Výzkumný ústav zemìdìlské techniky, Praha a EKODESKY STRAMIT s.r.o. Stavební a energetické využití slámy (Sborník pøednášek) Prosinec 2003
Výzkumný ústav zemìdìlské techniky Praha Ministerstvo zemìdìlství Èeské republiky 2003 ISBN 80-903271-3-3
OBSAH Úvodní slovo k semináøi Stavební a energetické využití slámy v podmínkách spoleèné zemìdìlské politiky EU... 6 Ing. Oldøich Jeníèek Ministerstvo zemìdìlství, Odbor rozvoje venkova a ekologie BIOMASA BILANCE A PODMÍNKY VYUŽITÍ V ÈR... 7 Ing. Oldøich Mužík, Ing. Zdenìk Abrham,CSc. Výzkumný ústav zemìdìlské techniky Praha HLAVNÍ FORMY VYUŽITÍ BIOMASY... 15 Ing. Jaroslav Kára, CSc. Výzkumný ústav zemìdìlské techniky Praha SLÁMA A STÉBELNINY BUDOUCÍ PALIVO VENKOVA... 20 Ing. Václav Sladký, CSc. Výzkumný ústav zemìdìlské techniky Praha a CZ BIOM SLÁMA A KAPALNÁ PALIVA... 25 Ing. Petr Jeviè, CSc. 1),2), Ing. Zdeòka Šedivá 1), Doc. Ing. Miroslav Pøikryl, CSc. 2) 1) Výzkumný ústav zemìdìlské techniky Praha 2) Èeská zemìdìlská univerzita Praha ZKUŠENOSTI SE SPOLEÈNÝM SPALOVÁNÍM UHLÍ+BIOMASA... 30 Ing. David Andert, CSc., Ing. Jaroslav Kára, CSc. Výzkumný ústav zemìdìlské techniky Praha POTENCIÁL BIOMASY NA ENERGETICKÉ VYUŽITIE V PODMIENKACH SLOVENSKÉHO PO¼NOHOSPODÁRSTVA... 32 ZACHARDA F., Ing. CSc., PEPICH Š., Ing., Technický a skúšobný ústav pódohospodársky Rovinka SLAMÌNÉ STAVEBNÍ DESKY A JEJICH VÝROBA V ÈESKÉ REPUBLICE... 36 Ing. Jan Bareš EKODESKY STRAMIT s.r.o. ZKOUŠKY SLAMÌNÝCH DESEK... 44 Ing. Jiøí Zach, Ing. Karel Zajíèek,Ing. Tomáš Znajda,Doc. RNDr. Ing. Stanislav Š astník, CSc. VUT v Brnì, Fakulta stavební, Ústav technologie stavebních hmot a dílcù VYUŽITÍ SLAMÌNÝCH DESEK VE STAVEBNICTVÍ... 49 Milan Mareš, MARSTAVeko MONITORING TISKU... 50
Úvodní slovo k semináøi Stavební a energetické využití slámy v podmínkách spoleèné zemìdìlské politiky EU Vážené dámy a pánové, jsem velice rád, že dnešní semináø se podaøilo uskuteènit, nebo jeho náplò stavební a energetické využití slámy rozšíøená o program odborných pøednášek k využívání biomasy plnì zapadá do koncepce využívání obnovitelných zdrojù a naplòuje zámìry nové zemìdìlské politiky. Nová zemìdìlská politika je charakterizována výrazným odklonem od pøímých podpor zemìdìlských produkcí a do popøedí staví komplexní rozvoj multifunkèního zemìdìlství s realizací péèe o krajinu a rozvoj venkova. Jedním z rozhodujících cílù je posílení ekonomiky podnikání a stability subjektù, které se zabývají zemìdìlskou èinností a øešením využití zdrojového potenciálu, který pøi zemìdìlské èinnosti, nebo pøi cíleném usmìrnìní zemìdìlské výroby vzniká. Zemìdìlská èinnost je velkým potencionálem obnovitelných zdrojù. Tyto zdroje však mnohdy neumíme efektivnì využít a zemìdìlci velice opatrnì pøistupují k restrukturalizaci svého podnikání. Pomìrnì dobøe je rozpracována oblast energetického využití obnovitelných zdrojù, i když vlastní realizace také probíhá pozvolna. Jsou to programy využívání biomasy k pøímému spalování a k výrobì bioplynu, využívání semene øepky olejné k výrobì MEØO a jeho uplatnìní ve smìsném palivu s motorovou naftou bionaftì a program pìstování hustì setých obilovin pro výrobu bioetanolu a jeho uplatnìní ve smìsi s motorovými benzíny. Ostatní oblasti využití obnovitelných zdrojù jsou však rozvinuty málo a nahodile. Je pøedpoklad, že využívání biomasy bude narùstat. Ministerstvem zemìdìlství jsou vytváøeny podmínky, které by mìly restrukturalizaci zemìdìlské výroby napomoci a najít nový prostor pro nepotravináøské využití zemìdìlské produkce. Vhodné podmínky v této oblasti byly vytváøeny napøíklad dotacemi v systému uvádìní pùdy do klidu. V prosazování spoleèné zemìdìlské politiky po vstupu ÈR do EU nachází podpora obnovitelných zdrojù také své místo. V Horizontálním plánu rozvoje venkova jsou to zejména cílené podpory do zatravòování ploch a podpory výsadby rychle rostoucích døevin. V Operaèním programu rozvoj venkova a multifunkèní zemìdìlství v programu prohloubení diverzifikace zemìdìlských èinností je to napøíklad opatøení výroba a zpracování biomasy pocházející z vlastní zemìdìlské èinnosti a její uvádìní na trh s podporou finanèních zdrojù EU i státu. Vìøím, že po vstupu ÈR do EU se k využívání obnovitelných zdrojù bude pøistupovat mnohem cílevìdomìji. K využití veøejnosti se dostanou takové programy jako je program stavebního a energetického využití slámy, ke kterému je dnešní semináø zamìøen a najdou se i další postupy, kde bude iniciativa využití obnovitelných zdrojù podpoøena. Ing. Oldøich Jeníèek Ministerstvo zemìdìlství, Odbor rozvoje venkova a ekologie
BIOMASA BILANCE A PODMÍNKY VYUŽITÍ V ÈR Ing. Oldøich Mužík, Ing. Zdenìk Abrham,CSc. Výzkumný ústav zemìdìlské techniky Drnovská 507, 161 01 Praha 6 Ruzynì tel.: 233022399, 233022456 Význam rozvoje obnovitelných zdrojù energie roste a stává se jednou ze základních podmínek trvale udržitelného rozvoje zemìdìlství i spoleènosti. Podle údajù UNESCO by bìhem 50 let mohl podíl energií z obnovitelných zdrojù dosáhnout až 30% celkové spotøeby, ve státech EU by tento podíl mìl v roce 2010 dosáhnout 12%. Biomasa má rovnìž význam ekologický snížení skleníkových plynù (pøedevším CO 2 ) a údržba krajiny. Další význam je v tom, že pomáhá vytváøet nová pracovní místa a to hlavnì v tìch oblastech, kde je zpravidla nejvìtší problém s nezamìstnaností. V energetické bilanci ÈR v roce 2000 èinil podíl OZE 2,2%, z toho biomasa 1,6% (pøedevším døíví a døevní odpad, ménì pak zpracování biomasy na bioplyn. Jedním z hlavních dùvodù pomalého rozvoje využití OZE je nepøíznivá ekonomika výroby tepla z biomasy ve srovnání s konkurenèním hnìdým uhlím, jehož cena je umìle udržována skrytými dotacemi. V Èeské republice se v poslední dobì stále výraznìji projevuje pøebytek zemìdìlské pùdy, která není potøebná pro produkci potravin. Podle odhadù MZe se jedná o témìø 0,5 mil ha orné pùdy a nejménì stejnì velkou rozlohu luk a pastvin. Dohromady tedy cca 1 milion ha zemìdìlské pùdy, tj. asi 28%. Využití této pùdy je tøeba právì v oblasti pìstování energetických a prùmyslových plodin. Využívání biomasy pro prùmyslové a energetické úèely je podporováno ze strany státu formou rùzných dotací. A) Podpory v roce 2003 Pro rok 2003 byl schválen státní program na podporu úspor energie a využití obnovitelných zdrojù energie, na jeho realizaci se podílejí MZe, MPO a MŽP. V resortu MZe podmínky upravuje: Naøízení vlády è. 86/2001Sb, kterým se stanoví podmínky pro podporu uvádìní pùdy do klidu. Dotace jsou stanoveny na podporu: 1. Orné pùdy neuvedené do klidu - za podmínky uvedení urèitého procenta orné pùdy do klidu (nutno si vybrat a splnit jednu z následujících podmínek): a. zatravnìní 3% o.p. b. zalesnìní 1% o.p. c. založení porostu rychle rostoucích døevin na 3% o.p. d. uvedení do klidu 5-10% o.p. Podpora èiní 200-600 Kè/ha orné pùdy neuvedené do klidu 2. Orné pùdy uvedené do klidu (podporu lze nárokovat na 5-10% (u lnu pøadného do 30%) orné pùdy. Na této orné pùdì lze pìstovat jen plodiny uvedené v pøíloze vládního naøízení. Podpora je stanovena: - øepka olejná, plodiny na zelené hnojení, byliny pro energetické úèely, konopí, len olejný finanèní podpora 5500 Kè/ha - len pøadný finanèní podpora 7000 Kè/ha Naøízení vlády è. 505/2000 Sb., kterým se stanoví: 1. podpora ménì pøíznivých oblastí - podpora se poskytuje na 1 ha obhospodaøovaných travních porostù (pøi dodržení stanoveného poètu VDJ na 1 ha) a pohybuje se : - v horských oblastech 1867 3100 Kè/ha - v ostatních ménì pøíznivých oblastech 800 2700 Kè/ha - v oblastech se specifickým omezením 666-1200 Kè/ha - v ménì pøíznivých oblastech (podle 8 odst.2) 500-2300 Kè/ha 2. podpora mimoprodukèních funkcí zemìdìlství 2.1 agroenvironmentální programy a) zmìna struktury zemìdìlské výroby zatravnìním pozemkù s ornou pùdou s cílem redukovat vodní erozi a zvýšit retenèní schopnost krajiny sazba - 6 000 Kè/ha zatravnìného pozemku 10 000 Kè/ha pøi geometrickém zamìøení jednotlivých parcel b) údržba travních porostù na zemìdìlských pozemcích sazba -1 100 Kè/ha (pøi 0,4 0,8 VDJ na 1 ha travních porostù) -1 700 Kè/ha (pøi 0,801 1,5 VDJ na 1 ha travních porostù) c) vyrovnání ztrát v rámci ekologického zemìdìlství sazba - sady, vinice, chmelnice - 3 500 Kè/ha - orná pùda - 2 000 Kè/ha - zelenina na orné pùdì - 3 500 Kè/ha - travní porosty - 1 000 Kè/ha e) podpora vèelaøství sazba - 150 Kè na 1 vèelstvo 7
