PĚSTOVÁNÍ A VYUŽITÍ ENERGETICKÝCH PLODIN JAKO OBNOVITELNÉHO ZDROJE ENERGIE CULTIVATION AND UTILIZATION OF ENERGY CROPS AS RENEWABLE ENERGY SOURCE



Podobné dokumenty
Energetické plodiny pro vytápění budov

Pěstování energetických plodin pro výrobu bioplynu

TUHÁ BIOPALIVA - EKONOMIKA A KONKURENCESCHOPNOST ECONOMY AND COMPETITIVE LEVEL OF SOLID BIOFUELS

Obnovitelné zdroje energie

1. generace Podíl vložené a získané energie = 1 : 1,3 2,5 (8) brazilský ethanol Řepka, Pšenice (a kukuřice), Žitovec (obilnina)

EU peníze středním školám digitální učební materiál

SPOTŘEBA ENERGIE ODKUD BEREME ENERGII VÝROBA ELEKTŘINY

ANALÝZA POTENCIÁLU BIOMASY V ČR S RESPEKTOVÁNÍM POTRAVINOVÉ BEZPEČNOSTI

Digitální učební materiál

Nedostatek energetické biomasy

značné množství druhů a odrůd zeleniny ovocné dřeviny okrasné dřeviny květiny travní porosty.

VÝNOSOVÝ POTENCIÁL TRAV VHODNÝCH K ENERGETICKÉMU VYUŽITÍ

Obnovitelné zdroje energie Budovy a energie

Obnovitelné zdroje energie

Eroze a úrodnost půdy. Ing.Vlasta Petříková, DrSc. Kontakt : Tel

Minimalizační technologie zpracování půdy a možnosti jejich využití při ochraně půdy

Vedoucí partner biomasy-klubu Freiberg


Travní porosty a jejich příznivé působení v osevním postupu a kulturní krajině

lní vývoj a další směr r v energetickém Mgr. Veronika Bogoczová

Technika ošetřování půd uváděných do klidu

Úvod do problematiky. Možnosti energetického využití biomasy

VLIV DÁVKY A FORMY DUSÍKATÉ VÝŽIVY NA VÝNOS A OBSAH DUSÍKATÝCH LÁTEK V ZRNU

Databáze zdrojů energetické biomasy Autoři: doc. Ing. Patrik Burg, Ph.D., 1) Ing. Jiří Souček, Ph.D., 2) doc. Ing. Pavel Zemánek, Ph.D.

ROZKLAD SLÁMY. František Václavík PRP Technologies Srpen Produkce živin na farmě Rostlinná výroba. VÝNOS v t/ha N P 2

lní vývoj v ČR Biomasa aktuáln pevnými palivy 2010 Ing. Jan Koloničný, ný, Ph.D. Mgr. Veronika Hase v Hotelu Skalní mlýn

Zakládání porostů jarního ječmene z pohledu dlouhodobých pokusů

Biomasa Zdroj energie pro život

Využití trav pro energetické účely Utilization of grasses for energy purposes

Důležitost organické hmoty v půdě. Organická složka. Ing. Barbora Badalíková

AKTUÁLNÍ TÉMATA V PÍCNINÁŘSTVÍ A TRÁVNÍKÁŘSTVÍ 2018 Praha, 6. prosince 2018

PĚSTOVÁNÍ TECHNICKÝCH PLODIN A DŘEVIN NA DEVASTOVANÝCH PŮDÁCH

Produkce a kvalita píce vybraných jetelovin a jetelovinotrav v podmínkách řepařské zemědělské výrobní oblasti

EKONOMIKA PĚSTOVÁNÍ A VYUŽITÍ BIOMASY PRO ENERGETICKÉ A PRŮMYSLOVÉ ÚČELY ECONOMY OF ENERGY PLANT GROWING

AGRITECH S C I E N C E, 1 1 VLASTNOSTI TOPNÝCH BRIKET Z KOMBINOVANÝCH ROSTLINNÝCH MATERIÁLŮ

Co je BIOMASA? Ekologická definice

Jednotlivé provozní úvahy o pěstování alternativně energetických rostlin. Lindach 1, Nebelschütz

Cíl 3 projekt RekultA

DF ŽABČICE

Výsledky řešení projektu

Indikátory pro polní plodiny v rámci výzkumného záměru

Ekologické zemědělství a komposty Ing. T. Zídek Ph.D.

lní vývoj v biomasy Ing. Jan Koloničný, Ph.D. Luhačovice

VÝNOSNOST & EKONOMIKA pěstování výmladkových plantáží. Leona Šimková CZ Biom České sdružení pro biomasu

