VÚZT, v.v.i. Snižování emisí skleníkových plynů v dopravě a udržitelná mobilita s certifikovanými biopalivy SVB Mezinárodní seminář Techagro 2016 Snižování emisí skleníkových plynů v dopravě a příspěvek udržitelných biopaliv pro jeho splnění Petr Jevič, Zdeňka Šedivá Výzkumný ústav zemědělské techniky, v.v.i. Sdružení pro výrobu bionafty VÚZT, v.v.i Praha SVB Praha Brno, 7.4.2016 Brno, 2016 1
VÚZT, v.v.i. Snižování emisí skleníkových plynů v dopravě a příspěvek udržitelných biopaliv pro jeho splnění SVB OBSAH Výroba biopaliv v EU a podíly sklizňových ploch zemědělských plodin zpracovaných na biopaliva Metody výpočtu a požadavky na podávání zpráv podle směrnice EP a RADY 98/70/ES o jakosti benzinu a motorové nafty Možnosti snižování emisí GHG z pohonných hmot využitím alternativních paliv a udržitelných biopaliv Optimalizace emisí GHG u udržitelných biopaliv Brno, 2016 Brno, 215 2 4
Výroba bioethanoluu hlavních producentů veu (hustota při 15 o C777,8 kg/m 3 ) Brno, 2016 3
Výroba biopaliv a směsných motorových paliv v EU V roce 2014 byla celková produkce FAME/MEŘO cca 10,2 mil. tun, což je o téměř 9 % více než v roce 2013. Ještě intenzivněji vzrostla výroba z cca 1,3 mil. tun v roce 2013 na cca 1,6 mil. tun v roce 2014. ProdukceFAME/MEŘOaHVOvEUvobdobí2007 2014(v1000t) 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 Belgie 145 277 416 350 472 291 500 600 Dánsko 70 98 86 76 79 109 200 200 Německo 2 890 2 600 2 500 2 350 2 800 2 600 2 600 3 000 Anglie 427 282 196 154 177 246 250 350 Francie 954 1 763 2 089 1 996 1 700 1 900 1 800 1 850 Itálie 470 668 798 799 591 287 459 400 Holandsko 85 83 274 382 410 382 606 650 Rakousko 242 250 323 337 310 264 234 240 Polsko 44 170 396 371 364 592 648 692 Portugalsko 181 169 255 318 359 299 294 310 Švédsko 114 145 110 130 239 352 223 180 Slovinsko 7 8 7 21 1 6 15 0 Slovensko 46 105 103 113 127 110 105 101 Španělsko 180 221 727 841 649 472 581 750 Česká 82 75 155 198 210 173 182 219 republika Ostatní EU - - - - 548 660 712 682 EU-27 6 129 7 321 8 888 8 981 9 036 8 743 9 409 10 224 HVO - - - - 404 1 201 1 325 1 620 Celkem 6129 7321 8888 8981 9440 9944 10734 11844 Zdroj: F.O. Licht, UFOP 2015 Brno, 2016 4
Bilance výroby, vývozu, dovozu a uplatnění na trhu ČR FAME/MEŘO B100 a SMN B30 v období 2009-2015 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 Index 2015/2014 Výroba FAME/MEŘO včr 154 923 1) 197 988 1) 210 092 1) 172 729 1) 181 694 1) 219 316 1) 167 646 1) 0,76 Dovoz FAME do ČR 10 866 1) 21 707 1) 54 294 1) 78 314 1) 85 551 1) 118 278 1) 175 839 1) 1,49 Vývoz FAME/MEŘO zčr 29 911 1) 35 232 1) 16 796 1) 6 703 1) 43 216 1) 35 221 1) 67 623 1) 1,92 Hrubá spotřeba včr 3) 135 572 1) 184 188 1) 245 216 1) 242 267 1) 228 084 1) 300 413 1) 277 268 1) 0,92 MEŘO jako čistá pohonná hmota 32,6 2) 25 150 2) 31 669 2) 56 312 2) 63 467 2) 73 622 4) 108 480 4) 1,47 SMN B30 (obsahuje pouze MEŘO) 23 762 2) 105 960 2) 155 812 2) 131 