Modele biznesowe dla biogazowni i biometanowni

Zsuzsanna Iwanicka
główny inżynier ekolog

Wielu z nas zadaje sobie pytanie, co kryje się pod pojęciem modeli biznesowych. W zależności od tego z kim rozmawiamy, jest to różnie definiowane. Ogólnie model biznesowy to długoterminowy plan działania ukierunkowany na maksymalizację zysków i minimalizację wydatków. Czasami określany jest także mianem „definicji źródeł przychodów”. W niniejszym artykule na przykładzie biogazowni i biometanowni chciałabym przybliżyć, jak modele biznesowe są rozumiane i analizowane  w instytucjach finansujących, w tym w Banku Ochrony Środowiska.

Źródła przychodów

Wśród wszystkich instalacji generujących energię z odnawialnych źródeł, biogazownie i biometanownie są wyjątkowe, ponieważ mają większe możliwości dywersyfikacji źródeł przychodów niż elektrownie wodne, wiatrowe lub słoneczne, które bazują na sprzedaży energii elektrycznej (patrz rysunek 1). Kluczem do osiągnięcia sukcesu inwestycyjnego jest realne oszacowanie przychodów oraz kosztów eksploatacyjnych.

Energia elektryczna

W biogazowniach podstawowym produktem jest biogaz^[i], który ma wiele zastosowań. W klasycznym modelu biznesowym biogazownie zarabiają na sprzedaży energii elektrycznej, wyprodukowanej w kogeneratorze w procesie spalania oczyszczonego biogazu. Większość biogazowni korzysta z systemu FIT/FIP^[ii], w którym w perspektywie 15 lat zapewnione są wyższe od wartości rynkowych ceny sprzedaży energii elektrycznej.

Ciepło

Komplementarnym źródłem przychodu jest tutaj także ciepło. Jego sprzedaż jest znacznie większym wyzwaniem niż energii elektrycznej, ponieważ potrzebna jest dodatkowa infrastruktura do dostarczenia ciepła do odbiorcy. Aktualnie w większości polskich biogazowni ciepło nie jest w pełni zagospodarowane z powodu braku lokalnych odbiorców. Jeżeli w odległości do 1-1,5 km znajduje się węzeł ciepłowniczy warto uzyskać zgodę na wprowadzenie ciepła do sieci. Kolejną opcją jest wykorzystanie ciepła w działalności dodatkowej, np. w suszarni, hodowli zwierząt lub w uprawie roślin. Alternatywą są również mobilne magazyny ciepła, które ładowane są w biogazowni, następnie samochodem transportowane do obiektu, który poprzez wymienniki ciepła ogrzewany jest z podłączonego magazynu ciepła. Niestety pomimo tego, że technologia ta jest dojrzała i sprawdzona, w Polsce się jeszcze nie rozpowszechniła. Przedsiębiorstwo Wodociągów i Kanalizacji w Ząbkach (PWiK) jest pionierem we wdrożeniu tego rozwiązania. Dwa magazyny ciepła o pojemności po 1 MWh naprzemiennie ładowane m.in. ciepłem odpadowym odzyskanym ze ścieków komunalnych zastąpiły wysłużone kotły węglowe i ograniczyły zużycie gazu ziemnego do ogrzewania i przygotowania ciepłej wody użytkowej w obiektach PWiK^[iii]

O ile przychody ze sprzedaży energii elektrycznej są łatwe do weryfikacji, przychody z ciepła wymagają szczegółowej analizy, która uwzględni sezonowość zapotrzebowania odbiorców na ciepło. Dodatkowym wyzwaniem jest określenie przychodów, gdy ciepło używane jest w ramach własnej działalności gospodarczej.

Utylizacja odpadów

Zarówno biogazownie jak i biometanownie mogą zarabiać na utylizacji odpadów, takich jak przeterminowana żywność, odpady poubojowe lub selektywnie zebrane, biodegradowalne odpady komunalne. Podstawowym wymogiem jest, aby podmiot dysponował pozwoleniem na przetwarzanie odpadów. Kluczową kwestią jest wybór technologii dostosowanej do zmiennych parametrów utylizowanych odpadów oraz zawartych w nich zanieczyszczeń. Konieczna jest również instalacja do rozpakowania odpadów, a w modelu finansowym powinno się ująć po stronie kosztowej opłatę za utylizację odpadów opakowaniowych. Dla instytucji finansujących podstawą do uwzględnienia przychodów z utylizacji odpadów będzie przedstawienie aktualnych listów intencyjnych lub zawartych umów na określony wolumen odpadów przekazanych do biogazowni do utylizacji.

Poferment – co to jest?