Přehled vybraných energeticky využitelných rostlin

Sestavování osevních postupů

PATRES Školící program. Bioplynové technologie

VYUŢITÍ ODPADŮ A SUROVIN ZE ZEMĚDĚLSKÉHO PROVOZU K VÝROBĚ BIOPLYNU. Ing Jaroslav Váňa CSc

Představení studie pro Mze Management využití kompostu vyrobeného z bioodpadu na zemědělských plochách - slabě a silně ohrožených erozí

1/47. Biomasa. energetické využití druhy biomasy statistiky

Obnovitelné zdroje energie

Standardy dobrého zemědělského a environmentálního stavu (GAEC) ve vazbě na ochranu půdy

Biomasa z energetických rostlin

Marian Mikulík. Možnosti lokálneho vykurovania a výroby elektrickej energie z biomasy

Moravské gymnázium Brno s.r.o. RNDr. Miroslav Štefan

Energeticky soběstačná obec Žlutice zelené teplo z biomasy

Vývoj v oblasti využití biomasy v Jihomoravském kraji

Ječmen setý. Ječmen setý

Akční plán pro biomasu

Kvalita píce vybraných jetelovin a jetelovinotrav

b) Pěstební technologie DEN POPIS TECHNICKÉ ZAJIŠTĚNÍ Spotřeba Var. náklady Práce [h/ha] Nafta [l/ha] ZM [kg/ha] Práce

Střední odborná škola a Střední odborné učiliště Horky nad Jizerou 35. Obor: Zemědělec farmář H/01

EU peníze středním školám digitální učební materiál

TUHÁ BIOPALIVA Z TRAVNÍCH POROSTŮ

Vliv kompostu na kvalitu půdy

yužití RRD ve SkupiněČEZ Stávající a možné vyu

Metodika indikátor. torů. Bilance energie. prof. Ing. Jan Křen, K

Biomasa - biopaliva. Ing.Vlasta Petříková, DrSc., CZ Biom České sdružení pro biomasu

Z e l e n á e n e r g i e

Negativní vliv faktorů bezprostředněse podílejících se na množství a kvalitu dodávané organické hmoty do půdy

Ing. Jan Gallas. Ministerstvo zemědělství. Ředitel odboru environmentálního a ekologického zemědělství

J a n L e š t i n a Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i. Praha - Ruzyně

Úzkořádková technologie pěstování kukuřice. Smutný V., Šedek A.

Porovnání udržitelnosti konvenční a ekologické rostlinné produkce

Zemědělský svaz České republiky a obnovitelné zdroje energie. Ing. Martin Pýcha předseda ZS ČR

Využití biomasy pro výrobu biopaliva Bakalářská práce

Stav, vývoj a trendy prodeje biopaliv a bionafty ve světě a na trhu v ČR

Stimulace osiva čiroku pro praktické využití a poznatky s výživou u kukuřice

ZKUŠENOSTI ZE SPALOVÁNÍ ALTERNATIVNÍCH PELETEK EXPERIENCES IN ALTERNATIVE PELLETS COMBUSTION

Význam pícnin v osevních postupech pro úrodnost půdy

Pěstování plodin pro energetické účely

Produkce energetické biomasy v širších souvislostech

Rozdělení BPS podle zpracovávaného substrátu

Energetický potenciál biomasy v MSK

Energetické využití odpadu. 200 let První brněnské strojírny

9 Ověření agrochemických účinků kalů z výroby bioplynu (tekuté složky digestátu) pro aplikaci na půdu

Návrh. Čl. I. 3. Příloha č. 1 zní:

IMPACT OF TRAMLINES ON SUGARBEET PRODUCTION VLIV KOLEJOVÝCH ŘÁDKŮ NA VÝNOS CUKROVKY

Olejný len. Agritec Plant Research s.r.o. Ing. Marie Bjelková, Ph.D. Ing. Prokop Šmirous, CSc.

SPALOVÁNÍ KOMPOZITNÍCH BIOPALIV

Sbírka zákonů č. 477 / Strana 6354 Částka 180 A-PDF Split DEMO : Purchase from to remove the watermark

Omezení vodní eroze při pěstování kukuřice na svahu a zlepšení retenční schopnosti půdy zapravováním organické hmoty

ENERSOL 2017 VZDĚLÁVACÍ PROJEKT NA TÉMATA OBNOVITELNÝCH ZDROJŮ ENERGIE, ÚSPORY ENERGIÍ A SNIŽOVÁNÍ EMISÍ V DOPRAVĚ STŘEDOČESKÝ KRAJ

EROZE - REDESIGN VRSTVY EROZNÍ OHROŽENOSTI

Biomasa jako zdroj energie

Podpora využívání obnovitelných zdrojů energie v rámci rezortu zemědělství. Přednášející: Ing. Pavel Sekáč MZe řídící orgán EAFRD

Využití BRO v zemědělství.

