Geografické IT v modelování potenciálu využití obnovitelných zdrojů na Kyjovsku

Transkript

1 Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně Provozně ekonomická fakulta Geografické IT v modelování potenciálu využití obnovitelných zdrojů na Kyjovsku Bakalářská práce Vedoucí bakalářské práce: Mgr. Jitka Machalová, Ph.D. Barbora Šťastná Brno 2007

2

3 Na tomto místě bych ráda poděkovala vedoucí bakalářské práce Mgr. Jitce Machalové, Ph.D., za cenné rady a připomínky při tvorbě této práce a také panu Ladislavu Komináckému z Městského úřadu v Kyjově.

4 Prohlašuji, že jsem tuto bakalářskou práci vypracovala samostatně podle pokynů vedoucí bakalářské práce s použitím odborné literatury a podkladů, které jsou uvedeny v závěru práce. V Brně dne

5 Abstract Šťastná, B. Geographical IT in modeling of potential usage of renewable sources in Kyjov region. Bachelor thesis. Brno, The work is about potential use of renewable sources with a focus on biomass. The result make map constructed by geographical informational technology, which presents these potential in the Kyjov region. The ending consists of a comparison in situations of renewable energy resources biomass in the Czech Republic and other members of the European Union. Abstrakt Šťastná, B. Geografické IT v modelování potenciálu využití obnovitelných zdrojů na Kyjovsku. Bakalářská práce. Brno, Práce pojednává o modelování potenciálu využití obnovitelných zdrojů se zaměřením na biomasu. Výstup tvoří mapa vytvořená pomocí nástrojů geografických informačních technologií, která prezentuje tento potenciál na Kyjovsku. V závěru je srovnána situace využití obnovitelných zdrojů energie biomasy v ČR s ostatními zeměmi EU.

6 Obsah 1 ÚVOD A CÍL ÚVOD DO PROBLEMATIKY CÍL PRÁCE SOUČASNÝ STAV V ŘEŠENÉ PROBLEMATICE BIOMASA Zdroje biomasy Způsoby využití biomasy k energetickým účelům Úprava a zpracování biomasy pro energetické účely Výhody využití biomasy Nevýhody využití biomasy SITUACE NA KYJOVSKU SITUACE V EU LEGISLATIVA ČR METODIKA PRÁCE MODELOVÁNÍ GIS ARCVIEW VLASTNÍ PRÁCE DATOVÉ PODKLADY ZPRACOVÁNÍ VRSTEV TVORBA MAPY HRUBÝ VÝPOČET POTENCIÁLU PRO JEDNOTLIVÉ DRUHY BIOMASY Biomasa z viničních tratí a sadů Biomasa získaná pěstováním energetických plodin a RRD na orné půdě Biomasa z lesních odpadů... 26

7 4.5 POTENCIÁL VE STAVĚŠICÍCH FINANČNÍ STRÁNKA BIOPALIV VYUŽÍVÁNÍ BIOPALIV PŘI VYTÁPĚNÍ ZÁVĚR LITERATURA... 32

8 1 Úvod a cíl 1.1 Úvod do problematiky Mezi největší problémy současnosti patří skleníkový efekt, globální oteplování a klimatické změny jako častá tvorba tornád, tajfunů, záplav a tání arktických ledovců, které způsobují nemalé problémy dnešní a budoucí civilizaci. Příčinou těchto negativních jevů je zejména spalování fosilních paliv, při kterém se produkuje oxid uhličitý a další skleníkové plyny. Zvyšující se koncentrace těchto skleníkových plynů v atmosféře způsobuje globální oteplování. Podle směrnic, které jsou stanoveny v dokumentu vydaném EU pod názvem Bílá kniha, by měl podíl obnovitelné elektřiny v roce 2010 na základě požadavků směrnice č. 2001/77/EC, o podpoře výroby elektřiny z obnovitelných zdrojů, představovat 8 % z celkové hrubé spotřeby elektrické energie v ČR. Podle ČSÚ by měl podíl biomasy jako obnovitelného zdroje energie (OZE) představovat 81,7 % obnovitelných energií (Energetické plodiny, 2006). Z tohoto důvodu by mělo dojít k omezení využívání fosilních paliv současnou společností a jejich nahrazením OZE. Mezi OZE můžeme zařadit solární, větrnou, geotermální, vodní energii a energii z biomasy. Na území ČR se však nenachází dostatečné množství řek s velkým spádem jako v severských zemích ani se tu nenachází vhodná místa pro stavbu větrných elektráren, a proto podle odborníků má v našich podmínkách nejvyšší potenciál biomasa. Využíváním biomasy by se snížila spotřeba fosilních paliv a tím by se také omezila tvorba CO2 a dalších skleníkových plynů. Kapacity ČR jsou pro tento zdroj značné, k nepotravinářskému využití zemědělské půdy máme k dispozici rozlohu blížící se téměř 1 mil. ha (Petříková, 2006). V současné době však rozvoji v pěstování a využívání biomasy jako biopaliva brání spousta ekonomických, technických, finančních a legislativních překážek. Také informovanost občanů je nedostatečná a je potřeba ji zlepšit, protože právě malí spotřebitelé a producenti, jako jsou například obce, jednotlivé domácnosti, zemědělci a lesníci, představují důležitý článek v řetězci pěstování, zpracování a využívání biomasy. Jde spíše o regionální projekty, které nebudou mít tak velké náklady například na transport 8

