Analýza technicko-ekonomických parametrů bioplynové stanice

Mendelova univerzita v Brně Institut celoživotního vzdělávání Analýza technicko-ekonomických parametrů bioplynové stanice Diplomová práce Vedoucí diplomové práce: Prof. Ing. František Bauer, CSc. Vypracovala: Bc. Halámková Renata Brno 2014

Prohlášení Prohlašuji, že jsem diplomovou práci na téma Analýza technicko-ekonomických parametrů bioplynové stanice, vypracovala samostatně a použila jen pramenů, které cituji a uvádím v přiloženém seznamu literatury. Diplomová práce je školním dílem a může být použita ke komerčním účelům jen se souhlasem vedoucího diplomové práce a děkana Institutu celoživotního vzdělání Mendelovy univerzity v Brně. Brno, dne Podpis studenta..

Poděkování Chtěla bych touto cestou poděkovat vedoucímu diplomové práce prof. Ing. Františkovi Bauerovi CSc. za podnětné rady, metodickou pomoc a odborné vedení. Dále bych chtěla poděkovat Ing. Jaroslavu Dvořákovi vedoucímu střediska bioplynové stanice Zemědělského družstva Nové Město na Moravě, který mi byl nápomocen při získávání údajů a dat z bioplynové stanice, které sloužily pro vypracování této diplomové práce.

ABSTRAKT Diplomová práce je zaměřena na problematiku obnovitelného zdroje energie, bioplynu, charakteristiky bioplynové stanice, ekonomické efektivnosti provozu a samotné investice do výstavby stanice. V první kapitole je uveden současný stav využití biomasy k energetickým účelům. Dále pak vznik bioplynu včetně procesů, které jeho tvorbě předchází a faktorů, které ho ovlivňují. U bioplynové stanice Nové Město na Moravě byly získány technickoekonomické parametry, které jsou tabulkově a graficky zpracovány. Získané technickoekonomické výstupy z bioplynové stanice byly analyzovány z hlediska ekonomického hodnocení nákladů, výnosů, zhodnocení návratnosti investice a efektivnosti provozu. Hlavní důraz byl kladen na zhodnocení dosavadní ekonomické efektivnosti a možnosti budoucího zefektivnění dalšího provozu dané bioplynové stanice. Klíčová slova: bioplyn, bioplynová stanice, anaerobní digesce, fermentace, technologické řešení, ekonomické aspekty. ABSTRACT This thesis is focused on renewable energy, biogas, biogas plant characteristics, economic efficiency, operation and investment in the very construction of the station. The first chapter describes the current status of the use of biomass for energy purposes. Furthermore, biogas, including processes that preceded its formation and the factors that affect it. U biogas station New Town in Moravia was obtained techno-economic parameters that are tabular and graphical processing. Acquired technical and economic outputs of biogas plants were analysed for the economic evaluation of costs, benefits, evaluation of return on investment and operational effectiveness. The main focus was to evaluate the economic efficiency of existing and future opportunities for further streamlining the operation of the biogas plant. Keywords: biogas, biogas plant, anaerobic digestion, fermentation, technological solutions, economic aspects.

OBSAH ÚVOD... 8 1 Literární přehled... 9 1.1 Biomasa... 9 1.1.1 Vznik biomasy... 10 1.1.2 Biomasa využitelná k získávání energie... 11 1.1.3 Způsoby využití biomasy k energetickým účelům... 12 1.1.4 Vhodná biomasa pro BPS... 13 1.2 Bioplyn... 13 1.2.1 Princip tvorby bioplynu... 15 1.2.2 Vlastnosti bioplynu... 16 1.2.3 Výtěžnost bioplynu... 16 1.2.4 Výhřevnost bioplynu... 17 2 Současný stav řešené problematiky... 18 2.1 Příprava výstavby bioplynové stanice... 18 2.2 Legislativa pro bioplynové stanice... 19 2.3 Digestát... 21 2.4 Rozdělení bioplynových stanic... 21 2.4.1 Zemědělské bioplynové stanice... 22 2.4.2 Kofermentační bioplynové stanice... 23 2.4.3 Komunální bioplynové stanice... 23 2.5 Rozdělení bioplynových technologií... 24 3 MATERIÁL A METODIKA... 25 3.1 Metodika kalkulací nákladů a výnosů... 25 3.2 Metodika stanovení doby návratnosti... 26 4 TECHNICKO EKONOMICKÉ UKAZATELE PROVOZU BIOPLYNOVÉ STANICE NOVÉ MĚSTO NA MORAVĚ... 28 4.1 Rozhodnutí o realizaci výstavby BPS... 28 4.2 Postup při realizaci projektu BPS Nové Město na Moravě... 29 4.2.1 Financování projektu... 29 4.2.2 Místo realizace projektu... 29 4.2.3 Doba realizace projektu... 30 4.2.4 Zpracovatel projektu... 31

4.3 Technické parametry projektu... 31 4.3.1 Stavební objekty... 31 4.3.2 Strojní zařízení... 38 4.4 Technologické parametry projektu... 44 4.4.1 Technologie... 44 4.4.2 Substráty... 44 4.5 Ekonomické aspekty pro BPS Nové Město na Moravě... 45 4.5.1 Výkony... 45 4.5.2 Doba návratnosti... 46 4.5.3 Výkupní ceny... 46 4.5.4 Diverzifikace příjmů... 46 4.6 Environmentální aspekty... 47 4.7 Rozšíření BPS... 48 5 Zhodnocení efektivnosti provozu... 49 5.1 Vyhodnocení spotřeby a ocenění vkládaných substrátů... 49 5.1.1 Měření a výsledky za sledovaný rok 2010... 50 5.1.2 Měření a výsledky za sledovaný rok 2011... 52 5.1.3 Měření a výsledky za sledovaný rok 2012... 54 5.1.4 Měření a výsledky za sledovaný rok 2013... 57 5.2 Ekonomická efektivnost investice... 59 5.2.1 Hospodaření bioplynové stanice ve sledovaném období... 59 5.2.2 Výpočet doby návratnosti prvotní realizace projektu... 62 5.2.3 Výpočet doby návratnosti po rozšíření projektu... 64 6 DISKUSE A ZÁVĚR... 66 POUŽITÁ LITERATURA... 69 SEZNAM ZKRATEK... 71 SEZNAM OBRÁZKŮ... 72 SEZNAM TABULEK... 74 SEZNAM PŘÍLOH... 75

ÚVOD Současná energetická situace ve světě, Českou republiku nevyjímaje, se vyznačuje vysokou poptávkou po energiích a s tím souvisejícím silným nárůstem cen. Tento stav může být rozhodujícím momentem pro investory, kteří chtějí na této situaci profitovat a využít co nejvíce investičních pobídek při realizaci a provozování technologických zařízení na výrobu energií z obnovitelných zdrojů. Zemědělství je bezesporu odvětvím, které má pro výrobu energie z obnovitelných zdrojů největší možnosti a předpoklady. Jedním z těchto velmi perspektivních obnovitelných zdrojů energie je bioplyn. Jedná se o obnovitelný zdroj energie a je obrovským potenciálem, který v době ubývání současně používaných paliv a zároveň přibývání spotřeby energie, může znamenat nový trend v získávání energie. Dopady využívání biomasy na životní prostředí jsou v porovnání se zpracováním fosilních paliv minimální. Technologických zařízení na výrobu energií z obnovitelných zdrojů je celá řada. Mezi ty, které mají zcela neomezené možnosti pro budoucí využití, bezesporu patří bioplyn. Bioplyn je produktem anaerobní fermentace neboli vyhnívání organické hmoty. Zdrojem organické hmoty jsou odpady živočišné výroby s vysokým obsahem organických látek, odpadní a cíleně pěstovaná biomasa a také biologicky rozložitelný odpad z potravinářství nebo komunálního průmyslu. Rozklad organických látek probíhá za pomoci anaerobních mikroorganismů. Produkce bioplynu je řízena změnou podmínek ve vyhnívacím reaktoru, neboť i mikroorganismy potřebují pro svůj život vhodnou teplotu, ph, množství živin atp. Základním prvkem bioplynové stanice je reaktor (fermentor, vyhnívací nádrž), v němž probíhá převážná část procesu anaerobní fermentace. Součástí reaktoru je míchací a ohřívací zařízení substrátu. Další součástí stanice jsou zásobník plynu, skladovací jímka, kogenerační jednotka, rozvody a další součásti. Použití bioplynu je prozatím možné pouze pro malé a střední výkony přeměnou v kogeneračních jednotkách na elektrickou energii a teplo, které je bráno jako odpadní produkt kogenerace. Elektrická energie je následně dodávána do rozvodné sítě a odpadní teplo slouží k ohřívání a udržování stálé teploty technologie vývinu plynu a zbylá část má velké množství dalších použití, například vytápění hal sloužících pro chov zemědělských zvířat, obytných objektů nebo také pro sušení obilí. Odpad z anaerobní fermentace se dále využívá jako hnojivo. 8