023 2) 124 125 2) 149 396 1) 135 106 1) 0,90 Podíl ploch řepky olejky zpracované nameřo zcelkových ploch 32,5 % 45,5 % 48,2 % 36,8 % 32,1% 36,0 % 34,0 % 0,94 1) Zdroj: MPO - Eng (MPO) 6-12 2) Zdroj: VÚZT & SVB s ohledem na účinnost získávánířepkového oleje a jeho reesterifikaci,řepka olejka 2,55 kg na 1 kg MEŘO 3) Zdroj:ČSÚ Podíl MEŘO jako čisté pohonné hmoty na hrubé spotřebě FAME/MEŘO činil v roce 2014 24 % a v roce 2015 39,1 %. Brno, 2016 5
2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 Výroba 1) 89 625 94 523 54 412 102 195 104 488 104 112 104 715 1,00 Dovoz 1) 32 939 10 361 35 696 5 184 1 979 37 352 42 062 1,13 Vývoz 1) 50 953 36 556 7 378 16 644 17 475 22 812 31 066 1,36 Hrubá spotřeba 1) 74 936 69 037 78 961 89 592 86 432 119 042 124 268 1,04 Dovoz bio-etbe 1), 3) 9 800 15 351 13 969 10 970 10 530 6 100 6 250 1,02 SpotřebaE85 190 2) 801 2) 5 450 2) 15 523 2) 21 486 2) 23 288 1) 12 329 1) 0,53 Podíl ploch - cukrovky technické -pšenice -kukuřice na zrno zpracovaných na bioethanolzcelkových ploch těchto plodin Bilance bioethanolu v ČR v období 2009-2015 21,2 % 2,7 % - 22,6 % 2,9 % - 16,7 % - - 21,6 % - 9,5 % 25,9 % - 9,6 % 17,9 % 0,2 % 11,6 % 1) MPO - Eng (MPO) 6-12 2) GŘ cel 3) jen do automobilových benzinů určených na export 19,9 % - 29,6 % Index 2015/2014 1,11 % - 2,55 % Brno, 2016 6
Povinnost snižování emisí skleníkových plynů z pohonných hmot do roku 2020 a příspěvek udržitelných biopaliv pro její splnění Směrnice Rady (EU) 2015/652 ze dne 20. dubna 2015, kterou se stanoví metody výpočtu a požadavky na podávání zpráv podle směrnice EP a Rady 98/70/ES o jakosti benzinu a motorové nafty: definuje v článku 2 emise z těžby jako veškeré emise GHG, k nimž dojde předtím, než se začne daná surovina zpracovávat v rafinerii nebo zpracovatelském zařízení, kde se vyrábí palivo. specifikuje základní normu pro paliva. Základní norma pro paliva vychází z emisí GHG z fosilních paliv během jejich životního cyklu na jednotku energie v roce 2010. Intenzita emisí GHG jako základní norma pro paliva pro rok 2010 se stanovuje na 94,1 g CO 2eq /MJ. uvádí v příloze I, části 2, 5 také průměrné standardní hodnoty intenzity emisí GHG během životního cyklu u paliv jiných, než jsou biopaliva a elektřina. Pro benzin z konvenční ropy tato směrnice stanovuje váženou intenzitu emisí GHG během životního cyklu 93,3 g CO 2eq /MJ. Snížení emisí skleníkových plynů (GHG) využíváním CNG, LNG, LPG Palivo uvedené na trh Vážená intenzita GHG během životního cyklu Snížení/zvýšení emisí GHG oproti základní normě pro paliva 94,1 g CO 2eq /MJ (%) (g CO 2eq /MJ) Benzin z konvenční ropy 93,3 0,85 Motorová nafta nebo plynný olej z konvenční ropy 95,1 1,06 Stlačený zemní plyn CNG 69,3 26,3 Zkapalněný zemní plyn LNG 74,5 20,8 Zkapalněný ropný plyn LPG 73,6 21,8 Použití těchto paliv by mělo také přispět ke snižování emisí GHG z pohonných hmot. Brno, 2016 7
