4.3 Analýza potenciálu energetického využití odpadů v ČR včetně ekonomického a regionálního vyhodnocení

4.3 Analýza potenciálu energetického využití odpadů v ČR včetně ekonomického a regionálního vyhodnocení l

Obsah 1. Úvod... 1 2. Definice pojmu EVO v legislativě ČR a EU... 2 2.1 Energetické využití odpadů v legislativě České republiky... 3 2.2 Energetické využití odpadů v legislativě Evropské unie... 5 2.3 Zhodnocení české a evropské legislativy týkající se EVO... 6 3. Potenciál odpadů pro energetické využití... 8 3.1 Potenciál BRO a BRKO vhodných pro energetické využití... 8 3.1.1 Uvažované subtoky BRO a BRKO... 8 3.1.2 Produkce BRO a BRKO... 11 3.1.3 Potenciál produkce BRO... 15 3.2 Potenciál zbytkových materiálově nevyužitelných odpadů... 20 3.3 Vývoj produkce SKO z firem... 24 3.4 Vývoj produkce objemného odpadu (všichni původci)... 25 3.5 Složení a výhřevnost SKO a OO... 25 4. Analýza bioplynových stanic... 28 4.1 Rozdělení BPS... 28 4.1.1 Suchá fermentace... 28 4.1.2 Mokrá fermentace... 30 4.1.3 Porovnání mokré a suché anaerobní digesce... 32 4.2 Současný stav využití BRO v zařízeních BPS... 32 4.2.1 Hodnocení dotazníku... 35 4.3 Technicko-ekonomické modely... 37 4.3.1 Popis modelové technologie... 38 4.3.2 Hmotnostní bilance a výroby bioplynu... 40 4.3.3 Investiční a provozní náklady... 43 4.4 Vyhodnocení analýzy BPS... 48 5. Analýza zařízení pro přímé energetické využití... 49 5.1 Příklad typických technologických konceptů... 52 5.1.1 Současné technologické koncepty používané na evropských jednotkách ZEVO... 53 5.1.2 Technologický koncept ZEVO s kapacitou 80 kt/rok a vyšší... 56 5.1.3 Technologický koncept ZEVO s kapacitou 40 kt/rok a menší... 58 5.1.4 Technologický koncept ZEVO s kapacitou 40 až 80 kt/rok... 58 5.2 Hmotnostní a energetická bilance... 59 5.3 Ekonomická bilance vliv kapacitního řešení... 61 5.3.1 Provozní náklady... 61 5.3.2 Investiční náklady... 63 5.4 Dodávka tepla jako klíčový parametr pro realizovatelnost technologie ZEVO... 64 5.5 Lokality potenciálně vhodné pro výstavbu ZEVO... 66 6. Závěr... 67 7. Seznam použité literatury... 68 8. Seznam použitých zkratek... 69 Příloha A Vybraná katalogová čísla BRO a BRKO... 70

Seznam grafů Graf č. 1: Produkce BRO (bez BRKO) a samotného BRKO v ČR v posledních letech v tunách... 12 Graf č. 2: Produkce BRKO v jednotlivých krajích v roce 2013 v tunách... 13 Graf č. 3: Produkce BRKO na osobu a rok v kilogramech v jednotlivých krajích... 13 Graf č. 4: Produkce BRO v tunách v jednotlivých krajích v roce 2013... 14 Graf č. 5: Produkce BRO na osobu a rok v kilogramech v jednotlivých krajích... 15 Graf č. 6: Predikce produkce BRO vhodné pro kompostárny i BPS... 16 Graf č. 7: Predikce produkce BRO vhodné pro kompostárny, BPS a výrobu TAP... 16 Graf č. 8: Predikce produkce BRO vhodné pro BPS... 17 Graf č. 9: Predikce produkce BRO vhodné pro BPS a výrobu TAP... 17 Graf č. 10: Predikce potenciálu vstupujícího do optimalizace pro BRO vhodné pro kompostárny a BPS... 18 Graf č. 11: Predikce potenciálu vstupujícího do optimalizace pro BRO vhodné pro kompostárny, BPS a výrobu TAP... 18 Graf č. 12: Predikce potenciálu vstupujícího do optimalizace pro BRO vhodné BPS... 19 Graf č. 13: Predikce potenciálu vstupujícího do optimalizace pro BRO vhodné BPS a výrobu TAP... 19 Graf č. 14: Energeticky využité odpady v ORP se ZEVO, 2013... 22 Graf č. 15: Trend produkce SKO ze systému obce... 23 Graf č. 16: Trend produkce SKO z firem... 24 Graf č. 17: Trend produkce OO od všech původců... 25 Graf č. 18: Histogram odhadu výhřevnosti SKO (systém obce) v jednotlivých ORP... 26 Graf č. 19: Histogram předpokládadné výhřevnosti odpadů určených pro energetické využití SKO v jednotlivých ORP... 26 Graf č. 20: Závislost vnitřního výnosového procenta na výhřevnosti zpracovávaného odpadu výpočet pro modelový příklad... 27 Graf č. 21: Závislost ceny na bráně na výhřevnosti zpracovávaného odpadu. Výpočet pro modelový příklad... 27 Graf č. 22: Recepty primárních surovin... 41 Graf č. 23: Recepty odpadářských surovin... 42 Graf č. 24: Vývin plynu jednotlivých receptů... 43 Graf č. 25: Měrné investiční náklady Z-BPS... 44 Graf č. 26: Investiční náročnost skladovací jímky... 45 Graf č. 27: Provozní náklady O-BPS... 46 Graf č. 28: Provozní náklady Z-BPS... 46 Graf č. 29: Závislost ceny na bráně na kapacitě zařízení... 47 Graf č. 30: Z-BPS + hygienizace: Závislost ceny na bráně na procentu nahrazené primární suroviny 47 Graf č. 31: Nakládání s KO v jednotlivých státech EU... 49 Graf č. 32: Celkový zpracovatelský výkon ZEVO v jednotlivých evropských státech... 50 Graf č. 33: Srovnání emisních limitů pro zdroje o termickém výkonu/příkonu 5 až 50 MWt dle vyhlášky č. 415/2012 Sb.... 51 Graf č. 34: Zastoupení možných technologií pro čištění kyselých složek ve spalinách na evropských jednotkách EVO... 54 Graf č. 35: Zastoupení možných technologií pro čištění kyselých složek ve spalinách na evropských jednotkách EVO rozdělené dle zpracovatelské kapacity zařízení... 54 Graf č. 36: Zastoupení možných technologií pro čištění spalin na evropských jednotkách EVO dle roku uvedení do provozu... 55 Graf č. 37: Rozložení zpracovatelské kapacity ZEVO instalovaných v Evropě... 56

Graf č. 38: Závislost elektrického a tepelného výkonu a účinnosti R1 na podílu uplatněného tepla pro jednotku EVO s kapacitou 100 kt/rok... 57 Graf č. 39: Závislost elektrického výkonu na tepelném výkonu pro zařízení s kapacitou nad 80 kt/rok... 57 Graf č. 40: Závislost elektrického a tepelného výkonu a účinnosti R1 na podílu uplatněného tepla pro ZEVO s kapacitou 20 kt/rok... 58 Graf č. 41: Příklad výnosového a nákladového koláče pro malé ZEVO, Pozn.: kapacita ZEVO: 20 kt/rok, cena tepla: 200 Kč/GJ, cena na bráně: 2 300 Kč/t, uplatněno 70 % vyrobeného tepla... 62 Graf č. 42: Příklad výnosového a nákladového koláče pro velké ZEVO, Pozn.: kapacita ZEVO: 200 kt/rok, cena tepla: 200 Kč/GJ, cena na bráně: 2 300 Kč/t, uplatněno 70 % vyrobeného tepla... 63 Graf č. 43: Uvažované investiční náklady technologie ZEVO v závislosti na kapacitě... 64 Graf č. 44: Příklad závislosti ceny na bráně na množství uplatněného tepla pro odběrovou turbínu, varianta 100 kt/rok. Pozn.: červeně je označena výkonová oblast, kdy není splněna podmínka R1... 65 Graf č. 45: Příklady ročního průběhu spotřeby tepla v sítích CZT... 65 Seznam tabulek Tabulka č. 1: Příloha č. 4 k zákonu č. 185/2001 Sb.... 3 Tabulka č. 2: Příloha č. 3 k zákonu č. 185/2001 Sb.... 4 Tabulka č. 3: Subtok KOMP... 10 Tabulka č. 4: Subtok Komp/BPS... 10 Tabulka č. 5: Subtok KOMP/TAP... 11 Tabulka č. 6: Subtok KOMP/BPS/TAP... 11 Tabulka č. 7: Subtok BPS... 11 Tabulka č. 8: Subtok BPS/TAP... 11 Tabulka č. 9: Hodnoty potenciálu produkce BRO vhodných pro BPS - tuny... 20 Tabulka č. 10: Přehled odpadů přijímaných v současných ZEVO... 20 Tabulka č. 11: Porovnání mokré a suché anaerobní digesce... 32 Tabulka č. 12: Přehled O-BPS v ČR... 33 Tabulka č. 13: Uvažované kapacity potencionálních rozšířených Z-BPS o hygienizace v jednotlivých ORP... 36 Tabulka č. 14: Odlišnost a specifika BRO od zemědělské biomasy pro BPS... 40 Tabulka č. 15: Hmotnostní bilance pro primární recepty... 41 Tabulka č. 16: Hmotnostní bilance pro odpadářské recepty... 42 Tabulka č. 17: Přehled výše investic části hygienizace, zpracovávající gastroodpad... 45 Tabulka č. 18: Hmotnostní a energetická bilance malého ZEVO... 59 Tabulka č. 19: Hmotnostní a energetická bilance velkého ZEVO... 60 Tabulka č. 20: Rozdělení investičních nákladů podle jednotlivých provozních souborů... 64 Tabulka č. 21: Lokality potenciálně vhodné pro výstavbu ZEVO z hlediska uplatnění tepla... 66 Tabulka č. 22: Příloha A Vybraná katalogová čísla pro BRO a BRKO... 70 Seznam obrázků Obrázek č. 1: Termický rozklad materiálu... 2 Obrázek č. 2: Uvažované schéma nakládání s bioodpadem... 8 Obrázek č. 3: Předpokládaná měrná produkce SKO v ČR v roce 2020... 23 Obrázek č. 4: Možnosti zpracování BRO... 28 Obrázek č. 5: Funkční schéma suché fermentace... 29

Obrázek č. 6: Funkční schéma mokré fermentace... 30 Obrázek č. 7: Mapa stávajících O-BPS a možných Z-BPS s hygienizací... 33 Obrázek č. 8: Mapa Z-BPS... 34 Obrázek č. 9: Blokové schéma Z-BPS... 34 Obrázek č. 10: Blokové schéma O-BPS a Z-BPS s hygienizací... 35 Obrázek č. 11: Schéma hygienizace... 39 Obrázek č. 12: Schéma hlavních provozních celků ZEVO... 52 Obrázek č. 13: Schéma spalovacího procesu (spalinová trasa) jednotky ZEVO, znázorněna je tzv. suchá varianta čištění spalin... 53 Obrázek č. 14: Materiálová bilance systému čištění spalin a související emise v kotlových a komínových spalinách, hodnoty jsou vztaženy ke spálení jedné tuny odpadu... 61

1. Úvod Tento dokument se zabývá analýzou v oblasti energetickém využití odpadů a jeho cílem je vyhodnotit potenciál v oblasti energetického využití odpadů v ČR. Dokument je rozdělen do 4 hlavních částí. První část se věnuje samotné definici pojmu energetické využití odpadů (EVO). Jsou zde uvedeny české a evropské právní předpisy týkající se EVO. Závěrem je přehled technologií, které odpovídají definici energetického využití odpadů. Druhá část je věnována potenciálu odpadů vhodných pro energetické využití. Dominantním hmotnostním odpadovým tokem je směsný komunální odpad (SKO) a právě jemu a samostatně také pro biologicky rozložitelný odpad (BRO) je provedena analýza potenciálu. Pro obě skupiny je proveden rozbor současného stavu produkce a následně je provedena predikce budoucího vývoje. Třetí část dokumentu se zabývá problematikou bioplynových stanic (BPS) jako technologie pro energetické využití biologicky rozložitelných odpadů. Je zde uveden základní popis, rozdělení a zhodnocení současného stavu odpadových a zemědělských BPS. Na základě spolupráce s firmou agrikomp Bohemia s.r.o. jsou následně zpracovány technicko-ekonomické (T-E) modely dvou variant řešení pro zpracování BRO v BPS a to v nové odpadové BPS a rozšíření zemědělských (Z-BPS) o část hygienizace. T-E modely následně slouží k určení ceny na bráně za zpracování odpadu pro jednotlivá zařízení. Poslední část dokumentu se zabývá zařízeními pro přímé energetické využití odpadů. Kapitola začíná popisem současných typických technologických celků využívaných v Evropě. Hlavní důraz v rozdělení je kladen na kapacitu zařízení, podle které jsou děleny na zařízení malých, vhodných pro lokální sítě CZT, a velkých kapacit, vhodných pro velké rozvinuté sítě CZT s vysokou poptávkou po teple. Dále je ukázána hmotnostní, energetická a ekonomická bilance, které vychází z T-E modelu, kterým řešitelé disponují. 1

2. Definice pojmu EVO v legislativě ČR a EU Cílem předkládaného dokumentuje vyhodnotit potenciál energetického využití odpadů v podmínkách ČR. Které technologie spadají dle evropské a české legislativy pod pojem energetické využití, je předmětem této kapitoly. Energie z odpadů se získává termickým rozkladem zpracovaného materiálu (odpadu). Termický rozklad může být veden několika způsoby, dle množství přiváděného vzduchu vyjádřeného přebytkem alfa, viz Obrázek č. 1. Obrázek č. 1: Termický rozklad materiálu Zdroj: Lamers 1 Podstechiometrickými procesy (alfa<1) se zabývá samostatný dokument 4.5 Pyrolýza, zplyňování - Analýza a vyhodnocení možnosti aplikace nových technologií k energetickému využití. Předmětem tohoto dokumentu (Dokument 4.3) jsou termické procesy vedené v režimu s přebytkem kyslíku. Termické zpracování odpadů spalováním je určitou formou recyklace tepelné energie obsažené v odpadech. Tento proces může být uskutečňován různými technologickými postupy, které sice dosahují žádaný efekt odstranění odpadů, ovšem z hlediska efektivnosti využití vznikající tepelné energie se mohou mezi sebou výrazně lišit. Z toho důvodu jsou v právních předpisech týkající se termického zpracování odpadů zavedeny pojmy odstraňování odpadů a energetické využití odpadů (EVO), které se po stránce technického i právního výkladu od sebe liší. V této kapitole jsou zobrazeny výsledky analýzy právních pojmů odstraňování odpadu a energetické využití odpadů provedené na základě právních předpisů České republiky a dotčených předpisů Evropského společenství. Posouzení nebo zařazení technologie termického zpracování odpadů do kategorie energetického využití nebo pouze do kategorie odstraňování odpadů není samoúčelné a může mít značný vliv na povolovací hodnocení technické úrovně určitého technologického způsobu nakládání s odpady, pro udělení povolení vývozu, dovozu nebo tranzitu odpadů přes hranice cizích států apod. Obecným cílem v souladu s hierarchií nakládání s odpady je upřednostňovat energetické využití nad odstraněním. Pojem energetické využití je současně vnímán pozitivněji. Přestože je v platnosti celá řada právních norem, které zahrnují oba výše zmíněné pojmy, jak bude ukázáno dále, tak k předmětnému členění způsobu nakládání s odpady k využití a odstraňování není v zemích Evropské unie souhlasné stanovisko a na různých úrovních jsou k tomuto problému vedeny diskuse. I na půdě Evropského parlamentu již převládl názor, že je nutné vypracovat společnou 1 Lamers F.,Advanced Thermal Treatment Technologies for Waste, In Energie aus Abfall,2011, München, ISBN 978-3-935317-69-6. 2

směrnici o nakládání s odpady, která bude kromě jiného obsahovat kritéria pro využívání resp. odstraňování odpadů. Dotčené právní předpisy a zdroje jsou: ČR Zákon č. 185/2001 Sb., o odpadech a o změně některých dalších zákonů (dále jen jako zákon o odpadech) 2 Zákon č. 201/2012 Sb., o ochraně ovzduší (dále jen jako zákon o ochraně ovzduší) 3 Zákon č. 165/2012 Sb., o podporovaných zdrojích energie a o změně některých zákonů (dále je jako zákon o podporovaných zdrojích) 4 EU Směrnice evropského parlamentu a rady 2000/76/ES o spalování odpadů 5 Směrnice evropského parlamentu a rady 2008/98/ES o odpadech a o zrušení některých směrnic 6 Guidelines R1 energy efficiency 2011 7 2.1 Energetické využití odpadů v legislativě České republiky Je potřebné zdůraznit, že energetické využití odpadů není jediným postupem, jak nakládat se vzniklými odpady. Zákon č.185/2001 Sb., o odpadech a o změně některých dalších zákonů (dále též zákon o odpadech ) stanoví v 9a hierarchii způsobů nakládání s odpady, kdy nejvýše se nachází předcházení vzniku odpadů. Předcházení vzniku odpadů je dále upraveno v 10 téhož zákona. Podle zákona o odpadech má recyklace (materiálové využití) přednost před energetickým využitím a to má opět přednost před odstranění odpadu. Odstraňováním odpadů se rozumí činnosti uvedené v příloze č. 4 k zákonu č. 185 (Tabulka č. 1), z nichž se tématu předmětného příspěvku týká činnost spalování na pevnině pod kódem D10. Přestože se předkládaný dokument zaměřuje na energetické využití, je pro přehlednost ve vazbě na rozbor legislativy uvedeno také spalování odpadů. Tabulka č. 1: Příloha č. 4 k zákonu č. 185/2001 Sb. Kód: D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D9 Způsob odstraňování odpadů: Ukládání v úrovni nebo pod úrovní terénu (např. skládkování apod.) Úprava půdními procesy (např. biologický rozklad kapalných odpadů či kalů v půdě apod.) Hlubinná injektáž (např. injektáž čerpatelných kapalných odpadů do vrtů, solných komor nebo prostor přírodního původu apod.) Ukládání do povrchových nádrží (např. vypouštění kapalných odpadů nebo kalů do prohlubní, vodních nádrží, lagun apod.) Ukládání do speciálně technicky provedených skládek (např. ukládání do oddělených, utěsněných, zavřených prostor izolovaných navzájem i od okolního prostředí apod.) Vypouštění do vodních těles, kromě moří a oceánů Vypouštění do moří a oceánů včetně ukládání na mořské dno Biologická úprava jinde v této příloze nespecifikovaná, jejímž konečným produktem jsou sloučeniny nebo směsi, které se odstraňují některým z postupů uvedených pod označením D1 až D12 Fyzikálně-chemická úprava jinde v této příloze nespecifikovaná, jejímž konečným produktem jsou 2 Zákon č. 185/2001 Sb. ze dne 15. května 2001 o odpadech a o změně některých dalších zákonů, Sbírka zákonů č. částky 71/2001 3 Zákon č. 201/2012 Sb ze dne 2. května 2012 o ochraně ovzduší, Sbírka zákonů č. částky 69/2012. 4 Zákon č. 165/2012 Sb. o podporovaných zdrojích energie a o změně některých zákonů, Sbírka zákonů č. částky 59/2012. 5 Directive 2000/76/EC of the European parliament and of the council on the incineration of waste, Official Journal of the European Communities, 2000, L 332/91. 6 Directive 2008/98/EC of the European parliament and of the council on waste and repealing certain Directives, Official Journal of the European Union, 2008, L 312/3. 7 Guidelines on the interpretation of the R1 energy efficiency formula for incineration facilities dedicated to the processing of municipal solid waste according to annex II of Directive 2008/98/EC on waste, European Commission, 2011. 3

D10 D11 D12 D13 D14 D15 sloučeniny nebo směsi, které se odstraňují některým z postupů uvedených pod označením D1 až D12 (např. odpařování, sušení, kalcinace) Spalování na pevnině Spalování na moři Konečné či trvalé uložení (např. ukládání v kontejnerech do dolů) Úprava složení nebo smíšení odpadů před jejich odstraněním některým z postupů uvedených pod označením D1 až D12 Úprava jiných vlastností odpadů (kromě úpravy zahrnuté do D13) před jejich odstraněním některým z postupů uvedených pod označením D1 až D13 Skladování odpadů před jejich odstraněním některým z postupů uvedených pod označením D1 až D14 (s výjimkou dočasného skladování na místě vzniku odpadu před shromážděním potřebného množství) Zdroj: zákon č. 185/2001 Sb. Definice využití odpadu je de facto konkretizována v ustanovení 4 písm. r) zákona o odpadech, dle kterého je využitím odpadů - činnost, jejímž výsledkem je, že odpad slouží užitečnému účelu tím, že nahradí materiály používané ke konkrétnímu účelu, a to i v zařízení neurčeném k využití odpadů podle 14 odst. 2, nebo že je k tomuto konkrétnímu účelu upraven; v příloze č. 3 k tomuto zákonu je uveden příkladný výčet způsobů využití odpadů,. V příloze č. 3 zákona o odpadech je dána upřesněno energetické využití odpadů, které je vyjádřené kódem R1, tj. Využití odpadu způsobu obdobným jako paliva nebo jiným způsobem k výrobě energie. Spalování odpadů (tj. technologickými procesy s nadstechiometrickým přívodem vzduchu) se dále týkají 22 a 23 zákona o odpadech kde je uvedeno: 22: Odst. 1 Odpady lze spalovat, jen jsou-li splněny podmínky stanovené právními předpisy o ochraně ovzduší a o hospodaření energií. Odst. 2 Technické požadavky pro nakládání s odpady vzniklými při spalování nebezpečného odpadu ve spalovnách stanoví ministerstvo vyhláškou. 23: Odst. 1 Spalování odpadu ve spalovně komunálních odpadů, která dosahuje vysokého stupně energetické účinnosti, se považuje za využívání odpadů způsobem uvedeným pod kódem R1 v příloze č. 3 k tomuto zákonu. Výše požadované energetické účinnosti a vzorec pro její výpočet je uveden v příloze č. 12 k tomuto zákonu. Odst. 2 Spalovny odpadů, u nichž nejsou splněny podmínky spalování uvedené v odstavci 1, jsou zařízeními k odstraňování odpadů. Tabulka č. 2: Příloha č. 3 k zákonu č. 185/2001 Sb. Kód R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 R9 R10 R11 Způsob využívání odpadů Využití odpadu způsobem obdobným jako paliva nebo jiným způsobem k výrobě energie Získání/regenerace rozpouštědel Získání/regenerace organických látek, které se nepoužívají jako rozpouštědla (včetně kompostování a dalších biologických procesů) Recyklace/znovuzískání kovů a kovových sloučenin Recyklace/znovuzískání ostatních anorganických materiálů Regenerace kyselin nebo zásad Obnova látek používaných ke snižování znečištění Získání složek katalyzátorů Rafinace použitých olejů nebo jiný způsob opětného použití olejů Aplikace do půdy, která je přínosem pro zemědělství nebo zlepšuje ekologii Využití odpadů, které vznikly aplikací některého z postupů uvedených pod označením R1 až R10 R12 Úprava odpadů k aplikaci některého z postupů uvedených pod označením R1 až R11 R13 Skladování materiálů před aplikací některého z postupů uvedených pod označením R1 až R12 (s výjimkou dočasného skladování na místě vzniku před sběrem) Zdroj: zákon č. 185/2001 Sb. 2 4

