Edrych Tuag at Ddyfodol sy’n Fwy Gwyrdd: Ynni Adnewyddadwy ar y Fferm – Gwres

Dr Natalie Meades: IBERS, Prifysgol Aberystwyth.

• Mae defnyddio ynni gwres adnewyddadwy ar y fferm yn cynnig dewis amgen i danwydd ffosil, gan helpu i leihau allyriadau ar y fferm, ac mae ôl-traed carbon yn gwella cynaliadwyedd.
• Mae’r defnydd o wres adnewyddadwy ar y fferm yn rhoi’r cyfle i leihau biliau ynni drwy lai o ddibyniaeth ar y grid cenedlaethol.
• Gall y cymhelliad i fabwysiadu ynni gwres adnewyddadwy gynyddu drwy fwy o gymorth, cyllid a grantiau.

Rhagair

Gall defnyddio ynni adnewyddadwy ar y fferm fel y disgrifiwyd mewn erthygl dechnegol flaenorol ddarparu ffordd i ffermydd ddod yn fwy amrywiol, lleihau allyriadau amgylcheddol, lleihau costau ynni a dod yn fwy cynaliadwy. Nid yn unig hynny, mae ynni adnewyddadwy yn rhoi mwy o opsiynau a dewisiadau o ran ynni i ffermydd gwledig nad ydynt wedi’u cysylltu â’r grid. Gellir defnyddio ynni adnewyddadwy i gynhyrchu trydan a/neu wres yn dibynnu ar y dechnoleg. Bydd yr erthygl hon yn canolbwyntio ar ynni adnewyddadwy a gwres.

Gellir defnyddio gwres a gynhyrchir o ynni adnewyddadwy ar y fferm ar gyfer gwahanol ddibenion megis; gwresogi adeiladau fferm a bythynnod gwyliau, sychu grawn a chnydau, cynnal tymheredd o fewn siediau storio a thai gwydr ac ar gyfer gwresogi dŵr i enwi dim ond rhai. Mae'r diwydiannau llaeth a dofednod yn dibynnu ar gynhyrchu gwres ar gyfer y gwaith o redeg y busnes o ddydd i ddydd. Yn y diwydiant llaeth, credir mai gwresogi dŵr yw'r ail ddefnyddiwr mwyaf o drydan yn dilyn oeri llaeth gan gyfrif am -25  35% o gyfanswm costau ynni. Mewn systemau o'r fath, mae dŵr yn cael ei gynhesu i dymheredd gwahanol ar gyfer gwahanol weithgareddau, er enghraifft, mae dŵr yn cael ei gynhesu hyd at 85^oC ar gyfer glanhau, hyd at 65^oC ar gyfer golchi tanciau, hyd at 40^oC ar gyfer paratoi llaeth llo a rhwng 40 - 50^oC ar gyfer golchi dwylo. Mae'r diwydiant dofednod hefyd yn defnyddio llawer iawn o ynni ar gyfer gwresogi i gynnal siediau ar dymheredd sy'n ffafriol i gynhyrchu. Mewn gwirionedd, mae'r tŷ brwyliaid safonol cyfartalog yn defnyddio tua 240-270 megawat awr o ynni gwres y flwyddyn. Ar rai adegau o'r flwyddyn mae'r sectorau âr, garddwriaeth a thatws yn dibynnu ar gynhyrchu gwres i sychu grawn i'w storio, i gynnal tymereddau mewn tai gwydr ar gyfer tyfiant planhigion gorau posibl ac i gynnal tymheredd y siediau ar gyfer storio cynnyrch.

Cyflwynodd Llywodraeth y DU gynllun cymhelliant ariannol a elwir yn gymhelliant gwres adnewyddadwy annomestig a oedd yn rhoi taliadau i fusnesau, y sector cyhoeddus a sefydliadau dielw yng Nghymru, yr Alban a Lloegr am faint o ynni gwres a gynhyrchir o dechnolegau adnewyddadwy megis; biomas, pympiau gwres, geothermol dwfn, solar thermol, gwres a phŵer cyfun, biomethan a bionwy. Yn yr un modd, rhoddwyd taliadau hefyd i breswylfeydd fel rhan o gymhelliant gwres adnewyddadwy domestig ar gyfer cartrefi sy'n cael eu gwresogi gan dechnolegau adnewyddadwy megis; boeleri biomas, gwresogi dŵr solar ac ar gyfer rhai pympiau gwres. O’r herwydd, roedd y taliadau a ddarparwyd gan y cynlluniau hyn yn helpu gydag enillion ar fuddsoddiad ac mewn rhai achosion yn darparu cyfleoedd refeniw. Fodd bynnag, mae'r cynlluniau hyn i gyd ar gau i ymgeiswyr newydd. Serch hynny, er bod cyllid ar gyfer technolegau gwres adnewyddadwy yn gyfyngedig, mae lleihau biliau ynni a lleihau allyriadau amgylcheddol yn gwneud gwres adnewyddadwy yn opsiwn apelgar.