Peletovaná alternativní paliva ze spalitelných zbytků a biomasy

Osevní postupy. Osevní postup. Základní pojmy. Základní pojmy plánovité agrotechnicky zdůvodněné střídání plodin z hlediska

Chrastice rákosovitá. (Phalaris arundinacea) Autor: Zdeněk Holoubek

Transkript:

PĚSTOVÁNÍ A VYUŽITÍ ENERGETICKÝCH PLODIN JAKO OBNOVITELNÉHO ZDROJE ENERGIE CULTIVATION AND UTILIZATION OF ENERGY CROPS AS RENEWABLE ENERGY SOURCE Z. Strašil Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i. Abstract This article deals with the cultivation of alternative crops intended for energy use. There are recomended crops suitable for growing in our soil-climatic conditions. Phytomass quality was investigated from the point of energy use in different terms of harvest. Advantages and disadvantages of growing annual and perennial crops for energy use were shown. Effects of cultivated energy crops on the landscape were also evaluated. Keywords: phytomass, energy crops, terms of harvest, content of elements, energy content ÚVOD Energetické plodiny lze zahrnout do obecného pojmu biomasa, což je obecně látka biologického původu vznikající buď záměrně výrobní činností nebo jako odpad ze zemědělské nebo lesní výroby, potravinářství, komunálního hospodářství apod. Biomasu lze považovat za jeden z obnovitelných zdrojů energie, který v sobě skrývá obrovský energetický potenciál. Jeho využití je v současné době omezováno mnoha faktory. Pro energetické účely lze využívat velké množství rozličných plodin. Výrobní cíle pěstování energetických plodin se dají obecně rozdělit následovně: produkce oleje jako paliva, oleje jako maziva pro hydraulická zařízení, biomasy pro využití na energii, bioplynu, produkce pro pyrolýzu, využití vodíku. Zde se budeme zabývat produkcí biomasy pro energetické využití. Procesy při zpracování fytomasy na energetické využití se dají obecně rozdělit na suchou cestu (biomasa má vlhkost pod 50 %) spalování nebo zplyňování rostlinné hmoty a mokrou cestu (biomasa má vlhkost větší než 50 %) - anaerobní fermentace pomocí speciálních bakterií bez přístupu vzduchu, při které se uvolňuje metan jako zplodina metabolizmu, který se využívá pro sdruženou výrobu elektrické energie a tepla kogeneraci. Z mnoha způsobů využití biomasy k energetickým účelům je zatím nejvýznamnější její spalování, výroba bioplynu případně výroba metylesteru. K energetickým účelům lze využít v ČR odhadem kolem 8 mil. tun biomasy. V prvé řadě je třeba lépe využívat stávající převažující zdroje biomasy (dřevo, trávu, slámu). Vedle stávajících zdrojů surovin a energie je třeba zavádět hlavně v marginálních oblastech, které budou v budoucnu hlavně vyčleňovány z potravinářské produkce, pěstování tzv. energetických plodin (Pastorek, Kára, Jevič, 2004). MATERIÁL A METODIKA V článku je pojednáváno o rostlinách, které jsou pěstovány ve světě i u nás pro energetické využití. Jednotlivé vytipované rostliny jsou uvedeny v tab. 1, 2. Výnosy fytomasy vybraných energetických plodin byly každoročně stanoveny ve dvou termínech sklizně. První termín byl na podzim v době před začátkem opadu listů, druhý termín na jaře podle plodin od poloviny do konce března. Ze sklizeného materiálu byly při každém termínu sklizně odebrány cca ½ kg vzorky na stanovení sušiny, obsahu prvků a energetického obsahu. Pro stanovení sušiny byly vzorky dosoušeny při 95 C do konstantní hmotnosti. Obsah jednotlivých prvků v rostlinách byl stanoven dle ČSN ISO 11 885. Energetický obsah byl stanoven na kalorimetru PARR 1356 podle ČSN 44 1352. VÝSLEDKY A DISKUSE Zdroje energeticky využitelné biomasy v ČR V České republice se v současné době výměra cca 3 mil. l43 tis. ha orné půdy. Na výměře asi 3 mil. 42 tis. ha se pěstují polní plodiny, poskytující suroviny pro potravní řetězec (přímý konzum, suroviny, krmivo). To znamená, že zhruba asi l00 tis. ha orné půdy je vyčleněno z potravinářské produkce a tyto pozemky jsou buď bez obdělávání (samovolný úhor) nebo jsou zatravněny. Zdroje odpadní fytomasy Ze stávající struktury rostlinné výroby v ČR je možné pro účely přímého spalování tzv. "energetické fytomasy" teoreticky využít především posklizňových zbytků, tj. převážně slámy řepky a části slámy obilnin v množství zhruba l,75 mil. t ročně. Ne všechna sláma by však měla být odvezena z pole. Z různých objektivních důvodů doporučujeme, aby pole opustila maximálně jedna třetina vyprodukované slámy. Lze porovnat různé druhy slámy určené pro energetické využití. Obilní sláma Obilní sláma se dá sklízet přímo z pole. Za slunného počasí a při plné zralosti zrna má sláma většiny běžných obilnin vlhkost pod 20 %, při které se nemusí dosoušet. Pokud je její vlhkost vyšší, je třeba nechat slámu na poli aby proschla a potom ji sklidit. Navíc se během lisování nedrolí jako řepková sláma. S výhřevností kolem 15 GJ.t -1 je podobně jako řepková sláma srovnatelná s hnědým uhlím. Množství obilní nebo 1