Vzorec pro výpočet energetické účinnosti, která rozhoduje, zda se nakládání s odpadem v zařízení považuje za EVO nebo odstraňování je pak uveden v příloze č. 12 zákona o odpadech: Energetická účinnost = (Ep - (Ef + Ei)) / (0,97 x (Ew + Ef)) Kde: Ep se rozumí roční množství vyrobené energie ve formě tepla nebo elektřiny. Vypočítá se tak, že se energie ve formě elektřiny vynásobí hodnotou 2,6 a teplo vyrobené pro komerční využití hodnotou 1,1 (GJ/ rok). Ef se rozumí roční energetický vstup do systému z paliv přispívajících k výrobě páry (GJ/rok). EW se rozumí roční množství energie obsažené ve zpracovávaných odpadech vypočítané za použití nižší čisté výhřevnosti odpadů (GJ/rok). Ei se rozumí roční dodaná energie bez Ew a Ef (GJ/rok). 0,97 je činitelem energetických ztrát v důsledku vzniklého popela a vyzařování. Tento vzorec se použije v souladu s referenčním dokumentem o nejlepších dostupných technikách pro spalování odpadů. Nejnižší požadovaná výše energetické účinnosti pro využívání odpadů způsobem R1: Pro zařízení, která získala souhlas k provozu zařízení před 1. lednem 2009-0,60 Pro zařízení, která získala souhlas k provozu zařízení po 31. prosinci 2008-0,65 Tato veličina je však bezrozměrné kritérium, které za určitých okolností a v důsledku dosazování v tzv. ekvivalentních jednotkách může přesahovat hodnotu 1 (vysoká dodávka tepla + moderní účinné technologie). Více se hodnocení kogeneračních systémů, významu energetické účinnosti a dalších podobných kritérií věnuje Pavlas 8. 2.2 Energetické využití odpadů v legislativě Evropské unie Česká právní úprava je harmonizována s evropskými směrnicemi, resp. směrnice jsou implementovány do národních právních předpisů. Směrnice 2008/98/EC stanoví, že odstraňováním odpadu se rozumí činnosti uvedené v příloze I této směrnice, přičemž konkrétnímu případu odpovídá kód D10 - spalování na pevnině. Za využití odpadu jsou považovány činnosti uvedené v příloze II, konkrétně kód R1 -využití odpadu způsobem obdobným jako paliva nebo jiným způsobem k výrobě energie. Vzhledem k charakteru zmíněného předpisu se očekává, že členské státy EU tuto problematiku upraví ve vnitrostátních právních předpisech tak, aby byly zachovány cíle směrnice. K těmto cílům patří prevence vzniku odpadů, redukce množství vznikajících odpadů, opětovné využití odpadů, ochrana zdraví člověka a životního prostředí při nakládání s odpadem a vytvoření sítě zařízení k odstraňování odpadu. O tom jaké technologie můžeme chápat jako energetické využití odpadů směrnice 2008/98/EC nepojednává. Částečně je toto upraveno směrnicí evropského parlamentu a rady 2000/76/ES o spalování odpadů, která uvádí: Článek 3) za 4. spalovacím zařízením rozumí stacionární nebo mobilní technická jednotka a zařízení určené k tepelnému zpracování odpadů, s využitím tepla vzniklého spalováním nebo bez něho. To zahrnuje spalování oxidací odpadu stejně jako další způsoby tepelného zpracování, jako je např. pyrolýza, zplynování nebo plazmové procesy, pokud jsou látky tímto zpracováním vzniklé následně spáleny. Tato definice se vztahuje na areál a celé spalovací zařízení, včetně všech spalovacích linek, příjmu odpadu, skladování, zařízení pro předběžnou úpravu odpadů na místě, systém odpad-palivo a systém přívodu vzduchu, kotle, zařízení pro čištění spalin, místní zařízení pro zpracování nebo skladování zbytků a jímání odpadních vod, komín, zařízení a systémy pro řízení spalovacích podmínek a pro jejich monitorování a zaznamenávání; 8 Pavlas, M. Systém pro výpočet technologických parametrů procesů včetně energetických aspektů. Brno, 2008. 109s. Disertační práce na Vysokém učení technickém v Brně na Fakultě strojního inženýrství na Ústavu procesního a ekologického inženýrství. 5

Obdobná definice je uvedena i ve směrnici evropského parlamentu a rady o průmyslových emisích 2010/75/EU 9. Z této definice je jasné, že i technologie pyrolýzy a zplyňování jsou uvažovány jako spalovací zařízení a měla by pro ně tedy být počítána energetická účinnost dle vzorce uvedeného v české i evropské právní úpravě (v příloze č. 12 zákona o odpadech resp. v příloze č. II směrnice 2008/98/EC). Co se týká evropských norem, tak postup výpočtu R1 upřesňuje nezávazný dokument Guidelines on the interpretation of the R1 energy efficiency formula for incineration facilities dedicated to the processing of municipal solid waste according to annex II of directive 2008/98/EC. V tomto dokumentu jsou kromě popisu jednotlivých členů rovnice pro výpočet energetické účinnosti také uvedeny útržkovité informace o podmínkách, které musí splňovat zařízení na energetické využití komunálních odpadů. Z těch zásadnějších jsou vybrány: Spalovny odpadů určené ke spalování komunálního odpadu jsou spalovny, které mají povolení a jsou technicky navrženy tak, aby byly schopny spalovat směsný komunální odpady. Vzorec R1 se nevztahuje na spoluspalování odpadů v zařízení určených ke spalování nebezpečných odpadů, zdravotnického odpadu, kalů nebo průmyslových odpadů. Zařízení musí odpovídat IPPC činnosti 5.2 Odstranění nebo využití odpadu v zařízeních určených k tepelnému zpracování odpadu, při kapacitě větší než 3 t za hodinu v případě ostatního odpadu. V souvislosti se směrnicí o průmyslových emisích (Směrnice Evropského parlamentu a Rady 2010/75/EU, o průmyslových emisích), zařízení určené ke spalování komunálního odpadu odpovídají subsektoru činnosti 5.2 směrnice o průmyslových emisích: (1) pouze v případě, že zařízení je určené ke spalování směsného komunálního odpadu bude spadat pod prahové hodnoty R1 energetického účinnosti směrnice o odpadech a (2) že vzorec R1 se nevztahuje na spoluspalování. Celkové posouzen je uvedeno v následující kapitole 2.3. 2.3 Zhodnocení české a evropské legislativy týkající se EVO Téměř ve všech odkazech, směrnicích, zákonech, atd. se mluví buď o spalování odpadu obecně, nebo přímo o spalovnách komunálního odpadu. Nikde ale není přesně specifikováno, jaké technologie pod tyto pojmy spadají. Částečně se tomu věnují směrnice 2000/76/ES a 2010/75/EU, které mezi spalovací zařízení zařazují i pyrolýzu a zplyňování. Určité zpřesnění se nachází v nezávazném dokumentu evropské komise R1 guidelines. Pod energetické využití by podle tohoto dokumentu nemělo spadat spoluspalování a spalování kalů, průmyslového, nebezpečného a nemocničního odpadu. V praxi se však tyto způsoby nakládání za energetické využívání odpadů velmi často považují (např. spoluspalování v cementárnách, atd.). Z metodických pokynů dále vyplývá, že zařízení musí být schopné (musí být technicky navrženo) spalovat směsný komunální odpad bez podpůrného paliva. To je jediná zmínka, ze které si můžeme dovolit určité závěry. Není zde explicitně popsáno, jak by v případě nutnosti dodržení těchto podmínek vyhověla zařízení spalující paliva z odpadů (RDF). V současnosti platných referenčních dokumentech BREF o nejlepších dostupných technikách pro spalování odpadů (BAT) jsou jako technologie tepelného zpracování odpadu uvedeny i technologie zplyňování nebo pyrolýzy. Jsou uvažovány jako doplňkové technologie ke klasickému nadstechiometrickému spalování a konkrétně uvedeny způsobem: Ačkoli spalování poskytuje hlavní zaměření dokumentu, také obsahuje některé informace o pyrolýze a zplyňovacích systémech. Jestli tedy mohou nebo nemohou spadat pod R1 zde uvedeno není. Jsou však uvažovány v části 4 Technologie, které je možné uvažovat při posuzování nejlepších možných řešení v originále 4 Techniques to consider in the determination of BAT pro spalování odpadů. Závěrem tedy můžeme dle české i evropské legislativy považovat za energetické využití R1 jasně technologie klasických spaloven pokud splní minimální požadavky na stupeň využití energie. Pro alternativní procesy zplyňování a pyrolýzu neexistují na evropské úrovni metodiky pro výpočet R1. Z kategorie R1 je však vyloučit nelze. Co se týče biologicky rozložitelných odpadů (BRO) a výroby bioplynu v bioplynových stanicích, tak v žádném legislativním předpisu EU ani ČR nejsou tyto technologie zmíněny jako energetické využití, přestože k energetickému využití prokazatelně dochází. Opět pro tyto technologie neexistuje metodika pro výpočet R1. Protože v tomto dokumentu uvažujeme hlavně využití BRO k produkci 9 Directive 2010/75/EU of the European parliament and of the council on industrial emissions (integrated pollution prevention and control), Official Journal of the European Union, 2010, L 334/17. 6

bioplynu a jeho následnému využití k výrobě elektřiny, popř. tepla v rámci kogeneračního procesu, tak budou jako energetické využití řešeny následující technologie: Výroba energie spalováním bioplynu vyrobeného v rámci bioplynových stanic zpracovávající BRO Přímé energetické využití procesem spalování odpadů s následným využitím uvolněného tepla. Pro jednotlivé skupiny odpadů a následně pro jednotlivé technologie bude vyhodnocen: potenciál odpadů vhodných pro danou technologii hmotnostní, energetická bilance ekonomické vyhodnocení. 7

3. Potenciál odpadů pro energetické využití 3.1 Potenciál BRO a BRKO vhodných pro energetické využití Tato kapitola se zabývá biologicky rozložitelnými odpady (BRO) vhodnými pro energetické využití v rámci bioplynových stanic (BPS), jejich současnou produkcí a potenciálem v budoucnu. Pro nakládání s BRO existuje několik potenciálně využitelných technologií: Bioplynové stanice Kompostárny Výroba TAP Zařízení na energetické využití (spalovny) Dle vyhlášky č. 341/2008 Sb. 10 jsou pro nakládání s BRO vhodné 2 druhy zařízení a to kompostárny a bioplynové stanice. V tomto projektu je tedy k nakládání s bioodpady přistupováno dle schématu uvedeném na Obrázek č. 2. Obrázek č. 2: Uvažované schéma nakládání s bioodpadem Zdroj: VUT Brno Jednotlivé technologie zpracování BRO (BPS a kompostárny) mají svá určitá specifika a technické předpoklady, díky nimž jsou vhodná jen pro určité druhy BRO. Pro účely dokumentu tak byly BRO rozděleny do 5 skupin (dále popsány v kapitole 3.1.1), dle možného uplatnění ve zmíněných technologiích. Ve zjednodušené formě je možné toto využití rozdělit dle základního původu BRO tak, že živočišný a část rostlinný bioodpadu je vhodná pro bioplynové stanice a část odpadu, která je z technického hlediska nevhodná pro BPS, je využitelná v kompostárnách (např.: dřevní hmota, která v BPS nefermentuje). Jak již bylo zmíněno v kapitole 2, tak ta část BRO, která může být zpracována v BPS, představuje BRO vhodné pro energetické využití. Detailně budou jednotlivé části (rozdělení do skupin, analýza BPS) řešeny v následujících kapitolách. 3.1.1 Uvažované subtoky BRO a BRKO Tato kapitola se zabývá těmi odpady, které jsou využitelné v kompostárnách a bioplynových stanicích. Data pro BRO, která je možné uvažovat jako potencionální vstupy do BPS, jsou uvedena v příloze A v přehledné tabulce. Tento seznam zahrnuje 30 katalogových čísel. Tabulka v příloze A je sestavena 10 Vyhláška č. 341/2008 Sb., o podrobnostech nakládání s biologicky rozložitelnými odpady a o změně vyhlášky č. 294/2005 Sb., o podmínkách ukládání odpadů na skládky a jejich využívání na povrchu terénu a změně vyhlášky č. 383/2001 Sb., o podrobnostech nakládání s odpady 8

z 9 sloupců. První dva sloupce udávají název a kat. č. odpadu, tak jak jsou vedeny ve vyhlášce č. 381/2001 Sb. (Katalog odpadů) 11. Následující 4 sloupce hodnotí vhodnost daného materiálu jako vstupu do jednotlivých druhů bioplynových stanic (BPS), které budou dále popsány v kapitole 4: Z-BPS zemědělská bioplynová stanice. Z-BPS + hygienizace zemědělská BPS se stupněm hygienizace. O-BPS komunální BPS. Suchá fermentace. V dalším sloupci Poznámka jsou uvedeny popis a příklady odpadů, které do jednotlivých kategorií spadají. Předposlední sloupec hodnotí riziko tvorby a uvolnění sulfanu H 2 S. Pro bioplynové stanice jsou vhodné substráty, které během fermentace ze svých molekul neuvolňují sulfan - H 2 S a amoniak NH 3. Tyto plyny jsou velmi nežádoucí z hlediska negativního působení na technologická zařízení, zvláště pak pro kogenerační jednotky. Sulfan reaguje se zbytkovou vlhkostí v bioplynu a způsobuje tak nevratnou korozi jednotlivých komponent. Amoniak pak negativně ovlivňuje olej v kogenerační jednotce, zkracuje jeho řetězce a snižuje tak jeho mazací schopnost. Aby provozovatel BPS předešel vzniku těchto dvou nežádoucích plynů, je třeba mít co nejvíce informací o složení vstupního materiálu (odpadů). Riziko tvorby těchto problémových plynů koreluje s obsahem bílkovin, tuků a jednoduchých sacharidů. Podle toho lze teoreticky určit, zda bude produkce sulfanu a amoniaku nízká, střední anebo naopak velmi vysoká (Příloha A), což má následně vliv na ekonomiku provozu. V posledním sloupci je pak uvedena stabilita dodávky daného odpadu. Ta hodnotí, zda existuje předpoklad surovinu dodávat rovnoměrně v průběhu roku, nebo zda jsou dodávky sezonní. Ve druhém případě je zapotřebí s nerovnoměrností počítat při plánování provozu BPS a přizpůsobit tomu buď dodávku jiných surovin, nebo postavit příslušné skladovací prostory. Jak bude ukázáno dále v kapitole 4, parametry vstupní suroviny do BPS mají velký vliv na ekonomiku celého projektu. Různé suroviny mají různý vývin plynu a podíl tuhé složky, tedy i jinou produkci a kvalitu digestátu. V návaznosti na rozčlenění toků v dokumentu 1.1.2 Návrh optimální sítě zařízení v krajích a v ČR můžeme biologicky rozložitelné odpady rozdělit na několik subtoků, viz tabulky 3, 4, 5: 1. subtok KOMP - do kompostáren - na bázi dřevní hmoty, špatně fermentují, nevhodné do BPS (15 katalogových čísel); 2. subtok KOMP/BPS - tento odpad může jak do kompostáren, tak do všech BPS, není nutná hygienizace (12 katalogových čísel); 3. subtok KOMP/TAP - Kompostárny nebo výroba tuhých alternativních paliv TAP (2 katalogová čísla); 4. subtok KOMP/BPS/TAP - Kompostárny, bioplynové stanice nebo výroba TAP (2 katalogová čísla); 5. subtok BPS do bioplynových stanic - odpady nevhodné do kompostáren mohou do všech BPS (11 katalogových čísel); 6. subtok BPS/TAP - Bioplynové stanice nebo výroba TAP (1 katalogové číslo). 11 Vyhláška č. 381/2001, kterou se stanoví Katalog odpadů, Seznam nebezpečných odpadů a seznamy odpadů a států pro účely vývozu, dovozu a tranzitu odpadů a postup při udělování souhlasu k vývozu, dovozu a tranzitu odpadů (Katalog odpadů) 9

Tabulka č. 3: Subtok KOMP Kat.č. Název Skupina 02 01 07 Odpady z lesnictví 02 07 05 Kaly z čištění odpadních vod v místě jejich vzniku 03 03 07 Mechanicky oddělený výmět z rozvlákňování odpadního papíru a lepenky 03 03 08 Odpady ze třídění papíru a lepenky určené k recyklaci 03 03 09 Odpadní kaustifikační kal 03 03 10 03 03 11 04 01 07 04 02 20 Výmětová vlákna, kaly z mechanického oddělování obsahující vlákna, výplně a povrchové vrstvy z mechanického třídění Kaly z čištění odpadních vod v místě jejich vzniku neuvedené pod číslem 03 03 10 Kaly neobsahující chrom, zejména kaly z čištění odpadních vod v místě jejich vzniku Jiné kaly z čištění odpadních vod v místě jejich vzniku neuvedené pod číslem 04 02 19 Odpady ze zemědělství, zahradnictví, lesnictví, myslivosti, rybářství Odpady z výroby alkoholických a nealkoholických nápojů (s výjimkou kávy, čaje a kakaa) Odpady z výroby a zpracování celulózy, papíru a lepenky Odpady z výroby a zpracování celulózy, papíru a lepenky Odpady z výroby a zpracování celulózy, papíru a lepenky Odpady z výroby a zpracování celulózy, papíru a lepenky Odpady z výroby a zpracování celulózy, papíru a lepenky Odpady z kožedělného a kožešnického průmyslu Odpady z textilního průmyslu 04 02 21 Odpady z nezpracovaných textilních vláken Odpady z textilního průmyslu 04 02 22 Odpady ze zpracovaných textilních vláken Odpady z textilního průmyslu 19 08 12 19 08 14 Kaly z biologického čištění průmyslových odpadních vod neuvedené pod číslem 19 08 11 Kaly z jiných způsobů čištění průmyslových odpadních vod neuvedené pod číslem 19 08 13 19 09 02 Kaly z čiření vody 19 09 03 Kaly z dekarbonizace Zdroj: EY, vlastní tvorba Odpady z čistíren odpadních vod jinde neuvedené Odpady z čistíren odpadních vod jinde neuvedené Odpady z výroby vody pro spotřebu lidí nebo vody pro průmyslové účely Odpady z výroby vody pro spotřebu lidí nebo vody pro průmyslové účely Tabulka č. 4: Subtok Komp/BPS Kat.č. Název Skupina 02 01 01 Kaly z praní a z čištění 02 03 01 02 03 05 Kaly z praní, čištění, loupání, odstřeďování a separace Kaly z čištění odpadních vod v místě jejich vzniku Odpady ze zemědělství, zahradnictví, lesnictví, myslivosti, rybářství Odpady z výroby a ze zpracování ovoce, zeleniny, obilovin, jedlých olejů, kakaa, kávy a "tabáku Odpady z výroby a ze zpracování ovoce, zeleniny, obilovin, jedlých olejů, kakaa, kávy a "tabáku 02 04 01 Zemina z čištění a praní řepy Odpady z výroby cukru 02 04 03 Kaly z čištění odpadních vod v místě jejich vzniku Odpady z výroby cukru 02 05 02 Kaly z čištění odpadních vod v místě jejich vzniku Odpady z mlékárenského průmyslu 02 06 03 Kaly z čištění odpadních vod v místě jejich vzniku Odpady z pekáren a výroby cukrovinek 02 07 01 Odpady z praní, čištění a mechanického zpracování surovin 02 07 02 Odpady z destilace lihovin Organické hmoty z přírodních produktů 04 02 10 (např. tuk, vosk) Odpady z výroby alkoholických a nealkoholických nápojů (s výjimkou kávy, čaje a kakaa) Odpady z výroby alkoholických a nealkoholických nápojů (s výjimkou kávy, čaje a kakaa) Odpady z textilního průmyslu 20 02 01 Biologicky rozložitelný odpad Odpady ze zahrad a parků (včetně hřbitovního odpadu) 20 03 02 Odpad z tržišť Ostatní komunální odpady Zdroj: EY, vlastní tvorba 10

Tabulka č. 5: Subtok KOMP/TAP Kat.č. Název Skupina 02 01 03 Odpad rostlinných pletiv Odpady ze zemědělství, zahradnictví, lesnictví, myslivosti, rybářství 03 01 01 Odpadní kůra a korek Odpady ze zpracování dřeva a výroby desek a nábytku Zdroj: EY, vlastní tvorba Tabulka č. 6: Subtok KOMP/BPS/TAP Kat.č. Název Skupina 03 01 05 Piliny, hobliny, odřezky, dřevo, dřevotřískové desky a dýhy, neuvedené pod číslem 03 01 04 03 03 01 Odpadní kůra a dřevo Zdroj: EY, vlastní tvorba Tabulka č. 7: Subtok BPS Odpady ze zpracování dřeva a výroby desek a nábytku Odpady z výroby a zpracování celulózy, papíru a lepenky Kat.č. Název Skupina 02 01 06 Zvířecí trus, moč a hnůj (včetně znečištěné slámy), kapalné odpady, soustřeďované odděleně a zpracovávané mimo místo vzniku 02 02 01 Kaly z praní a z čištění 02 02 03 Suroviny nevhodné ke spotřebě nebo zpracování 02 02 04 Kaly z čištění odpadních vod v místě jejich vzniku 02 03 04 Suroviny nevhodné ke spotřebě nebo zpracování Odpady ze zemědělství, zahradnictví, lesnictví, myslivosti, rybářství Odpady z výroby a zpracování masa, ryb a jiných potravin živočišného původu Odpady z výroby a zpracování masa, ryb a jiných potravin živočišného původu Odpady z výroby a zpracování masa, ryb a jiných potravin živočišného původu Odpady z výroby a ze zpracování ovoce, zeleniny, obilovin, jedlých olejů, kakaa, kávy a "tabáku 02 05 01 Suroviny nevhodné ke spotřebě nebo zpracování Odpady z mlékárenského průmyslu 02 06 01 Suroviny nevhodné ke spotřebě nebo zpracování Odpady z pekáren a výroby cukrovinek 02 07 04 Suroviny nevhodné ke spotřebě nebo zpracování 19 08 09 Směs tuků a olejů z odlučovače tuků obsahující pouze jedlé oleje a jedlé tuky 20 01 08 Biologicky rozložitelný odpad z kuchyní a stravoven 20 01 25 Jedlý olej a tuk Zdroj: EY, vlastní tvorba Odpady z výroby alkoholických a nealkoholických nápojů (s výjimkou kávy, čaje a kakaa) Odpady z čistíren odpadních vod jinde neuvedené Složky z odděleného sběru (kromě odpadů uvedených v podskupině 15 01) Složky z odděleného sběru (kromě odpadů uvedených v podskupině 15 01) Tabulka č. 8: Subtok BPS/TAP Kat.č. Název Skupina 04 01 01 Odpadní klihovka a štípenka Odpady z kožedělného a kožešnického průmyslu Zdroj: EY, vlastní tvorba 3.1.2 Produkce BRO a BRKO Tato část je věnována popisu současné produkce všech BRO bez rozdílu způsobu zpracování. Pro účely dokumentu je dále uvažována podskupina BRKO, která je záměrně vyjmuta a její produkce je porovnávána s produkcí ostatních BRO bez BRKO. BRO je jakýkoliv odpad podléhající aerobnímu nebo anaerobnímu rozkladu (Tabulka č. 3 až Tabulka č. 8). Dle dokumentu 1.1.1 je dále rozdělen na dva základní toky a to rostlinné biologicky rozložitelné odpady (vhodné pro kompostárny) a živočišné a rostlinné biologicky rozložitelné odpady (vhodné pro bioplynové stanice), viz Obrázek č. 2. Tyto dva základní toky jsou dále rozděleny dle využití do 6 subtoků uvedených v předchozí kapitole (Tabulka č. 3 až Tabulka č. 8). Jako podskupina BRKO je potom uvažován odpad zařazený v katalogu odpadů pod číslem 20. Hlavním odpadem, který má největší vliv na množství BRKO je pak odpad pod kódem 11

