Technický a skúšobný ústav pôdohospodársky

Transkript

1 Technický a skúšobný ústav pôdohospodársky SKTC Rovinka Laboratórium aplikovaného výskumu, technológií a poradenskej činnosti ZÁVEREČNÁ SPRÁVA Názov úlohy: ANALÝZA ZDROJOV BIOMASY VO VYBRANÝCH REGIÓNOCH, PODĽA PRODUKČNÉHO HODNOTENIA, PRE KOMBINOVANÚ VÝROBU TEPLA A ELEKTRINY. Dôvod riešenia úlohy: Úloha kontraktu medzi MP SR a TSÚP Rovinka na rok 2006 Zodpovedný riešiteľ: Ing. Štefan Pepich Riaditeľ: Ing. Richard Markovič, CSc. Termín riešenia: rok 2006 Číslo úlohy: S Rovinka, december 2006

2 2 Anotácia Pepich Š. a kol. TSÚP Rovinka, 2006 Analýza zdrojov biomasy vo vybraných regiónoch, podľa produkčného hodnotenia, pre kombinovanú výrobu tepla a elektriny. Analýza zdrojov biomasy v regiónoch, kvantifikácia biomasy, výhrevnosť biomasy, energetický potenciál, výroba tepla a elektriny z biomasy. str.: 19 tab.: 24 lit.: 6

3 3 OBSAH 1 ÚVOD DO PROBLEMATIKY 2 CIEĽ RIEŠENIA 3 METODICKÝ POSTUP A ČASOVÝ HARMONOGRAM RIEŠENIA 3.1 Zdôvodnenie riešenia 3.2 Metodický postup 3.3 Vecný a časový harmonogram riešenia úlohy 3.4 Riešiteľský kolektív a finančné prostriedky 4 DOSIAHNUTÉ VÝSLEDKY 4.1 REGIÓN NÍŽINNÉHO TYPU Zdroje biomasy Energetický potenciál biomasy 4.2 REGIÓN PAHORKATINNEJ OBLASTI Zdroje biomasy Energetický potenciál biomasy 4.3 REGIÓN PODHORSKÝ Zdroje biomasy Energetický potenciál biomasy 4.4 REGIÓN HORSKÝ Zdroje biomasy Energetický potenciál biomasy 4.5 SPÔSOBY ENERGETICKÉHO VYUŽITIA BIOMASY 5 ZÁVER A NÁVRH NA ĎALŠIE RIEŠENIE 6 ZOZNAM POUŽITEJ LITERATÚRY

4 4 1 ÚVOD DO PROBLEMATIKY Dlhodobé využívania klasických uhľovodíkových zdrojov energie má svojou zvýšenou produkciou skleníkových plynov negatívny vplyv na životné prostredie. Aj napriek narastajúcim požiadavkám na energiu v najbližších rokoch, by však produkcia skleníkových plynov mala klesať. Pokles produkcie skleníkových plynov bude docielené zvyšujúcim sa podielom obnoviteľných zdrojov energie (OZE) na celkovej svetovej produkcii energie. Medzi OZE môžeme zaradiť vodnú energiu, veternú energiu, geotermálnu energiu, slnečnú energiu a energiu biomasy. Biomasa ako obnoviteľný zdroj energie má v rámci Slovenska najväčšiu perspektívu na celoplošné a rovnomerné rozšírenie. Jedným z druhov biomasy je aj poľnohospodárska biomasa, ktorej značné množstvo je každoročne produkované v rezorte poľnohospodárstva. Ale vzhľadom na rozdiely v druhovom zložení pestovaných poľnohospodárskych plodín v jednotlivých regiónoch, je aj produkcia biomasy vhodnej na energetické využitie v týchto regiónoch rôzna. Na základe hektárových úrod biomasy a výmery jednotlivých poľnohospodárskych plodín, je možné stanoviť celoročnú produkciu jednotlivých druhov poľnohospodárskej biomasy na spaľovanie. Produkcia poľnohospodárskej biomasy, ktorá je vhodná na spaľovanie, v roku 2005 je uvedená v tabuľke 1. Celková ročná produkcia zvyškovej poľnohospodárskej biomasy vhodnej na spaľovanie Tabuľka 1 Plodina Výmera v ha Úroda biomasy v t/ha Produkcia biomasy v t za rok hustosiate obilniny , spolu kukurica , slnečnica , repka , sady , vinohrady , nálet z TTP , Spolu Časť produkcie slamy z hustosiatych obilnín je pridávaná do kŕmnej dávky hospodárskych zvierat, časť je používaná na podstielku a časť sa zapracováva do pôdy ako zdroj živín. Na energetické využitie tak zostáva asi ton z ročnej produkcie slamy, ktorá je asi 1,7 mil. ton Na Slovensku je teoreticky možné v súčasnosti na energetické účely využívať až ton slamy z hustosiatych obilnín, čo predstavuje z energetického hľadiska výhrevnosť 2,8 TWh alebo 10,4 PJ tepla. K tomuto množstvu možno prirátať predpokladanú produkciu energie z drevného odpadu zo sadov, vinohradov a náletu drevín z TTP, ktorých ročná produkcia je ton, čo predstavuje energiu v množstve 0,9 TWh alebo 3,2 PJ. Spolu je teoretický energetický potenciál vyprodukovanej biomasy v roku 2005 vhodnej na spaľovanie 3,7 TWh alebo 13,6 PJ. Z tohto množstva biomasy sa na energetické účely využíva na Slovensku minimum.

