Bioplynové stanice v ČR technické,, ekonomické a politické aspekty Ing. Miroslav Kajan,, Ing. Jan Štambaský, Ph.D. (Česká bioplynová asociace) Contract No. N IEE/09/848 SI2.558364 Project duration 01/05/2010 31/10/2012 Podporováno Praha, Červen 2011
CzBA Národní technologická platforma Profesionální organizace pro nový průmysl Národní technologická platforma pro bioplyn koordinace výzkumné agendy pro bioplyn příprava metodologie a regulace poskytování expertních služeb národní informační centrum pro bioplyn účast v mezinárodních strategických projektech (IEE-GasHighWay, IEE-BiogasIN)
Project Summary BiogasIN promotes biogas benefits to the society as a whole by involvement of stakeholders for streamlining the permitting and financing procedures of biogas investments.
Outline technické aspekty Energetická bilance bioplaliv proč je bioplyn dobré palivo Jak vzniká bioplyn Technologie výroby bioplynu Časté provozní problémy Vstupní substráty Nároky na obsluhu
Energetická efektivita biopaliv
Jak vzniká bioplyn?
Kdy vzniká metan v BPS? Fermentace Metanogeneze O C O H 2 C O H H H 3 C SH H H H H O C O H 3 C NH 2 H 3 C O H 3 C OH OH S H H H N H H
Technologie na výrobu bioplynu dry fermentation (sušina > 20%) semi-dry fermentation (sušina 10-15%) wet fermentation (sušina do 10%) Volit technologii podle vstupních surovin!!!
Dry Fermentation suchá = nepřidává se záměsová voda ani tekuté substráty vysoká sušina surovin (>20%) často absence míchání robustní (v přítomnosti cizích předmětů cihla, květináč) garážové uspořádání znamená nižší výtěžek bioplynu (energie) jedinečná technologie pro bioodpady Garážové: BioFerm Klasické: OWS, Eisenmann
Semi-dry Fermentation střední sušina surovin (10-15%), limitem je čerpatelnost substrátu vysoce účinné míchání vysoký výtěžek bioplynu (energie) moderní technologie, nízká vlastní spotřeba energie nejmladší typ fermentace, speciálně pro čisté zem. substráty a bioodpad (Niersberger, Thoeni, Kompogas)
Wet Fermentation nízká sušina surovin (do 10%), limitem je míchatelnost substrátu nejznámější technologie, vyšší vlastní spotřeba energie pro tekuté substráty (kejda, tekuté bioodpady, pevné substráty až do limitu celkové sušiny) (Cowatec, EnviTec, MT-Energie, Biogas Nord, Weltec, apd.)
Jaká BPS je nejlepší ší? 10 z 10 prodejců BPS odpoví že je to ta prodaná! konzultovat s nezávislou poradenskou firmou, nebo profesní organizací (CzBA) špatně vybraný typ fermentace (suchá mokrá) vede k nadměrně vysokým investičním nebo provozním nákladům vyvarovat se přístupu to si zvládnu postavit sám. zeptat se předchozích investorů na zkušenosti (kvalita, spolehlivost, rychlý servis, záruky na výkon, chování dodavatele )
Nejčast astější problémy problémy spojené s nevhodnou technologií nutnost využití substrátů než investor zamýšlel (kukuřice) nutnost záměsových tekutin následně nedostatečné sklady tvorba plovoucích vrstev nestabilní ph, vysoký obsah org. kyselin dávkování klíčový element bioplynové stanice (jinudy to nejde) servis CHP pojištění celkové snížení ekonomické efektivity výroby a využití bioplynu
Nároky na vstupní suroviny obecně velmi vysoké vysoký stupeň zatížení jen s nejlepšími substráty odchylky mají velký dosah na tvorbu plynu využití všech zemědělských substrátů zavedené osevní postupy = volba technologie BPS již postavená BPS = požadavek na vstupy výživa vysokoprodukční bioplynové stanice je náročná jako výživa skotu
