Využívání biomasy k energetickým účelům, podpora nepotravinářského využití půdního fondu za účelem získání obnovitelných zdrojů energie.

Transkript

1 Univerzita J.E. Purkyně, Fakulta životního prostředí Ústí nad Labem Zpráva o řešení A417 Název aktivity: Využívání biomasy k energetickým účelům, podpora nepotravinářského využití půdního fondu za účelem získání obnovitelných zdrojů energie. Součást projektu: WD Název projektu: Modelové řešení revitalizace průmyslových regionů a území po těžbě uhlí na příkladu Podkrušnohoří. Doba řešení: Od do Řešitelský kolektiv: Prof. Ing. Jaroslava Vráblíková, CSc. Prof. Ing. Miloslav Šoch, CSc. 2009

2

3 OBSAH ÚVOD METODIKA STRATEGICKÉ DOKUMENTY OVLIVŇUJÍCÍ VYUŽÍVÁNÍ OZE STRATEGIE TRVALE UDRŽITELNÉHO ROZVOJE STÁTNÍ ENERGETICKÁ KONCEPCE AKČNÍ PLÁN PRO BIOMASU PRO ČR NA OBDOBÍ LEGISLATIVA ZPŮSOBY VYUŽITÍ OZE A PODMÍNKY PRO JEJICH UPLATNĚNÍ V ČR CÍLOVÝ PODÍL OZE V ČR PRO ROK PODÍL ZÍSKANÉ ELEKTRICKÉ ENERGIE Z OZE BIOMASA BIOMASA A JEJÍ CHARAKTERISTIKA ENERGETICKÉ ROSTLINY PROCESY PŘEMĚNY BIOMASY V ENERGII POTENCIÁL ENERGETICKÉHO VYUŽITÍ BIOMASY BIOMASA JAKO ZDROJ SUROVIN PRO PRŮMYSLOVÉ ZPRACOVÁNÍ STAV A POTENCIÁL VYUŽITÍ OZE OBECNÉ ČLENĚNÍ ENERGIE VODNÍCH TOKŮ A JEJICH POTENCIÁL VĚTRNÁ ENERGIE A JEJÍ POTENCIÁL SLUNEČNÍ ENERGIE A JEJÍ POTENCIÁL GEOTERMÁLNÍ ENERGIE A JEJÍ POTENCIÁL EKONOMICKÉ HODNOCENÍ VYUŽITÍ OZE OBCE A OZE VYUŽÍVÁNÍ BIOMASY K ENERGETICKÝM ÚČELŮM V SEVERNÍCH ČECHÁCH CHARAKTERISTIKA MODELOVÉHO ÚZEMÍ OBECNĚ K VYUŽITÍ MODELOVÉHO ÚZEMÍ PRO PRODUKCI BIOMASY MODELOVÝ PŘÍKLAD VYUŽITÍ REKULTIVOVANÉHO ÚZEMÍ PRO VÝROBU ELEKTRICKÉ ENERGIE Z BIOMASY 61 9 VYUŽITÍ VYBRANÝCH OZE V ZÁJMOVÉ OBLASTI OKRES ÚSTÍ NAD LABEM OKRES TEPLICE OKRES MOST OKRES CHOMUTOV DALŠÍ VYBRANÁ ZAŘÍZENÍ NA VÝROBU ALTERNATIVNÍCH ZDROJŮ ENERGIE ÚSTÍ NAD LABEM TEPLICE MOST CHOMUTOV ZÁVĚR POUŽITÁ LITERATURA PŘÍLOHY

4

5 ÚVOD Součástí řešení projektu WD Modelové řešení revitalizaci průmyslových regionů a území po těžbě uhlí na příkladu Podkrušnohoří je i problematika využívání obnovitelných zdrojů energie, zejména využívání biomasy k energetickým účelům. Biomasa je jedním z nejstarších a nejvyužívanějších obnovitelných zdrojů energie. Obecně mezi obnovitelné zdroje energie dále (OZE) řadíme zdroje, které jsou člověku v přírodě volně k dispozici a jejich zásoba je z lidského pohledu nevyčerpatelná, nebo se obnovuje v časových měřítcích srovnatelných s jejich využíváním. Využívání obnovitelných zdrojů energie je základním předpokladem pro další existenci života na planetě Zemi, neboť vyčerpání neobnovitelných zdrojů energie - fosilních paliv - je očekáváno v horizontu maximálně stovek let. V roce 2006 pocházelo necelých 18 % celosvětově vyprodukované energie ze zdrojů, označovaných jako obnovitelné. Většina z toho (13 % celkové spotřeby) pochází z tradiční biomasy (především pálení dřeva). Vodní energie, poskytující 3 % celkové spotřeby primární energie, byla druhý největší obnovitelný zdroj. Moderní technologie, využívající geotermální energie, větrná energie, sluneční energie a oceánská energie dohromady poskytovaly asi 1 % z celkové výroby. V březnu roku 2007 se vedoucí představitelé Evropské unie dohodli, že v roce 2020 má být 20 % energie jejich států vyráběno z obnovitelných zdrojů, aby se omezily emise oxidu uhličitého, který je obviňován z globálního oteplování. V té době Česká republika kryla obnovitelnými zdroji (biomasa, voda, tepelná čerpadla, solární energie) zatím asi jen 2% energetické bilance. Podíl jednotlivých zdrojů na produkci elektřiny z OZE v roce 2006 je uveden na obrázku č. 1. Využívání obnovitelných zdrojů energie v obcích České republiky je základním předpokladem pro zachování udržitelného stavu a vývoje životního prostředí nejen na území našeho státu. To je také důvodem, proč v Podkrušnohoří, v okresech Chomutov, Most, Teplice a Ústí nad Labem bylo provedeno ve spolupráci se studenty FŽP, pracovištěm VURV i agrární komorou šetření zaměřené na současný stav využívání obnovitelných zdrojů v této oblasti. Šetření vyústilo i v návrhy možného nepotravinářského využití půdního fondu s cílem možného rozvoje. Obr. 1: Podíl využití OZE v České republice v r.2006 (Cenia, 2009) 4

6 Rozdělení OZE: Biomasa využívání spalování biomasy pro výrobu elektřiny Vodní energie využívání toku vody pro výrobu elektřiny Větrná energie využívání větru pro výrobu elektřiny Bioplyn využívání biologicky rozložitelných odpadů pro výrobu bioplynu Elektrovoltaika využívání dopadu slunečního záření pro výrobu elektřiny Fototermika využívání dopadu slunečního záření pro ohřev vody Geotermalní energie využívání tepla z nitra Země Biomasa zaujímá z OZE dominantní postavení. 1 METODIKA Cílem zprávy je zaměřit se na možnosti uplatnění OZE v modelové oblasti, za tím účelem analyzovat: Významné dokumenty (strategie trvale udržitelného rozvoje, státní energetická koncepce ČR, Akční plán pro biomasu pro ČR v období a legislativu) výhody a nevýhody OZE specifickou problematiku využití biomasy k energetickým a nepotravinářským účelům problematiku obnovitelných zdrojů energie úrovně využívání OZE v České republice, konkrétně uplatnění OZE v Chomutově, Mostě, Ústí nad Labem a Teplicích Zpracování Zprávy za Aktivitu A 417 se opírá především o analýzu zásadních dokumentů vztahujících se k problematice OZE a biomasy v ČR, místní šetření v modelové oblasti, internetové zdroje, knižní publikace a legislativu spojenou s touto problematikou. Práce je rozdělena do kapitol, které logicky a hierarchicky popisují řešenou problematiku od obecné úrovně popisu OZE až po konkrétní případy jejich využívání v Chomutově, Mostě, Teplicích a Ústí nad Labem. 2 STRATEGICKÉ DOKUMENTY OVLIVŇUJÍCÍ VYUŽÍVÁNÍ OZE 2.1 Strategie trvale udržitelného rozvoje Strategie udržitelného rozvoje ČR (dále SUR ČR) byla vládou schválena dne 8. prosince 2004 (usnesení č. 1242/04). Návrh Strategie, který byl vypracován pod koordinací Rady vlády pro udržitelný rozvoj, vzešel z rozsáhlé společenské diskuse a představuje dlouhodobý rámec pro politická rozhodování v kontextu mezinárodních závazků, které ČR přijala, avšak zároveň respektuje specifické podmínky ČR. Pro rozvoj energetické politiky ČR je zásadním výchozím materiálem. Strategie je východiskem pro zpracování dalších materiálů koncepčního charakteru (sektorových politik či akčních programů) a pro strategické rozhodování v rámci státní správy a územní veřejné správy a pro jejich spolupráci se zájmovými skupinami. Strategie reaguje na potřebu koordinovaného vývoje a vzájemné rovnováhy sociální, ekonomické a environmentální oblasti, přičemž jejím obecným cílem je zajišťovat co nejvyšší 5

7 kvalitu života obyvatel a současně i vytvářet příznivé podmínky pro kvalitní život generací budoucích. Cílem SUR ČR je vytvořit konsensuální rámec pro zpracování dalších materiálů např. sektorové politiky nebo akční programy. Strategie tak bude důležitým východiskem pro strategické rozhodování v rámci jednotlivých resortů i pro meziresortní součinnost a spolupráci se zájmovými skupinami. Orgánem odpovědným za přípravu SUR ČR je Rada vlády pro udržitelný rozvoj, nositelem úkolu vlády je ministr životního prostředí. Aktualizace stávající strategie (schválené vládou v roce 2004) byla zahájena v roce 2007 a klade si za úkol určit možné hrozby (sociální, ekonomické a environmentální) pro další vývoj České republiky a najít cesty a nástroje, které umožní se těmto hrozbám vyhnout. Současně usiluje o vytvoření předpokladů pro využití příležitostí k rozvoji s maximálním možným uplatněním vzájemného spolupůsobení mezi sociální, environmentální a ekonomickou oblastí. V období duben červen 2009 je aktualizovaná Strategie udržitelného rozvoje České republiky připravená zástupci relevantních resortů předmětem veřejné diskuse. Diskuse s odbornou veřejností se zaměřuje na témata a problémy, které byly z hlediska udržitelného rozvoje České republiky označeny jako zásadní. Priority a cíle jsou v rámci aktualizace seřazeny do pěti tzv. prioritních os: Prioritní osa 1: Populace, člověk a zdraví Prioritní osa 2: Ekonomika a inovace Prioritní osa 3: Rozvoj území Prioritní osa 4: Krajina, ekosystémy a biologická rozmanitost Prioritní osa 5: Stabilní a bezpečná společnost Problematika obnovitelných zdrojů energie se prolíná ve všech základních pilířích, prioritních osách, je významným materiálem. Strategie je živým dokumentem, který slouží politické reprezentaci, krajům, odborné veřejnosti, obcím, veřejné správě i nevládním organizacím. Je konsensuálním rámcem pro zpracování dalších materiálů - sektorových politik, akčních programů a je důležitým východiskem pro strategické rozhodování, kam problematika energetické politiky patří. 2.2 Státní energetická koncepce Státní energetická koncepce byla schválena vládou ČR dne Koncepce definuje priority a cíle České republiky v energetickém sektoru a popisuje konkrétní realizační nástroje energetické politiky státu. Součástí je i výhled do roku Státní energetická koncepce patří k základním součástem hospodářské politiky České republiky. Je výrazem státní odpovědnosti za vytváření podmínek pro spolehlivé a dlouhodobě bezpečné dodávky energie za přijatelné ceny a za vytváření podmínek pro její efektivní využití, které nebudou ohrožovat životní prostředí a budou v souladu se zásadami udržitelného rozvoje. Tuto zákonnou odpovědnost stát naplňuje stanovením legislativního rámce a pravidel pro chod a rozvoj energetického hospodářství, kde OZE mají svoje místo. Státní energetická koncepce ve své vizi konkretizuje státní priority a stanovuje cíle, jichž chce stát dosáhnout, při ovlivňování vývoje energetického hospodářství ve výhledu příštích 30 let, v podmínkách tržně orientované ekonomiky. Na základě analýz vývoje a současného stavu energetického hospodářství České republiky, vyhodnocení plnění cílů energetické politiky z roku 2004, s přihlédnutím k zahraničním zkušenostem, postupům a standardům Evropské unie, k závazkům ČR z 6

8 mezinárodních smluv v oblasti energetického hospodářství a životního prostředí, po zpracování a vyhodnocení souboru energetických scénářů možného budoucího vývoje do roku 2030 se aktualizuje Státní energetická koncepce. Stanovuje se komplexnější soubor priorit a dlouhodobých cílů, které bude Česká republika v energetickém hospodářství sledovat v rámci udržitelného rozvoje. K jejich naplnění budou použity vhodné a účinné nástroje a opatření. Při volbě priorit, cílů a souboru nástrojů Státní energetické koncepce byla respektována hlediska energetická, ekologická, ekonomická a sociální. Naplňování priorit a cílů Státní energetické koncepce bude vyhodnocovat Ministerstvo průmyslu a obchodu v tříletých intervalech. O výsledcích vyhodnocení bude informovat vládu ČR a v případě potřeby bude vládě překládat návrhy na změnu Státní energetické koncepce. V příloze Státní energetické koncepce (SEK) jsou k dispozici doplňující přílohy, původně navrhované scénáře vývoje energetiky, jejich porovnání, SWOT analýzu a další analytické a informační dokumenty zpracované v rámci přípravy SEK a dokument o posouzení vlivů SEK na životní prostředí podle zákona č. 244/1992 Sb. (MPO, 2009). 2.3 Akční plán pro biomasu pro ČR na období Jedná se o program schválený vládou ČR orientovaný na rozvoj trhu s biomasou. Cílem je zvýšit využívání biomasy dosáhnout 8 % podíl elektřiny z OZE na tuzemské hrubé spotřebě v r. 2010, z dosaženého podílu na trhu 4,8% v r Program vychází z Akčního plánu pro biomasu EU(schválen ) jehož cílem je zdvojnásobit v EU podíl energie z biomasy v roce 2010 oproti roku Dále vychází ze Strategie Evropské unie pro biopaliva (2006) a Státní energetické koncepce ČR z roku Pro splnění záměru zvýšit v ČR využívání OZE navrhuje celou řadu opatření jako jsou např.daňové úlevy, využití produkce trvalých travních porostů k energetickým účelům, vytipování optimálních energetických plodin i ochranu zemědělské (orné) půdy. Zabývá se energetickým využitím biomasy, ale zohledňuje také ostatní způsoby využití biomasy. Stanovuje potenciál energetického využití biomasy na základě vyhodnocení stávajícího využití biomasy a jeho trendů v souladu principy udržitelného rozvoje a správné zemědělské praxe, řeší i návrat živin do půdy. Vychází z reality, že v ČR rozvoj OZE stále nezaznamenal požadovaný rozsah a využívání biomasy pro výrobu elektřiny a tepla z OZE nedosahuje žádoucího tempa, zvlášť ve využívání biomasy a bioplynu. To i za skutečnosti, že jsou podporovány na základě zákona č.180/2005 Sb. a následně garantovanými výkupními cenami, nebo zelenými bonusy. Produkce elektřiny z OZE se nezvyšuje, nové energetické zdroje nejsou uváděny do provozu, důvodem je že za stávajících podmínek v oblasti palivových nákladů jsou ekonomicky nerentabilní a produkce biomasy stagnuje, je využívána pouze malá část potenciálu možné produkce a je riziko nesplnění závazku vůči EU. Hlavní cíle Akčního plánu (dále AP) pro biomasu vycházejí z požadavků naplnit závazky ČR vůči Evropské unii pro výrobu energie z OZE v r.2010 a rovněž k roku 2020 vyplývající z přístupové dohody k EU, ze Státní energetické koncepce a z Dohody o budoucím směrování EU v oblasti energetiky (březen 2007) a to při respektování principů trvale udržitelného rozvoje. 7

