Biomasa z energetických rostlin

Transkript

1 Biomasa z energetických rostlin Vlasta Petříková - kontakt : vpetrikova@volny.cz, tel Úvod Mezi alternativní zdroje energie patří především biomasa. Ta má rozhodující význam zejména pro vytápění v domácnostech a pro lokální teplárny. Nejběžnější je tradiční dřevo, v poslední době také ve formě štěpky, které ale již začíná být citelný nedostatek. Proto je třeba začít hledat a využívat i zdroje méně tradiční, jako jsou cíleně pěstované energetické rostliny. Přehled o zdrojích biomasy Nejoblíbenější je biomasa odpadní jako je např. dřevní štěpka z odpadů při těžně dřeva či z různé dřevovýroby. Štěpka se využívá hlavně ve velkých teplárnách, nebo i elektrárnách při tzv. spoluspalování, neboť tato drcená forma dřeva se po promísení s energetickým uhlím snadno spaluje. Efektivita tohoto spalování je ale diskutabilní, neboť biomasa patří hlavně do malých provozů a domácností. Značné odběry štěpky velkými provozy pro společné spalování s uhlím jsou pak hlavní příčinou, proč není na trhu štěpky dostatek. Dalším dosud nejrozšířenějším zdrojem biomasy jsou balíky slámy, tedy biomasa jako vedlejší produkt zemědělské výroby, která je vhodná zvláště pro velké teplárenské provozy. Její využívání je rozšířeno především proto, že je relativně levná, když zbývá po prodeji obilí či řepky, což je pro pěstitele dostatečný finanční přínos a na ceně slámy mu už tolik nezáleží, pokud je ochoten ji prodat. Sláma má totiž pro současné zemědělství stále větší význam pro udržení půdní úrodnosti, protože tak nahrazuje nedostatek tradičního hnoje, když se soustavně redukují stavy hospodářských zvířat a hnůj pak chybí. V poslední době je ale všeobecně málo slámy také v důsledku dlouhodobého sucha. Obilí je nízké a tím jsou sníženy i výnosy slámy, což se projevilo zvlášť letos. Proto mají teď teplárny velké problémy se zajištěním dostatečných zásob slámy pro své kotelny. Citelný nedostatek suché biomasy pro vytápění nelze tedy zajistit dalším masivním využíváním dřeva nebo slámy. Dovoz např. štěpky ze vzdálených lokalit není řešení, protože tak vznikají vysoké náklady na přepravu. Je proto nutné se začít seriózně zabývat přímou produkcí biomasy pro energii a k tomu účelu pěstovat tzv. energetické rostliny. Už před více než 10 lety bylo totiž vypočteno, že pro zdárný rozvoj fytoenergetiky v ČR nestačí jen odpadní nebo vedlejší produkty, ale že je nutné téměř z 50 % zajišťovat biomasu přímou produkcí - cíleným pěstováním celých rostlin. Energetické rostliny Energetické rostliny lze rozdělit na 2 skupiny : dřeviny a polní plodiny. Veřejnost zná především tzv. rychle rostoucí dřeviny (RRD), protože se u nás dlouhodobě propagují a jsou rovněž doporučovány ze západních států EU. Dobré výsledky s jejich pěstováním mají např. ve Švédsku, kde pěstují hlavně topoly a vrby. Porosty se zakládají obvykle výsadbou řízků do volné půdy. Rostliny v průběhu prvých let od výsadby postupně zakořeňují a rozrůstají se, takže se první sklizeň provádí obvykle až po 5 letech vegetace (v případě vrb i dříve). Po sklizni je třeba nechat biomasu vyschnout, protože mívá