řepkové slámy z jednoho až dvou hektarů prakticky postačuje pro zajištění tepla jedné zemědělské usedlosti nebo venkovského rodinného domku na celý rok. Řepková sláma Nevýhodou řepkové slámy je, že se během lisování drolí a tím je její využitelná výtěžnost z 1 ha snížena na cca 60 %, což činí 3,2 t.ha -1 lisované slámy. Řepková sláma při sklizni má zpravidla obsah vody vyšší než 35%, ale za pěkného počasí již za dva až tři dny dosahuje vlhkosti pod 20 %, což je vhodné pro sklizeň skladování i spalování. Vzhledem ke své struktuře dobře dosychá i pod střechou v prostém průvanu i v balících. Dále je možné využít organické odpady dřevní hmoty z vinařských provozoven, odpady z dřevařských provozoven (odřezky, hobliny, piliny), prořezávky z městské zeleně a lesní odpady dřevní hmota z lesních probírek, kůra, větve, pařezy, kořeny po těžbě dřeva, palivové dřevo, manipulační odřezky, klest (Pastorek a kol., 2004). Energetické plantáže V současné době se ve světě začíná rozšiřovat pěstování rostlin za účelem produkce biomasy tzv. energetické plantáže jednoletých nebo víceletých bylin nebo dřevin. Uvádí se kolem jednoho sta rostlinných druhů rostoucích po celém světě, které byly vytipovány jako potenciální zdroj pro energetické využití (Moudrý, Strašil, 1996). Některé druhy a jejich výnosy jsou uvedeny v tab. 1. V tab. 1 jsou uvedeny pro porovnání pouze některé vybrané rostliny a jejich špičkové výnosy na různých místech naší planety. V praxi je většinou dosahováno nižších výnosů (až o 1/3 i více) než je uvedeno v tab. 1. Pro zakládání energetické plantáže je důležitá volba vhodných rostlin. Výběr vhodných druhů energetických rostlin je určován mnoha faktory, jako např. druhem půdy, způsobem využití, pěstební technologií včetně sklizně a dopravy apod. Dále je nezbytné porovnání výnosů s náklady na pěstování a výrobu energie. Přímo pro účely spalování se ve světě ověřuje několik desítek vybraných jednoletých nebo vytrvalých druhů rostlin včetně dřevin. U dřevin se uvažuje o zakládání plantáží rychle rostoucích dřevin, které mají oproti běžnému způsobu pěstování kratší dobu mezi sázením stromů a těžbou dřeva (2-8 let). V našich podmínkách připadají z jednoletých nebo víceletých do úvahy pro pěstování takové druhy jako jsou Miscanthus, Phalaris, Phragmites, Sorghum, Cannabis, Rumex OK2 apod. Výše uvedené rostliny jsou převážně víceleté a u některých se prvním rokem musí vynaložit značné náklady při zakládání porostu. Plné využití produkce připadá v úvahu až druhým nebo třetím rokem. Doba sklizně je obvykle v zimě nebo brzy na jaře, kdy mají uschlé rostliny nejmenší vlhkost (kolem 15 až 22 %). U víceletých rostlin se předpokládá, že po fázi rozrůstání poskytnou vyšší výnosy než rostliny jednoleté. Jednoleté rostliny mají tu přednost, že jsou určeny pro rychlou produkci, jejich setí a sklizeň se provádí pomocí běžné zemědělské techniky. Pěstování energetických a průmyslových plodin je až na výjimky, jako je např. řepka nebo kukuřice v zemědělství většinou popelkou. Pokud chceme dosáhnout i u energetických plodin konkurenceschopnosti s ostatními plodinami pěstovanými v podniku, musíme jim věnovat po všech stránkách stejnou pozornost jako nosným plodinám. Pozornost jim musí věnovat nejen zemědělec, ale také celá vědeckotechnická základna včetně šlechtění ale i zpracovatelský průmysl. Tab. 1: Vybrané zdroje energeticky využitelné biomasy ve světě a jejich výnosy sušiny (t.ha -1 za rok). - sestaveno podle různých autorů Rostliny a dřeviny Místo pěstování Výnos sušiny Jednoleté rostliny: Andropogon festucoides USA 30 Kenaf (Ibyšek konopný) USA 49 Víceleté rostliny: Pennisetum USA 48 Vodní hyacint USA 40 Cukrová třtina Havaj 64 Cukrová třtina (max. 124 výnosy) Bambus USA 12 Miscanthus SRN 30 Křídlatka sachalinská Japonsko 22 Lesknice rákosovitá ČR 13 Arundo donax Itálie 40 Artyčok Řecko 35 Dřeviny: Buk Švýcarsko 10 Smrk Japonsko 14 Topol (hybrid) USA 20 Eukalyptus USA 59 Vrba Švédsko 25 Akát USA 10 Obecné zhodnocení pěstování energetických rostlin Stav fytomasy v různých termínech sklizně Z energetického a ekonomického hlediska je také důležité, v kterém termínu plodiny sklízet. Zda v době největšího nárůstu fytomasy, pozdě na podzim nebo brzy na jaře. Obecně největší nárůst fytomasy je u většiny plodin v době kvetení nebo těsně po odkvětu. Potom dochází k postupné ztrátě fytomasy. Sledovali jsme vliv termínu sklizně na výnosy a obsah vody ve fytomase. První termín sklizně byl v období tvorby největšího množství fytomasy. V této době u většiny plodin byl obsah vody ve fytomase v rozmezí 60 až 70 %. Takto vlhká fytomasa se dá přímo využít pouze na výrobu bioplynu. Pokud by se měla používat pro účely spalování přímo v kotlích nebo na výrobu pelet nebo briket je třeba ji dosoušet, za příznivého počasí přímo na poli nebo dosoušet uměle v 2