Výstavba bioplynové stanice je velká investice a je třeba vzít v úvahu mnoho faktorů podle podmínek a možností v místě záměru výstavby. Používaný a zpracovávaný materiál je základním faktorem množství a kvality produkovaného bioplynu, jehož následné využití hraje velkou roli při návratu investice. Kompletní analýza BPS je proces velmi náročný na přesné vstupní informace. Složité je zejména měření množství a kvality vstupních surovin. Vyhodnocení provozu BPS je užitečné pro ověření a optimalizaci chodu zařízení s cílem dosáhnout plánovaných hodnot ekonomické rentability projektu. Cíl práce Cílem diplomové práce je charakterizovat současný stav bioplynových stanic v ČR. U vybrané bioplynové stanice tabulkově a graficky zpracovat získané vstupní a výstupní parametry. Ze získaných hodnot provést ekonomickou analýzu se zaměřením na efektivitu provozu a návratnost investic. 1 LITERÁRNÍ PŘEHLED 1.1 Biomasa Biomasa je definována jako substance biologického původu (pěstování rostlin v půdě nebo ve vodě, chov živočichů, produkce organického původu, organické odpady). Je buď záměrně získávána jako výsledek výrobní činnosti, nebo se jedná o využití odpadů ze zemědělské, potravinářské a lesnické výroby, z komunálního hospodářství, z údržby krajiny a péče o krajinu. [Pastorek, 2004] Světová roční produkce biomasy je podle teoretických propočtů 100 miliard tun s energetickým potenciálem okolo 1,4*10 21 J, což je několikrát více než roční celosvětová spotřeba fosilních paliv. [Murtinger, Beranovský, 2008] Využití biomasy k energetickým účelům je limitováno několika faktory např. biomasa je využívána i v jiných průmyslových odvětvích a vyšší potřeba biomasy přináší rozšiřování produkčních ploch nebo zvyšování intenzity výroby biomasy. V současné době energie z biomasy ekonomicky konkuruje využití klasických energetických zdrojů. [Murtinger, Beranovský, 2008] 9

1.1.1 Vznik biomasy V zemské atmosféře a na zemském povrchu stále dochází k fyzikálnímu a chemickému oběhu prvků a sloučenin. Všechny látky, které jsou součástí oběhu, jsou složeny z chemických prvků. Významné postavení mají organické sloučeniny, které jsou syntetizované převážně živými organismy pouze z několika prvků: vodíku, kyslíku, uhlíku, dusíku, fosforu a síry. Stopové prvky jako železo (Fe), měď (Cu), draslík (K), sodík (Na) mají také svůj význam. V zachování dynamické rovnováhy v biosféře má nezastupitelnou úlohu živá složka. Oběh biogenních prvků a transformace sluneční energie na energii chemickou je zabezpečen biochemickými reakcemi, mezi které patří fotosyntéza a fotochemické reakce. [ Pastorek, 2004] Rostliny odebírají z atmosféry oxid uhličitý a v procesu zvaném fotosyntéza jej pomocí barviva chlorofylu a energie slunečního záření redukují a vytvářejí z něj glukózu a postupně řadu složitých organických sloučenin, které potřebují ke svému životu. [Murtinger, Beranovský, 2008] 1 - světlo, 2 - chlorofyl, 3 - minerální látky, 4 - voda, 5 - oxid uhličitý, 6 - kyslík Obr. 1.1 Schematické zobrazení fotosyntézy [Pastorek, 2004] Koloběh uhlíku je biogeochemický cyklus, při němž se uhlík vyměňuje mezi biosférou, litosférou, hydrosférou a atmosférou. Oběh uhlíku je spjatý s oběhem kyslíku, především u vyšších organizmů. Dýchání je přeměna sloučenin uhlíku a vodíku 10

na oxid uhličitý a vodu. Tímto uhlíkovým procesem prochází ročně okolo deseti miliard tun uhlíku. Nezastupitelnost uhlíku je dána skutečnostmi: uhlík v biomase je přírodním akumulátorem sluneční energie uhlík v biopalivech je součástí přírodního uhlovodíkového cyklu při využití biomasy dle převládajícího obsahu biogenních prvků možné přeměnou na: - pevná paliva C CO 2 - kapalná paliva COH CO 2, H 2 O - plynná paliva CH 4,CO CO 2, H 2 O [Pastorek, 2004] Obr. 1.2 Schematické znázornění koloběhu uhlíku v přírodě [www.cs.wikipedia.org, 2014] 1.1.2 Biomasa využitelná k získávání energie Energetickou biomasu můžeme rozdělit do pěti základních skupin: 1. Fytomasa s vysokým obsahem lignocelulózy 2. Fytomasa olejnatých plodin 3. Fytomasa s vysokým obsahem škrobu a cukru 4. Organické odpady a vedlejší produkty živočišného původu 5. Směsi různých organických odpadů 11

Pro získávání energie se využívá: Biomasa záměrně pěstovaná: cukrová řepa, obilí, brambory, cukrová třtina, olejniny, energetické dřeviny. Biomasa odpadní rostlinné zbytky ze zemědělské prvovýroby a údržby krajiny, odpady z živočišné výroby, komunální organické odpady z venkovských sídel, organické odpady z potravinářských a průmyslových výrob, lesní odpady. [Schulz, Eder, 2004] 1.1.3 Způsoby využití biomasy k energetickým účelům Způsob využití biomasy k energetickým účelům je do značné míry předurčen fyzikálními a chemickými vlastnostmi biomasy. Velmi důležitým parametrem je vlhkost, respektive obsah sušiny v biomase. Hodnota 50 % sušiny je přibližná hranice mezi mokrými procesy (obsah sušiny je menší než 50 %) a suchými procesy (obsah sušiny je větší než 50 %). Z principiálního hlediska lze rozlišit několik způsobů získávání energie z biomasy a přípravy biomasy pro energetické využití: a) termochemická přeměna biomasy (suché procesy): o spalování, o zplynování, o pyrolýza; b) biochemická přeměna biomasy (mokré procesy): o alkoholové kvašení, o metanové kvašení; c) fyzikální a chemická přeměna biomasy: o mechanicky (štípání, drcení, lisování, briketování, peletování, mletí apod.), o chemicky (esterifikace surových bioolejů); d) získávání odpadního tepla při zpracování biomasy (např. při kompostování, aerobním čištění odpadních vod, anaerobní fermentaci pevných organických odpadů apod.). [Pastorek, 2004] 12

1.1.4 Vhodná biomasa pro BPS Mezi energeticky využitelnou biomasu ze zemědělské produkce patří zbytková biomasa navázaná na živočišnou výrobu (sláma, plevy, výpalky, šroty, exkrementy), cíleně pěstovaná biomasa, trvalé travní porosty a rychle rostoucí byliny a dřeviny. Mezi cíleně pěstované plodiny patří především: Kukuřice jde o plodinu, která se pro výrobu bioplynu hodí svým vysokým výnosem energie na hektar. Společně s kukuřičnou siláží je doporučeno fermentovat kejdu kvůli stabilitě procesu kofermentace. Žitná siláž z celých rostlin (GPS) jde o obilí s nízkým nárokem na kvalitu půdy a podnebí. Výnos zrna žita činí přibližně 5 až 6 tun z hektaru a poměr zrna ke slámě je cca 1 :1,6. Z toho vyplývá celkový výnos od 13 do 15 tun čerstvé hmoty na hektar. Řepa vhodná plodina zejména pro vysoké výnosy hmoty. Vyžaduje však vysoké nároky na půdu a podnebí. Její výnosy jsou rozdílné podle půdních předpokladů a pohybují se kolem 50 až 60 tun na hektar. Travní siláž jde o nejméně náročnou plodinu. Pěstování i sklizeň trávy je dobře mechanizovatelná. Sklizeň je možné provádět dvakrát až čtyřikrát v roce podle počasí a klimatických podmínek. Tab. 1.1 Materiální vlastnosti plodin [Pastorek, 2004] substrát sušina [%] org.sušina [% sušiny] dusík amonný dusík [% sušiny] 13 fosfor výtěžnost bioplynu [m 3 /t čerstvé hmoty] [m 3 /t sušiny] obsah metanu [objem. %] kukuřičná siláž 20-30 85-95 1,1-2 0,15-0,3 0,2-0,3 170-200 450-700 50-55 žito-siláž z celých rostlin 30-35 92-98 4,0 0,57 0,71 170-200 550-680 cca 55 cukrová řepa 23 90-95 2,6 0,2 0,4 170-180 800-860 53-54 krmná řepa 12 75-85 1,9 0,3-0,4 0,4 75-100 620-850 53-54 travní siláž 25-50 70-95 3,5-6,9 6,9-19,8 0,4-0,8 170-200 550-620 54-55 řepný list 16 75-80 0,2-0,4 0,7-0,9 cca 70 550-600 54-55 1.2 Bioplyn Bioplyn a bioplynové systémy představují energetické zdroje s vysoce pozitivními přínosy pro ochranu a tvorbu životního prostředí. Přestože bioplyn zatím

není schopen vytlačit fosilní paliva z jejich dominantního postavení na trhu s energiemi, má na rozdíl od nich zcela neomezené perspektivy pro budoucí využití. Bioplynové systémy ve všech možných uspořádáních pracují jako kompletně obnovitelné energetické zdroje transformující i spolu využívající solární energii. Veškeré i pomocné technologie lze v těchto systémech řešit jako ekologicky příznivé procesy a to i v těch případech, kdy se jedná například o zpracování substrátů bohatých sírou. [Kára, 2007] Bioplyn je produktem látkové výměny metanových bakterií, ke které dochází, když bakterie rozkládají organickou hmotu. Tento proces rozkladu má v podstatě čtyři fáze: I. fáze Hydrolýza II. fáze Acidogeneze III. fáze Acetogeneze IV. fáze Metanogeneze [Schulz, Eder, 2004] Biologický rozklad organických látek je složitý vícestupňový proces, na jehož konci vzniká bioplyn, který se v ideálním případě skládá ze dvou plynných složek, metanu (CH 4 ) a oxidu uhličitého (CO 2 ). Průběh tohoto procesu ovlivňuje řada procesních a materiálových parametrů, mezi něž patří například složení materiálu, podíl vlhkosti, teplota prostředí, číslo ph (kyselost), anaerobní prostředí (bezkyslíkaté), atd. Podle původu nebo místa vzniku biologického rozkladu organických látek rozeznáváme: Zemní plyn vzniká anaerobním rozkladem biomasy nahromaděné v dávných dobách, obsahuje 98 % metanu a je energeticky nejvhodnější. Jde však o přírodní bohatství, které je vyčerpatelné. Důlní plyn vzniká jako zemní plyn, nemá energetické využití pro svoji výbušnost ve směsi se vzduchem. Kalový plyn vzniká anaerobním rozkladem organických usazenin v přírodních i umělých nádržích, jehož intenzita vývinu a chemické složení jsou značně variabilní. Skládkový plyn vzniká na skládkách komunálního odpadu, které obsahují 20-60 % organických materiálů. Po mnoho let zde může vznikat plyn s proměnlivým složením, který je možné využít k energetickým účelům nebo likvidovat bezpečnostním hořákem. 14

