zasoby energii promieniowania słonecznego w ci ągu roku dla wskazanych rejonów kraju. Roczna g ęsto ść promieniowania słonecznego w Polsce na płaszczyzn ę poziom ą waha si ę w granicach 950 - 1250 kWh/m 2. Dla gminy Kisielice roczna gęsto ść promieniowania słonecznego waha si ę w granicach 962 – 985 kWh/m 2.

2

ZAŁO ŻENIA DO PLANU ZAOPATRZENIA W CIEPŁO, ENERGI Ę ELEKTRYCZN Ą I PALIWA GAZOWE GMINY KISIELICE

Na obszarze kraju, w tym gminy Kisielice około 80 % całkowitej rocznej sumy nasłonecznienia przypada na sze ść miesi ęcy sezonu wiosenno-letniego, od pocz ątku kwietnia do ko ńca wrze śnia, przy czym czas operacji słonecznej w lecie wydłu ża si ę do 16 godz./dzie ń, natomiast w zimie skraca si ę do 8 godzin dziennie .

Tab.1. Potencjalna energia u żyteczna w kWh/m 2/rok w wyró żnionych rejonach Polski

Półrocze Sezon Półrocze Rok Rejon letnie letni zimowe (I-XII) (IV-IX) (VI-VIII) (X-III) Pas nadmorski 1076 881 497 195 Wschodnia cz ęść Polski 1081 821 461 260 Centralna cz ęść Polski 985 785 449 200 Zachodnia cz ęść Polski z górnym dorzeczem Odry 985 785 438 204 Południowa cz ęść polski 962 682 373 280 Południowo-zachodnia cz ęść polski obejmuj ąca 950 712 393 238 obszar Sudetów z Tuchowem Źródło: Instytutu Meteorologii i Gospodarki Wodnej

Nie wszystkie regiony Polski cechuj ą si ę wysokim udziałem energii słonecznej. Dla potrzeb pozyskiwania energii słonecznej wykonano podział przydatno ści poszczególnych regionów dla energetyki wykorzystuj ącej energi ę słoneczn ą. Wyró żniono 11 regionów: I - Nadmorski; II - Pomorski; III - Mazursko - Siedlecki; IV - Suwalski; V - Wielkopolski; VI - Warszawski; VII - Podlasko - Lubelski; VIII - Śląsko - Mazowiecki; IX - Świ ętokrzysko-Sandomierski; X - Górno śląski; XI - Podgórski. zaliczona została do regionu pomorskiego.

3

ZAŁO ŻENIA DO PLANU ZAOPATRZENIA W CIEPŁO, ENERGI Ę ELEKTRYCZN Ą I PALIWA GAZOWE GMINY KISIELICE

Gmina Kisielice

Rys.2. Regiony Polski wykorzystuj ące energi ę słoneczn ą

Energi ę słoneczn ą mo żna wykorzysta ć do produkcji energii elektrycznej i do produkcji ciepłej wody. Z tego te ż wzgl ędu wyró żniamy dwie metody jej przetwarzania: heliotermiczn ą oraz helioelektryczn ą. Metoda heliotermiczna polega na przemianie promieniowania słonecznego w ciepło, doprowadzane nast ępnie do turbiny nap ędzaj ącej generator, wytwarzaj ący energi ę elektryczn ą. Elementami w niej stosowanymi s ą heliostaty, czyli zwierciadła ogrzewane energi ą Sło ńca, kieruj ące odbite promienie na absorber. Absorber umieszczony jest centralnie na wysokiej wie ży i składa si ę z rurek ogniskuj ących na sobie odbite od heliostatów promieniowanie słoneczne. Wewn ątrz rurek absorbera kr ąż y czynnik roboczy (sód, lit, azotan potasu), którego pary nap ędzaj ą turbin ę. Moc znamionow ą elektrowni słonecznych okre śla si ę w warunkach znormalizowanych, za które uznano napromieniowanie 1 kW/m2 przy temperaturze 20 °C. Elektrownie słoneczne charakteryzuj ą si ę wysokimi kosztami eksploatacyjnymi, co powoduje, że wi ększe nadzieje wi ąż e si ę z wykorzystaniem energii słonecznej w małych instalacjach do produkcji gor ącej wody przy pomocy kolektorów słonecznych. Są to urz ądzenia energetyczne, które zaabsorbowan ą energi ę promieniowania słonecznego przetwarzaj ą w energi ę ciepln ą, tzw. konwersja termiczna.

4

ZAŁO ŻENIA DO PLANU ZAOPATRZENIA W CIEPŁO, ENERGI Ę ELEKTRYCZN Ą I PALIWA GAZOWE GMINY KISIELICE

Kolektory słoneczne umieszczone na dachu domu umo żliwiaj ą ogrzanie wody do 40 °C, co wystarcza przy ogrzewaniu podłogowym. Stosowane s ą układy wykorzystuj ące współprac ę dachowych kolektorów słonecznych i pompy ciepła wspomagane niekiedy ogrzewaczem elektrycznym na tani ą nocn ą energi ę elektryczn ą. Kolektory słoneczne podgrzewaj ące wod ę do temperatury około 65 °C wykorzystywane s ą zarówno w rolnictwie, jak i do ogrzewania basenów k ąpielowych oraz do wytwarzania ciepłej wody użytkowej tam, gdzie nie ma systemów ciepłowniczych.

