Budoucnost vyuit bioplynu v NepÆlu Prospects of Biogas Utilization in Nepal Krishna N. Gautam Anton n Slejka - płeklad a œprava Abstract The total energy demand of Nepal is estimated at about 252 million GJ and 95% of this is used in the domestic sector, mainly for cooking. The bulk of the energy demand is met by firewood, agricultural residues, dung cakes, petroleum products, and electricity. Of all other sources of alternative energy tried out in the past, biogas technology has proved to be the most preferred as economically viable, socially acceptable, technically feasible as well as sustainable and manageable. In Nepal, biogas is used mainly for domestic cooking and to some extent for lighting to replace firewood and kerosene. The industrial application of biogas, for instance, to run dual fuel engines, refrigerators, and generate electricity has been made on a limited scale. This paper brings out the potential of biogas in the country and states that in terms of average family size plants of 10 m 3. Nepal has a potential of establishing 1,3 million biogas plants. The paper gives a brief history of how biogas technology was introduced in Nepal and how it gradually grew to become an important alternative source of energy. The various plants and policies of the Government of Nepal are also included. The governmental and non-governmental organizations in Nepal which are involved in the biogas sector are featured, briefly bringing out their main activities. The performance of the biogas sector with respect to technical aspects, distribution, economics, social and gender aspects, research, training and extension and institutional growth is reviewed. The major weakness faced are (a) oversized construction, (b) poor performance of biogas lamps, (c) sub-optimal use of the biogas slurry, (d) limiting the technology to household level, and (e) insignificant research programmes. vod CelkovÆ spotłeba energie v NepÆlu je płiblin kolem 252 mil. GJ, z Łeho 95% je pou væno v domæcnostech, zejmøna na vałen. Tato spotłeba je uspokojovæna zejmøna palivov m dłevem, zem d lsk mi zbytky, suen mi kravinci, ropn mi produkty a elektłinou. Z ostatn ch alternativn ch energetick ch zdrojø testovan ch v minulosti se anaerobn digesce ukæzala jako nejlep s ohledem na ekonomickou œsp nost, sociæln akceptovatelnost, technickou jednoduchost, ekologickost a snadn provoz. V NepÆlu je bioplyn pou væn hlavn pro vałen a n kdy i sv cen 50
v domæcnostech, kde nahrazuje palivovø dłevo a petrolej. PrømyslovÆ aplikace bioplynu, napł. pro pohon motorø, chladic ch zał zen a na v robu elektłiny, byla zkouena v omezenø m łe. V tomto ŁlÆnku jsou uvedeny œdaje o potenciælu bioplynu v NepÆlu, z kter ch vypl væ, e płi prøm rnøm objemu rodinnøho bioreaktoru 10 m 3 møe b t v NepÆlu celkem provozovæno a 1,3 mil. bioplynov ch stanic. Hlavn nedostatky bioplynovø technologie społ vaj v (a) płedimenzovanø konstrukci, (b) nedokonaløm provozu bioplynov ch sv tilen, (c) neoptimæln m vyuit vznikløho hnojiva, (d) omezen technologie pouze pro domæc pouit, (e) nedostatełn ch v zkumn ch programech. 