200201. Podrobná analýza a predikce ve vývoji produkce tohoto odpadu je pak popsaná v dokumentu 1.1.2. Zdroj dat: Pro BRO: veřejně dostupná databáze VISOH (data do roku 2013, bez rozlišení původce). Byly uvažovány kódy způsobu nakládání A00, BN30, AN60 pro katalogová čísla: 02 01 01, 02 01 06, 02 01 07, 02 02 01, 02 02 03, 02 02 04, 02 03 01, 02 03 04, 02 03 05, 02 04 01, 02 04 03, 02 05 01, 02 05 02, 02 06 01, 02 06 03, 02 07 01, 02 07 02, 02 07 04, 02 07 05, 03 01 01, 03 03 01, 03 03 07, 03 03 08, 03 03 09, 03 03 10, 03 03 11, 04 01 01, 04 01 07, 04 02 10, 04 02 20, 04 02 21, 04 02 22, 19 08 09, 19 08 12, 19 08 14, 19 09 02, 19 09 03, Pro BRKO: data poskytnutá Cenia na základě požadavku řešitelů projektu (data do roku 2013, odpad produkovaný obcemi a občany obce). Jednalo se o kódy způsobu nakládání A00 a BN30. Kódy: 20 01 08, 20 01 25, 20 02 01 a 20 03 02. Vývoj produkce BRO (bez BRKO) a podskupiny BRKO je znázorněn na několika následujících obrázcích. První graf (Graf č. 1) uvádí produkci BRO a BRKO v letech 2009 až 2013 za celou ČR. Z Graf č. 1 je zřejmé, že v posledních letech dochází k mírnému navýšení produkce BRKO zatímco u ostatních BRO došlo v letech 2009 až 2013 k poklesu produkce téměř o 50 %. Graf č. 1: Produkce BRO (bez BRKO) a samotného BRKO v ČR v posledních letech v tunách 1 400 000 1 200 000 1 000 000 Produkce, [t/rok] 800 000 600 000 400 000 200 000 0 2009 2010 2011 2012 2013 BRO BRKO Zdroj: VUT Brno na základě dat EY Co se týče produkce samotného BRKO v roce 2013, tedy odpadů skupiny 20 s uvažovanými katalogovými čísly 20 01 08, 20 01 25, 20 02 01 a 20 03 02 dle přílohy č. 1 vyhlášky MŽP 381/2001 Sb. (tzn. katalogovými čísly, které byly v dokumentu 1.1.1. definovány jako vhodné pro zpracování v BPS nebo kompostárně), tak jeho absolutní produkce je v různých krajích rozdílná maximum je přes 60 kt/rok ve Středočeském kraji a minimum kolem 8 kt/rok v kraji Karlovarském, viz Graf č. 2. Rozdíly se částečně srovnají, pokud vztáhneme produkci na jednoho obyvatele. V takovém případě je maximum 50 kg/osobu a rok v kraji Pardubickém a minimum 18 kg/osobu a rok v kraji Královehradeckém (Graf č. 3). 12

Graf č. 2: Produkce BRKO v jednotlivých krajích v roce 2013 v tunách 70 000 60 000 Produkce BRKO, [t/rok] 50 000 40 000 30 000 20 000 10 000 0 Zdroj: VUT Brno na základě dat EY Graf č. 3: Produkce BRKO na osobu a rok v kilogramech v jednotlivých krajích 60 50 Produkce BRKO, [kg/osoba a rok] 40 30 20 10 0 Zdroj: VUT Brno na základě dat EY BRO je jakýkoli odpad podléhající aerobnímu nebo anaerobnímu rozkladu uvedený ve vyhlášce č. 341/2008 Sb. Jedná se o bioodpady vznikající převážně v průmyslu zemědělství a jiné výrobě a začleňují se podle přílohy č. 1 vyhlášky MŽP 381/2001 Sb. Absolutní produkce BRO v roce 2013 ( Graf č. 4), tedy odpadů skupin 2 až 19, je v jednotlivých krajích různá a je závislá na průmyslové a zemědělské výrobě. Maximální absolutní produkce zhruba 113 kt/rok je zaznamenána v Ústeckém kraji. Na této produkci v Ústeckém kraji se podílí především odpady ka.t.č 02 01 06 (Zvířecí trus, moč a hnůj včetně znečištěné slámy, kapalné odpady, soustřeďované odděleně a zpracovávané mimo místo vzniku - 35 kt/rok), kat.č. 03 03 08 (Odpady ze třídění papíru a lepenky určené k recyklaci - 13 kt/rok), kat.č. 03 03 10 (Výmětová vlákna, kaly z mechanického oddělování obsahující vlákna, výplně a povrchové vrstvy z mechanického třídění - 11 kt/rok). Minimální absolutní produkce je potom v kraji Libereckém a to asi 9 kt/rok (převážně odpady kat.č. 04 02 22 Odpady ze zpracovaných textilních 13

vláken a kat.č. 19 08 09 Směs tuků a olejů z odlučovače tuků obsahující pouze jedlé oleje a jedlé tuky). Z dalších BRO zmíníme pouze krajové výjimky s poměrně velkou produkcí odpadů: Kat.č. 02 03 01 Kaly z praní, čištění, loupání, odstřeďování a separace 37 kt/rok Královehradecký kraj Kat.č. 03 03 08 Odpady ze třídění papíru a lepenky určené k recyklaci 21 kt/rok Moravskoslezský kraj Kat.č. 03 03 11 Kaly z čistění odpadních vod v místě jejich vzniku neuvedené pod 03 03 10 43 kt/rok Plzeňský kraj Kat.č 04 02 22 Odpady ze zpracovaných textilních vláken 19 kt/rok Plzeňský kraj Kat.č. 02 04 03 Kaly z čištění odpadních vod v místě jejich vzniku 60 kt/rok Jihomoravský kraj bývalá produkce, která v roce 2010 zanikla a nyní v ČR zanedbatelné množství Rozdíly v produkci v jednotlivých krajích se nepřiblíží ani, pokud ji vztáhneme na počet obyvatel (Graf č. 5). V takovém případě je měrná produkce nejvyšší v Plzeňském kraji a to 160 kg/osobu a rok. Nejnižší měrná produkce zhruba 20 kg/osobu a rok je ve stejném regionu jako absolutní a to Libereckém. Graf č. 4: Produkce BRO v tunách v jednotlivých krajích v roce 2013 120 000 100 000 Produkce BRO, [t/rok] 80 000 60 000 40 000 20 000 0 Zdroj: VUT Brno na základě dat EY 14

Graf č. 5: Produkce BRO na osobu a rok v kilogramech v jednotlivých krajích 180 160 Produkce BRO na osobu, [kg/osoba a rok] 140 120 100 80 60 40 20 0 Zdroj: VUT Brno na základě dat EY 3.1.3 Potenciál produkce BRO Na následujících obrázcích je znázorněna vývoj produkce BRO v posledních letech dle rozdělení uvedeném v kapitole 3.1.1. Jsou zobrazeny ty subtoky, které jsou využitelné v bioplynových stanicích, tzn. subtoky KOMP/BPS, KOMP/BPS/TAP, BPS a BPS/TAP. Pro každý subtok do prognózy vstupovaly 3 časové řady (2009 2013) pro jednotlivá katalogová čísla. Jejich popis je následující: Produkce - Dostupné množství daného subtoku (Graf č. 6 až Graf č. 9). Mimo výpočet - Množství, které bylo zpracováno vyšších stupněm v rámci hierarchie nakládání s odpady (z pravidla materiálové využití, recyklace atd.). Optimalizace - Množství zpracované předmětným způsobem nakládání s odpady, který odpovídá uvažovanému subtoku vstupuje do výpočtu. (Graf č. 10 až Graf č. 13) Každá časová řada byla prognózována na základě analýzy trendu pro různé územní celky (ORP, kraj, ČR) a následně vybilancována dle postupu uvedeného v dokumentu 1.1.2. 15

Graf č. 6: Predikce produkce BRO vhodné pro kompostárny i BPS 500 450 400 350 KOMP/BPS - produkce, [kt] 300 250 200 150 100 50 0 2008 2010 2012 2014 2016 2018 2020 2022 Data Predikce Zdroj: VUT Brno Graf č. 7: Predikce produkce BRO vhodné pro kompostárny, BPS a výrobu TAP 120 100 KOMP/BPS/TAP - produkce, [kt] 80 60 40 20 0 2008 2010 2012 2014 2016 2018 2020 2022 Data Predikce Zdroj: VUT Brno 16

Graf č. 8: Predikce produkce BRO vhodné pro BPS 600 500 400 BPS - produkce, [kt] 300 200 100 0 2008 2010 2012 2014 2016 2018 2020 2022 Data Predikce Zdroj: VUT Brno Graf č. 9: Predikce produkce BRO vhodné pro BPS a výrobu TAP 300 250 200 BPS/TAP - produkce, [t] 150 100 50 0 2008 2010 2012 2014 2016 2018 2020 2022 Data Predikce Zdroj: VUT Brno 17

Graf č. 10: Predikce potenciálu vstupujícího do optimalizace pro BRO vhodné pro kompostárny a BPS 400 350 300 KOMP/BPS - optimalizace, [kt] 250 200 150 100 50 0 2008 2010 2012 2014 2016 2018 2020 2022 Data Predikce Zdroj: VUT Brno Graf č. 11: Predikce potenciálu vstupujícího do optimalizace pro BRO vhodné pro kompostárny, BPS a výrobu TAP 45 40 35 KOMP/BPS/TAP - optimalizace, [kt] 30 25 20 15 10 5 0 2008 2010 2012 2014 2016 2018 2020 2022 Data Predikce Zdroj: VUT Brno 18

Graf č. 12: Predikce potenciálu vstupujícího do optimalizace pro BRO vhodné BPS 250 200 BPS - optimalizace, [kt] 150 100 50 0 2008 2010 2012 2014 2016 2018 2020 2022 Data Predikce Zdroj: VUT Brno Graf č. 13: Predikce potenciálu vstupujícího do optimalizace pro BRO vhodné BPS a výrobu TAP 700 600 500 BPS/TAP - optimalizace, [t] 400 300 200 100 0 2008 2010 2012 2014 2016 2018 2020 2022 Zdroj: VUT Brno Data Predikce Výsledné hodnoty dostupné produkce a možného potenciálu zpracování BRO v BPS v ČR pro rok 2020 jsou uvedeny v Tabulka č. 9. Jsou zde zobrazeny celkové hodnoty pro tři sledované časové řady (produkce, mimo výpočet, optimalizace). Souhrnný potenciál subtoků pro výpočet (odpovídá optimalizace ), které je možné zpracovávat v BPS, je zhruba 560 kt v roce 2020. Toto číslo zahrnuje všechny subtoky, které mohou vstupovat do BPS. V rámci celé studie je pak způsob využití v kompostárnách posuzován jako hierarchicky lepší zařízení (materiálové využití) oproti BPS (energetické využití). Z uvedeného důvodu je preferováno nakládání s BRO v kompostárnách. V případě odklonu všech subtoků které mohou vstupovat do kompostáren, je výsledný souhrnný potenciál subtoků vhodných pro BPS zhruba 170 kt v roce 2020. 19

Tabulka č. 9: Hodnoty potenciálu produkce BRO vhodných pro BPS - tuny Produkce Mimo výpočet Optimalizace 2013 2020 2013 2020 2013 2020 KOMP/BPS 430 039 438 072 80351 82 098 349 688 355 973 KOMP/BPS/TAP 39 020 33 012 0 0 39 020 33 012 BPS 260 390 203 007 84 840 33 226 175 550 169 781 BPS/TAP 212 212 58 161 154 51 Celkem 729 662 674 305 165 249 115 485 566 950 558 819 Celkem bez kompostáren 260 602 203 220 84 898 33 387 175 704 169 833 Zdroj: VUT Brno 3.2 Potenciál zbytkových materiálově nevyužitelných odpadů Viz Tabulka č. 10 je uveden seznam odpadů, které jsou přijímány v současně provozovaných jednotkách EVO v ČR. Jedná se o průnik kódů zpracovávaných ve všech těchto zařízeních. Z tohoto seznamu jsou vynechány odpady, které jsou z hlediska množství zanedbatelné. V tabulce jsou zvýrazněny odpady, které byly podle metodiky prezentované v dokumentu 1.1.1 zvoleny jako vhodné pro energetické využití. I když je možné termicky využívat i ostatní uvedené odpady, existuje pro ně většinou jiná, vhodnější, tj. hierarchicky vyšší, možnost využití, např. materiálová recyklace. Tabulka č. 10: Přehled odpadů přijímaných v současných ZEVO Kat. č. Skupina odpadů 04 02 09 Odpady z kompozitních tkanin (impregnované tkaniny, elastomer, plastomer) 04 02 21 Odpady z nezpracovaných textilních vláken 04 02 22 Odpady ze zpracovaných textilních vláken 07 02 13 Plastový odpad 12 01 05 Plastové hobliny a třísky 15 01 01 Papírové a lepenkové obaly 15 01 02 Plastové obaly 15 01 03 Dřevěné obaly 15 01 05 Kompozitní obaly 15 01 06 Směsné obaly 15 01 09 Textilní obaly 15 02 03 Absorpční činidla, filtrační materiály, čistící tkaniny a ochranné oděvy neuvedené pod číslem 15 02 02 16 01 19 Plasty 17 02 01 Dřevo 17 02 03 Plasty 19 08 09 Směs tuků a olejů z odlučovače tuků obsahující pouze jedlé oleje a jedlé tuky 19 09 01 Pevné odpady z primárního čištění (z česlí a filtrů) 19 12 01 Papír a lepenka 19 12 04 Plasty a kaučuk 19 12 07 Dřevo neuvedené pod číslem 19 12 06 19 12 08 Textil 19 12 10 Spalitelný odpad (palivo vyrobené z odpadu) 19 12 12 Jiné odpady (včetně směsí materiálů) z mechanické úpravy odpadu neuvedené pod číslem 19 12 11 20 01 01 Papír a lepenka 20 01 10 Oděvy 20

20 01 11 Textilní materiály 20 01 38 Dřevo neuvedené pod číslem 20 01 37 20 01 39 Plasty 20 03 01 Směsný komunální odpad 20 03 02 Odpad z tržišť 20 03 03 Uliční smetky 20 03 07 Objemný odpad 20 03 99 Komunální odpady jinak blíže neurčené Zdroj: VUT Brno na základě dat EY Pozn.: zvýrazněné odpady jsou v metodice výpočtu uvažovány jako vhodné pro ZEVO Z, viz Graf č. 14, jsou patrné podíly jednotlivých druhů odpadu zpracované v roce 2013 v ZEVO v ČR. Tyto informace byly získány z databáze VISOH s využitím následující metodiky: z databáze byly vyfiltrovány toky odpadů v rámci ORP, kde se nachází konkrétní zařízení, přičemž byly zahrnuty kódy způsobu nakládání AR1, BR1 a CR1, tedy Využití odpadu jako paliva nebo k výrobě energie. Vzhledem k faktu, že v ČR neexistuje ORP, na jehož území se nachází více než jedno ZEVO, bylo možné tuto metodiku použít. Je zřejmé, že přestože výčet spalitelných odpadů v Tabulka č. 10 je velký, v současné době ve všech zařízeních zaujímá zdaleka největší podíl SKO (79 92 %). Z dalších kat.č. odpadů potom patří mezi významné objemný odpad (OO) nebo v případě ORP Brno plasty a kaučuk. Pro tento kód odpadu se ale do budoucna počítá s vhodnějším využitím. Za odpady, které jsou klíčové pro plánování projektu ZEVO lze tedy považovat SKO a OO. 21

Graf č. 14: Energeticky využité odpady v ORP se ZEVO, 2013 ORP Praha 10 1% 2% 1% 3% 1% 92% 150106 190809 191212 200301 200307 ostatní 4% ORP Brno 5% 1% 6% 5% 79% 150106 191204 191212 200301 200307 ostatní 4% ORP Liberec 6% 1% 3% 3% Zdroj: ISOH, kód nakládání R1, ORP s umístěním ZEVO Na Obrázek č. 3 je znázorněna očekávaná produkce SKO na obyvatele v roce 2020, která byla určena prognózou zpracované v rámci projektu. Detailní popis metodiky uvádí dokument 1.1.2.. Z mapy je zřejmé, že nejvyšší produkci lze očekávat v okolí větších měst. Ve městech samotných je naopak produkce relativně nízká. 83% 040209 070213 150106 200301 200307 ostatní 22

Obrázek č. 3: Předpokládaná měrná produkce SKO v ČR v roce 2020 Zdroj: VUT v Brně Graf č. 15 je znázorněna produkce SKO v ČR (ze systému obce) a její výhled do roku 2024 z pohledu analýzy trendu. Z grafu je patrný mírně klesající trend. Uvažované modely (PredofSum a SumofPred) jsou ve velmi dobrém souladu, což značí vyhlazení chyb v rámci velkého územního celku. Drobná korekce výsledných predikovaných hodnot (červené body posunuté nad křivky) je dána poslední hodnotou z roku 2013 a bilancováním nižších územních celků (krajů, ORP). Graf č. 15: Trend produkce SKO ze systému obce 2 300 2 250 Produkce SKO [kt] 2 200 2 150 2 100 2 050 2 000 2008 2010 2012 2014 2016 2018 2020 2022 2024 2026 Data Predikce Zdroj: VUT v Brně Pozn.: PredofSum nejdříve je provedena sumace produkce celé ČR a následně na těchto datech provedena prognóza; 23

SumofPred nejdříve jsou provedeny prognózy za všechny ORP zvlášť, které jsou poté sečteny 3.3 Vývoj produkce SKO z firem Vývoj produkce odpadu z firem je dán kondicí ekonomiky v ČR, která je velmi obtížně predikovatelná Provedený výhled na základě extrapolace současných hodnot je patrný z Graf č. 16. Nástroj JUSTÝNA navrhuje klesající trend v souladu s historickými daty. Graf č. 16: Trend produkce SKO z firem 1200 1000 Firemni Sko - produkce [kt] 800 600 400 200 0 2008 2010 2012 2014 2016 2018 2020 2022 2024 2026 Zdroj: VUT v Brně Pozn.: PredofSum nejdříve je provedena sumace produkce celé ČR a následně na těchto datech provedena prognóza; SumofPred nejdříve jsou provedeny prognózy za všechny ORP zvlášť, které jsou poté sečteny Rok Data Predikce SumOfPred PredOfSum 24

3.4 Vývoj produkce objemného odpadu (všichni původci) Analýza produkce objemných odpadů vykazuje nepatrný pokles, viz Graf č. 17. Graf č. 17: Trend produkce OO od všech původců 600 500 Objemny odpad - produkce [kt] 400 300 200 100 0 2008 2010 2012 2014 2016 2018 2020 2022 2024 2026 Rok Data Predikce SumOfPred PredOfSum Zdroj: VUT v Brně Pozn.: PredofSum nejdříve je provedena sumace produkce celé ČR a následně na těchto datech provedena prognóza; SumofPred nejdříve jsou provedeny prognózy za všechny ORP zvlášť, které jsou poté sečteny; Kromě množství dostupného odpadu jsou pro ZEVO důležité také jeho vlastnosti, zejména pak výhřevnost (LHV). V následující kapitole budou popsány faktory, které mohou LHV ovlivňovat a popsány dopady jejího chybného odhadu. 3.5 Složení a výhřevnost SKO a OO Výhřevnost odpadu (LHV) úzce souvisí s ekonomikou zařízení, zejména s produkcí tepelné a elektrické energie. Přestože hlavní funkcí jednotek EVO je zpracování odpadu a poplatky za zpracování odpadu tvoří hlavní příjem jednotky, výroba energií a související příjem je rovněž nezanedbatelný. LHV je ovlivňována různými faktory: Úrovní separace se zvyšující se úrovní separace klesá ve zbytkovém SKO podíl výhřevných složek (papír a plasty). Lze předpokládat, že v regionech s nižším množstvím vytříděných odpadů dojde v budoucnu k poklesu výhřevnosti SKO. Socio-ekonomickými faktory zvyšování životní úrovně úzce souvisí s LHV Legislativou Typem zástavby V histogramu v Graf č. 18 je znázorněna předpokládaná LHV v jednotlivých ORP tak, jak byla vypočtena nástrojem Justýna. Z výsledků je patrné, že ve většině případů se její hodnota pohybuje v intervalu 7 10 MJ/kg. Vyšší hodnoty LHV je možné očekávat ve velkých městech. 25

Graf č. 18: Histogram odhadu výhřevnosti SKO (systém obce) v jednotlivých ORP 45 40 35 30 Četnost 25 20 15 10 5 0 6 6,5 7 7,5 8 8,5 9 9,5 10 10,5 11 11,5 LHV [MJ/kg] Zdroj: VUT v Brně Graf č. 19 ukazuje souhrnnou LHV uvažovanou pro směs z hlediska množství nejvýznamnějších odpadů určených k energetickému využití, tedy směsi SKO (všichni původci) a OO (všichni původci). Na základě těchto hodnot byla jako vážený průměr stanovena LHV, která byla dále využita pro analýzy 9,3 MJ/kg. Graf č. 19: Histogram předpokládadné výhřevnosti odpadů určených pro energetické využití SKO v jednotlivých ORP 60 50 40 Četnost 30 20 10 0 7 7,5 8 8,5 9 9,5 10 10,5 11 11,5 12 Zdroj: VUT v Brně Na Graf č. 20 je znázorněna závislost vnitřního výnosového procenta (IRR) jako míry návratnosti investice na LHV spalovaného odpadu. Jako modelové zařízení byla zvolena jednotka se 26

zpracovatelskou kapacitou 200 kt/rok a dodávkou tepla mezi 940 1250 TJ/r (v závislosti na LHV), tj. cca 60 % vyrobeného tepla na kotli. Tato závislost platí pro cenu prodávaného tepla 170 Kč/GJ, cenu za zpracování odpadu tzv. cenu na bráně (gate-fee) ve výši 2100 Kč/t. Pokles LHV není kompenzován zvýšením kapacity. Graf č. 20: Závislost vnitřního výnosového procenta na výhřevnosti zpracovávaného odpadu výpočet pro modelový příklad 13 12 IRR [%] 11 10 9 8 8 10 12 LHV [MJ/kg] Zdroj: VUT v Brně Požadovaná míra návratnosti se liší podle typu investora (komerční vs. municipální projekt). Z výše uvedeného příkladu je patrné, že rozdíl LHV ve výši 1 GJ/t odpovídá v tomto případě řádově 1 % IRR. Jestliže budeme uvažovat, že akceptovatelná míra návratnosti investice, vyjádřená pomocí IRR, pro komerční subjekt činí cca 10 %, pak může změna LHV prezentovaná ve výše uvedeném příkladu ovlivnit očekávání a rozhodnutí o realizaci projektu. Z druhého pohledu může být výpadek příjmů z prodeje energií kompenzován příjmy za zpracování odpadu. Je tedy důležité správné nastavení gate-fee v kontraktech s producenty odpadů. Takovou situaci ukazuje Graf č. 21 Graf č. 21, kde je zobrazena závislost gate-fee na výhřevnosti. Křivka byla stanovena tak, aby bylo zachováno IRR ve výši 10 %. Z grafu je patrné, že rozdíl v LHV ve výši 1 GJ/t odpovídá v tomto případě řádově rozdílu 125 Kč/t, což je z hlediska udržitelnosti projektu nezanedbatelná hodnota, nikoli však rozhodující Graf č. 21: Závislost ceny na bráně na výhřevnosti zpracovávaného odpadu. Výpočet pro modelový příklad 2 500 Cena na bráně [Kč/t] 2 400 2 300 2 200 2 100 2 000 1 900 1 800 1 700 Zdroj: VUT v Brně 8 10 12 LHV [MJ/kg] Z technologického hlediska a vzhledem k velké pracovní oblasti roštu je teoreticky možné do jisté míry kompenzovat nevhodně odhadnutou výhřevnost množstvím spalovaného odpadu tak, aby byl zachován projektovaný tepelný výkon za předpokladu, že se stále pohybujeme v pracovní oblasti výkonového diagramu roštu. 27