Metoda helioelektryczna polega ona na bezpo średniej przemianie energii promieniowania słonecznego w energi ę elektryczn ą za pomoc ą ogniw fotowoltaicznych (fotoelektrycznych). Ogniwa takie przemieniaj ą w energi ę nie tylko bezpo średnie promieniowanie sło ńca, lecz tak że promieniowanie rozproszone (przy zachmurzeniu). Ogniwa fotowoltaiczne są wykonane z krystalicznego krzemu, arsenku galu lub siarczku kadmu. Przoduj ą w ich budowie USA, Japonia, Francja. Energia słoneczna pozyskiwana metod ą fotowoltaiczn ą znajduje w naszym życiu coraz to szersze zastosowanie. Na co dzie ń spotka ć si ę z ni ą mo żemy korzystaj ąc chocia żby z kalkulatorów kieszonkowych, lampek ogrodowych, czy sygnalizacji drogowej. Obecnie mo żna nawet spotka ć prototypy samochodów zasilanych z baterii słonecznych umieszczonych na dachu, które osi ągaj ą pr ędko ści nawet do 130 km/h. Oprócz metod heliotermicznej i helioelektrycznej istnieje jeszcze trzecia metoda pozyskiwania energii ze Sło ńca, a mianowicie fotosynteza . Polega ona na asymilacji przez ro śliny, przy pomocy światła słonecznego, dwutlenku w ęgla z powietrza. Dzi ęki temu tworzy si ę energia biomasy, która mo że by ć pó źniej przekształcona na energi ę ciepln ą, elektryczn ą lub paliwa płynne. Elektrownie słoneczne odznaczaj ą si ę wysokimi kosztami eksploatacyjnymi, co powoduje, że wi ększe nadzieje wi ąże si ę z wykorzystaniem energii słonecznej w małych instalacjach, do produkcji ciepłej wody. Kolektory słoneczne umieszczone na dachu domu umo żliwiaj ą ogrzanie wody do 40 °C, co przy ogrzewaniu podłogowym wystarcza do ogrzania całego domu. Jest to najmniej znana forma energii przy jednocze śnie znacznym jej potencjale. W szeroko ści geograficznej Europy środkowej promieniowanie na płaszczyzn ę kolektora pochylon ą pod k ątem 45° w kierunku południowym wynosi rocznie 1200 kW/m 2. W Polsce mamy do czynienia z bardzo nierównym rozkładem promieniowania słonecznego w cyklu rocznym. Około 80 % całkowitej rocznej sumy nasłonecznienia przypada na sze ść miesi ęcy wiosenno-letnich.

5

ZAŁO ŻENIA DO PLANU ZAOPATRZENIA W CIEPŁO, ENERGI Ę ELEKTRYCZN Ą I PALIWA GAZOWE GMINY KISIELICE

Krajowy potencjał techniczny dla wykorzystania energii słonecznej jest bardzo znaczny i wynosi rocznie 1340 PJ. Wykorzystywane jest zaledwie 0,01 PJ, czyli zaledwie 0,0008 %.

Przewiduje si ę znacznie wi ększe wykorzystanie energii słonecznej w gospodarce energetycznej gminy Kisielice.

Przykładem na to jest m.in. projekt przygotowywany przez gmin ę Kisielice w partnerstwie ze Stowarzyszeniem Wspierania Inicjatyw Lokalnych w Kisielicach. Celem projektu jest zakup i monta ż instalacji solarnych dla budynków na terenie gminy. Wniosek o dotacj ę b ędzie składany w ramach RPO Warmia Mazury 2007-2013.

6.3. Energia wodna Podstawowym warunkiem dla pozyskania energii potencjalnej wody jest istnienie w okre ślonym miejscu znacznego spadu du żej ilo ści wody. Dlatego te ż budowa elektrowni wodnej ma najwi ększe uzasadnienie w okolicy istniej ącego wodospadu lub przepływowego jeziora le żą cego w pobli żu doliny. Miejsca takie jednak nie cz ęsto wyst ępuj ą w przyrodzie, dlatego te ż w celu uzyskania spadu wykonuje si ę konieczne budowle hydrotechniczne. Najcz ęś ciej stosowany sposób wytwarzania spadu wody polega na podniesieniu jej poziomu w rzece za pomoc ą jazu, czyli konstrukcji pi ętrz ącej wod ę w korycie rzeki lub zapory wodnej - pi ętrz ącej wod ę w dolinie rzeki. Do rzadziej stosowanych sposobów uzyskiwania spadu nale ży obni żenie poziomu wody dolnego zbiornika poprzez wykonanie koniecznych prac ziemnych.

W przypadku przepływowej elektrowni wodnej jej moc chwilowa zale ży ści śle od chwilowego dopływu wody, natomiast elektrownia wodna zbiornikowa mo że wytwarza ć przez pewien czas moc wi ększ ą od mocy odpowiadaj ącej chwilowemu dopływowi do zbiornika.

W naszym kraju udział energetyki wodnej w ogólnej produkcji energii elektrycznej wynosi zaledwie 1,5 %. Teoretyczne zasoby hydroenergetyczne naszego kraju wynosz ą ok. 23 tys. GWh rocznie. Zasoby techniczne szacuje si ę na ok. 13,7 tys. GWh/rok. Wielko ść ta to niemal 10 % energii elektrycznej produkowanej w naszym kraju. Powy ższe dane obejmuj ą jedynie rzeki o znacz ących przepływach. Przy uwzgl ędnieniu pozostałych rzek, kwalifikuj ących si ę jedynie do budowy małych elektrowni wodnych (MEW), ich warto ść jeszcze wzro śnie.