5 5 Do kategórie biomasy na výrobu plynných produktov zaraďujeme zelené uhlohydrátové krmoviny a exkrementy hospodárskych zvierat. Pre stanovenie kvantifikácie možnej výroby bioplynu je potrebné uvažovať s produkciou tekutých exkrementov u hovädzieho dobytka, ošípaných a hydiny. Predpokladaná ročná produkcia bioplynu z exkrementov hospodárskych zvierat je 277 mil. m 3. Energetický potenciál takto získaného bioplynu je 1,95 TWh alebo 6,9 PJ. Pri výpočte energetického potenciálu je treba brať do úvahy len tekuté exkrementy. Ostatné exkrementy by naďalej slúžili na produkciu maštaľného hnoja. Taktiež treba brať do úvahy možnosť využívania zelenej rezanky alebo kukuričnej siláže na výrobu bioplynu. Tieto plodiny obsahujú totiž až dvojnásobný energetický potenciál voči exkrementom. Z 1 ha sa dá vyprodukovať 15 až 20 t sušiny v zelenej hmote vhodnej na výrobu bioplynu a z 1 kg sušiny je možné vyrobiť 1,2 kwh elektrickej energie, čiže z jedného hektára je možno získať až 24 MWh elektrickej energie. Na Slovensku sa takouto výrobou bioplynu zatiaľ nezaoberá žiadny poľnohospodársky podnik Do kategórie biomasy na výrobu tekutých biopalív možno zaradiť hlavne olejniny a obiloviny, ktorých produkcia zabezpečí plnenie Smernice 2003/30/ES a neohrozia potravinovú bezpečnosť Slovenskej republiky. Pri stanovení celkového energetického potenciálu poľnohospodárskej biomasy na Slovensku možno vychádzať z jej kvantifikácie ako aj z osevných postupov a možností pestovania energetických plodín na Slovensku. Celkovo možno kvantifikovať energetický potenciál poľnohospodárskej biomasy na 12,89 TWh alebo 46,5 PJ tepla. Hodnoty energetického potenciálu poľnohospodárskej biomasy sú uvedené v tabuľke 2. Energetický potenciál poľnohospodárskej biomasy Tabuľka 2 Druh biomasy Možná ročná produkcia na Energetický ekvivalent energetické účely v t TWh PJ slama obilná ,8 10,4 kukurica ,61 9,4 repka ,2 2,9 slnečnica ,1 2,8 drevný odpad ,0 3,1 biomasa na ,94 28,6 spaľovanie spolu bionafta ,0 11,0 bioplyn 277 mil. m 3 1,95 6,9 spolu 12,89 46,5 Teoreticky je možné v slovenskom poľnohospodárstve vyrobiť až 46,5 PJ energie z poľnohospodárskej biomasy bez toho, aby jej energetické využívanie negatívne vplývalo na živočíšnu výrobu (podstielanie, kŕmenie), alebo výživu pôdy. Táto hodnota až päťnásobne prevyšuje súčasnú spotrebu energie v poľnohospodárstve, ktorá sa pohybuje okolo 9,4 PJ. Jedným zo spôsobov energetického využitia poľnohospodárskej biomasy je kombinovaná výroba elektriny a tepla.