4. Analýza bioplynových stanic Analýza byla provedena ve spolupráci s firmou agrikomp Bohemia s.r.o. Existuje mnoho známých a osvědčených technologií, pomocí kterých dokážeme z bioodpadů vytvořit kvalitní organické hnojivo, energii nebo alternatívní palivo. V podstatě existují dva základní způsoby biologického zpracování organických odpadů (Obrázek č. 4 Obrázek č. 4): Kompostování = aerobní digesce Zpracování v bioplynových stanicích (BPS) = anaerobní digesce. Oba způsoby zpracování produkují organické hnojivo. BPS navíc produkují bioplyn, který se dále využívá v kogenerační jednotce (spalovací motor) pro výrobu elektřiny a tepla. Obrázek č. 4: Možnosti zpracování BRO Zdroj: agrikomp Bohemia V této části se budeme věnovat potenciálu využití BRO a BRKO v anaerobních technologiích, tedy v bioplynových stanicích. Anaerobní fermentace může probíhat dvěma cestami tzv. mokrou a suchou digescí. 4.1 Rozdělení BPS Jak je vidět z Obrázek č. 4, technologie bioplynových stanic má základní rozdělení na suchou a mokrou fermentaci. Další rozlišení může být dle charakteru vstupních materiálů na tzv. zemědělskou (Z-) a komunální (O-)BPS. Tato kapitola se bude věnovat popisu suché a mokré fermentace, resp. popisu technologického rozdílu. 4.1.1 Suchá fermentace Suchá fermentace (Obrázek č. 5) představuje jednu z aplikací anaerobní technologie, kdy je substrát fermentován přímo v tuhém stavu bez možnosti míchání. Technologie pracuje se vstupními materiály se sušinou kolem 30 %, bez větší potřeby ředicí kapaliny. Probíhá v několika tzv. garážových, plynotěsných sekcích bioplynové stanice. V tomto procesu se využívá diskontinuálního vsádkového režimu, kdy je materiál nadávkován do fermentačního železobetonového boxu před započetím fermentace. Ten je následně uzavřen a zahříván na provozní teplotu (obvykle 40 C) za současného zkrápění procesní tekutinou (tzv. perkolátem). Perkolát pochází z výluhu z boxů, kde již byla fermentace ukončena. Následně dojde k rychlému spotřebování kyslíku ve fermentačním boxu a započne anaerobní fermentace a produkce bioplynu. Bioodpad setrvává v boxu cca 20 40 dní. Po 28

této době produkce bioplynu ustává. Následně je materiál vyskladněn a obvykle dokompostován. Část materiálu se vrací do boxu jako inokulum smíchaná s další dávkou určenou k fermentaci. V rámci bioplynové stanice suché digesce je navrženo několik vedle sebe stojících fermentačních boxů tak, aby byla zajištěna poměrně stálá produkce bioplynu. Obrázek č. 5: Funkční schéma suché fermentace Zdroj: agrikomp Bohemia Stavební objekty bioplynové stanice s využitím suché fermentace Bioplynová stanice sestává z těchto stavebních objektů: Prostor pro úpravu vstupů a výstupů - jedná se o uzavřenou pachotěsnou halu, která slouží pro homogenizaci vsázky a vyvezení a stabilizaci výstupní hmoty z komor. Součástí této haly je i místnost s hygienizační linkou. Hygienizační linka - je tvořená násypkou pro příjem suroviny, která je umístněná pod úrovní terénu. Surovina z násypky je dopravována šnekovým dopravníkem s detektorem kovu, vstupuje do drtiče a z něj přes homogenizační jímky do hygienizačního tanku. Takto předzpracovaný materiál je navážen do fermentačních boxů. Ačkoliv je stanice vybavena třídícím zařízením pro separaci obalů, významná část odpadů z obchodů je vybalována ručně. Fermentační komory (boxy) - 7 plynotěsných komor. V podlahách těchto komor je instalováno vytápění, které udržuje stálou provozní teplotu. Dále jsou komory vybaveny rozvodem perkolátu, kterým je za pomocí sprch skrápěn fermentující materiál. Doba zdržení je 28 dní. Technologická chodba - jedná se o prostor nad fermentačními komorami, kde se nachází potrubí pro jímání bioplynu z jednotlivých komor, rozvody topení, rozvody perkolátu a další technologická vybavení. Skladovací nádrž perkolátu s plynojemem je to jímka, kde se ve spodní částí nachází sběrná nádrž perkolátu s čerpadlem a v horní části jsou umístěny vaky pro jímání bioplynu. Strojovna plynu - slouží pro rozdělení plynu na jednotlivé trasy a to: plynovod strojovna - fléra (hořák zbytkového plynu), kotel v kotelně plynovod strojovna - kogenerace. Dále slouží k odvodnění plynu a zvýšení jeho přetlaku na požadované hodnoty pro kotel, fléru a KGJ. Kotelna budova, ve které se nachází kotel, který slouží k ohřevu perkolátu a fermentačních boxů. Hořák zbytkového bioplynu - fléra - zajišťuje likvidaci nadbytečného bioplynu. Biofiltr slouží k odsávání pachů v rámci celého objektu BPS Kogenerační jednotka kontejnerové provedení, slouží ke spalování vyrobeného bioplynu a následně výrobě elektrické energie a tepla. 29

Velín řídící jednotka celé technologie suché fermentace. Výhody suché fermentace Základní výhody tohoto typu BPS jsou: možnost pracovat s heterogenní vstupní hmotou obsahující příměsi (hlína, cizorodé předměty) materiál ze separovaného sběru BRKO není třeba v některých aplikacích vůbec upravovat (doporučuje se však hrubé drcení) nízká vlastní spotřeba elektrické energie možnost diskontinuálního provozu (např. při nedostatku vstupních surovin lze provozovat BPS s menším počtem aktivních komor) Nevýhody suché fermentace Nevýhody suché fermentace, které omezují její rozšířenější využití: nižší účinnost rozkladu oproti mokré technologii, pomalý náběh produkce bioplynu i ve startovní fázi nerovnoměrná produkce bioplynu v průběhu fermentačního cyklu, neefektivní fermentace materiálu (nerovnoměrné skrápění, nemožnost homogenizace, nerovnoměrná teplota) + nemožnost míchání materiálu během fermetace nutnost přísného dodržování bezpečnostních pokynů zejména při otevírání boxů (prostředí s nebezpečím výbuchu) při využití zfermentovaného materiálu v zemědělství nutnost separace obalových materiálů ze zbytků potravin zařízení je vhodné pouze pro pevné materiály s obsahem sušiny kolem 30% 4.1.2 Mokrá fermentace Mokrá fermentace je nejrozšířenější aplikací anaerobní technologie (Obrázek č. 6 Obrázek č. 6). Technologie pracuje se vstupními materiály o libovolné sušině a jedná se o kontinuální proces provozovaný ve fermentačních nádržích. Kapalné vstupní substráty jsou do fermentoru dávkovány čerpadlem a pevné vstupní substráty jsou dávkovány pomocí šnekového dopravníku. Provozní sušina ve fermentoru se pohybuje kolem 10 %. Ve fermentorech je udržována stálá provozní teplota kolem 35 C při mezofilních podmínkách, nebo kolem 50 C při termofilních podmínkách. Materiál je nutné během procesu promíchávat. Po proběhnutí 1. stupně fermentace, je obvykle materiál přečerpáván do 2. stupně fermentace dofermentoru, kde proces dále pokračuje. Celková doba zdržení se v nádržích se pohybuje od 30 do 100 dnů. Poté je materiál digestát přečerpáván buď přímo do skladovací jímky, anebo je separátorem rozdělen na kapalnou frakci fugát a pevnou frakci separát. Ve skladovací jímce se uchovává digestát nebo fugát, separát je skladován na volné ploše. Obrázek č. 6: Funkční schéma mokré fermentace 30

Zdroj: agrikomp Bohemia Celý proces při mokré fermentaci je kontinuální a musí probíhat za ustálených podmínek (teplota, rovnoměrné dávkování), které lze jednoduše kontrolovat a regulovat. Stavební objekty bioplynové stanice Bioplynová stanice s mokrou fermentací sestává z těchto stavebních objektů: Příjmová hala - je uzavíratelná pachotěsnými vraty. Probíhají zde příjem a první úpravy vstupních surovin: Příjem a separace vstupní substráty gastoroodpad je ručně tříděn, zbaven nežádoucích příměsí (např. obalů), dále je materiál dopravován šnekovým dopravníkem k detektoru kovu na dotřiďovací pás. Dezintegrace a homogenizace vstupní materiál je rozmělněn pomocí drtícího zařízení na maximální velikost 12 mm a v homogenizační jímce je naředěn na potřebnou konzistenci Hygienizační hala upravený vstupní materiál je dopraven do hygienizačních tanků, kde probíhá proces pasterizace. Dochází k zahřátí vstupního materiálu na teplotu 70 C a následné výdrži na této teplotě po dobu 60 minut. Vstupní jímky po ukončení procesu pasterizace je vstupní materiál přečerpán do vstupních jímek. Jedná se o zakryté železobetonové nádrže kruhového půdorysu s instalovaným odstředivým čerpadlem, pomocí kterého je materiál míchán a čerpán do fermentoru. Vstupní dávkovací zařízení pro pevné materiály kontejnerový zásobník s hydraulickým posuvným čelem a šnekovým dopravníkem. Fermentor, dofermentor - železobetonová válcová nádrž, která je částečně zapuštěna do země. Každá z nádrží má po vnitřním obvodu instalované topné okruhy, dále jsou vybaveny pomaluběžnými pádlovými míchadly. Uprostřed nádrže je středový sloup nesoucí dřevěný strop, na kterém je volně položena a po obvodu utěsněna gumotextilní elastická EPDM membrána. Dřevěná konstrukce rozděluje nádoby na dvě části. Ve spodní části probíhá fermentace, v horní části je jímán bioplyn, který zachycuje membrána. Skladovací jímka - betonová nádrž, která musí splňovat podmínky skladování výstupního materiálu přes období zákazu aplikace na pole. Součástí skladovací jímky je separátor, který slouží k oddělení pevné a kapalné frakce. Biofiltr - zabezpečuje nucené odsávání vzduchu z provozní haly do venkovního prostředí, v provozní hale je tak zajištěno podtlakové větrání odvodem škodlivin uvolňujících se do vzduchu tak, aby nedocházelo k úniku zápachu do okolí, v okamžiku, kdy budou otevřena příjezdová vrata. Mezišachta - je umístěná mezi fermentorem a dofermentorem. Nachází se zde systém potrubí a čerpadel sloužící k přečerpávání materiálu, dále pak rozvod topného média a systém 1. stupně odsíření bioplynu. Úprava bioplynu potrubím je bioplyn přiváděn z fermentoru a dofermentoru do systému pro odvodnění bioplynu (tj. zchlazení na rosný bod a kondenzaci vlhkosti) a následně do 2. stupně odsíření bioplynu (tj. filtraci přes aktivní uhlí). Strojovna spolu s hygienizační halou tvoří provozní budovu BPS. Ve strojovně jsou umístěny kogenerační jednotky. Do kogenerační jednotky je upravený bioplyn přiváděn přes výše popsanou úpravnu plynu, kde probíhá filtrace a úprava tlaku. Ve strojovně je rovněž umístěn rozvaděč tepla, elektrický rozvaděč nízkého napětí a řídicí systém technologie BPS i samotných KGJ. Výhody mokré fermentace možnost zpracovávat tekuté i tuhé materiály, dobře kontrolovatelný a mnoha aplikacemi ověřený proces, homogenita výstupního digestátu, kvalitní fermentace, vyšší produkce plynu díky možnosti promíchávat materiál během procesu, kontinuální proces, stálá produkce bioplynu, technologie nezapáchá, fermentace probíhá výhradně v uzavřeném systému, vše je potrubně čerpáno, vyšší bezpečnost - nedochází k otevírání fermentorů, kde je výbušné prostření, stejně jako v suché BPS nutnost předúpravy bioodpadů, tj. vytřízení obalových materiálů a hygienizace BRO před vstupem do reaktorů. Nevýhody mokré fermentace nutnost zabezpečení stálého přísunu substrátu (problém u BRKO s nerovnoměrnou produkcí), 31

vyšší citlivost na nežádoucí materiály (obaly, fólie, kamení, dřevo ), které zapříčiňují poruchy drtičů a čerpadel, produkce většího množství kapalného výstupního digestátu. 4.1.3 Porovnání mokré a suché anaerobní digesce Přehledné porovnání výhod, nevýhod a základního popisu jednotlivých technologií mokré a suché anaerobní digesce je uvedeno v Tabulka č. 11:. Tabulka č. 11: Porovnání mokré a suché anaerobní digesce Suchá digesce Vsázkový proces Zpracování tuhých odpadů Nízká a nerovnoměrná produkce bioplynu Nízké energetické využití odpadů Neovladatelný fermentační proces Problémy se zápachem Nekvalitně zfermentovaný koncový produkt Výstup: - nutno dokompostovat, a důkladně dotřídit, poté možno používat v zemědělství - perkolát lze aplikovat na půdu jako hnojivo - elektřina - teplo Zdroj: agrikomp Bohemia Mokrá digesce Kontinuální proces Zpracování tuhých i kapalných odpadů Vysoká a rovnoměrná produkce bioplynu Vysoké energetické využití odpadů Ovladatelný fermentační proces Nezapáchá Kvalitně zfermentovaný koncový produkt Výstup: - digestát (popř. seprát či fugát odděleně) lze přímo aplikovat na půdu jako hnojivo - fugát se do půdy navíc mnohem lépe vstřebává než digestát - separát lze použít jako substrát, podestýlku, dosušený jako matriál pro peletu či briketu pro spalování - elektřina - teplo 4.2 Současný stav využití BRO v zařízeních BPS V České republice je pouze několik BPS zpracovávající biologicky rozložitelný odpad (BRO) včetně BRO z komunální sféry (BRKO), tzv. komunální BPS (O-BPS). Hlavními důvody jsou: Pomalu se rozvíjející sektor odpadového hospodářství v oblasti biologicky rozložitelných odpadů Od roku 2014 platí v ČR novela č. 229/2014 Sb. zákona o odpadech č. 185/2001 Sb., která přinesla obcím povinnost, aby vedle již zavedeného třídění nebezpečných odpadů, papíru, plastů a skla zajistily také prostor pro ukládání kovů a biologicky rozložitelných odpadů. Způsob naplnění této novely upravuje 2 vyhlášky MŽP č. 321/2014 Sb. o rozsahu a způsobu zajištění odděleného soustřeďování složek bioodpadů. Obec je povinna zajistit místa pro oddělené soustřeďování minimálně pro biologické odpady rostlinného původu. Dle provedené prognózy v dokumentu 1.1.2 bude množství BRO pocházejícího z obcí narůstat (detailněji řešeno v dokumentu 1.1.2). nízké ceny za zpracování/využití bioodpadů, výrazně vyšší investiční náklady oproti zemědělským bioplynovým stanicím v důsledku nutnosti existence hygienizace při současně nižším vývinu bioplynu, nižší výkupní cena za vyrobenou elektrickou energii v kategorii AF2, omezená dotační podpora. Existuje několik zdrojů, které evidují přehled provozovaných BPS (O-BPS i Z-BPS). Ve většině databází je možné filtrovat podle druhu BPS, elektrického výkonu, polohy GPS. Zásadní otázkou je důvěryhodnost a aktualizace daného zdroje. Ve zprávě byla využita databáze CzBA (Česká bioplynová asociace) v kombinaci s údaji získanými z jednotlivých KÚ. Na základě výběru byla vytvořena následující Tabulka č. 12:, ze které vyplývá: provoz první O BPS byl zahájena v roce 2006 ve Středočeském kraji jedna z posledních O-BPS byla postavena v roce 2012 ve městě Jezbořice v Pardubickém kraji aktuálně je ve výstavbě O-BPS v Rapotíně, které by měla být dokončena 31. 12. 2015 v ČR jsou provozovány převážně střední O-BPS (výkon 300 až 700 kwe). Seznam O-BPS je uveden v následující Tabulka č. 12: a dále zobrazen v přehledné mapě na Zdroj: EY data kraje 32

Obrázek č. 7. Tabulka č. 12: Přehled O-BPS v ČR Zdroj: EY data kraje Obec Kraj ORP Kapacita (t) Málkov Ústecký Chomutov 29 500 Ústí nad Labem Ústecký Ústí nad Labem 20 000 Velká Bukovina Ústecký Děčín 17 500 Velké Albrechtice Moravskoslezský Bílovec 53 000 Velké Albrechtice Moravskoslezský Bílovec 43 800 Vítkov Moravskoslezský Vítkov 25 600 Jaroměř Královéhradecký Jaroměř 67 000 Úpice Královéhradecký Trutnov 10 000 Žďár nad Sázavou Vysočina Žďár nad Sázavou 18 300 Svojšín Plzeňský Stříbro 30 000 Neveklov Středočeský Benešov Chrást Středočeský Nymburk 14 600 Kněžice u Městce Králové Středočeský Poděbrady Vysoké Mýto Pardubický Vysoké Mýto 14 500 Vyškov Jihomoravský Vyškov 9 013 Brno Jihomoravský Brno 770 Rapotín Olomoucký Šumperk 29 500 Kostelec na Hané Olomoucký Prostějov 120 (z toho 9,5t VŽP) Obrázek č. 7: Mapa stávajících O-BPS a možných Z-BPS s hygienizací Zdroj: VUT Brno na základě dat EY Celková kapacita O-BPS je zhruba 350 kt/rok. Celková produkce BRO (včetně BRKO), které mohou být využity v BPS, je dle údajů z roku 2013 zhruba 750 kt/rok, viz Tabulka č. 9. Z porovnání vyplývá, 33

že kapacita O-BPS zpracovávajících BRO je vzhledem k produkci nedostatečná a hlavně nerovnoměrná v jednotlivých krajích. Pokud jsou sobtoky odpadů, které mohou být využity v kompostárnách z celkového součtu vyjmuty je současná produkce BRO vhodných pro O-BPS zhruba 260 kt/rok. V tomto případě by již byla celková kapacita O-BPS dostatečná, ale nerovnoměrně rozložená v rámci ČR, viz Zdroj: EY data kraje Obrázek č. 7. Navíc je otázkou zda je uváděná celková kapacita z dat obdržených od krajských úřadů skutečně kapacita pro zpracování BRO, nebo celková i s částí základní zemědělské suroviny. Tento problém je podrobněji řeše v dokumentu 1.1.2. Ve srovnání s O-BPS je zemědělských bioplynových stanic několikanásobně víc. Celkový počet Z- PBS je kolem 380 stanic, viz Obrázek č. 8. Ty zpracovávají dominantně cíleně pěstované zemědělské plodiny a vedlejší živočišné produkty (VŽP). Obrázek č. 8: Mapa Z-BPS Zdroj: CzBA Varianty využití BRO v BPS jsou v zásadě tři: výstavba nových komunálních O-BPS rozšíření zemědělských BPS, tak aby mohly využívat veškeré odpady BRO využití BRO odpadů, které nepotřebují hygienizaci přímo v Z-BPS. Pro zpracování ve všech variantách BPS jsou vhodné odpady uvedené v Tabulka č. 4, Tabulka č. 6, Tabulka č. 7 a Tabulka č. 8 v kapitole 3.1.1. Ve studii jsou pak uvažovány dva hlavní směry: rozšíření Z-BPS o stupeň předúpravy a výstavba nových O-BPS. Pro účely této studie a jako zjednodušení pro technicko-ekonomické modely jsou technologie O-BPS a Z-BPS s hygienizací uvažovány obdobné a liší se pouze podílem BRO na vstupu. U O-BPS představuje 100 %, u Z-BPS se jedná o kombinaci BRO a základní zemědělské komodity. Rozdíl oproti klasické Z-BPS je pak znázorněn pomocí technologických schémat na obrázcích Obrázek č. 9 a Obrázek č. 10. Popis technologie Z-BPS je uveden v předchozí kapitole 4.1 a detaily rozšíření Z-BPS o hygienizaci v kapitole následující 4.3. Obrázek č. 9: Blokové schéma Z-BPS Zdroj: VUT Brno 34

Obrázek č. 10: Blokové schéma O-BPS a Z-BPS s hygienizací Zdroj: VUT Brno Pro zmapování možnosti reálného potenciálu využití BRO v Z-BPS byl ve spolupráci s firmou AgriKomp Bohemia vytvořen dotazníku, který byl distribuován všem provozovatelům Z-BPS a následně vyhodnocen. Dotazník byl nejprve rozeslán emailem a následně byly všichni provozovatelé telefonicky oslovení (opakovaně) s cílem vysvětlit jeho pozadí a účel. Odpovědělo 52 respondentů, z čehož byla 1 odpověď vyřazena. Celkem dotazník obsahoval cca 15 otázek. Klíčové otázky, resp. zjišťované skutečnosti v dotazníku byly následující: Provozovatel, kontakt, adresa, umístění, atd. Zadejte prosím množství vstupních surovin v tunách za den či rok a uveďte sušinu v % - pro různé druhy vstupu (kejda, siláž, zbytky z výroby, atd.). Nakupujete vstupní suroviny pro Vaši stanici? Jak nakládáte s elektrickou energií vyrobenou ve Vaší BPS? Jaká je roční průměrná spotřeba elektrická energie Vašeho areálu? Jak nakládáte s teplem vyrobeným ve Vaší BPS? Jakým způsobem vytápíte ve svém areálu? Jaká je roční průměrná spotřeba tepla Vašeho areálu (v GJ)? Kolik máte nevyužitého tepelného výkonu BPS k dispozici (kw)? Prověřoval jste u distribuční společnosti možnost navýšení výkonu Vaší stanice? Je ve Vaší lokalitě volná kapacita sítě? Separujete digestát? Máte ve skladovací jímce volnou rezervní kapacitu pro skladování digestátu? Máte prostor pro stavbu nové nádrže (fermentoru či skladovací nádrže)? Dotazy byly zvoleny tak, aby verifikovaly, za jakých okolností jsou provozovatelé ochotni a schopni zpracovat BRO u stávajících Z-BPS. Ve všech případech je současná kapacita skladovací jímky nedostatečná (není rezerva) pro příjem další vstupní suroviny v podobě BRO. Možnosti řešení jsou následující: Při náhradě do 10 % původní vstupní suroviny není třeba investice do nové skladovací jímky. Je to umožněno instalací separátoru, který dokáže rozdělením pevné a kapalné frakce uspořit místo ve skladovací jímce a tím umožní využití BRO v zařízení. Při náhrada nad 10% původní vstupní suroviny je již zapotřebí dodatečná investice do další skladovací jímky. 4.2.1 Hodnocení dotazníku Po kontrole byly výsledky roztříděny podle tří výběrových kritérií. Na základě zpracování odpovědí a rozřazení byla vybrána zařízení, kde je potenciálně možné zpracovávat určité množství BRO. Jednotlivá výběrová kritéria pak formují tři skupiny zařízení. Výběrové kritérium č.1 Stanice, u kterých lze uvažovat s částečnou výměnou popřípadě navýšením o max. 10% vstupních surovin. Stanice nemá volnou kapacitu ve skladovací jímce 35