2.2 podpùrné programy aktivit na ochranu životního prostøedí a) vápnìní -sazba 300 Kè/ha b) založení prvkù ekologické stability krajiny - ve výši prokázaných nákladù - max. do 100 000 Kè/ha 2.3 podpùrné programy na zmìnu struktury zemìdìlské výroby a) zalesnìní zemìdìlských pozemkù - první zalesnìní 5 8 Kè/ks - opakované zalesnìní 4 7 Kè/ks - ochrana mladých porostù 4 500-6 000 Kè/ha - zøizování oploceném 40 60 Kè/m b) založení porostù rychle rostoucích døevin - reprodukèní porost -výsadba 3 Kè/ks - oplocení 60 Kè/m - ochrana proti plevelùm 5 000 Kè/ha - produkèní porost - první výsadba 5 Kè/ks - opakovaná výsadba 1-2,50 Kè/ks - ochrana 4 000 Kè/ha Druhou èást státního programu realizuje MPO. Podpora je zamìøena na zavádìní energeticky úsporných opatøení v oblasti výroby distribuce a spotøeby energie a vyšší využívání obnovitelných zdrojù energie. Poskytování dotací je upraveno vládním naøízením è. 63/2002. Hlavní podporované oblasti ve vztahu k biomase a OZE jsou: - kombinovaná výroba tepla a elektøiny v zaøízeních na využití biomasy, - instalace souboru zaøízení pro využití OZE pro krytí energetické spotøeby obce, - výstavba a obnova zaøízení pro využití OZE (vítr, voda, slunce, tepelná èerpadla). Tøetí èást státního programu realizuje MŽP prostøednictvím Státního fondu životního prostøedí. Hlavní opatøení jsou: - byty a rodinné domky (kotle na biomasu, solární systémy) - podpora využití OZE pro zásobování energií obcí nebo èástí obcí (centrální a decentralizované systémy pro teplo a teplou vodu vèetnì rozvodù), ve školství, zdravotnictví, objektech sociální péèe, v neziskovém sektoru - kogeneraèní jednotky, kde palivem je biomasa resp. bioplyn z fermentace zemìdìlských i dalších biologicky rozložitelných odpadù - tepelná èerpadla, malé vodní elektrárny, vìtrné elektrárny, sluneèní energie B) Podpory po vstupu do EU Od roku 2004 je v souvislosti se vstupem ÈR do EU pøipravován nový systém dotací, odpovídající dohodnutým a schváleným podmínkám Spoleèné zemìdìlské politiky. Systém zahrnuje 3 hlavní druhy dotací: - pøímé platby - horizontální plán rozvoje venkova - operaèní program Zemìdìlství Pøímé platby Pøístupová smlouva umožòuje novým èlenským státùm využít pro vyplácení pøímých plateb tzv. zjednodušeného systému administrace systém SAPS, tj. vyplácení pøímých plateb na 1 ha užité zemìdìlské pùdy. Základní sazba vychází z vyjednaných kvót a unijních sazeb. Tato tzv. národní obálka èiní pro rok 2004 190,7 mil. EUR. Tato celková suma se rozdìlí rovnomìrnì na každý hektar oprávnìné výmìry zemìdìlské pùdy (tj. orná pùda, trvalé travní porosty, sady, chmelnice, vinice a zahrady). Výše platby pak vychází cca 1833 Kè na 1 ha z.p. Systém musí být uplatnìn jednotnì bez ohledu na plodinu, nelze žádnou plodinu vyjmout. Neplatí rovnìž podmínka uvádìní pùdy do klidu. Toto zprùmìròování s sebou nese urèitou nespravedlnost a tedy potøebu dalšího pøerozdìlení penìz. K omezení negativního dopadu tohoto zjednodušeného systému pøímých plateb lze využít národní systém doplòkových pøímých plateb (o maximálnì možných 30%, nesmí pøekroèit podporu v roce 2003 + 10%, nesmí pøekroèit 100% unijní sazby). Doplòkové pøímé platby - top-up V prosinci 2003 byly pro øešení doplòkových pøímých sazeb pøijaty: Zásady, kterými se stanovují podmínky pro poskytování dotací na základì 2 odst. 1 písm. a) bod 11 zákona è. 252/1997 Sb., o zemìdìlství - dosažení úrovnì pøímých plateb do zemìdìlství stanovené smlouvou o pøistoupení Èeské republiky k Evropské unii pro rok 2004 è.j.: 47337/2003-1000 Pro rok 2004 jsou podporovány tyto komodity: - orná pùda - bahnice a kozy - chmelnice - krávy bez tržní produkce mléka - osivo pícnin a lnu - skot Orná pùda Pro pìstování a využití biomasy bude mít význam pøedevším podpora orné pùdy. Smyslem této podpory je plošné, plodinové nespecifikované dorovnání pøímých plateb na hektar orné pùdy. Výše podpory je stanovena ve výši do 2500 Kè na 1 ha o.p. (v závislosti na sumì prostøedkù státního rozpoètu na tento titul, sníženou o sumu pro- 8
støedkù, které budou vyplaceny za další komodity), tj. - chmelnice - 4320 Kè/ha - osivo pícnin a lnu - 1600 Kè/t (skupina I), 7000 Kè/t (skupina II) - 10000 Kè/t (skupina III) - bahnice a kozy - 700 Kè/ks - krávy bez tržní produkce mléka - 4225 Kè/ks - skot - 850 Kè/VDJ HRDP horizontální plán rozvoje venkova Hlavním cílem HRDP je zmírnìní rozdílù v rentabilitì podnikù v pøíznivých a ménì pøíznivých podmínkách. Dále pak snížit zornìní pùdy, zabránit erozi pùdy, zlepšit údržbu krajiny, zlepšit vìkovou strukturu zemìdìlcù. Dosud se na obdobné programy vynakládalo roènì cca 2.88 mld Kè, po vstupu do EU to bude cca 6 mld Kè. HRDP má stanoveny tyto hlavní opatøení: a) pøedèasné ukonèení zemìdìlské èinnosti b) ménì pøíznivé oblasti a oblasti s environmentálními omezeními c) agroenvironmentální opatøení d) zalesòování zemìdìlské pùdy e) založení porostù rychle rostoucích døevin pro energetické úèely f) zakládání skupin výrobcù K biomase se bezprostøednì váže pøedevším: ad b) V ÈR mezi ménì pøíznivé oblasti (LFA less favoured areas) patøí hlavnì horské a podhorské oblasti, oblasti s nízkou bonitou pùdy a lokality ochrany pøírody. Po zpøesnìní je do tìchto oblastí zaøazeno 49,8% z celkového zemìdìlského pùdního fondu. Je stanovena základní prùmìrná výše vyrovnávacího pøíspìvku poskytovaného na 1 ha travního porostu takto: - horská oblast - 4 460 Kè/ha - ostatní LFA - 3 320 Kè/ha - specifické LFA - 3 420 Kè/ha V rámci tìchto oblastí bude pøíspìvek ještì dále diferencován. ad c) zahrnuje tyto dotaèní tituly: - ekologické zemìdìlství - travní porosty - 1 100 Kè/ha - orná pùda - 3 520 Kè/ha - zelenina a byliny - 11 050 Kè/ha - trvalé kultury - 12 235 Kè/ha - ošetøování travních porostù - pastviny - 2 890 Kè/ha - louky - 1 920 Kè/ha - zatravòování orné pùdy - 7 625 Kè/ha - tvorba travnatých pásù na svažitých pùdách - 9 440 Kè/ha - pìstování meziplodin (min 3% o.p. podniku) - 4 580 Kè/ha Dále je v tomto dotaèním titulu podporována péèe o trvale podmáèené a rašelinné louky, péèe o travní porosty specifikovaných ptaèích lokalit, biopásy pro zvýšení potravinové nabídky volnì žijícím živoèichùm, a dále nìkterá specifická ekologická opatøení pro ZCHÚ Moravský Kras. ad d) zalesòování zemìdìlské pùdy Cílem je vytvoøit prostor pro diverzifikaci výroby a posílení ekonomické stability zemìdìlství a venkova. Podpora je stanovena: - na založení porostu - melioraèní a zpevòující døeviny - 92 000 Kè/ha - ostatní døeviny - 74 000 Kè/ha - zajištìní porostu po dobu 