2 při sklizni až 50 % vody. Po vyschnutí se pak drtí a vzniká tak rovněž dřevní štěpka, která je sice podstatně dražší, ale pěstování RRD se přesto doporučuje, když štěpka z odpadů nestačí. Rozšiřování plantáží RRD je ale poměrně zdlouhavé i nákladné. Navíc trpí v prvých letech po vysázení většinou silným zaplevelováním (Obr.1), což vyžaduje značné nároky na ošetřování těchto porostů. Obr. 1. Porost RRD v prvém roce po výsadbě Pro vysazování větších ploch porostů (od 5 ha výše) je třeba speciální technika, která je drahá a dosud není většinou běžně dostupná. Proto se plochy s porosty RRD daří rozšiřovat jen pozvolna. Např. v r bylo v celé ČR jen asi 100 ha RRD a za posledních 5 let se jejich rozsah zvýšil jen asi na 400 (nejvýš 500) ha. Z toho je zřejmé, že produkce biomasy z RRD nevyřeší obecně akutní nedostatek biomasy a už vůbec ne rychle. I kdyby se najednou vysázelo např ha, musíme čekat zpravidla až 5 let na první sklizeň. Pěstováním RRD se u nás zabývají erudovaní specialisté a proto nebudu dále způsob jejich pěstování podrobněji popisovat a soustředím se na energetické rostliny bylinného charakteru. Druhou skupinou pro zajištění přímé produkce suché biomasy jsou cíleně pěstované polní energetické plodiny (PEP), které mají velký význam, ale bohužel, nejsou všeobecně propagovány. Jedná se o různé druhy jednoletých a především víceletých a vytrvalých rostlin. Většina PEP se zakládá jednoduchým vysetím osiva za použití běžného secího stroje a také veškerá další kultivace se zajistí tradiční technikou, kterou mají zemědělci doma. Ze zkušeností s pěstováním PEP vyplývá, že lze jejich plochy rozšířit snadno a velmi rychle. Dokladem toho jsou i výsledky z minulých let ( ), kdy se za necelých 5 roků podařilo založit kolem ha těchto porostů. Po r byla ale většina porostů víceletých PEP zlikvidována a jednoleté plodiny se nepěstují vůbec, což bylo způsobeno hlavně zrušením přímé podpory na jejich pěstování. To je mimochodem jedna z hlavních příčin současného nedostatku biomasy. Pokud by se pěstování PEP šířilo jen minimálním tempem, mohlo být každý rok založeno cca ha těchto nových porostů. To by mohlo v r (za 5 let) poskytnout kolem tis. tun biomasy (při výnosech cca 8 10 t/ha). Zajištění dostatku biomasy je tudíž přímo úměrné formě podpory její produkce. Současné plošné dotace pro PEP nijak nepodporují zájem zemědělců o jejich pěstování, když jsou stejné jako pro běžné plodiny (např. pšenici aj.). Dotace na zpracování a využívání biomasy z PEP jsou nevýznamné, protože když biomasa není, nemůže se ani zpracovávat, ani využívat.

3 Polní energetické plodiny jsou zajímavé a důležité také proto, že jsou podstatně levnější (s výjimkou Miscanthu), než dřeviny. Lze to názorně doložit např. na nákladech za osivo či sadbu, jak je uvedeno na příkladech několika druhů rostlin v následujícím přehledu. Cena osiva / sadby na založení porostů energetických rostlin a termín první produkce osivo sadba celkem rostliny Kč/kg Kč/kus potřeba/ha Kč/ha první sklizeň s e t í od (1.) 2. lesknice rákosovitá kg roku. sveřep bezbranný kg od 2. roku Rumex OK kg od 2. roku v ý s a d b a Miscanthus - cca tis. kusů od 2. roku RRD (dřeviny) - cca tis. kusů od (3.) 5. roku Podle nízkých nákladů na pěstování většiny PEP je zřejmé, že jsou oproti RRD i Miscanthu nesporně výhodnější. Jejich pěstování je méně nákladné i proto, že se zakládají přímým výsevem, což je oproti výsadbě (RRD i Miscanthu) až řádově levnější. Další výhodou je jejich minimální zaplevelování po zasetí, neboť se jejich porosty zpravidla brzy zapojí a plevel potlačí. Je to zřejmé na příkladu porostů lesknice rákosovité nebo sveřepu bezbranného, (obr. 2, 3).

4 Obr. 2 Lesknice rákosovitá Obr. 3. Sveřep bezbranný Vedle popsaných druhů víceletých PEP existují i další méně známé druhy, např. některé slézy či trávy apod., které mohou být rovněž důležitým zdrojem suché biomasy. Jen je třeba se s nimi seznámit a dále je ověřit v provozních podmínkách tak, aby mohly být plně doporučeny do provozního pěstování. Pro úplnost je třeba uvézt příklad i některých jednoletých PEP. Ty mají sice menší význam, než plodiny víceleté a vytrvalé, ale jsou vedle zdroje energie důležité i pro rozšíření sortimentu pěstovaných druhů a tím i pro posílení stability ekosystémů zemědělské krajiny. Je to potřebné zejména v současné době, kdy je výběr plodin zúžen zpravidla jen na obiloviny, řepku či kukuřici, což systému hospodaření na půdě neprospívá. Zařazení více druhů je proto účelné a velmi důležité. Dobrým příkladem může být např. hořčice sareptská Obr. 4.

