Transport i logistyka

Logistyka biomasy

Logistyka biomasy powinna zawierać w sobie szereg procesów współdziałających ze sobą od momentu powstania idei jej wykorzystania poprzez proces planowania inwestycji, realizowania i kontrolowania terminowego i ekonomicznie efektywnego przepływu surowców i materiałów. Efektem finalnym działania logistycznego jest zapewnienie zakładom używającym biomasy do produkcji energii stabilnej bazy surowcowej.  

Należy zdać sobie sprawę, że zainteresowanie biomasą w przypadku produkcji energii jest uwarunkowane politycznie a nie ekonomicznie. To politycy dostrzegając zagrożenia dla środowiska jakie wynikają ze spalania paliw kopalnych, uruchomili działania promujące odnawialne źródła energii. Bez tego wsparcia produkcja zielonej energii na szeroką skalę, zwłaszcza w przypadku wykorzystania biomasy, nie miałaby ekonomicznej racji bytu. Dotyczy to szczególnie Polski,  której energetyka systemowa oparta jest na spalaniu węgla kamiennego i brunatnego.

Ze względu na priorytet środowiskowy ‘biomasa energetyczna ’ została zdefiniowana w Dyrektywie  Parlamentu Europejskiego  (2009/28/WE) z dnia 23 kwietnia 2009 r. w sprawie promowania stosowania energii ze źródeł odnawialnych1. Oprócz wytycznych dla prowadzenia polityki promocji produkcji bioenergii  dyrektywa ta ma kluczowe znaczenie dla założeń w logistyce biomasy, ponieważ definiuje: 

  • POTENCJALNĄ BAZĘ SUROWCOWĄ – poprzez określenie kryteriów zrównoważonego rozwoju w odniesieniu do biopaliw i biopłynów (Artykuł 17), co wiąże się z możliwościami pozyskiwania biomasy pochodzenia rolniczego i leśnego. Ma to głównie wpływ na szacowanie potencjałów technicznych biomasy pochodzącej z upraw roślin wieloletnich (np. możliwość lokowania plantacji na terenach chronionych) i pozyskiwania drewna z wyrębów.
  • POPYT – poprzez wskazanie krajowych celów ogólnych w zakresie udziału energii ze źródeł odnawialnych w końcowym zużyciu energii brutto w 2020 roku (załącznik 1 do Dyrektywy)
  • TRANSPORT – poprzez włączenie emisji spowodowanych transportem i dystrybucją w łańcuch zasad obliczania wpływu biopaliw i biopłynów na emisję gazów cieplarnianych (Załącznik 5 do Dyrektywy), co ma wykazać, że ten sposób uzyskiwania energii jest bardziej przyjazny środowisku niż wykorzystanie paliw kopalnych.

Powyżej przytoczona Dyrektywa wraz z załącznikami i późniejszymi uzupełnieniami stanowi drugi (pozaekonomiczny) filar w założeniach logistyki biomasy przeznaczonej na cele energetyczne. Z powyższych względów głównymi działaniami logistycznymi w przypadku  biomasy jest:

  • Prawidłowa ocena możliwości pozyskania surowca, która wiąże się z istniejącym potencjałem technicznym biomasy.
  • Wytypowanie optymalnej lokalizacji punktów pośrednich składowania biomasy dla istniejących zakładów energetycznych lub optymalizacja lokalizacji i wielkości produkcji nowego zakładu biorąc pod uwagę lokalną bazę surowcową.
  • Wyboru optymalnego pod względem kosztów i emisji sposobu transportu.
  • Prognozowanie zmienności podaży surowca, co jest związane ze zróżnicowanym plonem w poszczególnych latach (np. susze) oraz konkurencyjnością (np. produkcja żywności vs. produkcja energii na terenach rolniczych).
  • Zapewnienie regularności dostaw surowca oraz zróżnicowania jego źródeł pochodzenia i asortymentu.
  • Gospodarowanie odpadami.
  • Uwzględnienie wszystkich wymagań dotyczących bezpieczeństwa, a zwłaszcza bezpieczeństwa przeciwpożarowego i szybkiej reakcji w przypadku pożaru.

Paradoks logistyki w transporcie węgla kamiennego i biomasy

Węgiel kamienny wraz z węglem brunatnym są podstawowymi paliwami polskiej energetyki systemowej. Z tego względu największe zakłady energetyczne zlokalizowane są na Śląsku, okolicach Bełchatowa, Konina i Bogatyni. Węgiel kamienny jest również najpopularniejszym paliwem stosowanym jako opał w instalacjach centralnego ogrzewania domów prywatnych i budynków administracji publicznej na wsiach i małych miasteczkach. Z tego względu istnieje dobrze rozwinięty rynek obrotu węglem. Węgiel kamienny jest transportowany głównie koleją do lokalnych punktów składowania zlokalizowanych przy bocznicach kolejowych i z nich trafia do odbiorcy końcowego lub kolejnych składowisk. Schemat ten wykorzystuje kolej jako najtańszy środek transportu towarów masowych. W ostatnich latach polityka energetyczna promująca współspalanie biomasy w elektrowniach i elektrociepłowniach węglowych stworzyła popyt na to nowe źródło energii. Ze względu na rozproszenie źródeł biomasy (pola, kwartał leśne podlegające przecince, zakłady generujące odpady biomasowe) transport tego paliwa ma scenariusz odwrotny niż w przypadku węgla. Producenci lokalni biomasy muszą najpierw zadbać o zapewnienie składowisk w dogodnych punktach przy sieci komunikacyjnej, ewentualne wstępne przetworzenie biomasy /np. peleciarnie/ oraz jej transport do zakładów energetycznych. Schemat przedstawiony poniżej obrazuje ten paradoks, w którym występuje alokowanie ogromnej masy w obu kierunkach. 