9 Konkrétní cíle EU v oblasti OZE jsou následující: 12 % celkového podílu OZE na PEZ (primární energetické zdroje) v roce 2010; 20 % podíl energie z OZE na konečné spotřebě energie pro rok 2020 s diverzifikací podílu jednotlivých členských států; ( Pozn.Vláda ČR schvaluje cíl 13 % podílu energie získané z obnovitelných zdrojů na konečné spotřebě, tzn. podíl 8,6 % OZE na PEZ); indikativní cíl 21 % podílu výroby elektřiny z OZE na hrubé spotřebě elektřiny na vnitřním trhu EU v roce 2010; (pro ČR 8 % podílu elektřiny na hrubé domácí spotřebě v roce 2010 z OZE); 5,75 % podílu kapalných biopaliv z celkového objemu PHM v roce 2010; 10 % podílu kapalných biopaliv z celkového objemu PHM v EU v roce 2020; Za účelem naplnění dohodnutých cílů pro ČR bylo stanoveno v AP celkem 14 konkrétních aktivit s jejich popisem, návrhem řešení a gescí jednotlivých ministerstev (tabulka aktivit viz příloha 14.1). Předpokládá se pro podporu cílů AP efektivně využívat prostředky ze Strukturálních a dalších fondů jako Evropského zemědělského fondu pro rozvoj venkova a dalších národních i mezinárodních zdrojů, odstranit administrativní bariéry, optimalizovat systémy podpory zejména pro oblasti venkova jako hlavního dodavatele energie z biomasy, s tím souvisí rekvalifikace zemědělců, vybavení pro výrobce biomasy, investice do zařízení na výrobu biopaliv, nastartování procesu rozvoje venkova a efektivní zemědělské činnosti s cílem získání dlouhodobých příjmů, zvýšení nabídky energetické biomasy na domácím trhu. To umožní zvýšení zaměstnanosti především na venkově a přispěje k vyššímu zapojení podnikatelů v obcích, ale zapojení výzkumných a vývojových pracovišť. Předpokládá se průběžné sledování plnění aktivit, monitoring a hodnocení efektů AP pomocí následujících indikátorů: Mezi základní sledované parametry patří: Velikost a způsob využití potenciálu Instalovaný výkon Roční výroba energie (elektřiny a tepla) Roční výroba biopaliv Ekonomické dopady Roční obrat odvětví Přidaná hodnota Vliv ekonomických nástrojů Náklady a přínosy Podpora SME a zaměstnanosti Regionální rozvoj Environmentální efekty Ochrana klimatu Kvalita půdy Údržba kulturní krajiny Ochrana ovzduší (cit. Akční plán pro biomasu pro ČR , MZe 2009) 8

10 3 LEGISLATIVA V České republice je vytvořena legislativní síť týkající se obnovitelných zdrojů energie, kterou tvoří především dva zákony: Zákon č. 180/2005 Sb., o podpoře výroby elektřiny z obnovitelných zdrojů energie Zákon č. 406/2000 Sb., o hospodaření energií a prováděcí předpisy: Vyhláška č. 482/2005 Sb., o stanovení druhů, způsobů využití a parametrů biomasy při podpoře výroby energie z biomasy Vyhláška č. 475/2005 Sb., kterou se provádějí některá ustanovení zákona o podpoře využívání obnovitelných zdrojů Vyhláška č. 502/2005 Sb., o stanovení způsobu vykazování množství elektřiny při společném spalování biomasy a neobnovitelného zdroje (MŽP, 2009) Zákon č. 180/2005 Sb., o podpoře výroby elektřiny z obnovitelných zdrojů energie V České republice vešel již v roce 2005 v platnost Zákon č. 180/2005 Sb., o podpoře výroby elektřiny z obnovitelných zdrojů energie, který vznikl za účelem ochrany klimatu a životního prostředí. Zákon dále rozšiřují vyhlášky a přílohy k těmto vyhláškám. Tento zákon upravuje v souladu s právem Evropských společenství způsob podpory výroby elektřiny z obnovitelných zdrojů energie a z důlního plynu z uzavřených dolů a výkon státní správy a práva a povinnosti fyzických a právnických osob s tím spojené. Účelem tohoto zákona je v zájmu ochrany klimatu a ochrany životního prostředí: a) podpořit využití obnovitelných zdrojů energie, b) zajistit trvalé zvyšování podílu obnovitelných zdrojů na spotřebě primárních energetických zdrojů, c) přispět k šetrnému využívání přírodních zdrojů a k trvale udržitelnému rozvoji společnosti, d) vytvořit podmínky pro naplnění indikativního cíle podílu elektřiny z obnovitelných zdrojů na hrubé spotřebě elektřiny v České republice ve výši 8 % k roku 2010 a vytvořit podmínky pro další zvyšování tohoto podílu po roce Pojem obnovitelný zdroj energie je v tomto zákoně vysvětlován takto: Obnovitelnými zdroji se rozumí obnovitelné nefosilní přírodní zdroje energie, jimiž jsou energie větru, energie slunečního záření, geotermální energie, energie vody, energie půdy, energie vzduchu, energie biomasy, energie skládkového plynu, energie kalového plynu a energie bioplynu. Předmětem podpory zákona 180/2005 je: Podpora na výrobu elektřiny z obnovitelných zdrojů vyrobenou v zařízeních v České republice využívajících obnovitelné zdroje, s výjimkou větrných elektráren umístěných na rozloze 1 km 2 o celkovém instalovaném výkonu nad 20 MWe. V případě výroby elektřiny z biomasy se podpora vztahuje na druhy a způsoby využití biomasy, které z hlediska ochrany životního prostředí stanoví prováděcí právní předpis. Podpora výroby elektřiny z obnovitelných zdrojů je stanovena odlišně s ohledem na druh obnovitelného zdroje a velikost instalovaného výkonu výrobny a v případě elektřiny vyrobené z biomasy i podle parametrů biomasy stanovených prováděcím právním předpisem. Při stanovení podpory Energetický regulační úřad ekonomicky zvýhodní pro účely výlučného spalování pevné biomasy využívání odpadní biomasy z dřevovýroby a 9

11 průmyslového zpracování dřeva a v případě společného spalování pevné biomasy a neobnovitelného zdroje energie účelově pěstovanou energetickou biomasu. Podpora se rovněž vztahuje na výrobu elektřiny z důlního plynu z uzavřených dolů. Zákon č. 406/2000 Sb., o hospodaření energií Předmětem tohoto zákona je: Tento zákon stanoví práva a povinnosti fyzických a právnických osob při nakládání s energií, zejména elektrickou a tepelnou, a dále s plynem a dalšími palivy. Přispívá k šetrnému využívání přírodních zdrojů a ochraně životního prostředí v České republice, ke zvyšování hospodárnosti užití energie, konkurenceschopnosti, spolehlivosti při zásobování energií a k trvale udržitelnému rozvoji společnosti. Evropská energetická politika již několik let snaží zajistit tři základní priority: obnovitelné zdroje, energetickou efektivnost a bezpečnost zásobování energií. Zásadní legislativní stimuly na evropské úrovni představují např. Směrnice: 2001/77 ES, o podpoře elektřiny z OZE na jednotném trhu 2003/30 ES o podpoře využití biopaliv nebo jiných obnovitelných paliv pro dopravu 2003/96/ES o zdanění energetických produktů a elektřiny 2002/91/ES o energetické náročnosti budov návrh Směrnice o účinnosti konečné spotřeby energie a o energetických službách (MŽP, 2009b) Další legislativa spojená s biomasou 180/2005 Sb. Zákon o podpoře výroby elektřiny z obnovitelných zdrojů energie a o změně některých zákonů (zákon o podpoře využívání obnovitelných zdrojů) ve znění pozdějších předpisů 458/2000 Sb. Zákon o podmínkách podnikání a o výkonu státní správy v energetických odvětvích a o změně některých zákonů (energetický zákon) ve znění pozdějších předpisů 406/2000 Sb. Zákon o hospodaření energií ve znění pozdějších předpisů 17/1992 Sb. Zákon o životním prostředí ve znění pozdějších předpisů 426/2005 Sb. Vyhláška o podrobnostech udělování licencí pro podnikání v energetických odvětvích ve znění pozdějších předpisů 213/2001 Sb. Vyhláška kterou se vydávají podrobnosti náležitostí energetického auditu ve znění pozdějších předpisů 482/2005 Sb. Vyhláška o stanovení druhů, způsobů využití a parametrů biomasy při podpoře výroby elektřiny z biomasy ve znění pozdějších předpisů 17/1992 Sb. Zákon o životním prostředí ve znění pozdějších předpisů 100/2001 Sb. Zákon o posuzování vlivů na životní prostředí a o změně některých souvisejících zákonů (zákon o posuzování vlivů na životní prostředí) 185/2001 Sb. Zákon o odpadech a o změně některých dalších zákonů ve znění pozdějších předpisů 86/2002 Sb. Zákon o ochraně ovzduší a o změně některých dalších zákonů (zákon o ochraně ovzduší) ve znění pozdějších předpisů 597/2006 Sb. Nařízení vlády o sledování a vyhodnocování kvality ovzduší ve znění pozdějších předpisů 354/2002 Sb. Nařízení vlády kterým se stanoví emisní limity a další podmínky pro spalování odpadu ve znění pozdějších předpisů 146/2007 Sb. Nařízení vlády o emisních limitech a dalších podmínkách provozování spalovacích stacionárních zdrojů znečišťování ovzduší ve znění pozdějších předpisů 10

12 357/2002 Sb. Vyhláška Ministerstva životního prostředí, kterou se stanoví požadavky na kvalitu paliv z hlediska ochrany ovzduší ve znění pozdějších předpisů Další navazující česká legislativa: Nařízení vlády č. 80/2007 Sb. o stanovení některých podmínek poskytování platby pro pěstování energetických plodin, ve znění pozdějších předpisů. Nařízení vlády č. 333/2007 Sb., kterým se mění nařízení vlády č.80/2007 Sb., o stanovení některých podmínek poskytování platby pro pěstování energetických plodin, ve znění pozdějších předpisů. Zákon č. 252/1997 Sb. ze dne 24. září 1997, o zemědělství, ve znění pozdějších předpisů. Zákon č. 254/2001 Sb., o vodách a o změně některých zákonů (vodní zákon), ve znění pozdějších předpisů. 7 nařízení vlády č. 103/2003 Sb., o stanovení zranitelných oblastí a o používání a skladování hnojiv a statkových hnojiv, střídání plodin a provádění protierozních opatření v těchto oblastech. 4 odst. 9 a 19 odst. 4 zákona č. 219/2003 Sb., o uvádění do oběhu osiva a sadby pěstovaných rostlin a o změně některých zákonů (zákon o oběhu osiva a sadby). Zákon č. 256/2000 Sb., o Státním zemědělském intervenčním fondu a o změně některých dalších zákonů (zákon o Státním zemědělském intervenčním fondu), ve znění pozdějších předpisů. Vybrané právní předpisy, které upravují Podporu pěstování energetických plodin v EU jsou: Nařízení Rady (ES) č. 1782/2003 ze dne 29. září 2003, kterým se stanoví společná pravidla pro režimy přímých podpor v rámci společné zemědělské politiky a kterým se zavádějí některé režimy podpor pro zemědělce a kterým se mění Nařízení (EHS) č. 2019/93, (ES) č. 1452/2001, (ES) č. 1453/2001, (ES) č. 1454/2001, (ES) č. 1868/94, (ES) č. 1251/1999, (ES) č. 1254/1999, (ES) č. 1673/2000, (EHS) č. 2358/71 a (ES) č. 2529/2001, v platném znění Nařízení Komise (ES) č. 1973/2004 ze dne 29. října 2004, kterým se stanoví prováděcí pravidla k Nařízení Rady (ES) č. 1782/2003 ohledně režimů podpor stanovených v hlavě IV a IVa tohoto nařízení a ohledně využití půdy vyjmuté pro pěstování plodin, v platném znění Nařízení Komise (ES) č. 796/2004 ze dne 21. dubna 2004, kterým se stanoví prováděcí pravidla k podmíněnosti, odlišení a integrovanému administrativnímu a kontrolnímu systému uvedených v Nařízení Rady (ES) č. 1782/2003, kterým se stanoví společná pravidla pro režimy přímých podpor v rámci společné zemědělské politiky a kterým se zavádějí některé režimy podpor pro zemědělce, v platném znění Nařízení Komise (ESH) č. 2220/1985 ze dne 22. července 1985, kterým se stanoví společná prováděcí pravidla k režimu jistot pro zemědělské produkty, v platném znění Nařízení Komise (ES) č. 1913/2006 ze dne 20. prosince 2006, kterým se stanoví prováděcí pravidla k agromonetární úpravě pro euro v zemědělství a kterým se doplňují některá nařízení. 11

13 4 ZPŮSOBY VYUŽITÍ OZE A PODMÍNKY PRO JEJICH UPLATNĚNÍ V ČR Hospodářství v ČR se vyznačuje značně nepříznivou skladbou primárních energetických zdrojů, kdy převažující podíl mají tuhá paliva, přinášející následné negativní dopady na životní prostředí. Hlavními příčinami nízkého zastoupení OZE v energetické bilanci České republiky jsou zejména: dlouhodobá orientace na tradiční tuzemský zdroj energie uhlí a jadernou energii přetrvávající nízké ceny tradičních energetických zdrojů, zejména uhlí limitovaný potenciál obnovitelných energetických zdrojů daný přírodními podmínkami ČR Podle dostupných statistických údajů činil v roce 2004 úhrnný podíl obnovitelných zdrojů energie v České republice přibližně 2,9 % na celkových primárních zdrojích energie s nejvyšším potenciálem v ČR je jednoznačně využívání biomasy. Z porovnání vývoje v posledních 10 letech je patrné, že nejvyšší poměrný nárůst výroby elektřiny z OZE mezi lety 1995 a 2005 nastal v kategorii využití biomasy (nárůst o 142 %). Dále u bioplynu (o 70 %) a u elektrické energie pocházející z vodních elektráren (o 43 %) (Cenia, 2009). V ČR přicházejí v úvahu tyto hlavní možnosti využívání OZE: Využití pevné biomasy, kapalných biopaliv a bioplynu Využití energie vodních toků v malých vodních elektrárnách Využití energie větru Využití sluneční energie v aktivních solárních systémech, pasivní solární architektuře a fotovoltaických systémech Využití geotermální energie a energie prostředí převážně s použitím tepelných čerpadel 4.1 Cílový podíl OZE v ČR pro rok 2010 Na základě analýz současného využití obnovitelných zdrojů energie v Akčním plánu pro obnovitelné zdroje byl pro rok 2010 doporučen poměrně realistický cílový podíl energie z OZE na tuzemské spotřebě primárních zdrojů ve výši 3,5 %. Při stagnaci spotřeby primárních zdrojů by to v roce 2010 činilo cca 61 PJ, při růstu spotřeby podle optimistického scénáře cca 67 PJ. Uvedená hodnota představuje více než zdvojnásobení podílu obnovitelných zdrojů; a jeho předpokládané relativní tempo nárůstu mezi lety je značně rychlejší než trendy v členských zemích EU. Z analýz současného využití a potenciálů vyplývají následující priority: 1.Jednoznačně nejvyšší absolutní růst podílu na tuzemské spotřebě primárních energetických zdrojů se předpokládá u využití biomasy pro výrobu tepla a elektřiny. V období do roku 2010 bude využívána především odpadní biomasa (ze zemědělství, průmyslu a lesnictví). Bude rovněž třeba věnovat pozornost rozvoji využití pěstovaných energetických dřevin a plodin, které však pravděpodobně začnou hrát významnou roli až po roce Relativní růst podílu solárních tepelných zařízení, využití energie větru, teploty prostředí (tepelná čerpadla) a růst podílu malých vodních elektráren bude v relativním měřítku rovněž 12