1. Energetika v NepÆlu NepÆl je zem d lskæ zem s v ce ne 90% populace pracuj c v zem d lstv a pł buzn ch oborech. S redukc lesø na relativn mladøm pødn m profilu v hornatøm NepÆlu vznikaj znałnø problømy s pødn eroz, sesuvy pødy a povodn mi. SpoleŁn s rostouc populac vzrøstæ tlak na zb vaj c les a ornou pødu. CelkovÆ potłeba energie v NepÆlu je odhadovæna na 252 mil. GJ, z Łeho 95% je pro domæcnosti. TØm ł 80% energetickø spotłeby je pokr væno palivov m dłevem, skoro 11% zem d lsk mi zbytky, asi 9% kravinci, płiblin 1% ropn mi produkty a 1/2% elektłinou. V porovnæn s roky 1980-81 vzrostlo do roku 1992 spalovæn zem d lsk ch odpadø a kravincø 15x. To vyvolævæ silnou potłebu substituce tradiłn ch domæc ch paliv alternativn energi. Pro podm nky NepÆlu se nejløpe osv dłila v roba bioplynu. 2. PotenciÆl bioplynu Teoreticky je mono bioplyn vyræb t ze vech biodegradabiln ch materiælø, ale v praxi se pou vaj pro tyto œłely zejmøna zv łec exkrementy. V naich v zkumech jsme se zab vali mimo zv łec ch exkrementø i zem d lsk mi a komunæln mi odpady. Jednou z hlavn ch potłeb na zem je vyvinout celkov koncept a technologii pro produkci metanu z komunæln ch a zem d lsk ch odpadø, aby se zabrænilo znełiovæn pł rody zærove se ziskem energie a organickøho hnojiva. CelkovÆ populace dobytka v NepÆlu byla v roce 1990/91 kolem 9,3 mil. a prøb n se zvyuje. Tato zv łata produkuj kolem 37,4 mt (mil. tun) exkrementø rołn. Płi vyuit 75% je monø produkovat bioplyn z 28,1 mt exkrementø (Wim van Ness, 1992). Z toho vypl væ, e NepÆl møe rołn produkovat 673 mil. m 3 bioplynu, co je ekvivalentn 4 038 GWh energie, a nebo møe substituovat 390 mil. l petroleje, Łi 3,7 mt palivovøho dłeva. 51
S ohledem na rołn teploty pouze 56 z celkem 75 oblast NepÆlu bylo shledæno vhodn ch pro provoz bioplynov ch stanic. Prøm rnæ velikost potencionæln ch bioplynov ch stanic je, s ohledem na mnostv zv łat chovan ch v prøm rnø rolnickø rodin, mezi 6-8 m 3. Spotłeba bioplynu pro vałen a sv cen v potencionæln bioplynovø domæcnosti je 878 m 3 za rok, co je 77% produkłn ho potenciælu prøm rnø farmæłskø rodiny. 3. StruŁnÆ historie v voje bioplynu v NepÆlu Technologie Prvn bioplynovæ stanice v NepÆlu byla postavena roku 1955 ułitelem B.R. Saubollem z pouitø ropnø cisterny na kole v Kathmandu. Sv tovæ energetickæ krize v roce 1973 zpøsobila vytvołen komise pro rozvoj bioplynu (BDC) jako ŁÆst v zkumnø a v vojovø skupiny pro energii na TribhuwanskØ univerzit. Ministerstvo zem d lstv zahrnulo v roce 1975/76 bioplyn jako zvlætn program zam łen mimo jinø i na sniovæn odles ovæn a prevenci spalovæn kravincø. Prvn ch 250 domovn ch stanic bylo postaveno v letech 1975-76. Vechny tyto stanice maj plovouc plynojem (obr. 1). Obt e s transportem t køho a velkøho kovovøho plynojemu se staly hlavn m limituj c m faktorem pro ir vyu væn tohoto typu reaktoru. Proto byla v roce 1978 vyvinuta varianta Ł nskøho fermentoru, jen nemæ plynojem. Tento typ se stal pro svø n zkø połizovac næklady velmi populærn. Jeliko parametry bioplynov ch stanic jsou kontrolovæny œładem pro podporu bioplynu (BSP), kter stanic m nespl uj c jeho poadavky nedæ pł sp vek, bylo dosaeno v ce ne 90% œsp nosti postaven ch stanic. Tento limituj c pł stup je nyn opatrn m n n, aby bylo umon no zaveden nov ch typø jako je Deenbandhu (obr. 2). Velikosti bioplynov ch reaktorø stav n ch røzn mi firmami jsou 4, 6, 8, 10, 15 a 20 m 3, płiłem velikosti 8 a 10 m 3 jsou nejb n j. Prøm rnæ velikost bioplynovøho reaktoru byla sn ena z 10 m 3 v roce 1990 na 9,25 m 3 v roce 1995. Nyn se sna me sn it tuto velikost na 8 m 3. VlÆdn politika a plæny Prvn podpora bioplynu byla ud lena roku 1976 jako bezœrołnæ pøjłka na v stavbu reaktoru. V næsleduj c m roce bylo toto opatłen zm n no na pøjłku s 6% œrołen m. V letech 1982/83 byla podpora 5.500 NR (nepælsk ch rupi ) na kad postaven reaktor, ale pouze v n kter ch regionech NepÆlu. V letech 1985-90 vlæda poskytovala podporu na 25% konstrukłn ch nækladø a 50% na 52
