Aktuální informace o strategických plánech rozvoje OZE a roli biomasy v nich Přinést aktuální informace o proporcích a distribuci potenciálu biomasy

Transkript

1 Biomasa pro energetické účely zdroje a potenciály biomasy Jan Weger odd. fytoenergetiky VÚKOZ, v. v. i. Průhonice Jaroslav Knápek Fakulta elektrotechnická ČVUT Praha Praha ELEN

2 Cíl prezentace Aktuální informace o strategických plánech rozvoje OZE a roli biomasy v nich Přinést aktuální informace o proporcích a distribuci potenciálu biomasy včr Identifikovat hlavní existující omezení pro využití potenciálu biomasy zejména na úrovni přírodní, ekonomické a legislativní 2

3 Přínosy biomasy v našich podmínkách Strategické (politické) Významný domácí zdroj vhodný pro snížení závislosti na dovozu fosilních paliv (regionální a příp. národní) a pro krizové situace Diverzifikace paliv a jejich zdrojů Nízké bezpečnostní riziko (konflikt, terorizmus) zejména v lokálním kontextu Splnění ní politických cílů a mezinárodních závazků ČRR Environmentální (při využití správných postupů a technologií) Snížení znečištění ovzduší náhradou fosilních paliv Krajinné přínosy: protierozní, biodiverzita, mikroklimatická Diverzifikace zemědělské výroby 3

4 Příspěvek OZE k PEZ v roce 2010 Liquid fuels Heat pumps 8,2% 1,5% Solar thermal 0,3% Wind power 1,0% PV 1,9% Biogas 6,2% Biolog. degradable waste 3,0% Biomass industrial 28,8% Hydro 8,4% Biomass households 40,7% 2010 total: 119,2 PJ Podíl OZE na PEZ v 2009: 5,7 % Podíl OZE na PEZ v 2010: 6,4 % Klíčová role biomasy 69,5 % 4

5 Výroba elektřiny z OZE v roce 2011 Small hydro 12% PV 30% Large hydro 17% Wind 6% Mun. waste 0% Biogass 12% Biomass 23,2% 2011: 7,196 TWh 5

6 Vývoj výroby elektřiny z OZE GWh ,04% 4,48% Indikativní závazek ČR 6,79% 5,18% 4,91% 4,74% 8,30% 10,21% 12,00% 10,00% 8,00% 6,00% 4,00% 2,00% Share of RES on gross power generation Small hydro Biomass Mun. waste PV Large hydro Biogass Wind Share of RES on gross power generation Prudký nárůst výroby zejména díky PV a bioplynu v ,00% (a splnění cíle 8% brutto elektřiny v 2010 z přístupové smlouvy k EU) 6

7 Vývoj vícenákladů z titulu výroby elektřiny z OZE 30,00 25,00 solar brake: soubor legislativních opatření If no "solar 23,12 brake" 27,16 EUR/MWh 20,00 15,00 Effect of "solar brake" 16, ,00 6,65 5,00 0,00 1,12 1,37 1,63 2, Odhadované vícenáklady v roce 2012: až mld. Kč Projekce na další období: další nárůst až na více jak 45 mld. Kč v roce

8 Změny v systému podpor OZE Chaotický boom PV v : pozdní reakce státu (až v 2010, kdy je již pozdě) zastavení vydávání souhlasů k připojení v únoru : omezení podpory nových PV na aplikace do 30 kw kombinované financování vícenákladů (fotovoltaická daň, zdanění emisních povolenek, atd.) stávající systém podpor dle zákona 180/2005 zůstává v platnosti do konce 2012 zakládá se pokračování současného stavu vícenákladů na dobu cca dalších 20 let (nárok stávajících zdrojů) vícenáklady pro rok 2012 (odhad) dosahují výše mld. Kč, nelze vše přenést na konečné spotřebitele, podíl státu (PV daň, zdanění povolenek,...) PV daň časově limitovaná (3 roky), zdanění povolenek končí 2012, kde vzít peníze, když stát je nemá? 8