6 6 Tepelná energia vznikajúca pri spaľovaní biomasy sa môže za určitých podmienok z časti premieňať na energiu elektrickú, ktorá je univerzálne použiteľná a s vyššou tržnou hodnotou. Celková účinnosť zariadenia sa týmto spôsobom podstatne zvyšuje. Dokonca možno predpokladať, že masovejším rozšírením teplární na spaľovanie biomasy s kombinovanou výrobou elektriny by sa mohli v budúcnosti nahradiť niektoré elektrárne založené na spaľovaní uhlia. Výroba elektriny v teplárni kryje nielen spotrebu elektriny vlastného objektu, sídliska, podniku či regiónu, ale tržbou prispieva k efektívnosti prevádzky. Rozšíreniu kombinovanej výroby tepla a elektriny v praxi vo väčšom merítku bránia okrem investičných problémov aj problémy spojené s ochranou záujmov veľkých, monopolných výrobcov elektriny, ktoré môže preklenúť len vhodná legislatíva, ktorá zatiaľ na Slovensku chýba. Spôsob výroby elektrickej energie v elektrárni na biomasu sa v podstate nelíši od tepelných elektrární na spaľovanie fosílnych palív (uhlie, plyn) ale má značne nižšie emisie CO 2. Podľa druhu použitého biopaliva a zariadenia na premenu bioenergie na energiu elektrickú, existuje viac základných koncepcií výroby elektriny. Sú to najmä: parný kotol (roštový, fluidný, atď.) na pevné, resp. plynné biopalivo s parnou turbínou a elektrickým generátorom spaľovacia turbína s elektrickým generátorom na bioplyn zo živočíšnych exkrementov, silážovaných hmôt alebo zelených rastlín resp. na drevný plyn - splyňované drevo piestový plynový motor s generátorom poháňaný bioplynom, alebo drevným plynom piestový motor s generátorom poháňaný bionaftou, alebo na etanolom elektrochemický palivový článok napájaný bioplynom, resp. kvapalným biopalivom Pre dosiahnutie maximálneho využitia energie v palive, sú uvedené zdroje realizované prevažne ako kombinovaná výroba tepla a elektriny v kogeneračných jednotkách. Kogenerácia patrí medzi perspektívne a atraktívne technológie pri predpokladanom vývoji energetiky najbližších rokov. Už dnes je progresívnym technickým prostriedkom a javí sa ako alternatíva pre výrobu elektriny z primárnych zdrojov. Pri kogenerácii môže byť ako biopalivo použitá biomasa na spaľovanie alebo bioplyn vyrobený fermentáciou biomasy rastlinného alebo živočíšneho pôvodu. 2. CIEĽ RIEŠENIA. Cieľom úlohy bude analyzovať zdroje biomasy vo vybraných regiónoch Slovenska, ich identifikácia, kvantifikácia a energetický potenciál vzhľadom na kombinovanú výrobu elektriny a tepla. Ďalej bude cieľom navrhnúť najvhodnejší spôsob energetického využitia biomasy pre kombinovanú výrobu tepla a elektriny vo vybraných regiónoch. Cieľom bude aj navrhnúť riešenie pre zabezpečenie energeticky sebestačnej farmy.

7 7 3. METODICKÝ POSTUP RIEŠENIA A ČASOVÝ HARMONOGRAM. 3.1 Zdôvodnenie riešenia Slovenská republika sa zaviazala plniť prijaté záväzky EÚ aj v oblasti ochrany životného prostredia. Z týchto záväzkov pre SR vyplýva zvýšiť podiel výroby elektriny z obnoviteľných zdrojov energie na 22 %, zvýšiť podiel biopalív na 6 % pri spotrebe nafty a benzínov a dosiahnuť 12 % -ný podiel vo výrobe energie z obnoviteľných zdrojov. Cieľovým rokom je rok Poľnohospodárska biomasa, ako rastlinného tak aj živočíšneho pôvodu, predstavuje veľkú energetickú rezervu a jej teoretický ročný energetický potenciál predstavuje až 46,5 PJ, čo je takmer päťnásobok spotreby energie v rezorte poľnohospodárstva. V súčasnosti je však využívanie poľnohospodárskej biomasy na energetické účely minimálne a nedosahuje ani hodnotu 1 %. Ak má SR splniť požiadavky EÚ v oblasti ochrany životného prostredia, bude bezpodmienečne nutné na energetické účely využívať aj poľnohospodársku biomasu. Vážnosť riešenia problematiky potvrdzuje aj vládou schválená Koncepcia využívania poľnohospodárskej a lesníckej biomasy na energetické účely, v decembri Dôležitým legislatívnym predpisom je aj Smernica európskeho parlamentu a rady 2004/8/ES z 11. februára 2004 o podpore kogenerácie založenej na dopyte po využiteľnom teple na vnútornom trhu s energiou, ktorá sa v súčasnosti transformuje do slovenskej legislatívy. 3.2 Metodický postup Analýza zdrojov biomasy vo vybraných regiónoch podľa produkčného hodnotenia, pre kombinovanú výrobu tepla a elektriny, bude uskutočnená na základe sledovania osevných plôch plodín produkujúcich vhodnú biomasu na kombinovanú výrobu elektriny a tepla, ich úrod a stavov hospodárskych zvierat produkujúcich biomasu živočíšneho pôvodu vhodnej na výrobu energie v bioplynových staniciach.. Do úvahy budú brané aj možnosti pestovania vhodných plodín na vyčlenených plochách. Na základe produkcie bude stanovený energetický potenciál biomasy pri výrobe elektriny a tepla. Pre jednotlivé vybrané regiónu budú navrhnuté najvhodnejšie spôsoby energetického využitia biomasy pri kombinovanej výrobe tepla a elektriny. Vybrané regióny budú: 1. nížinný typ v kukuričnej výrobnej oblasti Žitného ostrova bude reprezentovať okres Dunajská Streda 2. typ pahorkatiny v oblasti Malých Karpát s rozšíreným vinohradníctvom bude reprezentovať okres Pezinok 3. typ podhorský v oblasti Považia s rozšíreným ovocinárstvom bude reprezentovať okres Nové Mesto nad Váhom 4. typ horských a podhorských oblastí so zameraním na trvalé trávne porasty bude reprezentovať okres Liptovský Mikuláš