sušárnách. V těchto případech je třeba počítat s dalšími náklady, které nejsou hlavně v případě dosoušení temperovaným nebo horkým vzduchem nejlevnější. Při podzimním termínu sklizně je u většiny sledovaných plodin obsah vlhkosti většinou i nadále relativně vysoký a dosahuje hodnot 50 až 70 % (tab. 2). Výjimku tvoří např. šťovík OK2, který v době zralosti (v polovině srpna) má obsah vody v rostlinách pod 20%. V tomto pozdním termínu sklizně již nemůžeme počítat s přirozeným dosoušením na poli. Jsou dvě možnosti jak se zbavit do zimy přebytečné vody. Buď porost na podzim desikovat nebo jej sklidit a dosušit uměle, ale pouze s umělým dosoušením studeným nebo temperovaným vzduchem. Proto je u většiny vytrvalých plodin určených pro energetické využití výhodnější z hlediska obsahu vody zimní nebo spíše jarní termín sklizně, kdy přes zimu mráz rostliny vysuší. Všechny plodiny kromě čiroku při jarním termínu sklizně měly obsah vody pod 30 % (tab. 2). Takto vlhký materiál lze již bez větších potíží skladovat nebo z něj přímo vyrábět pelety nebo brikety. Tab. 2: Výnosy sušiny (t.ha -1 ), ztráty fytomasy (t.ha -1 ) a obsahu vody (%) daných energetických rostlin v různých termínech sklizně. Podzimní termín sklizně Jarní termín sklizně Zjištěný rozdíl (%) Plodina Sušina (%) Výnos sušiny (t.ha -1 ) Sušina (%) Výnos sušiny (t.ha -1 ) Úbytek vlhkosti Úbytek výnosu Čirok 34 9,215 58 5,756 24 37,5 Křídlatka česká 38 23,059 80 14,955 42 35,1 Lesknice rákosovitá 50 7,214 81 5,217 31 27,3 Kostřava rákosovitá 52 7,252 81 5,153 29 28,9 Ozdobnice 50 15,568 79 12,105 29 22,3 Důležitou otázkou také je, o jaké množství fytomasy se sníží výnosy fytomasy přes zimu olomem, opadem listů apod. Průměrné hodnoty ztrát hmotnosti sledovaných vytrvalých plodin přes zimní období jsou uvedeny v tab. 2. Největší ztráty fytomasy přes zimní období jsme zaznamenali u čiroku (37,5 %) a křídlatky (35,1 %). Relativně nízké ztráty byly naopak u ozdobnice (22,3 %), chrastice (27,3 %) a kostřavy (28,9 %). Zahraniční prameny uvádějí, že ztráty fytomasy nesmí obecně překročit 50 %, jinak je pěstování nerentabilní. Jarní sklizeň je doporučována také proto, že při pozdějších termínech sklizně se snižuje obsah draslíku, chlóru, dusíku, síry i dalších prvků ve fytomase lesknice, ale i dalších hlavně vytrvalých plodin oproti ranným termínům sklizně. Množství živin obsažených rostlinách je na jaře někdy téměř poloviční v porovnání s rostlinami sklizenými např. v srpnu. Jako důvod se uvádí translokace živin do kořenové části a jejich vyluhování během zimy. Porovnání obsahu prvků u lesknice rákosovité při podzimní a jarní sklizni podle našich sledování je uveden v tab. 3. U pozdních termínů sklizně (březen) se např. při spalování fytomasy lesknice zvyšuje teplota spékání popele a jsou zaznamenány nižší emise SO x a NO x oproti ranějším termínům sklizně (červenec-září). Obsah popele v rostlinách je ovlivněn také typem půdy. Bylo zjištěno, že při pěstování lesknice na těžkých jílovitých půdách byl obsah popele 10,1 % v porovnání s rostlinami pěstovanými na půdách humózních, kde byl obsah popele pouze 2,2 % (Strašil, 2007a). Tab. 3: Obsah prvků (% sušiny) v rostlinách lesknice rákosovité v různých termínech sklizně. Termín Obsah prvků v % sušiny sklizně N P K Ca Mg V době kvetení 1,36 0,23 1,05 0,70 0,19 Podzim 0,96 0,17 0,57 0,40 0,12 Jaro 0,92 0,14 0,14 0,25 0,06 Průměr 1,09 0,18 0,59 0,45 0,12 Pro spalování je důležitým faktorem energetický obsah spalovaného materiálu. Jako příklad energetického obsahu fytomasy lesknice rákosovité v různých termínech sklizně za období let 2006-2009 uvádí tab. 4. Průměrná energetická hodnota sušiny fytomasy lesknice 17,77 GJ.t -1 je podobná hodnotám hnědého uhlí používaného při vytápění v domácnostech. Obdobné hodnoty výhřevnosti byly zjištěny i u jiných plodin jako např. ozdobnice, kostřavy rákosovité, šťovíku apod. (Kára a kol., 2004). Spalné teplo je silně závislé na vlhkosti fytomasy. Při vlhkosti 50 % je pouze 10,5 GJ.t -1. Při vlhkosti do 20 % vhodné pro přímé spalování ve většině kotlů s nižším výkonem je spalné teplo lesknice 15,7 GJ.t -1 (tab. 4), což odpovídá hnědému uhlí používanému v našich tepelných elektrárnách. Vliv obsahu vody ve fytomase lesknice rákosovité na její energetický obsah je uveden na obrázku 1. Z tabulky 4 je dále patrné, že různé termíny sklizně ani hnojení N průkazně neovlivňují energetický obsah sklizené fytomasy lesknice. 3