Stanice neseparuje digestát. Odseparováním tuhé složky z tohoto skladu lze ze skladovací nádrže oddělit cca 10% hmoty. Nutné je investice do separátoru = 1,2 mil. Kč (komplet na klíč) Stanice má k dispozici nevyužité odpadní teplo, tj. lze instalovat hygienizační linku. Nutné jsou investice cca 10 mil. na každé 3 tis. t hygienizovaných vstupů ročně) Výsledkem tedy bude, že vstup základní suroviny bude snížen o maximálně 10% a bude se zpracovávat brko dle možností po uvolnění místa použitím separátoru. Výkon kogenerační jednotky zůstane stejný. Kritérium splňuje 7 stanic. Výběrové kritérium č.2 Stanice, u kterých lze uvažovat s výměnou nad 10% vstupních surovin, za předpokladu dostavění další skladovací jímky. Elektrický výkon stanice bude zachován, tj. bez navýšení výkonu KJ, bez instalace další KJ. Stanice má k dispozici nevyužité odpadní teplo, tj. lze instalovat hygienizační linku. Nutné jsou investice cca 10 mil. na každé 3 tis. t hygienizovaných vstupů ročně. (filtr sloupce BK > 0) Stanice má k dispozici pozemek pro skladovací jímku. Drahé, dobře plynující materiály budou nahrazovány levnými (popř. gratis) materiály s nižší výtěžností plynu při stejném objemu (viz níže). Při výměně většího množství surovin dojde k navýšení objemu digestátu po fermentaci. Tento materiál je třeba uskladnit. Pro výpočet kapacity a ceny skladu lze použít tato čísla: Redukce objemu vstupního materiálu produkcí bioplynu na zfermentovaný digestát = 3%. Cena jímky Změna provozních nákladů (obsluha, elektřina, údržba, ) Kritérium splňuje 24 stanic. Pro dokument 2.1.2 máme tedy k dispozici 31 stanic, kde lze modelovat náhradu částí původních surovin surovinami BRO povahy. Uvažovaná zařízení se nachází v ORP uvedených v Tabulka č. 13. V Tabulka č. 13 je u všech zařízení uvažována náhrada 30 % základní suroviny, tzn. kapacita zde uvedena je zhruba třetina celkové kapacity Z-BPS. Rozmístění uvažovaných kapacit v ČR je zobrazeno na Obrázek č. 7. Jak bude ukázáno dále v kapitole 4.3, základní princip je takový, že BRO mají nižší výtěžnost bioplynu než základní zemědělské suroviny, tzn., že pro výrobu stejného množství bioplynu je zapotřebí vyšší množství vstupní suroviny a proto je také zapotřebí zvýšení kapacity skladovací jímky nebo náhrada pouze určitého množství (<10%). Tabulka č. 13: Uvažované kapacity potencionálních rozšířených Z-BPS o hygienizace v jednotlivých ORP ORP Kapacita pro BRO Brno 9300 ORP Kapacita pro BRO ORP Kapacita pro BRO Hradec Králové 9700 Olomouc 12200 Břeclav 400 Hustopeče 13600 Prachatice 8900 Černošice 11700 Jihlava 2500 Rakovník 12400 Jindřichův Český Brod 5700 Hradec 7200 Tábor 4300 Český Krumlov 16800 Krnov 900 Trutnov 4000 Hodonín 5400 Litomyšl 5400 Třebíč 9000 Holešov 9700 Horšovský Týn 5200 Vrchlabí 2900 Celkem 195500 Zdroj: VUT Brno, data agrikomp Bohemia Mladá Boleslav 15100 Moravská Třebová 9000 Ustí nad Orlicí 5600 Valašské Meziříčí 8600 Při kalkulacích technického potenciálu a ekonomiky náhrady primárních surovin je potom třeba dodržet tyto technicko-ekonomické podmínky. 36

Technická podmínka - obsah sušiny Pro dodržení technologických parametrů je třeba dbát na to, aby nový koktejl vstupních surovin měl výsledný obsah sušiny TS < 10%. S náhradou suroviny s vyšší TS za suroviny z nižší TS bude narůstat objem zfermentované suroviny ve skladovací jímce. Nárůst do 10% celkového objemu lze řešit technologicky přidáním separátoru. U vyššího nárůstu hmoty je třeba uvažovat se zbudováním nového skladu. Technická podmínka zachovaný vývin plynu (závislost vývinu bioplynu na % TS) Uvažujeme-li o výměně surovin a nenavyšování výkonu KJ, je nutné dodržet to, aby při novém složení vstupních surovin bylo dodrženo původní množství vývinu bioplynu. Veškerý biologický materiál lze jen těžko generalizovat vzhledem k rozmanitosti materiálů. Přesto pro účely srovnání lze při kalkulacích vycházet z průměrné hodnoty 5,3 m 3 /t s odchylkou 1,1 m 3 /t, které v m 3 vyjadřuje vývin bioplynu z 1t biologicky rozložitelného materiálu o sušině 1% TS. Pro výpočet bylo použito 458 různých biologicky rozložitelných substrátů používaných v BPS. Při kalkulacích dle kritérií 1 a 2 je třeba při výměně surovin držet se na stejném celkovém množství vývinu bioplynu. Další informace v kapitole 4.3.2. Technická podmínka - hygienizace Při zpracování určitých BRO je třeba uvažovat s nutnou hygienizací, tj. obvykle s přístavbou nové linky. Ekonomická podmínka úspora za suroviny Při náhradě původních surovin lze počítat s úsporou ve výši odečtu tržních cen. Tyto ceny se mění v závislosti na konkrétním roku (dle úrody), na období v roce (na podzim levné, na jaře v létě dražší), podle lokality, podle schopnosti výrobce uskladňovat suroviny, podle aktuální poptávky. Ze zkušenosti řešitelského týmu lze počítat s následujícími odhady za cenu 1t materiálu vč. dopravy: kejda max. 50,- (poté nerentabilní) hnůj 0,- kukuřiční siláž, 35% TS 800-1200,- travní senáž 400-500,- zelená siláž (GPS) 1200 1500,- BRO 0,- (popř. záporná cena = výnos, dále upřesněno v kapitole 4.3.3) BRKO 0,- (popř. záporná cena = výnos, dále upřesněno v kapitole 4.3.3) Ekonomická podmínka nové technologie Ceny za nové technologie separátoru a skladovací jímky byly uveden výše. separátor na klíč stojí průměrně 1,2 mil. Kč (cena nezávisí na kapacitě) hygienizační linka - nutné investice cca 10 mil. na každé 3 tis. t hygienizovaných vstupů ročně skladovací jímka 4.3 Technicko-ekonomické modely Jak již bylo uvedeno, BPS můžeme rozdělit podle vstupní suroviny na tzv. zemědělské (Z-BPS) a komunální (O-BPS). Vzhledem k tématu celé studie nás zajímají ty BPS, které mohou zpracovávat BRO a BRKO. Tyto účely mohou dle druhu vstupní suroviny (odpadu) splnit v základě 3 varianty řešení BPS: BPS zemědělská klasická postavena za účelem zpracování zemědělských surovin. Využitelná pro odpady, které nevyžadují stupeň hygienizace. BPS zemědělská s hygienizací postavena za účelem zpracování zemědělských surovin a následně rozšířena za účelem zpracování odpadů. Využitelná pro ty skupiny odpadů, kde je zapotřebí předřadit stupeň hygienizace (pasterizace). BPS komunální postavena za účelem zpracování odpadů. Pro potřeby výpočtu optimální sítě nakládání s BRO je zapotřebí stanovit výši ceny odpadu na bráně zařízení, která ho zpracovává. Cena na bráně bude stanovena pomocí technicko-ekonomických modelů tak, aby jednotlivé varianty byly pro investora ekonomicky výhodné. Tato výhodnost je v rámci řešitelského kolektivu hodnocena pomocí vnitřního výnosového procenta (IRR). Jako hraniční hodnota je zvoleno IRR = 11 %. Pro řešení pomocí technicko-ekonomických modelů pak byly vybrány dvě hlavní varianty: 37

Výstavba nových O-BPS Rozšíření Z-BPS o hygienizaci Jednotlivé odpady a jejich možnost využití v jednotlivých variantách jsou uvedeny v kapitole 3.1. Vstupní surovina má velký vliv na výrobu plynu v technologii všech BPS, proto byl vytvořen seznam receptů vstupních surovin a u těchto byla určena základní hmotnostní bilance. 4.3.1 Popis modelové technologie Popis technologie, která byla využita pro přípravu technicko-ekeonomických modelů nových O-BPS je obdobný s obecným popisem anaerobní digesce v kapitole 4.1.2. Pro samotný model nové O-BPS pak byla technologie částečně zjednodušena. Jako základ je uvažována klasická Z-BPS doplněná o linku hygienizace. Základ (shodný pro Z-BPS i O-BPS) se skládá ze dvou částí stavební a technologické. Stavební část zahrnuje výstavbu hal a zázemí. Technologická část byla rozdělena na provozní soubory příjem a úprava materiálu, fermentor, bioplynová koncovka (zpracování bioplynu, kogenerační jednotka), kalová koncovka (zpracování digestátu). K tomuto základu vycházejícího ze Z-BPS je v modelu ještě přiřazen systém hygienizace. Celkově model O-BPS odpovídá schématu uvedenému na Obrázek č. 10. Co se týče vlastní spotřeby energie a vyvedení tepelného výkonu, tak zdrojem elektřiny a tepla na bioplynové stanici je kogenerační jednotka (dále KJ). Je to spalovací motor, který spalováním bioplynu vyrábí energii v poměru: cca 40 % elektrická energie. cca 40 % tepelná energie. cca 20 % ztráty. To znamená, že například kogenerační jednotka o elektrickém výkonu 250kW vyrobí současně i cca 250kW tepla. Tepelná energie vzniklá v KJ je pak tvořena zhruba: cca 50 % - z chlazení motorového bloku. cca 50 % - z chlazení plynných spalin. Výsledná teplota chladicí kapaliny je pak někde mezi 80 C - 90 C (dle typu KJ), což plně postačuje k pasterizaci (70 C). Část vyrobeného tepla se spotřebuje na ohřev vstupního materiálu/ odpadů ve fermentačních nádržích (v zimních měsících je to i třetina celkového tepelného výkonu). Zbytek tepelné energie pak lze využít pro vytápění, sušení atd. a také pro pasterizaci vstupů. Výpočet parametrů topného systému je pak nutno řešit individuálně. Jako příklad uvedeme údaje z výše zmíněné O- BPS Všebořice, kde se pro pasterizaci tekuté směsi o objemu 1000 litrů ohřívá tekutá směs z např. 10 C na 70 C. Pokud postačí provést ohřev během 10-ti hodin postačí topit výkonem 7 kw. Pro ohřátí za 2 hodiny bude potřebný výkon 35 kw a pro ohřev za jednu hodinu to bude 70 kw. Pro konkrétní návrh tepelné bilance BPS je pak nezbytné vědět, kolik cyklů pasterizace potřebuje provozovatel během dne uskutečnit a jaký tepelný výkon má k dispozici. V modelu jsou vlastní spotřeby energií řešeny zjednodušeně následujícím způsobem: Vlastní spotřeba elektřiny = 8 % ze svorkové výroby. Vlastní spotřeba tepla = 30 % z vyrobeného tepla. Dále je ve větším detailu představena problematika rozšíření Z-BPS o systém hygienizace odpadu. Aby mohla Z-BPS zpracovávat BRKO, je nutno ji dovybavit o zařízení na příjem, uskladnění, třídění a hygienizaci vstupních těchto odpadů. Současně je nutno zajistit mj. na příslušném krajském úřadě souhlas k provozování zařízení, případně projednat možnost rozšíření stavebního objektu bioplynové stanice. Dále je nutné si zjistit, zda se v nejbližším okolí nacházejí možné zdroje BRKO a vyřešit jejich systém svozu. Tato položka výrazně ovlivní návratnost vstupní investice přestavby Z-BPS na O-BPS. Dále je nutné počítat s nárůstem administrativy. Rozšíření technologických zařízení jsou tedy následující: Příjem a uskladnění úprava a vytvoření systému příjmu vstupních surovin/ odpadů na BPS je nutno projektovat podle typu zpracovávaných vstupních surovin a způsobu jejich dodání, a to zda budou zpracovávány BRKO, které je nutno přijímat v pachotěsných halách, kapalné gastroodpady, které bude nutno skladovat ve vstupních jímkách anebo zpracovávání VŽP 3. kategorie, kdy je nutné mít uzavřené kontejnery, které splňují hygienická pravidla. 38

Třídění v BRKO se nachází velké množství nežádoucích příměsí (obaly, kovy a nezpracovatelné frakce), proto je nutné instalovat třídící poloautomatickou linku, která je nejčastěji realizována pásovým dopravníkem s obsluhou. U provozů s vyšším objemem vstupních surovin v řádu stovek tun denně je možné uvažovat o plně automatické technologii. Příkladem může být kombinace lisu a odstředivé třídičky. Dále je nutné mít zajištěno čištění, skladování a odvoz vytříděních nežádoucích příměsí. Dezintegrace vstupní materiál zbavený nežádoucích příměsí musí být dle legislativy dezintegrován na velikost maximálně 12 mm. Dezintegrace je realizována kladívkovými mlýny, drtiči apod. V praxi se při rozmělňování používá obvykle soustava 2 a více zařízení za sebou. Hygienizace (Obrázek č. 11) hygienizace - způsob úpravy bioodpadu, který vede k redukci počtu patogenních organizmů, které mohou způsobit onemocnění člověka nebo zvířat. Účinná hygienizace pro zpracování BRKO je proces pasterizace, při němž dochází ke snížení bakteriální kontaminace při teplotě 70 C po dobu minimálně 60 min. Požadovaná teplota musí být zajištěna v celém objemu vsázky. Před vstupem do hygienizačních tanků musí být surovina naředěná na optimální hustotu, aby bylo možno zajistit požadovanou teplotu rovnoměrně v celém objemu. Naředěná surovina postupuje do tepelného výměníku ve strojovně hygienizační linky. Tepelný výměník je rozdělen na tři sekce. První sekce výměníku se ohřívá cirkulační vodou na 30 C. Druhý výměník - pasterizační sekce, se ohřívá na pasterizační teplotu 70 C. Ohřev na pasterizační teplotu se provádí vodou z chlazení kogeneračních jednotek. Takto zahřátá surovina postupuje dále do výdržníku nerezové nádrže, kde je udržována pasterizační teplota po dobu 60 minut. Poté je surovina dopravena čerpadlem do třetí sekce výměníku, kde je zchlazena cirkulační vodou o teplotě 30 C a postupuje dále do fermentační nádrže. Linka je řízená automaticky. Obrázek č. 11: Schéma hygienizace Zdroj: AgriKomp Bohemia Na začátku záměru přestavby stávající Z-BPS na O-BPS je třeba se zamyslet nad následujícími oblastmi, které pak tvoří tzv. hodnotící kritéria: Dostatek BRKO - je důležité zjistit, zda se v blízkém okolí nachází dostatečně vydatné a stabilní zdroje odpadů a zda se podaří úspěšně vstoupit do místního (regionálního) systému jejich sběru a svozu ke zpracování v O-BPS. Tyto zdroje však musí být v optimální vzdálenosti, aby celý záměr byl ekonomicky výhodný v případě 31 zařízení potenciálně vhodných pro rozšíření je předmětem analýz v dokumentu 1.1.2. 39

Prostor pro rozšíření stávajícího objektu - je důležité zjistit, zda investor disponuje volnými prostory anebo má možnost tyto prostory získat. Důležité je také zjistit záměr místního územního plánu, zda umožňuje realizaci stavebních změn souvisejících s přestavbou. Navýšení výkonů - je potřeba zjistit u distributora elektrické energie, zda povolí navýšení elektrického výkonu dodávaného do distribuční sítě. V opačném případě rozšíření BPS umožní nahrazení části vstupních surovin a tím snížení nákladů na zemědělské, cíleně pěstované vstupní suroviny. Zachování stávajících výkupních cen elektrické energie ujištění se, že BPS nebude přeřazena do nižší výkupní třídy. Tím se rozumí: zachovat stávající formu provozní podpory výroby elektřiny, tedy výkupní cenu a zelený bonus na úrovních, které byly stanoveny při uvedení konkrétní Z-BPS do provozu (nejčastěji kategorie AF1). Podle momentálně platného stanoviska by měla být Z-BPS přestavěná na O-BPS stále v řežimu AF1, protože předpis uvádí, že při využití nad 50% suroviny AF1 s doplňkem AF2 se stále jedná o kategorii AF1. Citace z vyhlášky č. 477/2012 Sb. Za biomasu v kategorii 1 se považuje biomasa v případě, že zahrnuje pouze plodiny a také v případě, že energetické plodiny a jejich části tvoří v daném kalendářním měsíci více než 50% hmotnostního podílu v sušině vstupní suroviny do bioplynové stanice a zbytek vstupní suroviny tvoří biomasa zařazená do kategorie č. 2. Odvaha a neústupnost investora - investor si musí uvědomit, že s budoucím záměrem bude spojeno velké množství administrativy, ať už do povolení přestavby, tak i v následujícím provozu. Celý povolovací proces změny Z-BPS na O-BPS může trvat delší dobu, může být prodlužován anebo dokonce i zamítnut. Dále je třeba počítat s rozdílnými vlastnostmi a rozdílným zpracováním vstupních surovin do bioplynové stanice (Tabulka č. 14). Tabulka č. 14: Odlišnost a specifika BRO od zemědělské biomasy pro BPS BRO Nesourodost materiálu Nutnost předúpravy materiálu: třídění, drcení, řezání Hygienizace vstupů Výskyt patogenů - možnost nákazy Odpadní biomasa zapáchá (manipulace v uzavřených halách) Velice přísné legislativní požadavky na surovinu a provoz Nerozvinutý trh s bioodpadem Za zpracování BRKO provozovatel může inkasovat peníze Velký objem a energetický potenciál Nutnost průběžného zajišťování vstupů Další nakládání s vytříděným zbytkem (uložení zbytkového bioodpadu na skládky) Zdroj: AgriKomp Bohemia BIOMASA Homogenita materiálu Není potřeba předúpravy Bez hygienizace Kontaminace nízká Nezapáchá Nejsou tak přísné legislativní požadavky Široká možnost nákupu surovin Za zpracování biomasy provozovatel neinkasuje Menší objem a energetický potenciál Velkou část vstupů lze dlouhodobě skladovat (silážování apod.) Nutnost pozemků pro cíleně pěstovanou biomasu 4.3.2 Hmotnostní bilance a výroby bioplynu Vlastnosti vstupních surovin hrají nejdůležitější roli pro určení hmotnostní a energetické bilance BPS a nejen to, ale kvalita vstupů je zásadní i pro správnou volbu celé technologie. Vstupní suroviny byly rozděleny do 2 základních skupin obdobně jako BPS: Zemědělské kukuřičná siláž, kejda-prasata-výkrm, hnůj-dojnice, travní senáž, silážované zelené obilí, BRO, cukrovarnické řízky, ostatní (čerstvá tráva). Komunální hlavní zástupci dle Tabulka č. 7. V případe Z-BPS, u kterých se hodnotí částečné využití BRO jsou zeměděské suroviny chápány jako primární. Z těchto skupin byly potom vybrány zástupci a namíchány tzv. typické recepty, tedy různé kombinace vstupních surovin. Pro primární suroviny bylo vybráno 30 receptů dle Graf č. 22, které odpovídají struktuře primárních surovin zjištěných dotazníkem. Příklad hmotnostní bilance pro 5 primárních receptů je uveden v Tabulka č. 15. Pro odpadářské suroviny bylo vybráno 20 typických receptů dle Graf č. 23. Recepty 40

reprezentují typické zastoupení katalogových čísel BRO v různých regionech (zpracováno v návaznosti na dokument 1.1.1, resp. prognózu na bázi ORP v dokumentu 1.1.2). Příklad hmotnostní bilance pro 5 primárních receptů je uveden v Tabulka č. 16. Pro všechny recepty byla sestavena základní materiálová bilance, tzn., byly stanoveny tyto parametry: Funkčnost receptu zda je tato kombinace technologicky přípustná, nebo ne. Nutnost ředění zda je potřeba surovinu ředit vodou či zpětně fugátem ze skladovací jímky. Produkce bioplynu vyjádřeno v m 3 /tunu vstupního materiálu před ředěním. Produkce neseparovaného digestátu. Produkce separovaného digestátu separátu a fugátu. Množství fugátu pro recykl. Graf č. 22: Recepty primárních surovin 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% r1 r2 r3 r4 r5 r6 r7 r8 r9 r10 r11 r12 r13 r14 r15 r16 r17 r18 r19 r20 r21 r22 r23 r24 r25 r26 r27 r28 r29 r30 Zdroj: VUT Brno kukuřičná siláž kejda prasata - výkrm hnůj dojnice travní senáž silážované zelené obilí BRO cukrovarnické řízky TS 22% ostatní Tabulka č. 15: Hmotnostní bilance pro primární recepty separovaný digestát recept nutno doředit vodou nebo zpětně fugátem ze skladovací jímky (+ navíc) produkce bioplynu [m3/t.a] neseparovaný digestát produkce digestátu 8% TS [t/t.a] Separát z toho produkce odseparovaného separátu 21 % TS [t/t.a] fugát uskladněný z toho produkce odseparovaného fugátu 6% TS [t/t.a] fugát pro cirkulaci, ředění z toho produkce odseparovaného fugátu 6% TS [t/t.a] r1 33% 208 1.1 0.2 0.6 0.3 r2 29% 187 1.0 0.2 0.6 0.3 r3 21% 197 0.8 0.1 0.5 0.2 r4 33% 181 1.1 0.2 0.6 0.3 r5 21% 161 1.0 0.1 0.7 0.2 Zdroj: AgriKomp Bohemia 41

Graf č. 23: Recepty odpadářských surovin 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% ro1 ro2 ro3 ro4 ro5 ro6 ro7 ro8 ro9 ro10 ro11 ro12 ro13 ro14 ro15 ro16 ro17 ro18 ro19 ro20 Zdroj: VUT Brno Tabulka č. 16: Hmotnostní bilance pro odpadářské recepty Riziko uvolnění H2S ro1 2.9 020101 020106 020203 020204 020304 020501 020601 020704 040101 190809 200108 200125 Nutno doředit vodou nebo zpětně fugátem ze skladovací jímky (+ navíc) Důvod vyřazení receptu (např. "produkce bioplynu a digestátu je podobná jako u receptu rx") pěnění; technologie, nebude fungovat Produkce bioplynu [m3/t] Neseparovaný digestát Produkce digestátu 8% TS [t/t,a] Separovaný digestát separát Z toho produkce odseparovaného separátu 21 % TS [t/t,a] Fugát uskladněný Z toho produkce odseparovaného fugátu 6% TS [t/t,a] Fugát pro cirkulaci, ředění Z toho produkce odseparovaného fugátu 6% TS [t/t,a] ro2 2.2 16% 101 1.0 0.1 0.7 0.2 ro3 1.9 17% 242 0.9 0.1 0.6 0.2 ro4 2.0 64% 67 1.6 0.2 0.7 0.6 ro5 2.4 4% 101 1.3 0.1 0.7 0.4 Zdroj: AgriKomp Bohemia Graf č. 24 pak přehledně graficky znázorňuje rozdíl ve vývinu plynu pro zemědělské suroviny a BRO. Bohužel 6 z navrhovaných receptů je nevhodných pro BPS z důvodu pěnění a kolapsu technologie, proto je v Graf č. 24 uvedeno pouze 14 odpadářských receptů. Průměrná hodnota vývinu plynu pro odpady je asi 95 m 3 /t. Naproti tomu vývin plynu u zemědělských surovin je zhruba o 50 % vyšší a průměrná hodnota je zhruba 150 m 3 /t. Zde je vidět proč je u provozovatelů BPS spíše odmítavý postoj ke zpracování BRO. 42