Potencjalne realne wykorzystanie zasobów wodno-energetycznych wi ąż e si ę z wieloma ograniczeniami i stratami, z których najwa żniejsze to:

6

ZAŁO ŻENIA DO PLANU ZAOPATRZENIA W CIEPŁO, ENERGI Ę ELEKTRYCZN Ą I PALIWA GAZOWE GMINY KISIELICE

• nierównomierno ść nat ęż enia przepływu w czasie, • naturalna zmienno ść wysoko ści spadu, • sprawno ść stosowanych urz ądze ń do przetwarzania energii wody w mechaniczn ą, • bezzwrotne pobory wody dla celów nieenergetycznych, • konieczno ść zapewnienia minimalnego przepływu wody w korycie rzeki poza elektrowni ą.

Powy ższe ograniczenia powoduj ą, że rzeczywisty potencjał (zwany technicznym) jest znacznie mniejszy od teoretycznego. Stosunkowo du że nakłady inwestycyjne na budow ę elektrowni wodnej powoduj ą, że celowo ść ekonomiczna ich budowy szczególnie dla MEW (Małych Elektrowni Wodnych) na rzekach o małych spadkach jest cz ęsto problematyczna. Koszt jednostkowy budowy MEW, w porównaniu z wi ększymi elektrowniami jest bardzo wysoki. Dlatego te ż podj ęcie decyzji o jej budowie musi by ć poprzedzone gł ębok ą analiz ą czynników maj ących wpływ na jej koszt z jednej strony oraz spodziewanych korzy ści finansowych z drugiej. Dla przykładu nakłady inwestycyjne dla mikroelektrowni o mocy do 100 kW wynosz ą od 1900 do 2500 zł/kW. Na terenie gminy Kisielice nie ma zlokalizowanej ani jednej Małej Elektrowni Wodnej gdy ż nie ma dobrych warunków do rozwoju tego typu instalacji. Gmina prawie w cało ści rozci ąga si ę na obszarze zlewni rzeki Osy, mimo że sama rzeka nie przepływa przez obszar gminy, a jedynie na niewielkim odcinku granicy administracyjnej z gmin ą Iława. Jedynym znacz ącym ciekiem na terenie gminy jest górny odcinek rzeki Gard ęgi zwany Gardej ą, która odwadnia środkow ą i północn ą cz ęść gminy. W przyszło ści m.in. w oparciu o stopnie wodne rzeki Gardeja a tak że w oparciu o zapory wodne na jeziorach o powierzchni 296, 4 ha, Gory ńskie – 220,5 ha, Dłu żek – 87,0 ha oraz sztuczny zbiornik Du ży Staw – 119,6 ha, mogłyby powsta ć w gminie instalacje wykorzystuj ące energi ę wodn ą.

6.4. Energia wiatru

Energetyka wiatrowa wzi ęła swój pocz ątek w Danii, gdzie wybudowano pierwsze du że farmy wiatrowe. Z czasem jednak idea pozyskiwania energii wiatru zacz ęła si ę rozprzestrzenia ć na inne kraje. Obecnie najwi ększe osi ągni ęcia w tej dziedzinie maj ą Niemczy i Stany Zjednoczone. Eksperci z Instytutu Meteorologii i Gospodarki Wodnej uwa żaj ą, że 40 %

7

ZAŁO ŻENIA DO PLANU ZAOPATRZENIA W CIEPŁO, ENERGI Ę ELEKTRYCZN Ą I PALIWA GAZOWE GMINY KISIELICE terytorium Polski spełnia warunki do produkcji energii z wiatru. Teren ten obejmuje Nizin ę Szczeci ńsk ą, pasmo l ądu wzdłu ż wybrze ża Bałtyku od Koszalina do rejonu Suwałk. W Polsce centralnej dobre wiatry odnotowywane s ą w Gnie źnie, na Pomorzu i Mazowszu, jak równie ż na południu kraju - w Beskidzie i rejonie Bieszczad. Nale ży wi ęc uzna ć, że Polska ma niewiele gorsze warunki do rozwoju energetyki wiatrowej, a ni żeli Niemcy. Tam jednak moc zainstalowanych siłowni wiatrowych jest 500 razy wi ększa a ni żeli w Polsce. Szacuje si ę, i ż przy odpowiednich mechanizmach finansowania tych inwestycji oraz zapewnieniu zbytu wyprodukowanej energii posiadamy dogodne warunki na zainstalowanie elektrowni wiatrowych o ł ącznej mocy 3000 MW. Na poni ższym rysunku przedstawiono krajowe strefy energetyczne wiatru Gmina Kisielice le ży w III strefie, która charakteryzuje si ę dobrymi warunkami dla rozwoju energetyki wiatrowej.

Gmina Kisielice

Rys. 3. Strefy energetyczne wiatru

8

ZAŁO ŻENIA DO PLANU ZAOPATRZENIA W CIEPŁO, ENERGI Ę ELEKTRYCZN Ą I PALIWA GAZOWE GMINY KISIELICE

Na terenie gminy Kisielice działaj ą obecnie dwie farmy wiatrowe: - farma wiatrowa Łodygowo – Lim ża – Galinowo, - farma wiatrowa Ł ęgowo- Pławty Wielkie.