9 a skladování surovin jako velké a od zdroje paliva vzdálené objekty. Předpokládá se, že biomasa by měla přinést do regionu nové pracovní možnosti, udržet zde finanční prostředky, které by jinak byly odváděny mimo obec a také osamostatnit tento region, protože bude sám sobě dodavatelem energie. K namodelování potenciálu využití biomasy na Kyjovsku využijeme moderní technologie, které se v současné době stále více přibližují široké veřejnosti a nezůstávají využívány jen pro účely odborné společnosti. 1.2 Cíl práce Protože na Kyjovsku jsou v současné době s problematikou biomasy v začátcích, hlavním cílem této bakalářské práce bude namodelovat a spočítat hrubý potenciál biomasy. V současné době je možné použít jako zdroj biomasy odpady z lesních porostů, ze sadů a vinic. Tyto zdroje budou představovat jednu z alternativ, která bude zachycena na výstupní mapě. V budoucnu by zde mohly sloužit jako zdroj biomasy cíleně pěstované energetické rostliny a rychle rostoucí dřeviny, proto dalším cílem je navrhnut určité druhy těchto rostlin a dřevin, které by byly pro danou lokalitu výhodné. S tím souvisí zmapování okolí Kyjovska a vybrání vhodných zemědělských ploch pro jejich pěstování. Všechny zdroje biomasy budou namodelovány a prezentovány pomocí prostředků GIT (Geografické informační technologie). 9

10 2 Současný stav v řešené problematice 2.1 Biomasa Biomasa je definována jako substance biologického původu (pěstování rostlin v půdě nebo ve vodě, chov živočichů, produkce organického původu, organické odpady). Biomasa je buď záměrně získávána jako výsledek výrobní činnosti, nebo se jedná o využití odpadů ze zemědělské, potravinářské a lesní výroby, z komunálního hospodářství, z údržby krajiny a péče o ni (Pastorek, 2006) Zdroje biomasy Biomasa záměrně produkovaná k energetickým účelům je tvořena: lignocelulózovými plodinami rychle rostoucí dřeviny (RRD; vrby, topoly, olše, akáty) obiloviny travní porosty (sloní tráva, chrastice, trvalé travní porosty) ostatní rostliny (konopí seté, čirok, křídlatka, šťovík krmný, sléz) olejnatými plodinami řepka olejka, slunečnice, len škrobnato cukernatými plodinami brambory, cukrová řepa Biomasa odpadní je tvořena: rostlinnými zbytky odpady z živočišné výroby komunálními organickými odpady z venkovských sídel organickými odpady z potravinářských a průmyslových výrob 10

11 odpady z lesního hospodářství (Pastorek, 2004) Způsoby využití biomasy k energetickým účelům Existují dva hlavní typy konverze biomasy: suchý a mokrý proces. Suchý proces zahrnuje několik způsobů využití biomasy: spalování, zplynování a pyrolýzu. Do mokrého procesu zahrnujeme: alkoholové kvašení a metanové kvašení. Dále existuje fyzikální a chemická přeměna biomasy, a také můžeme při zpracování biomasy získávat odpadní teplo. V praxi je nejvíce rozšířené spalování biomasy a výroba bioplynu anaerobní fermentací (Pastorek, 2004) Úprava a zpracování biomasy pro energetické účely Zpracováním biomasy lze získat několik druhů paliv. Pevná paliva zahrnují: palivové dřevo, dřevní štěpku, pelety, brikety, kůru, piliny. Dalším druhem paliv jsou paliva kapalná, která zahrnují: metanol, etanol, oleje, pyrózní oleje. Poslední jsou paliva plynná, tvořená: bioplynem, dřevoplynem, pyrózním a syntézním plynem. Mechanickou úpravu biomasy provádíme pomocí různých zařízení, jako například: stříhací zařízení, sekačky, drtiče, zařízení na paketování, briketování či peletování, pomocí sběracích zařízení a různých lisů. (Pastorek, 2006) Výhody využití biomasy Jedny z hlavních výhod biomasy jsou její obnovitelný charakter na rozdíl od fosilních paliv a také to, že využívání biomasy má minimální dopady na životní prostředí. Dále by v našich podmínkách představovala domácí zdroj energie, který by zvyšoval naši nezávislost na dovozu energetických zdrojů a ušetření nemalého množství finančních prostředků. K cílenému pěstování energetických plodin by byla použita nevyužívaná půda, která musí být zbytečně udržována. Jedním ze zdrojů biomasy, který je u nás rozšířený, je odpad, který je touto cestou výhodně zpracováván a případné zbytky mohou sloužit jako hnojivo. S využíváním biomasy by měla také vzniknout nová pracovní místa. 11

12 2.1.5 Nevýhody využití biomasy Posuzování nevýhod biomasy závisí na jejím typu. Jedním z hlavních problémů je skladovací prostor, protože biomasa představuje objemově náročné palivo. S tímto problémem souvisí také zajištění dostatečného množství biomasy. Dalším problémem je obsah vody, který snižuje její výhřevnost. Před použitím biomasy je důležitá úprava paliva (sušení, tvarování, atd.), to obnáší nové investice do speciálních zařízení. Omezující je také použití paliva jen v dané lokalitě, při transportu cca nad 50 km vznikají náklady, které by snižovaly efektivnost jejího využití. Při výrobě a využívání bioplynu jsou značné náklady na technická zařízení, která navyšují cenu vyrobené energie. V současnosti je také velký problém s konkurencí energie z biomasy a klasických primárních zdrojů, protože biomasa představuje cenově mnohem dražší zdroj (Cenek, 2001). 2.2 Situace na Kyjovsku Kyjovsko leží v Jihomoravském kraji skládá z následujících 42 obcí (seřazeno abecedně): Archlebov, Bukovany, Bzenec, Čeložnice, Dambořice, Domanín, Dražůvky, Hovorny, Hýsly, Ježov, Kelčany, Kostelec, Kyjov, Labuty, Lovčice, Milotice, Moravany, Mouchnice, Násedlovice, Nechvalín, Nenkovice, Ostrovánky, Skalka, Skoronice, Sobůlky, Stavěšice, Strážovice, Svatobořice Mistřín, Syrovín, Šardice, Těmice, Uhřice, Vacenovice, Větéřov, Vlkoš, Vracov, Vřesovice, Žádovice, Žarošice, Ždánice, Želetice a Zdravice. Rozloha daného regionu je téměř ha. Polovinu území zabírá orná půda. Je zde také ve velké míře zastoupen les a v neposlední řadě se zaměříme na vinice a sady, které pro nás představují zdroje odpadní biomasy. Na Kyjovsku je v provozu několik instalací, které se soustředí na spalování biomasy. Můžeme je nalézt v obcích Bzenec, Moravany a Muchnice. Hlavním spotřebitelem biomasy v okrese Hodonín, kam Kyjovsko spadá, je elektrárna společnosti ČEZ, a. s., v Hodoníně, která spolu s hnědým uhlím spaluje i biomasu. Další instalace představují solární technické systémy v obcích Moravany a Vracov. Také větrné elektrárny by zde měly mít v krátké budoucnosti své zastoupení. 12