Pa dechnolegau sydd ar gael i'w defnyddio ar y fferm?

Solar Thermol

Mae solar thermol yn gweithio trwy drosi ymbelydredd solar yn ynni thermol y gellir ei ddefnyddio i gynhesu dŵr, gwresogi adeiladau ac i sychu. O'r herwydd, mae hyn yn wahanol i dechnoleg ffotofoltäig solar sy'n trosi ynni solar yn drydan.

Mae systemau gwresogi dŵr solar  yn dechnoleg ynni adnewyddadwy poblogaidd a ddefnyddir i gynhesu dŵr ac i ddarparu gwres. Cyn gosod y systemau, fel gyda'r rhan fwyaf o dechnolegau gwres adnewyddadwy, dylid ystyried gwaith plymio'r adeilad ac a ellir cysylltu'r system ddŵr presennol neu a oes angen buddsoddi mewn system newydd. Mae'r dechnoleg yn cynnwys paneli neu diwbiau y gellir eu gosod ar doeon adeiladau amaethyddol a siediau yn ogystal ag yn y cae, er bod yr olaf yn llai cyffredin oherwydd bod angen i baneli fod yn agos at systemau dŵr poeth. Mae dŵr mewn paneli yn cynnwys hydoddiant gwrthrewydd sy'n cael ei gynhesu gan yr haul yn ystod y dydd. Yna, mae'r hydoddiant poeth hwn yn mynd trwy gyfnewidydd gwres sy'n darparu dŵr poeth i adeiladau. Mae solar thermol yn dibynnu ar y tywydd, felly, mae lleoli paneli ar gyfer y datguddiad solar mwyaf yn allweddol. Fodd bynnag, yn ystod misoedd y gaeaf pan fo'r tymheredd yn isel a'r dyddiau'n fyr, mae'n annhebygol y gall solar thermol ar ei ben ei hun ddarparu digon o wres ar gyfer y galw, felly argymhellir system wrth gefn yn aml.

Pympiau Gwres o'r Ddaear

Mae pympiau gwres o'r ddaear  a elwir hefyd yn bympiau gwres geothermol, yn gweithio trwy drosi ynni solar sy'n cael ei storio yn y ddaear yn wres. Trwy offer arbenigol gellir defnyddio'r gwres hwn wedyn i wresogi adeiladau neu gynhesu dŵr. Mae mathau eraill o bympiau gwres yn bodoli hefyd, megis y rhai sy'n trosi aer a dŵr yn wres. I'r gwrthwyneb, gall pympiau gwres dynnu aer poeth o adeiladau a'i drosglwyddo yn ôl i'r ddaear gan helpu i oeri adeiladau yn oddefol.

Mae pympiau gwres o'r ddaear yn hynod ddeniadol oherwydd eu costau gweithredu isel a'u gofynion cynnal a chadw isel. Ymhellach, dangosodd astudiaeth yng Nghorea'r defnydd o bympiau gwres o’r ddaear mewn siediau brwyliaid i greu gwell amgylchedd byw i adar o ran ansawdd aer, lle'r oedd gan siediau sy’n cael eu gwresogi gan bympiau gwres o’r ddaear lai o garbon deuocsid ac amonia yn yr aer o’i gymharu â siediau confensiynol. Ymhellach, roedd enillion pwysau corff terfynol adar yn fwy na'r rhai a gedwir mewn siediau confensiynol y credwyd ei fod o ganlyniad i well ansawdd aer.

Biomas

Mae biomas yn cynnwys deunydd organig sy'n deillio o blanhigion, anifeiliaid, ffyngau neu algâu. Gellir defnyddio biomas planhigion fel swbstrad ar gyfer cynhyrchu ynni adnewyddadwy. Mae gwahanol fathau o dechnolegau ar gael gyda systemau'n cael eu dewis yn dibynnu i raddau helaeth ar y galw a'r math o ynni. Trwy brosesau nwyeiddio a phyrolysis, gellir gwresogi biomas planhigion yn ddwys yn absenoldeb neu absenoldeb rhannol ocsigen i gynhyrchu syngas (hydrogen, carbon monocsid, carbon deuocsid, methan), y gellir ei ddefnyddio wedyn i gynhyrchu trydan a gwres. Fel arall, gall biomas planhigion gael ei hylosgi sy'n cynnwys llosgi biomas ym mhresenoldeb ocsigen sy'n cynhyrchu gwres. Derbynnir yn gyffredinol, pan fydd biomas yn cael ei losgi, bod y carbon a allyrrir yn hafal i'r carbon a gymerir gan blanhigion wrth dyfu ac felly nid yw'n cronni yn yr atmosffer fel carbon deuocsid.