Rys.4. Farma wiatrowa Łodygowo – Lim ża – Galinowo

Farma wiatrowa Łodygowo – Lim ża – Galinowo

Farm ę wiatrow ą Łodygowo – Lim ża – Galinowo oddano do u żytku wiosn ą 2007 roku. Koszt inwestycji wyniósł ponad 50 mln euro. W trakcie prac wykonano wiele zada ń dodatkowych min.: – wybudowana została linia napowietrzna Susz - Kisielice 110 kV, – wybudowano stacj ę GPZ Kisielice 110/30 kV, – zmodernizowano stacj ę GPZ Susz 110/15 kV, – zmodernizowano odcinek drogi wojewódzkiej 522 ł ącz ącej drog ę krajow ą nr 16 z Kwidzynem, przebiega w pobli żu opisanej inwestycji.

Wybudowano 27 elektrowni o mocy po 1,5 MW ka żda. Cały kompleks składa si ę z trzech sektorów A, B, C. Sektor A to 8 elektrowni o ł ącznej mocy zainstalowanej 12 MW, Sektor B to 13 elektrowni o ł ącznej mocy zainstalowanej 19,5 MW, Sektor C to 6 elektrowni o ł ącznej mocy zainstalowanej 9 MW. Maksymalna moc jaka mo że by ć generowana przez FW Łodygowo – Lim ża – Galinowo (oddawana do systemu) wynosi 40,5 MW. Farma wiatrowa

9

ZAŁO ŻENIA DO PLANU ZAOPATRZENIA W CIEPŁO, ENERGI Ę ELEKTRYCZN Ą I PALIWA GAZOWE GMINY KISIELICE

Łodygowo – Lim ża – Galinowo w ci ągu roku oddaje średnio do systemu elektroenergetycznego moc na poziomie 10 MW. Obecnie jest to jeden z najwi ększych tego typu obiektów w województwie oraz jeden z najwi ększych w kraju.

Farma wiatrowa Łęgowo- Pławty Wielkie

Jesieni ą 2007 r. rozpocz ęto budow ę Farmy Ł ęgowo- Pławty Wielkie. Powstała jedna turbina o mocy 2 MW, w latach 2010 roku oddano 11 elektrowni, a w 2011r. 9 kolejnych tej samej mocy, tym samym ko ńcz ąc proces budowy farmy wiatrowej. Ł ącznie wybudowano 20 elektrowni o mocy po 2,0 MW ka żda. Maksymalna moc jaka mo że by ć generowana przez FW Łęgowo- Pławty Wielkie (oddawana do systemu) wynosi 40,0 MW. Farma wiatrowa Łęgowo- Pławty Wielkie w ci ągu roku oddaje średnio do systemu elektroenergetycznego moc na poziomie 6 MW. Ponadto na terenie gminy Kisielice przewiduje si ę dalsze inwestowanie w energetyk ę wiatrow ą. Na etapie uzgodnie ń jest Farma Krzywka, w której ma powsta ć 14 elektrowni o mocy 2,5 MW ka żda, oraz Farma J ędrychowo- Łęgowo z 14 elektrowniami o ł ącznej mocy 28 MW. W fazie projektowania znajduje się kilka mniejszych farm.

Rys. 5. Lokalizacja farm wiatrowych na terenie gminy Kisielice

10

ZAŁO ŻENIA DO PLANU ZAOPATRZENIA W CIEPŁO, ENERGI Ę ELEKTRYCZN Ą I PALIWA GAZOWE GMINY KISIELICE

Niezwykle wa żnym elementem budowy elektrowni wiatrowych jest ich wła ściwa lokalizacja przygotowana w oparciu o solidne oceny oddziaływania inwestycji na środowisko. Przy planowaniu budowy elektrowni wiatrowych wa żne jest równie ż uzyskanie wst ępnej zgody urz ędów i instytucji, rozpatrzenie dopuszczalno ść inwestycji w porozumieniu z ekspertami z zakresu ochrony środowiska. Uzyskanie odpowiednich technicznych warunków przył ączenia do sieci i zawarcie umowy przył ączeniowej oraz zawarcie kontaktu na sprzeda ż wyprodukowanej energii stanowi wa żny element przygotowania inwestycji. Energia elektryczna wyprodukowana w siłowniach wiatrowych uznawana jest za energi ę czyst ą, proekologiczn ą, gdy ż nie emituje zanieczyszcze ń materialnych do środowiska ani nie generuje gazów szklarniowych. Siłownia wiatrowa ma jednak że inne oddziaływanie na środowisko przyrodnicze i ludzkie, które bezwzgl ędnie nale ży mie ć na uwadze przy wyborze lokalizacji. Dlatego tez lokalizacja siłowni i farm wiatrowych podlega pewnym ograniczeniom. Jest rzecz ą wa żną, aby w pierwszej fazie prac tj. planowania przestrzennego w gminie zakwalifikowa ć b ądź wykluczy ć miejsca lokalizacji w aspekcie wymaga ń środowiskowych i innych, wyprzedzaj ąco wzgl ędem opomiarowania wiatrowego i oferowania lokalizacji inwestorom kapitałowym. W ten sposób post ępuj ąc uniknie si ę zb ędnych kosztów, straty czasu oraz otwartego konfliktu z mieszka ńcami i ekologami.