5 let - 12 000 Kè/ha - náhrada za ztrátu pøíjmù ukonèením zemìdìlské èinnosti po dobu 20 let - travní porost - 4 210 Kè/ha - ostatní zemìdìlská pùda - 8 600 Kè/ha ad e) založení porostu rychle rostoucích døevin Døeviny budou využity jako obnovitelný zdroj energie. Podpora je stanovena: - reprodukèní porost - založení 75 000 Kè/ha - produkèní porost - založení 60 000 Kè/ha Operaèní program Rozvoj venkova a multifunkèní zemìdìlství Operaèní program navazuje na dosavadní program SA- PARD. Podmínkou je pøedložení vhodného projektu. Podpora z unijních prostøedkù je u projektù pøinášejících zisk cca 50%, u projektù neziskových 100%. Priorita I.: Podpora zemìdìlství, zpracování zemìdìlských produktù, lesní hospdáøství Klíèovým opatøením OP Zemìdìlství je: Opatøení 1.1 Investice do zemìdìlského majetku zemìdìlských podnikù Podopatøení 1.1.1. Investice do zemìdìlského majetku a podpora mladým zaèínajícím zemìdìlcùm. Cílem je podpora investic zamìøených na zvýšení produktivity práce, zvýšení konkurenceschopnosti a kvality produktu, snižování negativních vlivù zemìdìlské èinnosti na životní prostøedí, modernizaci a výstavbu nových objektù podle standardù EU pro chov hospodáøských zvíøat. Dále je toto opatøení zamìøeno i na podporu mladých zaèínajících zemìdìlcù. Hlavní oblasti:- zemìdìlské stroje - stroje na aplikaci kejdy a chlévské mrvy - stavební zaøízení pro skladování kejdy a chlévské mrvy - stavební úpravy a inovace technologického vybavení v chovu skotu, prasat, koní, ovcí, koz a nosnic Výše dotace pro nákup zemìdìlské techniky (vrácení stanoveného procenta investice realizované farmáøem): 9
- intenzivní oblast - farmáø nad 40 let - do 50% - farmáø do 40 let - do 55% - oblast LFA - farmáø nad 40 let - do 60% - farmáø do 40 let - do 65% Podopatøení 1.1.2. Prohlubování diversifikace zemìdìlských èinností Je orientováno na zabezpeèení transferu nových technologií ve zpracování zemìdìlských produktù, zvyšování jejich standardu a zlepšení jejich marketingu. Podporu lze poskytnout na: - investice, modernizace a rekonstrukce zaøízení na výrobu, zpracování a pøímý prodej zemìdìlských výrobkù (pøedevším maso, mléko, ryby, ovoce, zelenina, drùbež, vejce) - výrobu, zpracování a uvádìní na trh nepotravináøských výrobkù (zejména biomasa z vlastní zemìdìlské èinnosti) Koneèným produktem musí zùstat stále zemìdìlský produkt. Dále jsou souèástí OP Zemìdìlství ještì další opatøení: Opatøení 1.2 Zlepšení zpracování zemìdìlských výrobkù (zlepšení zpracování masa, mléka, ovoce, zeleniny, ryb, drùbeže a vajec) Opatøení 1.3 Lesní hospodáøství (údržba a obnova lesù po kalamitách, investice na zavádìní nových technologií v lesním hospodáøství, zalesòování zemìdìlsky nevyužívaných pùd, sdružování majitelù lesa) Priorita II.: Rozvoj venkova, rybáøství a odborné vzdìlávání Opatøení 2.1. Posílení pøizpùsobivosti a rozvoje venkovských oblastí (geodetické práce pro pozemkové úpravy, zachování zemìdìlské krajiny, zlepšení technického stavu rybnièního fondu, obnova vodohospodáøských staveb, mikroregionyí, agroturistika a investice na využívání alternativních zdrojù energie s výkonem do 5 MW) Opatøení 2.2. Odborné vzdìlávání (zabezpeèení a provádìní vzdìlávacích aktivit urèeno pouze pro UZPI) Opatøení 2.3 Rybáøství (zpracování ryb a marketing výrobkù z ryb, chov vodních živoèichù, založení producentských organizací, kontrola kvality) Priorita III Technická pomoc Opatøení 3.1 Technická pomoc (øízení, monitorování a kontrola opatøení EAGGF a FIFG, urèeno pouze pro Øídící orgán OP Zemìdìlství) C) Produkce zbytkové biomasy v ÈR Nejvíce zbytkové biomasy je produkováno v zemìdìlství. Jedná se zejména o exkrementy hospodáøských zvíøat a vedlejší produkci z rostlinné výroby, pøedevším slámu. Sláma (lépe zbytková biomasa po sklizni zrnin a olejnin) je jedním z významných a ekonomicky pøíznivých zdrojù biomasy ze zemìdìlství. Zbytková biomasa po sklizni zrnin a olejnin Jedním z významných a ekonomicky pøíznivých zdrojù biomasy ze zemìdìlské výroby je sláma. Plocha, sklizeò a výnos hlavního produktu uvedené v tabulce jsou pøevzaty z údajù ÈSÚ a produkce slámy je stanovena na základì prùmìrného výnosu hlavního produktu a koeficientu výnosu vedlejšího produktu. Bilance produkce této biomasy a možností jejího využití je uvedena v tab. 1. Biomasa z orné pùdy a trvalých travních porostù V Èeské republice se v poslední dobì stále výraznìji projevuje pøebytek zemìdìlské pùdy, která není potøebná pro produkci potravin. Podle odhadù MZe se jedná o témìø 0,5 mil ha orné pùdy a nejménì stejnì velkou rozlohu luk a pastvin. Dohromady tedy cca 1 milion ha zemìdìlské pùdy, tj. asi 28%. Využití této pùdy je tøeba hledat právì v oblasti pìstování energetických a prùmyslových plodin. Odhad dalších zdrojù biomasy je uveden v tab.2. Produkce exkrementù hospodáøských zvíøat Produkce exkrementù hospodáøských zvíøat byla odhadnuta podle poètu chovaných zvíøat a mìrné produkce exkrementù na jeden kus. Tento odhad nezohledòuje zpùsob ustájení chovaných zvíøat, jde tedy o èistou produkci exkrementù, ve které není zahrnuta použitá podestýlka (napø. zneèištìná sláma). Za poslední 3 roky došlo k mírnému poklesu poètu chovaných zvíøat a tomu odpovídá i snížení produkce exkrementù (o 5,7%). Výsledky shrnuje tabulka 3. Zbytková biomasa z tìžby døeva Dalším významným zdrojem zbytkové biomasy je lesnictví. Podle údajù ÈSÚ bylo v ÈR v roce 2002 vytìženo celkem 14 541 000 m 3 b.k. døeva (vèetnì samovýroby), z toho pøipadalo 89,5% na jehliènaté stromy. Výše uvedené údaje za posledních 5 let jsou shrnuty v tabulce 4. Z porovnání statistických údajù za poslední 5 let vyplývá, že tìžba døeva v ÈR je témìø stabilní, pøièemž má tendenci spíše k pomalému rùstu, který èinil mezi roky 1998 a 2002 pøibližnì 3,9%. Podíl zbytkové biomasy vznikající pøi tìžbì døeva, který se v souèasné dobì používá jen ve velmi omezené míøe, je tvoøen zhruba ze tøí základních druhù tìžebních zbytkù: 10
Tab.1: Produkce slámy v Èeské republice Plodina M. j. 2000 2001 2002 Prùmìr 2000-2002 Plocha [ha] 886 562 870 016 796 214 850931 Pšenice ozimá Sklizeò [t] 3 848 694 4 305 486 3 694 503 3949561 Výnos [t/ha] 4,34 4,95 4,64 4,64 P [ha] 83 873 53 220 52 616 63236 Pšenice jarní S [t] 235 413 170 594 171 970 192659 t/ha 2,81 3,21 3,27 3,10 Žito P [ha] 43 881 40 129 35 332 39781 S [t] 150 052 149 298 119 154 139501 t/ha 3,42 3,72 3,37 3,50 Jeèmen ozimý P [ha] 141 846 156 311 142 917 147025 S [t] 561 460 695 011 508 428 588300 t/ha 3,96 4,45 3,56 3,99 P [ha] 352 891 338 817 345 153 345620 Jeèmen jarní S [t] 1 067 912 1 270 600 1 284 129 1207547 t/ha 3,03 3,75 3,72 3,50 Oves P [ha] 50 117 47 802 61 026 52982 S [t] 135 858 136 363 167 708 146643 t/ha 2,71 2,85 2,75 2,77 Kukuøice na zrno Ostatní obiloviny OBILOVINY celkem Øepka Trvalé travní porosty celkem P [ha] 47 283 61 938 70 570 59930 S [t] 303 957 408 653 616 234 442948 t/ha 6,43 6,60 8,73 7,25 P [ha] 43 661 55 391 5 195 34749 S [t] 150 891 201 586 8 771 120416 t/ha 3,46 3,64 1,69 2,93 P [ha] 1 650 114 1 623 624 1 562 116 1611951 S [t] 6 454 237 7 337 589 6 770 829 6854218 t/ha 3,91 4,52 4,33 4,25 P [ha] 323 842 343 004 313 025 326624 S [t] 844 428 973 321 709 533 842427 t/ha 2,61 2,84 2,27 2,57 P [ha] 281 083 283 613 802 726 455807 S [t] 604 917 671 743 2 471 666 1249442 t/ha 2,15 2,37 3,08 2,53 Sláma obilovin využitelná pro prùmyslové a energetické úèely (40%) Sláma øepky využitelná pro prùmyslové a energetické úèely (90%) Traviny využitelné pro prùmyslové a energetické úèely (30%) Produkce slámy t/ha celkem (tis.t) 4,18 3556 3,10 196 4,91 195 3,99 587 3,50 1210 3,05 161 6,53 391 2,93 102 6398 3,34 1092 2,53 1155 2559 983 346 Celkem sláma a traviny ze zemìdìlské výroby 3888 Komentáø k tabulce: Plocha, sklizeò a výnos hlavního produktu jsou pøevzaty z údajù ÈSÚ Praha Produkce slámy je stanovena na základì prùmìrného výnosu hlavního produktu a koeficientu výnosu vedlejšího produktu. 11