9 Změny v systému podpor OZE zákon 165/2012 Sb. Platnost květen 2012 kompletní změna systému podpor, snaha mj. reagovat na nárůst nákladů systému podpor OZE podpora OZE na výrobu elektřiny základní kritérium je zajištění (pouze) prosté návratnosti 15 let, výrazný pokles výnosu na vložený kapitál z cca 6.3% na % (!), u zařízení s 15 lety doby životnosti je to pak 0%! nárok na výkupní cenu mají pouze malé zdroje do 100 kw (s výjimkou malých vodních elektráren, kde je to do 10 MW), ostatní pouze nárok na zelený bonus a musejí prodávat elektřinu na trhu omezení výše podpory na 4,5 Kč/kWh podporu lze nepřiznat pro daný druh OZE, pokud již v daném roce dosaženo hodnoty v NAP OZE 9

10 Změny v systému podpor OZE zákon 165/2012 Změny biomasa změny v kategorizaci biomasy (důležité z hlediska výše podpory) zůstane lesní štěpka v kategorii 2? spalování biomasy vázáno na požadavek vysoce účinné kogenerace (biomasa již nemá být mařena na výrobu elektřiny s tím, že většina energie biomasy je nevyužita) faktický konec spoluspalování biomasy a uhlí k roku 2015 bioplyn změna kategorizace pouze jedna kategorie, striktní požadavek, aby část vstupů nebyla cíleně pěstovaná biomasa (požadavek na využití odpadů), požadavek na efektivní využití části odpadního tepla podpora biometanu provozní podpora výroby tepla z OZE 10

11 Nové koncepční dokumenty pro OZE a biomasy MZe: Akční plán pro biomasu (APB) tvorba jako vstup do SEK, na jaře vrácen k úpravám, podzim předložen vládě? např. analýzy potenciálu, bariér, analýzy efektivnosti užití biomasy, návrhy nástrojů pro efektivní podporu biomasy a politiku energetického užití zemědělské půdy (včetně potrav. bezpečnosti) MPO: aktualizace státní energetické koncepce (SEK 2012), rozeslána k připomínkám v 8/2012 schválení 2012? později? MPO: Národní akční plán (NAP) pro OZE aktualizace Původní NAP OZE schválen v září 2010, aktualizace v přípravě strategie naplnění cíle v oblasti OZE k roku 2020 (29/2008 EC) Pro ČR =13,25% podíl OZE na konečné spotřebě důležitý z hlediska limitace podpor OZE pro výrobu elektřiny Uvedené dokumenty však nejsou provázány!? 11

12 Definice cílů ve využívání biomasy - NAP OZE NAP OZE verze 2010 (29/2008 EC) cílový rok 2020 výroba elektřiny v roce 2020: spalováním tuhé biomasy: 3,3 TWh (1,4 TWh v 2009) na bázi bioplynu: 2,9 TWh (0,44 TWh v 2009) více jak 50% z celkové očekávané výroby 11,7 TWh v 2020 příspěvek biomasy k PEZ celkem v roce 2020 (13,25% podíl OZE): tuhá biomasa: 105 PJ bioplyn: 17 PJ biomasa celkem (tuhá a bioplyn): 67% 12

13 Definice cílů ve využívání biomasy II Nárůst biomasy mezi 2009 a 2020 dle NAP OZE je nárůst užití biomasy ve výši cca 45 PJ (bez kapalných biopaliv) pokud 2/3 tohoto nárůstu kryty cíleně pěstovanou biomasou potřeba cca min. 300 tis. ha zemědělské půdy 13

14 Definice cílů ve využívání biomasy návrh SEK 2012 PJ Vývoj a struktura OZE na PEZ Solární kolektory Tepelná čerpadla Geotermální energie Fotovoltaické elektrárny Větrné elektrárny Vodní elektrárny Biopaliva Biologicky rozl. část PRO a ATP Biologicky rozložitelná část TKO Bioplyn Biomasa SEK 2012: rychlý růst biomasy, kde ji vzít? 14

15 Definice cílů ve využívání biomasy návrh SEK Vývoj a struktura hrubé výroby elektřiny z OZE Geotermální energie Fotovoltaické elektrárny GWh Větrné elektrárny Vodní elektrárny Biologicky rozložitelná část TKO Bioplyn Biomasa 15

16 Aktuální stav ve využívání biomasy Rychlý nárůst užití biomasy pro energetické účely výroba elektřiny: důsledek podpor dle zákona 180/2005 Sb. výroba tepla: teplárny a menší zdroje + decentralizovaná spotřeba snaha substituovat jiná paliva (např. hnědé uhlí) průmyslové využití (cihlárny, OSB, papírny) biomasa se stává rychle nedostatkovou komoditou 16