Gmina Kisielice jest jedn ą z pierwszych gmin w Polsce, która podj ęła si ę zadania rozwoju odnawialnych źródeł w oparciu o instalacje wiatrowe i w tym zakresie mo że stanowi ć przykład dobrych praktyk dla pozostałych gmin w kraju.

6.5. Energia geotermalna

Geotermia wysokotemperaturowa ( gł ęboka)

Polska nale ży do pa ństw posiadaj ących du że zasoby energii geotermalnej o niskiej entalpii (czyli zasoby wód geotermalnych). W opinii wielu naukowców i specjalistów, energia geotermalna powinna by ć traktowana jako jedno z głównych odnawialnych źródeł energii w naszym kraju. Polska posiada du że zasoby wód geotermalnych. Mo żna je spotka ć w skałach buduj ących przewa żaj ącą cz ęść naszego kraju. Do praktycznego zagospodarowania nadaj ą si ę obecnie wody wyst ępuj ące na gł ęboko ściach do 3 - 4 km. Temperatury wód w zło żach osi ągaj ą 20 – 130 °C.

11

ZAŁO ŻENIA DO PLANU ZAOPATRZENIA W CIEPŁO, ENERGI Ę ELEKTRYCZN Ą I PALIWA GAZOWE GMINY KISIELICE

Wyró żniono trzy prowincje geotermalne, w skład których wchodz ą rozległe geologiczne baseny sedymentacyjne zawieraj ące liczne zbiorniki wód geotermalnych. Ł ączna ich powierzchnia wynosi ok. 250 000 km 2 - ok. 80 % powierzchni kraju (Ney i Sokołowski 1987): Prowincja Środkowo Europejska , Prowincja Przedkarpacka, Prowincja Karpacka.

Interesuj ące warunki posiadaj ą równie ż Sudety, gdzie wody geotermalne wyst ępuj ą w zeszczelinowanych partiach skał krystalicznych i metamorficznych prekambru i paleozoiku.

Gmina Kisielice

Rys. 6. Okr ęgi geotermalne Polski

Pomimo du żej i korzystnej bazy zasobowej, energia geotermalna stosowana jest w Polsce jeszcze w bardzo ograniczonym zakresie. Kluczow ą dziedzin ą jej zastosowania powinno by ć ciepłownictwo, co pozwoliłoby na znaczne ograniczenie ilo ści spalania tradycyjnych paliw i eliminacj ę jego negatywnych skutków. Według danych z 2009 r., zainstalowana moc cieplna wszystkich instalacji wykorzystuj ących energi ę geotermaln ą w Polsce wynosi ok. 171 MWt, a produkcja ciepła osi ąga ponad 838 TJ/ r. Poza ciepłowniami geotermalnymi, (ok. 82 MWt i 306 TJ w 2009 r.), w najwi ększym stopniu do podanych liczb przyczynił si ę w ostatnim okresie rozwój wykorzystania pomp ciepła bazuj ących na cieple gruntu i płytkich wód gruntowych (przede wszystkim indywidualne budynki mieszkalne, ale tak że obiekty biurowe i u żyteczno ści publicznej): ok. 80 MWt i ok. 500 TJ/2009.

12

ZAŁO ŻENIA DO PLANU ZAOPATRZENIA W CIEPŁO, ENERGI Ę ELEKTRYCZN Ą I PALIWA GAZOWE GMINY KISIELICE

Gmina Kisielice

Rys.7. Polska – funkcjonuj ące (1), budowane (2) ciepłownicze zakłady geotermalne oraz uzdrowiska stosuj ące wody geotermalne (3) w 2009 r. (podział na prowincje i regiony geotermalne wg J.Sokołowskiego red. 1995)

Oprócz ciepłownictwa, wody geotermalne s ą stosowane w lecznictwie i rekreacji, w pojedynczych przypadkach odzyskuje si ę z nich dwutlenek w ęgla i lecznicze sole mineralne, a tak że stosowane s ą w systemie kaskadowego zagospodarowania ciepła geotermalnego (ogrodnictwo szklarniowe i pod osłonami foliowymi w podgrzewanej glebie, suszenie drewna, hodowla ryb ciepłolubnych).

Tab.2. Wykorzystanie energii geotermalnej w Polsce Sposób wykorzystania Zainstalowana moc cieplna Zu życie ciepła MW TJ/r Centralne ogrzewanie i ciepła woda 82,8 306,5 użytkowa* Balneoterapia i pływanie 6,8 26,9 Szklarnie, uprawy w podgrzewanej 1,0 4,0 glebie, hodowla ryb ciepłolubnych, suszenie drewna Inne – odzysk CO 2, Soli mineralnych 0,3 1,0 Pompy ciepła bazuj ące na cieple ~80,0 ~500 gruntu i płytkich wód** RAZEM 170,9 838,4 *w tym 23,56 MWt i 74,45TJ/r z absorpcyjnych pomp ciepła, **dane orientacyjne

Źródło: Wykorzystanie energii geotermalnej w Polsce, 2009 rok (wg: K ępi ńska )

13

ZAŁO ŻENIA DO PLANU ZAOPATRZENIA W CIEPŁO, ENERGI Ę ELEKTRYCZN Ą I PALIWA GAZOWE GMINY KISIELICE

Na terenie gminy Kisielice nale ży si ę spodziewa ć dobrych warunków do rozwoju geotermii wysokotemperaturowej. Jak do tej pory na terenie gminy nie zainstalowano ani jednej instalacji geotermalnej gdy ż obecny stan rozpoznania wód geotermalnych nie jest wystarczaj ący dla okre ślenia opłacalno ści inwestycji. Budowa instalacji geotermalnej na terenie gminy Kisielice będzie uzasadniona, gdy wyst ąpi ą potwierdzone ekspertyzy w zakresie wyst ępowania zło ża geotermalnego do wykorzystania i równocze śnie wyst ąpi wzrost zapotrzebowania na ciepło.