13 63 Výroba eletřiny a tepla z biomasy (zdroj ČSÚ) elektrická energie (GWh) teplo (TJ) Obr. 1: Výroba elektřiny a tepla z biomasy v ČR Elektrická energie z biomasy ČR 2004 (zdroj ČSÚ) PJ ,4 lesní odpady palivové dříví 19,5 0,8 místní dřevní palivo biomasa 15,7 seno energetické trávy Obr. 2: Elektrická energie z biomasy, ČR

14 2.3 Situace v EU Evropská unie považuje využívání OZE za jednu ze svých hlavních priorit, které se mohou podílet na ukončení závislosti Evropy na fosilních palivech, a tak zastavit emise skleníkových plynů a podpořit hospodářskou aktivitu na venkově. Státy EU si daly za cíl do roku 2010 dosáhnout 12% podílu OZE na celkové domácí spotřebě primárních energetických zdrojů. Důležitým bodem na trhu s energií je rozvinutí konkurenčních vnitřních trhů, které zajistí pro občany a podniky využívání výhod zabezpečených dodávek a nižších cen. Přispět k tomuto bodu by mělo vzájemné propojení, účinné právní a regulační rámce. Dokumentem, kterým Evropská komise shrnuje svoje postoje v oblasti OZE, zaměřeným na biomasu je dokument Akční plán pro biomasu, vydaný na konci roku V současné době tvoří biomasa přibližně polovinu obnovitelné energie využívané v EU, tj. 4 % energetické potřeby. Velká pozornost je zde věnována také tekutým biopalivům, která mohou konkurovat ropě. Finanční podpora EU v oblasti biomasy nahrává především státům střední a východní Evropy, kde na venkově existuje velké množství zdrojů a levná pracovní síla. Přezkoumáním evropské politiky v oblasti energetiky vzniká dokument nazvaný Zelená kniha, který byl vydaný Evropskou komisí na počátku března roku Zahrnuje v sobě strategii EU pro udržitelnou, konkurenceschopnou a bezpečnou energii. Zelená kniha vymezuje důležité oblasti, na které je třeba se zaměřit. Jde především o dokončení jednotného vnitřního trhu s energiemi, který v případě potřeby zaručí solidaritu mezi členskými státy, ve formě poskytnutí potřebných dodávek energií při výpadku. Bezpečnost a konkurenceschopnost dodávek bude podpořena různorodější skladbou zdrojů energie, označovanou jako energetický mix, který si každý stát zvolí samostatně. Důležitá je také spolupráce v oblasti výzkumu a vývoje, a také zajištění dostatečného množství prostředků pro výzkum nových technologií. Vytvořením společné vnější politiky bude snazší koordinování vztahů s vnějšími dodavateli (Hospodárná energie, 1996). 14

15 2.4 Legislativa ČR Podporu při využívání, povinnosti a práva subjektů na trhu s elektřinou z OZE a pravidla pro stanovení ceny elektřiny z obnovitelných zdrojů představuje zákon č. 180/2005 o podpoře výroby elektřiny z obnovitelných zdrojů energie (zákon o podpoře využívání obnovitelných zdrojů). K výše zmíněnému zákonu patří také prováděcí vyhlášky, například vyhláška č. 482/2005 Sb. o stanovení druhů, způsobů využití a parametrů biomasy při podpoře výroby elektřiny z biomasy a vyhláška č. 502/2005 Sb. o stanovení způsobu vykazování množství elektřiny při společném spalování biomasy a neobnovitelného zdroje. Státní energetická koncepce byla schválena v roce Koncepce definuje priority a cíle ČR v energetickém sektoru a popisuje konkrétní realizační nástroje energetické politiky státu. Dalších zákonů, které je nutné při realizaci projektu respektovat, je velmi mnoho. Od zákona o odpadech přes živnostenský zákon, stavební zákon, zákon ochrany životního prostředí až po zákon o ochraně zemědělského půdního fondu. 15

16 3 Metodika práce 3.1 Modelování V tomto případě model představuje digitální vyjádření geografických objektů a vztahů mezi nimi. Jedná se o zjednodušení skutečné krajiny, protože obvykle nejsme schopni plně pochopit reálnou krajinu jako celek nebo ani není záměrem modelovat celou krajinu. Vytvoření daného modelu tvůrci a hlavně zadavateli projektu napomáhá k lepšímu porozumění tím, že nám ukáže shrnutá pozorování v přehledné formě prostřednictvím počítače a geografického softwaru. Model krajiny slouží ke grafickému znázornění současného stavu, ke specifikaci struktury nebo jejího chování (Beneš, 2005). Modelování podporuje lepší pochopení požadavků. Při konstrukci modelů je nutné stále ověřovat, zda odpovídají požadavkům. 3.2 GIS Geografické informační systémy (GIS) jsou organizovaným souborem hardwaru, softwaru, grafických dat a personálu, určený k účinnému sběru, ukládání, údržbě, manipulaci, analýze a zobrazování všech forem geograficky vztažené informace (Machalová, 2004). Pojem GIS lze vnímat ve třech různých úrovních: GIS jako programové vybavení, GIS jako konkrétní aplikace, GIS jako vědecká či technická disciplína. GIS můžeme obecně vyjádřit jako technologii a nástroj, který používá a zpracovává údaje, které jsou polohově vázané k povrchu Země. Pracuje s digitálními mapami i s popisnými databázemi, je schopný propojit prostorové (grafické) a popisné (negrafické) údaje, vyhodnocovat požadavky, které kombinují klasické databázové dotazy s geografickými údaji, vyhledávat a analyzovat databázové údaje 16