Graf č. 24: Vývin plynu jednotlivých receptů 300 250 Produkce bioplynu, [m 3 /t] 200 150 100 50 0 BRO Zemědělské Zdroj: VUT Brno, data agrikomp Bohemia Složení vznikajícího plynu je pak pro všechny recepty téměř stejné a liší se pouze v jednotkách procent obsahu metanu (CH 4 ), proto bioplyn uvažujeme jako 53% metan (CH 4 ) a 47% oxid uhličitý (CO 2 ). Tomuto složení odpovídá výhřevnost asi 19 000 kj/m N 3. 4.3.3 Investiční a provozní náklady Ekonomická část modelu byla zpracována dle dat poskytnutých firmou agrikomp Bohemia s.r.o. a porovnána s daty dostupnými v rámci publikace Energetická efektivnost bioplynových stanic 12, s daty v článku Projekt bioplynové stanice 13 a publikace Slavík a kol. 14 Investiční náklady Postup stanovení investičních nákladů, pro dvě uvažované varianty tak, jak je uvažováno v modelu, je následující. V případě výstavby nové O-BPS se stanoví investice na základě množství zpracovávané vstupní suroviny jako by to byla Z-BPS a poté se přidá investice na část hygienizace. V případě rozšíření Z-BPS o hygienizaci se dále uvažují dva případy. 1. Je náhrada do 10 % vstupní suroviny, kdy se počítá pouze s investicí do části hygienizace. V 2. případě při náhradě většího množství vstupní suroviny se počítá s investicí do části hygienizace a dodatečně s investicí do skladovací jímky. 12 Energetická efektivnost bioplynových stanic, Středisko pro efektivní využívání energie / SEVEn Energy, Praha, 2011. Dostupné z <http://www.czba.cz/files/ceska-bioplynova-asociace/uploads/files/enefbpskomplet.pdf>. 13 Kazda R., Projekt bioplynové stanice, 2011. Dostupné z <http://biom.cz/cz/odborne-clanky/projekt-bioplynovestanice>. 14 Slavík J. a kol., Institucionální a ekonomická analýza využití bioodpadu v obcích, IREAS, Institut pro strukturální politiku, o.p.s., Praha, 2015. Dostupné z <http://www.ireas.cz/images/publikace/bso_publikace.pdf>. 43

Základ pro stanovení investičních nákladů nové O-BPS je tedy investice do nové Z-BPS + investice do části hygienizace. V úvahu se bere již zmiňované rozdělení zařízení BPS na stavební a technologickou část, které je uvedeno v kapitole 4.3.1. Zmiňované zdroje se shodují, že rozdělení investice je zhruba v poměru 40 % na stavební část a 60 % na technologickou část. Jako referenční technologie pro stanovení výše investice v závislosti na množství zpracovaného odpadu byla použita data z13 a porovnána s daty, které poskytla firma agrikomp Bohemia, která poskytla výši investice jak do Z-BPS tak O-BPS. Při přičtení investice na hygienizaci (bude uvedeno dále) vycházel model pro všechny uvažované zařízení s chybou do 10 %. Pro určení vlivu velikosti zařízení na měrnou investici byla použita závislost měrné investiční náročnosti BPS na instalovaném elektrickém výkonu, vizgraf č. 25 Graf č. 25. V T-E modelu byla tato závislost promítnuta exponentem v rovnici pro výpočet investice na základě podílů kapacit referenční a počítané varianty. Graf č. 25: Měrné investiční náklady Z-BPS Zdroj: Biom 13 V obou variantách je tedy zapotřebí znát investiční nároky na část hygienizace. Při realizaci dostavby Z- BPS o technologickou část zpracovávající BRKO a jiné bioodpady a při výstavbě nové O-BPS je tedy třeba uvažovat se zařazením následujících celků nezbytně nutných pro provoz stanice (Tabulka č. 17), které nejsou v klasické Z-BPS: hala pro příjem odpadů vybavená vzduchotechnikou a biofiltrem, linka příjmu a separace bioodpadů, linka hygienizace, související infrastruktura a propojení s BPS. Jako příklad uvádíme referenční ceny technologie, která dokáže zpracovat 8 t gastroodpadu denně (3 tis. t ročně). 44

Tabulka č. 17: Přehled výše investic části hygienizace, zpracovávající gastroodpad Technologie/Vybavení BPS Technologie BPS Biofiltr Vzduchotechnika Hala CELKEM Zdroj: agrikomp Bohemia Cena v Kč 6,3 mil. Kč 0,5 mil. Kč 0,4 mil. Kč 3,5 mil. Kč 10,5 mil. Kč Při uvažování varianty rozšíření Z-BPS s náhradou většího množství vstupních surovin je zapotřebí ještě dále počítat s investicí na skladovací jímku dle Graf č. 26. Graf č. 26: Investiční náročnost skladovací jímky 2 000 1 800 1 600 1 400 Cena jímky, [Kč/m 3 ] 1 200 1 000 800 600 400 200 0 16 18 20 22 23 24 25 26 27 28 30 32 33 34 35 36 38 40 Jímka výšky 6 m Jímka výšky 8 m Zdroj: agrikomp Provozní náklady Zpracováním podkladů byly určeny obecně provozní náklady BPS. Základní provozní náklady byly stanoveny pro obě varianty (nová O-BPS a přestavba Z-BPS) stejně a jsou to tyto: údržba technologie údržba stavební části mzdový náklad dále by mohli být započítány další náklady (v této chvíli je model uvažuje nulové): nakupovaná energie zpracování výstupů Rozdíl mezi variantami a vůbec u porovnání Z-BPS a O-BPS je v nákladech na surovinu, kde u klasických Z-BPS je nutné většinou počítat s nákupem suroviny, tak u O-BPS je naopak zpracování odpadu jeden z výnosů. Porovnání provozních nákladů O-BPS a Z-BPS je pak uvedeno na dvou souhrnných grafech na Graf č. 27 a Graf č. 28. 45

Graf č. 27: Provozní náklady O-BPS 20% O-BPS 14% 25% 41% Údržba KJ Údržba stavba Údržba technologie (bez KJ) Mzdový náklad na provoz Zdroj: VUT Brno, vlastní tvorba Graf č. 28: Provozní náklady Z-BPS Z-BPS 9% 36% 26% 13% 16% Údržba KJ Údržba stavba Údržba technologie (bez KJ) Mzdový náklad na provoz Zdroj: VUT Brno, vlastní tvorba Cena na bráně zařízení Technicko-ekonomické modely slouží k vyjádření ceny na bráně, za kterou je zařízení schopné bioodpad zpracovat s určitým provozním ziskem. Výnosnost projektu může být znázorněna několika způsoby. V případě této studie je používáno tzv. vnitřní výnosové procento (IRR). Pro investora je jako dostačující stanoveno IRR = 11 %. Následující Graf č. 29 znázorňuje závislosti ceny na bráně pro varianty O-BPS a Z-BPS + hygienizace s náhradou 10 % vstupní suroviny. Kapacita znázorněná na ose X je celková kapacita zařízení. V případě náhrady surovin v Z-BPS s hygienizací to znamená celkovou kapacitu, do které se počítá jak primární tak nahrazená surovina. V případě na Graf č. 29 je tedy kapacita pro samotné BRO jen 10 % z hodnoty celkové kapacity uvedené na ose X. Skoky na křivce pro dostavbu zařízení jsou zapříčiněné změnou počtu zaměstnanců při přechodu přes hraniční 46

kapacitu. Při hodnocení investice jsou u této varianty náklady na zaměstnance poměrově vyšší položka a v modelu dochází k vytvoření určité mezní hranice, kde skokově dojde ke změně počtu zaměstnanců. Graf č. 29: Závislost ceny na bráně na kapacitě zařízení 1 000 900 800 Cena za BRO na bráně zařízení, [Kč/t] 700 600 500 400 300 200 100 0 5 10 15 20 25 30 O-BPS Z-BPS + hygienizace, náhrada 10% Zdroj: VUT Brno, vlastní tvorba U varianty Z-BPS + hygienizace hraje velkou roli také množství nahrazené primární suroviny. Na Graf č. 30 je uvedena závislost ceny na bráně na procentu nahrazené primární suroviny pro zařízení o celkové roční zpracovatelské kapacitě v rozmezí od 5 kt/rok do 20 kt/rok. Graf č. 30: Z-BPS + hygienizace: Závislost ceny na bráně na procentu nahrazené primární suroviny 2 500 Cena za zpracování BRO na bráně zařízení, [Kč/t] 2 000 1 500 1 000 500 0 0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 20 kt, hygienizace 20 kt, hygienizace + jímka 15 kt, hygienizace2 15 kt, hygienizace + jímka3 10 kt, hygienizace3 10 kt, hygienizace + jímka4 5 kt, hygienizace4 5 kt, hygienizace + jímka5 47

Zdroj: VUT Brno, vlastní tvorba Pozn.: Kapacity uvedené v legendě jsou celkové kapacity zařízení, tzn. kapacita pro zpracování jak zemědělské suroviny, tak BRO. 4.4 Vyhodnocení analýzy BPS Zpracování BRO v BPS je možné ve stávajících O-BPS, nových O-BPS, nebo v Z-BPS rozšířených o stupeň hygienizace. Celkové množství BRO, které je možné zpracovat v BPS v roce 2013 je zhruba 730 kt/rok. Při odečtení subtoku, který mohou zpracovávat v kompostárnách je celkové množství v roce 2013 zhruba 260 kt/rok. Celková kapacita BPS pro zpracování BRO při uvažování stávajících O-BPS a zařízení Z-BPS, které se kladně vyjádřili k dotazníku o rozšíření, je zhruba 550 kt/rok. Kapacita samotných současných O- BPS je zhruba 350 kt/rok. Kapacita uvažovaných Z-BPS s hygienizací je zhruba 200 kt/rok. Rozmístění těchto zařízení v rámci ČR je zobrazeno na Obrázek č. 7. Z porovnání produkce BRO vhodného jen pro BPS (260 kt/rok) a kapacit stávajících zařízení O-BPS (350 kt/rok) se tedy jeví kapacita jako dostatečná. Tato kapacita je však soustředěna jen do několika krajů, popřípadě ORP, viz velikosti koláčů v mapě na Obrázek č. 7. V Jihočeském, Libereckém, Zlínském a Karlovarském kraji například stávající O-BPS zcela chybí a ani potenciální kapacita Z-BPS z rozšířením by v těchto krajích nebyla dostatečná. Navíc pokud by se uvažovaly všechny subtoky vhodné do BPS (i společné s kompostárnami), byla by i potenciální celková společná kapacita O-BPS i Z-BPS nedostatečná. Pro výpočty v dokumentu 1.1.2. je tak uvažováno s potenciální výstavbou nových O-BPS v ORP, ve kterých není stávající O-BPS nebo případná Z-BPS s hygienizací. Vzhledem k množství odpadů a hlavně rozmístění současných O-BPS je rozšíření Z-BPS zajímavou variantou. Při porovnání výsledné potenciální ceny na bráně za zpracování BRO u zařízení O-BPS a Z-BPS (Graf č. 29 a Graf č. 30) je zřejmé, že pro regiony s malou produkcí BRO (do 10 kt/rok) je vhodné využít rozšířenou Z-BPS, která se na cenu pod 500 Kč/t dostane již pro malé kapacity (např.: celková kapacita 15 kt/rok s náhradou 10 % suroviny tedy kapacita 1,5 kt pro BRO). Pro regiony s vyšší produkcí, nebo ty bez dalšího zařízení v ekonomicky dostupném okolí je výhodné navrhnout nové zařízení O-BPS, které se na cenu kolem 500 Kč/t dostane od kapacity zhruba 20 kt/rok. Cena 500 Kč/rok jako hraniční je vybrána z toho důvodu, že na této hladině se pohybuje cena za zpracování BRO v kompostárnách a BPS se tedy stanou konkurence schopné i těmto zařízením. Podrobněji je výpočet sítě zpracování BRO v BPS popsán v dokumentu 1.1.2. Návrh optimální sítě zařízení v krajích a v ČR. 48

5. Analýza zařízení pro přímé energetické využití V této kapitole budou popsány technologie pro energetické využití odpadů s roštovým spalováním, které jsou aplikovány v EU a jsou dominantní technologií v rámci energetického využití odpadů. V současné době se jedná o osvědčenou a rozšířenou technologii, což ukazují i údaje o významu EVO v jednotlivých evropských zemích na Graf č. 31. Z grafů na obrázku je zřetelné, že přímé energetické využití je rozšířeno především v zemích s rozvinutým odpadovým hospodářstvím, ve kterých je významně zastoupeno i materiálové využití. Hlavním účelem spaloven odpadů je hygienické odstranění jinak nevyužitelných materiálů. Během spalování se současně uvolní množství energie odpovídající kalorickému obsahu odpadu, který zhruba odpovídá kalorickému obsahu hnědého uhlí. Při termickém zpracování SKO, který je směsí materiálů organické a minerální povahy s vodou, dochází k oxidaci spalitelných látek obsažených v odpadu za vzniku plynných produktů spalin. Ty se tak stávají nositelem většiny uvolněné chemické energie vázané v odpadu, která ve výměnících tepla přestupuje obvykle do vody, respektive páry. Podmínky kategorizace spalovny jako zařízení pro energetické využití a metodu hodnocení konkrétní jednotky z hlediska energetické účinnosti popisuje kap. 1.1. V rámci projektu byla provedena analýza databáze ZEVO v rámci Evropské unie, jejímž cílem byla analýza různých technologických konceptů (kapacita, systém čištění spalin, množství vyrobených energií) a zhodnocení stavu EVO v Evropě. Databáze obsahuje celkem 454 zařízení provozovaných ve 20 státech Evropy. K vytvoření databáze byla využita data získaná z ISWA (International Solid Waste Association) rozšířená o informace od provozovatelů jednotlivých zařízení. Jak je zřejmé z Graf č. 31, v méně rozvinutých státech z hlediska způsobů nakládání s odpady, mezi které patří mimo jiné i ČR, je z větší míry stále upřednostňováno ukládání KO na skládky před nakládáním na vyšším stupni hierarchie. V případě států s odpadovým hospodářstvím na vyšší úrovni je podíl skládkování odpadu ve srovnání s ostatními metodami nakládání nižší a soustředí se především na materiálovou recyklaci, energetické využití nebo kompostování biologicky rozložitelné frakce KO. Graf č. 31: Nakládání s KO v jednotlivých státech EU 15 800 700 600 nakládání s KO [kg/obyv.] 500 400 300 200 100 0 skládkování energetické využití materiálová recyklace kompostování 15 Eurostat, Statistical Office of the European Communities, Key Indicators on EU Policy - Structural Indicators - Environment - Municipal Waste (generated, landfilled and incinerated), 2013. 49

Na Graf č. 32 je znázorněn celkový zpracovatelský výkon ZEVO v jednotlivých státech a oblastech Evropy. Jedná se o konvenční technologie termického zpracování KO s roštovým ohništěm. Nejvyšší kapacitou disponuje Německo, kde však z tohoto důvodu v posledních letech dochází ke vzniku nadkapacit. Vysoká kapacita ZEVO se nachází také ve Francii, kde je relativně významný počet zařízení nižších kapacit. Graf č. 32: Celkový zpracovatelský výkon ZEVO v jednotlivých evropských státech 25 000 Zpracovatelský výkon [kt/rok] 20 000 15 000 10 000 5 000 0 Zdroj: EVECO Brno na základě dat 16 Hlavními plynnými produkty spalování a složkami s nejvyšší koncentrací ve spalinách jsou oxid uhličitý a vodní pára. Dále jsou ve spalinách přítomny menší měrou jiné sloučeniny a prvky typu CO, HCl, HF, těkavých uhlovodíků, PCCD/F a těžkých kovů. Prakticky všechny tyto posledně jmenované sloučeniny a prvky jsou považovány za polutanty, přičemž je snaha prostřednictvím vedení samotného spalovacího procesu a systému čištění spalin omezovat jejich tvorbu a neřízené uvolňování do okolního prostředí - ovzduší, povrchové nebo podpovrchové vody, půda, atd. Problematika emisí ve spalinách byla v minulých desetiletích intenzivně sledována odbornou i laickou veřejností, což vedlo ke stanovení velmi přísných emisních limitů. Proces spalování odpadů musí být navržen a veden tak, aby byly dodrženy přísné legislativní podmínky týkající se jak režimu spalování, tak kvality vznikajících odpadních proudů, tedy především plynných exhalací, tuhých zbytků a dalších výstupních technologických proudů. 16 Confederation of European Waste-to-Energy Plants: ISWA WtE State of the Art Report. 2012. Dostupné z <www: http://www.cewep.eu/information/data/iswawtestateoftheartreport/index.html>. 50

Graf č. 33: Srovnání emisních limitů pro zdroje o termickém výkonu/příkonu 5 až 50 MWt dle vyhlášky č. 415/2012 Sb. 10 000 Přípustná koncentrace [mg/m 3 ] 1 000 100 10 10 20 30 17 50 1500 1000 833 200 333 500 500 200 56 50 44 28 1 TZL SO2 NOx CO Spalování odpadu Pevné palivo Biomasa Kaplné palivo Plynné palivo Tabulka 1: Podmínky provozu ZEVO vedení spalovacího procesu dle vyhlášky č. 415/2012 Sb. Teplota spalin min. 850 C při obsahu Cl < 1 % hm. Dostatečná doba zdržení Zbytkový obsah hořlaviny min. 1 100 C při obsahu Cl > 1 % hm. 2 s max. 3 % hm. V tuhých zbytcích (ztráta nedopalem) max. 5 % hm. Ztráta žíháním Termickým zpracováním SKO se dosáhne odstranění nežádoucích fyzikálních vlastností odpadů (redukce objemu, hmotnosti). Některé biologicky nebo chemicky aktivní odpady, nelze jinou cestou odstranit. K úplnému nebo částečnému odstranění nebezpečných vlastností odpadu dochází termickou a oxidační destrukcí jak na molekulární, tak i na buněčné úrovni (různé chemické, převážně oxidační přeměny látek způsobujících nebezpečnost odpadu). Energetické využití odpadů je v rámci EU ve srovnání s jinými technologiemi zpracování KO zavedeným a prověřeným způsobem jejich odstranění. V současné době je v EU v provozu okolo 400 těchto zařízení. Kromě významné redukce objemu a hmotnosti přijímaného odpadu jsou jednotky EVO zdrojem obnovitelné a čisté energie. Závazné emisní limity pro zařízení spalující nebo spoluspalující odpad jsou v ČR implementovány do vyhlášky č. 415/2012 sb. o přípustné úrovni znečišťování a jejím zjišťování a o provedení některých dalších ustanovení zákona o ochraně ovzduší. Tyto limity jsou srovnatelné se zdroji spalujícími zemní plyn, a vylučují tak jakákoliv rizika spojená se znečištěním ovzduší. Na druhou stranu s sebou nese realizace projektu ZEVO poměrně vysoké investiční náklady. Například pro zařízení o kapacitě 100 kt/rok je obvykle uvažováno s investicí cca 2 mld. Kč (současná cenová úroveň). Další nevýhodou můžou být požadavky na logistiku odpadů, kdy je nutné pro zařízení vyšších kapacit dopravovat odpad na značné vzdálenosti. Tento problém je do velké míry eliminován v případě výstavby menších zařízení, která jsou projektována pouze na zpracování odpadů z blízkého okolí. Bohužel je také vzhledem ke komplikovaným schvalovacím procedurám a velké administrativní zátěži realizace projektů ZEVO v podmínkách ČR dlouhodobý proces. 51

5.1 Příklad typických technologických konceptů ZEVO je možné rozdělit na několik provozních celků, vazby a technologické proudy mezi jednotlivými celky jsou schematicky předvedeny, viz Obrázek č. 12:. Uvažují se tyto hlavní provozy: Příjem, skladování a úprava odpadů (váha, analýza složení, kontejnery, bunkry, apod.) Dopravu a dávkování odpadů do spalovacího zařízení (jeřáb, manipulátory, mechanické nebo hydraulické dávkovací zařízení atd.). Spalovací zařízení odpadů (spalovací komory, rošty, termoreaktor, hořákový systém, vynašeč popela, havarijní komín atd.). Utilizace tepla (výroba syté nebo přehřáté páry, ohřev vody, předehřev spalovacího vzduchu atd.). Vícestupňové čistění spalin (filtrace, zařízení na vícestupňový mokrý způsob čistění, zařízení na polosuché a suché metody čistění spalin, zařízení na dočištění spalin adsorpcí atd.). Soubor měření a řízení procesu (čidla na měření technologických veličin, víceúrovňový řídicí systém, sběr a archivace dat, automatické zabezpečení havarijních stavů, monitoring procesu atd.). Pomocné provozy (čistírna vody, odparka zasolené vody, turbogenerátor el. energie, záložní zdroj el. energie, zpracování popílku, kontinuální monitoring, laboratoře, atd.). Předmětem koncepčního návrhu jsou především parametry samotného spalovacího procesu, který je znázorněn, viz Obrázek č. 13. Při návrhu nebo analýze konkrétní jednotky je potřeba brát v úvahu vzájemnou provázanost všech částí technologie spalování odpadu a současně velké množství proveditelných variant systému. Obrázek č. 12: Schéma hlavních provozních celků ZEVO Zdroj: EVECO Brno Proto je vhodné při návrhu a posouzení konkrétních jednotek využívat výpočtových prostředků, které umožní modelování toků procesních proudů a energie, např. 17. 17 Waste to Energy (W2E) Software. ÚPEI, FSI VUT v Brně. Dostupné z <www: http://www.upei.fme.vutbr.cz/w2e/>. 52

Obrázek č. 13: Schéma spalovacího procesu (spalinová trasa) jednotky ZEVO, znázorněna je tzv. suchá varianta čištění spalin. Zdroj: VUT v Brně Pozn.: SCC dohořívací část pece (Secondary Combustion Chamber), HRSG kotel na odpadní teplo (Heat Recovery Steam Generator) 5.1.1 Současné technologické koncepty používané na evropských jednotkách ZEVO V této kapitole je čerpáno především z databáze ISWA 16, která byla dále doplněna vlastním zjišťováním. Databáze představuje údaje o cca 450 jednotkách z 20 států Evropy. V této souvislosti je třeba zmínit referenční dokument o nejlepších dostupných technologiích pro spalování odpadu BREF/BAT 18, který je součást legislativy EU. Jednotlivé aparáty a technologie použité na ZEVO musí být v tomto dokumentu popsány. Z informací o provozovaných jednotkách EVO vyplývá, že v naprosté většině případů je využíváno spalovacího systému s roštovým ohništěm a následná produkce páry o parametrech cca 400 C a 4 MPa. Pro dosažení vyšších parametrů páry je nutné předcházet tzv. chlorové korozi, což souvisí s investičně náročnými opatřeními na spalinové cestě. Jednotlivé technologické koncepty se od sebe odlišují především uspořádáním systému pro čištění plynných produktů spalování. Dosažení náročných emisních limitů je možné prostřednictvím různých metod a jejich kombinací, jejich přehled uvádí např. zmíněný dokument BREF/BAT. Při návrhu celého systému čištění spalin se obvykle vychází z použitého řešení pro snižování emisí tzv. kyselých složek ve spalinách (HCl, HF, SO 2 ), jejich využití na současných jednotkách ukazuje Graf č. 34. Tyto metody se od sebe liší jak v provozní (pracovní média, produkce odpadů, teplotní nároky), tak mírou investičních nákladů, které jsou výhodnější u suchých a polosuchých metod. Pro další analýzy v rámci této studie je přínosný Graf č. 35, za kterého je zřejmý trend většího rozšíření tzv. suchých metod snižování kyselých složek na jednotkách s nižším zpracovatelským výkonem16. 18 The European IPPC Bureau: Reference Document on the Best Available Techniques for Waste Incineration. 2006. Dostupné z <www: http://eippcb.jrc.es/reference/wi.html>. 53