Geotermia niskotemperaturowa (płytka) Tak jak w całym kraju, na terenie gminy Kisielice istniej ą bardzo dobre warunki do rozwoju tzw. płytkiej energetyki geotermalnej bazuj ącej na wykorzystaniu pomp ciepła, w których obieg termodynamiczny odbywa si ę w odwrotnym cyklu Carnota. Upraszczaj ąc, zasada działania pompy ciepła przedstawiona jest na poni ższym schemacie.

Rys. 8. Zasada działania pompy ciepła

Kluczowym elementem jest obieg po średni stanowi ący wła ściw ą pomp ę ciepła.

Rys. 9. Obieg po średni pompy ciepła

14

ZAŁO ŻENIA DO PLANU ZAOPATRZENIA W CIEPŁO, ENERGI Ę ELEKTRYCZN Ą I PALIWA GAZOWE GMINY KISIELICE

Jak wida ć zasada działania pompy ciepła jest identyczna do zasady działania lodówki, z t ą ró żnic ą, że zadania pompy i lodówki s ą przeciwne - pompa ma grza ć, a lodówka chłodzi ć. W parowniku pompy ciepła czynnik roboczy wrz ąc odbiera ciepło dostarczane z obiegu dolnego źródła (gruntu), a nast ępnie po spr ężeniu oddaje ciepło w skraplaczu do obiegu górnego źródła (obieg centralnego ogrzewania i ciepłej wody u żytkowej). Poniewa ż wrzenie czynnika roboczego odbywa si ę ju ż przy temperaturach poni żej -43°C dlatego pompa ciepła mo że pobiera ć ciepło z gruntu nawet przy jego minusowych temperaturach. Tym samym pompa ciepła jest całorocznym źródłem ciepła. Wraz z obni żaniem si ę temperatury dolnego źródła (gruntu) zmniejsza si ę oczywi ście efektywno ść pompy, ale praca układu jest kontynuowana. Ro śnie wówczas zu życie energii elektrycznej niezb ędnej do pracy spr ężarki, obiegów dolnego i górnego źródła ciepła oraz układu sterowania. Współczesne gruntowe pompy ciepła posiadaj ą współczynnik efektywno ści COP si ęgaj ący 4-5, co oznacza, że w warunkach umownych zu żywaj ąc 1 kWh energii elektrycznej dostarczaj ą 4-5 kWh energii cieplnej. W Polsce pomp ę ciepła instaluje si ę w jednym na pi ęć dziesi ąt nowo budowanych domów, w Szwecji w 95%, w Szwajcarii w 75%, w Austrii, Niemczech, Finlandii i Norwegii w co trzecim budowanym domu. Instalacje kotłowe wymienia si ę na pompy ciepła równie ż w starych domach. W przoduj ącej pod tym wzgl ędem Szwecji ju ż niemal połow ę (700 000) wszystkich domów wyposa żono w pomp ę ciepła. Zainteresowanie pompami ciepła jest w Polsce bardzo du że, ale istotn ą barier ą s ą do ść wysokie koszty instalacji. W krajach europejskich władze pa ństwowe lub/i lokalne wspieraj ą inwestorów chc ących instalowa ć w pompy ciepła. We Francji od podatku osobistego można odpisa ć 50% kosztów zakupu pompy ciepła. W Szwecji, Niemczech, Szwajcarii i wielu innych krajach europejskich s ą ró żnorodne systemy ulg i zach ęt finansowych, zmniejszaj ących o kilkadziesi ąt procent koszty inwestycyjne, a niekiedy równie ż koszty eksploatacyjne. Mo żna spodziewa ć si ę, że równie ż w Polsce pojawi ą si ę skuteczne systemy wsparcia, a wtedy nast ąpi znacz ące przyspieszenie w instalowaniu pomp ciepła, w tym równie ż na terenie gminy Kisielice.

15

ZAŁO ŻENIA DO PLANU ZAOPATRZENIA W CIEPŁO, ENERGI Ę ELEKTRYCZN Ą I PALIWA GAZOWE GMINY KISIELICE

6.6. Biomasa

Biomasa stanowi trzecie, co do wielko ści na świecie, naturalne źródło energii. Według definicji Unii Europejskiej biomasa oznacza podatne na rozkład biologiczny frakcje produktów, odpady i pozostało ści przemysłu rolnego (ł ącznie z substancjami ro ślinnymi i zwierz ęcymi), le śnictwa i zwi ązanych z nim gał ęzi gospodarki, jak równie ż podatne na rozkład biologiczny frakcje odpadów przemysłowych i miejskich (Dyrektywa 2001/77/WE). Zgodnie z Rozporz ądzeniem Ministra Gospodarki i Pracy z dnia 9 grudnia 2004 roku biomasa to stałe lub ciekłe substancje pochodzenia ro ślinnego lub zwierz ęcego, które ulegaj ą biodegradacji, pochodz ące z produktów, odpadów i pozostało ści z produkcji rolnej oraz le śnej, a tak że przemysłu przetwarzaj ącego ich produkty, a tak że cz ęś ci pozostałych odpadów, które ulegaj ą biodegradacji (Dz. U. Nr 267, poz. 2656). Jako surowiec energetyczny wykorzystywana jest głównie biomasa pochodzenia ro ślinnego, powstała w procesie fotosyntezy.