8 8 3.3 Vecný a časový harmonogram riešenia etapa problém č. popis činnosti termín mesiac/rok 1. Spracovanie metodiky II./ Analýza zdrojov biomasy vo vybraných regiónoch, ich identifikácia a kvantifikácia Stanovenie energetického potenciálu biomasy v jednotlivých vybraných regiónoch Spracovanie najvhodnejších spôsobov energetického využitia biomasy pri kombinovanej výrobe elektriny a tepla vo vybraných regiónoch Predloženie záverečnej správy na oponentúru VIII./2006 X./2006 XI./2006 XII./ Riešiteľský kolektív a finančné prostriedky 1. Ing. Štefan Pepich zodpovedný riešiteľ 2. Ing. Eva Sidoová zástupca 3. Ing. Mariana Čeppanová 4. Terézia Egyedová 5. Edita Csaplárová 6. Ing. Richard Markovič, CSc. 7. laboratórium 20 Finančné prostriedky na riešenie úlohy predstavujú 2000 tis. Sk z toho na kooperáciu 30 tis. Sk.

9 9 4 DOSIAHNUTÉ VÝSLEDKY Pri analýze produkcie biomasy rastlinného pôvodu sa vychádzalo z výmery pestovania jednotlivých sledovaných druhov poľnohospodárskych plodín vo vybraných okresoch, úrod biomasy a celkovej produkcie biomasy. Na základe produkcie biomasy a jej výhrevnosti v MJ.kg -1 bol stanovený energetický potenciál biomasy rastlinného pôvodu. Pri produkcii slamy z hustosiatych obilnín sa pri výpočte energetického potenciálu uvažovalo len s objemom 35%. Zvyšná obilná slama bude využívaná v živočíšnej výrobe na kŕmenie a podstielanie. Pri analýze produkcie drevného odpadu z TTP sa uvažovalo s 30 % výmery, kde sa predpokladá výskyt náletu drevín. V tabuľke 3 sú uvedené priemerné úrody biomasy rastlinného pôvodu, ktoré boli použité pri výpočte energetického potenciálu. Priemerné úrody biomasy Tabuľka 3 Plodina Úroda biomasy v t/ha hustosiate obilniny 2,66 spolu kukurica 5,9 slnečnica 3,6 repka 2,0 sady 3,9 vinohrady 2,0 nálet z TTP 2,0 Výhrevnosti poľnohospodárskej biomasy sú uvedené v tabuľkách 4, 5 a 6. Uvedené výhrevnosti sú pri bezvodej vzorke. V tabuľke 4 sú výhrevnosti slamnatej biomasy, v tabuľke 5 výhrevnosti drevného odpadu zo sadov a vinohradov a v tabuľke 6 výhrevnosť drevín z náletu na trvalých trávnych porastoch. Výhrevnosti slamnatej biomasy v MJ.kg -1 Tabuľka 4 Plodina Hustosiate obilniny kukurica slnečnica repka pšenica jačmeň tritikale Výhrevnosť v MJ.kg -1 16,37 16,06 16,49 17,11 13,16 16,49 Výhrevnosti drevného odpadu v MJ.kg -1 Tabuľka 5 Drevný odpad Výhrevnosť v MJ.kg sady vinohrady jabloň marhuľa 17,84 18,06 17,44

