Výzkummý ústav Silva Taroucy pro krajinu a okrasné zahradnictví, v.v.i, Průhonice Odbor fytoenergetiky Biomasa jako zdroj energie ve vztahu k (energetické) soběstačnosti obcí Jan Weger, Kamila Vávrová a tým biomasa Seminář SIC, Kněžice, 2.12. 2018
Výzkummý ústav Silva Taroucy pro krajinu a okrasné zahradnictví, v.v.i, Průhonice 1927 Výzkumná stanice pro okrasné zahradnictví (zřizovatel MZe ČSR 64 let) 1991 Výzkumný ústav okrasného zahradnictví, s.p.o. (zřizovatel MŽP ČR 27 let) 2007 Výzkumný ústav Silva Taroucy pro krajinu a okrasné zahradnictví, v.v.i. Ø Výzkum všech typů krajiny, jejich potenciálu, funkcí a rizik a včetně okrasného zahradnictví Ø odborná podpora ochrany přírody a péče o krajinu 8 výzkumných odborů; cca 60 výzkumných pracovníků Ekologie lesa Ekologie krajiny Kulturní krajiny a sídel Biologických rizik Rostlinné biotechnologie Biomonitoring Šlechtění a pěstebních technologií Fytoenergetiky Dendrologická zahrada (73 ha, 7000 taxonů drevin): sbírka a prezentace využití dřevin Pokusná stanice Michovka (22 ha, 4,5 ha RRD): polní výzkum dřevin a rostlin
Odbor fytoenergetiky: Výzkum energetických plodin 2. generace Efektivní produkce lignocelulozní biomasy (1:30-100) výnos, přírodě blízké pěstování, horizontální odolnost proti škodlivým činitelům topoly, vrby, ozdobnice, lesknice, schavnat (původní i nepůvodní druhy) Hodnocení rizik pro přírodu a krajinu (polní testování rizikových druhů: Pavlovnie, ozdobnice aj.) Analýzy DNA: identifikace genotypů (domácí druhy); křížení s nepůvodními druhy Paulownia tomentosa
Ozdobnice (Miscanthus giganteus) Vytrvalá tráva rostlina typu C4, dobře využívá sluneční energii, vodu, živiny, odolná proti chorobám a škůdcům biomasa ze zimní sklizně je lepší pro přímé spalování
Lesknice rákosovitá (Phalaris arundinacea) stav porostu koncem září a koncem února domácí vytrvalá tráva velmi nenáročná plodina biomasa z letní sklizně využitelná pro výrobu bioplynu a ze zimní sklizně vhodná pro přímé spalování
Schavnat = Rumex OK-2 krmný (energetický) šťovík vytrvalá dvouděložná plodina, výhodou je brzké dozrávání (VII), v současné době je využíváno cca 1 000 ha, nevhodná pro pozemky s vyšší hladinu podzemní vody ( RRD) pro bioplyn příp. spalování
Rychle rostoucí dřeviny V podmínkách mírného pásma : Dnes: topoly, vrby (Salicaceae) vybrané druhy, vyšlechtěné klony/odrůdy Dále také: olše, jasany, smrky, modřín, javor Nové nepůvodní druhy: akát, pavlovnie, liriodendron? (riziko invaze, poškození?!) V podmínkách subtropického a tropického pásma : Borovice, akácie, pavlovnie, týk, Gmelinia, Prosopis Foto: L.Vietto, Wikipedia, J.Stanturf, J.Carle, B.Schroeder, VÚKOZ Průhonice oddělení fytoenergetiky
Topoly zejm. J-105 (Max-4) japonský topol (Populus nigra P. maximowiczii)
Vrba košíkářská (Salix vimimalis L.) Odrůdy: Vetla
Vrba Smithova Salix caprea vimimalis (Salix smithiana Willd ) Odrůdy: Rokyta
Vrba červenavá Salix rubens Shrank S. alba S. euxina (syn. S.fragilis ) Odrůdy: Stvola