Główne rodzaje biomasy wykorzystywanej na cele energetyczne: − drewno i odpady z przerobu drewna: drewno kawałkowe, trociny, wióry, zr ębki, kora itp. , − ro śliny pochodz ące z upraw energetycznych: ro śliny drzewiaste szybkorosn ące (np. wierzby, topole, eukaliptusy), wieloletnie byliny dwuli ścienne (np. topinambur, ślazowiec pensylwa ński, rdesty), trawy wieloletnie (np. trzcina pospolita, miskanty), − produkty rolnicze oraz odpady organiczne z rolnictwa: np. słoma, siano, buraki cukrowe, trzcina cukrowa, ziemniaki, rzepak, pozostało ści przerobu owoców, odchody zwierz ęce, − frakcje organiczne odpadów komunalnych oraz komunalnych osadów ściekowych , − niektóre odpady przemysłowe, np. z przemysłu papierniczego.

Energi ę z biomasy mo żna uzyska ć poprzez: − spalanie biomasy ro ślinnej (np. drewno, odpady drzewne z tartaków, zakładów meblarskich i in., słoma, specjalne uprawy energetyczne), − wytwarzanie oleju opałowego z ro ślin oleistych (np. rzepak) specjalnie uprawianych dla celów energetycznych, − fermentacj ę alkoholow ą trzciny cukrowej, ziemniaków lub dowolnego materiału organicznego poddaj ącego si ę takiej fermentacji, celem wytworzenia alkoholu etylowego do paliw silnikowych, − beztlenow ą fermentacj ę metanow ą odpadowej masy organicznej (np. odpady z produkcji rolnej lub przemysłu spo żywczego). 16

ZAŁO ŻENIA DO PLANU ZAOPATRZENIA W CIEPŁO, ENERGI Ę ELEKTRYCZN Ą I PALIWA GAZOWE GMINY KISIELICE

Biomasa jest podstawowym źródłem energii odnawialnej wykorzystywanym w Polsce, jej udział w bilansie wykorzystania OZE wynosi 98 %. Do stopniowego wzrostu udziału energii ze źródeł odnawialnych, przyczyniło si ę mi ędzy innymi znacz ące zwi ększenie wykorzystania drewna i odpadów drewna, uruchomienie lokalnych ciepłowni na słom ę oraz odpady drzewne i wykorzystanie odpadów z przeróbki drzewnej.

Tab.3. Wła ściwo ści poszczególnych rodzajów biomasy WARTO ŚĆ ZAWARTO ŚĆ WILGOCI PALIWO ENERGETYCZNA [%] [MJ/kg] Drewno kawałkowe 11-22 20-30 Zr ębki 6-16 20-60 Pelety 16,5-17,5 7-12 Słoma 14,4-15,8 10-20

Źródło: Europejskiego Centrum Energii Odnawialnej EC BREC

Na terenie gminy Kisielice biomas ę wykorzystuje si ę do produkcji ciepła. W latach 2003 – 2004 rozpocz ęto realizacj ę programu „Modernizacja systemu ciepłowniczego w mie ście Kisielice z zastosowaniem paliw odnawialnych biomasy-słomy”. W ramach programu powstała kotłownia miejska zasilan ą biomas ą. Oddana do u żytku w grudniu 2004 r. o mocy 3 MW. Zakres rzeczowy pierwszego etapu obj ął: budow ę budynku kotłowni o pow. 300 m 2, magazynu na słom ę o pow. 570 m 2, zakup i monta ż kotła o mocy – 2 MW i kotła o mocy 1 MW, sie ć ciepłownicz ą o długo ści 1350 mb. Warto ść inwestycji wyniosła 5,1 mln zł.

Rys. 10. Ciepłownia miejska zasilana biomas ą

17

ZAŁO ŻENIA DO PLANU ZAOPATRZENIA W CIEPŁO, ENERGI Ę ELEKTRYCZN Ą I PALIWA GAZOWE GMINY KISIELICE

Na pocz ątku 2008 został zako ńczony I etap rozbudowy sieci w ramach projektu „Rozbudowa sieci ciepłowniczej na terenie miasta Kisielice, słu żą cej do przesyłu energii cieplnej z istniej ącej kotłowni opalanej biomas ą” (Program ZPORR). Zakres rzeczowy obj ął: now ą sie ć ciepłownicz ą (4990 mb) oraz podł ączenie kolejnych 64 budynków. Warto ść inwestycji wyniosła 3,1 mln zł.

Rys. 11. Skład słomy bezpo średnio przy ciepłowni

W roku 2010 zostało zrealizowane zadanie pod nazw ą „Przebudowa systemu grzewczego w Szkole Podstawowej w Ł ęgowie – Gmina Kisielice. Wykorzystanie odnawialnych źródeł energii – poprzez zakup pieca na biomas ę”. Projekt polegał na zakupie pieca oraz modernizacji kotłowni.