Tab.2: Výhledové zdroje biomasy - z rozšíøení plochy trvalých travních porostù - 375 000 t sušiny (150 tis. ha, výnos 2,5 t/ha) - z pìstované biomasy na orné pùdì - 5 000 000 t sušiny (500 tis. ha, výnos 10t/ha) - C e l k e m - 5 375 000 t sušiny Tab.3: Produkce exkrementù hospodáøských zvíøat 2001 2002 2003 zvíøata (ks) exkrementy (t) zvíøata (ks) exkrementy (t) zvíøata (ks) exkrementy (t) Skot celkem 1 582 285 24 833 963 1 520 136 23 858 535 1 473 828 23 131 730 z toho krávy 611 395 12 273 755 596 295 11 970 622 590 322 11 850 714 Prasata celkem 3 469 802 11 398 300 3 440 925 11 303 439 3 362 801 11 046 801 z toho prasnice 287 933 1 366 242 289 195 1 372 230 282 722 1 341 516 Drùbežcelkem 28 864 561 1 369 623 29 946 846 1 420 978 26 873 408 1 275 143 z toho slepice 6 999 406 587 600 6 837 737 574 028 7 044 423 591 379 CELKEM 37 601 886 36 582 951 35 453 675 Tab.4: Tìžba døeva v ÈR v letech 1998-2002 Množství døevní hmoty 1998 1999 2000 2001 2002 tìžba døeva celkem [m 3 b.k.] 13 991 000 14 203 000 14 440 990 14 374 001 14 541 000 nahodilá tìžba [m 3 b.k.] 3 840 000 3 736 000 3 228 123 2 373 479 4 213 140 dodávky døíví[m 3 b.k.] 12 250 120 12 422 040 12 851 020 12 680 020 13 010 020 - tenké stromy z výchovných zásahù, - zbytky po tìžbì mýtních jehliènatých porostù (vìtve, vršky), - zbytky po manipulaci a tøídìní surového døíví v manipulaèních skladech. Lesní štìpky vzniklé z výše uvedených tìžebních zbytkù jsou tedy rùznorodou surovinou, která obsahuje komponenty døíví, kùry, jehlièí a listové zelenì, drobné vìtvièky a nedøevìné pøímìsi. Pro urèení množství zbytkové biomasy z tìžby døeva byl proveden výpoèet podle rozdìlení produkované dendromasy na jednotlivé èásti (vršek, vìtve, kmen, paøez a koøeny). Z množství vytìženého døeva v roce 2002, rozdìlení vyprodukované dendromasy a zohlednìní zpracovatelnosti vrškù a vìtví dostaneme potenciální množství štìpky pøibližnì 4,6 mil. m 3 b.k. Pøi výrazné pøevaze tìžby jehliènanù a jejich prùmìrné mìrné hmotnosti v surovém stavu 270 kg.m -3 (s obsahem vody 50%) docházíme k množství v ÈR vyprodukované zbytkové dendromasy z tìžby døeva cca 1,2 mil. t roènì. Produkce biologicky rozložitelných odpadù Stále významnìjším zdrojem zbytkové biomasy jsou biologicky rozložitelné odpady (BRO), tedy odpady, které podléhají aerobnímu nebo anaerobnímu rozkladu. Mezi biologicky rozložitelné odpady patøí zejména komunální BRO, zemìdìlské, zahradnické a lesnické BRO, BRO z potravináøského prùmyslu, papírensko - celulózaøského prùmyslu, ze zpracování døeva, z kožedìlného a textilního prùmyslu, papírové a døevìné obaly, èistírenské a vodárenské kaly. Souhrnná produkce tìchto odpadù v roce 2001 rozdìlená podle skupin katalogu odpadù a množství BRO v jednotlivých skupinách jsou uvedeny v tabulce. Údaje o produkci odpadù, uvedené v tabulce 5 byly získány ze dvou na sobì nezávislých zdrojù. Prvním z nich je Informaèní systém odpadového hospodáøství (ISOH, døíve ISO) zpracovávaný Centrem pro hospodaøení s odpady (CeHO) a druhým zdrojem informací o produkci odpadù je Èeský statistický úøad (ÈSÚ). 12
Tab.5: Produkce biologicky rozložitelných odpadù Produkce odpadù z vybraných skupin odpadù 02000000 Odpady z primární produkce zemìdìlské a zahradnické, z lesního hospodáøství, z rybáøství a z výroby a zpracování potravin 03000000 Odpady ze zpracování døeva % BRO množství (t) dle ISOH množství (t) dle ÈSÚ celkem BRO celkem BRO 92,2 6 392 639 5 894 348 10 665 159 9 833 277 81,3 820 616 667 404 775 045 630 112 04000000 Odpady z kožedìlného a z textilního prùmyslu 38,5 53 433 20 593 57 849 22 272 15000000 Odpadní obaly, sorbenty, èisticí tkaniny, filtraèní materiály a ochranné tkaniny jinde neuvedené 17000000 Stavební a demolièní odpady 27,7 212 131 58 693 133 384 36 947 0,3 8 482 248 26 079 11 339 746 34 019 19000000 Odpady ze zaøízení na úpravu odpadù, ze zaøízení ke zneškodòování odpadù, z èistíren odpadních vod 26,4 1 468 372 387 149 2 147 647 566 979 a z vodárenství 20000000 Odpady komunální a jim podobné odpady ze živností, z úøadù a z prùmyslu, vèetnì oddìlenì sbíraných 46,9 3 975 952 1 866 458 1 676 059 786 072 složek tìchto odpadù Úhrnné množství odpadù v pøehledu 21 405 391 8 920 724 26 794 889 11 909 678 Nejvýznamnìjší èást BRO pøedstavují odpady z primární zemìdìlské a zahradnické produkce, které zaujímají podle ÈSÚ témìø 80% veškerého BRO, ISOH uvádí necelých 60%. Skuteèné množství tìchto odpadù, resp. vedlejší zemìdìlské produkce, je ještì øádovì vyšší než uvádìjí statistiky, jak bylo uvedeno výše. Významný potenciál pro budoucí materiálové a energetické využívání v sobì zahrnují také biologicky rozložitelné komunální odpady (BRKO). BRKO tvoøí asi 40% podíl smìsného komunálního odpadu. Plán odpadového hospodáøství ÈR stanovuje postupné snižování skládkování BRKO v souladu se smìrnicí Rady 1999/31/EC o skládkování odpadu, která vyžaduje snížení podílu organických odpadù jdoucích na skládky v jednotlivých letech, aby podíl této složky èinil v roce 2010 nejvíce 75% hmotnostních, v roce 2013 nejvíce 50% a v roce 2020 nejvíce 35% hmotnostních z celkového množství BRKO vzniklého v roce 1995. Tyto legislativní opatøení by mìli v budoucnosti pøispìt ke zvýšení využití BRKO. Produkce vybraných BRKO je shrnuta v tabulce 6. D) Závìr Z uvedeného struèného pøehledu bilance zbytkové biomasy a biologicky rozložitelných odpadù vyplývá, že se jedná o znaèné množství hmoty a tedy i o potenciálnì významné zdroje energie. Uvedené problematice je vìnována znaèná pozornost ve výzkumných projektech ve VÚZT. Projekty jsou zamìøeny na objektivizaci informací o zdrojích biomasy a biologicky rozložitelných odpadù, na výzkum jejich vlastností a na možnosti jejich energetického a prùmyslového využití. Tento pøíspìvek vznikl v rámci øešení projektu NAZV MZe ÈR è.qf 3153 Energetické využití odpadù z agrárního sektoru ve formì standardizovaných paliv. 13
Tab.6: Produkce komunálních biologicky rozložitelných odpadù 20 - Odpady komunální a jim podobné odpady ze živností, z úøadù a z prùmyslu, vèetnì oddì lenì sbíraných složek tì chto odpadù % BRO množství (t) BRO (t) dle ISOH dle ÈSÚ dle ISOH dle ÈSÚ 20010100 Papír a/nebo lepenka 100 230 969 120 436 230 969 120 436 20010700 Døevo 100 14 271 9 203 14 271 9 203 20010800 Organický, kompostovatelný kuchyòský odpad (vèetnì olejù na smažení a 100 57 614 10 978 57 614 10 978 kuchyòského odpadu z jídelen a restaurací) 20011000 Odìv 75 3 353 40 2 515 30 20011100 Textilní materiál 75 2 916 2381 2 187 1 786 20010000 Odpad získaný oddì leným sbì rem 309 123 143 038 307 556 142 433 20020100 Kompostovatelný odpad 100 96 572 33 488 96 572 33 488 20020300 Ostatní nekompostovatelný odpad 20 93 863 47 714 18 773 9 543 20020000 Odpady z údržby zelenì v zahradách a parcích (vèetnì 190 435 81 202 115 345 43 031 høbitovù) 20030100 Smìsný komunální odpad 40 2 478 365 533 087 991 346 213 235 20030200 Odpad z tržiš 80 14 576 2 152 11 661 1 722 20030400 Kal ze septikù a/nebo žump, odpad z chemických toalet 80 550 688 557 156 440 550 445 725 20030000 Ostatní odpad z obcí 3 043 629 1 092 395 1 443 557 660 682 Úhrnné množství odpadù v pøehledu 3 543 188 1 316 635 1 866 458 846 146 14