10 10 Výhrevnosti drevín z náletu na TTP v MJ.kg -1 Tabuľka 6 Drevina breza borievka osika šípka vŕba jelša rakyta lieska Výhrevnosť 19,48 19,62 18,84 18,51 18,27 18,61 17,29 17,94 v MJ.kg -1 Pri stanovení energetického potenciálu biomasy rastlinného pôvodu sa brala do úvahy priemerná výhrevnosť biomasy pri obsahu vlhkosti 15 % a to 14 MJ.kg -1. Pri stanovení energetického potenciálu poľnohospodárskej biomasy živočíšneho pôvodu vo forme exkrementov bola braná do úvahy ich celková ročná produkcia u ošípaných, HD a hydiny. Celková produkcia exkrementov bola stanovená na základe priemernej dennej produkcie. Priemerná denná produkcia výkalov je uvedená v tabuľke 7 (podľa Straucha). Priemerná produkcia výkalov na kus a deň Tabuľka 7 Hospodárske zviera Produkcia exkrementov v kg HD 50,3 ošípané 4,35 hydina 0,18 Pri stanovovaní energetického potenciálu biomasy živočíšneho pôvodu sa brala do úvahy výťažnosť bioplynu z 1 t upravených exkrementov do formy vhodnej na fermentáciu, ktorá je v priemere 40 m 3. Výhrevnosť bioplynu je 22 MJ.m 3. V tabuľke 8 sú uvedené základné údaje o výmere poľnohospodárskej pôdy sledovaných okresov. Výmery poľnohospodárskej pôdy v ha Tabuľka 8 Okres Výmera pôdy v ha Zornenie v% poľnohospodárska orná Pezinok ,7 Dunajská Streda ,6 Nové Mesto n/v ,7 L. Mikuláš ,1 V tabuľke 9 sú uvedené výmera pestovaných plodín v ha v jednotlivých okresoch. Sledované plodiny boli tie, ktoré pripadajú do úvahy pri energetickom využívaní ich slamy. Plochy vybraných plodín v ha Tabuľka 9 Okres Plodina hustosiate kukurica slnečnica repka spolu obilniny na zrno Pezinok D. Streda Nové M.n/V L. Mikuláš

11 11 V tabuľke 10 sú uvedené výmery sadov, vinohradov a trvalých trávnych porastov v ha, ktoré sú zdrojom drevnatej odpadovej biomasy podľa jednotlivých okresov. Výmery sadov, vinohradov a TTP Tabuľka 10 Okres Výmera v ha sady vinice TTP spolu Pezinok Dunajská Streda Nové Mesto n/v L.Mikuláš REGIÓN NÍŽINNÉHO TYPU Nížinný typ kukuričného regiónu reprezentuje okres Dunajská Streda, ktorý je typickým predstaviteľom tejto oblasti. Okres Dunajská Streda sa nachádza v juhozápadnej časti Slovenska v Trnavskom kraji. Rozprestiera sa na rozlohe 1075 km 2 a má obyvateľov pri hustote osídlenia 105 obyvateľov na 1 km 2. V okrese ja 64 obcí a 3 mestá. Geografická poloha: Okres Dunajská Streda sa rozprestiera v Podunajskej nížine. Zaberá väčšiu časť medzi Dunajom a Malým Dunajom, ktorých korytá s niekoľko sto kilometrami ramien a zátočín vytvorili najväčší dunajský ostrov pre svoju úrodnú pôdu nazývaný Žitným ostrovom. Žitný ostrov patrí medzi najúrodnejšie regióny Slovenska Zdroje biomasy V tabuľke 11 sú uvedené výmery plodín a produkcia biomasy pre možné energetické využitie a v tabuľke 12 sú uvedené počty hospodárskych zvierat a ročná produkcia exkrementov. Výmera plodín v ha a produkcia biomasy v tonách ročne Tabuľka 11 plodina výmera v ha biomasa v t slama drevo spolu obilniny kukurica slnečnica repka sady vinice TTP produkcia redukovaná na 35 % produkcia z 30 % výmery TTP