Tab. 4. Energetické hodnoty nadzemní fytomasy lesknice rákosovité (GJ.t -1 ) při různých termínech sklizně, hnojení N a různém obsahu vody. Ukazatel Termín sklizně Energetická hodnota Spalné teplo suché hmoty 1. termín* 17,658 Spalné teplo suché hmoty 2. termín** 17,814 Spalné teplo suché hmoty 3. termín*** 17,832 Průměr termínů sklizně suché hmoty 17,768 Spalné teplo suché hmoty při hnojení N0 2. termín** 17,564 Spalné teplo suché hmoty při hnojení N3 2. termín** 17,369 Spalné teplo při obsahu vody 50 % 2. termín** 10,472 Spalné teplo při obsahu vody 20 % 3. termín*** 15,730 Poznámky: * odběr v době největšího nárůstu fytomasy ** odběr na podzim *** odběr brzy na jaře hnojení dusíkem v průmyslových hnojivech ( kg.ha -1 ) N0 = 0, N3 = 120 25 spalné teplo [GJ.t -1 ] 20 15 10 5 0 40 50 60 70 80 90 100 sušina (%) Obr. 1: Vliv obsahu vody ve fytomase chrastice rákosovité na její spalné teplo. Porovnání výhod a nevýhod pěstování jednoletých a vytrvalých plodin pro energetické využití Je otázkou, zda dát přednost jednoletým nebo víceletým plodinám. O výběru bude rozhodovat více hledisek, některé jsou uvedeny níže. Z mnoha hledisek se většinou doporučuje a uvažuje s pěstováním vytrvalých plodin pro energetické využití. Mezi ekologické důvody patří především změna teplotních poměrů v půdě (odlišné prohřívání půdy na jaře a na podzim). Mezi ekologické důvody patří především příznivý vliv na strukturní stav půdy (především zvýšení vodostálosti půdních agregátů), zlepšení hospodaření s půdní vodou - zvýšení vododržnosti půdy, omezení neproduktivního výparu vody z půdy mulčem z rostlinných zbytků na povrchu půdy, redukce vodní a větrné eroze, omezení vyplavování pohyblivých forem dusíku při dlouhodobém působení rostlin na jednom stanovišti, zlepšení stavu půdní organické hmoty (obsah a kvality půdního humusu), snížení výskytu plevelů plevelů (Hůla, 2002; Weigel a kol. 1998). Po orbě se organická hmota homogenizuje v celém půdním profilu. Po zavedení vytrvalých rostlin je nižší mineralizace, dochází ke zvýšené akumulaci organické hmoty hlavně ve formě humusotvorného transformujícího se materiálu, který tvoří povrchový mulč. Půda se svými vlastnostmi více přibližuje vlastnostem původního optimálního klimaxového stadia stadia (Raus, Šabatka, 1999). Pro zemědělskou praxi jsou významné především ekonomické dopady. Vytrvalé rostliny v porovnání s pěstováním jednoletých přinášejí zejména úspory práce a energie. Vytrvalé rostliny poskytují během vegetace nebo přes zimní období, pokud jsou až sklízeny na jaře, životní prostor a úkryt mnoha druhům ptáků, ale i dalším druhům větších či menších obratlovců i bezobratlým živočichům (Semere, Slater, 2007). 4