Rys. 12. Piec grzewczy w Szkole Podstawowej w Ł ęgowie

18

ZAŁO ŻENIA DO PLANU ZAOPATRZENIA W CIEPŁO, ENERGI Ę ELEKTRYCZN Ą I PALIWA GAZOWE GMINY KISIELICE

Ponadto w roku 2010 gmina Kisielice uzyskała dotację w ramach środków RPO Warmia Mazury 2007-2013 na zadanie „Rozbudowa sieci ciepłowniczej na terenie miasta Kisielice, słu żą cej do przesyłu energii cieplnej z istniej ącej kotłowni opalanej biomas ą –etap II”. Prace budowlane prowadzone b ędą w latach 2011-2012. W ramach tego zakresu zostanie zmodernizowana i rozbudowana o 3,1 MW ciepłownia. Ponadto zostan ą wykonane kolejne 183 przył ączenia budynków. Tym samym ekologiczne ciepło b ędzie dostarczane do ok. 95 % budynków na terenie miasta. Całkowity koszt zadania szacuje si ę na ok.8,8 mln zł. Zakłada się, i ż na terenie gminy Kisielice do produkcji energii z biomasy dominuj ącym jej rodzajem b ędzie nadal słoma. Przewiduje si ę równie ż stopniowe szersze wykorzystywanie ro ślin energetycznych.

6.7. Energia biogazu

Biogaz powstaje w procesie beztlenowej fermentacji odpadów organicznych, podczas której substancje organiczne rozkładane s ą przez bakterie na zwi ązki proste. W procesie fermentacji beztlenowej do 60 % substancji organicznej zamienianej jest w biogaz. Zgodnie z przepisami obowi ązuj ącymi w Unii Europejskiej składowanie odpadów organicznych mo że odbywa ć si ę jedynie w sposób zabezpieczaj ący przed niekontrolowanymi emisjami metanu. Biogaz jest gazem b ędącym mieszanin ą głównie metanu i dwutlenku w ęgla, Otrzymywany jest z odpadów ro ślinnych, odchodów zwierz ęcych i ścieków, mo że by ć stosowany jako gaz opałowy. Wykorzystanie biogazu powstałego w wyniku fermentacji biomasy ma przed sob ą przyszło ść . To cenne paliwo gazowe zawiera 50-70 % metanu, 30-50 % dwutlenku w ęgla oraz niewielk ą ilo ść innych składników (azot, wodór, para wodna). Wydajno ść procesu fermentacji zale ży od temperatury i składu substancji poddanej fermentacji. Na przebieg procesu fermentacji korzystnie wpływa utrzymanie stałej wysokiej temperatury, wysokiej wilgotno ści (powy żej 50 %), korzystnego pH (powy żej 6,8) oraz ograniczenie dost ępu powietrza. Prawidłowa temperatura fermentacji wynosi 30-35 °C dla bakterii mezofilnych i 50-60 °C dla bakterii termofilnych. Utrzymanie takich temperatur w komorach fermentacyjnych zu żywa si ę od 20-50 % uzyskanego biogazu. Biogaz o du żej zawarto ści metanu (powy żej 40 %) mo że by ć wykorzystany do celów użytkowych, głownie do celów energetycznych lub w innych procesach technologicznych. Biogaz mo że by ć wykorzystywany na wiele ró żnych sposobów.

19

ZAŁO ŻENIA DO PLANU ZAOPATRZENIA W CIEPŁO, ENERGI Ę ELEKTRYCZN Ą I PALIWA GAZOWE GMINY KISIELICE

Zalety wynikaj ące ze stosowania instalacji biogazowych: − produkowanie „zielonej energii”, − ograniczanie emisji gazów cieplarnianych poprzez wykorzystanie metanu, − obni żanie kosztów składowania odpadów, − zapobieganie zanieczyszczeniu gleb oraz wód gruntowych, zbiorników powierzchniowych i rzek, − uzyskiwanie wydajnego i łatwo przyswajalnego przez ro śliny nawozu naturalnego, − eliminacja odoru.

Na terenie gminy Kisielice nie funkcjonuj ą na chwil ę obecn ą instalacje wykorzystuj ące energi ę w oparciu o biogaz. Jednak że gmina przewiduje realizacj ę pierwszej biogazowi na swoim terenie. Umiejscowiona b ędzie za kotłownia miejsk ą w Kisielicach, nie powoduj ąc w ten sposób uci ąż liwo ści dla otoczenia. W projektowanej biogazowni wykorzystywane b ędą głównie surowce ro ślinne dowo żone na bie żą co (nie składowane) a transport odbywa ć si ę będzie ul. Kolejow ą od drogi krajowej DK Nr 16. Podstawowe korzy ści z uruchomienia takiego zakładu to produkcja ciepła, która zwi ększy moc kotłowni miejskiej (pozwoli to na rozbudow ę sieci i wł ączenie do niej nowych budynków) oraz produkcja energii elektrycznej pozwalaj ącej na uniezale żnienie si ę Kisielic od sieci ogólnokrajowej. Dodatkowe korzy ści to miejsca pracy i dochody podatkowe. W chwili obecnej, inwestycja na etapie uzgodnie ń.

20