17 Aktuální stav ve využívání biomasy Zdroje zbytkové a odpadní biomasy se rychle vyčerpávají pouze omezený potenciál! Předpokládaná rozhodující role biomasy cíleně pěstované na zemědělské půdě nejde však o snadno dosažitelný cíl lze dokumentovat na omezených plochách půdy v současnosti použitých pro energetické plodiny např. z plánovaných 200tis. ha pro přímé spalovaní je zatím vysazeno cca 2,5tis ha (RRD, ozdobnice, lesknice aj.) 17

18 Projekt Metodika a analýza potenciálu biomasy v ČR a jeho hlavní výstupy VÚKOZ, v. v. i., Průhonice VÚRV, v.v.i., Praha-Ruzyně ÚHÚL Brandýs nad Labem CENIA GALLO PRO s.r.o. ČVUT FEL, Praha 18

19 Různé odhady potenciál biomasy Dokument potenciál Celkový potenciál Rozdělení biomasy SEK 2004 Využitelný 285,8 PJ APB MZe 2010 Zpráva NEK 2008 Využitelný Využitelný 151,3 PJ (potravinové bezpečnost), 201,9 PJ (bez potr.bezpečnosti), 276 PJ sláma obilná, řepková E-plodiny lignocelulózní lesní (LTZ) zbytková - dřevozpracující průmysl Bioplyn a Kapalná biopaliva Zemědělská včetně energetických plodin Lesní 42,5 PJ Zbytková Zemědělská včetně energetických plodin Lesní Zbytková SEVEn Využitelný 94 PJ Krátkodobý: 222 PJ dlouhodobý: Sláma a plevy, zrní (přebytky), energetické plodiny Využitelný potenciál je dostupný potenciál, který je omezen využitím přírodního zdroje pro jiné účely než energetické, jako je například využití zemědělské půdy pro produkci potravin, surovin atd. Tyto bariéry jsou již hůře definovatelné zejména pro velké územní celky a proto se jejich rozsah nebo časový vliv řeší pomocí vhodných metodických postupů využívajících relativních hodnot a expertních odhadů. 19

20 Zdroje biomasy hodnocené v analýze Zbytková biomasa pro přímé spalování a bioplyn Sláma obilná a řepková Kukuřice na siláž TTP trvalé travní porosty Lesní těžební zbytky Záměrně pěstovaná biomasa pro přímé spalování a bioplyn Dřevnaté energetické plodiny topoly a vrby (RRD rychle rostoucí dřeviny) Nedřevnaté energetické plodiny šťovík, ozdobnice, lesknice rákosovitá, sveřep bezbranný, ovsík vyvýšený, srha laločnatá. 20

21 Metodika analýzy potenciálu s využitím GIS Metodika je založena na agronomickém přístupu, kdy jsou na jednotlivé pozemky s definovanými vlastnostmi (dle bonitace zemědělských půd a lesních stanovišť) přiřazovány výnosy biomasy plodin odpovídajícími pěstebními (ekologickými) nároky Metodika umožňuje: geografické vyjádření potenciálu (výnosové mapy) např. definovat hlavní zdrojové oblasti nebo oblasti vhodné pro konkrétní energetické plodiny hodnocení ekonomicky využitelného potenciálu jednotlivých zdrojů biomasy (cenové mapy) hodnocení v různých časových horizontech aktualizaci podle změn vstupních parametrů např. rozlohy plodin a výnosů (po krajích) nebo nákladových položek 21

22 Scénáře pro stanovení potenciálu biomasy Dva scénáře alokace zemědělského půdního fondu První scénář veškerá obdělávaná půda je používána pro konvenční zemědělskou produkci (potenciál je tvořen pouze zbytkovou biomasou). Druhý scénář využívá cca 10 % orné půdy a cca 2 % rozlohy TTP pro záměrně pěstované energetické plodiny Scénář 2 předpokládal využití nejméně kvalitní zemědělské půdy pro pěstování konvenčních ních plodin (obiloviny, řepka). Jednotlivé energetické plodiny jsou na uvolněné pozemky vybírány na základě jejich nároků na půdní a klimatické podmínky (dle názoru zemědělských expertů) Metodika pracuje s fondem obdělávané zemědělské půdy (LPIS), které je o cca 710 tis. ha menší než často využívaný ZPF (zemědělský půdní fond) 22