Z dovezených nových rostlinných druhů, pokud je budeme chtít pěstovat, je třeba vybírat takové, které nejsou agresivní vůči svému okolí a mají omezenou možnost se šířit dále do krajiny. Jednoleté plodiny můžeme každoročně zařadit do rotace osevních postupů. Je důležité zařadit je po vhodné předplodině. Jednoleté plodiny, jako např. kukuřici je třeba pěstovat na místech, kde nedochází běžně k půdní a větrné erozi. Při pracovních operacích nepoužívat pasivní nářadí, které místy utlačí půdu a zhorší tak její propustnost pro vodu. Také je vhodná, v rámci možností, redukce a zjednodušení počtu vstupů na půdu před setím a po zasetí, aby se zabránilo utužení půdy. Obecně platí, že ekonomicky a energeticky efektivnější je pěstování rostlin víceletých a vytrvalých, než tradičních jednoletých (pokud to není vedlejší produkt jako sláma obilovin či olejnin). Pěstováním netradičních vytrvalých plodin lze efektivně snížit celkové náklady na produkci jednotky biomasy a zásadně zvýšit poměr výstupu energie ke vstupu neboli "output:input" 4 až 10 krát (Jones, Walsh, 2001). Je to dáno tím, že při pěstování vytrvalých rostlin jsou nejvyšší náklady v prvním roce - tj. při založení plantáže (tyto náklady mohou být dokonce mnohem vyšší než u tradičních plodin). V následujících letech celkové náklady na pěstování vytrvalých rostlin prudce klesají, neboť odpadají náklady na zpracování půdy a setí, snižují se náklady na hnojení a chemickou ochranu apod. Jako zdroje fytomasy určené pro energetické využití lze použít v našich podmínkách následující plodiny, které jsou vhodné do energetických plantáží. Jsou to energetické dřeviny. Pro ČR jsou nejvhodnější topoly, vrby. Dále lze využít tzv. energetické byliny. Pro energetické využití se hodí jednoleté energetické plodiny, jako jsou např. kukuřice, čirok, tritikale, nebo vytrvalé plodiny nedřevnaté, jako jsou mužák prorostlý, šťovík - Rumex OK2 (Rumex patientia R. tianshanicus), ozdobnice (Miscanthus), lesknice rákosovitá případně další výkonné traviny, např. srha laločnatá, ovsík vyvýšený, kostřava rákosovitá, sveřep bezbranný apod. Vliv alternativních energetických rostlin na krajinu Pokud jde o vliv výše diskutovaných rostlin na půdu a krajinu je možné konstatovat následující. U vytrvalých rostlin jako ozdobnice, chrastice nebo křídlatka se půda kromě roku založení porostu nezpracovává. Navíc hustá soustava oddenků a kořenů zpevňuje půdu a prakticky celoroční pokryv půdy zabraňuje v následujících letech erozi půdy. Také opad listů a dalších částí rostlin působí jako mulč, který také zabraňuje erozi půdy a navíc brání růstu nežádoucích plevelů. Zavedením těchto rostlin se zlepší fyzikální, chemické a biologické vlastnosti půd včetně zvýšení jejich organické složky. Navíc existuje reálná možnost, že půda může být vrácena bez větších potíží původnímu užití pro výrobu plodin pro potravinářské účely. Sklizeň uvedených rostlin určených na spalování se uvažuje ve většině případů v předjaří a na počátku jara, takže tam, kde jsou pěstovány dané plodiny nevypadá krajina v zimním období tak pustá a vyklizená a navíc jsou zvěři a ptákům k dispozicí plochy, kde se mohou ukrýt. Uvedené rostliny mohou mít mnohostranný pozitivní vliv na složky životního prostředí. Pěstováním nových rostlin se navíc zvýší biodiverzita zemědělské krajiny (Strašil, 2007). Energetické rostliny je možné pěstovat vedle ploch určených k uvedení do klidu, na plochách devastovaných a určených k rekultivaci, všude tam, kde je ekonomika nutričních plodin neefektivní a dále na území, kde je nutné výraznější snížení vstupů hnojiv a chemie (oblasti s regulovaným režimem hospodaření, PHP, CHKO aj.). Je nutné podotknou, že v CHKO a ZCHU lze pěstovat pouze původní druhy a se souhlasem ochrany přírody, ostatní druhy by měly být povoleny OP i v normální krajině (viz seznam energetických plodin VÚKOZ - www.vukoz.cz/index.php/sluzby/energeticke-plodiny. PODĚKOVÁNÍ Tento příspěvek byl připraven za podpory projektů MZe ČR č. 0002700604 a MŠMT č. LH 13276. LITERATURA HŮLA, J., PROCHÁZKOVÁ B. (2002): Vliv minimalizačních a půdoochranných technologiíí na plodiny, půdní prostředí a ekonomiku. Zemědělské informace ÚZPI, č. 3, 103 s. KÁRA, J., STRAŠIL, Z., HUTLA, P., ANDERT, D., JEVIČ, P., ŠEDIVÁ, Z., ADAMOVSKÝ, R., POLÁK, M. (2004): Technologické systémy pro využití biopaliv z energetických plodin. Závěrečná zpráva VÚZT Praha, projektu QD 1209, 121 s. JONES, M.B, WALSH, M. (2001): Miscanthus for Energy and Fibre. Ed.: Jones, M.B. and Walsh M. Published by James a James, 192 p. (Reprinted by Earthscan in 2007) MOUDRÝ, J., STRAŠIL, Z. (1999): Pěstování alternativních plodin. Skripta JU Č. Budějovice, Zemědělská fakulta, 165 s. PASTOREK, Z., KÁRA, J., JEVIČ, P. (2004): Biomasa obnovitelný zdroj energie. Ed.: FCC Public, Praha 2004, 286 s. RAUS, A., ŠABATKA, J. (1999): Vliv půdoochranného zpracování půdy na půdní organickou hmotu. Úroda 47, 6: 16-17. SEMERE, T., SLATER, F.M. (2007): Ground flora, mall mammal and bird species diversity in Miscanthus (Miscanthus x gigantheus) and reed canry grass (Phalaris arundinacea) fields. Biomass and Bioenergy, Vol. 31, 1, 20-29. STRAŠIL, Z. (2007): Agro-ecological approaches when growing herbaceous energy plants and their effect on soil and the environment. (Agroekologické přístupy při pěstování energetických bylin a jejich vliv na půdu a životní prostředí). In: Proccedings from the 5