HLAVNÍ FORMY VYUŽITÍ BIOMASY Ing. Jaroslav Kára, CSc. Výzkumný ústav zemìdìlské techniky Praha Drnovská 507, 161 01 Praha 6 Ruzynì tel.: 233022334 Energie z biomasy V celosvìtovém mìøítku se v souèasné dobì pohybuje podíl obnovitelných zdrojù energie na energetické bilanci kolem 18 %. Ve vyspìlých státech - státy severu (poèítají se sem severní Amerika, východní a západní Evropa, Japonsko, Austrálie a Nový Zéland) je to asi 9 % a v ménì vyvinutých zemích - státy jihu (zahrnují nesourodé spoleèenství Latinské Ameriky, severní Afriky, Afriky, Indie, Èíny, zbytek Asie a Oceánii) asi 39 %. Na bilanci obnovitelných zdrojù energie se biomasa podílí ve vyspìlých státech severu 54 % a v rozvíjejících se státech jihu 75 %, celosvìtový prùmìr je 66 %. Obnovitelné zdroje energie (OZE) v posledním období zaèínají tvoøit v mnoha zemích pomìrnì významnou èást primárních energetických zdrojù. Pro nás jsou srovnatelné zemì EU. EU si dala za cíl do roku 2010 pokrýt z obnovitelných zdrojù 12 % primární energetické bilance. V souèasnosti èiní tento podíl za evropskou patnáctku 7 %. Zatím nejvìtších úspìchù dosáhly Švédsko, Finsko a Rakousko, kde tento podíl pøesahuje 20 %. Pro výrobu elektrické energie z OZE byl EU stanoven cíl 22 % podílu na celkové bilanci do roku 2010. V pøístupovém protokolu z Atén se Èeská republika zavázala do roku 2010 zajistit podíl OZE na energetické bilanci 6 % a podíl OZE na výrobì elektrické energie 8 %. Zajímavý je i tlak na využívání biopaliv pro pohon motorových vozidel, viz rozhodnutí Rady EU è. 93/ 500 EEC ze dne 13. 9. 1993 (Dodatek I, písm. C): Zajištìní 5 % podílu na trhu z celkové spotøeby paliv pro motorová vozidla biopalivy. Pro dosažení tohoto cíle je tøeba vyprodukovat v r. 2005 celkem 11 mil. t biopaliv (v tunách mìrného paliva). Vùdèími zemìmi v Evropì pøi zavádìní motorových biopaliv jsou Francie, Itálie, Nìmecko, Rakousko a Švédsko, za program energetického využití øepky se však nemusíme v ÈR stydìt, rozhodnì patøíme do evropské špièky. Biomasa ze zemìdìlské výroby a venkovských sídel je zámìrnì pìstovaná jako výsledek zemìdìlské a lesnické výrobní èinnosti a odpadní. Pro získávání energie se využívá: a) Biomasa zámìrnì pìstovaná k tomuto úèelu: cukrová øepa, obilí, brambory, cukrová tøtina (pro výrobu etylalkoholu), olejniny (z nich nejvýznamnìjší je øepka olejná pro výrobu surových olejù a metylesterù), energetické døeviny (vrby, topoly, olše, akáty a další stromové a keøovité døeviny). b) Biomasa odpadní - Rostlinné zbytky ze zemìdìlské prvovýroby a údržby krajiny: kukuøièná a obilná sláma, øepková sláma, zbytky z luèních a pastevních areálù, zbytky po likvidaci køovin a lesních náletù, odpady ze sadù a vinic. - Odpady z živoèišné výroby: exkrementy z chovù hospodáøských zvíøat, zbytky krmiv, odpady mléènic, odpady z pøidružených zpracovatelských kapacit. - Komunální organické odpady z venkovských sídel: kaly z odpadních vod, organický podíl tuhých komunálních odpadù, odpadní organické zbytky z údržby zelenì a travnatých ploch. - Organické odpady z potravináøských a prùmyslových výrob: odpady z provozù na zpracování a skladování rostlinné produkce, odpady z jatek, odpady z mlékáren, odpady z lihovarù a konzerváren, odpady z vinaøských provozoven, odpady z døevaøských provozoven (odøezky, hobliny, piliny). - Lesní odpady (dendromasa): døevní hmota z lesních probírek, kùra, vìtve, paøezy, koøeny po tìžbì døeva, palivové døevo, manipulaèní odøezky, klest. Zpùsoby využití biomasy k energetickým úèelùm Zpùsob využití biomasy k energetickým úèelùm je do znaèné míry pøedurèen fyzikálními a chemickými vlastnostmi biomasy. Velmi dùležitým parametrem je vlhkost, resp. obsah sušiny v biomase. Hodnota 50 % sušiny je pøibližná hranice mezi mokrými procesy (obsah sušiny je menší než 50 %) a suchými procesy (obsah sušiny je vìtší než 50 %). Z principiálního hlediska lze rozlišit nìkolik zpùsobù získávání energie z biomasy: a) termochemická pøemìna biomasy (suché procesy pro energetické využití biomasy): * spalování biomasy * zplyòování * pyrolýza b) biochemická pøemìna biomasy (mokré procesy pro energetické využití biomasy): * alkoholové kvašení * metanové kvašení c) fyzikální a chemická pøemìna biomasy: * mechanicky (štípání, drcení, lisování, briketování, peletování, mletí a pod.) * chemicky (esterifikace surových bioolejù) d) získávání odpadního tepla pøi zpracování biomasy (napø. pøi kompostování, aerobním èištìní odpadních vod, anaerobní fermentaci pevných organických odpadù apod.). 15
Pøestože existuje více zpùsobù využití biomasy k energetickým úèelùm, v praxi pøevládá ze suchých procesù spalování biomasy, z mokrých procesù výroba bioplynu anaerobní fermentací. Z ostatních zpùsobù dominuje výroba metylesteru kyselin bioolejù získávaných v surovém stavu ze semen olejnatých rostlin. Biomasa využitelná k energetickým úèelùm v Èeské republice Bioplyn Výroba a využití bioplynu Výroba bioplynu je bakteriální štìpení organické hmoty na metan. Smìs anaerobních bakterií umožòuje metanogenní proces. Metanogeneze má teplotní rozsah 10 až 60 o C. Teplota prostøedí je hlavním parametrem, který urèuje úroveò látkové výmìny a tím i množení mikroorganismù. Podle druhù mikrobiálních kultur, které se podílejí na tvorbì bioplynu ve fermentoru se proces dìlí na 1. Psychrofilní - probíhá pøi teplotách 10-20 o C. 2. Mezofilní - probíhá pøi teplotách 20-40 o C 3. Termofilní - optimum pøi teplotách 50 až 55 o C. Pøi srovnání teplotního režimu procesu výroby bioplynu docházíme k závìru, že nejvìtší relativní produkce bioplynu je v termofilní oblasti. Teplotní režim je dùležitý pro ekonomickou kalkulaci, nebo èást bioplynu musí být spotøebována pro ohøev fermentoru na procesní teplotu. Pøi dobrém návrhu bioplynové stanice se spotøebovává asi 30 % vyrobeného bioplynu. Pøi špatnì navržené a provedené izolaci se mùže spotøebovat až 80 % bioplynu. U tuhých substrátù záleží na dobrém nábìhu procesu a pøípadné izolaci fermentaèního zvonu, aby byla dodržena vhodná provozní teplota. Technologické postupy lze v této problematice rozdìlit do dvou základních typù, a to dle druhu zpracovávaných substrátù ( zpracování tuhých substrátù, t.j. pøedevším chlévská mrva a zpracování tekutých substrátù, t.j. pøedevším kejda prasat nebo skotu). Bioplyn, ekologie a energetika Výroba bioplynu z odpadní biomasy pomáhá øešit lokální i plošné ekologické problémy. Patøí mezi nì i hospodaøení s organickými odpady, vznikajícími jako vedlejší produkty zemìdìlské a potravináøské výroby. Mezi hlavní zdroje organického zneèištìní, pocházejícího ze zemìdìlské výroby, patøí exkrementy hospodáøských zvíøat všeho druhu. Na jedné stranì jsou nezastupitelným faktorem ve zvyšování úrodnosti pùdy a výživì rostlin, na druhé stranì rozkladnými produkty pùsobí nepøíznivì na životní prostøedí. Zneèištìní od 1 VDJ odpovídá v komunální sféøe zneèištìní od 32 obyvatel. (Jeden pavilón na výkrm 1 000 ks prasat takto zpùsobuje zneèištìní odpovídající zneèištìní od 5 333 ekvivalentních obyvatel.) Poèetní stavy hospodáøských zvíøat vykazují v posledním období pokles, nikoliv však takový, aby byl problém exkrementù uspokojivì vyøešen. Proto jsou hledány rùzné zpùsoby zpracování a využití exkrementù, odpovídající