Produkce energetické biomasy v širších souvislostech Ing.Vlasta Petříková, DrSc. CZ Biom České sdruţení pro biomasu, Praha Kontakty - vpetrikova@volny.cz, Tel. 233 356 940, 736 171 353
Význam biomasy Přímý : obnovitelný zdroj energie Zvláštní : přispívá k omezování nepříznivého vlivu skleníkových plynů, ke zvyšování teploty a k extrémním výkyvům počasí - Nepřímý : víceleté energetické plodiny přispívají k omezování vodní eroze a tím i k omezení škod po přívalových deštích
průměrná teplota v dekádách [ o C] Zvyšování průměrných teplot v ČR za 80 let : od r. 1920 do r.2000 11,0 Průměrné roční teploty v ČR v jednotlivých desetiletích 10,0 9,0 8,0 7,0 6,0 1921-30 1931-40 1941-50 1951-60 1961-70 1971-80 1981-90 1991-2000 roky
Obnovitelné zdroje energie (OZE) Biomasa je nejdůležitější, protože zaujímá 70 75 % ze všech OZE Ostatní zdroje, jako je voda, vítr, slunce i geothermální energie se v rámci OZE uplatňují celkem asi z 25-30 %.
Biomasa fytomasa má 3 základní formy Pevná - pro vytápění budov Plynná bioplyn, vznikající v bioplynových stanicích, zpravidla s následnou výrobou elektřiny Tekutá biolíh a bionafta využívaná jako biopaliva dopravní Odlišné formy biomasy či biopaliv je nezbytné důsledně rozlišovat!!!
Efekt vyuţívání biomasy Největší efekt má biomasa při vyuţívání přímo v místě svého vzniku bez náročného transportu, coţ lze zajistit zejména při vytápění budov a pro výrobu bioplynu Cílené pěstování plodin pro biomasu pevnou a plynnou vyţaduje proto zvýšenou podporu oproti biopalivům dopravním Veřejnost bohuţel často vnímá biomasu jen jako biopaliva dopravní, pak vznikají mylné obavy a námitky, ţe energetická biomasa konkuruje potravinám
Zdroje biomasy Zbytková a odpadní biomasa (sláma, dřevní a lesní odpady, apod.) Cíleně pěstované energetické plodiny jsou nezbytné: téměř z 50 % je dostatek biomasy třeba zajistit produkcí energetických plodin V ČR mají význam především plodiny bylinného charakteru : v r. 2007 byly jejich osevní plochy více něž 1.800 ha. Plantáže rychle rostoucích dřevin zaujímaly plochu pouze kolem 150 ha.
Podpora produkce energetických rostlin Do r.2007 byly energetické plodiny pro pevnou biomasu podporovány z národních fondů ČR, na základě seznamu vybraných druhů. Tím se významně zvětšily jejich osevní plochy téměř na 2.000 ha Od r. 2008 byly národní dotace zrušeny, následkem toho se osevní plochy energetických plodin výrazně snížily, o více než 50 %. Tím se zásadně sníţil zdroj kategorie biomasy tzv. S1 biomasa z cíleně pěstovaných plodin Dotace pouze z fondů EU, dle nařízení vlády č.80/2007 (tzv. uhlíkový kredit) nestačí, jsou velmi komplikované a pro pěstitele nevýznamné. Navíc od r.2010 není ani tato podpora Dotace z EU byly využívány především na velkoplošné pěstování plodin pro biopaliva dopravní (řepka pro bionaftu, obilí pro biolíh), pro biomasu pevnou, k vytápění se zpravidla nedostávalo Pro pěstování energetických plodin k vytápění je nezbytné najít účelnou podporu a zajistit tak dostatek biomasy kategorie S1!