Kvóty biopaliv a obnovitelné elektřiny pro dopravu s ohledem na kritéria udržitelnosti biopaliv 1) a povinnost snižování emisí GHG z pohonných hmot 2) v letech 2014-2020 Povinnost snižování emisí GHG o (%) Minimální úspora emisí GHG u biopaliv (%) Podíl biopaliv a obnovitelné elektřiny vdopravě na celkové spotřebě (% e.o.) 2014-2016 2 35 (60) 5,71 (3,33) 2017 2019 3) 4? 50 (65) 8,00 (6,15) 2020 6 60 (70) 10,00 (8,57) 1) V souladu se směrnicemi RED a FQD a Nařízením vlády č. 351/2012 Sb., ze dne 3.10.2012 o kritériích udržitelnosti biopaliv 2) V souladu se směrnicí FQD a zákonemč. 201/2012 Sb., ze dne 2.5.2012, o ochraně ovzduší 3) V závislosti na novele zákona o ochraně ovzduší Brno, 2016 8
Povinnost snižování emisí skleníkových plynů z pohonných hmot Rovněž Německo zavedlo od 1.1.2015 kvóty na snížení emisí GHG z pohonných hmot. Brno, 2016 9
Současný stav a možnosti výroby biopaliv v EU ze zbytků biomasy a biogenních odpadů klasifikovaných podle revidovaných směrnic RED a FQD jako pokročilá nebo na které se nevztahuje 7% e.o. omezení určené pro konvenční paliva FAME Konverzní technologie Výchozí surovina 2) Transesterifikace Odpadní rostlinné a živočišné oleje, resp. tuky kategorie I a II (WVAO) Parafinickémotorové nafty zhydrogenace HEFA 2) Parafinickémotorové nafty ze syntézy -Syntetická biopaliva BtL 1, 2) Bioethanol 1,2) Biomethan 1,2) Hydrogenační rafinace, hydrozpracování, izomerizace, metatheze Zplyňování, karbonizace, torrefakce, rychlá pyrolýza, hydrotermální karbonizace a jejich kombinace Aerobní fermentace, destilace Anaerobní fermentace, úprava bioplynu na kvalitu methanu (CNG) Odpadní rostlinné a živočišné oleje, resp. tuky kategorie I a II, estery, mastné kyseliny a podobné produkty (např. tálový olej) Sláma, lignocelulózové zbytky a vláknina, kukuřičné klasy, plevy, biologicky rozložitelná část komunálních a průmyslových odpadů, technický surový glycerin, pryskyřice z tálového oleje Sláma, lignocelulózové zbytky, celulózové podíly komunálních a průmyslových odpadů Kejda, hnůj, čistírenské kaly, biologicky rozložitelná část komunálních a průmyslových odpadů, technický surový glycerin, lihovarské výpalky Instalované kapacity v tržně relevantní velikosti již zavedené možné zavedení do roku 2020 očekávané zavedení po roce 2020 (v EU) NE NE (v EU) (v EU) HEFA Hydroprocessed Esters and Fatty Acids hydrozpracované estery a mastné kyseliny WVAO Waste Vegetable or Animal Oil odpadní rostlinný nebo živočišný olej 1) Pokročilá biopaliva 2) Jejich energetický obsah se započítává 2x do 10% e.o. podílu OZE na celkové spotřebě energie v dopravě do roku 2020. Brno, 2016 10