Bioplyn vzniká činností mikroorganismů, jde o plynnou směs vzniklou anaerobní fermentací vlhkých organických látek v umělých technických zařízeních (reaktorech, digestorech, lagunách se zařízením na jímání bioplynu atd.) [Pastorek, 2004] 1.2.1 Princip tvorby bioplynu V literatuře se uvádí, že celý proces tvorby bioplynu, který si můžeme představit pod pojmem anaerobní fermentace, a dá se rozdělit do čtyř fází: 1) Hydrolýza (začíná v době, kdy je v prostředí vzdušný kyslík a dostatečná vlhkost přesahující 50 % hmotnostního podílu) 2) Acidogeneze (dochází k odstranění vzdušného kyslíku a vytvoření anaerobního prostředí, v této fázi jsou rozkládány produkty hydrolýzy na jednodušší organické látky) 3) Acetogeneze (jde o mezifázi, během níž provádějí acidogenní kmeny bakterií oxidaci produktů acidogeneze na kyselinu octovou, vodík a oxid uhličitý) 4) Metanogeneze (v této fázi autotrofní bakterie rozkládají kyselinu octovou na metan a oxid uhličitý, hydrogenotrofní bakterie produkují metan z vodíku a oxidu uhličitého) Vodík v bioplynu svědčí o narušení rovnováhy mezi acido a metanogenními procesy. Obvykle je to provázeno i poklesem ph. Optimální rovnováha v kinetice jednotlivých fází, probíhajících s odlišnou kinetickou rychlostí, je důležitá pro stabilitu procesu anaerobní fermentace organických materiálů. Poslední tj. metanogenní fáze procesu tvorby bioplynu probíhá asi pětkrát pomaleji než předcházející tři fáze, proto se musejí velikost a konstrukce fermentoru a dávkování surového materiálu přizpůsobit této rychlosti jinak hrozí přetížení fermentoru se všemi nepříznivými důsledky. [Pastorek, 2004] 15

Obr. 1.3 Schéma změn složení bioplynu při náběhu anaerobního fermentačního procesu [Kolektiv autorů, 2012] 1.2.2 Vlastnosti bioplynu Bioplyn je hodnotný nositel energie. Může být mnohostranně využíván především pro výrobu proudu, na vaření, na vytápění a přípravu teplé vody, dále pak na sušení, k chlazení a napájení infračervených zářičů. Jeho výhřevnost leží v závislosti na obsahu metanu mezi 5,5 a 7,0 kwh/m 3, v průměru okolo 6,0 kwh/m 3. Bioplyn má v poměru výhřevnost / objem podstatně menší výhřevnost než zemní plyn a propan. Hodnota výhřevnosti bioplynu je určena majoritním obsahem metanu (CH 4 ). [Schulz, Eder, 2004] Se svou hustotou 1,2 kg/m 3 je lehčí než vzduch. To znamená, že proudící bioplyn se nemůže hromadit u podlahy nebo v prohlubních jako propan. I přesto se nesmí tento jev podceňovat a je nutná opatrnost při zacházení s bioplynem. Zápalná teplota je určena stejně jako u metanu 650 až 750 C. Z bezpečnostního hlediska jde o příznivý faktor. Hranice zápalnosti metanu ve směsi se vzduchem je 5 až 15 % objemových, v tomto případě již tvoří výbušnou směs. [Pastorek, 2004] 1.2.3 Výtěžnost bioplynu Podle literatury je maximální ekvivalent CHSK (chemická spotřeba kyslíku) vyprodukovaného metanu rovný CHSK původnímu množství organické rozložené 16

látky. Skutečná výtěžnost metanu je menší. Množství vyrobeného bioplynu závisí mimo jiné na druhu zpracovávaného materiálu. Obr. 1.4 Teoretická výtěžnost surovin [CZ Biom] 1.2.4 Výhřevnost bioplynu Výhřevnost bioplynu je dána především obsahem metanu (CH 4 ) v bioplynu. Podíl sulfanu (H 2 S), vodíku (H 2 ) a některých dalších hořlavých plynů je tak malý, že se v praxi ani neuvažuje. V případě absolutně suchého bioplynu je výhřevnost rovna spalnému teplu. Objem bioplynu se často udává v běžných m 3 (bm 3 ), stanovených při určité teplotě plynu a tlaku. 17

Aby byly tyto údaje srovnatelné pro různé podmínky, provádí se jejich přepočet na normální stav bioplynu (Nm 3 ), charakterizovaný teplotou 0 C a tlakem 101,325 kpa. [Kolektiv autorů, 2012] Obr. 1.5 Výhřevnost bioplynu v závislosti na obsahu metanu [Kolektiv autorů, 2012] 2 SOUČASNÝ STAV ŘEŠENÉ PROBLEMATIKY 2.1 Příprava výstavby bioplynové stanice Pro výstavbu kvalitní zemědělské bioplynové stanice bylo na žádost Ministerstva zemědělství ČR zpracováno Českým sdružením pro biomasu (CZ Biom) desatero přípravy bioplynových stanic, které obsahuje zásady pro zprovoznění kvalitního zařízení. Desatero přípravy bioplynových stanic (zkrácená verze): 1. Precizní příprava projektu 2. Dostatek kvalitních vstupních surovin 3. Výtěžnost bioplynu z jednotlivých materiálů 4. Komunikace se samosprávou a veřejností 5. Spolehlivá a ověřená technologie 6. Optimalizace investičních nákladů 7. Volba vhodné kogenerační jednotky 8. Využití odpadního tepla 9. Nakládání s digestátem kvalitní hnojivo 10. Další možnosti využití bioplynu [Cz Biom] 18

2.2 Legislativa pro bioplynové stanice Proces přípravy projektu podle bodu jedna z Desatera je poměrně náročný z hlediska administrativy a naplnění požadavků různých zákonů. Investoři proto musí věnovat důslednou pozornost předrealizační přípravě projektu, což je dlouhodobá záležitost. Ve studii proveditelnosti jsou zohledněny všechny aspekty záměru v podobě umístění stavebních a technologických objektů, energetické a látkové vstupy a výstupy, logistika biomasy, zajištění provozu a servisu BPS, vlivy na životní prostředí. Dále by studie měla obsahovat i podrobnou ekonomickou rozvahu bioplynové stanice. Z národní legislativy je třeba dodržovat zejména tyto zákony a vyhlášky: Národní legislativa oblast odpadů Zákon č. 185/2001 Sb., ve znění pozdějších předpisů, poslední úpravy č. 9/2009 Sb. Nařízení vlády č. 197/2003 Sb., o Planu odpadového hospodářství ČR Vyhláška MŽP 383/2001 Sb., o podrobnostech nakládání s odpady ve znění pozdějších předpisů (poslední aktualizace č. 478/2008 Sb.) Vyhláška MŽP č. 341/2008 Sb., o podrobnostech nakládání s bioodpady Vyhláška MŽP č. 381/2001 Sb., Katalog odpadů ve znění pozdějších předpisů (č. 374/2008) Vyhláška MŽP č. 294/2005 Sb., o podmínkách ukládání odpadů na skládky a jejich využívání na povrchu terénu a změně vyhlášky č. 383/2001 Sb., o podrobnostech nakládání s odpady Vyhláška č. 341/2008 Sb., o bioodpadech Národní legislativa ochrana životního prostředí Zákon č. 86/2002 Sb., o ochraně ovzduší ve znění pozdějších předpisů (č. 483/2008) Zákon č. 76/2002 Sb., o integrované prevenci ve znění 521/2002 Zákon č. 254/2001 Sb., o vodách ve znění č. 181/2008 Sb. Zákon č. 274/2001 Sb., o vodovodech a kanalizacích ve znění č. 180/2008 Sb. Zákon č. 100/2001 Sb., o posuzování vlivů na životni prostředí ve znění č. 216/2007 Sb. Zákon č. 460/2004 Sb., o ochraně přírody a krajiny 19