23 Energetické plodiny 1. generace: podíl vložené a získané energie = 1 : 1,3 2,5 Jednoleté potravinářské plodiny: řepka, pšenice (a kukuřice), žitovec (obilnina) 2. generace: podíl vložené a získané energie = 1 : 2 15 Vytrvalé lignocelulozní plodiny: Topoly, vrby, energetický šťovík, lesknice rákosovitá, ozdobnice, traviny 3. generace: podíl vložené a získané energie = 1 : 36 GMO řasy nebo topoly 23

24 Topoly a vrby - výmladkové plantáže RRD Sortiment: topoly, vrby Hustota: 6-15 tis. ks / ha Obmýtí: 2-6 (10) let Počet sklizní: 3-7x Životnost: let Produkt: štěpka, palivo Celkem se pěstuje > 35tis. ha v EU (sever vrby, jih topoly) V ČR: cca 1200 ha (převážně topoly klon J-105) 24

25 Ozdobnice (Miscanthus giganteus) Vytrvalá tráva rostlina typu C4, dobře využívá sluneční energii, vodu, živiny, odolná proti chorobám a škůdcům biomasa ze zimní sklizně je lepší pro přímé spalování 25

26 Lesknice rákosovitá (Phalaris arundinacea) stav porostu koncem září a koncem února domácí vytrvalá tráva velmi nenáročná plodina biomasa z letní sklizně využitelná pro výrobu bioplynu a ze zimní sklizně vhodná pro přímé spalování 26

27 Schavnat (Rumex OK2; energet. šťovík) vytrvalá dvouděložná plodina, výhodou je brzké dozrávání (VII), v současné době je využíváno cca ha, nevhodná pro pozemky s vyšší hladinu podzemní vody ( RRD) pro bioplyn příp. spalování 27

28 Typologie zemědělských půd pro energetické plodiny Pro jednotlivé energetické plodiny byla vytvořena typologie zemědělských půd na podkladě české bonitace zemědělských půd (tzv. BPEJ-ky) a výsledků polního testování Výnosy byly získávány: pro energetické plodiny z výsledků polního testování prováděném na více lokalitách pro konvenční potravinové plodiny z průměrných tabulkových výnosů podle jednotek bonitace půd 28

29 Výsledek: hlavní faktor výnosu je stanoviště Výno os (t (suš)/ha/rok) Dalovice Libědice Nová Olešná Doubravice Average 0 1. sklizeň (3. rok) 2. sklizeň (6. rok) 3. sklizeň (9. rok) Podklad pro vytvoření rámcové typologie půd a výnosových křivek pro pěstování vrb a topolů na zemědělské půdě 29

30 BPEJ: bonitované půdně ekologické jednotky sdružují zemědělské pozemky s shodnými nebo podobnými vlastnostmi pro pěstování konvenčních zemědělských plodin udává hlavní půdní a klimatické podmínky, které mají vliv na produkční schopnost zemědělské půdy celkem je u nás cca 500 jednotek HPKJ 30

31 Mapové výstupy pro scénáře projektu Scénář 1 : potenciál zbytkové zemědělské biomasy Scénář 2: Stanovení výnosů EP na 11,5% půdy 31

32 Stanovení výnosů a potenciálu slámy z obilnin, kukuřice a řepky Energetický potenciál z konvenčního zemědělství Plzeňský kraj zbytková obilná sláma Využití pro spalování v t v GJ řepková sláma celkem Pozn. započtena spotřeba ŽV 32

33 Stanovení výnosů a potenciálu biomasy z travních porostů (TTP) Energetický potenciál z konvenčního zemědělství Plzeňský kraj Využití např. pro bioplyn v t v GJ kukuřice na siláž TTP celkem Pozn. bez započtení ŽV 33

34 Kategorizace potenciálu lesní biomasy 34

35 Výnosová mapa RRD na orné půdě 35

36 Výnosová mapa lesknice rákosovité 36

37 Cenová mapa RRD na orné půdě 37

38 Cenová mapa lesknice rákosovité 38

39 Cenová mapa biomasy z TTP 39

40 Výsledky Scénáře 1 : Energetický potenciál zbytkové biomasy na zemědělské půdě Zdroj biomasy v PJ zbytková obilná sláma 79, 4 řepková sláma 10, 9 celkem biomasy pro spalování 90, 3 kukuřice na siláž (s odečtením skotu) - 2,2 TTP 47,9 celkové množství biomasy pro bioplyn 45, 7 Celkem (včetně lesních zbytků 9,3 PJ) 145,3 Od celkového množství obilné slámy je odečtena spotřeba na podestýlku příp. krmení pro živočišnou výrobu. Pozn. Jelikož nebylo možno získat přesný počet ustájeného skotu a počet na pastvinách, uvažovalo se, že veškerý skot je ustájen. Z toho plyne záporná hodnota množství energie u kukuřice (jde jen o matematický výpočet, teoreticky se pro krmení využívá i TTP). 40