14 výrazný, ovšem absolutní podíl těchto obnovitelných zdrojů bude mnohem nižší než podíl biomasy. 3.Ostatní obnovitelné zdroje využití odpadů, využití geotermálního tepla, fotovoltaické systémy a velké vodní elektrárny nebudou hrát v předpokládaném zvýšení výroby energie z obnovitelných zdrojů příliš významnou úlohu. Politika podpory využívání obnovitelných zdrojů se tedy bude muset zaměřit zejména na podporu využití biomasy pro výrobu tepla a elektřiny. Kromě toho bude třeba podporovat i rozvoj slunečních tepelných zařízení, zařízení na využívání energie větru a teploty prostředí (tepelná čerpadla), a rovněž malých vodních elektráren. Ostatní obnovitelné zdroje by však neměly být zcela zanedbávány, protože v období po roce 2010 mohou rovněž nabýt na významu. Tab. 1: Přehled využitelného a ekonomického potenciálu OZE v ČR do roku 2010 (Školská fyzika, 2009) 4.2 Podíl získané elektrické energie z OZE Pokud se zaměříme především na elektrickou energii, tak je získávána v rámci OZE především z velkých vodních elektráren. Další v pořadí je biomasa, následují bioplyn a větrná energie. V grafu č. 1 je dokumentován celorepublikový vývoj. Hodnoty za rok 2007 jsou jen předběžné. Elektřina se také vyrábí z průmyslových a komunálních odpadů, ale jejich celkové hodnoty jsou zanedbatelné. Za poslední tři roky nepřesáhly hodnotu 12 GWh. Lze však předpokládat růst využívání alternativní energie. Elektřina (GWh) GWh Roky Voda Vítr Biomasa Bioplyn Graf 1: Výroba elektřiny z OZE v ČR (údaje z ČSÚ Statistická ročenka 2008) 13

15 Nejvyšší podíl mají tedy vodní elektrárny, které tvoří zhruba 62 % z celkové výroby elektřiny z OZE, dále je biomasa, která tvoří 28 %, bioplyn se 6 %, postupně narůstá využívání větrné energie, která je na 4 %. Další zdroje jako fotovoltaické články a spalování odpadů tvoří cca. 0,5 %. Celkový objem poklesl v roce 2007 o 3,9 %. Do roku 2010 se Česká republika zavázala, že celkový podíl OZE na výrobu elektrické energie bude ve výši 8 %. V současnosti však tato hodnota nepřesáhla ani hranici 5 %. Do roku 2020 je navržena směrnice v rámci Evropské unie, která udává, že podíl výroby elektřiny musí být v tomto roce na hranici 20 %. Každý členský stát si sám stanoví podíl v jednotlivých sektorech (elektřina, vytápění, chlazení), jen v dopravě je pro všechny členské státy hodnota stejná. Pří výpočtech byly zohledněny vlastní zdroje jednotlivých států EU. Pro ČR je tak konečný závazek ve výši 13 %. Do roku 2020 musí být v dopravě v EU využíváno na 10 % OZE. (MZE, 2009) 5 BIOMASA 5.1 Biomasa a její charakteristika Za biomasu v užším pojetí je považována organická hmota rostlinného původu, získaná na bázi fotosyntetické konverze solární energie. Z pohledu agroenergetiky je vhodnější definice biomasy jako substance biologického původu, která zahrnuje rostlinnou biomasu pěstovanou na půdě, hydroponicky nebo ve vodě, živočišnou biomasu, vedlejší organické produkty a organické odpady. K energetickým účelům je biomasa buď záměrně získávána jako výsledek zemědělské nebo lesní výroby, nebo jde o využití odpadů ze zemědělství, lesního hospodářství a potravinářské výroby. Biomasu pro energetické účely můžeme získat i z průmyslové výroby, z komunálního hospodářství, z údržby péče o krajinu. S ohledem životní prostředí a ochranu neobnovitelných přírodních zdrojů se předpokládá, že energetické využití biomasy bude alternativním obnovitelným energetickým zdrojem a nahradí v budoucnu podstatnou část mizejících neobnovitelných klasických zdrojů energie ( uhlí, ropné produkty, zemní plyn ). Přestože roční celosvětová produkce energeticky využitelné biomasy převyšuje téměř desetkrát svým energetickým potenciálem roční objem světové produkce ropy a zemního plynu, je podíl obnovitelných zdrojů energie, kam biomasa patří, na celkové spotřebě energie poměrně malý. Využití biomasy k energetickým účelům je limitováno: využitím orné půdy pro potravinářské účely, produkcí krmiv pro hospodářská zvířata a zajištěním surovin pro průmyslové účely, zvýšením kapitálových vkladů do výroby a zpracování biomasy, rozšířením produkční plochy nebo zvyšováním intenzity produkce biomasy, konkurencí v oblasti cen v porovnání s cenami energií z klasických primárních zdrojů, nerovnoměrným rozmístěním zdrojů biomasy a energetických spotřebičů, obtížemi s akumulací, transportem a distribucí získané energie z biomasy. Naproti tomu výhody využití biomasy k energetickým účelům budou mít stále významnější roli zejména z důvodů: menších negativních dopadů na životní prostředí ( snížení skleníkových plynů i dalších emisí, příznivý vliv na hospodaření v krajině ), obnovitelného charakteru biomasy, zdroje biomasy nejsou lokálně omezeny, 14

16 péče o krajinu, kterou řízená produkce biomasy pomáhá dotvářet, možnosti účelně využít spalitelné, někdy i toxické odpady a tím významně snížit prostor pro skladování popelovin a nespalitelných zbytků, příznivého ovlivnění zahraniční platební bilance státu ( tuzemský zdroj energie ), možnosti diverzifikovat činnosti regionálních podniků, využití nadbytečné zemědělské půdy k nepotravinářským účelům, snížení nákladů na provoz venkovských domácností, zvýšení zaměstnanosti venkovského obyvatelstva při podnikatelském způsobu výroby energie z biomasy, decentralizace výroby elektřiny, která omezuje monopolní postavení velkovýrobců a distributorů, pokud je vhodně upraveno legislativní prostředí. Až do 50. let 20. století si zemědělské podniky a venkovská sídla zajišťovaly z větší části své energetické potřeby využitím biomasy z vlastních zdrojů. V historických dobách sloužilo odhadem až 40% plochy zemědělské půdy pro tyto účely, především pro chov tažných zvířat. Současný technický rozvoj a zvyšující se vstupy dodatkové energie umožnily zlepšit využití produkčního potenciálu nových druhů rostlin a živočichů a plně využít zemědělskou půdu k produkci potravin. Nadprodukce potravin a rychlý technický a technologický pokrok v zemědělství umožňují vrátit část zemědělské půdy původnímu účelu, tj. krytí části energetických potřeb zemědělství a venkova. Způsoby využití biomasy k energetickým účelům Způsoby využití biomasy k energetickým účelům závisí na fyzikálních a chemických vlastnostech použité biomasy a formě jejího získávaní ( tab. č. 1 ). Jsou dle členění VÚZT následující: Typy konverze biomasy Způsob konverze biomasy Energetický výstup Odpadní materiál nebo druhotná suroviny spalování teplo vázané na nosič popeloviny Termochemická konverze ( suché procesy ) zplynování generátorový plyn dehtový olej uhlíkaté palivo pyrolýza generátorový plyn dehtový olej pevné hořlavé zbytky anaerobní fermentace bioplyn fermentovaný substrát Biochemická konverze ( mokré procesy ) aerobní fermentace teplo vázané na nosič fermentovaný substrát alkoholová fermentace ethanol metanol vykvašený substrát Fyzikálně-chemická konverze Tab.č.1 Způsoby využití biomasy esterifikace bioolejů metylester biooleje glycerin Vlhkost biomasy Nejvýznamnější vlastností biomasy je její vlhkost. Obsahuje poměrně vysoký a proměnný obsah vody. Voda v biomase snižuje poměr využitelného tepla a hmotnosti ( spalné teplo ). Rovněž při jejím odpaření se spotřebuje část tepla ( projeví se snížením výhřevnosti ). Vlhkost paliva snižuje účinnost spalovacího zařízení a zvyšuje se množství spalin. Je proto výhodné spalovat co nejsušší biomasu. 15

17 Energetické využití biomasy Přestože existuje více způsobů využití biomasy k energetickým účelům, v praxi převládá ze suchých procesů spalování biomasy, z mokrých procesů výroba bioplynu anaerobní fermentací vlhké biomasy. Z ostatních způsobů dominuje výroba metylesteru kyselin bioolejů získaných v surovém stavu ze semen olejnatých rostlin. Vhodnost aplikace různých způsobů konverze biomasy k energetickým účelům dle Výzkumného ústavu zemědělské techniky je uvedena v tab. č. 2. Ostatní procesy Suché procesy Mokré procesy Druh biomasy Esterifikace bioolejů Získávání odpadního technologického tepla Spalování Zplynování Pyrolýza Alkoholové kvašení Aerobní fermentace Anaerobní fermentace Energetické plodiny lignocelolózové (dřevo, pícniny, sláma, obiloviny) Olejnaté plodiny (řepka, slunečnice, len) Energetické plodiny škrobnaté nebo cukernaté (brambory, cukrová řepa, obiloviny) Odpady z živočišné výroby (exkrementy, mléčné odpady) Organický podíl komunálních odpadů Organický odpad z potravinářské nebo jiné průmyslové výroby Odpady z dřevařských provozoven Odpady z lesního hospodářství Rostlinné zbytky ze zemědělské prvovýroby a z péče o krajinu Tab. č. 2 Vhodnost aplikace různých způsobů konverze biomasy k energetickým účelům Legenda: 0- technicky obtížně nebo zcela nezvládnutelné 1- technicky zvládnutelná technologie, avšak v praxi nepoužívaná 2- technologie vhodná jen pro specifické technologicko-ekonomické podmínky 3- nejčastěji využívaná technologie Formy biomasy využitelné k energetickým účelům Energetickou biomasu člení VÚZT do následujících skupin: fytomasa s vysokým obsahem lignocelulózy, fytomasa olejnatých plodin, fytomasa s vysokým obsahem škrobu a cukru, organické odpady živočišného původu, směsi různých odpadů. Z technologického hlediska existují 2 hlavní skupiny zdrojů energetické biomasy: biomasa záměrně produkovaná k energetickým účelům: - energetické dřeviny ( topoly, vrby, olše, akáty a další dřeviny ), 16

18 - obiloviny ( ozimé žito, triticale- celé rostliny ), - olejnaté rostliny ( řepka olejná, slunečnice, len, krembe, lnička setá ), - okopaniny ( brambory, cukrová řepa ), - travní porosty ( ozdobnice čínská, lesnice rákosovitá, kostřava rákosovitá, psineček bílý, ovsík vyvýšený, trvalé travní porosty ), - ostatní rostliny ( konopí seté, čiroky, laskavec, krmný sléz, komonice bílá, jestřabina východní, topinanbur hlíznatý, mužák prorostlý, šťovík krmný, bělotrn kulatohlavý, boryt barvířský, topolovka růžová ). biomasa odpadní: odpady a druhotné suroviny ze zemědělské prvovýroby a údržby krajiny (sláma obilná, kukuřičná, řepková, zbytky z lučních a pastevních areálů, odpady ze sadů, chmelnic, vinic, travní porosty úhorů, zbytky po likvidaci křovin a lesních náletů, parkové travní porosty ), odpady ze živočišné výroby (exkrementy z chovů hospodářských zvířat, hnůj, kejda, zbytky krmiv ), komunální odpady z venkovských sídel (kaly odpadních vod, organický podíl tuhých komunálních odpadů ), organické odpady z potravinářských a průmyslových prvovýrob ( odpady z provozů na zpracování a skladování rostlinné a živočišné produkce, odpady z dřevařských provozů, jako jsou odřezky, hobliny, piliny), odpady z lesního hospodářství (dřevní homta z lesních probírek, kůra, větve, pařezy, kořeny po těžbě, palivové dřevo, manipulační odřezky, klest ). Energetickým využíváním biomasy se pro účely energetické statistiky rozumí spalování dřevní a rostlinné hmoty včetně celulózových výluhů, a to jak samostatné, tak spolu s neobnovitelnými palivy za účelem výroby elektřiny či tepla. Pracovně je biomasa zjednodušeně rozdělována na následující kategorie: palivové dřevo; dřevní odpad, piliny, kůra, štěpky, zbytky po lesní těžbě; rostlinné materiály; energetické plodiny, brikety a pelety; celulózové výluhy; dřevěné uhlí. Základní výhodou biomasy je její nefosilní původ a obnovitelnost. Z hlediska emisí oxidu uhličitého, který je hlavním plynem, způsobujícím tzv. skleníkový efekt, se biomasa chová neutrálně při udržitelném přístupu, kdy nejsou zdroje biomasy extrémně vyčerpány se jedná o uzavřený cyklus, kdy je CO 2 uniklý do atmosféry při spalování pohlcen nově dorůstající biomasou, kterou je možno dále energeticky využít. Biomasa je v současné době obnovitelným zdrojem s nejvyšším podílem na spotřebě primárních energetických zdrojů. Mimo decentralizované využívání biomasy ve formě palivového dřeva v lokálních topeništích a několika desítkách tisíc malých zplyňovacích kotlích na dřevo bylo v ČR v posledních cca 15 letech realizováno několik desítek malých obecních a průmyslových výtopen na biomasu (dřevní štěpka, sláma, odpadní dřevo). Biomasa je využívána i pro výrobu elektřiny v teplárnách či pro spoluspalování s fosilními palivy v některých uhelných elektrárnách vybavených fluidními kotli. Z biomasy a bioplynu bylo v roce 2004 vyrobeno cca 732 GWh elektřiny, což je 1,06 % hrubé domácí spotřeby elektřiny (podíl vodních elektráren byl 2,94 %, podíl větrné energie 0,014 %). V ČR se v roce 2004 vyrobilo cca 125 tis. tun dřevních briket a cca 13 tis. tun pelet. Z toho cca 65 % briket a 70 % pelet bylo určeno na vývoz. Biomasa má ze všech druhů OZE v ČR nejvyšší potenciál využití a také nejvyšší současný podíl v energetické bilanci v roce 2004 měla pouze biomasa cca 2,2% podíl na spotřebě primárních energetických zdrojů. Ten má navíc rostoucí tendenci. 17