pøjłku ze zem d lskø rozvojovø banky v NepÆlu (ZRB/N). V letech 1990-91 byly tyto podpory zrueny. Tyto ŁastØ zm ny vyvolævaly zmatky. Od roku 1992 vlæda poskytuje podporu 7.000 NR na kad rodinn reaktor, kter spl uje stanovenø parametry. Pro horskø oblasti je nav c poskytovæna dotace 3.000 NR na dopravu. Tyto podpory jsou vyplæceny bez ohledu na velikost reaktoru. Prvn plæn na konstrukci bioplynov ch reaktorø byl vytvołen v letech 1985-90 s c lem postavit 4000 reaktorø. Tento plæn, kter byl povaovæn za velmi ambici zn, byl celkem bez obt spln n. S ohledem na povzbuzuj c v sledky prvn ho plænu byl v letech 1992-97 stanoven c l 30.000 rodinn ch bioplynov ch stanic, co pravd podobn bude (v soułasnø dob asi u bylo) bez problømø spln no. Tłi nejdøleit j faktory płisp vaj c k rychlømu roziłovæn połtu bioplynov ch stanic jsou tyto: (a) realizace finanłn pomoci BSP od NizozemskØ rozvojovø korporace (SNV); (b) privatizace prømyslu, kteræ pob dla podnikatele k zaloen nov ch podnikø, take v zemi je nyn 22 firem zab vaj c ch se bioplynem; (c) jednodu tok podpory skrz banky. 4. Organizace v sektoru bioplynu VlÆdn agentury V letech 1975/76 se rozvojem bioplynovø technologie zab valo zejmøna Ministerstvo zem d lstv. ÆsteŁn se t m zab vala takø Divize energetickøho plænovæn sekretariætu Komise pro vodu a energii. Ta se zab vala zejmøna monitorovæn m, vyhodnocovæn m a zakolovæn m. Nyn se uvauje o vytvołen vlædn ho orgænu pro dohled nad bioplynov m sektorem. ZRB/N a ostatn komerłn banky ZRB/N byla ustanovena roku 1968. Dlouhou dobu byla jedinou bankou poskytuj c podporu pro konstrukci bioplynov ch stanic, avak v soułasnosti je tato podpora poskytovæna i jin mi bankami. Sponzołi, nevlædn organizace, konzultałn firmy Rozvoj bioplynovøho programu v NepÆlu podporuj sponzołi jako je SNV, UNICEF, Save the childern USA a Plant international a FAO. Tyto organizace poskytuj zejmøna finanłn podporu a døleitou technickou asistenci. 53
PoŁet nevlædn ch organizac a konzultałn ch firem, zab vaj c ch se bioplynem stæle roste. Aktivity t chto organizac jsou limitovæny na sociæln ekonomick v zkum, vyhodnocovæn bioplynovøho programu a zakolovæn. Program pro podporu bioplynu (BSP). BSP załal v roce 1992 ve spolupræci se soukrom mi firmami, bankami a sponzory. Hlavn c le programu jsou tyto: (a) podporovat v stavbu 20 000 reaktorø pomoc poskytovæn podpory skrz ZRB/N, (b) ułinit bioplyn atraktivn j pro drobnø zem d lce v horæch, (c) formulovat doporułen pro rozvoj soukromøho sektoru v oblasti bioplynu. FAO FAO podporovalo rozvoj bioplynovø technologie v rozvojov ch zem ch mnoho let. Jej podpora zahrnuje zejmøna kolen zedn kø a uivatelø a vyu væn organickøho zbytku po digesci jako hnojiva. 5. Płehled bioplynovøho sektoru Technologie Jeliko se v NepÆlu pou væ prakticky pouze jeden druh reaktoru, byla œsp nost płes 90% postaven ch stanic, a to jak v hornat ch, tak v rovinn ch ŁÆstech zem. V soułasnosti se płechæz na v ce modelø. Nejv t problømy s bioplynov mi stanicemi jsou (sestupn ): (a) ni produkce bioplynu ne je kapacita reaktoru, (b) œniky plynu z kupole, (c) z trubek, (d) ucpæn vpusti, (e) œniky plynu z ventilu, (f) nekvalitn konstrukce. Ostatn b nø problømy jsou tyto: s ohledem na nedostatek investiłn ch prostłedkø u mal ch farmæłø je soułasnæ œrove vlædn podpory povaovæna za n zkou i płesto, e płedstavuje v ce ne 50% zækladn investice, nedokonalø pokonstrukłn sluby a nedostatełnø kolen uivatelø, veobecn trend ke sniovæn połtu zv łat v domæcnostech po konstrukci stanice, s rostouc m nedostatkem vody v hust os dlen ch oblastech zał næ b t nedostatek vody pro provoz bioplynov ch stanic, vysokæ rozd lnost pou van ch materiælø a ceny, kterou vyaduj bioplynovø podniky, 54