scientific conference with international participation The tree and flower a part of life, VÚKOZ Průhonice, 4. 5. 9. 2007, p. 143-146. STRAŠIL, Z. (2007a): Vliv stanoviště a některých agrotechnických opatření na obsah popele a energetický obsah fytomasy vybraných plodin. (The influence of site, N fertilization and various terms of harvest on ash and energy contents of phytomass selected crops). In: Sborník příspěvků z 29. Mezinárodního českého a slovenského kalorimetrického semináře, hotel Medlov, Českomoravská vrchovina, 28.5.- 1.6.2007, s. 151-154. WEIGEL, A., KUBÁT, J., KORSCHENS, M., POWLSON, D.S., MERCIK S. (1998): Determination of the decomposible part of soil organic matter in arable soils. Arch. Acker. - Pfl.-Bau Bodenkunde, 43: 123-143. Abstrakt: V článku je obecně pojednáváno o možnostech pěstování alternativních plodin vytipovaných pro energetické využití. Jsou uvedeny plodiny, které jsou vhodné pro pěstování v našich půdně-klimatických podmínkách. Je porovnáván stav fytomasy z hlediska energetického využití v různých termínech sklizně. Jsou porovnávány výhody a nevýhody pěstování jednoletých a vytrvalých plodin pro energetické využití. Je hodnocen vliv pěstovaných alternativních energetických rostlin na krajinu. Klíčová slova: fytomasa, energetické plodiny, termíny sklizně, obsah prvků, energetický obsah Recenzovali: doc. Ing. P. Burg, PhD., Ing. M. Šlajs Kontaktní adresa: Ing. Zdeněk Strašil, CSc. Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i. Drnovská 507 161 06 Praha 6 Ruzyně e-mail: strasil@vurv.cz 6