Graf č. 34: Zastoupení možných technologií pro čištění kyselých složek ve spalinách na evropských jednotkách EVO 16 9% 7% 26% 33% 25% Suchá Polosuchá Graf č. 35: Zastoupení možných technologií pro čištění kyselých složek ve spalinách na evropských jednotkách EVO rozdělené dle zpracovatelské kapacity zařízení 16 Procentuální zastoupení 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Zařízení do 60 kt/rok Zařízení nad 60 kt/rok Polosuchá + morká Suchá + mokrá Morká Polosuchá Suchá Na základě databáze ISWA bylo vyhodnoceno zastoupení využití technologií čištění spalin v závislosti na roku spuštění zařízení (viz Graf č. 36). Z grafu vyplývá, že trendem je častější využívání suché metody, která je investičně a provozně méně nákladná. 54

Graf č. 36: Zastoupení možných technologií pro čištění spalin na evropských jednotkách EVO dle roku uvedení do provozu 100% 90% 80% Procentuální zastoupení 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 1986-1991 1992-1996 1997-2001 2002-2006 Roky Suchá Polosuchá Mokrá Zdroj: VUT v Brně na základě dat ISWA Energetický obsah spalin lze využít i k produkci tepelné a elektrické energie. Za tímto účelem bývá v kotli na odpadní teplo (HRSG) generována přehřátá nebo sytá pára, pro kterou je několik možností využití, které lze kombinovat: spotřeba páry přímo v technologii (technologické ohřevy spalovny), export páry do sítě centrálního zásobování teplem, generování elektrické energie ve vlastní technologii, export páry a generování elektrické energie mimo vlastní technologii (např. do zdroje energie umístěného v sousedství spalovny). V některých výjimečných případech může být teplo spalin využito pouze k ohřevu vody za účelem vytápění. Dokument BREF pro spalování odpadů přímo nedefinuje vyžadované parametry páry pro produkci energie. Je ale konstatováno, že bez speciálních opatření pro předcházení provozním problémům z důvodů koroze se parametry páry pohybují 4 až 4,5 MPa a 380 až 400 C. Produkce elektřiny může být dle požadavků provozovatele provedena pomocí protitlaké, odběrové nebo kondenzační turbíny. V protitlaké turbíně expanduje veškerá pára na tlak, který obvykle odpovídá parametrům sítě zásobování teplem, nebo požadavkům procesu. Odběrová turbína je vhodná v případě stálého a rovnoměrného odběru nízkotlaké páry. V případě větší produkce páry je přebytek využíván ke generování elektřiny. Použití protitlaké nebo odběrové turbíny umožňuje kombinovanou produkci tepla a elektřiny kogeneraci. Kondenzační turbína je vhodná pro maximalizaci produkce elektrické energie z vyrobené páry. Celková zpracovatelská kapacita zařízení vychází především z místních regionálních podmínek (dostupnost odpadu, uplatnění tepla, legislativa, atd.). Graf č. 37 ukazuje, že v evropských podmínkách je možná realizace a provoz ZEVO o velmi širokém rozpětí zpracovatelských kapacit. Velké zastoupení jednotek s instalovaným výkonem 60 až 250 kt/rok vychází ze západoevropských podmínek, kdy zařízení byla stavěna hlavně v regionech s vysokou hustotou populace a velkých městech. 55

Graf č. 37: Rozložení zpracovatelské kapacity ZEVO instalovaných v Evropě 90 80 70 60 Počet zařízení 50 40 30 20 10 0 7-10 10-20 20-30 30-40 40-60 60-100 100-150 150-250 250-400 400 a více Kapacita [kt/rok] Zdroj: VUT v Brně na základě dat ISWA Ve výpočtu optimální sítě v dokumentu 1.1.2) budou uvažovány tyto tři typy ZEVO rozdělené dle zpracovatelských kapacit, jejich odlišnosti jsou popsány v textu níže: jednotka s nízkou kapacitou (10 40 kt/rok), jednotka se střední kapacitou (40 80 kt/rok), jednotka s vyšší kapacitou (80 a více kt/rok). 5.1.2 Technologický koncept ZEVO s kapacitou 80 kt/rok a vyšší Uvažované zařízení s kapacitou v intervalu 80 a více kt/rok (dále velké ZEVO, v případě vyšších zpracovatelských kapacit se předpokládá paralelní provoz více kotlů o kapacitě minimálně 80 kt/rok) je konvenční technologií s roštovým spalovacím zařízením. Výroba energie probíhá prostřednictvím páry o parametrech 40 bar a 400 C, která proudí na protitlakovou nebo odběrovou kondenzační turbínu. Dodávka tepla může být provedena podle potřeby ve formě páry nebo horké vody. Systém čištění spalin je založen na suché sorpci pomocí NaHCO 3 a adsorpci prostřednictvím aktivního uhlí s následnou filtrací. Realizovatelnost projektu ZEVO vyšší zpracovatelské kapacity je spojena s potřebou uplatnění většiny vyrobeného tepla. Proto je nezbytná integrace takového zařízení v rámci existujících teplárenských soustav. Soustava CZT přitom musí být dostatečně velká, aby absorbovala vyrobené teplo. Graf č. 38 ilustruje výrobní ukazatele ZEVO vyšších kapacit. Díky využití kondenzační odběrové turbíny roste s klesajícím odbytem tepla elektrický výkon a snižování účinnosti R1 není tak výrazné jako u zařízení využívajících pouze protitlakou turbínu. Uvažována byla výhřevnost 10 MJ/kg. 56

Graf č. 38: Závislost elektrického a tepelného výkonu a účinnosti R1 na podílu uplatněného tepla pro jednotku EVO s kapacitou 100 kt/rok 25 1,2 20 1 výkon [MW] 15 10 0,8 0,6 0,4 R1 [-] tepelný výkon elektrický výkon R1 5 0,2 0 0 0% 20% 40% 60% 80% 100% Uplatnění vyrobeného tepla Zdroj: VUT v Brně Na Graf č. 39 jsou znázorněny závislosti elektrického výkonu na tepelném pro kapacity nad 80 kt/rok. Varianty s protitlakovou turbínou jsou v obr. reprezentovány jako body v pravé části grafu označené "PT". Analogicky uspořádání s kondenzační turbínou bez možnosti dodávky tepla jsou situovány na vertikální ose jako body s označením "KT". Čáry mezi těmito "krajními polohami" představují provozní režimy kondenzační odběrové turbíny (KOT), která je schopná přizpůsobovat výrobu tepla a elektřiny dle aktuálních požadavků v síti. Graf č. 39: Závislost elektrického výkonu na tepelném výkonu pro zařízení s kapacitou nad 80 kt/rok Elektrický výkon [MW] 30 25 20 15 10 5 KT KT KT 100 kt/rok 200 kt/rok PT 300 kt/rok PT PT 0 0 10 20 30 40 50 60 70 Tepelný výkon [MW] Zdroj: VUT v Brně 57

5.1.3 Technologický koncept ZEVO s kapacitou 40 kt/rok a menší V případě druhého typu se jedná o zařízení s kapacitou 10 až 40 kt/rok (dále malé ZEVO ). I když tyto jednotky nejsou v EU tak rozšířeny jako zařízení vyšších kapacit, nejsou zcela neznámé tato zařízení jsou například v relativně významném počtu provozována ve Francii nebo Itálii. Na rozdíl od velkého ZEVO je v této technologii s ohledem na úsporu investičních nákladů primárně uvažována výroba páry o parametrech výrazně nižších, což zařízení předurčuje k orientaci na výrobu tepla na úkor elektřiny. Na základě zkušeností společnosti Eveco Brno byly tyto parametry na úrovni 13 bar a 220 C vyhodnoceny jako optimální kompromis mezi investičními náklady a výnosy z prodeje elektřiny. Případná nutnost zvýšení parametrů páry (např. s ohledem na poptávku po páře v síti CZT) způsobí výrazné zvýšení investičních nákladů kotle. Zařízení je vybaveno protitlakou turbínou (točivou redukcí), která je určena zejména k výrobě elektřiny pro vlastní spotřebu. Výroba tepla pro síť CZT probíhá prostřednictvím horkovodních výměníků, ve kterých kondenzuje pára za turbínou. Systém čištění spalin je koncipován obdobně jako u velkého ZEVO. Investičně výhodné je především řešení založené na tzv. suchém čištění spalin, spočívajícím v rozprašování sorbentů a adsorbentů do spalin a jejich následné filtraci. Potenciál malého ZEVO spočívá ve využití sériově vyráběných aparátů, čímž mohou měrné investiční náklady klesnout pod úroveň velkého ZEVO a v konečném důsledku je tedy v některých případech možné stanovit u těchto zařízení nižší cenu na bráně. Graf č. 40 ukazuje, že kvůli konstantnímu (a relativně nízkému) elektrickému výkonu jednotek EVO nízkých kapacit jsou tato zařízení citlivější na množství uplatnitelného tepla. Zatímco u velkých ZEVO je důležité pro zachování požadované hodnoty účinnosti R1 uplatnit alespoň 35 % vyrobeného tepla, u malých zařízení je to už přibližně 55 %. Graf č. 40: Závislost elektrického a tepelného výkonu a účinnosti R1 na podílu uplatněného tepla pro ZEVO s kapacitou 20 kt/rok výkon [MW] 6 5 4 3 2 1,2 1 0,8 0,6 0,4 R1 [-] tepelný výkon elektrický výkon R1 1 0,2 0 0 0% 20% 40% 60% 80% 100% Uplatnění vyrobeného tepla Zdroj: VUT v Brně 5.1.4 Technologický koncept ZEVO s kapacitou 40 až 80 kt/rok U zpracovatelských kapacit od 40 do 80 kt/rok dochází k omezení využití sériově vyráběných aparátů a vzrůstají zde tedy výrazněji investiční náklady, jak bude předvedeno níže v kap. 5.3.2. Parametry produkce páry a režim využití energie je v případě těchto zpracovatelských kapacit posuzován individuálně v závislosti na vlastnostech sítě CZT. 58

5.2 Hmotnostní a energetická bilance V Tabulka č. 18: je uvedena hmotnostní a energetická bilance malé jednotky EVO při maximálním tepelném výkonu. V případě malého odbytu tepla bude vzhledem k využití protitlaké turbíny klesat účinnost R1 a tepelný výkon. Ostatní parametry zůstanou zachovány. V Tabulka č. 19: je uvedena hmotnostní a energetická bilance jednotky velkého ZEVO v režimu maximálního tepelného výkonu a maximálního elektrického výkonu. Pokud se některé hodnoty liší, jsou uvedeny zvlášť pro oba režimy. Je zřejmé, že ZEVO o vyšších kapacitách dosahují díky vyšším parametrům páry a využití odběrové parní turbíny vyššího měrného elektrického výkonu. V jednotkách malých kapacit (prioritou je produkce tepla) je uvažováno pouze s instalací protitlaké točivé redukce, jejímž hlavním účelem je pokrytí vlastní spotřeby elektřiny. ZEVO velkých i malých kapacit dosahují v režimu maximálního tepelného výkonu srovnatelné hodnoty energetické účinnosti R1 7. Je však zřejmé, že ZEVO malých kapacit je výrazně citlivější na snížení potenciálu dodávky tepla. Zatímco jednotky vysokých kapacit dosahují požadované hodnoty 0,65 už od dodávky tepla přibližně 13 %, u ZEVO nízkých kapacit je nutné uplatnění alespoň 55 % vyrobeného tepla. Dále je na Obrázek č. 14 uvedena bilance materiálů v systému čištění spalin, předvedeny jsou hodnoty pro tzv. suchý systém, který je spojen s nízkými investičními náklady a je proveditelný pro všechny výkonové kategorie jednotek EVO. Provozní parametry technologie jednotky středního výkonu je vhodné posuzovat individuálně v závislosti na možnostech a nárocích případného odběratele tepla, nicméně lze očekávat, že výsledky hmotnostní a energetické bilance se pohybují v rozmezí hodnot malého a velkého ZEVO. Tabulka č. 18: Hmotnostní a energetická bilance malého ZEVO Energetická účinnost R1 (maximální tepelný výkon): Energetická účinnost R1 (nulový tepelný výkon): 1,123 0,149 Teplota spalovacího vzduchu: 150 Teplota spalin za dohořívací komorou: 872 [-] [-] [ C] [ C] Teplota páry 220 [ C] Výroba páry: Tlak páry 13 [bar (a)] Průtok páry za kotlem 3705 [kg/h] Výkon kotle 2,37 [MW/t] Typ turbíny: Elektrický výkon: Tepelný výkon (CZT): Protitlaká turbína (točivá redukce) 160 [kwh/t] 2,19 [MWh/t] 7,89 [GJ/t] Vnitřní spotřeba el. energie: 28 [kw] Vnitřní spotřeba tepla: 264 [kw] Spotřeba sorbentů: Močovina 1,6 [kg/h] Hydrogenuhličitan sodný (NaHCO3) 24,31 [kg/h] Aktivní uhlí 0,2 [kg/h] 59

Produkce tuhých zbytků: Zdroj: EVECO Brno Škvára 281 [kg/h] Popílek 53,3 [kg/h] Tabulka č. 19: Hmotnostní a energetická bilance velkého ZEVO Energetická účinnost R1 (maximální tepelný výkon): Energetická účinnost R1 (maximální elektrický výkon): 1,092 0,586 [-] [-] Teplota spalovacího vzduchu: 150 [ C] Teplota spalin za dohořívací komorou: 872 [ C] Teplota páry 400 [ C] Výroba páry: Tlak páry 40 [bar (a)] Průtok páry za kotlem 3315 [kg/h] Výkon kotle 2,37 [MW/t] Typ turbíny: Kondenzační turbína s odběrem Elektrický výkon (maximální tepelný výkon): 217,58 [kwh/t] Elektrický výkon (maximální elektrický výkon): 461 [kwh/t] Tepelný výkon (CZT) (maximální tepelný výkon):: 1,9 [MWh/t] 6,87 [GJ/t] Tepelný výkon (CZT) (maximální elektrický výkon): 0 [MWh/t] 0 [GJ/t] Vnitřní spotřeba el. energie: 27 [kw] Vnitřní spotřeba tepla 264 [kw] Spotřeba sorbentů: Močovina 1,6 [kg/h] Hydrogenuhličitan sodný (NaHCO3) 24,31 [kg/h] Aktivní uhlí 0,2 [kg/h] Produkce tuhých zbytků: Zdroj: EVECO Brno Škvára 281 [kg/h] Popílek 53,1 [kg/h] 60

Obrázek č. 14: Materiálová bilance systému čištění spalin a související emise v kotlových a komínových spalinách, hodnoty jsou vztaženy ke spálení jedné tuny odpadu Zdroj: EVECO Brno 5.3 Ekonomická bilance vliv kapacitního řešení V této kapitole jsou sledovány zvlášť provozní a zvlášť investiční náklady. Porovnány jsou dva příklady provedení technologie ZEVO s kapacitou do 40 kt/rok a s kapacitou vyšší než 80 kt/rok. 5.3.1 Provozní náklady Na Graf č. 41 je uveden příklad nákladů a výnosů ZEVO s kapacitou 40 a méně kt/rok. Je zřejmé, že nejdůležitější položkou výnosů u malého ZEVO je vedle poplatku za zpracování odpadů také zisk z prodaného tepla. Udržitelnost takového projektu je tedy silně závislá na potenciálu místní sítě CZT a akceptovatelné ceně tepla na rozhraní dodávky jednotka EVO-teplárna. Co se týče nákladů, největší roli hrají mzdové náklady a zpracování reziduí. Na úrovni roku 2025 je uvažováno s cenou skládkování rezidují ve výši 600 Kč/t pro nevyužitelné odpady (škvára) a 4000 Kč/t pro nebezpečné odpady (popílek) bez započítání skládkovacího poplatku, který je aplikován až v rámci různých scénářů ve výpočtu v dokumentu 1.1.2. U ZEVO je předpokládána produkce tuhých zbytků na úrovni 25 % hm. vstupního odpadu u škváry a 3 % u popílku. Při nulovém skládkovacím poplatku tedy činí náklady na zpracování reziduí asi 260 Kč/t vstupního odpadu. Za předpokladu, že zvýšení nákladů za zpracování rezidují je kompenzováno zvýšením ceny na bráně, navýšení skládkovacího poplatku za skládkování nevyužitelných odpadů o 1 000 Kč/t povede k nárůstu ceny na bráně o 250 Kč/t. Příjmy z prodeje elektřiny jsou minimální. Primárně je vyráběna elektřina pro účely vlastní spotřeby. U velkého ZEVO (viz Graf č. 42) zaujímá prodej elektřiny o něco výraznější podíl. V případě nákladů je značný rozdíl ve mzdových nákladech. 61

Graf č. 41: Příklad výnosového a nákladového koláče pro malé ZEVO, Pozn.: kapacita ZEVO: 20 kt/rok, cena tepla: 200 Kč/GJ, cena na bráně: 2 300 Kč/t, uplatněno 70 % vyrobeného tepla 5% 2% 31% výnosy z prodeje elektřiny výnosy z prodeje tepla výnosy ze zpracování odpadu výnosy z prodeje železného šrotu 62% 40% 43% osobní náklady náklady na údržbu náklady na nákup zemního plynu náklady na chemikálie a materiál náklady spojené s rezidui 15% 1% 1% 62

Graf č. 42: Příklad výnosového a nákladového koláče pro velké ZEVO, Pozn.: kapacita ZEVO: 200 kt/rok, cena tepla: 200 Kč/GJ, cena na bráně: 2 300 Kč/t, uplatněno 70 % vyrobeného tepla 4% 8% 24% výnosy z prodeje elektřiny výnosy z prodeje tepla výnosy ze zpracování odpadu výnosy z prodeje železného šrotu 64% 20% 56% 20% 2% 2% osobní náklady náklady na údržbu náklady na nákup zemního plynu náklady na chemikálie a materiál náklady spojené s rezidui 5.3.2 Investiční náklady Při stanovení investičních nákladů technologie ZEVO bylo postupováno následujícím způsobem. Každý z technologických souborů jednotky EVO se skládá z několika dalších zařízení. Pro každé z těchto zařízení byl odhadnut koeficient změny investičních nákladu v souvislosti se změnou kapacity. Např. bunkr odpadu v případě vyšší kapacity je uvažováno s exponentem mocninné řady 0,7; u výstavby samostatného bunkru pro každou linku je koeficient 1. Na stejném principu byly odhadnuty koeficienty pro všechny uvažované technologické a stavební celky. Pomocí těchto koeficientů byly vypočítány investiční náklady pro různá kapacitních řešení. Výsledné absolutní a měrné investiční náklady pro danou zpracovatelskou kapacitu v tis. Kč jsou uvedeny na Graf č. 43. Patrný je zmíněný propad nákladů při nižších kapacitách, po kterém následuje jejich skokový nárůst. 63

Graf č. 43: Uvažované investiční náklady technologie ZEVO v závislosti na kapacitě 4000000 30000 Investiční náklady [tis. Kč] 3500000 25000 3000000 2500000 20000 2000000 15000 1500000 10000 1000000 500000 5000 0 0 10 30 50 70 90 110 130 150 170 190 Kapacita [kt/rok] Měrné investiční náklady [Kč/kt.rok] absolutní investiční náklady měrné investiční náklady V Tabulka č. 20: je uveden příklad rozdělení investičních nákladů do jednotlivých provozních celků pro technologii nízké a vysoké kapacity. Tento příklad platí pro výstavbu zařízení na zelené louce. V případě, že by bylo možné využít některé části stávajícího tepelného zdroje, sníží se odpovídajícím způsobem například podíl stavební části nebo pomocných provozů. U zařízení nízkých kapacit zaujímá větší podíl nákladů zejména stavební část nebo například celek elektro a měření a regulace, protože cena těchto zařízení většinou není závislá na kapacitě. K úspoře nákladů naopak dochází u parní turbíny. Tabulka č. 20: Rozdělení investičních nákladů podle jednotlivých provozních souborů Provozní soubor % z celkových investic technologie malé ZEVO technologie velké ZEVO Stavba 32,8 26,3 Turbína a generátor 2,2 5,0 Energocentrum 2,1 1,8 Čištění spalin 7,5 6,4 Příjem, skladování a úprava odpadů Spalovací zařízení a utilizace tepla 6,7 6,4 12,8 10,7 Pomocné provozy 2,2 2,0 Odvod spalin, spalinovody 5,5 4,9 Elektro, MaR 11,3 10,4 Ostatní 16,9 26,2 5.4 Dodávka tepla jako klíčový parametr pro realizovatelnost technologie ZEVO Pro ilustraci důležitosti uplatnění tepla je na Graf č. 44 uvedeno, jak výrazně je nutné při zachování výnosnosti projektu (vyjádřeno pomocí vnitřního výnosového procenta, IRR) měnit cenu za příjem odpadu při různém podílu uplatnění vyrobeného tepla. Při určitém podílu mařeného tepla klesá účinnost výroby energie R1 pod hodnotu 0,65, což je minimální hranice daná rámcovou směrnicí EU 2008/98/ES pro zařízení s povolením po 31. prosinci 2008. V posuzovaných lokalitách potenciálně vhodných k výstavbě ZEVO byla případně ve výpočtu omezena maximální zpracovatelská kapacita jednotky EVO tak, aby byla tato hodnota dosažena. Například u jednotky s kapacitou 100 kt/rok při výhřevnosti odpadu 10 MJ/kg je maximální roční dodávka tepla asi 700 TJ. 64

Graf č. 44: Příklad závislosti ceny na bráně na množství uplatněného tepla pro odběrovou turbínu, varianta 100 kt/rok. Pozn.: červeně je označena výkonová oblast, kdy není splněna podmínka R1 Cena na bráně pro IRR = 10 % 4500 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 NEVYHOVUJÍCÍ Z HLEDISKA ÚČINNOSTI R1 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Uplatnění vyrobeného tepla [%] Zdroj: VUT v Brně Výše dodávek tepla není limitována pouze technologickými parametry EVO, je nutné uvažovat i lokální podmínky a měnící se spotřebu (možnost uplatnění) tepla v průběhu roku. Snížení exportu tepla je obvyklé např. v letních měsících především v rezidenčních lokalitách, v průmyslově zaměřených regionech lze očekávat rovnoměrnější spotřebu v průběhu roku, viz Graf č. 45 Graf č. 45. V takovýchto podmínkách je možný provoz na nižší výkon (odstávka některých kotlů) popř. vyšší produkce elektřiny (pokud to umožňuje instalovaný systém turbín) nebo neefektivní maření tepla. Tato problematika je při návrhu jednotky EVO uvažována již v počátečních koncepčních fázích projektu. Graf č. 45: Příklady ročního průběhu spotřeby tepla v sítích CZT 18% 16% měsíční dodávka tepla [% roční dodávky] 14% 12% 10% 8% 6% 4% 2% 0% 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 měsíc převládající dodávka pro průmysl převládající dodávka pro domácnosti 65