Palivářské vlastnosti RRD Dřevo je tradiční a ověřené palivo - využívá více než 10 000 let a dnes pokrývá 11% energetických potřeb lidstva (někde 100 %, u nás 2-3%; > 60% OZE) Složení suché dendro- a fyto-masy: C 46%; O 2 44% a H 6% + množství dalších prvků (Si, Cl, P, K), ale ne u dendromasy Výhřevnost suché dendromasy: 17,5 19,5 MJ/kg, měkkého a tvrdého dřeva je přibližně shodná obsah vody ji výrazně snižuje např. při 50% = 7 MJ/kg ale Emise: minimální S a N; CO 2 neutrální, pozor na POP při špatném hoření Plodina Řepka ozimá - sláma 17,5 Výhřevnost (MJ/kg) (100% sušina) Hustota dřeva (kg/m 3 ) Topol štěpka (růz.klony) 18,7 21,0 360-500 Vrba štěpka (růz.klony) 18,2 21,1 380-500 Buk, Dub (pal. dříví) 18,4 20,1 670-690 Lignin 25,5 Celulosa 18,8 Hnědé uhlí 7,9-12,0 Černé uhlí 28,00
Hlavní produkty a odbyt homogenní,. 5. 1 : 5 302 : %% 0G. 5 : : 7 7.3.5. /.:1,2 :. 1 3 J1: 880-1400 Kč/t(sur) 2.Palivové dřevo, krátké kusové dřevo (Ø 7-15 cm): 2000-2500 Kč/t(sur) 3.Dřevařský sortiment na nábytek a stavebnictví, (>Ø10-20 cm): OSB desky, lehký nábytek až 16000 Kč/t 4.Suroviny pro chemické využití: Lignoceluloza, pupeny, (bio)ethanol, farmaceutické a chemické využití (gemme populi) 2 CZ patenty na biopesticidy cena a rentabilita?? pro 5.Potraviny z agrolesnictví:,0 -.Je 2 :u.3 7G 7. okopanin a obilnin
Využití dřeva topolů v ČR Nábytek topol masiv RC model Praga E-114M Air Baby Bejbina Míry trupu: 0,5 x 1,8 m; 11 kg! (topol. překližka 3mm)
Možnosti náhrady fosilních paliv na vesnici biomasou, OZE (TAČR TD03000039) Modelová obec Zbilidy (možnosti energ. soběstačnosti): 304 ha zemědělské půdy, 55 ha lesa, 92 domů (22 rekreačních); 180 obyvatel 6500 GJ/rok současná spotřeba tepelné energie 2500 GJ /rok budoucí spotřeba, když budou dosaženy souč. standardy Výsledky kalkulace (program BICOM) 3707 GJ/rok = současný potenciál reziduální biomasy (sláma30%, LTZ) by stačil na pokrytí cca 50% energetické spotřeby pro vytápění 2420 GJ/rok = potenciál biomasy E-plodin (RRD, lesknice) pěstovaných na 10 % ZPF (35 ha) - by stačil na pokrytí cca 30% současné V případě zlepšení energetické úspornosti RD na stávající standard by k energetické soběstačnosti obce Zbilidy stačilo cca 35ha energetických plodin (10% ZPF) a palivové dřevo z lesa
Možnosti náhrady fosilních paliv na vesnici biomasou, OZE (TAČR TD03000039) Analýza dostupnosti lokálních zdrojů OZE, pro zajištění individuálního vytápění jednotlivých objektů a TUV Zpracování návrhu pro místních produkci pelet/briket z dostupných zdrojů (ekonomické hodnocení jednotlivých výrobních cyklů) Analýza spotřeby energie pro vytápění v typických objektech v obcích Výsledky ekonomické analýzy lokálně vyráběných pelet (linka 1200 t/rok; 5mil. Kč) Výpočet minimální ceny (je bez DPH) pomocí programu BICOM: 170-250 Kč/GJz reziduálníbiomasy (2800-4000Kč/t) 190-310 Kč/GJ z biomasy energetických plodin (3100-5000 Kč/t) Typická cena alternativních paliv (fosilních i biopaliv) hnědého uhlí Ořech 2 170-250 Kč/GJ bez DPH (3280-4000 Kč/t) palivového dřeva (směs nákup) 180-210 Kč/GJ bez DPH (800-1500 Kč/plm) palivového dřeva (směs samovýroba) 80-140 Kč/GJ bez DPH (350-600 Kč/plm) (+ dosušení).