Nařízení vlády č. 352/2002 Sb., kterým se stanoví emisní limity a další podmínky provozování spalovacích stacionárních zdrojů znečišťovaní ovzduší Nařízení vlády č. 146/2007 Sb., o emisních limitech a dalších podmínkách provozování spalovacích stacionárních zdrojů znečišťování ovzduší Nařízení vlády č. 615/2006 Sb., o stanovení emisních limitů a dalších podmínek provozování ostatních stacionárních zdrojů znečišťování ovzduší Nařízení vlády č. 597/2006 Sb., o sledování a vyhodnocování kvality ovzduší Nařízení vlády č. 61/2003 Sb., o ukazatelích a hodnotách přípustného znečištění povrchových vod a odpadních vod, náležitostech povolení k vypouštění odpadních vod do vod povrchových a do kanalizací a o citlivých oblastech ve znění č. 229/2007 Sb. Nařízení vlády č. 148/2006 Sb., o ochraně zdraví před nepříznivými účinky hluku a vibrací Vyhláška č. 356/2002 Sb., kterou jsou stanoveny seznam znečisťujících látek, obecné emisní limity a způsob předávání zpráv a informací, zjišťování množství vypouštěných znečišťujících látek, tmavosti kouře, přípustné míry obtěžování zápachem a intenzity pachů, podmínky autorizace osob, požadavky na vedení provozní evidence zdrojů znečišťování ovzduší a podmínky jejich uplatňování, ve znění 363/2006 Sb. Vyhláška č. 362/2006 Sb., o způsobu stanovení koncentrace pachových látek, přípustné míry obtěžování zápachem a způsobu jejího zjišťování Národní legislativa energetika Zákon č. 180/2005 Sb., zákon o podpoře výroby elektřiny z obnovitelných zdrojů energie a změně některých zákonů Vyhláška č. 482/2005 Sb., o stanovení druhů, způsobů využití a parametrů biomasy při podpoře výroby elektřiny z biomasy ve znění č. 453/2008 Sb. Vyhláška č. 193/2007 ze dne 17. července 2007, kterou se stanoví podrobnosti účinnosti užití energie při rozvodu tepelné energie a vnitřním rozvodu tepelné energie a chladu Cenové rozhodnutí ERÚ č. 8/2008 20

Národní legislativa hnojiva Zákon č. 156/1998 Sb., o hnojivech, pomocných půdních látkách, pomocných rostlinných přípravcích a substrátech a o agrochemickém zkoušení zemědělských půd Nařízení vlády č. 103/2003 Sb., o stanovení zranitelných oblastí a o používání a skladování hnojiv a statkových hnojiv, střídání plodin a provádění protierozních opatření v těchto oblastech, ve znění č. 108/2008 Sb. Vyhláška č. 474/2000 Sb., o hnojivech 2.3 Digestát Na digestát je nutno pohlížet hned z několika hledisek: Podle zákona č. 156/1998 Sb., o hnojivech, je nutno hnojiva před jejich uvedením do oběhu zaregistrovat u Ústředního kontrolního a zkušebního ústavu zemědělského. V souvislosti s tím je zapotřebí zaplatit správní poplatek pro registraci, zajistit ověření chemicko-fyzikálních vlastností a společně s vyplněnou žádostí předložit i vzorek hnojiva. Hnojivo musí splnit limitní hodnoty obsahu rizikových prvků Podle zákona č. 185/2001 Sb., o odpadech, jen ve výjimečných případech. Jde o digestáty, které jsou šířené do oběhu jako hnojivo a nesplňují požadované jakostní znaky, zejména obsah vybraných rizikových látek. Dále může být digestát odpadem, jestliže jeho původní účel určení (jako hnojivo) odpadl nebo zanikl. V tomto případě je producent digestátu povinen nakládat s digestátem podle zákona o odpadech a předat jej oprávněné osobě k využití nebo k odstranění. 2.4 Rozdělení bioplynových stanic Bioplynové stanice je nutné rozlišovat podle druhu vstupů. Na základě toho jsou pro ně stanoveny různé požadavky v rámci povolovacího procesu. BPS můžeme kategorizovat na: zemědělské, kofermentační (průmyslové), komunální. 21

2.4.1 Zemědělské bioplynové stanice Zemědělské BPS (nebo také farmářské BPS) využívají vsázkové suroviny, které lze hodnotit jako nejméně problematické. Zpracovávají pouze materiály ze zemědělské prvovýroby, zejména statková hnojiva (kejda, hnůj apod.) a cíleně pěstované plodiny (kukuřice, šťovík) k energetickému využití [CZ Biom, 2006] Na těchto bioplynových stanicích není možné zpracovávat odpady podle zákona č. 185/2001 Sb., o odpadech, ani jiné materiály, které spadají pod Nařízení Evropského parlamentu a Rady (ES) č. 1774/2002 o vedlejších živočišných produktech. [ Váňa, 2009] Vsázkové suroviny na těchto BPS jsou konstantní a technologický proces je méně náročný. Právě tato zařízení se stala typickými představiteli BPS v Německu a Rakousku a proces jejich schvalování by měl být co nejjednodušší. [Bačík, 2008] Na zemědělských bioplynových stanicích je možné zejména následující materiály: Rostlinné suroviny - sláma všech typů obilovin a olejnin, - plevy a odpad z čištění obilovin, - bramborová nať i slupky z brambor, - řepná nať z krmné i cukrové řepy, - kukuřičná sláma i jádro kukuřice, - travní biomasa nebo seno. Živočišné suroviny - kejda prasat, - hnůj prasat se stelivem, - kejda skotu, - hnůj skotu se stelivem, - hnůj a stelivo z chovu koní, koz, králíků, - drůbeží exkrementy včetně steliva. Pěstovaná biomasa - Obiloviny v mléčné zralosti (celé rostliny) čerstvé i silážované, - Kukuřice vyzrálá (celé rostliny) čerstvá a silážovaná, - Kukuřice ve voskové zralosti (celé rostliny) čerstvá a silážová, 22

- Krmná kapusta (celé rostliny) čerstvá a silážovaná, - Krmný šťovík (celé rostliny) čerstvý a silážovaný. [ Budiová, 2012] Obr. 2.1 Schéma rozložení zemědělských BPS na území ČR 2.4.2 Kofermentační bioplynové stanice Kofermentační BPS (průmyslové BPS), které zpracovávají výhradně nebo v určitém podílu rizikové vstupy, např. jateční odpady, kaly ze specifických provozů, kaly z čistíren odpadních vod, tuky, masokostní moučku, krev z jatek apod. a jsou organickou součástí ČOV. Pro fermentaci těchto vstupů je nezbytné pečlivě zvolit technologii zařízení a zpracovat kvalitní provozní řád zařízení BPS. Povolovací proces by měl být v těchto případech přísnější. Zejména je třeba vyžadovat důsledné plnění požadavků z Nařízení Evropského parlamentu a Rady (ES) č. 1774/2002, které stanovuje hygienická pravidla pro nakládání s vedlejšími živočišnými produkty. [ Bačík, 2008] 2.4.3 Komunální bioplynové stanice Komunální bioplynové stanice jsou zaměřeny na zpracování komunálních bioodpadů, zejména z údržby zeleně, vytříděných bioodpadů z domácností, restaurací a jídelen. [Bačík, 2008] 23

Vztahuje se na ně Nařízení Evropského parlamentu a Rady (ES) č. 1774/2002, kterým se stanoví hygienická pravidla týkající se vedlejších živočišných produktů, které nejsou určeny k lidské spotřebě a musí plnit podmínky v něm stanovené. [Váňa, 2009] Obr. 2.2 Schéma rozložení komunálních BPS na území ČR 2.5 Rozdělení bioplynových technologií Podle způsobu dávkování surového materiálu rozlišujeme technologie: Diskontinuální doba jednoho pracovního cyklu odpovídá době zdržení materiálu ve fermentoru. Tento způsob je náročný na obsluhu a využívá se zejména při suché fermentaci tuhých organických materiálů. Semikontinuální doba mezi jednotlivými dávkami je kratší než doba zdržení materiálu ve fermentoru. Tento způsob je nejpoužívanější při plnění fermentorů u zpracování tekutých organických materiálů. Výhodou této technologie je, že lze tento technologický proces snadno automatizovat a tím není proces náročný na obsluhu. Kontinuální používá se při plnění fermentorů, které jsou určeny pro zpracování tekutých organických odpadů s velmi malým obsahem sušiny. [Pastorek, 2004] 24

3 MATERIÁL A METODIKA 3.1 Metodika kalkulací nákladů a výnosů Pro kalkulaci nákladů a výnosů z BPS včetně stanovení kalkulačního vzorce pro výroby a činnosti související s provozem bioplynových stanic zemědělských podniků bylo vycházeno z metodiky vydané Ústavem zemědělské ekonomiky a informací (ÚZEI) autorky Jany Poláčkové a kolektivu z roku 2011. Charakteristika používaných pojmů a) Náklady jsou peněžním vyjádřením spotřeby majetku, včetně opotřebení dlouhodobého majetku, živé práce (mzdy) a cizích služeb nakoupených od jiných podniků. b) Výnosy jsou v penězích vyjádřené výsledky získané z veškerých činností za určité účetní období (měsíc, rok) bez ohledu na to, zda došlo k platbě za tyto výnosy, či nikoliv. c) Výkony se rozumějí výrobky, práce nebo služby vymezené množstvím, časem nebo jiným způsobem, a to buď realizované (odbytové výkony) nebo předávané uvnitř podniku (vnitropodnikové výkony). d) Kalkulační jednice rozumí se výkon určitého druhu, popř. i jakosti, objemově vymezený určitou, obvykle naturální jednotkou výkonu (jednotkou množství, hmotnosti, plochy, objemu, času, délky apod.). e) Kalkulace nákladů spočívá v přiřazování jednotlivých nákladů k určitému výkonu. Kalkulace vlastních nákladů je výpočetní postup, při kterém se zjišťují vlastní náklady na jednotku výrobku. f) Metoda kalkulace nákladů se rozumí způsob zjištění vlastních nákladů na kalkulační jednice jednotlivých výkonů. V kalkulaci vlastních nákladů se vždy staví do vzájemného poměru náklady vynaložené na určitou produkci a množství vyrobené produkce. Úkolem kalkulace je rozdělit náklady určitého výkonu na stanovené kalkulační jednice. Volba kalkulační metody, tj. způsob rozpočítávání nákladů na jed notlivé kalkulační jednice, se liší podle toho, zda příslušné výkony zemědělského podniku vznikají ve sdružené nebo nesdružené výrobě. Kalkulace vlastních nákladů v bioplynové stanici je rozdělena do tří částí: - kalkulace vlastních nákladů výrobků rostlinné výroby - kalkulace vlastních nákladů ostatní zemědělské produkce - kalkulace vlastních nákladů bioplynu 25