19 ČR patří podle různých analýz mezi země s relativně vysokým potenciálem biomasy. Podle údajů sdružení CZ BIOM se dostupný potenciál biomasy a bioplynu pohybuje ve výši cca 134 PJ, což je cca 7,2 % současné spotřeby primárních energetických zdrojů. Významný podíl na celkovém potenciálu biomasy mají energetické rostliny a plodiny (Příručka OZE, 2006). Tab. 7: Dostupný potenciál využití biomasy v ČR (Biom, 2009) V roce 2007 došlo k meziročnímu zvýšení výroby elektřiny z biomasy z 731 GWh na 968 GWh. Zčásti je to také tím, že přibyli noví výrobci (veřejné teplárny) spoluspalující biomasu s uhlím. V roce 2007 bylo vyrobeno celkem TJ tepelné energie, z toho byla většina využita ve vlastním závodě. Energie obsažená v biomase využité v roce 2007 k výrobě tepla činila 21 PJ (Soveko, 2009). V České republice je tradičně ve velké míře využívána anaerobní fermentace jako součást technologie komunálních ČOV. Bioplyn zde vyrobený je především používán pro vlastní potřebu provozů (vyhřívání reaktorů, vytápění objektů, ohřev teplé vody). Velmi dramatický rozvoj zažívá v současné době výstavba bioplynových stanic. Ta svoji dynamikou předčila i rozvoj využívání skládkového plynu, který byl dominantní zvláště v předchozích letech. V roce 2007 bylo k energetickým účelům využito 150,5 mil. m 3 bioplynu, což je o 20 % více než v loňském roce (122,9 mil. m 3 ). Nejvíce se na tomto nárůstu podílela produkce bioplynových stanic, kde objem vyrobeného bioplynu vzrostl na 28 mil. m 3. Energetický obsah veškerého využitého bioplynu činil v roce GJ. Vyrobená tepelná energie je především využívána pro vlastní potřebu provozů, což je dáno hlavně umístěním skládek, ČOV a dalších bioplynových stanic mimo hlavní zástavbu obce (Soveko, 2009). Biomasa záměrně produkovaná k energetickým účelům, energetické plodiny: lignocelulózové olejnaté dřeviny (vrby, topoly, olše, akáty) obiloviny (celé rostliny) travní porosty (sloní tráva, chrastice, trvalé travní porosty) ostatní rostliny (konopí seté, čirok, křídlatka, šťovík krmný, sléz topolovka) řepka olejka, slunečnice, len, dýně (semeno) škrobno-cukernaté brambory, cukrová řepa, obilí (zrno), topinambur, cukrová třtina, kukuřice Tab. 2: Energetické plodiny (Centrum pro obnovitelné zdroje, 2009) 18

20 Možnosti využití biomasy a přehled technologií Z energetického hlediska lze energii z biomasy získávat zejména termo-chemickou přeměnou, spalováním. Výhřevnost je dána množstvím tzv. hořlaviny (organická část bez vody a popelovin, směs hořlavých uhlovodíků - celulózy, hemicelulózy a ligninu). Biomasa je podle druhu spalována přímo, nebo jsou spalovány kapalné či plynné produkty jejího zpracování. Od toho se odvíjejí základní technologie zpracování a přípravy ke spalování: termo-chemická přeměna bio-chemická mechanicko-chemická přeměna pyrolýza (produkce plynu, oleje) zplyňování (produkce plynu) Tab. 3: Technologie zpracování (Vráblíková, 2000) fermentace, alkoholové kvašení (produkce etanolu) anaerobní vyhnívání, metanové kvašení (produkce bioplynu) lisování olejů (produkce kapalných paliv, oleje) esterifikace surových bio-olejů (výroba bionafty a přírodních maziv) štípání, drcení, lisování, peletace, mletí (výroba pevných paliv) Obr. 2: Možnosti využití biomasy (Centrum pro obnovitelné zdroje, 2009) Z energetického hlediska je i dnes základním a nejčastějším konečným využitím biomasy její spalování. Je podle své formy spalována buď přímo, nebo jsou spalovány plynné či kapalné produkty jejího zpracování. 5.2 Energetické rostliny S rozvojem využití obnovitelných zdrojů energie úzce souvisí rozšiřování pěstování biomasy. V současnosti se biomase využívá především pro spalování. I když v současném období je jejím zdrojem zejména biomasa odpadní pro předpokládaný rozvoj fytoenergetiky ji nebude potřebné množství, ale bude nutno zajistit cílené pěstování rostlin k energetickým účelům. Problematikou energetických rostlin se zabývá v ČR Výzkumný ústav rostlinné výroby v Praze Ruzyni, jehož výsledky výzkumu sloužily jako podklad pro zpracování kap.č.8. Dále se uvedenou problematikou zabývají Výzkumný ústav lesního hospodářství a myslivosti pracoviště Uherské Hradiště, Výzkumný ústav okrasného zahradnictví Silva Tarouci Průhonice, Jihočeská universita a Výzkumný ústav zemědělské techniky. 19

21 Pro energetické využití je možno využívat celou řadu různých energetických rostlin, které můžeme členit na: Byliny Dřeviny jednoleté víceleté vytrvalé nedřevnatějící energetické rostliny. rychlé rostoucí dřeviny, cílené pěstování dendromasa z lesní půdy. Možnosti pěstování energetických rostlin v ČR Pro pěstování energetických rostlin lze v prvé řadě využít antropogenní půdu. Jedná se o pozemky výsypek, rekultivované plochy, půdu v oblastech s vyšší imisní zátěží, půdu v průmyslových oblastech, kde je nebezpečí případné kontaminace potravinářské produkce. Energetické rostliny lze pěstovat i v marginálních oblastech, kde je ekonomika tržních plodin neefektivní. Krom pěstování energetických rostlin na antropogenní půdě a marginálních oblastech lze pro pěstování energetických rostlin využití i zemědělskou půdu. Výměra ČR je v současné době asi 4,3 mil. Ha, z toho je asi 3,1 mil. půdy orné. Přebytek potravin ne světovém trhu nutí zemědělce uvádět půdu do klidu. Rovněž zvyšování intenzity rostlinné a živočišné produkce a zvýšení konkurenceschopnosti zemědělských produktů sebou přináší nutnost omezení potravinářské produkce na části zemědělské půdy. Přibližný odhad této přebytečné půdy činí v ČR 400 tisíc 1,0 mil. ha. Tuto přebytečnou půdu nelze ihned v plném rozsahu využít pro produkci energetických rostlin, ale možnosti jsou pro postupné ověřování a zavádění energetických plodin do pěstování i v rámci osevních postupů. Jednoleté rostliny pro využití v energetice Obiloviny V současném období je z obilovin energeticky využívaná sláma, která je vedlejším produktem při pěstování obilovin na zrno. Nejvíce se používá slámy pšeničné, lze ale využít i slámu žitnou, ječnou, případně i ovesnou, není-li využívána ke krmení zvířat. Sláma se využívá ke spalování v kotelnách. Krom slámy lze pro energetické účely využít i celé obilní rostliny, případně i zrno. Pěstování obilovin k energetickým účelům má oproti jiným plodinám své přednosti. Jedná se o plodiny, jejichž pěstování a technologie sklizně je zemědělcům dobře známa. Produkci obilovin pro energetické využití lze zajistit bez větších investic, protože mají k dispozici potřebnou techniku. Obiloviny mají své místo v ovesných postupech, takže při jejich zařazení pro energetické účely, nevzniká časová ztráta do prvního výnosu. To je důvodem, že pěstování obilovin je jedna za nejvýhodnějších variant pro cílené pěstování uvažovaných energetických plodin. Pro sklizeň celých rostlin, je třeba požít speciálních postupů k získání směsi slámy a zrna. 20

22 Jako nejvhodnější jsou pro energetické účely doporučovány ozimě žito (uznané odrůdy Daňkovské nové, Beskyd, Albeno, Selgo) a zejména triticale (uznané odrůdy Modus, Kolor, Disko). Celková produkce suché hmoty energetických obilovin se pohybuje kolem t/ha. Vlastnosti obilovin jako paliva Spalování biomasy je závislé na jejím chemickém složení a fyzikálních vlastnostech. Obiloviny mají nízkou objemovou hmotnost a rychlou, energeticky málo náročnou zplynovatelnost. Při spalování obilovin tvoří velmi dlouhé plameny a tomu musí být přizpůsobeno i spalovací zařízení. Výhřevnost slámy a celých rostlin obilovin je v průměru jen málo nižší než u dřeva, rašeliny a hnědého uhlí. Dřevěné uhlí, černé uhlí a koks mají zhruba dvojnásobnou výhřevnost. Topný olej má oproti slámě a obilí téměř trojnásobnou výhřevnost. Důvodem nižší výhřevnosti je obsah vody, u stébelnin je v suchém stavu asi 15 20%. Výhřevnost se pohybuje přibližně od 12 do 15 MJ/kg, což zhruba odpovídá různým kvalitativním třídám hnědého uhlí. Vlhkost slámy by měla být co možná nejnižší. Objemová hmotnost se pohybuje zhruba od 40 kg/m³ u řezané slámy, přes 150 kg/m³, k 600 až 1000 kg/m³ u briketových a peletovaných paliv. Kukuřičná sláma Kukuřice patří mezi jednoleté plodiny a zvyšuje se podíl jejího využití ne zrno. Pro energetické účely lze využít kukuřičnou slámu. Slámu kukuřice lze rozřezat ne hrubou řezanku a využití ji k přímému spalování obdobně jako dřevní štěpku. Obdobě lze využít i kukuřičná vřetena po vymlácení zrna. Konopí seté (Cannabis sativa L.) Konopí seté je všestranně využitelná plodina, jejíž pěstování má v českých zemích tradici, Využití: perspektivní pro energetické účely, pro technické zpracování. Semeno: v průmyslu potravinářském (výroba tuků, pivo), chemickém (mýdlo, barvy, laky, olej na mazání), textilním (oblečení, lůžkoviny, jemné ručníky, čalounický materiál, tapety, koberce, apod.), v lékařství (fytin chudokrevnost atd.) a kosmetika (kyselina gamalinelová). Sláma: celulóza (výroba chemikálií, umělých hmot, vláken, papír), Vlákna (lána, provazy, popruhy, nitě, plachty, plátno, nábytkové látky teplé izolace apod.). Pazdeří podestýlka, spalování, těsnící materiál. Plevy obsahují kys. Kanabidiovou (silný baktericidní účinek antibiotikum). 21

23 Pokrutiny krmivo. Pro přímé spalování lze využít i pazdeří a další odpady ze zpracování konopí na vlákna či papír. Velmi dobré výsledky byly získány ze spalování celých rostlin, neboť konopí mí velmi dobrou energetickou výtěžnost, spalné teplo dosahuje až 18 MJ/kg. S konopím bylo uvažováno i jako s možný zdrojem rostlinné buničiny pro výrobu benzinu, metanolu a plynu. Je teplomilnou rostlinou, ale daří se mu velmi dobře i ve vyšších polohách. Na půdu má značné nároky, vyžaduje úrodné, hluboké a zpracovatelné půdy hlinité a písčitohlinité s nízkou podzemní vodou, dobře vyhnojené a bohatě zásobené humusem. Konopí se dá pěstovat při nižších výnosech i na horších půdách v chladnějších oblastech. Je náročné na vodu. Konopí je jednoletá dvoudomá rostlina. Samčí rostliny jsou vyšší a štíhlejší a dříve dozrávají. Samičí rostliny jsou nižší, silnější a více olistěné. Lodyhy dosahují výšek od cm. Vytváří velké množství nadzemní hmoty. Konopí má kulovitý kořen sahající do hloubky cm, na hlubokých půdách až do 2 metrů. Výnosy nadzemní suché hmoty se pohybují od 8,5 16t/ha. Konopí seté se zaměňovalo ze konopí indické, které má obsah THC (tetrahydrocanabiol) řádově vyšší než konopí seté. V r byly uznány v ČR 2 nové odrůdy, které nepřekračují hranici 0,03% látek THC v sušině. Jsou to: Juso 11, původem z Ukrajiny, Beniko z Polska, vznikla výběrem z krajových odrůd. V listinách odrůd je ve východní a západní Evropě zaneseno 44 průmyslových odrůd. Čiroky (Sorghum) Rostliny čirokovité jsou teplomilné plodiny dobře snášející sucho. Jednoleté byliny s bohatě rozvětveným hluboko kořenícím kořenovým systémem. Jsou vysoké 1 až 3m i více. Na půdě jsou čiroky poměrně nenáročné, přesto vysoké výnosy poskytují jen na strukturních půdách. Použití: Zrno: krmivářské účely, v potravinářství (lihovary, škrobárny) Stéblo: krmivářské účely, lihovarnictví, spalování (spalné teplo stébel 17,59 kj/g) Pro energetické účely lze využít čirok súdánskou trávu (Sorghum Bulhare var. Sudananse) Povolené odrůdy: súdánská tráva Hyso 2 kříženec čiroku a súdánské trávy. Čirok súdánská tráva je vhodný pro energetické účely proto, že se jedná o vysokou rostlinu dosahující až 3 m výšky a poskytují vysoké výnosy. Čirok Hyso dosahuje dobrých výnosů nejen na zemědělské půdě, ale i na antropogenních zrekultivovaných půdách. Při pokusech na Chomutovsku dosahoval výnos t suché hmoty z ha. Laskavec (Amaranthus L.) Pochází z jižní a střední Ameriky. Jedná se o starou, výživářsky hodnotnou plodinu, která má optimálně vyvážený poměr sacharidů. Amarantu je vysoce vzrůstná rostlina. Po oddělení semen zbývá velké množství nadzemní hmoty, kterou lze výhledově zvažovat pro 22

24 přímé spalování. Za účelem fytoenergetiky byl již amarantu záměrně pěstován, poskytoval fytoenergetiky bude výhodnější využívat slámu amarantu, až po vymlácení semene. Výnos semene v tříletém průměru v ČR dosáhl 3,12 t/ha. Amarantus je jarní jednoletá rostlina, teplomilná a úsporně hospodařící s vláhou. Hodí se pro kukuřičné a řepařské výrobní oblasti. Kulturní druhy, u nás pěstované pro produkci semene mají semena světlá a tím se liší od plevelných. U nás se osvědčil druh Amaranthus cruentus, neboť je nejlépe přizpůsobivý pro naše podmínky. Z tohoto druhu se pěstují odrůdy Oppid vyšlechtěný v Olomouci a K- 283 odrůda vhodně do sušších oblastí. Sléz přeslenitý krmný sléz (Malva verticillata L.) Mezi jednoleté krmné plodiny patří i krmný sléz. U nás je povolena odrůda Dolíny. Krmný sléz patří mezi jednoleté plodiny, Je vysokou, hojně se rozvětvující rostlinou, poskytující velké množství biomasy. Vytváří dobře zapojený porost, takže pozemek odolává plevelům. Je ověřován i jako plodina pro energetické využití. Sklizeň krmného slézu pro účely fytoenergetiky se provádí při jeho plném dozrání, kdy je celá nadzemní hmota jež dostatečně vyschlá. Sklizené semeno lze využít též ke krmení, nebo pro následný výsev. Slámu lze pak sebrat a lisovat do obřích balíků, obdobně jako při sklizni slámy. Pro přímě spalování lze využívat též celé rostliny slézu, včetně semene. Průměrné výnosy suché hmoty krmného slézu se pohybují od cca 8 do 12t/ha. Pěstování slézu k energetickým účelům nevyžaduje žádnou zvláštní technologii a ni specielní mechanizaci. Lze proto jeho pěstování k těmto účelům plně doporučit a to na většině oblastí v celé ČR, daří se mu dobře i ve vyšších polohách. Hořčice sareptská syn. Brukev sítinovitá (Brassica juncea L.) Hořčice sareptská se pěstuje jen zřídka a to převážně pro potravinářské účely, hlavně pro výrobu kremžské hořčice. V ČR se pěstuje odrůda Vitasso. Hořčice sareptská má mohutný vzrůst, dosahuje výšky až 1,8 2 m, má statnou rozvětvenou lodyhu. Pro tento vysoký vzrůst ji lze považovat za vhodnou plodinu i pro energetické účely, k přímému spalování. K tomu je vhodná zejména sláma, po vymlácení semen, avšak bylo by možné používat i celou nadzemní hmotu, včetně semen. Při sklizni celých rostlin k energetickým účelům, lze také sklidit porost před plným dozráváním silážní řezačkou a vytvořit tak určitý druh palivové štěpky. Výnosy semen se pohybují od 1,8-2 t/ha. Výnosy nadzemní hmoty, tj. slámy závisí na půdní úrodnosti a intenzitě hnojení. Zpravidla lze počítat s výnosy slámy 6 8 t/ha, což spolu s výnosy semene představuje výnosy nadzemní hmoty až 19 t/ha. Sláma olejnin Olejniny se u nás pěstují pro získání olejnatých semen. Vyznačují se statným vzrůstem, takže po vymlácení zbývá velký podíl nadzemní hmoty, tj. slámy. Sláma olejnin není však většinou vhodná pro krmení, je určitým druhem odpadu. Lze ji využít pro energetické účely, pro přímé spalování. 23