tendence ke konstrukci płedimenzovan ch reaktorø, co vypl væ z toho, e stavebn firmy si pak mohou v ce naœłtovat a zem d lci mohou dostat v t pøjłku z banky pro v t reaktory. Rozloen bioplynov ch stanic Ze 75 okresø NepÆlu møe pouze 19 dosæhnout postaven maxima 1000 bioplynov ch stanic s ohledem na klimatickø a populałn omezuj c faktory. Koncentrace bioplynov ch stanic je v t v m stsk ch oblastech a v oblastech, kam vedou silnice. Tato tendence je płipisovæna zvyuj c mu se nedostatku domæc ch paliv v t chto oblastech a snadnømu pł stupu k informac m, podporæm a instituc m. Zvyuj c se nedostatek a cena palivovøho dłeva, snadn pł stup k œv røm a technickømu zabezpełen a vzrøstaj c ekologickæ uv dom lost byly tłi hlavn motivałn faktory farmæłø pro stavbu bioplynov ch stanic. Z celkovøho potenciælu 1,3 mil. reaktorø je 62% na rovinæch, 37% v pahorkatinæch a 1% v horæch. Ekonomie Prøm rnø ceny bioplynov ch stanic o rozm rech 8 m 3 a 10 m 3 se pohybuj (v cenæch roku 1996) kolem 22.000 a 25.000 NR. Majitel bioplynovø stanice dostane podporu 7.000 NR v n inæch a 10.000 NR v pahorkatinæch na kad reaktor bez ohledu na jeho velikost. B næ pøjłka se splæc 7 let s 16% œrokem. V zævislosti na dosaitelnosti m sta silnic a dostupnosti konstrukłn ch materiælø se møe cena stavby sn it a o 40% (Karki, Gautam, Joshi, 1993). Pro porovnæn ekonomickø v hodnosti bioplynovø stanice se bere do œvahy cena petroleje. Desetikub kov reaktor møe v optimæln ch podm nkæch produkovat 3 m 3 bioplynu za den. Płi odhadu, e 1 m 3 bioplynu je ekvivalentn 0,58 l petroleje, dosahuje bioplynovæ stanice płi cen petroleje 9 NR za litr Łist zisk 5.715 NR za rok (płi rozpołtu nækladø na 20 let). Tato jednoduchæ kalkulace nebere do œvahy vedlej nepł mø zisky jako je zlepen ivotn ho prostłed a sanace odpadø, sn en zdravotn ch problømø en v domæcnostech a pod. SociÆln aspekty V tina uivatelø bioplynu jsou stłedn a v t roln ci. Proti nærodn mu prøm ru 60% negramotnosti je 80% uivatelø bioplynu gramotn ch. eny Podle studie vypracovanø B.B. Silwalem a R.K. Pokharelem (1995) se płi u væn bioplynu uetł 3 hodiny Łasu denn, kterø by jinak byly vypln ny vałen m, Łit n m hrncø, sb ræn m a zpracovæn m 55
palivovøho dłeva. Pouit bioplynu mæ takø pozitivn døsledky na zdrav en v domæcnosti a to zejmøna s ohledem na bolesti hlavy, kael a nemoci oł. Dokonce i lidø, kteł ji dlouho trp li astmatem, byli po instalaci bioplynu schopni se op t ujmout vałen. V zkum V zkum je jednou z nejv ce zanedbævan ch oblast v NepÆlu. A u s ohledem na lidskø Łi finanłn zdroje, je zahrnuje. V zkum byl zam łen zejmøna na zv en produkce plynu v prøb hu zimy. V n inæch se b hem zimy sniuje produkce plynu o 25%, v pahorkatinæch o 50%. Izolac reaktorø se zv ila produkce plynu o 93%. V soułasnosti se v zkum zam łuje na vliv płipojen latr n k reaktorøm, sn en konstrukłn ch nækladø a monostem pouit m stn ch materiælø. ZakolovÆn V roce 1993 bylo zakoleno celkem 450 zedn kø, 1705 uivatelø a 115 pracovn kø dohl ej c ch na konstrukci (Karki, Gautam, Joshi, 1993). Zat mco dł ve garantoval kolen pouze stæt, v soułasnosti se na n m pod l i soukromø firmy a neziskovø organizace. V roziłovæn bioplynovøho programu je bohuel zat m aktivn ch jen mælo en (Leemakers, 1992). 