Kalkulační vzorce a kalkulační metody jsou převzaty dle navržené metodiky Poláčková a spol. V oddíle výpočtů diplomové práce je přiložena tabulka s vypočteným a užívaným oceněním vstupních materiálů (substrátů) užívaných v BPS k výrobě bioplynu. 3.2 Metodika stanovení doby návratnosti Pro hodnocení ekonomické efektivnosti investice do bioplynové stanice můžeme použít výpočet doby návratnosti (Payback period). Prostá doba návratnosti T s (roky) se vypočítá podle vzorce: T s = IN/CF [3.1] kde IN = N D IN investiční náklady (Kč) N jednorázové náklady na realizaci projektu (Kč) D výše poskytnuté dotace (Kč) [3.2] CF = V r N pr CF cash flow /provozní výsledek hospodaření včetně odpisů/ (Kč) V r průměrné roční výnosy (Kč) N pr průměrné roční provozní náklady (Kč). [3.3] Výpočet podle tohoto vzorce však udává pouze statický pohled na investici. Neuvažuje se v něm ani s faktorem času, ani s časovou hodnotou peněz, a předpokládá konstantní průběh cash flow. Obecně pro bioplynové stanice platí, že doba návratnosti investice do 5 let je velmi dobrá a do 10 let přijatelná. Po 15 letech provozu dosáhne většina hlavních prvků bioplynové stanice své životnosti a je potřeba počítat s vyššími náklady na opravu a údržbu. Přesnější výpočty ekonomického hodnocení projektů poskytují dynamické metody, které pracují s faktorem času (používají diskontní sazbu). Takovým příkladem 26

jsou: Diskontovaná doba návratnosti (discounted payback period), čistá současná hodnota (net present value), vnitřní výnosové procento (internal rate of return). Pro přesnější výpočet a s ohledem na získané podklady bude pro porovnání použita metoda čisté současné hodnoty (NPV) podle vzorce: kde [3.4] DCF - diskontované peněžní toky v jednotlivých letech (Kč) t - doba životnosti projektu (roky) r diskont /diskontní sazba/ CF cash flow /provozní výsledek hospodaření včetně odpisů/ (Kč) Výpočet čisté současné hodnoty bude vycházet z diskontované doby návratnosti vypočítaná dle vztahu IN investiční náklady (Kč) DCF diskontované peněžní toky (Kč) t rok, ke kterému se DCF počítá (rok) r diskont [3.5] Určení diskontu se provádí za předpokladu, že čistá současná hodnota projektu bude rovna 0, pak je diskont roven vnitřnímu výnosovému procentu (IRR). Pokud je vnitřní výnosové procento (trvalý roční výnos) vyšší než uvažovaný diskont, pak lze realizaci projektu doporučit. [3.6] 27

4 TECHNICKO EKONOMICKÉ UKAZATELE PROVOZU BIOPLYNOVÉ STANICE NOVÉ MĚSTO NA MORAVĚ 4.1 Rozhodnutí o realizaci výstavby BPS K výstavbě bioplynové stanice se Zemědělské družstvo Nové Město na Moravě rozhodlo po zvážení všech kladů i záporů souvisejících s výstavbou a následným provozem BPS. Ke kladnému rozhodnutí představenstva ZD Nové Město na Moravě přispěl fakt, že je nuceno z rozhodnutí Ministerstva zemědělství ČR v návaznosti na Nařízení vlády č. 103/2003 Sb., o stanovení zranitelných oblastí a o používání a skladování hnojiv a statkových hnojiv, střídání plodin a provádění protierozních opatření v těchto oblastech udržovat větší část svých pozemků ve stavu trvalého travního porostu. Nově je od 4. července 2012 toto Nařízení nahrazeno Nařízením vlády č.263/2012. [www.enviweb.cz] Výnosy z takto užívaných pozemků jsou pro družstvo velmi malé, spíše na hranici nula, zato náklady na jejich údržbu jsou značné. Využití získané travní siláže bylo do doby realizace BPS mizivé. Po realizaci výstavby bioplynové stanice našla travní siláž 100% využití jako hodnotný vstupní materiál pro BPS. Dalším důvodem pro realizaci stavby byl fakt, že bioplynové stanice dostávají podle vyhlášky 482/2005 Sb., o stanovení druhů, způsobů využití a parametrů biomasy při podpoře výroby elektřiny z biomasy zveřejněné ve Sbírce zákonů 168/2005 dne 13. 12. 2005 na straně 8882 na výrobu elektřiny zvýhodněnou cenu. Výkupní cena za spalování bioplynu v bioplynových stanicích se pohybuje podle kategorie BPS od 3,55 do 4,12 korun za kwh. [MZE, 2014] Nezanedbatelným důvodem pro výstavbu bylo také další využití surovin vzniklých v živočišné výrobě, jako je chlévská mrva a kejda. Tyto požadavky splňovala technologie firmy Johann Hochreiter jejíž bioplynové stanice jsou schopny zpracovat veškeré druhy vstupních surovin i v extrémních podílech. A to vše bez jakýchkoliv úprav na vstupní části (bez potřeby drcení a homogenizace) i bez požadavků na speciální strukturu surovin. Bioplynová stanice lehce zvládne klasickou kukuřičnou siláž nebo kejdu, ale dokáže jednoduše zpracovat i velké objemy slamnaté chlévské mrvy nebo travní siláže. 28

4.2 Postup při realizaci projektu BPS Nové Město na Moravě Výstavba BPS Nové Město na Moravě se řídila Desaterem při výstavbě bioplynových stanic. Řešila se příprava, realizace a samotný provoz. Byla zpracována studie proveditelnosti, která navazovala na posouzení záměru schváleného představenstvem družstva. Vypracovaná studie podrobně definovala technické řešení projektu, jeho rozpočet, způsob provozu, zajištění dodávky vstupních surovin, energetickou bilanci, využití vyrobené energie pro samotného investora, legislativu, atd. Projekční kancelář zpracovala projektovou dokumentaci k územnímu a stavebnímu řízení podle zákona č. 183/2006 Sb., o územním plánování a stavebnímu řádu, jejíž součástí bylo provedení jednoduchého inženýrsko-geologického průzkumu. Samostatně byla zpracována předrealizační dokumentace pro posouzení EIA (Posuzování vlivů na životní prostředí) podle zákona č. 100/2001 Sb. Následovalo zpracování žádosti o investiční podporu, kterou se zaštítilo financování projektu. Tato žádost o podporu byla podána na Ministerstvo zemědělství ČR k získání dotace z Programu rozvoje venkova či z Operačního programu životního prostředí (OPŽP). 4.2.1 Financování projektu Financování projektu bylo prováděno z dotací a získaného úvěru u bankovního domu GE Money. Celkové finanční náklady bez rozšíření činily 70 471 577 Kč, z toho úvěr ve výši 68 466 000 Kč u GE Money s úročením 4,45% p.a. splatným do roku 2021 a dotace ve výši 21 319 907 Kč. V průběhu realizace projektu byl úvěr u GE Money splácen a jeho úroková sazba byla snížena na 2,78% p.a. Na rozšíření provozu BPS byl zřízen nový úvěr u téhož bankovního ústavu ve výši 49 274 465 Kč splatným do roku 2022 s úročením 2,08% p.a. Investiční dotace na rozšíření provozu se navýšila o 12 450 000 Kč. Celkové pořizovací náklady na projekt BPS Nová Ves u Nového Města na Moravě činily 121 537 148 Kč. 4.2.2 Místo realizace projektu Bioplynová stanice je postavena v areálu střediska zemědělského družstva Nové Město na Moravě v obci Nová Ves u Nového Města na Moravě. 29

Tab. 4.1 Charakteristika bioplynové stanice Nové Město na Moravě Kraj: Okres: Obec: Instalovaný elektrický výkon: Instalovaný tepelný výkon: Kraj Vysočina Nové Město na Moravě Nová Ves u Nového Města na Moravě 1 074 kw 566 kw Udělení licence: 2010 Druh: BPS zemědělské Držitel licence: 144924 Obr. 4.1 Letecký pohled na BPS Nová Ves u Nového Města na Moravě [ZD Nové Město na Moravě, 2012] 4.2.3 Doba realizace projektu Projekt byl realizován v jedné etapě na výkon 537 kwh. Realizace výstavby byla zahájena od června 2009 a dokončena v březnu 2010. Zkušební provoz byl zahájen 15. května 2010. Od 8. června 2010 dodává bioplynová stanice Nové Město na Moravě elektrickou energii do společnosti E. ON Distribuce a.s. 30