17 prvků a výsledky pak přehledně zobrazit ve formě mapových výstupů a sestav (Rapant, 2002). Výhoda GIS oproti obyčejným papírovým mapám je ta, že pouze neobsahují data a následně je nereprezentují, ale přidávají další funkce, např. 3D modelování, které činí GIS použitelné v širokém spektru oborů. GIS mají široké uplatnění ve státní správě a samosprávě, např. pro evidování nemovitostí, tvorbu územních plánů, při organizaci požárních a evakuačních plánů. Modelování znečištění či záplavových zón využívají ochranáři životního prostředí. Uplatnění má také v inženýrských sítích, dopravě, telekomunikaci, vojenství, zemědělství, školství a dalších. 3.3 ArcView ArcView 9 tvoří sada aplikací: ArcMap, ArcCatalog, ArcToolbox a ModelBuilder. ArcView je silný nástroj pro tvorbu map, zpráv a získávání informací z map pomocí mapových analýz. Jde o software firmy ESRI. ArcMap je centrální aplikace ArcGIS Desktop, která slouží pro všechny mapově orientované úlohy včetně kartografie, prostorových analýz a editace dat. Poskytuje kompletní funkcionalitu pro tvorbu map. Aplikace ArcMap poskytuje dva různé pohledy na mapu: zobrazení geografických dat a zobrazení výkresu mapy. V zobrazení geografických dat pracujeme s geografickými vrstvami a můžeme zde měnit symboliku, analyzovat a kompilovat datové sady GIS. Rozhraní tabulky obsahu napomáhá organizovat a ovládat vlastnosti vykreslení datových vrstev GIS v datovém rámci. Zobrazení dat je jakýmsi oknem do datových sad GIS, které máme k dispozici pro danou oblast. V zobrazení výkresu mapy pracujete s mapovými stránkami, které obsahují nejen rámce geografických dat, ale i další mapové prvky, jako jsou legendy, měřítka, severky a referenční mapy. ArcMap slouží pro tvorbu mapových kompozic připravených pro tisk a publikaci. Aplikace ArcCatalog pomáhá organizovat a spravovat data GIS, jako jsou mapy, glóby, datové sady, modely, metadata a služby. Obsahuje nástroje pro prohlížení a vyhledávání geografických informací, zaznamenávání, prohlížení a správu metadat, definování, export a import schémat a návrhů geodatabáze, vyhledávání a nalézání GIS dat na místních sítích nebo na Internetu, administraci 17

18 produktu ArcGIS Server. Aplikace ArcCatalog je vhodná pro organizaci, vyhledávání a využití GIS dat stejně jako pro tvorbu dokumentace geografických dat pomocí metadat odpovídajících standardům. Administrátoři GIS databáze používají ArcCatalog pro návrhy a tvorbu geodatabází. ArcGIS Desktop poskytuje rámec s nástroji pro zpracování prostorových dat (geoprocesing). Jde o proces odvozování informací prostřednictvím analýz stávajících GIS dat a je jednou z klíčových funkcí geografického informačního systému. Zpracování prostorových dat je potřeba při mnoha činnostech GIS a slouží i k automatizaci mnoha dávkových procedur a metod. Aplikace ArcToolbox obsahuje kompletní sadu funkcí pro zpracování prostorových dat. Nádstavbou ArcView je ArcView Spatial Analyst, který umožňuje uživatelům vytvářet plnohodnotná rastrová data, provádět nad nimi dotazy a analýzy a využívat i nových možností zobrazování těchto dat. Spatial Analyst zahrnuje funkce, jako je vytváření a správa rastrových dat, konverze vektorových témat na grid, analýzy povrchu, tvorby zón vzdáleností od prvků, určování blízkosti k prvkům, odvozování povrchu z hustoty prvků a analýzy dostupnosti místa, modelování terénu (sklon, orientace, vytváření vrstevnic, stínování svahů). Dále jsou možné dotazy v rámci více rastrových témat, lze provádět lokální a zonální analýzy, překlasifikování rastrů a řadu dalších funkcí (ARCDATA Praha, 2006). 18

19 4 Vlastní práce 4.1 Datové podklady Většina datových podkladů byla pro tuto práci poskytnuta Městským úřadem v Kyjově. Zbylé potřebné vrstvy jsem získala na MZLU. Všechny vrstvy jsou v souřadném systému S JTSK. Získané vrstvy: polygonová vrstva OsamelyStromLesik.shp polygonová vrstva OvocnySadZahrada.shp polygonová vrstva UcelovaZastavba.shp polygonová vrstva Vinice.shp polygonová vrstva VodniPlocha.shp polygonová vrstva OrnaPudaAOstatniNeurcenaPlocha.shp polygonová vrstva OkrasnaZahradaPark.shp polygonová vrstva LoukaPastviny.shp polygonová vrstva LesniPudaSKrovinatymPorostem.shp polygonová vrstva LesniPudaSeStromy.shp polygonová vrstva Katastry.shp polygonová vrstva Kraje.shp polygonová vrstva CR.shp liniová vrstva BazinaMocal.shp liniová vrstva Cesta.shp liniová vrstva Kolejiste.shp liniová vrstva LiniovaVegetace.shp liniová vrstva Raseliniste.shp liniová vrstva SilniceDalnice.shp liniová vrstva VodniTok.shp 19

20 Další poskytnutá data z městského úřadu: Druhy pozemku.xls OPRL.pdf (Oblastní plán rozvoje lesů) Kartogram z boru.pdf Stavesice.txt 4.2 Zpracování vrstev Ve výstupní mapě nebyly zahrnuty vrstvy, které představují dopravní složku. Jelikož na Kyjovsku zatím neexistuje vymezené svozové místo pro biomasu, byly tyto vrstvy pominuty, hlavně kvůli přehlednosti. Při určení daného místa by byly tyto vrstvy do mapy přidány, a tak by mohly být vypočteny jednotlivé vzdálenosti od tohoto místa a s nimi související náklady na dopravu, které představují hlavní položku v nákladech na biomasu. Všechny vrstvy si uživatel může prohlížet v ArcCatalogu, kde pod záložkou Preview vidí jejich rozmístění (obr. 3). Obr. 3: Zobrazení vrstvy v ArcCatalogu 20