Kvalita biomasy Kategorie S1 je biomasa nejvyšší kvality, je zpravidla čistá s vysokou výhřevností i vyšší teplotou tavitelnosti popelů Odpadní či vedlejší produkty ze zemědělství, především sláma, makovina, kukuřičná vřetena po sklizni na zrno apod., způsobují mnohdy problémy při spalování sklovatí a zalepují některé kotle, pokud nejsou na tento typ biomasy speciálně konstruované
Analýzy stanovil Ústav pro výzkum paliv Praha - Běchovice
Výběry energetických plodin Od začátku devadesátých let byly sledovány pokusně různé druhy rostlin bylinného charakteru i polních plodin Byly hodnoceny podle vlastností vhodných pro vytápění objektů a zejména podle výnosů suché hmoty Výsledky byly průběžně publikovány, včetně výnosů. Mnohdy nebylo důsledně uváděno, že jde o výnosy z pokusů, které jsou vždy podstatně vyšší, než výnosy z provozu. Tím došlo mnohdy k nedorozumění : vyšší výnosy z pokusů neodpovídaly niţším výnosům z provozu, takţe energetické plodiny tak ztrácely bohuţel na věrohodnosti výsledků a nebylo vţdy snadné omyly vysvětlovat
Ukázka některých energetických plodin
Miscanthus Německo, r. 2004
Muţák prorostlý
Jestřabina východní
Křídlatka Bohemica
Sléz vytrvalý - Sida
Šťovík krmný Rumex OK 2 v prvních pokusech
Uplatnění energetických plodin Pro praktické využití je nutné vybrané energetické plodiny ověřit v provoze a vypracovat jejich agrotechniku Oficiální ověřování s podporou MZe začalo v r. 2005. Dosud byly ověřeny tyto druhy : Amarantus (laskavec), saflor (světlice barvířská), hořčice sareptská, saflor a vybrané druhy vysokých trav : psineček veliký, ovsík vyvýšený, sveřep bezbranný a lesknice (chrastice) rákosovitá. Nově je ověřován sléz vytrvalý Sida Od r. 2010 bylo v rámci úspor ověřování en. plodin přerušeno Nejdelší dobu, od r.2000 je ověřován krmný šťovík Rumex OK 2. V r. 2010 je tento porost jiţ jedenáctiletý. Potvrdila se tak proklamace šlechtitelů z Ukrajiny o jeho dlouhodobé vytrvalosti
Amarantus - laskavec
Vysoká vlhkost Amarantu vyţaduje dosoušení, nebo vymrznutí
Saflor světlice barvířská lze pěstovat na semeno a slámu využít k vytápění
Hořčice sarpetská, není náročná, má význam též pro rozšíření pěstovaných zemědělských plodin a tím i biodiversity
Psineček veliký, ovsík vyvýšený jsou vhodné pro semenářské kultury slámu k vytápění jako fytopalivo
Sveřep bezbranný
Lesknice (chrastice) rákosovitá
Krmný šťovík Rumex OK 2 má z energetických plodin největší význam Výhody : je vytrvalý, každoročně brzy na jaře obrůstá, zabraňuje erozi půdy a má vhodné vlastnosti pro vytápění. V poslední době se začíná využívat též jako kvalitní zelené krmení (nebo senáž), tedy k účelu, ke kterému byl původně vyšlechtěn, případně i jako přídavek do fermentoru, při výrobě bioplynu.
Krmný šťovík : 7.4.2009 desátý rok vegetace
Výhody víceletých a vytrvalých energetických plodin Časné jarní obrůstání pozemku zapojeným porostem plně ochrání půdu před smyvem, tím zabrání vodní erozi a zmírní škody po povodních Tyto plodiny nabývají velkého významu zvl.pro svažité pozemky,aktuálně po schválení novely zemědělského zákona : nyní je přípustné širokořádkové plodiny pěstovat na svazích o sklonu pouze do 7 stupňů (dříve do 13 st.). Je to logické opatření, reakce na povodně 2009
Porost kukuřice po přívalovém dešti - 9.6.2009
Krmný šťovík pro vytápění - sklizeň v plné zralosti, do 10.7.