technologickým a ekologickým požadavkùm. Ve spojení s dalšími zpùsoby využití biomasy k energetickým úèelùm v zemìdìlství to mùže pøedstavovat nouzový zdroj energie pro zabezpeèení nejnutnìjšího chodu živoèišné výroby v pøípadì náhlé poruchy zásobování ropnými produkty. Anaerobní fermentace vlhkých organických materiálù je vhodná pro zemìdìlské úèely proto, že komplexnì øeší základní tøi problémy zemìdìlské prvovýroby: 1. Získání bioplynu jako doplòkového zdroje energie 2. Zabezpeèení produkce kvalitních organických hnojiv pro rostlinnou výrobu 3. Zlepšení životního prostøedí v objektech živoèišné výroby a jejich okolí. Aktuální situace ve využívání bioplynu v zemìdìlství v Èeské republice V letech 1982 1992 probíhalo øešení výzkumného projektu zamìøeného na využití exkrementù z velkochovù hospodáøských zvíøat pro výrobu bioplynu. V rámci tohoto projektu byly s významnou státní podporou realizovány experimentální bioplynové stanice pro zpracování zemìdìlských tuhých i tekutých odpadù, z nichž nìkteré pracují s pùvodní technologií ještì dnes. Jejich pøehled je uveden v tabulce (bioplynová stanice v Tøeboni byla vystavìna mimo tento program). Potøeba bioplynových stanic pro aktuální potøeby likvidace odpadù ze živoèišné výroby je øádovì 200 až 300. Mohou však zpracovávat i pøebytky produkce rostlinné výroby a ostatní biologicky rozložitelné materiály z komunální sféry a potravináøského prùmyslu. V komunální sféøe pokraèují rekonstrukce a výstavby èistíren odpadních vod s možností získat státní podporu z Ministerstva životního prostøedí, pøípadnì z dalších finanèních zdrojù. Ze stejných zdrojù je možné získat podporu i na výstavbu bioplynových stanic. Komunální skládky tuhých domovních odpadù jsou již èasto vybavovány systémy na jímání a využití bioplynu. Bionafta jako palivo pro pohon vznìtových motorù Základní vlastnosti Na samém poèátku realizace OLEOPROGRAMU projektu zpracování øepky na motorové alternativní palivo v roce 1991 byl v Èeské republice význam pojmu bionafta totožný s MEØO. Pùvodnì se totiž uvažovalo s využíváním èistého MEØO ve vznìtových motorech (tak je tomu stále v Rakousku a Nìmecku). Bìhem prùbìhu realizace OLEOPROGRAMU došlo pod tlakem technických a ekonomických podmínek k jednoznaènému nástupu využívání smìsného paliva pro vznìtové motory, s obsahem 30-36 hmotnostních % MEØO. Dalšími složkami jsou ropné produkty vybrané tak, aby smìsné palivo splnilo podmínku biologické rozložitelnosti 90 % za 21 dní podle testu CEC. Široká veøejnost v prùbìhu posledních 16
Tab.1: Základní údaje o zemìdìlských bioplynových stanicích v ÈR BIOPLYNOVÁ STANICE NÁZEV FERMENTOVANÝ MATERIÁL m 3.den -1 OBJEM FERMENTORU m 3 PRODUKCE BIOPLYNU m 3.den -1 TEPLOTA FERMENT. C VYUŽITÍ BIOPLYNU INVEST NÁKLADY tis. Kè ZAHÁJENÍ PROVOZU Rok Tøeboò ÈOV P/È 200/40 3200+2800 4000 až 6000 39 41 Kogenerace 42 000 1973 Kromìøíž P/È 180/100 2 x 9802 x 3500 3800 35 40 Teplo - 1985 Kladruby ZD P/M 100 2 x 1200 2200 39 41 Kogenerace 36 000 1989 Plevnice ÈOV P 80 2 x 1100 1700 39 41 Kogenerace 14 000 1991 Mimoò P 120 2 x 1800 3500 42 45 Kogenerace - 1994 Šebetov P 120 2 x 2000 2000 39 41 Kogenerace - 1993 Trhový Štìpánov P/K 10/10 1 x 700 1000 42 44 Kogenerace 17 800 1994 Jindøichov ZD S/M 21tun 6 x 85 600 35 40 Kogenerace 5 500 1989 Výšovice ZD S/M 11t 8 x 180 350 35 40 Teplo 3 500 1987 Hustopeèe ZD S/M 44t 8 x 170 1200 35 40 Teplo 8 500 1986 Skalice SDP K/P 170 2 160 2 700 37 48 000 1993 Ó VÚZT Praha 2003 Zkratky: P kejda prasat, K kejda skotu, È èistírenský kal, S - slamnatý hnùj, M chlévská mrva let nazývá bionaftou jak pùvodní èisté MEØO, tak i smìsné palivo s obsahem MEØO. Pro svoji obsahovou nejednoznaènost se proto termín bionafta v technické dokumentaci vùbec nepoužívá. Technické normy ÈSN ve svojí nynìjší podobì uznávájí pouze termíny: metylestery øepkového oleje (MEØO) smìsné palivo pro vznìtové motory s obsahem metylesteru øepkového oleje (nad 30% hm. MEØO, max. 36% hm. MEØO) Metylester kyselin øepkového oleje (MEØO) se sice chemicky liší od ropných produktù, avšak jeho hustota, viskozita, výhøevnost a prùbìh spalování se motorové naftì velmi pøibližují. MEØO se ve srovnání s motorovou naftou vyznaèuje vcelku pozitivním vlivem na životní prostøedí. MEØO vykazuje podstatnì lepší parametry ve srovnání s motorovou naftou v emisích CO 2, SO 2 a kouøivosti. Mírnì vyšší mohou být pouze emise NO x, což lze eliminovat seøízením motoru. Provozní pøechod na metylester (a naopak) usnadòuje neomezená mísitelnost s motorovou naftou. Na rozdíl od motorové nafty je cítit výfukové plyny po metylesteru spáleném v motoru výraznìji (zápach smažení hranolkù). Urèitým problémem je èásteèné zøedìní motorového oleje pøi použití MEØO; krátkodobì lze volit nižší intervaly výmìny motorového oleje (napø. 150 Mh oproti intervalu 250 Mh), u motorù Zetor to je na 100 Mh a u pøeplòovaných motorù Zetor 160 Mh. Nìkteøí zahranièní výrobci (u traktorù napø JOHN DEERE a VALMET) se však uvedeným zpùsobem nejistí a intervaly výmìny motorových olejù ponechávají jako u motorové nafty. MEØO je letním palivem. K urèitým problémùm se startováním dochází již pøi teplotì pod + 5 o C. Pod bodem mrazu vyvstávají problémy s dopravou paliva z nádrže k motoru (hlavnì v palivovém filtru) a pøi startování studeného motoru. Proto musí být MEØO pøizpùsoben zimnímu provozu pøidáním vhodných aditiv. Tyto problémy byly odstranìny formulací smìsného paliva s obsahem pøes 30 % metylesteru øepkového oleje SNM 30 (dnes je obsah metylesteru ve smìsném palivu stanoven na 31 %). Tato smìs se chová prakticky jako klasická motorová nafta. Øepka oleoprogram, souèasný stav V souèasné dobì je v provozu kolem patnácti fungujících výroben MEØO, které mají v souèasné dobì výrobní kapacitu asi 150 tisíc tun roènì (to znamená potøebnou pìstební plochu 150 tis. ha øepky), výrobní kapacity však nejsou plnì využity, v roce 2002 bylo vyrobeno 104 000 t, v evropském mìøítku je to však daleko nejvyšší využití výrobní kapacity. Samotný MEØO si z ekonomických dùvodù nemùže zajistit odbyt. Uplatnìní našel ve smìsném palivu.. Vlivem dotaèní podpory nepotravináøského užití øepky olejné z rozpoètu MZe ÈR došlo v roce 2000 poprvé k vysokému využití zpracovatelských kapacit, na jejichž realizaci poskytl stát do výše 80% celkových investièních nákladù bezúroèné návratné pùjèky. Celkový rozsah takto poskytnutých prostøedkù pøedstavoval 721,54 mil. Kè. V roce 2002 pøi celkové spotøebì motorové nafty v ÈR 2,66 mil. t (nárùst oproti roku 2001 0,8 %) byl podíl spotøebovaného MEØO v ÈR 2,74 % (podíl smìsného paliva na spotøebì motorové nafty èinil 8,9 %.). 17