Výpočet snížení emisí GHG z pohonných hmot podle směrnice 2015/652 uplatněním udržitelných certifikovaných biopaliv vykazujících úsporu 62 % emisí GHG, poměr motorové nafty a motorového benzinu 70:30 přimíchávání FAME/MEŘO 6,7 % V/V a bioethanolu 4,8 % V/V Motorová nafta ČSN EN 590 (2014) max. 7 % V/V (B7) 6,7-7,3 % V/V FAME -MEŘO ČSN EN 14214 (2014) Motorový benzin ČSN EN 228 (2013) max. 5 (E5) 4,8 5,2 % V/V Bioethanol ČSN EN 15376 (2011) Celkem pohonné Množství (l) Výhřevnost (MJ/l) Energetický obsah (MJ) Emise GHG (g CO 2 /MJ) Celkové emise GHG (g CO 2eq ) 140 130,62 36 5 040 4 702,32 95,10 479 304 447 190,63-9,38 33 0 309,54 31,84 0 9 855,75 60 57,12 32 1 920 1 827,84 93,30 179 136 170 537,47-2,88 21 0 60,48 31,84 0 1 925,68 200 200,00-6 960 6 900,18 91,23 658 440 627 509,53 hmoty Snížení emisí GHG Pro pohonné hmoty U=[(94,1-91,23) : 94,1] x 100 = 3,05% Promotorovounaftus6,7%V/VFAME/MEŘO:U=[(94,1-91,19) :94,1]x100=3,09% Promotorovýbenzins4,8%V/V:U=[(94,1-91,33) :94,1]x100=2,94% Dosažení 4% snížení: vyšším podílem E10 vedle E5, E85, zavést B10, B100, B30, HVO/HEFA, (bio)cng a dalším zvýšením úspor emisí GHG u všech biopaliv optimalizací v celémřetězci, CNG, LNG, LPG. Brno, 2016 11
Výpočet snížení emisí GHG z pohonných hmot podle směrnice 2015/652 uplatněním udržitelných certifikovaných biopaliv vykazujících úsporu 70 % emisí GHG, poměr motorové nafty a motorového benzinu 70:30 - přimíchávání FAME/MEŘO 6,7 % V/V a bioethanolu 4,8 % V/V Komponent pohonné hmoty Množství (l) Výhřevnost (MJ/l) Energetický obsah (MJ) Emise GHG (g CO 2 /MJ) Celkové emise GHG (g CO 2eq ) Motorová nafta ČSN EN 590 (2014) max. 7 % V/V (B7) 140 130,62 36 5 040 4 702,32 95,1 479 304 447 190,63 6,7-7,3 % V/V FAME -MEŘO - 9,38 33 0 309,54 25,14 0 7 781,84 ČSN EN 14214 (2014) Motorový benzin 60 57,12 32 1 920 1 827,84 93,3 179 136 170 537,47 ČSN EN 228 (2013) max. 5 (E5) 4,8 5,2 % V/V Bioethanol - 2,88 21 0 60,48 25,14 0 1 520,47 ČSN EN 15376 (2011) Celkem pohonné hmoty 200 200-6 960 6 900,18 90,87 658 440 627 030,41 Snížení emisí GHG Pro pohonné hmoty U=[(94,1-90,87) : 94,1] x 100 = 3,43% Promotorovounaftus6,7%V/VFAME/MEŘO:U=[(94,1-90,78) :94,1]x100=3,53% Promotorovýbenzins4,8%V/V:U=[(94,1-91,12) :94,1]x100=3,17% Brno, 2016 12
Možná optimalizace emisí GHG pro bioethanol z cukrové řepy, zrna kukuřice a pšenice v g CO 2eq /MJ v řetězci od pěstování, přes přepravu a distribuci, zpracování až do využití Standardní hodnoty emisí GHG Bioethanol Cukrová řepa Zrno kukuřice Zrno pšenice Emise GHG Standardní Emise GHG Standardní po hodnoty emisí po hodnoty emisí optimalizaci GHG optimalizaci GHG Emise GHG po optimalizaci Pěstování e ec 12 11,6 (NUTS 2) 20 19,5 / 15 (NUTS 2) 23 22,3 (NUTS 2) Přeprava a 2 2 2 2 2 2 distribuce e td Zpracování e p 26 21,4 / 13,4 21 14,5 / 12 30 / 19 / 1 8,7 / 1 CELKEM E 40 35 / 27 43 36 / 29 55 / 44 / 26 33 / 25,3 Referenční fosilní palivo E F 83,8 Úspory emisí GHG (%) 52 58 / 68 49 57 / 65 34 / 47 / 69 61 / 70 Brno, 2016 13