W modelu biznesowym szczególną pozycję zajmuje poferment^[iv], ponieważ może być on potencjalnym źródłem przychodu jak i wydatków, w zależności od lokalnego zapotrzebowania na nawozy naturalne oraz jakości pofermentu. O ile na etapie planowania inwestycji możemy namierzyć lokalnych odbiorców pofermentu,  jego jakość weryfikujemy dopiero w fazie eksploatacji biogazowni. Po przebadaniu powstałego pofermentu okazuje się, czy nadaje się do wykorzystania jako ulepszacz gleby lub nawóz organiczny oraz czy potrzebne są dodatkowe procesy technologiczne do jego obróbki i stabilizacji, takie jak np. rozdrabnianie lub higienizacja. W tym czasie rozpoczyna się również proces certyfikacji pofermentu, który potwierdza jego właściwości nawozowe i daje podstawę do wprowadzenia na rynek. Jeżeli poferment z powodów jakościowych lub braku odbiorców nie jest wykorzystany, traktowany jest jako odpad i ponoszone są koszty za jego utylizację.

Biometan i dwutlenek węgla

W ostatnich latach w wielu krajach europejskich wzrasta liczba biometanowni. Przeważnie powstają one na bazie istniejących biogazowni, które w ramach modernizacji wyposażone są w instalacje do kompleksowego oczyszczania i osuszania biogazu. Z punktu widzenia modelu biznesowego zasadnicza różnica pomiędzy biometanownią  i biogazownią jest taka, że biometanownie zarabiają na sprzedaży biometanu^[v]. Coraz częściej sprzedają też dwutlenek węgla. Biometanownie również wyposażone są w kogeneratory, jednak wyprodukowana energia elektryczna i ciepło przeznaczone są do zaspokojenia własnych potrzeb a nie do celów zarobkowych.

Wyzwania

Przy tak zróżnicowanych źródłach dochodów wielu osób może zaskoczyć fakt, że zarówno w Polsce jak i za  granicą biogazownie i biometanownie nie są zyskowne, jeżeli nie korzystają ze wsparcia inwestycyjnego lub przychodowego. Wynika to z wysokich i trudnych do przewidzenia kosztów eksploatacyjnych, szczególnie wydatków ponoszonych na zakup substratu niezbędnego do produkcji biogazu. Ilość substratów dostępnych za darmo lub za dopłatą jest ograniczona, więc większość biogazowni bazuje na surowcach kupowanych. Ponieważ ich cena zależy od urodzaju i nie jest skorelowana z ceną energii elektrycznej lub gazu ziemnego, kondycja finansowa biogazowni może znacznie pogorszyć się gdy z powodu słabych plonów rolnych ceny substratów są wysokie.

Gwarancja dostępności substratu

W modelach biznesowych biogazowni utrzymanie wydatków na przewidywalnym i niskim poziomie ma kluczowe znaczenie i banki, w tym Bank Ochrony Środowiska, szczegółowo analizują w jakim systemie będzie zapewniony substrat. Optymalne jest, gdy biogazownie bazują na odpadach roślinnych i zwierzęcych pochodzących z własnych upraw i hodowli lub z okolicznych gospodarstw rolnych, które powiązane są z biogazownią, na przykład poprzez odbiór pofermentu, jako naturalnego nawozu w rozliczeniu za substrat. Taka relacja zwiększa też pewność dostarczenia niezanieczyszczonego substratu do biogazowni, skoro trafia z powrotem na pola uprawne w postaci pofermentu.

W ostatnich latach w Europie obserwujemy korzystną dla stabilności funkcjonowania biogazowni zmianę w doborze substratu. Zamiast celowych upraw przeznaczonych do produkcji biogazu, np. kiszonki z całej kukurydzy, wzrasta wykorzystanie roślinnych odpadów rolniczych. Takie podejście jest zadowalające zarówno z punktu widzenia społecznego jak i środowiskowego, ponieważ umożliwia jednoczesną produkcję żywności oraz substratu energetycznego. Jednym z wdrażanych substratów jest słoma kukurydzy, jako pozostałość po produkcji ziaren kukurydzy. Badania przeprowadzone na Uniwersytecie Przyrodniczym w Poznaniu wykazały, że kiszonka ze słomy kukurydzy zebrana i procesowana w odpowiednim reżimie technologicznym jest substratem tańszym, ma wyższą o ok. 25-35% wydajność do produkcji metanu niż kiszonka kukurydzy z całej kukurydzy^[vi]. Również instytucje finansujące preferują takie rozwiązanie, ponieważ nawet w latach nie urodzajnych stabilniejsza jest dostępna baza surowcowa do produkcji biogazu.