Příklad vzorně ošetřovaného porostu krmného šťovíku. Výnosy suché biomasy : 9 10 t/ha
Kaţdoroční provzdušnění půdy zaručí úspěšné pěstování krmného šťovíku
Náklady na pěstování Rumexu OK 2 a na produkci biomasy lokalita náklady - Kč/ha na výnos náklady ošetřování celkem t/ha Kč/t 1 500...5.100..9,5..71 2 3.552.5.387..6,25...836 3 0..4.900.3,25.1.516 4 487 4.435..2,9..1.529
Zpracování biomasy na palivo. Balíky přímé spalování ve velkých kotelnách Řezanka přikládání obdobné jako štěpka Rostlinné brikety - místo dřevěných polen Pelety pro automatické přikládání ve speciálních kamnech (i velkých kotelnách)
Stoh balíků z krmného šťovíku
Řezanka připravená pro přikládání šnekovým dopravníkem
Lisování rostlinných briket
Lisování šťovíkových briket pro zámek Jemniště
Nová koncepce vytápění zámku Jemniště rostlinnými briketami
Topné pelety pro automatické přikládání
Bioplynové stanice BPS zemědělského typu - zkušenosti Výstavba BPS na bázi kukuřice se rychle rozšířila, hlavně v zahraničí. Technologie je dokonale propracovaná, proto se zkušenosti úspěšně využívají již také v ČR V posledním roce ale začínají být problémy : kukuřice je náročná plodina, pěstování je drahé Problémy nastanou i v důsledku omezení porostů na svazích viz novela zem. zákona
Plodiny pro zemědělské BPS Běţná travní hmota a další zeleň, včetně odpadní, vznikající při údrţbě parků, sadů apod. Kukuřice nejvíce vyuţívaná plodina, ale pro náročnost jejího pěstování lze doporučit hledání jiných druhů, alespoň jako doplněk Předpokladem vhodné plodiny pro vznik bioplynu můţe být krmný šťovík Rumex OK 2, původně vyšlechtěn jako kvalitní krmná plodina
litry na 1 kg sušiny Vývin bioplynu kumulativní produkce s přídavkem kukuřice Kumulativní produkce bioplynu drcená kukuřice 350,0 300,0 250,0 200,0 150,0 100,0 50,0 0,0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 den 100% kejda 100% digestát 20% kejda + 20% digestát+ 60% kukuřice 15% kejda + 15% digestát + 70% kukuřice 10% kejda + 10% digestát + 80% kukuřice
litry na 1 kg sušiny Vývin bioplynu kumulativní produkce s přídavkem šťovíku Kumulativní produkce bioplynu drcený šťovík 350,0 300,0 250,0 200,0 150,0 100,0 50,0 0,0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 den 100% kejda 100% digestát 20% kejda + 20% digestát + 60% šťovík 15% kejda + 15% digestát + 70% šťovík 10% kejda + 10% digestát + 80% šťovík
Bioplynová stanice v podhůří Krkonoš, v sousedství golf. hřiště
Senáţování krmného šťovíku pro bioplynovou stanici - Prosečné
BPS - 6.1.2009, 10. den v provozu + vak se šťovíkovou senáží
Kogenerační jednotka Schell
Souhrnné výsledky fermentace v BPS Prosečné doba výkon vývin bioplynu v m3 / h dávka substrátu v průměru fermentace kwh t/den průměr rozsah od - do celkem z toho šťovík 7. aţ 8. den 110 52 50-54 9-9. aţ 10. 150 69.5 69-70 9 3 11. aţ 23. 200 94 80-105 11,03 3,5 24. aţ 28. 250 118 108-136 12 1,8
Jarní odběry zelené hmoty šťovíku z devítiletého porostu pro stanovení krmných hodnot v týdenních intervalech 24.4.08 23.5.08
Krmná hodnota šťovíku stanovil VÚŢV Praha Uhříněves 2008 Datum odběru 12.5. 20.5. senáţ standard hodnoty ve šťovík šťovík pro srovnání 100 % sušině krmný + jílek vojtěška jílek sušina 11,29 12,41 29,33 20,0 22,0 NL 19,82 11,99 23,20 12,7 14,0 vláknina 17,90 26,72 17,88 23,0 28,5 cukry redukované 11,41 11,21-5,4 7,7 Vysoký obsah cukrů umoţňuje siláţování bez konzervantů!!!