6. ZÆv r V soułasnosti zał næ b t bioplynovæ technologie v NepÆlu chæpæna v ir ch souvislostech, ne jenom jako zdroj levnø energie. ZejmØna jsou vyzdvihovæny jej monosti zpracovæn organick ch odpadø, produkce hodnotnøho hnojiva, zlepen hygieny v m stech i na vesnic ch, ochrany lesø, zamezen eroze apod. BioplynovØ technologie se zał naj zam łovat zejmøna na zpracovæn komunæln ch odpadø. I płesto, e vlædn podpora aktivit v oblasti v zkumu, kolen a podpory instituc je nedostatełnæ, roziłuje se bioplynovæ technologie velmi rychle po celøm NepÆlu. Jeliko na ivotn prostłed v horæch mæ nejv t dopad ivotn styl t ch nejchud ch lid, m l by se podpørn program zam łit zejmøna na n. Chud lidø uspokojuj svø energetickø potłeby spalovæn m dłeva, zem d lsk ch zbytkø a vysuen ch exkrementø, co zpøsobuje problømy s eroz, Łast mi zæplavami, zhoren m pov trnostn ch podm nek a nakonec vede ke zhoren ivotn ch podm nek v tiny populace. Literatura 1. CMS 1994. Evaluation of Biogas Users Group Training FY 1993-94. Biogas Support Programme. SNV-Nepal. April 1994. Kathmandu: Consolidated Management Services. 56
2. CMS 1996. Evaluation of Biogas Users Group Training FY 1995-96. Biogas Support Programme. SNV-Nepal, January 1996. Kathmandu: Consolidated Management Services. 3. Government of Nepal, 1992. The Eighth Five Year Plan 1992-1997. Kathmandu: National Planning Commission, His Majesty s Government of Nepal. 4. Karki, A.B. and Dixit K, Biogas Fieldbook. Kathamndu Sahayogi Press. 5. Karki, A.B., Gautam K.M. and Joshi S.R. 1993. Present Structure of Biogas Sector in Nepal, Kathmandu: Consolidated Management Services. 6. Karki, A.B., Gautam, K.M. and Joshi S.R. 1993. Future Structure of Biogas Sector in Nepal. Kathmandu: Consolidated Management Services. 7. Karki, A.B. and Gautam K.M. 1994: Biogas Users Training Manual: A Guide for Trainer, Kathamndu: Consolidated Management Services. 8. Karki A.B. and Gautam K.M. 1994. Biogas Training Manual for Masons: A Gide for Trainer, Kathmandu: Consolidated Management Services. 9. Karki A.B. and Gautam K.M. 1994. Biogas Refresher Training for Masons: A Guide for Trainer. Kathmandu: Consolidated Management Services. 10.Karki A.B., Gautam K.M. and Karki A. 1994. Biogas for Sustainable Development in Nepal. Paper presented at the Second International Conference on Science and Technology for Poverty Alleviation organized by Royal Nepal Academy for Science and Technology (RONAST), 8-11 June 1994. 11.Karki A.B., Gautam K.M. and Pant A. 1995. Summary Report on Nepal District Biogas Workshop 1994-95, ENFO News, April/September 21. 12.Karki A.B., Gautam K.M. and Karki A. 1994. Biogas Installation from Elephant Dung at Machine Wildlife Resort, Chitwan, Nepal. Biogas Newsletter, Issue No. 45:4. 13.Leemakers M. 1992. Extension of Biogas in Nepal. strategies for Implementation. Kathmandu. SNV-Nepal. 14.Marieke van Vlier, 1993. Effect on the Workload of Women in the Village of Madan Pokhara in Palpa district in Nepal, Kathmandu: SNV Nepal. 15.Silwal B.B. and Pokharel R.K. 1995. Evaluation of Subsidy Scheme for Biogas Plants. Presented at Consortium of Development Experts, December 1995. 16.Wim J. van Nes. 1992. Technical Biogas Potential per District in Nepal. Kathmandu: SNV- Nepal. 57
Obr. 2 58
Krishna N. Gautam, Consolidated Management Services Nepal (P) Ltd., CMS House, Lazimpat, P.O. Box 10872, Kathmandu, Nepal 59