21 Samotná mapa je vytvářena v ArcMapu, sem se jednotlivé vrstvy přidávají pomocí nástrojové lišty, na které je ikona AddData (obr. 4). Vrstvy musí být poskládány tak, aby se navzájem nepřekrývaly. Obr. 4: Přidání nové vrstvy Polygonová vrstva Katastry.shp zahrnovala všechny kraje v celé ČR, a tak byla použitím funkce Editor ořezána. Atributová tabulka této vrstvy obsahovala rozlohu jednotlivých obcí, pomocí funkce Statistics (obr. 5) dostaneme celkovou rozlohu regionu Kyjovsko, ta je ha. Obr. 5: Funkce Statistics v atributové tabulce Abychom zjistili rozlohy podle jednotlivých typů vegetace, využijeme nástroj ArcToolbox Spatial Statistics Tools Utilities Calculate Areas (obr. 6). 21

22 Obr. 6: Nástroj ArcToolbox Jelikož poskytnutá data, nebyla kvalitně vytvořena, jednotlivé polygonové vrstvy nejsou správně uzavřené, mohla být tímto způsobem vypočtena pouze rozloha vinic. Ta je cca ha. Podle údajů, které poskytl MěÚ v Kyjově, je plánovaná výměra viničních tratí, které by měly tvořit daný potenciál, ha. Pro zjištění rozlohy ostatních vrstev je nutné jejich převedení z vektorového formátu na formát rastrový. K tomu použijeme rozšíření ArcGIS Spatial Analyst. Nejprve je nutné toto rozšíření přidat do ArcMapu, kde se nám na nástrojové liště zobrazí nová ikona Spatial Analyst. Převod na rastr provedeme tímto způsobem: Spatial Analyst Convert Features to Raster (obr. 7). Obr. 7: Převod vektorové vrstvy na rastr 22

23 Takhle převedeme všechny potřebné vrstvy, v našem případě OrnaPudaA OstatniNeurcenaPlocha, LesniPudaSeStromy a OvocnySadZahrada. Nevýhodou převedení vrstvy je nepřesné zachycení linií, které nejsou shodné v daných formátech, proto se mohou výsledné hodnoty částečně lišit od skutečných. Využití půdy Rozloha (ha) Vinice Viniční tratě Sady 770 Orná půda + ost Lesy Tab. 1: Členění podle využití půdy na Kyjovsku Další funkcí, kterou obsahuje rozšíření Spatial Analyst, je funkce Zonal Statistics, která nám spočítá jednotlivé rozlohy, nad kterými uděláme sumu (obr. 8). Obr. 8: Použití funkce Zonal Statistics 4.3 Tvorba mapy Výstup tvoří tematická mapa, která prezentuje potenciál využití OZE se zaměřením na biomasu na Kyjovsku. Pro vytvoření mapy jsem nastavila nejprve její formát A3, dále jsem se přepnula přes položky menu View Layout View do režimu, ve kterém se mi mapa ohraničí mapovým polem, které je potřeba upravit, aby obsahovalo zobrazované území. Do mapového pole poté přidávám nezbytné 23

24 náležitosti mapy. Vkládání zajišťuje položka menu Insert Title, Scale Bar, Legend, North Arrow, Text, Picture. Důležité pro výsledný efekt je volba kompozice, rozmístění jednotlivých objektů. Mezi obecné kartografické zásady patří zásady jednoty, koordinace, jednoduchosti, prostorové názornosti, srozumitelnosti, zvýraznění dominant, výběru, měřítka a generalizace (Machalová, 2005). Nejprve byl do mapy přidán nadpis, měřítko, severka, legenda, která musí být vytvořena tak, aby byla na mapě snadná orientace. Důležitý je také výběr barev pro jednotlivé zobrazované typy vegetace. Dále byla do mapy vložena tiráž, která obsahuje autora, souřadný systém a datum vytvoření mapy. Jako vedlejší mapa byla přidána mapa, která ukazuje lokalitu Kyjovska vzhledem k celé ČR. Pro možnost zobrazení mapy uživatelem, který nevlastní software, ve kterém byla mapa vytvořena, mapu vyexportuji ve formátu JPEG. Tento soubor bude také použit pro tisk. 4.4 Hrubý výpočet potenciálu pro jednotlivé druhy biomasy Výpočty vychází z rozlohy zaznamenané v tabulce 1. Množství biomasy, které můžeme získat z viničních tratí a z lesa, bylo dodáno z MěÚ v Kyjově, ostatní hodnoty vychází ze zdroje (Energetické plodiny, 2006) Biomasa z viničních tratí a sadů Jedná se jenom o průklesty, nikoliv o dřevo. Množství štěpků, které můžeme za rok získat z 1 ha viničních tratí a sadů, je cca 5 t. Potenciál z vinic = t. Potenciál ze sadů = t. Celkový potenciál představuje t. 24