25 Řepka olejka (Brassica napus L. var. Napus) Řepka olejka se pěstuje pro semena, z nichž se vyrábí kvalitní olej. V poslední období se řepkové oleje (MEŘO) využívají ve velké míře pro výrobu bionafty. Řepka se u nás pěstuje ve 30 odrůdách, z nichž je 7 jarních a zbývajících 23 je řepka ozimná. Jedná se vesměs o nové odrůdy, uznané v letech 1990 až Pro energetické účely je vhodná veškerá řepková sláma. Sláma se převážně lisuje do balíků. Ozimná řepka vytváří větší celkovou nadzemní hmotu než řepka jarní, proto je pro fytoenergetiku výhodnější. Výnosy řepkové slámy se pohybují od cca 2,8 až do 4,5 t/ha. Efekt pěstování řepky spočívá především ve výnosech olejnatých semen. Krambe habešská Kartán habešský (Crambe abyssinica (L.) Hochs) Krambe je jarní olejnina v ČR málo rozšířená. V současné době není zaregistrována žádná uznaná odrůda. Krambe má poměrně velmi krátkou vegetační dobu. Výnosy semen se pohybují od 1,2 do 2,4 t/ha a slámy od cca 1,4 do 3,2 t/ha. Celkován nadzemní suchá hmota dosahuje tudíž v dobrých podmínkách jen cca 4,5 5,3 t/ha, což není pro fytoenergetické účely významná. Pěstování krambe proto nelze pro výhradní uplatnění ve fytoenergetice doporučit, ale jeho slámu lze úspěšně využívat. Světlice barvířská Saflor (Carthamus tinctorius L.) Tato hvězdicovitá máloobjemová olejnina je pro fytoenergetiku méně významná. Pro přímé spalování se doporučuje využívat slámu a to v návaznosti na pěstitelské plochy zaměřené na produkci semene. Saflor je plodina teplomilná, s delší vegetační dobou. Je povolena odrůda Sabina. Výnosy saflorové slámy se pohybují kolem 4 5 t/ha. Tato sláma má poměrně vysoké spalné teplo (cca 17,8 MJ/kg), a proto ji lze ke spalování doporučit. Len setý olejný (Linum usitatissimum L.) Len olejný má pro přímé splování význam jen jako vedlejší produkt, tj. při využívání slámy, po oddělení olejnatých semen. Sláma obsahuje též určité množství vlákna. Sláma je poměrně energeticky bohatá a proto ji lze k energetickým účelům plně doporučit. Len olejný se u nás pěstuje ve dvou povolených odrůdách: Atlante a Flanders. Lnička setá (Camelina sativa (L.) Crantz) Lnička patří ke starým kulturním rostlinám pro produkci oleje. Lnička se dá charakterizovat jako skromná plodina d velmi krátkou vegetační dobou, je vysoká 60 až 120 cm. Řadíme je mezi máloobjemové plodiny, pro fytoenergetiku má jen okrajový význam. Ze lničky využít hlavně slámu. Pro relativně nízké výnosy slámy 2,5 3,5 t/ha má pouze okrajový význam. Z odrůd je u nás registrovaná odrůda Hoga. Ve státních odrůdových zkouškách je také odrůda Svalf, obě odrůdy pochází z Dánska. 24

26 Využití produktu: Semeno potravinářský průmysl (odbourávání cholesterolu), kosmetika, zpracovatelský průmysl (výroba barev, laků, fermeží, mýdel biodiesel). - Pokrutiny, extrahované šroty krmivo. Sláma výroba kartáčů a košťat, - spalování (spalné teplo slámy = 18,84KJ/g semene = 26,36KJ/g), výroba buničin. Slunečnice Slunečnice je naše významná olejnina. Po sklizni hlavního produktu, olejnatého semene, zbývá velké množství nadzemní hmoty. Jde především o slámu, ale rovněž o slunečnicové úbory, které zůstanou po vydrolení nažek. Tyto zbytky po sklizni slunečnice ne zrno při plné zralosti lze využívat pro přímé spalování. Je však třeba, aby tato hmota byla dostatečně vyschlá a upravená do vhodných tvarů, např. rozřezáním na hrubou řezanku, což lze považovat za určitou obdobu dřevní štěpky. Rostliny víceleté a vytrvalé Pro energetické účely jsou významné rostliny vytrvalé a víceleté, které vytváří dostatečné množství celkové nadzemní fytomasy (cca od 10 t/ha suché hmoty). Produkce víceletých a zejména vytrvalých rostlin je pro energetické účely efektivnější z důvodu, že není nutná každoroční opakovaná kultivace, jako při pěstování rostlin jednoletých. Vytrvalé rostliny lze pro energetické účely využívat buď částečně, jako vedlejší produkt, nebo jejích nadzemní hmotu. Tyto rostliny pak nemají další jiné využití, ale výhradně energetické. Prostory víceletých a vytrvalých rostlin v prvém roce zpravidla neposkytují produkci, musí řádně zakořenit a vytvořit zapojený porost. Porost lze považovat za produkční až rok následující. Pupalka dvouletá (Oenothera biennis L.) Pro energetické účely lze využívat pouze vedlejší produkt, tj. slámu. U nás je pěstována jako léčivá rostlina. Její olejnatá semena obsahují řadu vynikajících přírodních látek, které ochotně zpracovává farmaceutický průmysl. Tato rostlina je u nás známá jako planě rostoucí. Na jaře druhého roku vytvoří vysokou, větvící se lodyhu s četnými plody. Po výmlatu semen zbývá značné množství slámy, kterou lze výhodně využívat pro přímé spalování. Tuto slámu lze rovněž sbírat a slisovat, jako slámu obilní a využívat ji ke spalování tam, kde jsou k tomu vhodné podmínky. Zkušenosti s využíváním slámy pupalky nejsou dosud u nás dosahující, ale vzhledem k předpokládané perspektivě této vynikající léčivky, je účelné na ni upozornit i z hlediska možností jejího využívání ve fytoenergetice. Výnosy pučálkové slámy, využitelné pro přímé spalování, jsou odhadovány na 4 5 t/ha. Komonice bílá (Meliotus alba Medikus) Komonice je jetelovina, s nižší krmnou hodnotou. Vydrží na stanovišti až 8 let, dobře obrůstá. Pro energetické účely je komonice perspektivní pro svůj vysoký vzrůst a silnou, hustě se větvící lodyhu. V příznivých podmínkách dosahuje výšky i přes 2,5m. 25

27 Komonici pro přímé spalování lze sklízet pouze jednou do roka, kdy je nadzemní hmota většinou nejsušší. Lze ji slisovat do balíků, nebo rozřezat a vytvořit tak určitý druh štěpky. Plný výnos nadzemní hmoty poskytuje komonice od druhého roku, kdy dociluje výnosů cca 12 až 15 t suché hmoty z 1 ha. Jestřabina východní (Galega officinalis L.) Jestřabina je jetelovina a léčivka (alkaloid-galegin). Hodnota její píce je podřadná. Pro energetické účely je však lze využívat. Sklízí se před plným dozráváním, kdy se ještě semena nevydrolují, ale když jsou lodyhy již značně zdřevnatělé. Jestřabina poskytuje kolem 10 t suché hmoty z 1 ha. Topinambur hlíznatý (Halianthus tuberosu L.) Topinambur je známý především pro pěstování hlíz (krmení lesní zvěře i ro potravinářské účely). Je vytrvalou, hvězdnicovitou rostlinou. Dorůstá výšky až 2,5 m. Lodyhy jsou pevné, přímé, v horních částech se větví. Nadzemní hmotu lze sklízet ke krmení, ale i využít pro energetické účely. Výnosy celkové suché hmoty nadzemních partií topinamburu lze odhadnout na 8 10 t/ha. Pěstování topinamburu pro energetické účely se jeví jako výhodné, neboť se jedná o rostlinu vytrvalou, snadno se udržuje a nevyžaduje žádné speciální ošetřování, s relativně dobrým výnosem suché hmoty. Má nejnižší nároky na spotřebu energie jejím zapracováním na fytopalivo, tj. řezání, rozmělňování a briketování. Šťovík krmný (Rumex tianshanicus x Rumex patientia) Krmný šťovík je druh kulturní plodiny, vyšlechtěné v Rusku, křížením šťovíku ťanšanského a šťovíku zahradního. Šťovík krmný je vytrvalá plodina, obrůstá, na stanovišti jej lze pěstovat až 18 let. Je to statná, vysoká rostlina, která od 2. roku po založení kultury dosahuje zpravidla kolem 2 m. Krmný šťovík byl vyšlechtěn původně pro účely pícninářské. Má velmi vysokou krmivářskou hodnotu a to jak zelené hmoty, tak plodů. Velmi dobře se proto hodí do siláže. Šťovík lze sklízet na zeleno až 3 5x do roka a využívat jej pro krmení, ale i ve fytoenergetice, neboť v tomto zeleném stavu je velmi vhodný jako surovina pro výrobu bioplynu. Výnosy zelené hmoty se údajně pohybují od 180 až 250 t/ha. Zásadní význam pro fytoenergetické účely, k přímému spalování, má šťovík krmný. Pro přímé spalování lze šťovík sklízet jako celou nadzemní hmotu, včetně plodů. Pokud je účelné získat sklizeň plodů, lze šťovík vymlátit a plody využít ke spalování. Při sklizni celkové nadzemní hmoty dosahuje krmný šťovík při dozrání vysokých výnosů, od cca 15 až 25 t/ha suché hmoty. Suchou nadzemní hmotu lze pro energetické účely slisovat do balíků, nebo rozřezat na štěpku. Suchá fytomasy šťovíku krmného má značný energetický obsah. Měřením spalného tepla byly stanoveny hodnoty kolem 17,5 18 MJ/kg suché hmoty. Krmný šťovík je tudíž i z hlediska energetického obsahu perspektivní rostlinou pro přímé spalování k získané tepelné energie. 26

28 Mužák prorostlý (Silphium perfoliatum L.) Mužák je hvězdicovitá, žlutá kvetoucí vysoká rostlina dosahující často 1,8 až 2,5 m výšky. Má statnou rozvětvující se lodyhu a vyznačuje se proto vysokou tvorbou nadzemní hmoty. U nás se pěstuje jako okrasná rostlina a to jen zřídka. Pro svůj robustní vzrůst se může mužák uplatnit jako rostlina energetická, neboť dosahuje poměrně vysokých výnosů, cca t/ha suché hmoty. Mužák je rostlina víceletá, což je pro energetické účely výhodné. Bělotrn kulatohlavý (Echinops sphaerocephalus L.) Bělotrn je hvězdicovitá vytrvalá rostlina, která u nás roste v některých, zejména sušších lokalitách planě. Jen zřídka se pěstuje jako medonosná nebo okrasná rostlina. Pro energetické účely se jeví bělotrn vhodný pro svou vysokou pevnou lodyhu, snadno a dobře vysychavou. Má vysoký energetický obsah, neboť při stanovení spalného tepla byly zjištěny vysoké hodnoty a to až 19,6 MJ/kg suché hmoty. Lze předpokládat výnos nadzemní suché hmoty cca t/ha. Boryt barvířský (Isatis tinctoria L.) Boryt patří mezi rostliny brukvovité. Dosahuje výšky cca 1,2 1,5m. Má poměrně statnou, bohatě se větvící lodyhu, která má zpravidla hustě nasazené květenství jasně žlutých květů a následně se vytvářejících plodů. Boryt se kdysi pěstoval pro získání přírodního barviva. Pro energetické účely byl vytipován jako jeden z vhodných druhů. Boryt lze v kultuře udržet jako víceletý. V pokusných podmínkách dosahuje výnos kolem10 t/ha. To lze pro cílené pěstování energetických rostlin považovat ze nízký výnos. Topolovka růžová (Alce rosea L.) Topolovka je slézovitá rostlina, pěstuje se jako ozdobná rostlina, ale i jako léčivá rostlina. Topolovka je vysoká statná rostlina, která vydrží na stanovišti řadu let. Pro tyto její vlastnosti byla topolovka vybrána k vyzkoušení pro účely fytoenergetiky, Dorůstá do výšky až 2 m. Má delší vegetační dobu. Po zaschnutí rostliny a opadu listů je topolovka vhodnější ke sklizni nadzemní hmoty, využitelné pro přímé spalování. Poskytuje výnosy cca od 13 až 16 t/ha suché hmoty, což je u vytrvalých rostlin příznivý výsledek. Sklízí se běžnou zemědělskou mechanizací, hmota je rozřezaná silážní řezačkou. Takto vzniklou řezanku lze jako dřevní štěpku spalovat. Ozdobnice čínská (Miscanthus sinensis Anderss.), tzv. slonní tráva Miscanthus je vysoká mohutná tráva dosahující až 4 m výšky, připomínající rákos. Je vytrvalá. Údaje ze zahraničí uvádí velmi vysoké výnosy této plodiny a to kolem 20 t/ha (rekordně až 30t) suché nadzemní hmoty a že na stanovišti vydrží až 20 let. Pro tyto vlastnosti je v západní Evropě doporučována k energetickému využití pro přímé spalování. V těchto státech je v podstatě jediným representantem energetických rostlin nedřevního typu, tedy bylinného charakteru. Pochází z jihovýchodní Asie, a proto se Miscanthu dobře daří zejména v teplejších oblastech. Miscanthu se dobře daří též v Německu, zvláště v Bavorsku. Při ověřování v ČR na pokusné plantáži v Chomutově se ale neosvědčil, většina rostlin vymrzla. Plantáž se nepodařilo založit. 27