Gellir gosod boeleri biomas ar y fferm a bwydo biomas planhigion i siambr hylosgi ar gyfer tanio sy'n cynhyrchu gwres. Yna gellir defnyddio gwres i gynhesu dŵr ac yna gwresogi siediau, adeiladau neu ei ddefnyddio i sychu. Gall bwydo biomas i'r boeler fod â llaw, yn lled-awtomataidd neu'n gwbl awtomataidd yn dibynnu ar y dechnoleg, y raddfa, y math o swbstrad a ffurf (boncyffion, sglodion pren, wedi’i rwygo, pelenni, daear).

Gellir prynu biomas gan wahanol gwmnïau masnachol i'w ddefnyddio'n uniongyrchol mewn boeleri biomas. O'r herwydd, mae angen ystyried a oes lle ar gyfer storio ac amrywiadau yn y pris wrth brynu stoc o goed. Fodd bynnag, mae cyfle i dyfu a phrosesu cnydau biomas ar y fferm, ar yr amod bod ganddynt ddigon o gapasiti ac offer i wneud hynny. Yn yr un modd, mae cyfle hefyd i ffermydd ddod yn fwy amrywiol a chynhyrchu cnydau biomas i'w gwerthu i gynhyrchwyr ynni masnachol a chynhyrchu refeniw ychwanegol. Fodd bynnag, efallai y bydd llawer yn pryderu am hyn o ran diogelwch bwyd a chystadleuaeth gyda'r diwydiant coed. Ar ben hynny, efallai y bydd potensial yn y dyfodol i goed sydd wedi cwympo a hen byst ffensys sydd wedi pydru (yn dibynnu ar driniaeth gemegol) gael eu defnyddio mewn boeleri biomas ar yr amod eu bod yn gydnaws â'r boeler, yn cydymffurfio â'r rheoliadau ac yn sych. Yn yr un modd, yn y dyfodol gyda'r peirianwaith a'r dechnoleg gywir, mae'n bosibl y bydd potensial i ddefnyddio darnau o wrychoedd sydd wedi’u torri ar ôl eu tocio fel swbstrad ar gyfer boeleri biomas. Mae'r rhain i gyd yn enghreifftiau da o ailgylchu deunydd gwastraff a chyfrannu at economi gylchol.

Mae biomas planhigion yn yr achos hwn yn cynnwys cnydau bio-ynni nad ydynt yn fwyd fel glaswelltau lluosflwydd, planhigion llysieuol a chnydau coediog. Mae enghreifftiau o laswellt yn cynnwys; miscanthus, pefrwellt, gwair switsio a arundo. Mae cnydau coediog yn cynnwys cnydau cylchdro byr sy'n cynnwys coedlannau cylchdro byr neu goedwigaeth gylchdro fyr. Mae enghreifftiau yn cynnwys helyg, poplys, gwernen ddu gyffredin, locust du, pawlownia ac ewcalyptws. Ymhlith y cnydau bio-ynni eraill mae cywarch, sida a phlanhigyn cwpan. Yn gyffredinol, mae gan gnydau bio-ynni fel y rhain gyfraddau twf uchel, maent yn cynhyrchu llawer iawn o fiomas, yn ail-eginio ar ôl mwy nag un cyfnod o gynaeafu ac mae ganddynt ofynion maethol isel ac felly maent yn hawdd eu tyfu. Wrth ddewis cnydau biomas mae'n bwysig ystyried nodweddion a phriodweddau'r planhigion. Er enghraifft, mae planhigion fel locust du yn rhywogaethau ymledol ac yn wenwynig i dda byw a cheffylau. Mae angen ystyried hefyd pa mor hawdd yw trosi tir yn ôl i arfer amaethyddol os dymunir.