12 12 Počty hospodárskych zvierat a produkcia exkrementzov Tabuľka 12 hospodárske hydina ošípané HD spolu zvieratá počty v kusoch exkrementy v t.rok Energetický potenciál biomasy V tabuľke 13 je uvedený ročný energetický potenciál poľnohospodárskej biomasy v okrese Dunajská Streda v MJ. Energetický potenciál biomasy Tabuľka 13 Biomasa slamnatá drevnatá exkrementy spolu produkcia v t.rok -1 výhrevnosť v MJ.kg -1 energetický potenciál v MJ REGIÓN PAHORKATINNEJ OBLASTI Typ pahorkatiny s rozšíreným vinohradníctvom reprezentuje okres Pezinok. Okres Pezinok sa nachádza v juhozápadnej časti Slovenska v Bratislavskom kraji. Rozprestiera sa na rozlohe 375 km 2 a má obyvateľov pri hustote osídlenia 143 obyvateľov na 1 km 2. V okrese je 14 obcí a 3 mestá. Geografická poloha: Okres Pezinok sa rozprestiera na upätí Malých Karpát. Na kamenistých južných svahoch Karpát sa pestuje s dlhoročnou tradíciou vínna réva Zdroje biomasy V tabuľke 14 sú uvedené výmery plodín a produkcia biomasy pre možné energetické využitie a v tabuľke 15 sú uvedené počty hospodárskych zvierat a ročná produkcia exkrementov.

13 13 Výmera plodín v ha a produkcia biomasy v tonách ročne Tabuľka 14 plodina výmera v ha biomasa v t slama drevo spolu obilniny kukurica slnečnica repka sady vinohrady TTP produkcia redukovaná na 35 % produkcia z 30 % výmery TTP Počty hospodárskych zvierat a produkcia exkrementov Tabuľka 15 hospodárske hydina ošípané HD spolu zvieratá počty v kusoch exkrementy v t.rok Energetický potenciál biomasy V tabuľke 16 je uvedený ročný energetický potenciál poľnohospodárskej biomasy v okrese Pezinok v MJ. Energetický potenciál biomasy Tabuľka 16 Biomasa slamnatá drevnatá exkrementy spolu produkcia v t.rok -1 výhrevnosť v MJ.kg -1 energetický potenciál v MJ REGIÓN PODHORSKÝ Typ podhorský v oblasti Považia s rozšíreným ovocinárstvom reprezentuje okres Nové Mesto nad Váhom. Okres Nové Mesto nad Váhom sa nachádza v južnej časti Trenčianskeho kraja. Rozprestiera sa na rozlohe 580 km 2 a má obyvateľov pri hustote osídlenia 109 obyvateľov na 1 km 2. V okrese ja 32 obcí a 2 mestá. Geografická poloha:

14 14 Okres Nové Mesto nad Váhom sa rozprestiera v podhorskej oblasti medzi Považským Inovcom, Malými a Bielymi Karpatmi. Na severe hraničí s Českou republikou Zdroje biomasy V tabuľke 17 sú uvedené výmery plodín a produkcia biomasy pre možné energetické využitie a v tabuľke 18 sú uvedené počty hospodárskych zvierat a ročná produkcia exkrementov. Výmera plodín v ha a produkcia biomasy v tonách ročne Tabuľka 17 plodina výmera v ha biomasa v t slama drevo spolu obilniny kukurica slnečnica repka sady vinice TTP produkcia redukovaná na 35 % produkcia z 30 % výmery TTP Počty hospodárskych zvierat a produkcia exkrementov Tabuľka 18 hospodárske hydina ošípané HD HD zvieratá počty v kusoch exkrementy v t.rok Energetický potenciál biomasy V tabuľke 19 je uvedený ročný energetický potenciál poľnohospodárskej biomasy v okrese Nové Mesto nad Váhom v MJ. Energetický potenciál biomasy Tabuľka 19 Biomasa slamnatá drevnatá exkrementy spolu produkcia v t.rok -1 výhrevnosť v MJ.kg -1 energetický potenciál v MJ REGIÓN HORSKÝ

15 15 Typ horských a podhorských oblastí so zameraním na trvalé trávne porasty reprezentuje okres Liptovský Mikuláš. Okres Liptovský Mikuláš sa nachádza v juhovýchodnej časti Žilinského kraja. Rozprestiera sa na rozlohe km 2 a má obyvateľov pri hustote osídlenia 56 obyvateľov na 1 km 2. V okrese je 54 obcí a 2 mestá. Geografická poloha: Okres Liptovský Mikuláš leží v regióne Liptov od severných svahov Nízkych Tatier po južné svahy Vysokých tatier. Región z hľadiska poľnohospodárstva je typickým horským regiónom s prevažujúcou výmerou trvalých trávnych porastov Zdroje biomasy V tabuľke 20 sú uvedené výmery plodín a produkcia biomasy pre možné energetické využitie a v tabuľke 21 sú uvedené počty hospodárskych zvierat a ročná produkcia exkrementov. Výmera plodín v ha a produkcia biomasy v tonách ročne Tabuľka 20 plodina výmera v ha biomasa v t slama drevo spolu obilniny kukurica slnečnica repka sady vinice TTP produkcia redukovaná na 35 % produkcia z 30 % výmery TTP Počty hospodárskych zvierat v okrese Liptovský Mikuláš Tabuľka 21 hospodárske hydina ošípané HD spolu zvieratá počty v kusoch exkrementy v t.rok Energetický potenciál biomasy V tabuľke 22 je uvedený ročný energetický potenciál poľnohospodárskej biomasy v okrese Liptovský Mikuláš v MJ.