Reáln lné příklady spotřeby surovin (BPS 700 kw) hnůj: 30 tun/den šrot: 1 tuna/den senáž: 12 tun/den kuk. siláž: 7 tun/den kejda: 20 tun/den hnůj: 2 tuny/den senáž: 2 tun/den kuk. siláž: 28 tun/den
Nároky na obsluhu provozu BPS je energetické zařízení, NE zemědělský provoz bezpečnost práce pravidelné revize energetických zařízení pracovní kázeň v ochranných zónách kvalitní a zodpovědná obsluha je základem úspěšného provozu
Lokáln lní sítě bioplynu: TřeboT eboň EUSEW, Brussels, 25 March 2010
Bioplynová stanice: Energetická bilance 1 tone of biomass = 4 tones of water 20 C to 100 C There is a lot of heat available!!! 1.44 GJ biomass biogas Electricity: 460 kwh 1 t 200 m 3
Lokáln lní sítě bioplynu CHP CHP Local Biogas Grids no heat losses large distances no limits on locations quite cheap (20 Euro per 1 m) CHP CHP
Lokalizace projektu TřeboT eboň BGP 4,3 km 13 SPA Aurora
Lokáln lní síť Třeboň: Dodávka tepla Aurora spa saves 500 000 m 3 /a of natural gas Bioplyn Třeboň Lázně Aurora - Diagram trvání tepelného výkonu (2005) GJ/den 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 Zemní plyn 8 124 GJ 32% Bioplyn 17 286 GJ Spotřeba ZP kog. a kot. tis. m 3 990 285 Spotřeba bioplynu tis. m 3 0 2 500 Užitečná dodávka GJ/rok 26 000 26 000 Výroba elektřiny Instalovaný el. výkon Instalovaný tep. výkon 66% MWh kw kw Současný stav 1 144 2 x 150 Nevyužité teplo (Rezerva pro klimatizaci) 2 931 GJ Budoucí stav 5 300 703 744 Zemní plyn 642 GJ 0 50 100 150 200 250 300 350 den 2%
Lokáln lní síť Třeboň: : ekonomika Economical details total investments biogas plant 3.4 M biogas pipeline 0.5 M heating plant incl. CHP 1.3 M operational costs biomass 583 k O&M 300 k financing 392 k Specific heat supply 3.5 GJ.a -1.M -1
Outline ekonomické a politické aspekty Politická rozhodnutí = klíčový prvek rozvoje oboru bioplynu příklady rozvoje oboru v Německu Potenciál výroby bioplynu Trendy rozvoje oboru bioplynu v ČR Zkušenosti v rámci EU Podmínky trvale udržitelného rozvoje oboru výroby a využití bioplynu
Biogas Primary Energy Production (2007) (ktoe) Landfill Gas Sewage Gas Biogas (agro) 24 EUSEW, Brussels, 25 March 2010
World Leader: Germany 5.000 4.500 4.000 3.500 3.000 2.500 2.000 1.500 1.000 500 0 139 159 186 Number of biogas plants (summary) Installed power Anzahl Biogasanlagen installierte elektrische Leistung [MW] 274 370 450 617 850 50 1.300 1.050 65 182 1.600 1.750 256 333 2.050 390 2.680 4.334 1.597 3.891 3.711 1.377 3.500 1.271 650 1.100 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 1.800 1.600 1.400 1.200 1.000 800 600 400 200 0
World Leader: Germany 1.Law for injection into the power grid 07.12.1990 2.Law for priority of renewable energies 29.03.2000 production potential 820 3.Law for renewable energies in the power section 630 21.07.2004 4.EEG 2009 01.01.2009 780 20 27 88 96 80 167 233 200 250 300 150 300 211 180 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 1 2 3 4
Biogas Production Potential Big potential for the EU Biogas = versatile renewable energy source Energy utilization space heating, cooking local power production automotive fuel natural gas substitute Rural area development sustainable agriculture nutrient recovery and soil improvement securing current jobs, new green jobs creation this is the potential of biogas