Mae integreiddio cnydau biomas ar y fferm wedi dangos effeithiau amgylcheddol cadarnhaol. Mae gan gnydau biomas y gallu i ddal a storio carbon deuocsid ac felly atafaelu carbon yn y pridd, a all helpu i wella iechyd y pridd yn ogystal â lliniaru effeithiau newid hinsawdd. Ar ben hynny, mae gan rai rhywogaethau fel gwernen allu i sefydlogi nitrogen. Mae gan rai cnydau biomas hefyd y potensial i wella bioamrywiaeth  planhigion, anifeiliaid a phryfed ar y fferm yn dibynnu ar raddfa a chynllun y safle biomas, cyfnod bywyd planhigion, arferion rheoli a nodweddion yr amgylchedd o'i amgylch. Mae ymgorffori cnydau biomas fel rhan o stribedi byffro hefyd wedi cael effaith gadarnhaol ar yr amgylchedd drwy leihau'r perygl o lifogydd, erydiad pridd a llygredd dŵr daear.

Treuliad Anerobig

Mae treuliad anaerobig (AD) yn dechnoleg biomas arall a all drosi ffurfiau gwlyb o fiomas fel slyri, tail, sbwriel dofednod a gwastraff bwyd yn wres. Mae micro-organebau'n dadelfennu ac yn eplesu deunydd organig sy'n cynhyrchu bionwy a gweddillion treuliad anaerobig. Gellir defnyddio bionwy i gynhyrchu gwres a/neu drydan. Gellir prosesu bionwy ymhellach lle mae carbon deuocsid yn cael ei dynnu gan adael biomethan y gellir ei integreiddio i'r grid fel nwy adnewyddadwy. Nid yn unig y mae gan dechnoleg treulio anaerobig fywoliaeth sy'n cynhyrchu ynni adnewyddadwy, gellir defnyddio gweddillion treuliad anaerobig fel gwrtaith ar gyfer y tir, gan leihau'r ddibyniaeth ar adnoddau cyfyngedig eraill.

Adfer Gwres Gwastraff

O fewn rhai cynyrchiadau amaethyddol mae gwres yn cael ei gynhyrchu fel sgil-gynnyrch. Er enghraifft, mae da byw yn allyrru gwres fel sgil-gynnyrch metaboledd. Yn ogystal, mae ysgarthion a deunydd gorwedd anifeiliaid sy'n cael eu diraddio a’u heplesu’n ficrobaidd yn cynhyrchu gwres. Yn y gorffennol mae'r gwres hwn wedi cael ei ddefnyddio'n dda. Er enghraifft, ar ddaliadau bach byddai siediau ieir a moch wedi bod yn yr un adeilad yn draddodiadol ar rai daliadau. Byddai’r ieir wedi cael eu cartrefu ar lefel uchaf yr adeilad uwchben y moch a byddai’r gwres o’r moch yn helpu i gadw’r ieir yn gynnes dros nos ac yn ystod misoedd y gaeaf pan oedd y tymheredd yn isel. Trwy arloesi, beth pe gallem ddefnyddio egwyddor debyg ac adennill gwres i'w ddefnyddio mewn mannau eraill. Byddai hyn yn helpu i gau dolenni gwastraff ac yn cyfrannu at economi gylchol. Roedd astudiaeth beilot yng Ngwlad Pwyl yn bwriadu gwneud yn union hynny, lle gosodwyd cyfnewidiwr gwres tiwbaidd ar fferm foch o dan wely gwasarn dwfn i adennill gwres a gynhyrchwyd yn y gwasarn. Ar ben hynny, mae adfer gwres gwastraff yn rhywbeth a ddefnyddir gan y diwydiant llaeth. Mae angen llawer iawn o drydan i oeri llaeth i 4^oC ac mae gwres yn cael ei gynhyrchu fel sgil-gynnyrch y broses hon.Trwy ddefnyddio cyfnewidwyr gwres, gellir adennill gwres a'i ddefnyddio i gynhesu dŵr gan leihau costau ynni mewn mannau eraill ar y fferm. Yn yr un modd, mae systemau adfer gwres gwastraff wedi'u defnyddio mewn tai gwydr ac wedi dangos gwelliannau o ran gwella effeithlonrwydd ynni.

Crynodeb

Gall mabwysiadu technolegau gwres adnewyddadwy ar ffermydd helpu i leihau dibyniaeth ar danwydd ffosil a gwella cynaliadwyedd arferion trwy leihau allyriadau. Mae ynni adnewyddadwy ar ffermydd hefyd yn rhoi cyfle i ostwng biliau ynni trwy leihau dibyniaeth ar y grid. Gallai mwy o gymorth o ran cyllid a grantiau ar gyfer gosod offer cychwynnol a gwahoddiadau i safleoedd arddangos gynyddu cymhelliant a defnydd o dechnolegau o'r fath ar ffermydd ac mewn cartrefi yn y dyfodol ac felly helpu tuag at gyflawni sero net.