16 16 Energetický potenciál biomasy Tabuľka 22 Biomasa slamnatá drevnatá exkrementy spolu produkcia v t.rok -1 výhrevnosť v MJ.kg -1 energetický potenciál v MJ SPÔSOBY ENERGETICKÉHO VYUŽITIA BIOMASY V jednotlivých sledovaných regiónoch Slovenska reprezentovanými vybranými okresmi, je rozdielna produkcia biomasy vhodnej na energetické využitie. V každom konkrétnom prípade využívania biomasy na energetické účely je potrebné pristupovať na základe konkrétnych podmienok. Vo všeobecnosti možno len konštatovať, že v južných regiónoch Slovenska je väčší predpoklad využívať na energetické účely biomasu na báze slamy. Vhodné technologické linky energetického využívania slamy spaľovaním nájdu svoje uplatnenie hlavne v sušiarenstve pri dosušovaní zrnín. Veľmi perspektívny spôsob energetického využívania biomasy bude kombinovaná výroba tepla a elektriny formou bioplynových staníc. Druhá forma kombinovanej výroby tepla a elektriny, spaľovaním biomasy sa perspektívne bude využívať skôr v drevospracujúcich podnikoch ako v poľnohospodárskych. Dôvodom bude možnosť využívania takto vyrobenej energie hlavne pre vlastné potreby. Teplo na vykurovanie objektov a sušenie produkcie spracovaného dreva a elektrina na pohon agregátov spracovania dreva ako aj výroby tvarovaných palív z odpadu z výroby. V tabuľke 23 je uvedená produkcia poľnohospodárskej odpadovej biomasy a jej energetický potenciál v sledovaných okresoch. Produkcia biomasy a jej energetický potenciál Tabuľka 23 okres Biomasa na spaľovanie Biomasa na bioplyn Spolu t.rok -1 MJ t.rok -1 MJ MJ D. Streda Pezinok Nové M. n/v L. Mikuláš Vhodná náplň vo forme hnojovice do bioplynovej stanice má obsah sušina 7 %. Pri obsahu sušiny 28 % v hnoji hospodárskych zvierat je možné z 1 tony hnoja vyprodukovať 4 tony materiálu do bioplynovej stanice. Ročná spotreba hnojovice v 500 kwe bioplynovej stanici je v priemere ton. Na základe týchto prepočtov by bolo možné v sledovaných okresoch vybudovať teoreticky nasledovný počet bioplynových staníc:

17 17 - okres Dunajská Streda 54 - okres Pezinok 5 - okres Nové Mesto nad Váhom 10 - okres Liptovský Mikuláš 21 Tento prehľad ukazuje na vhodnosť riešenia kombinovanej výroby tepla a elektriny hlavne v regióne Žitného ostrova a v horskej oblasti Liptova. Tu však treba uviesť že v praxi sa často využíva v bioplynových staniciach kofermentácia a okrem hnojovice sa do fermentorov pridávajú aj iné vhodné materiály ako kuchynské odpady, odpady z čistiarní vôd, silážované krmoviny a pod. Ak uvažujeme s využívaním biomasy formou spaľovania pri výrobe tepla možno počítať pre 500 kw kotol na biomasu s priemernou ročnou spotrebou biomasy (slama alebo štiepka) 600 ton. Teoreticky by bolo možné takto vybudovať v jednotlivých okresoch nasledovný počet spaľovní biomasy: - okres Dunajská Streda okres Pezinok 37 - okres Nové mesto nad Váhom 48 - okres Liptovský Mikuláš 41 V tabuľke 24 je uvedený možný počet zariadení na energetické využívanie biomasy v jednotlivých sledovaných okresoch na základe ročnej produkcie biomasy. V tabuľke sú uvedené aj predpokladané orientačné investičné náklady na vybudovanie týchto zariadení. Pri stanovení investičných nákladov sa vychádzalo z nákladov na jedno zariadenie na spaľovanie biomasy o inštalovanom výkone 500 kw vo výške 7 mil. Sk a pri bioplynovej stanici o inštalovanom výkone elektrickom 500 kw vo výške 40 mil. Sk. Počet zariadení ne energetické využívanie biomasy Tabuľka 24 Okres počet zariadení o výkone 500 kw spolu Investičné náklady na výroba v mil. Sk spaľovanie bioplynu Dunajská Streda Pezinok Nové Mesto n/v Liptovský Mikuláš Spolu Z tabuľky je zrejmé, že najvhodnejšie podmienky na realizáciu energetických zariadení na poľnohospodársku biomasu sú v okrese Dunajská Streda vzhľadom na najväčšiu produkciu odpadovej biomasy ako rastlinného tak aj živočíšneho pôvodu. Teoreticky je možné v tomto okrese realizovať viac zariadení na spaľovanie biomasy a na fermentáciu živočíšnych odpadov ako v ostatných troch okresoch spolu. Investičná náročnosť týchto zariadení dosahuje výšku 3,693 miliardy Sk. 5 ZÁVER A NÁVRH NA ĎALŠIE RIEŠENIE Záverom možno konštatovať, že energetický potenciál odpadovej poľnohospodárskej biomasy na Slovensku je značný vo všetkých výrobných oblastiach a regiónoch od nížinných až po horské. Vzhľadom na intenzifikáciu výroby v úrodnom regióne Žitného ostrova sú tu podmienky na využívanie biomasy naj optimálnejšie. Výsledky poukázali aj na rôznorodosť

18 18 produkovanej biomasy a tým aj na možnosti rôznych spôsobov ich energetického využívania. V každom konkrétnom prípade bude potrebné pristupovať k návrhu riešenia energetického využívania biomasy individuálne a zohľadňovať nielen produkciu biomasy, jej druhy ale aj stavy a spôsoby chovu hospodárskych zvierat. V ďalšom výskumnom riešení problematiky využívania poľnohospodárskej biomasy na energetické účely bude potrebné zamerať pozornosť na vybudovanie pilotného projektu energeticky sebestačnej farmy, ktorý by riešil otázku využívania biomasy komplexne v úzkej naviazanosti na výskum, vzdelávanie, osvetu a propagáciu. Pri riešení úlohy energeticky sebestačnej farmy by mal byť nasledovný postup: - vytipovanie vhodnej farmy vo troch regiónoch Slovenska: Žitný ostrov, Liptov a Východoslovenská nížina - analýza produkcie biomasy rastlinnej aj živočíšnej na farme a jej okolí, množstvá, druhy, kvalita, úrody, ceny - analýza stavov a spotreby biomasy v živočíšnej výrobe, druhy, počty, spotreba biomasy - analýza energetickej spotreby farmy: spotreba, druhy spotrebovaných energií, zdroje spotrebovaných energií, náklady na energiu (tepelná, elektrická, pohonné hmoty) - možnosti výroby energií vo vlastnej réžii, teplo, elektrina, PHM, spaľovanie, fermentácia, lisovanie - potreba jednotlivých druhov biomasy na výrobu požadovaného množstva energií, slama, hnojovica, siláž, repka, kukurica a pod - návrh strojno technologických liniek na energetické využívanie biomasy, pestovanie, ošetrovanie, zber a spracovanie biomasy, energetické využívanie biomasy - výpočet ekonomickej návratnosti navrhovaného riešenia - návrh časového harmonogramu realizácie riešenia

19 19 7 ZOZNAM POUŽITEJ LITERATÚRY 1. PEPICH Š. a kol.: Technológie spracovania a energetického využitia slamy, výskumná úloha, TSÚP Rovinka, 67 s., PEPICH Š. a kol.: Možnosti využitia OZE, hlavne poľnohospodárskej biomasy, z hľadiska ochrany životného prostredia a harmonizácie so smernicami EÚ, výskumná správa, TSÚP Rovinka, 72 s., Koncepcia využívania poľnohospodárskej a lesníckej biomasy, materiál schválený vládou SR uznesením č z Analýza vplyvu platnej legislatívy na podporu využívania biomasy na energetické účely a návrh na ďalšie riešenie, materiál schválený vládou SR uznesením č. 218 z PEPICH Š.,: Pilotný projekt energetického využitia slamy. Výskumná správa, TSÚP Rovinka, 30 s., PEPICH Š.,: Možnosti využitia obnoviteľných zdrojov energie v podmienkach slovenského poľnohospodárstva. Výskumná správa, TSÚP Rovinka, 34 s., 2005