41 Výsledky Scénáře 2 : Energetický potenciál na zemědělské půdě při pěstování e-plodin na 11,5 % Zdroj biomasy v PJ zbytková sláma 69,7 řepková sláma 9,8 RRD na orné půdě i TTP 4,3 ozdobnice, šťovík, lesknice 11,3 celkem biomasy pro spalování 95,1 kukuřice na siláž (s odečtením skotu) - 5,5 TTP 46,5 srha, ovsík, sveřep 2,5 celkové množství biomasy pro bioplyn 43,5 Celkem (včetně lesních zbytků 9,3 PJ) 147,9 navýšení o 2,6 PJ oproti Scénáři 1 (energ. plodiny 15,6 PJ) 41

42 Výsledky analýzy potenciálu metodikou GIS Scénář 1: Celkový energetický potenciál zbytkové biomasy je 145,3 PJ (včetně lesní biomasy 9,3 PJ) Scénář 2: Celkový energetický potenciál biomasy je 147,9 PJ včetně lesní biomasy a pěstování energetických plodin na 11,5% půdy (9,3 + 15,6 PJ) Celkový potenciál je nižší než u předcházejících analýz, zejména kvůli poklesu LTZ a započtením nových omezení pro využívání pěstování (ochrana přírody, živočišná výroba, obdělávaná půda) Časová realizovatelnost potenciálu ve Scénáři 2 je v optimálním případě v horizontu roku 2030 harmonizace politik na podporu efektivního pěstování a využívání biomasy 42

43 Limity a bariéry potenciálu biomasy v ČR Přírodní a životní prostředí Teoretický výnos našich ekosystémů: 8,5-17 t(suš.)/ha/rok Ochrana přírody (5-15% území) pouze původní druhy rostlin (vrby, topol černý, lesknice?) Ostatní krajina: nutný souhlas s pěstováním nepůvodních druhů rostlin, což je velká část energetických plodin Omezení odnímání lesní biomasy a pěstování energetických plodin Zemědělství: Neochota zemědělců pěstovat nebo najímat pozemky na dlouhou dobu pro vytrvalé energetické plodiny (Pozemkový fond dtto) Vysoké dotace na jiné činnosti např. na travní porosty (jistý příjem za standardní činnosti) Nedůvěra a chybějící znalosti zemědělců o nových energetických plodinách a komoditách 43

44 Limity a bariéry 2 Ekonomická motivace a snížení rizika pro pěstitele Primárním produkčním faktorem je půda a kanibalismus užití rozhodování o založení víceletých porostů (např. RRD) má zcela jiný charakter než každoroční rozhodování o klasické zemědělské produkci Vyšší potenciální rizika pro producenta biomasy (vysoký podíl nákladů na založení porostu víceletých a vytrvalých energetických plodin ) Efektivnost a rizika projektů energetických plodin podstatně závisí na výši a způsobu zemědělských podpor Rizika lze omezit Transparentní a stabilní politikou podpor pěstování biomasy Podporou uzavírání dlouhodobých smluv s cenovým vzorcem pro rozložení rizik mezi producenta a spotřebitele biomasy 44

45 Celkové shrnutí Zdroje biomasy v ČR jsou pestré a jejich potenciál se pohybuje cca na úrovni 150 PJ (2030) Realizaci tohoto potenciálu však mohou ještě omezit některé bariéry (zejm. v oblasti zemědělské a ŽP) Primárním faktorem je užití omezeného rozsahu zemědělské půdy nutno optimalizovat její užití z hlediska energetické potřeb, ekonomické efektivnosti a potravinové bezpečnosti Rozvinutí potenciálu biomasy v budoucnu závisí na harmonizaci politik a odstraňování v současnosti působících bariér Zpracovaná metodika analýzy potenciálu biomasy je vhodným nástrojem plánování rozvoje biomasy v ČR 45

46 Děkujeme za pozornost 46