Nadzór technologiczny

Zachodząca w biogazowniach fermentacja metanowa jest procesem mikrobiologicznym, który bazuje na aktywności mikroorganizmów do rozkładu materii organicznej. Są to przede wszystkim bakterie, które efektywne są w odpowiednim zakresie parametrów fizykochemicznych oraz przy ustalonym składzie gatunkowym. Największym wyzwaniem eksploatacyjnym biogazowni jest utrzymanie produkcji biogazu na zakładanym poziomie. W tym celu konieczne jest monitorowanie procesu fermentacji i stały nadzór technologiczny nad pracą instalacji. Warto mieć na uwadze, że substraty cechują się zmiennością w czasie, np. z powodu sezonowości produkcji lub kosztów zakupu. W efekcie konieczna jest współpraca z kompetentnym technologiem, który na podstawie parametrów fizykochemicznych w komorze fermentacyjnej i właściwości dostępnych surowców określi reżim wprowadzenia nowego substratu. W modelu biznesowym konieczne jest określenie formy nadzoru technologicznego oraz uwzględnienie go w kosztach eksploatacyjnych.

Sprzedaż biometanu

W Polsce aktualnie przed rozpoczęciem budowy biometanowni, kluczowe jest ustalenie sposobu  dostarczenia biometanu do odbiorcy końcowego. W Europie, gdzie liczba biometanowni stale rośnie, funkcjonuje kilka schematów dystrybucji biometanu, takich jak (i) przyłączenie do sieci gazowej, (ii) utworzenie lokalnej sieci biometanu wraz ze stacją tankowania sprężonego biometanu (BioCNG) oraz (iii) transport sprężonego lub skroplonego biometanu (BioLNG) w zbiornikach i butlach. Każda z metod dystrybucji biometanu wymaga zaprojektowania potrzebnej infrastruktury technicznej, uzyskania zgód administracyjnych oraz znalezienia odbiorców. Instytucje finansujące szczegółowo analizują, czy wybrany kanał dystrybucji biometanu jest realny do wdrożenia oraz czy baza odbiorców jest stabilna i zdywersyfikowana. Wybierając model sprzedaży biometanu konieczne jest uwzględnienie kosztów energii elektrycznej na skroplenie lub sprężenie biometanu w końcowej cenie, ponieważ jest to znacząca, stała pozycja  kosztów eksploatacyjnych.

Dla inwestorów zatłaczanie biometanu do sieci gazowej jest ekonomiczną i atrakcyjną formą transportu, ponieważ daje dostęp do szerokiej bazy odbiorców. W Polsce producenci biometanu mają trudność z zawieraniem konsumowalnej umowy przyłączeniowej do sieci gazowych, pomimo tego, że szeroko stosowane membranowe technologie oczyszczania gwarantują czystość biometanu. Największą barierą jest spełnienie minimalnej wymaganej wartości opałowej, jeżeli ustalana jest na poziomie kaloryczności gazu ziemnego, który zawiera także propan i butan więc jego wartość opałowa jest wyższa niż metanu. Poszczególne kraje Unii Europejskiej dysponują sporym doświadczeniem w eksploatacji gazociągów do transportu biometanu, 58% biometanowni jest podłączonych do sieci dystrybucyjnej a  17 % do sieci przesyłowej, co powinno ułatwić wdrożenie tego rozwiązania w Polsce^[vii].

W wielu krajach w procesie dekarbonizacji transportu samochodowego sięgano po biometan. Na przykład w Estonii, w kraju o powierzchni 7krotnie mniejszej od Polski w ostatnich 6 latach w ramach modernizacji biogazowni powstało 8 biometanowni. Całość wyprodukowanego biometanu wykorzystana jest w transporcie, dostępnych jest 28 stacji do tankowania BioCNG i  BioLNG^[viii]. Również w Finlandii i we Włoszech wyprodukowany biometan w całości przeznaczony jest dla transportu. Z punktu widzenia biznesowego w Polsce takie rozwiązanie jest również korzystne,  mamy dobrze rozwiniętą sieć dystrybucyjną LNG na stacjach paliw oraz szeroką bazę odbiorców. Do pełnego wdrożenia  tej opcji potrzebne są jeszcze regulacje prawne, w lipcu bieżącego roku weszło w życie pierwsze wspierające rozporządzenie, które umożliwia transport biometanu i biogazu innymi środkami transportu niż gazociągi do wykorzystania poza miejscem ich wytwarzania^[ix].

Liczne europejskie przykłady świadczą o tym, że biometan jest realnym i stabilnym odnawialnym źródłem energii, który ma kluczową rolę w dekarbonizacji gospodarki. Jednak do skutecznego wdrożenia tej technologii, szczególnie na początkowym etapie niezbędne jest spójne i stabilne wsparcie polityczne, okazane w regulacjach prawnych oraz w przejrzystym systemie wsparcia, o które branża od wielu lat postuluje. To również zwiększa otwartość banków do finansowania biometanowni.

Autor: dr inż. Zsuzsanna Iwanicka Główny Inżynier Ekolog w Banku Ochrony Środowiska.

Tekst został opublikowany w grudniowym wydaniu Przeglądu Gazowniczego.