29 Později bylo pěstování Miscanthu ověřováno v dalších lokalitách. Zde byly výsledky příznivější, zejména v teplejších oblastech u Prahy a Brna (s průměrným výnosem: Ruzyně 18,05 t/ha, Troubsko 14,47 t/ha suché hmoty). V oblasti Vysočiny, (v Lukavci u Pacova) byl průměrný výnos Miscanthu jen 6,16 t/ha. Údaje z Německa uvádějí, že ve druhém roce po výsadbě poskytuje zpravidla cca 10 t/ha suché hmoty, ve třetím roce je již v plné plodnosti 20 až 25 t/ha suché hmoty. Výsledky s pěstování této energetické rostliny nejsou ale v podmínkách ČR jednoznačné a nevíc se jedná o výsledky pouze z pokusných ploch (vymrzá při -15 C). V provozních podmínkách zatím Miscanthus u nás nebyl ověřován. Náklady na založení porostu jsou značné, což je překážkou širšího rozvoje pěstování Miscanthu v ČR. Planě rostoucí druhy rostlin Existuje potenciální možnost využívání různých dalších vytrvalých, též planě rostoucích rostlin, nebo i rostlin okrasných, např. vratič obecný, zlatobýl (celík) obrovský, diviznu velkokvětou, pelyněk černobýl aj. Ze skupiny planě rostoucích druhů použitelných ve fytoenergetice si zasloužila největší pozornost křídlatka. Křídlatka (Reynoutria, Syn. Pleuropterus Turzc., Syn. Polygonum) Jedná se o expanzivní druh. Produkuje rekordní množství nadzemní hmoty s vysokým energetickým obsahem. Z těchto důvodů se jeví velmi výhodná pro fytoenergetické využití. Ale z hlediska její expanzity nelze její záměrné pěstování doporučit. V našich podmínkách se vyskytuje křídlatka sachalinská (Polygonum sachalinense), která nevykazuje tak silnou expanzitu jako ostatní druhy, např. křídlatka hrotolisá (P. cuspidatus), která je u nás nejrozšířenější. Výnosy jsou udávány až 30 t /ha. Pro energetické účely lze využívat existující spontánně zapojené porosty, které se u nás v občasné době vyskytují na poměrně značných plochách. V těchto případech nelze proti využívání křídlatky nic namítat, neboť touto sklizní tj. odstraňováním narostlé nadzemní fytomasy, by se spontánní porosty mohly postupně zeslabovat, což by mohlo dokonce přispět ke způsobu její likvidace. Trávy pro energetické využití Využití travních druhů pro fytoenergetiku je velmi vhodné, zejména u vytrvalých trav, nevyžadujících každoroční zakládání porostů. Pro energetické využití jsou vhodnější starší porosty, s pevnějšími stébly. Naproti tomu mladé prosty vhodné ke zkrmování, s vyšší, obsahem živin, zvláště dusíku, jsou nežádoucí z hlediska vzniku emisí při spalování. Obecně lze proto k těmto účelům využívat traviny plně vyzrálé, vyschlé, kdy jsou živiny z nadzemních částí rostlin již většinou zataženy do kořenového systému. Výběru vhodných travních druhů pro energetické účely se začala věnovat všeobecná pozornost, jak v zahraničí tak i u nás. Například ve Švédsku se zaměřili na šlechtění travních druhů, specielně pro přímé spalování. Šlechtitelský cíl pro průmyslové, či energetické využití je stanoven tak, aby měly větší podíl stébel oproti listům, s nízkým obsahem popele a některých prvků, jako je křemík, draslík a chlor. To je výhodné pro fytomasy určenou k přímému spalování. U nás se problematice energetických trav věnují na Výzkumné stanici travinářské v Zubří (oblast Beskyd), kde vybírají z existujících travních druhů takové, které jsou vysokovzrůstné, robustní a poskytují vysoké výnosy nadzemní suché hmoty. Pro energetické 28

30 účely lze využívat i druhy trav, vyšlechtěné pro krmivářské potřeby, pokud jsou dostatečně výnosné (kolem 10 t suché hmoty z 1 ha). Jedná se např. o následující druhy: Chrastice (Lesknice) rákosovitá (Phalaroides arundinacea (L.) Rauschert) Chrastice rákosovitá je přirozeně rozšířené po celé Evropě. Daří se jí dobře i u nás, zvláště na stanovištích s dostatečným zajištěním půdní vláhy. Je to vysoká vytrvalá tráva, dosahuje výšky až 2m. Poskytuje vysoké výnosy, je náročná na živiny, Lesknice vytváří dlouhé podzemní výběžky. Je přizpůsobivá vůči vnějším vlivům (sucho, jarní mrazíky). Sklizeň chrastice pro energetické účely se provádí v období, kdy jsou stébla co nejsušší, což bývá koncem léta, po plném dozrání obilek. V té době jsou již také většinou translokovány živiny z nadzemních částí rostlin do kořenů, což je rovněž příznivé pro fytoenergetické využití. Sklizeň se provádí běžnou zemědělskou mechanizací. Sklízí se ve formě balíků, obdobně jako ze slámy obilnin. Pro přímé spalování lze lisovat brikety, či pelety. Dosahuje zpravidla výnosu kolem 9 10 t/ha suché hmoty. V příznivých podmínkách t/ha suché hmoty. Využití chrastice lesknice pro fytoenergetické účely se jeví jako velmi perspektivní. Kostřava rákosovitá (Festuce arundinacea (L) Schreb.) Je perspektivné travinou pro energetické účely. Je statná, dosahující výšky 1,2 až 1,5m, s vysokým výnosovým potenciálem. Vyznačuje se spolehlivou vytrvalostí a mrazuvzdorností, v našich podmínkách se jí dobře daří. Vytváří statné trsy a dlouhé podzemní výběžky, což je vhodná vlastnost pro zajištění dlouhodobé vytrvalosti porostů. Kořenový systém je bohatý. Silně rozvinutý, dosahuje hloubky až 150 cm, což umožňuje dobrou sorpci živin i vláhy. Pro energetické účely se sklízí dostatečně vyschlá, slisuje se do balíků a lze je spalovat jako slámu obilní. ýnosy celkové nadzemní hmoty kostřavy rákosovité dosahují 8 14 t suché hmoty z 1 ha. Psineček veliký bílý (Agrostis gigantea Roth.) Je víceletá tráva ozimního charakteru, vytvářející krátké podzemní výběžky, Pro /čely fytoenergetiky je perspektivní pro hrubší stéblo, středně vzrůstné, dosahující výšky cca cm. Jde o trávu vyskytující se v našich přírodních podmínkách- Celkové množství suché nadzemní hmoty se odhaduje na cca 7 8 t/ha. Ovsík vyvýšený (Arrhenatherum elatius (L.) Vesuv.ex J.et C.Presl) Je vysoká víceletá tráva, Má hrubší stéblo, dosahující cca cm. Jedná se o běžně se vyskytující travinu v našich podmínkách. Pro energetické využití se dá suchá nadzemní část slisovat do hranatých balíků a lze ji použít pro spalování. Celková nadzemní suchá hmota dosahuje výnosů kolem 7 9 t/ha. 29

31 Sveřepy (Bromus) Sveřepy tvoří skupinu cca 150 druhů.naše domácí druhy nejsou zpravidla krmivářsky hodnotné. Sveřep samužníkovitý (Bromus catharticus) je vytrvalou, intenzivně rostoucí, kvalitní trávou. Má vzpřímené trsy, dosahuje výšky cm, s velkým výnosovým potenciálem. Tyto vlastnosti sveřepu samužníkovitého jej proto předurčují též pro úspěšné využívání k energetickým účelům. Suchou, slisovanou hmotu lze využít pro přímé spalování v kotelnách na biomasu. Obecně lze využít i sveřep bezbranný (Bromu inermis) celkový výnos nadzemní suché hmoty se u uvedených druhů pohybuje od 10 do cca 15 t/ha. Rákos obecný (Phragmites australis (Cav) Trin.ex. Steud.) Je planě rostoucí vytrvalou bylinou, Její pevná stébla dosahují výšky 1 Až 4m. roste běžně na březích vodních toků a na bažinatých stanovištích. V průměru dosahuje cca t/ha suché hmot (rekordní výnos byl až kolem 40 t/ha). Množství nadzemní hmoty se jeví jako perspektivní pro energetické účely, ale bude nutné odzkoušet technologii pěstování i sklizně. Zbytková biomasa z agroekosystémů Sláma Sláma je vedlejší produkt vznikající při sklizni dané plodiny. Rozeznáváme slámu obilnou: z pšenice, tritikale, žita, ječmene a ovsa a slámy kukuřičnou, řepkovou slámu luskovin a lněné stonky. Potřeba slámy pro stelivové účely se v posledních letech v ČR zmenšila vlivem snížení stavu skotu a přechodem části živočišné výroby na bezstelivové technologie. Pozvolna roste množství slámy využívané k energetickým a průmyslovým účelům. Sláma se používá jako palivo, v menší míře jako izolační anebo stavební materiál. Bez ohledu na způsob využití je nutnou podmínkou, aby sklizená sláma splňovala potřebné kvalitativní parametry. Těch lze dosáhnout, vedle vhodného způsobu skladování, také včasným a vhodným způsobem sklizně a přepravy do místa skladování. Rozhodující formou sklízené slámy zůstanou na delší dobu obří balíky, které umožňují jejich přímé spalování ve velkých výtopnách, ale po rozebrání" i ve výtopnách menších nebo ve výrobnách briket či pelet. Možnosti úpravy slámy pro spalování a) Obří balíky Obří balíky se vytvářejí v hranaté nebo válcové formě. Válcové mají hmotnost přibližně 350 kg, objemovou hmotnost kg/m 3. Hranaté balíky mohou vážit i až 600 kg a mají objemovou hmotnost až 160 kg/m 3. Jedině ty je ekonomické převážet i na větší vzdálenosti; b) Peletování a briketování Peletováním a briketováním se sláma tvaruje do stavu, který je podobný jiným pevným palivům, polínkům, uhlí. koksu. Topeniště potom mohou být více podobné standardním topeništím. Podle zahraničních údajů však samotné slaměné brikety nejsou příliš vhodné pro spalování v malých topeništích (domácnosti, ústřední vytápění v domcích), neboť odhořování je nepravidelné, zpočátku zahoří velmi rychle, přičemž se nedá vyhnout vzniku kouře. Postupně se briketa pokrývá popílkem a hoření se zpomaluje. Toho se doporučuje využít při zakládání zásoby paliva v topeništi na noc. Za perspektivní pro spalování stébelnin lze považovat: 30

32 - malá topeniště s výkonem kw na spalování peletek a briket vhodného složení, s automatickým provozem a akumulací tepla, - střední topeniště s výkonem kw na spalování briket a dělených balíků s automatickým provozem, - velká topeniště na spalování celých obřích balíků s výkonem až do 10 MW, příp. i více. Dendromasa Nejvýznamnějším zástupcem dendromasy je dřevo, které dominuje z pevných biopaliv v ČR. Odhad potenciálu pevných paliv pro ČR je uveden v následující tabulce: Palivo Zdroj Množství (t/rok) Palivové dřevo Odpady lesní těžby a zpracovatelského průmyslu (40 %) Sláma obilovin 25 % celkové sklizně (4 t/ha) Sláma olejnin 100 % celkové sklizně (4 t/ha) Traviny, rákos 20 % ploch TTP (2 t/ha) Spalitelný odpad Dřevinný odpad, obaly Dřeviny, obiloviny Energetické plodiny na vyčleněné půdě (10 t/ha) Celkem pevná biopaliva cca (Váňa, VÚRV Ruzyně, 2007) Krom využívání dřevní biomasy jsou v ČR zakládány plantáže rychle rostoucích dřevin. V současném období v ČR jsou ověřovány jako rychle rostoucí dřeviny topoly, vrby, olše, jeřáby a jilmy. Dendromasu můžeme využívat ke spalování a splyňování, výrobu ethanolu a v minulosti byly zbytky dřevních odpadů a kůry podrobovány kvasným procesům jejich produktem byl bioplyn s velkým procentem methanu. Perspektivním produktem z dřevní biomasy jsou brikety, pelety a štěpka. 5.3 Procesy přeměny biomasy v energii Spalování biomasy Spalování je nejstarší a patrně nejrozšířenější energetické využití biomasy. Spaluje se většinou v zařízeních s menším jednotkovým výkonem a uvolněné teplo se využívá převážně pro vytápění a ohřev teplé užitkové vody. Proti spalování fosilních paliv emituje spalování biomasy podstatně méně CO 2. Využití tuhých biopaliv Pro energetické využití jsou v současnosti nejpoužívanější tuhá biopaliva: odpady ze zemědělské výroby, lesnictví, dřevozpracujícího a papírenského průmyslu (stébelniny, rostlinné zbytky, odpadové dřevo), případně i hmota z plantáží cílevědomě pěstovaných energetických rostlin. Tuhá biopaliva jsou nejčastěji využívána jako palivo ve stacionárních kotlích nebo výtopnách, ale mohou rovněž sloužit jako palivo i pro teplárny produkující současně teplo i elektrickou energii. Druhy tuhých biopaliv: Palivové dřevo se energeticky využívá v podobě polen pro spalování v malých topeništích a ve formě dřevní štěpky pro spalování ve velkých topeništích výtopen a 31

33 tepláren. Pro spalování je použitelné dřevo suché, s obsahem vlhkosti do cca 25 %, jehož výhřevnost se pohybuje kolem GJ/t. Sláma obilovin a olejnin se spaluje ve velkých topeništích výtopen a tepláren, kam je dopravována ve formě balíků, které jsou zpravidla před podáváním do topeniště mechanicky rozdružovány. Výtopna na slámu musí mít velkoobjemové kryté skladiště na palivo. Odpadové dřevo se využívá ve formě hoblin, pilin, štěpky, dřevěných briket nebo ve světě i u nás stále více populárních pelet. Tato paliva najdou uplatnění jak v malých, tak i ve velkých topeništích. Dřevěné pelety se za vysokého tlaku lisují z pilin bez přísady pojidel. Mívají délku 1 až 3 cm a průměr 0,5 až 2 cm a svým jednotným rozměrem usnadňují rovnoměrné a účinné spalování. Jejich výhodou je možnost automatické dodávky do spalovací komory a z toho plynoucí bezobslužný provoz zdroje tepla. Biomasa z plantáží energetických rostlin (např. speciální odrůdy topolů, konopí, šťovík) může být určena buď pro spalování ve formě štěpky, briket či pelet, pro výrobu kapalných biopaliv, nebo pro výrobu bioplynu. Prozatím jsou energetické rostliny (kromě řepky olejné pro výroby bionafty) pěstovány víceméně pokusně. Jejich dalšímu rozšíření v budoucnu by mohla přispět vhodně volená dotační politika náhrada dotace na údržbu zemědělské krajiny dotací na zakládání a údržbu plantáží energetických rostlin a samozřejmě i podpora rozvoje trhu s biomasou. Využití kapalných biopaliv Kapalná biopaliva jsou získávána druhotně zpracováním pěstovaných energetických rostlin a používají se jako palivo pro spalovací motory automobilů a traktorů (bionafta, etanol), aditivum do kapalných paliv (etanol) či pro výrobu biologicky odbouratelných mazadel. naftou. Bionafta neboli metylester rostlinných olejů vzniká chemickou úpravou (esterifikací), při které vzniká hořlavé palivo o podobných vlastnostech a výhřevnosti, jako má běžná motorová nafta. Chemickou podstatou esterifikace rostlinného oleje je záměna glycerinu za metanol v molekule mastné kyseliny. Základní surovinou pro výrobu bionafty je dnes v ČR řepka olejná, bionaftu lze vyrábět i ze lněného či slunečnicového oleje nebo i z použitých rostlinných olejů (např. z restaurací, zařízení hromadného stravování či potravinářského průmyslu). Výhodou bionafty je její rychlá biologická odbouratelnost, samomazací schopnost. V distribuční síti čerpacích stanic dnes najdeme pod pojmem bionafta tzv. směsnou bionaftu 2. generace, která je směsí 30 % bionafty a 70 % ropné nafty. Směsná bionafta má výhodu v lepším spalování v sériových dieselových motorech oproti čisté bionaftě a díky dotacím vlády na výrobu bionafty a nižší spotřební dani je také levnější ve srovnání s klasickou motorovou naftou. Methylestery mastných kyselin řepkového oleje MEŘO (ČSN EN ) Výrobní kapacity MEŘO v ČR představovaly kapacitu t. Od zahájila provoz společnost PREOL, a.s. Lovosice s kapacitou t. V Ústeckém kraji je dále vykazován závod Ústí n.l. (SETUZA) s kapacitou t. Z bilance výroby MEŘO a SMN 30 vyplývá, že se v roce 2007 vyrobilo t, v roce t. Výroba SMN 30: v roce 2008 se vyrobilo tis. l. Dále byl sledován podíl řepky olejné zpracované na MEŘO. Sklizňová plocha řepky představuje více jak ha v ČR. Její produkce t. orientační výroba MEŘO činila t. Podíl řepky zpracované na MEŘO z celkové produkce je 23,5 %. 32