5.5 Lokality potenciálně vhodné pro výstavbu ZEVO Pro výstavbu ZEVO byly uvažovány následující lokality s ohledem na přítomnost sítí CZT. S ohledem na velikost příslušné sítě CZT bylo ve výpočtu uvažováno buď s technologií malé nebo velké ZEVO. Následující Tabulka č. 21 shrnuje potenciál dodávky tepla v uvažovaných lokalitách se sítěmi CZT a současně využívaná paliva, která jsou rozdělena na uhlí, zemní plyn a ostatní. Tyto informace jsou důležité při odhadu ceny tepla na hranici ZEVO - teplárna. Pokud je ze ZEVO nahrazeno teplo vyrobené ze zemního plynu, je možné počítat s vyšší cenou tepla než v případě tepla z uhlí. Tabulka č. 21: Lokality potenciálně vhodné pro výstavbu ZEVO z hlediska uplatnění tepla Lokalita Roční potenciál dodávky tepla [TJ] Současný podíl paliv na výrobě tepla [%] uhlí zemní plyn ostatní České Budějovice 1959 96 4 0 Frýdek-Místek 625 56 1 43 Havířov 980 92 7 1 Hodonín 650 77 0 23 Hradec Králové Pardubice 4600 100 0 0 Cheb 135 0 99 1 Jihlava 370 0 89 11 Karviná 890 92 7 1 Mělník 7406 100 0 0 Most-Litvínov 2535 100 0 0 Náchod 315 94 6 0 Opava 320 17 83 0 Orlová 374 16 0 84 Ostrava 5200 70 13 18 Otrokovice 318 97 0 3 Písek 403 89 0 11 Příbram 200 100 0 0 Strakonice 800 98 0 2 Tábor 686 97 0 3 Trutnov 1390 87 0 13 Ústí nad Labem 4320 99 1 0 Valašské Meziříčí 194 0 35 65 Vsetín 349 20 80 0 Zlín 810 87 5 8 Žďár nad sázavou 400 83 8 9 Pro plánování projektu ZEVO je klíčové, v jakém režimu bude toto zařízení koexistovat, případně konkurovat existujícímu tepelnému zdroji. Nežádoucí je, aby byl kvůli začlenění jednotky EVO do sítě CZT další tepelný zdroj provozován při technologicky a ekonomicky nevýhodném výkonu. Možný je například provoz ZEVO s konstantním tepelným výkonem v průběhu celého roku a s využitím protitlaké turbíny, což je pro jednotky EVO vhodné kapacity ekonomicky nejvýhodnější varianta, která ovšem předpokládá možnost trvalého snížení výkonu původního zdroje. Další možností je pokrývání výkonových špiček nebo například provoz umožňující odstavení dalšího zdroje v průběhu letního období. Výše uvedené lokality byly využity pro výpočet optimální sítě nakládání se zbytkovými odpady. Detaily výpočtu jsou uvedeny v dokumentu 1.1.2 Návrh optimální sítě. 66

6. Závěr Dokument se zabývá analýzou potenciálu energetického využití odpadů v ČR. První část se věnuje samotné definici pojmu energetické využití odpadů (EVO). Jsou zde uvedeny české a evropské právní předpisy týkající se této problematiky. Směrnice 2008/98/EC za využití odpadu považuje využití obdobným způsobem jako paliva nebo jiným způsobem k výrobě energie. Podmínkou je splnění minimální míry využití energie popsané kritériem R1. Směrnice 2008/98/EC nepojednává o tom jaké technologie můžeme chápat jako energetické využití odpadů. Spalovací zařízení definují směrnice 2000/76/ES o spalování odpadů a směrnice 2010/75/EC rady o průmyslových emisích 2010/75/EU. Dle české i evropské legislativy je možné považovat za energetické využití technologie založené na roštových systémech, kde termický rozklad probíhá při nadstechiometrickém množství kyslíku pokud splní minimální požadavky na stupeň využití energie. Pro alternativní procesy zplyňování a pyrolýzu neexistují na evropské úrovni metodiky pro výpočet R1. Z kategorie R1 je však vyloučit nelze. Dominantním hmotnostním energeticky využitelným odpadovým tokem je směsný komunální odpad (SKO) a také biologicky rozložitelný odpad (BRO). Pro tyto hmotnostní toky je provedena analýza současného a budoucího potenciálu. Pro obě skupiny je proveden rozbor současného stavu produkce a následně je provedena predikce budoucího vývoje. Na základě prognózy složení SKO je proveden odhad výhřevnosti SKO. Třetí část dokumentu se zabývá problematikou bioplynových stanic (BPS) jako technologie pro energetické využití biologicky rozložitelných odpadů. Je zde uveden základní popis, rozdělení a zhodnocení současného stavu odpadových a zemědělských BPS. Dotazníkovým šetřením byl vyhodnocen potenciální zájem a základní předpoklady pro realizace rozšíření zemědělských BPS o jednotku hygienizace s cílem umožnit energetické využití BRO odpadů v souladu s platnou legislativou. Dotazníkem byli osloveni všichni provozovatelé zemědělských BPS. Na dotazník odpovědělo 52 respondentů, z nichž cca 30 bylo identifikováno jako vhodných s ohledem na účel dotazování Proto byly zpracovány technicko-ekonomické (T-E) modely dvou variant řešení zpracování BRO v BPS a to v nové odpadové BPS a zpracování v rozšířené zemědělské (Z-BPS) o část hygienizace. T-E modely následně slouží k určení ceny na bráně za zpracování odpadu pro jednotlivá zařízení. Výpočty ukázaly, že zemědělské BPS rozšířené o hygienizaci představují alternativu klasickým odpadovým BPS. Výpočty ukázaly, že konkurenceschopnou cenu (ve srovnání např. s další alternativou kompostování) cca 500 Kč/t lze dosáhnout při výrazně nižší kapacitě (jednotky kt/r), což může být výhodné pro mikroregiony s nízkou produkcí BRO odpadů vhodných pro BPS. Poslední část dokumentu se zabývá zařízeními pro přímé energetické využití odpadů. Kapitola začíná popisem současných typických technologických celků využívaných v Evropě. Hlavní důraz v rozdělení je kladen na kapacitu zařízení, podle které jsou děleny na zařízení malých, vhodných pro lokální sítě CZT, a velkých kapacit, vhodných pro velké rozvinuté sítě CZT s vysokou poptávkou po teple. Zařízení s kapacitou 10 až 40 kt/rok nejsou v EU tak rozšířeny (cca 70 instalací) jako zařízení vyšších kapacit (nad 80 kt/r). Na rozdíl od velkého ZEVO je v této technologii s ohledem na úsporu investičních nákladů primárně uvažována výroba páry o parametrech výrazně nižších, což zařízení předurčuje k orientaci na výrobu tepla na úkor elektřiny. Dále je ukázána hmotnostní, energetická a ekonomická bilance, které vychází z T-E modelu, kterým řešitelé disponují. Výstupy dokumentu vytváří datovou základu pro návrh optimální sítě nakládání s odpady, který je řešen v dokumentu 1.1.2. 67

7. Seznam použité literatury 1. Lamers F.,Advanced Thermal Treatment Technologies for Waste, In Energie aus Abfall,2011, München, ISBN 978-3-935317-69-6. 2. Zákon č. 185/2001 Sb. ze dne 15. května 2001 o odpadech a o změně některých dalších zákonů, Sbírka zákonů č. částky 71/2001 3. Zákon č. 201/2012 Sb ze dne 2. května 2012 o ochraně ovzduší, Sbírka zákonů č. částky 69/2012. 4. Zákon č. 165/2012 Sb. o podporovaných zdrojích energie a o změně některých zákonů, Sbírka zákonů č. částky 59/2012. 5. Directive 2000/76/EC of the European parliament and of the council on the incineration of waste, Official Journal of the European Communities, 2000, L 332/91. 6. Directive 2008/98/EC of the European parliament and of the council on waste and repealing certain Directives, Official Journal of the European Union, 2008, L 312/3. 7. Guidelines on the interpretation of the R1 energy efficiency formula for incineration facilities dedicated to the processing of municipal solid waste according to annex II of Directive 2008/98/EC on waste, European Commission, 2011. 8. Pavlas, M. Systém pro výpočet technologických parametrů procesů včetně energetických aspektů. Brno, 2008. 109s. Disertační práce na Vysokém učení technickém v Brně na Fakultě strojního inženýrství na Ústavu procesního a ekologického inženýrství. 9. Directive 2010/75/EU of the European parliament and of the council on industrial emissions (integrated pollution prevention and control), Official Journal of the European Union, 2010, L 334/17. 10. Vyhláška č. 341/2008 Sb., o podrobnostech nakládání s biologicky rozložitelnými odpady a o změně vyhlášky č. 294/2005 Sb., o podmínkách ukládání odpadů na skládky a jejich využívání na povrchu terénu a změně vyhlášky č. 383/2001 Sb., o podrobnostech nakládání s odpady 11. Vyhláška č. 381/2001, kterou se stanoví Katalog odpadů, Seznam nebezpečných odpadů a seznamy odpadů a států pro účely vývozu, dovozu a tranzitu odpadů a postup při udělování souhlasu k vývozu, dovozu a tranzitu odpadů (Katalog odpadů) 12. Energetická efektivnost bioplynových stanic, Středisko pro efektivní využívání energie / SEVEn Energy, Praha, 2011. Dostupné z <http://www.czba.cz/files/ceska-bioplynovaasociace/uploads/files/enefbps-komplet.pdf>. 13. Kazda R., Projekt bioplynové stanice, 2011. Dostupné z <http://biom.cz/cz/odborneclanky/projekt-bioplynove-stanice>. 14. Slavík J. a kol., Institucionální a ekonomická analýza využití bioodpadu v obcích, IREAS, Institut pro strukturální politiku, o.p.s., Praha, 2015. Dostupné z <http://www.ireas.cz/images/publikace/bso_publikace.pdf>. 15. Eurostat, Statistical Office of the European Communities, Key Indicators on EU Policy - Structural Indicators - Environment - Municipal Waste (generated, landfilled and incinerated), 2013. 16. Confederation of European Waste-to-Energy Plants: ISWA WtE State of the Art Report. 2012. Dostupné z <www: http://www.cewep.eu/information/data/iswawtestateoftheartreport/index.html>. 17. Waste to Energy (W2E) Software. ÚPEI, FSI VUT v Brně. Dostupné z <www: http://www.upei.fme.vutbr.cz/w2e/>. 18. The European IPPC Bureau: Reference Document on the Best Available Techniques for Waste Incineration. 2006. Dostupné z <www: http://eippcb.jrc.es/reference/wi.html>. 68

8. Seznam použitých zkratek Seznam zkratek BAT BPS BREF BRKO BRO CZT EVO HRSG IRR KJ KT LHV O-BPS OO ORP POT PT RDF SKO TAP T-E model VISOH VŽP Z-BPS "Best Available Techniques" - nejlepší dostupné techniky Bioplynová stanice "BAT Reference Documents" - referenční dokumenty nejlepších dostupných technik Biologicky rozložitelný komunální odpad Biologicky rozložitelný odpad Centrální zásobování teplem Energetické využití odpadů "Heat recovery steam generator" - kotel na odpadní teplo "Internal rate of return" - vnitřní výnosové procento Kogenerační jednotka Kondenzační turbína "Lower heating value" výhřevnost Komunální bioplynová stanice Objemný odpad Obec s rozšířenou působností Parní odběrová turbína Protitlaká turbína "Refuse-derived fuel" - palivo z odpadu Směsný komunální odpad Tuhá alternativní paliva Technicko-ekonomický model Veřejný informační systém odpadového hospodářství Vedlejší živočišné produkty Zemědělská bioplynová stanice 69

Příloha A Vybraná katalogová čísla BRO a BRKO Tabulka č. 22: Příloha A Vybraná katalogová čísla pro BRO a BRKO Kód odpadu Název Z-BPS Z-BPS + hygienizace O-BPS Suchá ferment. Poznámka Riziko uvolnění H 2S Stabilita dodávky (stabilní / sezonní) 2 Odpady z prvovýroby v zemědělství, zahradnictví, myslivosti, rybářství a z výroby a zpracování potravin 02 01 Odpady ze zemědělství, zahradnictví, lesnictví, myslivosti, rybářství 02 01 01 Kaly z praní a z čistění ano ano ano ne Drobné příměsi zeminy, organické zbytky Nízký Stabilní 02 01 03 02 01 06 Odpad rostlinných pletiv, např.: posekaná tráva, nemořené osiva Zvířecí trus, moč a hnůj včetně znečistěné slámy, kapalné odpady, soustřeďované oddělené a zpracovávané mimo místo vzniku ano ano ano ano ne ano ano ne Mladá posečená tráva, řezanka o velikosti 4 cm, nízký obsah ligninu. Důležitá čerstvost. Nemořené osivo je vhodné dezintegrovat Odpad uskladněný v řádně označených a uzavřených nádobách, velikost částic do 12 mm, hygienizace, homogenizace 02 02 Odpady z výroby a zpracování masa, ryb a jiných potravin živočišného původu 02 02 01 Kaly z praní a z čistění ano ano ano ne Není potřeba hygienizace a homogenizace. Vysoká vlhkost 55-96 %, organické látky v sušině 27-45% a významný obsah tuků. Při nesprávné manipulaci mohou obsahovat dezinfekční látky. 02 02 03 02 02 04 02 03 02 03 01 Suroviny nevhodné ke spotřebě nebo zpracování, např.: zkažené nebo záruční lhůtou prošlé potraviny živ. původu, kousky rohů, srst a peří ne ano ano ne Odpad uskladněný v řádně označených a uzavřených nádobách, odstranění obalů, kovových částic, separace, velikost částic do 12 mm, hygienizace, homogenizace Nízký Střední Střední Střední Kaly z čištění odpadních vod v ne ano ano ne Střední místě jejich vzniku Odpady z výroby a ze zpracování ovoce, zeleniny, obilovin, jedlých olejů, kakaa, kávy a tabáku, odpady z konzervárenského a tabákového průmyslu, z výroby droždí a kvasničného extraktu, z přípravy a kvašení melasy Kaly z praní, čistění, loupání, odstřeďování a separace ano ano ano ne Není potřeba hygienizace, obsah příměsí - slupky, kořínky, hlíny; Např.: Zpracování řepy - silné znečistění zeminou, kameny, nutné důkladné mytí, drcení. Výroba alkoholických nápojů - výpalky. Obsah škodlivin a těžkých kovů minimální, problém s uskladněním - tvorba plísní. Výroba škrobu - bramborové zbytky (např. slupky), materiál je bohatý na škrob a organickou sušinu. 02 03 04 Suroviny nevhodné ke spotřebě ano ano ano ano Vysoký podíl cukrů. Nutná separace - Střední Sezonní Střední Sezonní Stabilní Stabilní Stabilní Stabilní Sezonní 70

02 03 05 nebo zpracování, např.: spadané ovoce, odpady ze zeleniny a ovoce Kaly z čistění odpadních vod v místě jejich vzniku ano ano ano ne 02 04 Odpady z výroby cukru 02 04 01 Zemina z čistění a praní řepy ne ne ne ano 02 04 03 Kaly z čistění odpadních vod v místě jejich vzniku, např.: nekontaminované kaly a zbytky z filtračních lisů, odpadní vody z procesů potravinářského průmyslu, výroby pochutin a krmiv ano ano ano ne 02 05 Odpady z mlékárenského průmyslu 02 05 01 02 05 02 Suroviny nevhodné ke spotřebě nebo zpracování Kaly z čistění odpadních vod v místě jejich vzniku ano podmí něně ano ano ne ano ano ano ne 02 06 Odpady z pekáren a výroby cukrovinek 02 06 01 02 06 03 Suroviny nevhodné ke spotřebě nebo zpracování, např.: ztvrdlé a jinak prošlé pečivo Kaly z čistění odpadních vod v místě jejich vzniku ano ano ano ne ano ano ano ne separátor kovů a těžkých materiálů - kamínky, dřevo, dezintegrace Nekontaminované kaly, není potřeba hygienizace, s obsahem rozložitelné organické hmoty. Při suché fermentaci zbytky zeminy není problém, nemá vliv na míchání ve fermentačním boxu. Hygienizace není nutná Nekontaminované kaly, není potřeba hygienizace, značný podíl organické rozložitelné hmoty Mléko, syrovátka, sýry nemusejí projít hygienizací, když prošli v místě vzniku paterací, v opačném případě je nutná hygienizace. Uchovány v řádně označených a uzavřených nádobách, dezintegrace, homogenizace, neodkladné zpracování. Mléko může obsahovat stopy veterinárních léčiv a dezinfekčních látek. Nekontaminované kaly, není potřeba hygienizace, se značným obsahem rozložitelné organické hmoty. Potraviny neživočišného původu jako např. pečivo, těstoviny, cukrárenské výrobky; není nutná hygienizace; nutné třídění, dezintegrace. Nekontaminované kaly, není potřeba hygienizace, se značným obsahem rozložitelné organické hmoty. 02 07 Odpady z výroby alkoholických a nealkoholických nápojů s výjimkou kávy, čaje a kakaa 02 07 01 02 07 02 02 07 04 Odpad z praní, čistění a mechanického zpracování surovin, např.: pivovarské mláto ano ano ano ne Odpad z destilace lihovin ano ano ano ne Suroviny nevhodné ke spotřebě nebo zpracování ano ano ano ano Není potřeba hygienizace, snadné znehodnocení materiálu, nežádoucí příměsi - soli, dezinfekční prostředky. Není potřeba hygienizace, snadné znehodnocení materiálu při skladování, nežádoucí příměsi - soli, dezinfekční prostředky. Výpalky vznikají jako vedlejší produkt při výrobě alkoholu z obilí, brambor nebo ovoce. Zvláštní požadavky na hygienická opatření Nízký Nízký Vysoký Vysoký Střední Nízký Nízký Střední Vysoký Vysoký Stabilní Sezonní Stabilní Stabilní Stabilní Stabilní Stabilní Stabilní Sezonní Sezonní 71

nejsou stanoveny. Obsah organické sušiny 85-95%, cizí látky a příměsi se neočekávají nebo už byly odstraněny před získáváním alkoholu 3 Odpady ze zpracování dřeva a výroby desek a nábytku, celulózy, papíru a lepenky 03 01 Odpady ze zpracování dřeva a výroby desek a nábytku 03 01 01 Odpadní kůra a dřevo ne ne ne ano Není nutná hygienizace. Suroviny jsou tříděné, ale mohou obsahovat kůru, nutná dezintegrace, odloučení kovových částic, pomalejší rozklad 4 Odpady z kožedělného, kožešnického a textilního průmyslu 04 01 Odpady z kožedělného a kožešnického průmyslu 04 01 01 Odpadní klihovka a štípenka ne ano ano ano Např.: nevyčištěné odpady z kůží, kožek a usní, klihovka (souvislé odřezky surové kůže nebo podkožní vazivo). Vysoký obsah bílkovin a tuků, obsah rozkladných konzervačních chemikálií síry a vápníku. Materiál musí projít hygienizací (částice 12 mm a po dobu jedné hodiny vystaven 70 C. 04 02 Odpady z textilního průmyslu s výjimkou textilií ze syntetických vláken Organické hmoty z přírodních 04 02 10 ano ano ano ne Vysoký obsah tuků Vysoký produktů, např.:tuk a vosk 15 Odpadní obaly, absorpční činidla, čistící tkaniny, filtrační materiály a ochranné oděvy a jinak neurčené 15 01 Obaly včetně odděleného sbíraného komunálního obalového materiálu 15 01 01 Papírové a lepenkové obaly ne ne ne ano Není nutná hygienizace. Nutné třídění, dezintegrace, homogenizace - rozvláknění Nízký 19 Odpady ze zařízení na zpracování odpadu, z ČOV pro čistění těchto vod mimo místo jejich vzniku a z výroby vody pro spotřebu lidí a vody pro průmyslové účely Stabilizovaná organická hmota, která je 19 05 03 Kompost nevyhovující jakosti ano ano ano ne zhomogenizovaná a prošla hygienizací, Nízký vysoký obsah organické hmoty. 19 08 Odpady z čistíren odpadních vod jinde neuvedené Nekontaminované kaly, není potřeba 19 08 05 Kaly z čistění odpadních vod ano ano ano ne hygienizace. 19 08 09 Směs jedlých tuků a olejů z odlučovače tuků obsahující pouze jedlé oleje a jedlé tuky ne ano ano ne Vysoký obsah tuků, potřeba hygienizace, nízké nároky na homogenizaci. 20 Komunální odpady z domácností a podobné živnostenské, průmyslové odpady a odpady z úřadů, včetně složek z odděleného sběru 20 01 Složky z odděleného sběru kromě odpadů uvedených v podskupině 15 01 20 01 08 BRO z kuchyní a stravoven ano podmí něně ano ano ne Vysoký obsah organických látek, hygienizace není nutná při rostlinném původu, při živočišném původu nutná hygienizace, vysoké nároky na skladování, třídění, separace kovových předmětů, dezintegrace a Nízký Vysoký Střední Vysoký Vysoký Stabilní Stabilní Stabilní Stabilní Stabilní Stabilní Stabilní Stabilní 72

20 01 25 Jedlý olej a tuk ne ano ano ne 20 02 Odpady ze zahrad a parků včetně hřbitovního odpadu 20 02 01 BRO např.: posekaná tráva, seno, listí, odpady ze zeleniny ano ano ano ano 20 03 Ostatní KO 20 03 02 20 03 04 Odpad z tržišť např.: květiny, ovoce, zelenina Kal ze septiků a žump Ano Ne Ano Ano Ano Ano Ano Ano homogenizaci. Vysoký obsah tuků, sacharidů a bílkoviny. Musí projít hygienizací, pokud je živočišného původu. Nižší nároky na homogenizaci. Silně heterogenní materiál, kvalita a přítomnost nežádoucích příměsí závisí na kázni občanů (plasty, dřevo, trávní hmota; Nutné třídění, dezintegrace - technologicky náročné. Vysoký obsah organických látek, optimální poměr C:N = 12-60:1. Není nutná hygienizace, vysoké nároky na třídění (odstranění obalů, kovové příměsi), dezintegrace, homogenizace. Jedná se o velice rizikový materiál, přeprava kalu vozidly s povolením k přepravě nebezpečných odpadů. Kaly musí projít hygienizací a kontrole na mikroorganizmy. Vysoký obsah amoniaku, bílkovin. Vysoký Nízký Vysoký Stabilní Sezonní Sezonní 73

EY Assurance Tax Transactions Advisory About EY EY is a global leader in assurance, tax, transaction and advisory services. The insights and quality services we deliver help build trust and confidence in the capital markets and in economies the world over. We develop outstanding leaders who team to deliver on our promises to all of our stakeholders. In so doing, we play a critical role in building a better working world for our people, for our clients and for our communities. EY refers to the global organization, and may refer to one or more, of the member firms of Ernst & Young Global Limited, each of which is a separate legal entity. Ernst & Young Global Limited, a UK company limited by guarantee, does not provide services to clients. For more information about our organization, please visit ey.com. 2015 Ernst & Young, s.r.o. Ernst & Young Audit, s.r.o. E & Y Valuations s.r.o. All Rights Reserved. ey.com

EY Assurance Tax Transactions Advisory Informace o EY EY je předním celosvětovým poskytovatelem odborných poradenských služeb v oblasti auditu, daní, transakčního a podnikového poradenství. Znalost problematiky a kvalita služeb, které poskytujeme, přispívají k posilování důvěry v kapitálové trhy i v ekonomiky celého světa. Výjimečný lidský a odborný potenciál nám umožňuje hrát významnou roli při vytváření lepšího prostředí pro naše zaměstnance, klienty i pro širší společnost. Název EY zahrnuje celosvětovou organizaci a může zahrnovat jednu či více členských firem Ernst & Young Global Limited, z nichž každá je samostatnou právnickou osobou. Ernst & Young Global Limited, britská společnost s ručením omezeným garancí, služby klientům neposkytuje. Pro podrobnější informace o naší organizaci navštivte prosím naše webové stránky ey.com. 2015 Ernst & Young, s.r.o. Ernst & Young Audit, s.r.o. E & Y Valuations s.r.o. Všechna práva vyhrazena. ey.com

Evropská unie Spolufinancováno z Prioritní osy 8 - Technická pomoc financovaná z Fondu soudržnosti. Ministerstvo životního prostředí Státní fond životního prostředí České republiky www.opzp.cz zelená linka 800 260 500 dotazy@sfzp.