4.2.4 Zpracovatel projektu Firma Johann Hochreiter s.r.o. je česká společnost, která zde výhradně zastupuje známou německou firmu Biogas Hochreiter GmbH. Firma Johann Hochreiter provedla přípravu a realizaci projektu. Zajišťuje taktéž servis pro bioplynovou stanici. 4.3 Technické parametry projektu 4.3.1 Stavební objekty Fermentor (obr. 4.2) železobetonová částečně zapuštěná zastřešená nádrž typu Wolf Systém rozdělená na dva prostory soustřednými prstenci osvědčené koncepce kruh v kruhu. Dvoustupňový fermentor s integrovaným nízkotlakým zásobníkem plynu a vstupním dávkovacím zařízením. Kruhy fermentoru jsou mezi sebou a dále koncovým skladem propojeny jak přepadovým potrubím, tak i tlakovým potrubím. Vnitřní fermentor je plynotěsně uzavřen kuželovitou fólií zásobníkem plynu. Plynojem je vybaven ukazatelem naplnění. Při výpadku motoru lze bioplyn skladovat v plynojemu, než se aktivuje zařízení ke snížení přetlaku (fléra). Nádrže jsou pro eliminaci plovoucích vrstev, pro homogenizaci substrátu a jeho míchání osazeny horizontálními a ponornými míchadly. K řízení teploty a procesu ve fermentorech jsou tyto osazeny teplovodním oběhovým topením. Nerezové potrubí topení je upevněno na vnitřní straně pláště vnějšího i vnitřního kruhu fermentoru. Veškeré stěnové prostupy jsou provedeny z nerezové oceli a plynotěsné. Všechny nádrže jsou mezi sebou propojeny potrubím a přes centrální čerpadlo. Obr. 4.2 Pohled na fermentor a trafostanici [zdroj: autor] 31

Provozní budova (obr. 4.3) je zde umístěno obslužné zázemí stanice. Objekt se skládá ze tří samostatných místností. První místnost - strojovna se dvěma kogeneračními jednotkami MVM Deutz (motory určené pro spalování bioplynu s generátorem elektrického proudu) každá o jmenovitém výkonu 537 kw. Uvnitř strojovny je umístěn výměník tepla, tlumič hluku výfukového potrubí je umístěný vně budovy. Druhá je pro hlavní elektrický rozvaděč řídící místnost. Ze strojovny je přístupná třetí místnost pro uskladnění hořlavého materiálu motorového oleje. Obě místnosti jsou přístupny jak z venkovního prostoru tak mezi sebou. Dále je v budově umístěno zařízení pro měření a regulaci procesů (obr. 4.4) a další pomocné přístroje. Součástí provozní budovy je velín s technickou místností. Obr. 4.3 Boční pohled na provozní budovu BPS [zdroj: autor] 32

Obr. 4.4 Detailní pohled na zobrazovaná data z řídící jednotky BPS [zdroj: autor] Skladovací jímka (koncový sklad digestátu) (obr. 4.5) otevřená jímka kruhového tvaru o průměru 40 m výšky 9 m, obsahu odpovídajícímu uskladnění digestátu po dobu 180 dní. Je vybavena čtyřmi pomocnými vrtulovými míchadly. Obr. 4.5 Pohled na koncový sklad (třetí objekt) od provozní budovy a dofermentoru [zdroj: autor] 33

Dofermentor (obr. 4.6) zakrytá a zateplená železobetonová kruhová nádrž o průměru 34 m a výšce 6 m s pracovním objemem 2 340 m 3, se třemi pomocnými míchadly zabraňujícími usedání vrstev. Obr. 4.6 Pohled na dofermentor ze zastřešení fermentoru v pozadí s koncovým skladem [zdroj: autor] Plynojem (obr. 4.7) zásobník plynu je umístěný na střeše vnitřního kruhu fermentoru. Plynojem je krytý kuželovitou vnější fólií. Pod touto fólií je volně ložená fólie, pod kterou je jímán vznikající bioplyn. Do prostoru mezi vnější krycí fólií a vnitřní fólií plynojemu je vháněn dmychadlem vzduch, který udržuje vnější krycí fólií stále napnutou, a ta tak drží tvar. Vnitřní fólie se naplňuje podle momentálního množství vytvářeného bioplynu. Od fermentoru vede nadzemní plynovod ke kogenerační jednotce. Plynové zařízení začíná hlavním uzávěrem plynu ovládaným vně budovy (obr. 4.8). Plynovod je odvodněn, má chlazení plynu a je zajištěn před blesky a nebezpečným dotykovým napětím. Z tohoto plynovodu je zřízena odbočka k fléře nouzovému hořáku, který spaluje přebytkový bioplyn. 34

Obr. 4.7 Pohled na zastřešený fermentor s plynojemem a vedením pro bioplyn [zdroj: autor] Obr. 4.8 Pohled na uzávěr plynu před kogenerační jednotkou [zdroj: autor] Silážní žlaby (obr. 4.9) pro uskladnění zásob kukuřičné siláže a travní siláže na provozu BPS a pro výkrm skotu. Žlaby mají rozměry 20 x 82 x 4 m (š x d x v). 35

Obr. 4.9 Pohled na PE folií zabezpečený silážní žlab BPS Nová Ves u Nového Města na Moravě [zdroj: autor] Přečerpávací kejdová jímka (obr. 4.10) zapuštěná jímka se zastřešením a nadzemním pláštěm z tvrzené PE folie, opatřena čerpadly, umístěna poblíž fermentoru, ve které je uskladněna kejda z blízkého ustájení skotu. Obr. 4.10 Pohled na jímku pro kejdu [zdroj: autor] 36

Obr. 4.11 Schéma stavebních objektů BPS Nová Ves u Nového Města na Moravě [zdroj: Technická dokumentace BPS Nová Ves u Nového Města na Moravě] 37

4.3.2 Strojní zařízení Bioplynová stanice ZD Nové Město na Moravě má osvědčenou koncepci Hochreiter z železobetonových nádrží s fermentorem uspořádaným jako "kruh v kruhu" s otevřeným popřípadě zastřešeným koncovým skladem s plynojemem. Ve fermentoru je umístěno robustní pádlové míchadlo Mississippi, které zajišťuje důkladné promíchání materiálů. Podobnou konstrukci má i vertikální pádlové míchadlo. Boční pomocné míchadlo je vrtulové a je možné ho uchytit několika způsoby na fermentor. Přechod materiálu do vnitřního kruhu fermentoru probíhá pomocí přepadu, tedy bez nutnosti jakéhokoliv čerpání. Stejně tak jednoduše probíhá i tok digestátu do koncového skladu. Vytápění nádrží je řešeno masivním nerezovým potrubím umístěným na vnitřních stěnách. Horizontální pádlové míchadlo hlavního fermentoru Mississippi Pomalu rotující účinné pádlové míchadlo určené pro fermentory od průměru 16 m a hloubky 5 m. Bez ohledu na druh míchaného substrátu, bez ohledu na velikosti částic substrátu-horizontální pádlové míchadlo zamíchá všechny vstupní suroviny i s vysokým podílem slámy. Silný motor a planetová převodovka pohánějící pádlové čerpadlo je umístěna vně nádrže. Díky velkému průměru a nízké rychlosti otáčení má míchadlo nízkou spotřebu elektrické energie. Otáčky jsou řízené a plynule nastavitelné pomocí měniče frekvence a je proto možné jednoduše nastavit způsob míchání podle průměru fermentoru a druhu vstupního materiálu. Tab. 4.2 Technické parametry pádlového míchadla [zdroj: dokumentace BPS] Technické parametry průměr míchadla délka pádla motor převodovka Hodnoty 4,20 m 2 m 18,5 kw planetová 38

Obr. 4.12 Horizontální pádlové míchalo Mississippi [zdroj: dokumentace BPS] Dávkovací zařízení Fliegl Rondomat Univerzální dávkovací zařízení s vyhrnovacím čelem, posuvnou podlahou a míchacím zařízením Rondomat je možné instalovat k bioplynové stanici s libovolnou kombinací pevných vstupních surovin. Zařízení se skládá z dávkovacího kontejneru Fliegl PolyPro a míchacího zařízení Rondomat. Jedná se o automatické zařízení, které je ovládáno přes dotykový displej a je osazeno vyhodnocovací diagnostikou pro výpočet celkové váhy. Dávkovací zařízení je dimenzováno podle množství dávkovaných vstupních surovin. Suroviny se dopravují dopravním šnekem přímo do fermentoru. Jde o spolehlivý a promyšlený systém dávkování vstupních surovin. Potrubí s nerezovým šnekem o průměru 380mm a tloušťce 12mm umožňuje snadný posun materiálu a snadné odstraňování cizích příměsí. V případě potřeby je možné hůře dostupná místa zařízení vyčistit pomocí servisních otvorů. Dostatečně dimenzované, nerezové a kvalitně zpracované zařízení zaručuje dlouhou životnost při vysokém výkonu. Tab. 4.3 Technické parametry dávkovacího zařízení [zdroj: dokumentace BPS] Technické parametry Hodnoty materiál stěn kontejneru PE 300 20 mm materiál podlahy kontejneru PE 500 300 mm materiál stěny a podlahy míchacího zařízení nerez hydraulický agregát posuvného čela a podlahy 3 kw motor míchacího zařízení Rondomat 7,5 kw 39

Obr. 4.13 Dávkovací zařízení Fliegl PolyPro [zdroj: dokumentace BPS] Obr. 4.14 Nakládání substrátů do dávkovacího zařízení [zdroj: autor] Obr. 4.15 Detail dávkovacího zařízení Rondomat [zdroj: autor] 40

