Biopaliva v kontextu obnovitelných zdrojů energie z biomasy Ladislav Jelínek, Tomáš Medonos Ústav zemědělské ekonomiky a informací Presentace pro seminář pořádaný Glopolis Biopaliva: příležitosti, rizika a dopady na rozvojové země, 14. 12. 2011 Autoři touto cestou děkují Národní agentuře zemědělského výzkumu za poskytnutí prostředků na řešení projektu QH 71016, v rámci kterého vznikly tyto výsledky.
Struktura Pozadí obnovitelných zdrojů energie (OZE) Ekonomické, energetické projevy OZE Optimalizační model energetického mixu z OZE Závěr
Na pozadí OZE i. OZE mají různé technologické, ekonomické, energetické, environmentální, sociální (a infrastrukturní) projevy a charakteristiky; ii. Každý druh OZE vyžaduje zdroje, které jsou omezené; iii. Rozhodování o vhodném mixu v OZE musí respektovat tyto aspekty. 3
Omezené zdroje (půda, kapitál, variabilní zdroje, ) EU27: 10 % biopaliv = asi 15 % orné půdy CZ: 10 % biopaliv = 20-23 % orné půdy (etanol z pšenice, FAME z řepky) 3,5 mil. ha z.p. v užití, z toho 0,5 1 mil. ha odhad pro bioenergie
OZE na zemědělské půdě (ČR) Etanol FAME (MEŘO) BPS Ostatní biomasa Fotovoltaika SOUČASNOST Produkce 62 tis. t Spotřeba 54 tis. t Dovoz: 53 % spotřeby (2009: 66 %) 200 tis. t pšenice 725 tis. t cukrovky Cca 50 tis.ha o. p. SOUČASNOST Produkce 75 tis. t Spotřeba 85 tis. t (z toho 5 tis. t na SNM30) Třetina dovoz, ale vývoz převažuje 85 tis. ha řepky SOUČASN OST 289 BPS 194 MW Ca. 20 tis. ha SOUČASNOST Produk. 38 tis. t 8 tis. ha SOUČASNOST Instalovaný výkon 1000 MW, 39 GWh/1 km 2 25,6 tis. ha BUDOUCNOST Produkce 160-270 tis. t 130 220 tis. ha o. p. BUDOUCNOST Produkce 210 tis. t 200 tis. ha řepky BUDOUCN OST Instal. výkon 417 MW v 411 BPS 80-100 tis. ha kukuřice BUDOUCNOST Produkce 50-80 tis. ha BUDOUCNOST 100% zásobení elektřiny 218 tis. ha
Ekonomické faktory Technologie Účinnost přeměny energie ENERGETICKÝ MIX Stimuly (a bariéry) ze strany státu Účinky na ŽP Distribuční infrastruktura FAKTOR času FAKTOR rizika
Ekonomické faktory při rozhodování Cena suroviny jako vstup Náklady na produkci suroviny Cena alternativní komodity Podpory a úlevy Cena zpracování Technologie Cena (konvenční) energie na trhu Zdaňování negativních externalit Náklady na získání energie Pravděpodobnost objevení nových (levných) zdrojů
Závislost mezi cenou suroviny a cenou konečné bionafty (FAME) a konvenčního paliva Linkage between input commodity price and biodiesel 40 35 CZK / litre (bio-)diesel 30 25 20 15 74 86 92 98 104 10 50 62 5 0 6 450 7 000 8 000 9 000 10 000 11 000 12 000 Rape seed price (CZK / t) Biodiesel price (CZK/litre) Conventional diesel price (USD/barell) Zdroj: MZe, Universita Pardubice, vlastní výpočty
Závislost mezi cenou suroviny a cenou konečného biopaliva a konvenčního paliva 35 pšenice Kč/litr bioethanolu, benzínu Natura 30 25 20 15 10 5 cukr. řepa brambory cena benzínu (bez daní a marží) 50 54 58 62 66 70 74 cena ropy USD/barel 80 0 800 900 1000 1100 1200 1300 1500 1800 2100 2500 3000 4000 5000 6000 Kč/tuna suroviny Zdroj: MZe, Universita Pardubice, vlastní výpočty
Srovnání dopadů daňového mechanismu do spotř. ceny biopaliva Cena (Kč/l) Dopad na spotřebitele v ceně paliva (oproti konvenčnímu palivu) Natural 95 (N 95) 27-5 % ethanol (osvobozen od daně) + N 95 5 % ethanol (bez osvobození) + N 95 85 % ethanol (osvobozen) + N 95 85 % ethanol (bez osvobození) + N 95 Zdroj: Březina, J., ČZU v Praze 26,93 0,4 Kč/l 27,63 1,51 Kč/l 23,98 5,01 Kč/l 30,65 11,68 Kč/l
Energetická efektivnost (účinnost) Vyjadřuje vztah mezi energií získanou a energií vloženou En. vstupy: en. vnějšího prostředí přímé en. (lidská práce, paliva, jiné zdroje) nepřímé en. (ve strojích, chemikáliích, apod.) En. výstupy: energie užitná (hlavní a vedlejší) en. rostl. zbytků (a ztráty)