25 4.4.2 Biomasa získaná pěstováním energetických plodin a RRD na orné půdě Na výběru vhodné energetické plodiny závisí množství získané biomasy. Důležité je podle typu stanoviště vybrat správný druh, kterému by vyhovovaly tamní podmínky, jako jsou například vlhkost půdy, druh půdy, kvalita půdy, klima. Na začátku by se proto měl zemědělec důkladně seznámit s nároky jednotlivých druhů. Důležité jsou také potřebné stroje, které by při speciálním způsobu sklizně zemědělec musel vlastnit a jejich pořízení by mohlo znamenat značnou investici. Jednou z alternativ, která by mohla být na Kyjovsku uplatněna, je pěstování víceleté plodiny s názvem šťovík Uteuša, který je jednou z nejperspektivnějších plodin mírného pásma. Bývá také označován jako tzv. energetický šťovík. Výhodou šťovíku je jeho brzké dozrávání. Na konci července se plodina sklízí v suchém stavu. Ke sklizni použijeme běžné zemědělské stroje. Svojí kvalitou se přibližuje dřevní štěpce. Množství sušiny, které získáme z 1 ha, je cca 10 t. Dalšími plodinami, které by se zde v kombinaci se šťovíkem mohly pěstovat, jsou křídlatky, čirok, ozdobnice a další (Energetické plodiny, 2006). Potenciál získaný pěstováním šťovíku je tedy = t. Další alternativou je založení výmladkových plantáží rychle rostoucích dřevin (RRD), například vrb a topolů. Výmladkové plantáže na zemědělské půdě jsou sklízeny ve velmi krátkém obmýtí (tzv. minirotaci) 3 až 7 let, které je možné opakovat několikrát po sobě bez nutnosti nové výsadby. Výhodou energetických dřevin jsou jisté každoroční přírůstky, možnost řízky množit nařezáním z vlastní matečnice a produkci můžeme částečně využít i v papírenském a dřevařském průmyslu. Výzkumem i praxí bylo ověřeno, že výmladkové plantáže RRD mohou působit pozitivně na okolní krajinu a životní prostředí člověka, např. na regeneraci orné půdy, zvyšování biodiverzity krajiny, stabilizaci hydrologického režimu. Mezi nevýhody patří nutnost počáteční dotace na založení kultury, aby bylo pěstování ekonomicky výhodné (Weger, 2005). Potenciál získaný pěstováním RRD = t. Celkový potenciál získaný na orné půdě představuje t. 25

26 4.4.3 Biomasa z lesních odpadů Jedná se o lesní odpad tzv. haluzovinu. Množství štěpků, které můžeme za rok získat z 1 ha borového lesa je, cca 130 t, z dubového lesa získáme cca 250 t. Skladba lesů na Kyjovsku je tvořena z 31 % jehličnatými lesy a z 69 % lesy listnatými. Potenciál z jehličnatých lesů je tedy = t. Potenciál z listnatých lesů je tedy = t. Celkový potenciál představuje t. 4.5 Potenciál ve Stavěšicích Pro zpodrobnění uvádím možný potenciál jedné obce Kyjovska obce Stavěšice, vyčíslený na základě relevantních údajů z konkrétního pořizovaného územního plánu. Využití půdy Rozloha (ha) Potenciál (t) Vinice 3,5 17,5 Sady 8,7 43,5 Orná půda Lesy 2,6 553,3 Suma 412, ,3 Tab. 2: Členění podle využití půdy Stavěšice S rozlohou orné půdy bylo počítáno jen v bonitách max. II., III. a IV. třídy a bylo počítáno jen se sadbou šťovíku. 4.6 Finanční stránka biopaliv Náklady na pěstování a sklizeň plodin jsou tvořeny náklady na technologické postupy, materiálové vstupy a náklady na mechanizované práce. 26

27 Cena biopaliv je vždy závislá na podmínkách určitého období. To jsou konkrétní cenu vstupů, zejména pohonných hmot, nákladů na stroje a lidskou práci. Můžeme tedy říci, že cena biopaliv je dána jejich výrobními náklady a poptávkou. Výkupní ceny za sušinu šťovíku se pohybují od 950 do 1550 Kč/t, cena za RRD se pohybuje od do Kč/t a dřevní štěpka od do 3800 Kč/t. Jako pohodlné palivo, které je využíváno zejména v domácnostech, jsou brikety a pelety, jejich cena se pohybuje od do Kč/t. Většina jejich výroby v ČR je vyvážena do zahraničí, kde je trh v tomto směru více rozšířen a výkupní cena je vyšší (Energetické plodiny, 2006). K 1. lednu 2007 se výkupní cena elektřiny vyrobené spalováním čisté biomasy pohybuje od 2340 do 3375 Kč/MWh podle druhu biomasy plus zelené bonusy. Tuto cenu stanovuje Energetický regulační úřad (Energetický regulační úřad, 2006). 4.7 Využívání biopaliv při vytápění Důležitým bodem je výběr vytápěného objektu. Například Stavěšice, které zde byly již uváděny, nemají v obci zaveden zemní plyn. To je jeden z hlavních faktorů, který by mohl rozhodnout o využití biomasy v obci. Důležité je také vybrat správné palivo, které bude spalováno. Jeho produkci si můžeme zajistit sami pomocí cíleně pěstovaných plodin, RRD, štěpkou z lesních odpadů nebo ho můžeme nakupovat. U nás však není zatím trh s biomasou natolik rozšířen, aby ji bylo možné vždy v dostatečném množství nakoupit, záleží na lokalitě. To je další bod, který je nutný při realizaci instalace ověřit. Funkce profesionálních poradců, projektantů a dodavatelů je při takovéto realizaci velmi důležitá a jejich odborné znalosti nám mohou ušetřit spoustu finančních prostředků. V neposlední řadě vybereme optimální systém pro vytápění. Při realizaci projektu je důležité se seznámit s druhy dotací, které je možné získat, např. ze státního fondu životního prostředí. 27