Využití maziv na bázi rostlinných olejù Ceny nìkterých druhù maziv na bázi rostlinných olejù se prakticky vyrovnají svým ropným konkurentùm. U jiných je stále cena asi o 40 % vyšší. Podle zpùsobu využití by se dal oèekávat podíl biologicky odbouratelných rostlinných maziv asi 10 %. To by v ÈR znamenalo asi 20 tis. t za rok. Z údajù výrobcù se skuteèný podíl na trhu jeví podstatnì menší. Bioetanol pro paliváøské využití Bioetanol pro zážehové motory Souèasná spotøeba automobilních benzínù je kolem 2 milionù tun. Automobilní benziny se vyrábìjí již pouze bezolovnaté, více než polovinu spotøeby tvoøí benziny typu Natural. Pro užití paliváøského bioetanolu jsou dvì možnosti, pøimíchávání 5 % etanolu, nebo 15% ETBE do benzinù. Pøi souèasné výrobní kapacitì lihovarského prùmyslu asi 650 000 hl èistého lihu (65 000 m 3 ) to pøedstavuje nárùst výrobní kapacity v nejoptimálnìjší variantì na pøibližnì dvojnásobek, pøi aplikaci bioetanolu v motorové naftì až trojnásobek. Tato optimální varianta má však technická, legislativní, ale zejména obchodní omezení (je nutné poèítat s dovozy benzínu). Z hlediska zpracovatelù v petrochemickém prùmyslu i prodejcù je vhodnìjší pro benziny použití ETBE. Proto se pøedpokládá pøednostní uplatnìní bioetanolu ve formì ETBE (jeho produkce se pøedpokládá v èeském petrochemickém prùmyslu). Asi 90 % lihu se vyrábí z melasy. Intenzifikací výroby a využitím nìkterých nových výrobních kapacit, i na zpracování obilní suroviny je možné pokrýt poèátek programu. Další rozvoj bioetanolového programu vyžaduje výstavbu dalších moderních jednotek zejména na zpracování obilí. Obilní výpalky z lihovarù budou využity jako velmi kvalitní bílkovinný komponent krmných smìsí. Rekonstruované i novì postavené lihovary by mìly být univerzální, jak pro zpracování obilí tak i cukrové øepy. Zatím se pøedpokládá výroba pøibližnì jedné poloviny paliváøského etanolu z obilí a druhé poloviny z cukrovky. Další možností výroby etanolu je výroba cukrù pro alkoholové kvašení z celulozních materiálù pomocí hydrolýzní technologie. Probíhající výzkumné práce jsou v tomto smìru nadìjné. Nutné podmínky pro uskuteènìní bioetanolového programu Základem je zproštìní spotøební danì za podíl bioetanolu obsaženého v motorovém palivu. Dále je pro zdárný rozbìh programu nutné státem dotovat rozdíl v cenì suroviny z fosilního zdroje (ropné deriváty a výroba metylalkoholu) a obnovitelného zdroje tj. bioetanolu. V roce 2003 je pøedmìtem podpory kvasný líh z obilí pro výrobu mororových paliv: a) K výrobì lihobenzinové smìsi kvasný líh surový, dokap, úkap, technický líh, bezvodý líh, pro všechny druhy benzínù. Podpora podle kategorie lihu od 3 do 7 Kè na litr etanolu. b) K výrobì ETBE kvasný líh bezvodý, pro všechny druhy benzínù. Podpora 8 Kè na litr etanolu. Pokud bude výroba bioetanolu optimalizována, využity odpadní obilní výpalky a CO 2, ceny surovin budou konstruovány jak je obvyklé v EU (kvotace, cenové intervence), bude možné vyrobit litr lihu levnìji a dotace se sníží. Zatím se použití bioetanolu jako komponentu automobilních benzínù rozjíždí velmi pomalu, souèasná podpora tento proces mùže urychlit. Využití bioetanolu pro pohon vznìtových motorù Z technického hlediska je možné formulovat smìsná paliva pro vznìtové motory s obsahem 15 % bioetanolu bez nutnosti úprav motorù, nutná je ovšem úprava palivové soustavy. Bioetanol by mohl být využit i pro výrobu etylesterù øepkového oleje - EEØO. Etylester mùže být pøimícháván v objemu 31% jako náhrada MEØO do smìsného paliva. Smìsná paliva si zachovávají øadu výhod èistých biopaliv, tj. snížení škodlivých emisí a dobrou biologickou odbouratelnost. Použití takovýchto smìsných paliv by mìlo svoje opodstatnìní v ekologicky exponovaných oblastech, jako je mìstská autobusová doprava, ochranná pásma hygienické ochrany vod, chránìná krajinná území, lesní práce, lodní doprava atd. Pøi výrobì a užití takových paliv je však nutné vyøešit ještì øadu technických, ekonomických a legislativních problémù. Spalování døevní hmoty a biomasy ze zemìdìlské výroby Souèasný stav Energetický potenciál spalitelných materiálù biologického pùvodu ze zemìdìlské výroby a domovního odpadu, které se vyskytují v ÈR a které vìtšinou až dosud nebyly k energetickým úèelùm využívány, je znaèný. K nim jsou blízké i odpady z tìžby a zpracování døeva, evetuelnì i z pìstìní (probírek) lesa. Jejich spoleèným znakem je znaèná rozptýlenost po území státu, avšak relativní blízkost a využitelnost v rámci venkovského osídlení a zemìdìlských podnikù. Odhaduje se, že by mohly krýt 40-50 % výroby tepla pro vytápìní bytù na venkovì a sušárenské potøeby v zemìdìlství, respektive, že by mohly nahradit tímto podílem pøedevším hnìdé uhlí. V souèasné dobì zùstává nevyužita znaèná èást produkce slámy ve stozích, kde postupnì podléhá zkáze. Je to dùsledek vysokého podílu obilovin na orné pùdì, vysokého podílu bezstelivového ustájení dobytka a v neposlední øadì i omezení jeho chovu. V lesích leží nevyužito mnoho døevního odpadu, který je zdrojem nemocí a škùdcù lesa. Domovní odpad, jehož spalitelný podíl neustále v dùsledku trvalého zlepšování obalù stoupá, se obtížnì deponuje v ekologicky již neúnosných skládkách. Obecnì zatím není spalování biomasy rozšíøeno tak, jak by odpovídalo pøírodním podmínkám a technologickým možnostem našich výrobcù. Pøíèin tohoto stavu je více, jednou z nich je až dosud stále levná tradièní energie, která nedovoluje ekonomické využívání netradièních zdrojù. 18
Zaøízení na spalování biomasy Pokud se týká technické úrovnì a výroby zaøízení na spalování biomasy je situace pomìrnì dobrá. V souèasné dobì se pro spalování biomasy vyrábí široký sortiment zaøízení. Jsou to jednak lokální topidla, krbová kamna, kotle pro ústøední vytápìní objektù s výkonem do 500 kw a pak velká spalovací zaøízení pro blokové kotelny a centrální výtopny o výkonech øádovì nìkolik megawatù. Podle støízlivých odhadù je v Èeské republice v provozu asi 40 000 kusù kotlù na døevo pro vytápìní rodinných domkù o výkonu 25-75 kw. Centrální zdroje tepla v obcích o výkonech do 500 kw jsou v poètu kolem 60, s výkonem pøes 1 MW jsou dnes pøibližnì v dvacetisedmi lokalitách. Technologické zdroje tepla na biomasu o výkonech pøes 200 kw jsou asi ve 450 provozech. Velký rozvoj bioenergetiky pøedpokládáme zejména pøi budování centrálních výtopen v obcích a pøi rekonstrukcích technologických zdrojù tepla malých a støedních podnikù ve venkovských oblastech s dostupnými zdroji biomasy. Energetické plodiny pro pøímé spalování Zatím jediná cesta, kde není bezpodmíneènou nutností vázat využití zemìdìlské produkce legislativními a obchodními vztahy s ostatními resorty a podnikat složité legislativní kroky, jak tomu bylo u bionafty a bioetanolu, je pøímé spalování pevných biopaliv. Svým charakterem se jedná o místní (regionální) energetický zdroj, jehož využití je v plné moci zemìdìlských i dalších podnikatelských subjektù a místní samosprávy. V první fázi projektu využití nepotravináøské produkce biomasy pro spalování by se jednalo o pøímé spalování slámy i celých rostlin obilovin, pozdìji rychlerostoucích døevin (topoly, vrby) a jiných rostlin (š ovík Uteuša, køídlatka, miscantus a jiné).pøi spalování celých rostlin obilovin je možné poèítat s výnosem kolem 10 12 t.ha -1 (o 11 t.ha -1 ). Výnosy rychlerostoucích døevin a š ovíku Uteuša se budou podle druhu døeviny a stanovištì pohybovat mezi 10 15 t sušiny na hektar (o 12,5 t.ha -1 ). Obiloviny, energetické plodiny a døeviny mohou relativnì s malými problémy z hlediska osevního postupu nahrazovat ostatní plodiny do souètu až 500 tis. ha. Pøi ploše energetických plodin 200 tis. ha v pomìru obiloviny, rychlerostoucí døeviny 1:1 je možné oèekávat roèní sklizeò 1,1 mil. tun obilovin a 1,25 mil. tun rychlerostoucích døevin. Pro obiloviny svìdèí zkušenosti a stávající strojní vybavení podnikù (vysokotlaké lisy na velké hranaté balíky, manipulaèní a dopravní technika, skladovací prostory - zejména velkokapacitní seníky). Rychlerostoucí døeviny vyžadují vyšlechtìní vhodných odrùd topolù pro naše podmínky, zvládnutí množení sadby a její mechanizované sázení. Zajištìní skliznì rychlerostoucích døevin vyžaduje u moderních výkonných samojízdných øezaèek upravit žací