34 Bioethanol (ČSN EN ) Bioethanolové lihovary v ČR mají celkovou roční kapacitu hl. Základní použitou surovinou byly obiloviny a kukuřice (63%), další cukrová řepa (37%). Celkem bylo použito t surovin. V zájmové oblasti je umístěn PLP a.s. (lihovar Trmice). Zákonná povinnost je zajistit aby v pohonných hmotách (motorových benzínech bylo i minimální množství bioethanolu ve výši 2%. V roce 2008 bylo vyrobeno cca t bioethanolu. Jehož část se vyváží ( t) a dovoz činil t. Orientační množství obilovin a cukrové řepy zpracované na produkci palivového bioethanolu v roce 2008 je: obiloviny = t (což odpovídá 39,5 tis. ha) a t cukrové řepy (což odpovídá 14,5 tis. ha). Etanol (kvasný líh či alkohol) se vyrábí alkoholovým kvašením a následnou destilací a je možno jej získat z rostlinných i živočišných surovin s obsahem cukrů a škrobů cukrové řepy, obilí, brambor ale např. i syrovátky. Etanol je možno využít přímo jako hodnotné palivo pro upravené spalovací motory nebo jako alternativní palivo pro stacionární zařízení, používaná k výrobě tepla. Po chemické úpravě etanolu na sloučeninu ETBE (ethylterc.butylether) může být i aditivem do běžných motorových paliv platné předpisy v ČR umožňuje příměs 15 % ETBE do benzinových směsí. Pro zajímavost lze uvést, že jednodušší metanol (dřevní líh) se používá jako palivo pro závodní vozy. Na rozdíl od etanolu je však vysoce toxický. Legislativa EU i ČR podporuje produkci čistých rostlinných olejů, čistých methylesterů mastných kyselin, vysokoprocentní lihové směsi E85 a E95, směsné motorové nafty SMN30 a bioplynu. Využití bioplynu Plynné biopalivo bioplyn, je druhotným palivem, vyrobeným z odpadní biomasy. Bioplyn vzniká při rozkladu organických látek bez přístupu kyslíku v uzavřených nádržích reaktorech. Tento proces, (metanové kvašení) probíhá díky tzv. anaerobním bakteriím (pracujícím bez přístupu kyslíku) a jeho výsledkem je rozštěpení organické hmoty na anorganické látky a plyn s vysokým obsahem metanu. Zbytky vyhnívacího procesu jsou velmi hodnotným hnojivem nebo kompostem. Bioplyn je směsí plynů tvořenou z % hořlavým metanem, z % oxidem uhličitým a 1 3 % připadá na další plyny, jako jsou dusík, sirovodík nebo vzácné plyny. Výhřevnost bioplynu je závislá na obsahu metanu při 67 % obsahu metanu je cca 24 MJ/m 3. Jako surovinu pro výrobu bioplynu lze použít odpady živočišné i rostlinné výroby v největší míře se využívá kejda (tekuté a pevné výkaly hospodářských zvířat promísené s vodou), případně i slamnatý hnůj, kal z ČOV, zelené rostliny, organický odpad a další. Bioplyn se využívá jako technologické palivo v provozovnách, souvisejících s jeho výrobou (např. v čistírnách odpadních vod pro vyhřívání vyhnívacích nádrží), pro výrobu tepla v plynových kotlích a také jako palivo pro stacionární motory kogeneračních jednotek, vyrábějících teplo a elektrickou energii. V některých případech je nutné předčištění (odsíření) bioplynu před jeho spalováním, aby byly sníženy emise oxidů síry do ovzduší. Oproti spalitelné biomase jsou výroba a využití bioplynu obtížnější pro vysoké investiční náklady a tím i vysokou cenu vyrobené energie. Pro využití bioplynu je potřeba pečlivě vybrat vhodnou lokalitu s vysokou a celoročně stálou poptávkou po teple a pokud možno i po elektřině z kogenerační jednotky. 33

35 5.4 Potenciál energetického využití biomasy Energetický potenciál biomasy pěstované biomasy v ČR je dán součtem výnosových kategorií pro běžně pěstované i pro energetické plodiny při zohlednění využití zemědělské půdy pro produkci potravin a technických plodin. Potenciál uvažuje produkci biomasy pro přímé energetické využití i pro výrobu biopaliv. V současné době je vykazováno jako neosetá půda a úhor cca ha (ČSÚ, 2009). V dalším období lze v návaznosti na snižování potravinářské produkce případně využít dalších cca. 60 až 100 tis.ha výměry zemědělské půdy v ČR, pro další energetické využití. Obecný přehled o potenciálech energetického využití je uveden v kapitole 6. Hlavní předpoklady a omezení rozvoje: + návaznost na tradiční zemědělskou výrobu + zvýšení ekonomické soběstačnosti a zaměstnanosti v regionech + velké množství relativně dostupných technologií + zefektivnění nakládání s odpady + údržba krajiny, zadržení vody v krajině relativně náročná logistika (sběr, doprava, úprava, skladování, zpracování) lokálně neudržitelné využívání biomasy(mžp, 2009b) Obr. 3: Potenciál využití biomasy (MŽP, 2009b) Potenciál využití bioplynu vychází z přehledu dostupného materiálu pro anaerobní digesci. Výroba a využití bioplynu pomáhá výrazně v oblasti nakládání s odpady a významně omezuje emise skleníkových plynů. Využívají se zejména živočišné a rostlinné odpady v zemědělství, v potravinářském a zpracovatelském průmyslu a biologicky rozložitelné komunální i průmyslové odpady (MŽP, 2009b). Obr. 4: Potenciál využití bioplynu (MŽP, 2009b) Potenciál lesní biomasy zahrnuje energeticky využitelné zbytky z dřevozpracujícího průmyslu, prořezávky, probírky, zbytky po těžbě v lese a palivové dřevo. Při zvýšené úrovni 34

36 těžby, tj. ze současných 14 mil.m 3 na dlouhodobě udržitelných cca 16 mil.m 3 je možné počítat s příslušným navýšením potenciálu. Hlavní předpoklady a omezení rozvoje: vyřešení logistiky získání lesní biomasy + navázání na kvalitní lesní hospodářství v ČR lokální dostupnost zdroje, dopravní nároky (MŽP, 2009b) Obr. 5: Potenciál lesní biomasy 5.5 Biomasa jako zdroj surovin pro průmyslové zpracování Polysacharidy (Škroby) V současném období je pouze malá část produkce určena pro trh. Z globálního pohledu jsou významné následující plodiny: brambory, kukuřice, pšenice a rýže. Perspektiva nepotravinářského využití předpokládá cílené zaměření se na šlechtění škrobárenských brambor, jejich produkci a zlepšení kvality škrobu. U pšenice je rovněž perspektiva jejího využití jako technické plodiny. V nepotravinářském sektoru lze s použitím přípravků vyrobených ze škrobů uvažovat v následujících oborech: výroba papíru, lepenky, textilu a další technické použití, sádrokarton a desky z minerálních vláken, lepidlo apod. Škrob Škrob je zásobní polysacharid, vytvářený fotosyntézou v rostlinách, v nichž se vyskytuje jako tvarově charakteristická zrnka. Představuje zásobu energie, takže se ukládá zejména v semenech, hlízách a oddencích. Škrob netvoří jednotnou látku. Je složen z % amylózy a % amylopektinu a malého množství esterově vázané kyseliny trihydrogenfosforečné a lipidů. (Součková, Moudrý, 2006) Škrob se vyskytuje u většiny rostlin, ale jen z malého počtu rostlin se dá škrob prakticky získat. Vyskytuje se v podobě zrn různé velikosti a struktury, která je charakteristická pro jednotlivé rostliny. Zrna se vyskytují vždy volná, což umožňuje jejich poměrné snadné získávání. V České republice se získává škrob převážně z brambor a pšenice. Ve světě je to škrob kukuřičný, maniokový, ječný a další druhy. Objem produkce škrobu v České republice V České republice se tradičně vyrábí škrob bramborový (cca 70 %) a škrob pšeničný (cca 30 %) o celkovém objemu tis. t za rok. Ostatní škroby se u nás nevyrábějí, ale probíhá šlechtění amylózního hrachu jako perspektivní plodiny pro získávání škrobu. V ČR jsou v současnosti čtyři společnosti celkem s pěti závody, které zpracovávají škrob. Největší společností, jejíž celoroční výrobní kapacita je 30 tis. t nativního bramborového škrobu, je Lyckeby amylex, a. s. Horažďovice. Tomu odpovídá i nejvyšší přidělená kvóta t škrobu, což představuje 53,1% podíl na celkové národní kvótě škrobu ČR. Druhý největší závod Škrobárny Pelhřimov, a. s. se závody v Pelhřimově a Chýnově mají asi poloviční výrobní kapacitu než má Lyckeby. Dalšími společnostmi jsou Amylex Radešínská Svratka s. r. o. Hodíškov a Naturamyl, a. s. Hamry (viz tabulka 5.). 35

37 Přírodní škrob papír a lepenka výroba textilu lepidla stavební průmysl ostatní Modifikovaný škrob chemikálie farmaka doplňky výživy další výrobky ze škrobu Tab. 5: Nepotravinářské využití škrobu obalový papír a lepenka tekutý škrob ke škrobení prádla avivážní prostředky s obsahem škrobu koncentrované prostředky sloužící jako základ pro výrobu aviváží lepidla vazná látka pro lepidla škrobová lepidla pro papírenský a polygrafický průmysl sádrokartonové desky omítky zubní pasty, pudry, suché šampony tablety folie, plastické hmoty pomocné látky ve slévárenství pomocné látky při těžbě ropy pomocné látky ve sklářství pomocné látky při výrobě keramiky plasty polyuretany polyethery polyfenolické pryskyřice změkčovadla organické kyseliny tenzidy emulgátory vitamín C antibiotika (např. penicilin) sorbit maltodextriny pro výrobu tekuté výživy maltodextriny pro sportovní nápoje maltodextriny pro sportovní výživu výživové doplňky (acetylovaný škrob E 1420) škrob jako součást flokulantu při čištění vod minerálně vláknité desky pryžové výrobky obaly malířský klíh rozpustný škrob dextriny nosiče účinných látek Monosacharidy a oligosacharidy Z hlediska průmyslového a energetického využití je nutno uvést především glukózu a fruktózu. Z oligosacharidů má význam jako surovina především inzulín. Sladidla poskytují z rostlinných druhů řepa cukrová cca 40% světové produkce a zbývající část tvoří cukrová třtina. Rostlinné oleje K produkci rostlinných olejů je vhodný relativně velký počet rostlinných druhů. Mezi druhy připadající v úvahu patří zejména řepka olejná, len olejný, slunečnice, hořčice a sója. Dále se můžeme setkat i se světlicí barvířskou (saflorem), mákem, lničkou, ricinem, katránem (krambe), lesknicí apod. V ČR získává na významu zejména řepka, v současnosti je pěstována na ploše 356,9 tis. ha s výnosem 2,94 t/ha (2008). Další pěstovaná olejnina je mák setý 36

38 s výměrou 69,7 tis. ha (výnos 0,7 t/ha). Na dalším místě s rozlohou 24,4 tis. ha je pěstována slunečnice s výnosem 2,49 t/ha a hořčice na semeno s osevní plochou 26,2 tis. ha. Sklizeň olejnin v roce 2008 vzrostla. Zvýšila se o 48,7 tis. t. Možnosti nepotravinářské využití olejnin Rostlinné oleje mají různou strukturu a stavbu molekuly. Dlouhé nepřerušované molekuly mastných kyselin nabízejí svou délkou a substituenty velký počet možných chemických přeměn a mohou sloužit jako suroviny pro velký počet výrobků. Průmyslové využití rostlinných olejů dává v současné době široký prostor pro výrobu mnoha produktů (glycerolu, vyšších mastných kyselin, jejich solí, esterů atp.), které se používají k výrobě plastických hmot, laků detergentů umělých vláken, mazacích prostředků, aditiv atp. Nepotravinářsky nejvíce využívanou plodinou je řepka olejka na výrobu bionafty. Druh oleje hořčičný lněný makový řepkový slunečnicový sojový světlicový konopný katránový lničkový Využití mýdla, léčiva, textilní průmysl laky, barvy, fermeže, linolea, tiskařské barvy, změkčovadla, PVC stabilizátory vysoce jakostní barvy, fermeže, farmaceutický průmysl MEŘO, mazadla, tenzidy, barvy, laky, PE aditiva barvy, laky (málo významné) laky, barvy, mýdla, mazadla, změkčovadla, stabilizátory PVC, fermeže rychleschnoucí technické oleje, laky, barvy, pryskyřice farmaceutický průmysl mazadla, oleochemie při výrobě barev, laků, fermeží lalemaciový při výrobě fermeží a laků Tab. 6: Nepotravinářské využití oleje Oleje Oleje spolu s dalšími látkami patří do skupiny přírodních sloučenin nazývaných lipidy. Jedná se o deriváty mastných kyselin (MK), zejména o jejich estery. Člení se na jednoduché lipidy tvořené tuky - estery glycerolu a vyšších mastných kyselin (VMK), které mají řetězce s více než 10 atomy uhlíku. Z praktického hlediska se člení na tuhé, vesměs živočišné tuky a kapalné, vesměs rostlinné oleje a vosky (estery VMK a vyšších jednosytných alkoholu) a složené lipidy, které obsahují kromě VMK a alkoholů ještě další složky. Mezi ně se řadí fosfolipidy, sulfáty lipidů a sulfolipidy a lipamidy. Pěstované olejniny Na světě existuje velký počet rostlinných druhů, které produkují rostlinné oleje. Tyto druhy se odlišují různou produkcí oleje, mají rozdílné převažující mastné kyseliny i odlišnou vhodnost pěstování v různých půdně-klimatických podmínkách. V České republice se jako hlavní olejniny pěstují řepka, slunečnice, len, hořčice, mák a sója. K netradičním olejninám, které se dají pěstovat v našich podmínkách patří například světlice barvířská, lnička setá, koriandr setý apod. Biologicky odbouratelné oleje Biologická odbouratelnost průmyslově využívaných rostlinných olejů je dána jejich chemickou stavbou. Rostlinné oleje jako estery nenasycených mastných kyselin (oleová, linolová, linoleová, palmitová, stearová) mají lineárně uspořádané uhlíky v molekule a příslušné bakterie tyto látky snadno rozkládají až na oxid uhličitý a vodu. Biologická 37