28 5 Závěr V současné době podíl energie z obnovitelných zdrojů v ČR představuje zhruba 2,5 %. ČR se zavázala EU k přijetí tzv. uhelné daně (Gate2Biotech.cz, 2006), která má znevýhodnit využívání neobnovitelných zdrojů energie a tím podpořit rozvoj OZE. V převážné většině států EU tato daň již platí. U nás bude zavedena od 1. ledna Tato daň představuje cenu za nápravu poškozené přírody při spalování neobnovitelných zdrojů. Uhlí, které se vytvářelo po stovky miliónů let, bude při současném čerpání brzy spotřebováno. Proto je potřeba začít co nejdříve se začleněním OZE do energetického mixu ČR. Ten je z 31 % tvořen výrobou elektřiny v uhelných elektrárnách, 61 % výrobou v jaderných elektrárnách tyto údaje jsou k roku 2004 (MPO, 2004). Našim cílem by mělo být hlavně šetření s energiemi, které mají v současné době vzrůstající tendenci spotřeby, aniž by to bylo nezbytně nutné. Naše možnosti jsou omezeny jak přírodními podmínkami, tak i finančními prostředky. I přesto mají OZE v ČR uplatnění v podobě vodních elektráren (Dalešice, Dlouhé Stráně, Lipno, Orlík, Slapy), větrných elektráren (Boží Dar, Mravenečník, Ostružná), geotermálních a slunečních instalací. Produkci vodních elektráren, které u nás představují po biomase druhý největší zdroj energie, však nelze jako biomasu navyšovat. Největší potenciál energie pro ČR je podle závěrů ze státní energetické koncepce v biomase. Totéž platí pro krajskou energetickou koncepci Jihomoravského kraje. Biomasa je obnovitelná každoročně dorůstá a její produkci lze navyšovat. Je neutrální z hlediska emise CO2 při jejím růstu i spalování. Biomasu můžeme prozatím čerpat z odpadů z lesa, to je však omezený zdroj. Právě jeho omezením se předpokládá rozvoj cíleného pěstování energetických plodin a zakládání plantáží rychle rostoucích dřevin. V ČR je dostatečné množství zemědělských ploch, které leží ladem, ploch, na kterých se pěstuje nadbytečné množství plodin, o něž v posledních letech klesá zájem, např. obilí, kukuřice, řepa. Pokles zájmu o tyto plochy je vyvolán levnějšími zahraničními zdroji a také omezením živočišné výroby v zemědělství. Využity mohou být také plochy, které jsou kontaminovány či podléhají větrné nebo vodní erozi. A právě pěstování energetických plodin je může 28

29 zrekultivovat. S produkcí biomasy souvisí také její spotřeba a tu zajistíme vybudováním tepláren a elektráren na biomasu a také stavěním nízkoenergetických domů (tj. domů, které vykazují roční spotřebu energie méně než 50 kwh/m 2 ), či rekonstrukcí současných domů. Podporu v pěstování biomasy zajišťuje např. Výzkumný ústav rostlinné výroby v Praze, který zkoumá vlastnosti nových a stávajících druhů a odrůd energetických plodin. Důležité je využít tyto zkušenosti a poznatky o pěstování, užití technologií a postupů jejich zpracování. V případě rozvoje pěstování biomasy by mohla stát i významným exportním artiklem a přispět k řešení problémů v zemědělské výrobě a zaměstnanosti. Celková spotřeba primárních energetických zdrojů v ČR činí zhruba PJ (Cenia, 2004), z čehož třetina slouží pro vytápění nebo ohřev TUV. V současnosti roste zájem o biomasu, ale její objem výroby je zcela nedostatečný. Zemědělství, které představuje hlavního producenta biomasy, není připraveno. Doposud není toto odvětví dostatečně ekonomicky zajímavé. Chybí zde odborné informace pro pěstitele. K energetickým účelům lze v ČR využít téměř 8 mil. t biomasy (Pastorek, 2006). Pro Jihomoravský kraj biomasa představuje potenciál TJ/rok (Jihomoravský kraj, 2004). Největší význam i do budoucnosti má využívání biomasy v ČR ve výrobě tepla. V roce 2005 činila spotřeba biomasy v domácnostech cca 2,85 mil. t. (MPO, 2005). Znevýhodňujícím faktorem pro využívání biomasy v domácnostech je zařazení pelet a briket v 19% daňové sazbě. Většina produkce těchto paliv se proto vyváží do Německa a Rakouska, kde je trh s nimi více rozšířen. Do roku 2010 ČR nesplní 8% podíl OZE na celkové spotřebě elektrické energie v ČR, ale včasným podniknutím potřebných kroků v pěstování a využívání energetických plodin, by se mu mohla alespoň přiblížit. V Rakousku je celková výroba elektřiny z biomasy 145,5 PJ. Největší zdroj představuje dřevo, štěpky a piliny. Do roku 2003 bylo v rakouských domácnostech nainstalováno více než kotlů na dřevo. S tím souvisí trh s briketami a peletami, který je zde plně zajištěn. Průmyslové využívání biomasy je v provozech s recyklací odpadů, jako jsou papírny a celulózky, ve dřevařském průmyslu a na pilách. Rakousko je také výrobcem kotlů na biomasu, zařízení na štěpkování a drcení. Celkový odhad zdrojů biomasy v Dánsku je 130 PJ z toho je 56 PJ výroba 29