ústrojí instalací podøezávacích pil a zpevnit øezací ústrojí. Komerènì takovouto úpravu nabízí pouze firma Claas pro øezaèku Jaguar. Z hlediska nákladù je pak nutné využití takového stroje na ploše nejménì 200-300 ha roènì. Dùležité je i uskladnìní sklizené štìpky z rychlerostoucích døevin, aby nedocházelo ke zbyteèným ztrátám plesnivìním a napadením døevokaznými houbami, vhodné skladovací prostory by mohly nabídnout již zmínìné velkokapacitní seníky. Další možností zpracování energetických plodin je výroba briket a pelet. Relativnì bezproblémové je zpracování døevních odpadù, energetické plodiny a sláma obilovin jsou vhodné pro výrobu briket, výrobu pelet nelze doporuèit plošnì. Hlavním problémem je øádovì vyšší obsah popela ve stébelninách a energetických plodinách (5 a více %) ve srovnání se døevem (1-2 %). Velké množství nahromadìného popela je pøíèinou nerovnomìrného hoøení v relativnì malém prostoru hoøáku, nižšího topného výkonu zaøízení a zvýšení emisí ve spalinách. Tento problém se øeší ve spolupráci s výrobci kotlù. Zdroje energeticky využitelné biomasy v ÈR (venkov) Ve venkovských regionech, vèetnì menších mìst, žije 40 % obyvatelstva, tj. asi 4 mil. obyvatel, na jednoho pøipadá 150 až 300 kg spalitelného odpadu za rok, tj. asi 0,4 až 0,8 kg za den. Spalitelný odpad z obchodù, podnikù a staveb èiní asi 1 mil. tun. Celková tìžba z lesù v ÈR èiní v posledních letech 10 mil.m 3 døevní hmoty (v hroubí bez zbytkù ponechaných v lese). Celková výroba slámy obilovin èiní v posledních letech cca 10 mil. tun, výroba øepkové slámy èiní pøes pùl mil.tun. Pro energetické úèely lze zpracovat asi 2,5 mil tun slámy. Podle až dosud zpracovaných podkladù lze pro venkovské regiony poèítat v nejbližších letech s tímto maximálním množstvím spalitelných druhù biomasy: odpadové døevo z lesù....1,25 mil.tun sláma obilovin a øepky... 2,5 mil.tun rychlerostoucí døeviny a energetické plodiny......2,35 mil.tun komunální odpad.....1,5 mil.tun ostatní spalitelný odpad (prùmyslová výroba)...1 mil.tun celkem......8,6 mil.tun Tento pøíspìvek byl zpracován na základì výsledkù øešení grantù NAZV QD1209 Technologické systémy pro využití biopaliv z energetických plodin a QF3160 Výzkum nových technologických postupù pro efektivnìjší využití zemìdìlských a potravináøských odpadù a podle podkladù SVB - Sdružení pro výrobu bionafty. 19
SLÁMA A STÉBELNINY BUDOUCÍ PALIVO VENKOVA Úvod Sláma jako vedlejší zemìdìlský produkt není odpadem a nalézá proto stále širší uplatnìní. Je doplòujícím krmivem, výborným stelivem pro hospodáøská zvíøata a tvorbu hnoje, nasávacím substrátem v kompostárenství, stavebním, tepelnì a zvukovì izolujícím materiálem ve stavebnictví, prùmyslovou surovinou pro výrobu papíru a koneènì i energetickým zdrojem. Poslední využití se zaèíná uplatòovat, i když v porovnání se skandinávskými zemìmi se zpoždìním i u nás a vedle nìkolika zemìdìlských podnikù, které si slámou kryjí potøebu tepla, je vytápìna už i celá vesnice. Ukazuje se, že èást každoroènì vyprodukované slámy mùže spolu s odpadovým døevem na èeském venkovì nahradit dosud spalované a ekologicky nevyhovující hnìdé uhlí tam, kde se nepoèítá se zavedením zemního plynu. Zájem zemìdìlcù, obèanù a zejména zastupitelstev obcí o tuto problematiku je veliký. Sláma a stébelniny však mají zcela jiné vlastnosti než paliva fosilní a èásteènì i døevo. Na to se musí brát ohled. Využívání slámy jako paliva v zahranièí Úèastníci odborných zájezdù do Dánska jsou pøekvapeni rozsahem využívání slámy jako energetického zdroje. V roce 1992 pracovalo v Dánsku 60 venkovských výtopen na spalování slámy s tepelným výkonem 2-10 MW, když pøed tím pokus o vytápìní zemìdìlských usedlostí malými balíky slámy v pùvodních kotlích na polenové døevo nebo uhlí, kterých bylo asi 30 000, se pøíliš neosvìdèil pro nedokonalost spalování. Dánská vláda a topenáøský prùmysl však podchytily zájem a nechaly využívání slámy jako energetického zdroje zajistit zákonem, který stanovil každoroènì se zvyšující - pøírùstky podílu obnovitelné energie a zajistil vývoj vhodných zaøízení pro spalování slámy. Kromì toho ještì pøídavnì zdanila fosilní paliva tak, aby sláma a døevo se staly nejlacinìjšími palivy. Dánsko musí všechno uhlí dovážet a zdroje ropy a zemního plynu v dánském sektoru Severního moøe nejsou nevyèerpatelné, proto je taková starost státu o zajištìní energie i do budoucna. Z pùvodních 1,4 % krytí veškeré dánské potøeby energie slámou se postupnì má tento podíl zvýšit na více než 7 %, pøitom zemní plyn kryje asi 9,4 %! V celosvìtovém prùmìru se odhaduje, že zemìdìlské vedlejší produkty, zejména sláma, kryjí asi 5 % potøeby energie. Slámu spaluje nìkolik výtopen na vesnicích v Rakousku a jedna teplárna s kogeneraèní výrobou elektøiny a tepla v Nìmecku. Ve Švédsku jsou v provozu vyhovující faremní výtopny na spalování válcových balíkù, ve Finsku zcela pøevažuje døevo a rašelina. Významným spotøebitelem slámy jako energetického zdroje je Francie i Velká Británie. Ing. Václav Sladký, CSc. VÚZT a CZ BIOM Drnovská 507, 161 01 Praha 6 Ruzynì tel.: 233022275 Výhledovì s nutným rozvojem energetických úspor a snižování emisí CO 2 z fosilních paliv lze pøedpokládat, že ve všech vyspìlých zemích se bude zvyšovat podíl spotøeby slámy obilovin, øepky a dalších stébelnin pro energetické úèely. Stále se ještì však øeší øada problémù spojených s jejich spalováním, zejména slámy: - urèení pøípustného podílu z celkové úrody slámy ke spálení tak, aby nebyla snižována úrodnost pùdy, resp. obsah humusu v pùdì, - uplatnìní nejvýhodnìjších technologií pro sklizeò, dopravu, zpracování i samotné spalování slámy a stébelnin tak, aby úèinnost byla co nejvyšší a emise pøijatelné, - uplatnìní nejvýhodnìjších tržních forem slámy a stébelnin, umožòující nakládání jako s každým jiným tržním palivem (balíky, brikety, pelety), - návrhy a ovìøení nejvhodnìjších organizaèních forem výroby standardních paliv ze slámy a tepelného využívání slámy v optimálních energetických zaøízeních, - stanovení stupnì interesu spoleènosti na využívání tohoto obnovitelného zdroje domácího pùvodu, který by mìl být vyjádøen % finanèního podílu státu na zavádìní této technologie do komunální energetické politiky. - výbìr pro agroenergetiku vhodných stébelnin a jejich šlechtìní na vysoký výnos. Sláma - hnojivo nebo palivo? Èastou námitkou proti spalování slámy (existuje vùbec nìjaké palivo, proti kterému není nìjaká námitka?) je, že veškerá sláma, která v daném roce na polích narostla, musí pøijít zpátky do pùdy jako hnojivo, protože co z pùdy narostlo, se musí do pùdy vrátit. Jaká je však skuteènost? - Z pùdy se do slámy dostává jen asi 5-6 % sušiny, kterou tvoøí pøijaté nerostné látky - po spálení tvoøící popel (a voda). Hlavní prvky ve slámì - uhlík, kyslík a vodík se do fytomasy slámy dostaly v procesu fotosyntézy ze vzduchu a z vody. Vracíme-li do pùdy popel po spálení, vracíme vìtšinu živin, až na dusík, který uniká ve spalinách. Dusíku je však ve slámì ménì než 1 %. - Po sklizni sklízecími mlátièkami zùstává na poli vìtší nebo menší koøenový systém, vysoké strništì, mezi strništìm drobný propad (to je patrné zejména u øepkové slámy). Napø. øepkové slámy se sklízí z hektaru kolem 3 tun, ale biologický výnos slámy se pohybuje od 7 do 10 tun.ha -1, rozdíl zùstává vždy na poli a zaorává se do pùdy. - Nikdo ze zastáncù energetického využití slámy nepropaguje spálení veškeré slámy, v návrzích odborníkù se 20