Počet stanic a instalovaný výkon Počet instalací (agro, ČOV) Počet instalací Instalovaný výkon [MW el ] Instalovaný výkon [MW el ]
Výroba a využit ití bioplynu v ČR: 2020
Výroba a využit ití bioplynu v ČR: 2020
Výroba a využit ití bioplynu 2010 Instalovaný výkon (28/02/2011) Zemědělské BPS: 99.92 MW (132 BPS) ČOV: 17.20 MW Skládkový plyn: 23.25 MW Výroba elektrické energie 2009: 405 GWh (7.8% celkových OZE) 2010: 439 GWh (9.8% OZE) Projekty zemědělských BPS Celkový počet projektů: 266 o výkonu: 178 MW
Trendy rozvoje bioplynu v ČR Technologie semi-ideálně míchané reaktory, min. 2 stupně pouze CHP aplikace (dáno legislativní podporou) Surovinová skladba zemědělské vstupy kejda, hnůj, cukrovarské řízky, bramborové zdrtky cíleně pěstované zemědělské plodiny (kukuřice, obilí, pícniny); zakonzervované ve formě siláží Příprava projektů materiálové a energetické bilance projektů optimistické podhodnocena vlastní spotřeba elektřiny podhodnoceny skladovací kapacity (input/output)
Ekonomika výroby bioplynu v ČR Ekonomika projektů Investiční náklady ( turn-key ): ERU 110 000 Kč/kWh 500-600 kw: 100 000-110 000 Kč/kWh 800-1200 kw: 90 000-100 000 Kč/kWh Provozní ekonomika provozní náklady reálně vyšší než slibovány dodavateli technologie 60% PN vstupní substráty (MS: 24-28 tis. Kč/ha) 20% PN odpisy, úroky 20% PN ostatní (opravy, elektřina, pojištění, výplaty, manipulace se substráty a digestátem, provozní chemie a analýzy )
Problémy rozvoje výroby bioplynu v ČR Kapacita DSO 2009, 2010 rozvoj PV, kapacita DSO není garantována Systém podpory legislativní podpora pouze CHP absence podpory biometanu absence podpory bio-cng/lng Investiční dotace Programy OPPI a PRV až 30% celkové investice není automatická = není v kalkulaci ERU přiznání dotace ruší tlak na efektivní provoz, tj. především využití tepelné energie
Zkušenosti v rámci r EU: doporučen ení Rámce veřejné podpory dlouhodobé využívání veřejné podpory je možné pouze pro efektivní technologie a výroby energie cílem musí být vytvoření stabilních podpůrných rámců Příležitosti v ČR veřejné finance využít k veřejnému zájmu DSO v ČR čelí problémům kapacity a stability (PV) automatizované řízení CHP v BPS v rámci smart grids může být využito ke stabilizaci reálného výkonu PV využita rezervovaná kapacita v síti stabilizace sítě celospolečensky výhodnější ve srovnání s podporou tepla, kdy dochází k inovativním řešením účelné spotřeby
Zkušenosti v rámci r EU: doporučen ení 1) Potenciál BPS a možnosti trhu nebudou v ČR plně realizovány při současném NREAP 2) Investiční dotace a provozní podpora musí být harmonizovány 3) Schémata podpory podporovat regulovatelné BPS, schopné stabilizace sítě zavést podporu výroby a využití biometanu a bio- CNG/LNG podporovat lokální distribuční sítě bioplynu formou investičních dotací
Success in Biogas: Key Factors Taking advantage of biogas versatility CHP and vehicle fuel applications using existing NG infrastructure for biomethane highlighting biogas advantages over the other bioenergies and biofuels (environmental and socio-economic advantages) Sustainable agriculture combined food-and-energy production from one land digestate valuable fertiliser and soil conditioner Socio-economic issues bringing money and new developments to rural areas saving current jobs together with creating new jobs