5 Obr. 4. Porost hořčice sareptské před sklizní Pěstování této hořčice je při tom snadné a levné, včetně osiva. Sklízí se celá rostlina včetně semen, ale před plným dozráním, aby se semena příliš nevydrolila. Semena jsou olejnatá, což zvyšuje výhřevnost této biomasy. Nemusí se dosoušet, protože dozrává v létě, za suchého počasí. Samostatnou kapitolou PEP je krmný šťovík Rumex OK 2. Je vytrvalý, vydrží na stanovišti 10 i více let. V současné době je to jedna z nejvýhodnějších energetických plodin a to nejen pro sklizeň na suchou hmotu, ale i pro využití v bioplynových stanicích (BPS) a pro krmení hospodářských zvířat. Každoročně brzy na jaře obrůstá, což je jeho další výhoda, neboť tak plně ochrání půdu před vodní erozí. Pro sklizeň na suchou biomasu má šťovík výhodu v tom, že dozrává brzy a sklízí se již koncem června, dokonale vyschlý, dosoušení není zpravidla potřeba. Způsob sklizně a následný sběr biomasy z pole se zajišťuje běžnou zemědělskou mechanizací (např.obr. 5), což jeho pěstování dále zvýhodňuje. Obr. 5. Sběr biomasy Rumexu OK 2 ve 12tiletém roce vegetace sklizeň koncem června. Pro jeho dlouhodobou vytrvalost se Rumex OK hodí i do svažitých pozemků a vyšších poloh, kde může při sklizni na zeleno doplnit či nahradit např. kukuřici pěstovanou pro

6 bioplynové stanice a přitom ušetřit ornou půdu v nižších polohách pro pěstování potravinářských plodin. Sklizeň pro využití v BPS je třeba uskutečnit v první dekádě června ve stadiu plného květenství, kdy vytváří i největší hmotnost ale je ještě dostatečně živý, aby jej bylo možné spolehlivě konzervovat (silážováním či senážováním), viz Obr. 6. Obr. 6. Sklizeň Rumexu OK 2 pro využití v BPS (polovina června). Stejně výhodná je sklizeň na zeleno pro krmení hospodářských zvířat, což zvyšuje jejich užitkovost a zlepšuje kvalitu mléka. Tyto příznivé výsledky se potvrzují opakovaně na porostech v různých lokalitách, např. na ekofarmě v Králíkách (viz porost na Obr.7). Zde se sklízí 3 až 4 seče do roka a pak na podzim ještě následuje pastva. Obr. 7. Krmný šťovík před 3. sečí ve čtvrtém roce vegetace Uplatnění Rumexu OK 2 v různých jeho formách suchá biomasa pro vytápění, biomasa pro BPS a zelená hmota pro krmení jej řadí mezi nejvýznamnější plodiny, jak pro energii, tak jako vynikající pícninu. Zvlášť velkou perspektivu má při využívání v BPS, kde jím lze výhodně doplnit kukuřici, zvl. na svažitých pozemcích, kde navíc zajistí dokonalou protierozní ochranu půdy. V poslední době se u nás začíná pěstovat také Miscanthus (Ozdobnice čínská), který se doporučuje zejména na základě zahraničních zkušeností (Bavorsko, Rakousko). Tam je považován za nejvhodnější energetickou plodinu s nejvyššími výnosy. U nás jsme jej vyzkoušeli již před 22 roky, ale výsledky nebyly příznivé : z 30 rostlin vyrostlých z vysázených oddénků přezimovaly jen 3, ostatní vymrzly. Proto se snažíme již řadu let upozornit potenciální pěstitele Miscanthu na toto riziko. Je způsobeno zřejmě tím, že podnebí u nás má přece jen více vnitrozemský charakter, s výraznějším střídáním letních a zimních teplot. I přes tato známá rizika se ale nyní také u nás začíná Miscanthus pěstovat a to nejen v pokusech, ale i na větších plochách. Příkladem jsou porosty na Plzeňsku, kde byl loni Miscanthus vysázen na cca 175 ha, zřejmě jako náhrada za nedostatkovou dřevní štěpku. Loni po výsadbě se Miscancthus vyvíjel