Energetické relace (energie z 1 ha) Plocha 1 m 2 kolmo ke slunečním paprskům 1,4 kw sluneční energie (průměr intensity sl. zář. ČR 1 145 kw/m 2 /rok) 36 000 65 000 GJ/1ha Solární kolektor (ohřev TUV) 400 až 550 kwh/rok/m 2 14 400 až 19 800 GJ/1 ha Fotovoltaický panel (výroba elektřiny) 39 GWh/km 2 1 tuna pšenice = 15,1 GJ 1 404 GJ/1 ha Spálení zrna (5,5 t) plus sláma (5 t) z 1 ha. 157 GJ/ha Výroba biolihu (4,5 tuny/ha) z cukrovky.109 GJ/ha Výroba MEŘO (1,15 tuny/ha) z řepky olejné. 43 GJ/ha
Koncept modelu Energ. plodiny (5) Plodiny do BPS (2) Kapalná biopaliva (2) PŮDA 1 mil. ha Z P R A C O V Á N Í PELETY (ke spalování) BIOPLYN (m 3 ) (elektrická energie) BIOPALIVO (litry) ZPRACOVÁNÍ - limity KONVENČNÍ energie uhlí, zemní plyn, benzin (nafta) O P T I M A L I Z A C E VÝROBA, ZISK, VÝNOS, PRODUKCE ENERGIE, ČISTÝ ENERGETICKÝ PŘEBYTEK, VÝDAJE SPOTŘBITELŮ 13
Tři stylizované varianty modelu A. Maximalizace zisku producentů profits ( ECON ) B. Maximalizace přebytku energie ( ENERGY ) C. Minimalisace dopadů na spotřebitelská vydání ( CONSUMER ) 14
Struktura výroby (%) (sc. ECON MAX zisku výrobců) 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Brikety/Pelety Bioplyn Biopalivo Zdroj: vlastní kalkulace 15
Relativní změny v produkci OZE (scénář ECON=100) 275% 250% 225% 200% 175% 150% 125% 100% 2.6 mio tons 1.35 mld. m 3 642 tis. TOE 75% 50% 25% 0% ECON - Max zisku výrobců ENERGY - Max energetického přebytku CONSUMER - Min. dopadů na výdaje spotřebitelů Zdroj: vlastní kalkulace 16
Relativní změny v profitabilitě (ECON=100%), výrobci suroviny+ zpracovatelé 120% 100% 80% 60% 40% 8325 czk/ha 4777 czk/ha 20% 0% ECON - Max producers profit ENERGY - Max net energy prod. CONSUMER - Min. consumer spending Farmers profit (CZK/ha) Processors profit (CZK/ha) Zdroj: vlastní kalkulace 17
Relativní změny v produkci energie (ECON=100%) 120% 115% 110% 105% 100% 95% 90% ECON - Max zisku výrobců ENERGY - Max energetického přebytku CONSUMER - Min. dopadů na výdaje spotřebitelů Produkce energie (GJ/ha) "Čistý" přebytek energie (GJ/ha) Zdroj: vlastní kalkulace
Relativní změny ve výdajích spotřebitelů na OZE (ECON=100%) 300% 250% 200% 150% Expentitures on HEATING Expenditures on ELECTRICITY Expenditures on BIOFUELS Total expenditures 100% 50% 0% -50% ECON - Max zisku výrobců ENERGY - Max energetického přebytku CONSUMER - Min. dopadů na výdaje spotřebitelů -100% -150% úspora spotřebitelů -200% Zdroj: vlastní kalkulace 19
Podíl biopaliv v domácí spotřebě paliv (tis. TOE) 800 700 600 SC. ECON 9.3 % ths. TOE 500 400 300 SC. CONSUMER 4.2 % 200 100 Podíl biopaliv (%) na celkové spotřebě paliv 0 2 2,75 3,5 4,25 5 5,75 10 % Zdroj: vlastní kalkulace 20
Závěrem Někdy protichůdné efekty z jednotlivých zdrojů; Snížení zisku výrobků o 1 % by vedlo ke zvýšení čistého energetického zisku o 4,4 % Stínová cena za zřeknutí se části zisku by byla 36 Kč/GJ energie Orientace na maximalizaci energetického přebytku by mohla v daných podmínkách ušetřit až 16 % půdy; Role trhu a vlády: Návratnost měl by řešit trh (+ omezeně vláda, hlavně přes externality); Zajištění energetické účinnosti vláda + trh; Dopad do spotřebitelů/rozpočtu - vláda Biopaliva v CZ podmínkách prozatím v rozsahu nutném pro účast na technologickém pokroku ; Existují (společensky) výhodnější zdroje; V dlouhodobé perspektivě stávající podíl biopaliv ve spotřebě neřeší problém!
Závěrem Nutné posílit eliminovat informační asymetrii, obezřetné vládní stimuly, přijmout jasná kritéria udržitelnosti (LCA); Užší spolupráce výzkum praxe vládní politika; Úspory energie na prvním místě, pak lokalizace výroby a užití!
Děkujeme za pozornost! jelinek.ladislav@uzei.cz medonos.tomas@uzei.cz