Možná optimalizace emisí GHG pro methylestery řepkového a slunečnicového oleje (FAME) v g CO 2eq /MJ v řetězci od pěstování, přes přepravu a distribuci, zpracování až do využití Standardní hodnoty emisí GHG Řepkové zrno Emise GHG po optimalizaci FAME Standardní hodnoty emisí GHG Slunečnicové zrno Emise GHG po optimalizaci Pěstování e ec 29 23,2 (NUTS 2) 18 18 Přepravaadistribu e td 1 1 1 1 Zpracování e p 22 15 / 5 22 15 / 5 CELKEM E 52 39,2 / 29,2 41 34 / 24 Referenční fosilní palivo E F 83,8 Úspory emisí GHG (%) 38 53 / 65 51 59 / 71 Brno, 2016 14
Možné optimalizace emisí GHG pro HVO/HEFA, FAME z WVAO a biocng v CO 2eq /MJ v řetězci od pěstování, přes přepravu a distribuci, zpracování až do využití Parafinickémotorové nafty z hydrogenační rafinace FAME z WVAO Bioplyn skvalitou stlačeného zemního plynu biocng HVO HEFA Z biolog. rozlož. komunál. odpadu chlévské mrvy nebo kejdy Energetické rostliny a travní porosty Pěstování e ec 18 30 0 0 0 9 13 Přeprava 1 5 1 5 1 3 5 3 5 a distribuce e td Zpracování e p 7 10 8 10 9 13 8 14 8 14 83,8 Celkem E 26 45 9 15 10 14 11 19 20 32 Referenční fosilní palivo E F Úspory emisí GHG (%) 69 46 89 82 88 83 87 77 76 62 Brno, 2016 15
ZÁVĚR Zastropování konvenčních biopaliv na 7 % e.o. přesto znamená oproti současnému stavu zvýšení jejich celkového objemu také v ČR. Konvenční biopaliva certifikovaná na udržitelnost již dnes dosahují úsporu emisí GHG 60 %, 62 % a 68 % a běžně se s nimi obchoduje. V oblasti automobilových benzinů se počítá s postupným zavedením paliva E10, což umožňuje zvýšení podílu biosložky v přepočtu až na 9,5 % objemových ethanolu. U motorové nafty nelze očekávat, že by se současný limit pro přídavek FAME do motorové nafty v rámci závazné normy EN 590 zvýšil. Proto je možností pro pohon vznětových motorů využití paliva s přídavkem HVO/HEFA. Hledají se různé možnosti zlepšení a optimalizace pěstování zemědělských plodin pro konvenční biopaliva. Optimalizují se energetické vstupy v celém řetězci výroby biopaliv. Přechází se na kombinovaný výpočet emisí GHG z biopaliv s využitím skutečných hodnot a v případě pěstování hodnot pro NUTS 2 regiony ČR a dalších zemí EU, schválené podle požadavků směrnice RED v roce 2011 Evropskou komisí. Certifikace všech biopaliv je nutnou podmínkou jejich uplatnění na trhu s pohonnými hmotami. Nejen čeští výrobci biopaliv podléhají certifikaci, ale rovněž zahraniční společnosti s významnými úsporami CO 2 vstupují na trh s kvótami na GHG. Certifikační systémy musí urychlit a organizovat školení odborné způsobilosti a upravit požadavky. Obecně je třeba zajistit, aby srovnatelné hodnoty GHG, v závislosti na plodině nebo biomase jako surovině a odpovídající specifické technologii produkce biopaliv, byly skutečným výsledkem certifikačního procesu a předpokladem pro spravedlivou hospodářskou soutěž v budoucnosti. Brno, 2016 16
VÚZT, v.v.i. Snižování emisí skleníkových plynů v dopravě a příspěvek udržitelných biopaliv pro jeho splnění SVB Děkuji za pozornost. Kontaktní adresa: Petr Jevič Výzkumný ústav zemědělské techniky, v.v.i. Sdružení pro výrobu bionafty Drnovská 507, 161 01 Praha 6 tel.: +420-233022302, e-mail: petr.jevic@vuzt.cz Brno, 2016 17