7 dobře (viz Obr.8), na podzim už vytvořil téměř souvislé porosty a tak se letos očekávaly slibné výnosy. Obr. 8. Miscanthus po jarní výsadbě v r Bohužel, během zimy se vyskytly silné holomrazy, což bylo pro tyto porosty zničující : všechny porosty téměř úplně vymrzly. Na jaře r.2012 Miscanthus neobrůstal, na poli byly jen souvislé porosty plevele. Po jejich posečení se objevila jednotlivá stébla Miscanhtu jen ojediněle (viz Obr. 9), což nedává naději na samovolné zahuštění porostů. Obr. 9. Porost Miscanthu po posečení plevele v létě 2012 Pokud by se měly porosty zachránit, pak je jedna z možností nová výsadba. Znamená to ovšem další významné investice, neboť cena jenom za vysázené oddénky při loňském zakládání porostů přesáhla celkově 10 milionů korun - při ceně 6-7 Kč za 1 oddének a při výsadbě 10 tisíc sazenic/ha. To dobře koresponduje s údaji ve výše uvedeném přehledu o cenách osiva/sadby. Je tedy otázka, zda bude vhodné i za těchto podmínek vysázet na stejných polích porost znovu, navíc s rizikem, zda nová výsadba během zimy opět nevymrzne. Ale i přes tyto negativní zkušenosti lze samozřejmě Miscanthus pěstovat, pokud investor může a chce vysoké náklady na tuto plodinu vynaložit a navíc je přesvědčen, že je to nejlepší energetická plodina. Avšak k tomu je také nutné nalézt pro jeho výsadbu vhodný pozemek, kde je spolehlivá záruka, že porosty nevymrznou.

8 Podmínky pro pěstování PEP Ze stručného popisu pěstovaných energetických rostlin, využívaných zejména pro vytápění budov je zřejmé, že mají pro zajištění biomasy velký význam. Je proto třeba vytvořit patřičný stimul pro zásadní rozšíření jejich pěstitelských ploch. Současné plošné dotace poskytované pro PEP nemohou konkurovat tradičním plodinám, které zemědělci dobře znají a mají z nich i větší přínos. Většina energetických rostlin má význam i ekologický, především proto, že rozšiřují sortiment pěstovaných plodin, což nesporně přispívá k posilování ekosystému krajiny. Další význam mají zejména víceleté a vytrvalé plodiny a to při ochraně půdy proti vodní erozi. Proto by mohl být pro jejich pěstování určitým přínosem, srand zamýšlený nový program (od r. 2014). Ten by umožňoval získat podporu ekologickým plodinám pěstovaným na určité ploše orné půdy, což by mohly být právě energetické plodiny. Pěstování těchto plodin by tak mohlo získat určitou přímou podporu, což u nás už řadu let chybí. Teprve po zajištění této podpory by bylo možné reálně rozšířit jejich pěstitelské plochy a zvýšit tak tolik žádanou produkci energetické biomasy. Musíme jen doufat, že se nějaké podpory v takovéto přímé formě konečně dočkáme. Souhrn a závěry Nedostatek biomasy pro vytápění budov je zcela evidentní a vážný, proto je nezbytné tento problém urychleně řešit. Vedlejší a odpadní produkty nestačí, proto je nutné soustředit se na cílené pěstování energetických plodin. Významným zdrojem biomasy jsou polní energetické plodiny, které mohou v poměrně krátké době zajistit důležitý podíl nedostatkové biomasy. Navíc jsou podstatně levnější při zakládání porostů a současně nevyžadují tak náročnou kultivaci, jako rychle rostoucí dřeviny či Miscanthus. V zájmu zajištění širšího sortimentu pěstovaných plodin je ale třeba podporovat všechny formy produkce biomasy včetně zdrojů z RRD, ale přitom nevynechat ty, které jsou nejlevnější. Pro rychlé a dostatečné zajištění biomasy je proto potřeba vytvořit určitou formu přímé podpory pro pěstování energetických rostlin, která musí být přínosem hlavně pro konkrétního pěstitele, tj. pro producenta biomasy.