Výškově nastavitelné pomocné boční vrtulové míchadlo Toto účinné boční míchadlo je možné instalovat na bioplynové stanice z boku železobetonové nádrže nebo přes její strop. Díky velkým, speciálně tvarovaným lopatkám a silnému motoru je dosaženo velké intenzity míchání kvasného substrátu. Rychle rotující lopatky účinně substrát promíchají a zabraňují vzniku plovoucí vrstvy. Výraznou výhodou těchto zařízení je umístění hnacích agregátů mimo fermentor a je proto velmi jednoduché zařízení udržovat nebo v případě potřeby vyměnit za plného provozu bioplynové stanice. Tab. 4.4 Technické parametry pomocného míchadla [zdroj: dokumentace BPS] Technické parametry instalace na nádrži motor průměr vrtule délka hřídele Hodnoty z boku nebo ze stropu 15 30 kw 54 70 cm 3,50 / 4,0 /4,50 m Obr. 4.16 Pomocné boční vrtulové čerpadlo [zdroj: dokumentace BPS] Chladící zařízení Surový bioplyn je jímán do zásobníků nad fermentorem a dofermentorem a před spálením v motoru kogenerační jednotky prochází zařízením na úpravu plynu. Zde je chlazen, odvlhčen, čištěn a dopravován jako palivo do kogeneračních jednotek k přeměně na elektrickou energii a teplo. 41

Obr. 4.17 Chladící zařízení před KJ [zdroj: autor] Kogenerační jednotka (KJ) Bioplyn a vzduch v přesně dávkované směsi tvoří palivo pro spalovací motor, který pak pohání generátor na výrobu elektrické energie. Současně vzniká teplo, které je dále technologicky využíváno, nebo v chladičích uvolňováno do ovzduší. Směs bioplynu a vzduchu přivedená do spalovacího prostoru motoru je na konci komprese zažehnuta zapalovací svíčkou. Motor je vybaven čidly pro řízení chodu a hlídání emisí. Regulace emisí bioplynového motoru je prováděna regulací směsi. Hlavními komponenty přípravy směsi před nasátím do uzavřené spalovací komory motoru jsou regulace množství plynu, difuzerový směšovač a škrticí klapka množství směsi, výměník tepla palivové směsi chladicí směs. Výrobce: DEUTZ Power Systém Gmbh. Motor KJ a generátor jsou mechanicky propojené pružnou spojkou a vzájemně jsou upevněny na rámu pomocí pryžových dílů. Bioplynová stanice má instalovány po rozšíření dvě kogenerační jednotky MVM-Deutz o stejném výkonu (537 kw), avšak pro svůj provoz využívá převážně jednu KJ, druhá slouží jako záložní pro případ havárie nebo při větším příjmu vkládaných substrátů. Bioplynová stanice je vybavena plně automatickým řízením, včetně vizualizace a dálkového přístupu přes internet. Servisní činnost kogeneračních jednotek zajišťuje tuzemská firma. 42

Obr. 4.18 Kogenerační jednotka MWM Deutz, spalovací motor s generátorem o výkonu 537 kw [zdroj: autor] Centrální čerpadlo Tok materiálu mezi nádržemi probíhá samovolně pomocí přepadů, což přináší vysokou úsporu energie. Na bioplynové stanici je však také umístěno centrální čerpadlo s rozdělovačem, které všechny nádrže propojuje a slouží převážně pro vyčerpávání koncového skladu. Obr. 4.19 Centrální čerpadlo [zdroj: autor] 43

4.4 Technologické parametry projektu 4.4.1 Technologie Pro výrobu bioplynu je používána tzv. dvoustupňová technologie fermentace. Jedná se o dva fermentory typu kruh v kruhu. Tato technologie umožňuje větší efektivitu celkového procesu. Proces lze lépe řídit a případné problémy související s nevhodným množstvím nebo poměrem substrátů lze lépe řešit než v případě jednostupňové fermentace. K výrobě elektrické energie a tepla je použita kogenerační jednotka s konečným celkovým elektrickým výkonem 1074 kw a tepelným výkonem 566 kw. Dodávka vyrobené energie z bioplynové stanice je zajištěna prostřednictvím nové trafostanice, která je připojena do sítě firmy E.ON Distribuce, a.s. 4.4.2 Substráty Jako substrát pro výrobu bioplynu jsou využívány odpady z živočišné výroby a zemědělské plodiny, které jsou pěstovány na pozemcích investora o celkové výměře 4051 ha. Z toho je 2550 ha orná půda a 1501 ha trvalé travní porosty. Dále jsou využívány odpady z živočišné výroby ze stájí vybudovaných v bezprostřední blízkosti BPS. Vsázkové materiály do BPS: kukuřičná siláž: 12 tun / den kejda skotu: 30 tun / den travní siláž: 6 tun / den chlévská mrva: 7 tun / den Dodávky kukuřice ze siláže a travní siláže se uskutečňují současně při zavážení krmiva pro ustájený dobytek. Navážení chlévské mrvy probíhá jednou denně. Kejda skotu je dopravována do fermentoru pomocí čerpadel přímo z jímky. 44

4.5 Ekonomické aspekty pro BPS Nové Město na Moravě 4.5.1 Výkony Od zahájení provozu v červnu 2010 a jeho rozšíření v prosinci 2012 do konce sledovaného období tj. konec roku 2013 bylo bioplynovou stanicí vyrobeno 18 394,471MWh elektřiny, vlastní spotřeba v areálu ZD Nové Město na Moravě a na BPS činila 2 345,673MWh což je 12,7% z celkové produkce vyrobené energie. Do distribuční soustavy byla dodávka 16 045,99MWh. Údaje sledovaného období jsou pro přehlednost uvedeny v tabulce 4.5. Tab. 4.5 Množství elektrické energie vyrobené v BPS Nová Ves u Nového Města na Moravě [zdroj: BPS Nové Město na Moravě, 1/2014] Množství elektrické energie [MWh] Vyrobená Prodaná Vlastní spotřeba středisko BPS 2010 1787,017 1562,187 0,000 224,830 2011 4076,618 3461,473 97,622 517,523 2012 4524,446 3947,196 99,223 478,027 2013 8006,390 7075,103 134,940 793,508 Tepelná energie, která vzniká při kogeneraci jako druhotný produkt, prozatím není plně využita. Pro vlastní procesy bioplynové stanice je spotřebováváno asi 15% produkovaného tepla, na vytápění přilehlých stájí a dílen se spotřebovává dalších 15%. Tato spotřeba tepla není zohledněna v žádných finančních analýzách podniku, a proto nevstupuje do nákladů ani výnosů. Do budoucna se plánuje realizace vytápění sušárny dřeva, kterou nebude provozovat zemědělské družstvo Nové Město na Moravě, proto bude nutné vytvořit kalkulace výnosů na odebírané množství tepla pro sušárnu dřeva a tyto výnosy připočíst na vrub BPS což bude mít další pozitivní ekonomický přínos. Fermentační zbytek (digestát) je využívaný jako organické hnojivo v rostlinné výrobě družstva. Aplikace digestátu na ornou půdu provádí zemědělské družstvo dvakrát ročně. První aplikace je v jarních měsících před výsadbou brambor, které jsou tak typickou plodinou pěstovanou na Vysočině, a před výsevem kukuřice. Druhá aplikace digestátu se provádí na podzim po sklizni, na dosud nezoranou půdu. Cena jednoho m 3 je vypočtena dle metodiky a činí 150 Kč. 45

4.5.2 Doba návratnosti Doba návratnosti investice je doba (roky), za kterou příjmy z investice vyrovnají počáteční kapitálový výdaj na investici. Prostá doba návratnosti je nejjednodušší užívané ekonomické kriterium. Největší nevýhodou tohoto kriteria je, že zanedbává efekty po době návratnosti a zanedbává fakt, že peníze můžeme investovat do jiných investičních příležitostí. [www.tzb-info.cz] 4.5.3 Výkupní ceny Elektrická energie je prodávána za státem garantovanou výkupní cenu ze zařízení využívající obnovitelné zdroje energie po dobu 15 let. Výkupní ceny elektřiny (minimální ceny) stanovené Energetickým regulačním úřadem pro tento typ bioplynové stanice dle Vyhlášky 482/2005 Sb., ve znění pozdějších předpisů a podle Cenového rozhodnutí č. 7/2011 čl. 1.6. o stanovení podpory pro výrobu elektrické energie z obnovitelných zdrojů k 30. 11. předchozího roku kategorie AF1 zdroje uvedené do provozu před 1. lednem 2012 a jejich výše je zanesena v tabulce 4.6. Tab. 4.6 Vyrobená a dodaná energie z BPS Nová Ves u Nového Města na Moravě [zdroj: BPS Nové Město na Moravě, 1/2014] Cena pro rok Silová energii Zelený bonus Výkupní cena [Kč/MWh] [Kč/MWh] [Kč/MWh] 2010 1 050 3 070 4 120 2011 970 3 150 4 120 2012 1 060 3 060 4 120 2013 1 150 3 131 4 281 2014 967 3 372 4 339 Zemědělské družstvo Nové Město na Moravě má uzavřenu rámcovou smlouvu o dodávce elektrické energie do sítě s firmou E.ON Distribuce, a.s., kterou má zaručenu cenu za dodávané množství energie. 4.5.4 Diverzifikace příjmů Realizací projektu došlo k diverzifikaci příjmů investora. Státem garantovaná výkupní cena elektrické energie zajišťuje rovnoměrné příjmy pro investora a zároveň dlouholetou jistotu odbytu vyrobené energie. Tento projekt rovněž napomáhá eliminovat výkyvy v odbytu produktů zemědělského odvětví. 46