Siláţní rozbor šťovík + jílek stanovil VÚŢV 2008 ph.4,20 kyselina mléčná (%) 2,60 Kyselina octová...0,41 Kyselina propionová..0,12 kyselina máselná.....0,00
Vysoká kvalita zelené hmoty a senáţe krmného šťovíku Analýzy svědčí o jeho úspěšném využívání : - ke krmení hospodářských zvířat - i oprávněný předpoklad využití při výrobě bioplynu. Zásadní podmínkou je jeho včasná sklizeň, optimálně již koncem dubna, aby dále spolehlivě obrůstal. Pak se může sklízet až 5 x do roka.termín sklizně je ještě nutné spolehlivě vyzkoušet a dlohoudoběji ověřit - nejnovější zkušenost : mírný přísev jednoletého jílku zajistí rychlejší zapojení porostu, omezení plevelů a dřívější využití sklizené zelené hmoty
Porost krmného šťovíku s příměsí jílku má i víceúčelové vyuţití : -sklizeň na zeleno - kvalitní píce - letní sklizeň suché hmoty jako pevné fytopalivo - podzimní sklizeň ke krmení, po letním obrůstání
Mladý porost šťovíku chutná lesní zvěři i hospodářským zvířatům Srnky na pastvě 20.4.2006
Pastevní porost v říjnu 2008 osmý rok po zasetí krmného šťovíku Javornice v podhůří Orlických hor
Krmný šťovík s příměsí jílku jednoletého Proseč u Chrudimi, sklízený na zeleno 5x za rok
Pastva na podzimním porostu krmného šťovíku
Krmení ovcí šťovíkovou senáží z podzimního porostu
Senáž v balíkách pro krmení dojnic Dobrohošť u Dačic
Hodnocení kvality krmného šťovíku pro BPS zemědělského typu i pro krmení Výsledky modelových testů svědčí o úspěšné moţnosti vyuţití krmného šťovíku Rumex OK 2 pro vývin bioplynu Nové výsledky přímo z provozu BPS tyto předběţné výsledky potvrzují, i kdyţ je lze zatím hodnotit jako dílčí a je třeba je dále ověřovat Moţnost úspěšného uplatnění krmného šťovíku je dána jeho vysokou krmnou hodnotou, která byla potvrzena analýzami krmných hodnot ze vzorků zelené hmoty i šťovíkové senáţe Výborné krmné hodnoty šťovíku Rumex OK 2 jej klasifikují jako kvalitní pícninu. Proto se v poslední době začíná pěstovat uţ i u nás ke krmení, k čemuţ byl původně vyšlechtěn. Při jeho zkrmování byla zjištěna zvýšená uţitkovost dobytka
Souhrn a závěr Netradiční energetické plodiny vyuţívané pro vytápění budov mají zásadní důleţitost, proto je třeba hodnotit jejich význam komplexně : 1.jsou přímým zdrojem obnovitelné energie 2.víceleté a vytrvalé plodiny chrání půdu proti erozi a omezují škody po povodních 3.rozšiřují sortiment pěstovaných plodin, tím posilují druhovou biodiversitu a přispívvají tak ke zlepšení ekologie krajiny Biomasa z energetických plodin S1 je kvalitnější, než biomasa z odpadních a vedlejších produktů Cílené pěstování energetických plodin proto vyţaduje zvýšenou pozornost a náleţitou podporu v zájmu zajištění dostatku kvalitní energetické biomasy i zlepšení ekologie
Děkuji za pozornost Ing.Vlasta Petříková, DrSc. CZ Biom České sdruţení pro biomasu Kontakt : vpetrikova@volny.cz Tel. : 233 356 940, mobil : 736 171 353