39 odbouratelnost rostlinných olejuje do 21 dnů stoprocentní. V případě minerálních olejů, jakmile bakterie narazí na aromatický uhlík, proces rozkladu se velmi zpomalí až zastaví. Nejrozšířenější jsou oleje řepkové s minimální aditivací. Pro zlepšení některých technických vlastností a k prodloužení životnosti olejů jsou použita aditiva, která mohou odbouratelnost snížit, ale ta zpravidla neklesne pod 90%. Rostlinná vlákna V podmínkách České republiky je pro získávání rostlinného vlákna vhodný především len přadný a konopí. Produkční plocha lnu přadného významně klesá, z 5,5 tis. ha (2004) na 0,18 tis. ha (2008). K poklesu dochází rovněž i u pěstování konopí setého, které má uplatnění pro textilní užití i jako energetický zdroj. Další produkty Do této kategorie patří rostliny poskytující rostlinná barviva. Uplatnění rostlinných barviv bylo rozšířeno do 19. stol. s objevem syntetických barviv jejich produkce ustala. Určitou perspektivu mají rostliny saflor (barvivo carthamin), borit (indigo), sléz a šafrán. 6 STAV A POTENCIÁL VYUŽITÍ OZE 6.1 Obecné členění V rámci hodnocení využitelnosti OZE v určité lokalitě či území je obvykle vyhodnocen potenciál pro jejich další využití. Potenciály obnovitelných zdrojů energie jsou následující: Technický potenciál je určen přítomností zdroje a technickými podmínkami jeho přeměny na využitelnou energii. Stanovení tohoto potenciálu nemá praktický význam a bývá obvykle mezistupněm pro stanovení využitelného potenciálu. Využitelný potenciál je technický potenciál zdroje, který je možno využít v současnosti dostupnými technickými prostředky a je limitován pouze administrativními, legislativními, ekologickými nebo jinými omezeními. Tato omezení jsou obvykle jasně definována. Dostupný potenciál se v některých případech rovná využitelnému potenciálu. Většinou je však limitován dalšími faktory např. využíváním zdroje pro jiné než energetické účely (omezení možností pěstování energetických plodin na zemědělské půdě, která je využívána pro potravinářskou produkci apod.). Udává obvykle maximální možnou hranici využití daného zdroje za současných podmínek. U tohoto potenciálu nejsou posuzována ekonomická omezení. Ekonomický potenciál je ta část dostupného potenciálu, kterou je možno za současných podmínek ovlivňujících ekonomické parametry zařízení pro využívání OZE (ekonomické, fiskální a legislativní podmínky, energetická politika státu, investiční a provozní náklady, dostupnost kapitálu, úrokové sazby apod.) ekonomicky využít. Ekonomický potenciál není definován jako fixní hodnota (závisí na ekonomických a dalších faktorech a na zvolených kritériích) (Příručka OZE, 2006). 38

40 6.2 Energie vodních toků a jejich potenciál Vodní elektrárny se na celkovém instalovaném výkonu v České republice podílejí zhruba 17 % a na výrobě elektřiny necelými 4 %. Technicky využitelný potenciál našich toků je cca GWh/rok. Z toho v malých vodních elektrárnách (MVE) je využitelné cca GWh/rok. Dnes využitý potenciál v MVE činí zhruba 30 %, tj. cca 500 GWh/rok. Získávání elektrické energie pomocí síly vodních toků má u nás bohatou tradici. Před druhou světovou válkou na území dnešní ČR byla vodní energie využívána ve více než 10 tisících lokalit, kde byly v provozu elektrárny s výkonem od několika kw do 10 MW a vodní stroje na konání mechanické práce (mlýny, průmysl). Po roce 1948, kdy byla naprosto eliminována soukromá iniciativa v této oblasti, většina malých vodních elektráren zanikla. Teprve po roce1990 bylo umožněno bez omezení vstoupit soukromým subjektům do oblasti výroby elektřiny, část malých vodních elektráren energetických organizací byla zprivatizována a došlo k budování a obnově řady MVE. V současné době je jich v České republice v provozu cca (v roce 1930 to bylo ). Přibližně dvě třetiny z nich mají výkon do 100 kw. Malé vodní elektrárny zaznamenaly v posledních letech dramatický rozvoj. Vzhledem k tomu, že v řadě lukrativních lokalit již byly malé vodní elektrárny realizovány, dosud nevyužité lokality mohou být z pohledu výše investičních nákladů méně výhodné (Příručka OZE, 2006). Potenciál vodní energie Potenciál je vyčíslen v předpokládaném instalovaném výkonu, počtu instalací a průměrné roční výrobě energie. Doposud nevyužité lokality jsou ekonomicky méně výhodné, často je možnost jejich využití omezena jinými zájmy či ochranou. Celkový potenciál dodatečné roční výroby v letech je cca 450 GWh. Obr. 6: Potenciál vodní energie (MŽP, 2009b) 6.3 Větrná energie a její potenciál Energie větru je, podobně jako energie vody, využívána člověkem již odedávna. V Čechách, na Moravě a ve Slezsku se využívala větrná energie již od středověku, nejvíce pak v 18. a 19. století. Svědčí o tom nejméně 260 známých lokalit, kde dříve stávaly větrné mlýny. Větrné elektrárny začaly v ČR vznikat po roce Na sedmnácti lokalitách bylo po roce 1990 postaveno nejméně 26 větrných elektráren s výkonem nad 50 kw. Po roce 1995 však nastává stagnace, některé elektrárny byly demontovány a řada z nich byla trvale nebo dočasně odstavena. Důvody k odstavení tak vysokého počtu větrných elektráren jsou zejména majetkoprávní (nedořešené majetkové záležitosti, smlouvy s rozvodnými podniky, získání 39

41 autorizace podle energetického zákona) a pocházejí také z nesprávného odhadu větrného potenciálu. V řadě případů nebyl projekt podložen dostatečným měřením větrných podmínek, studií proveditelnosti a finanční a rizikovou analýzou. Dalšími důvody byly technické a provozní problémy, zejména u větrných elektráren tuzemské výroby, kde se jednalo většinou o prototypy, které za sebou neměly dostatečný vývoj. Jedním ze závažných důvodů stagnace větrné energetiky byly až do konce roku 2001 také nízké výkupní ceny elektrické energie, které neumožňovaly realizovat ekonomicky návratné projekty, a to i v případech, kdy byly k dispozici státní podpory ze SFŽP a ČEA. Oživení nastalo až po roce 2003, kdy byla realizována první moderní větrná farma o dvou jednotkách po 600 kw v Jindřichovicích pod Smrkem (tehdy ještě s výraznou podporou ze strany SFŽP), a zejména po roce 2005, kdy byl přijat zákon o podpoře OZE 180/2005 Sb., kterým byly nastaveny stabilnější podmínky pro investice do využívání energie větru (Příručka OZE, 2006). Přestože naše republika nemá tak výhodné podmínky pro využití větrné energie jako přímořské státy (např. Dánsko, Velká Británie, Nizozemsko), existuje i u nás ve vnitrozemských podmínkách řada vhodných lokalit, kde lze instalovat větrné elektrárny, a to i velkých výkonů. Přírodní podmínky (za hranici využitelnosti se pro velké větrné elektrárny považuje průměrná roční rychlost větru 5m/s ve výšce 10m nad terénem) dovolují vybudovat mimo chráněné oblasti cca větrných elektráren (Příručka OZE, 2006). Podle informací Energetického regulačního úřadu bylo koncem roku 2007 v ČR instalováno 113,8 MW elektrického výkonu ve větrných elektrárnách. Hrubá výroba elektrické energie z těchto větrných elektráren činila v roce 2007 celkem 125,1 GWh (v roce předchozím to bylo 49,4 GWh). Prudký rozvoj výstavby větrných elektráren, který je markantní právě v současné době, je důsledkem přijetí zákona o podpoře výroby elektřiny z OZE, dostupnou zahraniční technologií i relativně "jednoduchou a rychlou" výstavbou oproti konvenčním zdrojům. Větrné elektrárny jsou stavěny, resp. projektovány prakticky na území celé ČR. Současně jsou však zaznamenány četné protesty obyvatel v dotčených lokalitách, které v některých případech vyústily v zamítavé stanovisko místního referenda. V odlehlých horských oblastech Krušných hor také masivní výstavba větrných parků při kumulaci několika sousedních projektů zcela jednoznačně mění ráz krajiny (Soveko, 2009). Celkový instalovaný výkon větrných elektráren v roce 2008 přesáhl 112 MW [Wikipedia, 2009]. Obr. 7: Větrná mapa ČR - průměrná rychlost větru m/s 40

42 Potenciál větrné energie Technický potenciál vychází z klimatologického modelu. Naplňování dostupného potenciálu je však stále významně omezeno, mimo jiné nedůvěrou v tuto technologii, v dlouhém období jej lze odhadovat na úrovni zhruba 1/4 technického potenciálu. Potenciál větrné energie by neměl být opomíjen jak z hlediska diverzifikace zdrojů (budoucí využití v tzv. vodíkové energetice), tak i z výchovných a osvětových důvodů. Hlavní předpoklady a omezení rozvoje: roční využití v podmínkách ČR v rozmezí h + dostupné a výkonné technologie i pro vnitrozemské podmínky omezení výstavby přístupností lokalit, připojením k síti, v chráněných územích + relativně snadná demontovatelnost či náhrada výkonnější technologií (MŽP, 2009b) Obr. 8: Potenciál větrné energie (MŽP, 2009b) 6.4 Sluneční energie a její potenciál Roční příkon sluneční energie na horizontální plochu se v podmínkách ČR pohybuje od do kwh/m2 za rok, z toho v období od dubna do října cca 75 % a od října do dubna cca 25 % energie. Podle údajů Solární ligy je v ČR v současné době (rok 2006) instalováno cca m 2 funkčních solárních termických systémů a cca 300 kw fotovoltaických systémů. Průměrný počet hodin solárního svitu (bez oblačnosti) se v ČR pohybuje kolem h/rok (od 1400 do 1700 hodin za rok). Obr. 9: Roční úhrn globálního slunečního záření v ČR [W/m 2 ] Potenciál výroby elektrické energie ze Slunce Technický potenciál výroby elektrické energie z energie slunečního záření byl stanoven za těchto předpokladů: budou využité pouze vhodné zastavěné plochy 41

43 je počítáno se stávající účinností technologií je počítáno s plochou pro potřeby termosolárních systémů Výroba elektrické energie ze Slunce bude pravděpodobně s ohledem na očekávané zvýšení účinnosti technologií podstatně vyšší. To však zároveň předpokládá rozšíření dostupných technologií pro skladování vyrobené energie, pravděpodobně zejména technologií založených na výrobě, skladování a využití vodíku. Hlavní předpoklady a omezení rozvoje: + významný architektonický prvek plné roční využití v podmínkách ČR cca 1000 h + snadná montáž (i náhrada účinnější technologií) + dlouhá životnost (> 20 let) náklady výroby výrazně překračují náklady u ostatních technologií OZE (MŽP, 2009b) Obr. 10: Potenciál výroby elektrické energie ze Slunce (MŽP, 2009b) Potenciál výroby tepelné energie ze Slunce Potenciál využití tepelné sluneční energie je daný poptávkou po nízkopotenciálovém teple. Technické možnosti umístění technologie (solárních kolektorů) jsou dány dostupností vhodně orientovaných ploch. Jejich připojení ke stávajícím i novým topným soustavám je snadno proveditelné. Hlavní předpoklady a omezení rozvoje + celoroční použití (roční výroba cca 500 kwh/m 2 ) + dostupné a prověřené řešení (snadná instalace) celkové náklady výroby jsou prozatím vyšší + dlouhá životnost (> 20 let) + provozní náklady jsou velmi nízké (Farma Letní Stráň, 2007) Obr. 11: Potenciál využití tepelné sluneční energie (Farma Letní Stráň, 2007) 6.5 Geotermální energie a její potenciál Princip geotermální teplárny je velmi primitivní. Udělají se dva vrty do země, jdoucí nejlépe přes dva kilometry hloubky. Do jednoho se následně vhání studená voda a z druhého se čerpá již ohřátá na Celsia. Studená voda pak v uzavřeném oběhu opět míří do hlubin země, aby se ohřála na požadovanou teplotu. Voda může sloužit nejen pro vytápění bytů, ale jako užitková (Biom, 2009). 42

44 Česká republika nemá příliš vhodnou situaci pro využívání významných zdrojů geotermální energie. Na našem území se prakticky nenacházejí tzv. vysokopotenciální geotermální zdroje, umožňující využití geotermálního tepla přímo pro výrobu elektrické energie, jako je tomu například na Islandu a v Itálii. V ČR je ale možné využívat tzv. nízkopotenciální teplo prostředí v systémech, které využívají tepelná čerpadla, pomocí kterých je převáděno nízkopotenciální teplo na vyšší teplotu. Produkované teplo může být využito pro vytápění budov nebo na ohřev teplé vody, popřípadě i pro jiné účely (ohřev vody v bazénech, vzduchotechnické ohříváky, skleníky apod.). Za pomoci již zmíněných tepelných čerpadel lze využívat suchého zemského tepla z vrtů, teplo povrchových vrstev půdy, podzemních i povrchových vod či venkovního vzduchu, ale i odpadní teplo z průmyslových technologií (to už se ale jedná o zdroj energie druhotný). Území ČR lze rozdělit na základě údajů o horninovém prostředí, hloubkách podzemních vod a dalších informací do čtyř kategorií podle využití geotermální energie s využitím tepla spodních vod. Jednotlivé kategorie jsou popsány takto: zcela nevhodné: plochy zcela nevhodné pro využití geotermální energie (např. povrchové lomy a velkoplošné výsypky) méně vhodné: území vhodná především pro individuální využití geotermální energie (např. vrty do hloubky m) vhodné: území vhodná pro individuální i plošně nebo energeticky náročné objekty, případně i větší aglomerace (např. zvodně vhodně uložené v různých hloubkách pod povrchem) velmi vhodné: území velmi vhodná pro využití geotermální energie mělkými vrty o větší vydatnosti v kvartérních údolních sedimentech, tedy ekonomicky velmi výhodné (Příručka OZE, 2006) Obr. 12: Potenciál území pro využití geotermální energie s využitím tepla spodních vod Potenciál geotermální energie Geotermální energie je energií hlubinného zemského tepla, které lze v některých geologických profilech energeticky využívat, v současnosti obvykle v hloubkách do 3 km. V této kategorii je započten i potenciál mělkého horninového prostředí využitelný pomocí tepelných čerpadel (obnovitelná složka energie činí v tomto případě cca 60-70%). Hlavní předpoklady a omezení rozvoje: 43

45 + stabilní a dlouhodobý zdroj energie + možnost využití tuzemských zkušeností, lokálně omezený zdroj energie náklady výroby výrazně překračují náklady u ostatních technologií OZE starých důlních děl a vrtných souprav (MŽP, 2009b) Obr. 13: Technický a dostupný potenciál využití geotermální energie (v instalovaném výkonu) (MŽP, 2009b) 6.6 Ekonomické hodnocení využití OZE Využitelnost OZE v praxi ovlivňuje celá řada faktorů, z nichž nejvýznamnějšími jsou faktory ekonomické. Cena energie vyrobené v zařízení pro využití OZE musí být v zásadě co nejnižší, aby mohla konkurovat ostatním energetickým zdrojům. Přímý vliv na její výši mají zejména: nízké investiční náklady: výrazně ovlivní cenu energie z OZE, návratnost nákladů. nízké provozní náklady: ovlivňují cenu vyrobené energie množství vyrobené energie: čím více energie zařízení vyrobí, tím je příznivější její cena a o to rychleji se vrátí investice doba provozu zařízení: efektivnost využití investovaných prostředků způsob financování: úvěr, finanční přínos, efektivita využití financí 7 OBCE A OZE Všeobecné výhody a nevýhody OZE Obnovitelné zdroje energie, mohou přispět ke zpomalení vyčerpávání neobnovitelných přírodních zdrojů. Při využívání OZE se neprodukují škodlivé emise (oxidy síry a dusíku) a je nižsí produkce oxidu uhličitého. OZE jsou využívány decentralizovaně, omezují závislost na centralizované výrobě a na dodávce energie z velkých energetických celků, z teplárenh a výtopnen, zvýšujía bezpečnost a spolehlivost dodávek energie. Mají příznivé sociální dopady, vznikají nová pracovní místa, jak při výrobě, tak i při přípravě a zpracování paliv (pěstování energetických plodin a rostlin, výroba pelet apod.). OZE mají ale také své nevýhody, které vyplývají přímo z jejich podstaty energie, kterou zachycují, má obvykle malou plošnou a prostorovou hustotu, a proto zařízení s kapacitou, srovnatelnou se zdrojem klasickým, je mnohem větší, technologicky náročnější a z hlediska počátečních investic tedy i dražší. Navíc je energie, dodávaná obnovitelnými zdroji, časově proměnnou veličinou, závislou na přírodních podmínkách (sluneční svit, vítr) a 44