Potenciál biomasy v případě krizových situací (projekt MV) určení rozlohy zemědělské půdy využitelné pro cílenou produkci biomasy z hlediska zachování potravinové bezpečnosti modelování potenciálu s výhledem např. do roku 2050 Ze 152 teplárenských zdrojů identifikováno 50 zdrojů, kde je možné/vhodné využití biomasy v (současných/budoucích) krizových situacích Například v případě EHO (Hodonín, CEZ) by lesní biomasa mohla v krizových situacích zajistit celoroční provoz kotle na biomasu ()
Vize do budoucnosti: Integrovaná (chytrá) bioenergetika Diverzifikace biomasových plodin, jejich porostů a využití půdy Multifunkčnní porosty s minimalizací rizik Integrace s koncepty Smart city/smart village Rokyta Stvola topol J-105 Nové odrůdy z domácích druhů vrb a topolů Nové pěstění postupy: Agrolesnictví, greening
( ( (
Výmladkové plantáže RRD na štěpku Celkem se v EU pěstuje > 50tis. ha (sever vrby, jih topoly) V ČR bylo vysázeno přes 2800 ha (cca 150 ha matečnic) Sortiment: topoly, vrby Hustota: 6-15 tis. ks / ha Obmýtí: 2-6 (10) let Počet sklizní: 3-7x Životnost: 15-25 let Produkt: štěpka, palivo
Výmladkové plantáže RRD na polénka Sortiment: topoly příp. vrby Hustota: 2000-5000 ks / ha Obmýtí: 5-8 let Počet sklizní: 2-4? x Životnost: 15-20let Produkt: palivové dříví, štěpka, třísky VÚKOZ Průhonice oddělení fytoenergetiky
Speciální výmladkové porosty RRD nprotierozní pásy chrání půdy v drahách soustředěného odtoku a kritických povodňových bodech n selské i vysoké větrolamy chrání půdu proti erozi a zlepšují podmínky chovů zvířat (agrolesnictví) n bufrační pásy: (Biologicky) filtrují a dekontaminují půdu a podzemní vodu od přebytečných živin a rizikových prvků (těžké kovy) Ø Porosty RRD jsou nástroj pro adaptaci krajiny na nepříznivé antropogenní a přírodní změny 22 VÚKOZ Průhonice oddělení fytoenergetiky
Výmladková plantáž RRD agrolesnická s ekologickým chovem drůbeže (17 let) Sortiment: vrba, topol Hustota: 12000 ks/ha Obmýtí: 3-7 let Životnost: 20+let Produkty: palivo- štěpka a dřevo, vejce a maso Přínosy: ochrana proti dravcům, zvyšování živin; welfare Rizika: liška s mladými! x lovecký lístek, oplocení, zdražovače 23
Děkuji za pozornost weger@vukoz.cz Aktualizované informace o pěstování RRD : www.vukoz.cz/index.php/isoze-domu
Legislativní rámec na zemědělské půdě Zákon o zemědělství (252/1997 Sb.) RRD = zemědělská kultura Zákony a prováděcí nařízení zemědělských dotací seznamy RRD, obmýtí 5-10 let, manipulační plochy pro získání přímých plateb a plnění tzv. greeningu Zákon o Nakládání se sadbou (219/2003 Sb.) registraci a kontrolu producentů sadby RRD provádí ÚKZUZ Zákon o ochraně přírody a krajiny (114/1992 Sb.): definuje rizika pro ŽP (invaze, krajinný ráz, ZCHÚ) a nutný souhlas s výsadbou RRD (místní orgán ochrany přírody na ORP) Zákon o ochraně zemědělského půdního fondu (zákon 334/1992 Sb.) např. Zakazuje zakládání plantáží dřevin na 1 a 2. TO ZPF (Od 1.4. 2015); určuje obmýtí, životnost (10;30 let) a rekultivaci.
Vývoj pěstování VP RRD v ČR n n n 2 862 ha vysázeno za 22 let 2 ha je průměrná rozloha (medián 0,9 ha; max. 58 ha) 600-700 pěstitelů RRD (odhadován dle počtu 1381 bloků LPIS) 3 500 Rozloha (ha) 3 000 2 500 2 000 1 500 Pionýrské období Bez dotace 15 ha 2,3 ha/rok Období legalizace Národ. dotace 60tis.Kč/ha na založení 180 ha 22ha/rok tržního Bez dotace, pak SAPS 2620 ha 350 ha/rok 1 000 RRD (LPIS) Schavnat 500 Ozdobnice 0 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 26
Kumulativní průběh hotovostního toku RRD a příjem ze státního dluhopisu (3,5%) Minimální cena: 107 Kč/GJ a resp. 149 Kč/GJ 5 ha, Náklady na založení porostu 300 000 Kč resp. 218 000 Kč Státní dluhopis - úroková míra 3,5% p.a. (extrapolace na 20 let, odečtení poplatků) VÚKOZ Průhonice Odbor fytoenergetiky a biodiverzity