30 elektřiny. Největší zdroj představuje sláma, bioplyn, štěpky a palivové dříví. Plantáže RRD konkrétně vrby se zde rozkládají na ha. Jako energetická plodina je zde využívaná nejvíce ozdobnice. Využívá se zde rovněž řada organických odpadů nejvíce mrva. V Dánsku biomasa představuje nejvýhodnější palivo a její podíl na energetické bilanci tvoří více než 25 %. Toho bylo docíleno tím, že jsou zde vysokou měrou zdaňována fosilní paliva. Ve Finsku je celková výroba elektřiny z biomasy 395 PJ, v Polsku je to 170 PJ a na Slovensku 12,6 PJ (EUBIONET2). Při tvorbě této práce mi bylo umožněno navštívit elektrárnu společnosti ČEZ, a. s., v Hodoníně, která vedle elektráren v Ledvicích, Poříčí a Tisové spaluje biomasu. V Hodoníně je biomasa spoluspalována ve fluidních kotlích společně s lignitem. Její zastoupení je 19 %, zbytek je lignit. Jako palivo je zde užívána štěpka a kruty z olejnin. Za první pololetí roku 2006 zde bylo vyrobeno MWh elektrické energie. Množství biomasy, která byla v roce 2006 v elektrárně spálena je cca t (ČEZ, a. s.). Dále jsem navštívila místní kotelnu v Moravanech, která byla vybudována v roce 2001 za 6,3 mil. Kč. Její instalovaný výkon je 0,35 MW. Je využívána na výrobu tepelné energie a pro ohřev vody. Je na ni napojena škola, kulturní dům a několik obecních bytů. Ročně vyrobí až GJ a spálí cca 100 t štěpky. Závěrem ke Kyjovsku. V médiích uváděné zaručené možnosti spalování biomasy jsou ve skutečnosti tvrdým oříškem v konkrétních provozech, které se potýkají s celou řadou různých legislativních a technických problémů, v podstatě se jedná o tvrdý konkurenční souboj v dalším podnikatelském segmentu, podporovaný dotační politikou státu. Srovnáme li kusé výstupy s bakalářskou prací prověřovaných subjektů na Kyjovsku (a hodonínské elektrárny), zjistíme, že například radikální zvýšení zaměstnanosti v regionu (díky pěstování energetických plodin a jejich následnému zpracovávání) nelze předpokládat. Konkrétní získané informace rovněž potvrdily, že alfou a omegou dané problematiky je logistické zabezpečení. Z toho důvodu bylo pozorováno na Kyjovsku profilování jedné základní významné jednotky v oblasti zpracování štěpků z odpadního dřeva, což mělo za následek narušení homogenity (nákupní cena štěpků, dohody o nákupu štěpků) hospodaření u menších spaloven například Moravany. Cesta ve využívání biomasy na Kyjovsku vede přes společné úsilí. Bakalářká práce se zabývala hrubou kvantifikací potenciálu (tedy základním souhrnem 30

31 možností území) biomasy pomocí nástroje GIS. Ekonomika využití potenciálu, stejně jako průzkum jednotlivých odvětví s jejich producenty biomasy, kategorizace ploch v jednotlivých katastrech obcí Kyjovska, výnosovost či přesné vymezení lesnického a zemědělského ročního potenciálu biomasy nebyly touto bakalářskou prací zohledněny. Ale témata mohou být dobrým námětem pro práce další, které jinými, než GIS nástroji, nemůžou být zpracovány. Má li přesto zaznít nějaké doporučení ve věci budoucího využití potenciálu biomasy na Kyjovsku, jako životaschopné se jeví určité korporace obcí, které by dokázaly vytvořit surovinu pro spalovnu biomasy v jedné z nich. Počet obcí v jednom takovém společenství by mohl být 5 až 10, samozřejmě s přihlédnutím zejména k charakteru původu biomasy a poloze obcí. Výhoda spočívá v určité soběstačnosti malého území s přesnou dělbou potřebných úkonů. Jedná se tedy o zajímavou výzvu pro představitele jednotlivých obcí, možná v tomto období ještě navíc umocněnou možnostmi čerpání finanční podpory z evropských fondů v letech 2007 až

32 6 Literatura ARCDATA PRAHA ArcView [online]. [cit ]. Dostupné na Internetu < BENEŠ, M. Objekty [online]. [cit ]. Dostupné na Internetu < CENEK, M, a kol. Obnovitelné zdroje energie. Praha: FCC PUBLIC, ISBN CENIA ČESKÁ INFORMAČNÍ AGENTURA ŽIVOTNÍHO PROSTŘEDÍ Spotřeba energie v ČR a EU, energetická efektivnost a úspory energie [online]. [cit ]. Dostupné na Internetu < ČESKÝ STATISTICKÝ ÚŘAD Statistická ročenka České republiky 2005, průmysl a energetika, Výroba elektrické energie a tepla z obnovitelných zdrojů energie a z odpadů [online]. [cit ]. Dostupné na Internetu < xls>. ČEZ, A. S. Tisková zpráva [online]. [cit ]. Dostupné na Internetu < 318&folder_id=7854>. ENERGETICKÝ REGULAČNÍ ÚŘAD Cenové rozhodnutí Energetického regulačního úřadu [online]. [cit ]. Dostupné na Internetu < EUBIONET2 Country report of Austria, Denmark, Finland, Slovakia [online]. [cit ]. Dostupné na Internetu < GATE2BIOTECH.CZ Kvůli chystaným daním je výhodné nachystat se na topení biomasou [online]. [cit ]. Dostupné na Internetu < HOSPODÁRNÁ ENERGIE Zelená kniha EU o energii [online]. [cit ]. Dostupné na Internetu < 03=40>. 32

33 JAKOBE, P. Obnovitelné zdroje energie z pohledu ekologie a regionálních energetických konceptů. Biom.cz [online]. [cit ]. Dostupné na Internetu < JIHOMORAVSKÝ KRAJ Územní energetická koncepce Jihomoravského kraje [online]. [cit ]. Dostupné na Internetu < KOLEKTIV AUTORŮ Energetické plodiny. Praha: Profi Press, s. r. o., ISBN MACHALOVÁ, J. Geografické IT pro podporu rozhodování [CD ROM]. 1. vydání Brno: Konvoj, ISBN MACHALOVÁ, J., POKORNÝ, P. Geografické informační technologie pro manažery. VŠE Praha, FM, Jindřichův Hradec, ISBN MINISTERSTVO PRŮMYSLU A OBCHODU Zpráva o plnění indikativního cíle výroby elektřiny z obnovitelných zdrojů za rok 2004 [online]. [cit ]. Dostupné na Internetu < MINISTERSTVO PRŮMYSLU A OBCHODU Vyhodnocení statistických údajů z energetiky za rok 2005 [online]. [cit ]. Dostupné na Internetu < PASTOREK, Z., KÁRA, J., JEVIČ, J. Biomasa obnovitelný zdroj energie. Praha: FCC PUBLIC, ISBN PETŘÍKOVÁ, V. Biomasa z energetických rostlin. Biom.cz [online]. [cit ]. Dostupné na Internetu < RAPANT, P. Úvod do geografických informačních systémů [online]. Ostrava, [cit ]. Dostupné na Internetu < WEGER, J. Pěstování rychle rostoucích dřevin (2005) [online]. Výzkumný ústav okrasného zahradnictví. [cit ]. Dostupné na Internetu < 33