Rys. 1. Schemat wykorzystania paliw kopalnych i biomasy

Sytuacja ta sugeruje potrzebę dwu rozwiązań:

  1. Uniknięcia podwójnego transportu – w tym wypadku biomasa może być przewożona przy wykorzystaniu kursów powrotnych wagonów węglowych.
  2. Rozwoju energetyki regionalnej opartej na biomasie, dzięki czemu możliwe będzie lokalne wykorzystanie surowca bez potrzeby organizowania specjalnego transportu na dłuższe odległości oraz ograniczenie w sprowadzaniu węgla.

W obu przypadkach ograniczone zostają koszty transportu. Przekłada się to też na korzyści ekologiczne przez ograniczenie wartości emisji gazów cieplarnianych. Ponadto wykorzystanie transportu kolejowego w porównaniu z transportem kołowym jest bardziej przyjazne środowisku, stwarza mniejszą uciążliwość dla mieszkańców i ogranicza straty wynikające z nadmiernej eksploatacji dróg.

Transport drogowy

Niestety transport kolejowy biomasy nie jest środkiem preferowanym przez zakłady energetyczne. Bardzo często faworyzowane jest wykorzystanie transportu drogowego. Głównie ze względów większej elastyczności i rozłożenia w czasie przewożonej biomasy bezpośrednio od producentów. Sposób ten też nie wymusza potrzeby inwestowania w infrastrukturę ułatwiającą transport koleją /np. budowę czy modernizacje ramp i bocznic /. Ze względów logistycznych najkorzystniejszą metodą jest dostarczanie biomasy bezpośrednio z pola, transportem producenta. Jednak w tym przypadku transport ten może się odbywać na niewielkie odległości. Przyjmuje się, że może on być realizowany ciągnikami rolniczymi w promieniu 25 km od zakładu energetycznego lub punktu składowania. Dla transportu kołowego ciężarowego optymalne odległości wynoszą do 40km, natomiast transport powyżej 100 km jest ekonomicznie i ekologicznie nieuzasadniony.
Wykorzystywanie transportu drogowego w logistyce biomasy jest szczególnie kontrowersyjne ze względu na wyjątkową uciążliwość dla osób zamieszkujących w pobliżu ciągów komunikacyjnych i punktów składowania, gdzie natężenie ruch ciężkiego sprzętu może powodować zwiększone zanieczyszczenie i zapylenie powietrza, hałas i podwyższenie niebezpieczeństwa dla pozostałych użytkowników dróg. 
Kolejnym problemem jest zwiększona eksploatacja dróg. Większość z nich nie jest przygotowana na obecność wzmożonego ruchy pojazdów o wadze ponad 20 ton. Dotyczy to szczególnie miesięcy letnich, kiedy to drogi ze względów na wyższe temperatury bardziej narażone są na uszkodzenia. 

Magazynowanie biomasy

Magazynowanie biomasy stanowi szczególne wyzwanie dla logistyki. Punkty składowania muszą zapewnić systematyczny przepływ tego surowca od producenta, poprzez punkty składowania, punkty wstępnej obróbki do zakładu energetycznego. Podobnie jak w poprzednich przykładach skomplikowanie logistyki związane jest z wielkością zakładu odbiorczego. Duże zakłady energetyczne oprócz ciągłości dostaw muszą kłaść nacisk na przestrzeganie wymogów przeciwpożarowych, ponieważ składowana biomasa szczególnie narażona jest na to niebezpieczeństwo (np. samozapłon). 

Narzędzia analityczne wspomagające logistykę biomasy

System informacji geograficznej (GIS) jest to środowisko informatyczne służące do prowadzenia analiz przestrzennych. Z tego względu coraz częściej wykorzystywane jest w logistyce. GIS jest szczególnie użyteczny w przypadku logistyki biomasy ponieważ umożliwia przestrzenne oszacowanie potencjału bazy surowcowej, zlokalizowanie najbardziej odpowiednich miejsc dla usytuowania punktów pośrednich magazynowania biomasy oraz zaplanowania jej transportu. W każdym przytoczonym przypadku zachodzi potrzeba wykorzystania informacji przestrzennej i analizy ich wzajemnej relacji. Rycina 2 obrazuje sposób lokalizacji pośrednich punktów składowania biomasy przy założeniu, że znajdą się one w regionach o największej dostępności surowca i w pobliżu ważnych ciągów komunikacyjnych.

Rys. 2. Lokalna gęstość biomasy pochodzącej z upraw energetycznych oraz optymalna lokalizacja punktów pośrednich (fioletowe okręgi)

dr Rafał Pudełko 
Zakład Agrometeorologii i Zastosowań Informatyki 
Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa – Państwowy Instytut Badawczy w Puławach