Aktualnie w debacie o transformacji energetycznej dominują wielkoskalowe projekty oraz energia słoneczna. Jednak dla terenów wiejskich oraz sektora rolniczego szansą na stabilizację kosztów i dostaw energii mogą być technologie oparte na lokalnych zasobach, traktowanych dotychczas jako odpad. Rozwój biogazowni, biometanu oraz mikroturbin wiatrowych to sposób na dywersyfikację źródeł energii oraz praktyczna realizacja założeń gospodarki obiegu zamkniętego (GOZ).
Gospodarka obiegu zamkniętego w praktyce rolniczej
Gospodarka obiegu zamkniętego (tzw. gospodarka cyrkularna) to model, w którym odpady z jednego procesu stają się surowcem dla innego. W rolnictwie i przetwórstwie spożywczym potencjał ten jest znaczący. Pozostałości z produkcji roślinnej, odchody zwierzęce (gnojowica, obornik) czy odpady z zakładów przetwórczych mogą stanowić wsad do produkcji energii.
Zamiast generować koszty utylizacji lub zanieczyszczać środowisko, odpady te trafiają do biogazowni rolniczej. W procesie fermentacji metanowej powstaje biogaz, który może zostać przetworzony na energię elektryczną i cieplną. Co istotne w modelu GOZ, produktem ubocznym jest poferment – nawóz organiczny, który wraca na pola, pozwalając na ograniczenie części wydatków na drogie nawozy sztuczne. Warto jednak pamiętać, że logistyka dostaw wsadu i zagospodarowanie pofermentu wymagają precyzyjnego planowania.
Biogazownie rolnicze i stabilność produkcji
W przeciwieństwie do słońca i wiatru, biogaz jest źródłem sterowalnym. Biogazownia może pracować przez ok. 8000 godzin w roku, o ile zapewniona jest ciągłość dostaw substratów. W wyniku procesu fermentacji powstaje tzw. biogaz, który jest gazem który może być wykorzystany do produkcji energii jednak ze względu na swoje właściwości fizyko-chemiczne wymaga zastosowania specjalnie dedykowanych dla niego urządzeń.
- Produkcja prądu i ciepła: W układach kogeneracyjnych biogaz spala się w silniku, generując energię elektryczną i ciepło. Ciepło to może być wykorzystane do procesów technologicznych, suszenia płodów rolnych lub zasilać lokalną sieć ciepłowniczą, poprawiając bilans energetyczny gospodarstwa. Niestety w okresie poza sezonem grzewczym mogą wystąpić okresy gdy nie będzie na nie zapotrzebowania i trzeba wtedy zapewnić możliwość odprowadzania go do atmosfery ze pomocą chłodni wentylatorowych.
- Biometan: Wyższym stopniem zaawansowania technologicznego jest produkcja biometanu. Proces polega na oczyszczeniu biogazu do parametrów gazu ziemnego. Biometan może być wówczas wtłaczany do sieci gazowej lub po wcześniejszym skropleniu wykorzystywany jako paliwo (Bio-LNG) w transporcie. Co istotne, niektóre kotły gazowe są przystosowane do spalania biometanu (ma on prawie te same parametry fizyko-chemiczne co tradycyjny gaz ziemny), co w określonych warunkach pozwala na zmianę paliwa bez wymiany całej infrastruktury grzewczej.
Rola magazynowania w stabilizacji systemu
W systemach wiejskich magazynowanie energii odbywa się na kilku poziomach, co pozwala na lepsze zarządzanie podażą i popytem:
- Magazynowanie biogazu: Zbiorniki biogazowni pozwalają na czasowe przetrzymanie gazu i jego spalenie w momentach wyższego zapotrzebowania.
- Magazyny energii elektrycznej: Baterie mogą wspomagać pracę mikroturbin wiatrowych i fotowoltaiki, stabilizując parametry prądu.
- Magazyny ciepła: Izolowane bufory wodne pozwalają przechować ciepło z kogeneracji i wykorzystać je np. wieczorem, pomagając utrzymać temperaturę w pomieszczeniach na poziomie 20°C.
Mikro-turbiny wiatrowe jako dopełnienie fotowoltaiki
Dla gospodarstw wyzwaniem jest bilansowanie energii, gdy fotowoltaika nie pracuje (w nocy i zimą). Tu rolę mogą odegrać małe turbiny wiatrowe. Mikroturbiny o mocy od kilku do kilkunastu kilowatów często uzupełniają profil produkcji z PV, ponieważ statystycznie wietrzność w Polsce jest wyższa w miesiącach jesienno-zimowych. Wybór między turbiną o osi poziomej a pionowej (cichsza, startuje przy słabszym wietrze) powinien być jednak poprzedzony dokładną analizą warunków wiatrowych w konkretnym miejscu i analizą ekonomiczną.
Małe turbiny wiatrowe (o mocy do 20-50 kW) mogą uzupełniać profil produkcji z PV, szczególnie w miesiącach jesienno-zimowych. Jednak w przeciwieństwie do fotowoltaiki, nie jest to technologia masowa, co wiąże się z konkretnymi wyzwaniami:
- Koszty inwestycyjne: Jednostkowy koszt wytworzenia energii z małej turbiny jest obecnie wyższy niż w przypadku PV. Inwestycja w mikrowiatrak to wydatek rzędu od kilku do kilkunastu tysięcy złotych za każdy kilowat mocy zainstalowanej, a czas zwrotu jest znacząco dłuższy.
- Dostępność i serwis: Rynek małych turbin jest znacznie węższy. Trudniej o sprawdzonego instalatora czy szybki serwis pogwarancyjny. Wybór między turbiną o osi poziomej a pionowej (cichsza, ale często mniej wydajna) musi być poprzedzony rzetelnym pomiarem wietrzności na danej wysokości.
- Warunki lokalne: Efektywność turbiny zależy od tzw. szorstkości terenu (drzewa, budynki). W przeciwieństwie do paneli, które pracują niemal wszędzie, turbina w źle wybranym miejscu może nigdy nie osiągnąć mocy znamionowej.
Lokalne bezpieczeństwo energetyczne
Integracja tych rozwiązań pozwala na budowę lokalnego bezpieczeństwa energetycznego. Biogazownia zapewnia bazę, a wiatr i słońce dostarczają tańszej energii w sprzyjających warunkach. Takie podejście zmienia rolę mieszkańca wsi w aktywnego uczestnika rynku energii.
Należy jednak zachować realizm: wdrożenie tych technologii jest kapitałochłonne i wymaga rzetelnego audytu. W przypadku biogazowni kluczowy jest stabilny wsad i możliwość odbioru (zużytkowania) wyprodukowanej energii, a w przypadku turbin – mapa wietrzności. Bez tego inwestycja może nie przynieść zakładanych zwrotów.
Wykorzystanie biogazu i małych turbin wiatrowych to jedna z dróg do obniżenia kosztów produkcji rolnej i zagospodarowania uciążliwych odpadów. Choć systemy te są technologicznie złożone, ich umiejętne połączenie z magazynowaniem energii pozwala na realne wzmocnienie stabilności energetycznej obszarów wiejskich w ramach gospodarki obiegu zamkniętego.