Zákonem č.586/1992 Sb., o daních z příjmů, ve znění pozdějších předpisů, jsou dle 4, písmena e) od daně z příjmu osvobozeny příjmy z provozu malých vodních elektráren do výkonu 1 MW, větrných elektráren, tepelných čerpadel, solárních zařízení, zařízení na výrobu a energetické využití bioplynu a dřevoplynu, zařízení na výrobu elektřiny nebo tepla z biomasy, zařízení na výrobu biologicky degradovatelných látek stanovených zvláštním předpisem, zařízení na využití geotermální energie, a to v kalendářním roce, v němž byly poprvé uvedeny do provozu, a v bezprostředně následujících pěti letech. Pro ZD Nové Město na Moravě to je pro roky 2010 2015 úspora ve výši 19 % sazby daně ze základu daně. 4.6 Environmentální aspekty Realizace stavby splňuje hned několik environmentálních aspektů. Jedním z nich je ten, že se jedná o výrobu elektrické energie a tepla z obnovitelných zdrojů, což je v souladu s požadavky EU na snížení spotřeby fosilních paliv a snížení emisí z jejich spalování. Dále dochází ke snížení produkce pachových látek z chovu zvířat, přesněji ze skladování kejdy a z hnojení zemědělských pozemků v blízkosti obytných území. Materiál vzniklý po fermentaci (digestát) je bez zápachu, skladován je ve skladovací jímce a následně využíván pro hnojení zemědělských pozemků. Celková roční produkce digestátu je 21 400 tun za rok. Z toho se 7 554 tun se vrací zpět do fermentoru pro naředění. Zbytek materiálu (13 846 t/rok) je využíván pro hnojení zemědělských pozemků. Díky dostatečné rozloze půdy, kterou investor obhospodařuje, nedochází k přehnojování. Využití digestátu rovněž představuje významné snížení rizika hnojení průmyslovými i statkovými hnojivy ve vztahu k životnímu prostředí. Další neméně důležitý environmentální aspekt je realizace stavby bez záboru zemědělské půdy. Bioplynová stanice byla postavena ve stávajícím zemědělském areálu. Stavbou nebyly dotčeny pozemky, které jsou součástí zemědělského půdního fondu ani pozemky určené k plnění funkce lesa. Ze zprávy pro posuzování vlivů na životní prostředí, která je součástí stavebního povolení je také pozitivně hodnocen záměr výstavby bioplynové stanice: Průběh výstavby neovlivní zásadním způsobem okolní životní prostředí ani neohrozí zdraví občanů v nejbližších obytných objektech v obci Nová Ves u Nového Města na Moravě. Ani v bezprostředním důsledku provozu nedojde k ovlivnění, případně 47

narušení okolního prostředí. Negativní vlivy mohou nastat pouze v případě technologické nekázně. Při dodržení příslušných předpisů jsou však tato rizika vyloučena. Při energetickém využití bioplynu je bilance spotřebovaného CO 2 (pro růst biomasy) a vyprodukovaného CO 2 (spálením bioplynu) neutrální. Vlastní provoz bioplynové stanice se bude na znečištění ovzduší podílet emisemi NO x a CO. Ty budou v ovzduší obklopujícím areál obsaženy v natolik nízké koncentraci, že se jejich vliv na ovzduší nijak negativně neprojeví. Nebudou dotčeny chráněné druhy rostlin ani živočichů, prvky územního systému ekologické stability, významné krajinné prvky, nedojde k poškození krajinného rázu. Vzhledem k charakteru záměru a lokalizaci stavby nebyly shledány závažné vlivy na životní prostředí a obyvatele, které by vznikly v důsledku výstavby a následného provozu. 4.7 Rozšíření BPS V roce 2012 došlo k rozšíření z původního výkonu 537 kw o dalších 537 kw. S rozšířením se započalo v dubnu 2012. Druhý motor v kogenerační jednotce byl spuštěn 21. 11. 2012. Celkové rozšíření BPS bylo ukončeno v prosinci téhož roku. Původní otevřený koncový sklad se zastřešením foliovým plynojemem byl vybaven nerezovým vytápěním. Tím vznikl tzv. dofermentor, který zaručí dostatečnou dobu zdržení materiálu ve fermentačním procesu. Zároveň proběhla výstavba nového koncového skladu pro dostatečnou skladovací kapacitu digestátu. Obr. 4.20 Pohled na výstavbu koncového skladu při rozšíření BPS [zdroj: dokumentace BPS] 48

5 ZHODNOCENÍ EFEKTIVNOSTI PROVOZU 5.1 Vyhodnocení spotřeby a ocenění vkládaných substrátů Z metodiky pro kalkulaci nákladů na vkládané substráty [Poláčková, 2011], byly provozovatelem BPS stanoveny ceny pro vstupní materiály, které jsou uvedeny v tabulce 5.1. Kalkulace na vkládané substráty byly použity při ocenění substrátů vložených do fermentoru z poskytnutých podkladů a je znázorněno graficky. Pro každé období je dále vyhodnocena výroba elektrické energie a obsah metanu v bioplynu z denních hodnot BPS, které jsou průměrem těchto denních měření. Výsledky hodnocení jsou tabulkově a graficky zpracovány pro lepší přehlednost a možnost okamžitého sledování průběhu ve sledovaném období. Cenami za vstupní materiály (tab. 5.1), které byly převzaty z podkladů výpočtů Zemědělského družstva Nové Město na Moravě, je přepočteno vkládané množství substrátu jednotlivých období. Tab. 5.1 Ceny vstupních substrátů [zdroj: kalkulace ZD Nové Město na Moravě] 2010-2013 2010 2011 2012 2013 Ocenění 1 t vstupního substrátu [Kč /t] Chlévská mrva 150 Kejda 120 GPS 2010 700 Kukuřice 2010 850 Travní siláž 2010 400 GPS 2011 700 Kukuřice 2011 810 Travní siláž 2011 700 GPS 2012 700 Kukuřice 2012 720 Travní siláž 2012 480 GPS 2013 1000 Kukuřice 2013 1080 Travní siláž 2013 500 49

Množství vložených substrátů [t] 5.1.1 Měření a výsledky za sledovaný rok 2010 Hodnoty z množství vkládaných substrátů získané výpočetní technikou na BPS jsou zapsány v tabulce 5.2 a graficky zpracovány na obr. 5.1. Ocenění bylo provedeno dle cen v oddíle 5.1 a je zpracováno graficky v obr. 5.2. Hodnoty získané z výpočetní techniky na bioplynové stanici o obsahu metanu v bioplynu a vyrobené energie z KJ jsou zapsány v tabulce 5.3 a dále znázorněny na obr. 5.3. Tab. 5.2 Množství vloženého substrátu v roce 2010 [zdroj:výpočetní technika BPS] Vložené substráty (t) 2010 Kukuřice GPS (žito) Travní siláž Chlévská mrva Kejda Červen 138 69 279 345 0 Červenec 186 153 312 465 341 Srpen 186 279 186 465 341 Září 180 270 180 435 330 Říjen 183 244 214 457 341 Listopad 180 240 203 450 330 Prosinec 188 244 219 467 341 CELKEM 1241 1499 1593 3084 2024 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 Červen Červenec Srpen Září Říjen Listopad Prosinec Měsíce GPS (žito) Kukuřice Travní siláž Chlévská mrva Kejda Obr. 5.1 Vložené substráty do BPS za rok 2010 [zdroj: autor] 50

Vyrobená energie [MWh] Obsah metanu v bioplynu [%] Cena za vložené substráty [Kč] 200000 180000 160000 140000 120000 100000 80000 60000 40000 20000 0 Červen Červenec Srpen Září Říjen Listopad Prosinec Měsíce GPS (žito) Kukuřice Travní siláž Chlévská mrva Kejda Obr. 5.2 Cena za vložené substráty do BPS v roce 2010 [zdroj: autor] 400,00 350,00 300,00 250,00 200,00 150,00 100,00 50,00 55,00 53,00 51,00 49,00 47,00 45,00 43,00 41,00 0,00 Červen Červenec Srpen Září Říjen Listopad Prosinec Měsíce 39,00 Energie Metan Obr. 5.3 Vyrobená elektrická energie a získaný metan za období roku 2010 [zdroj: autor] 51

Tab. 5.3 Průměry hodnot z denních měření v BPS v roce 2010 [zdroj: výpočetní technika BPS] Vyrobená energie [MWh] Obsah metanu v bioplynu [%] Červen 0,00 39,77 Červenec 0,00 55,14 Srpen 366,22 55,30 Září 371,70 45,97 Říjen 368,60 55,07 Listopad 343,40 54,99 Prosinec 337,10 54,70 5.1.2 Měření a výsledky za sledovaný rok 2011 Hodnoty z množství vkládaných substrátů získané výpočetní technikou na BPS jsou zapsány v tabulce 5.4 a graficky zpracovány na obr. 5.4. Ocenění bylo provedeno dle cen v oddíle 5.1 a je zpracováno graficky v obr. 5.5. Hodnoty získané z výpočetní techniky na bioplynové stanici o obsahu metanu v bioplynu a vyrobené energie z KJ jsou zapsány v tabulce 5.5 a dále znázorněny na obr. 5.6. Tab. 5.4 Vložené substráty do BPS v roce 2011 [zdroj: výpočetní technika BPS] Vložené substráty (t) 2011 Kukuřice GPS (žito) Travní siláž Chlévská mrva Kejda Leden 273 86 292 465 341 Únor 217 62 465 434 341 Březen 283 1 283 403 286 Duben 315 0 315 450 330 Květen 293 0 358 465 341 Červen 240 0 390 450 330 Červenec 248 0 394 465 341 Srpen 184 67 462 465 341 Září 120 120 450 450 330 Říjen 189 62 465 462 341 Listopad 194 58 425 398 330 Prosinec 217 62 465 434 341 CELKEM 2773 518 4764 5341 3993 52

Cena za vložené substráty [Kč] Množství vloženého materiálu [t] 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 Měsíce GPS (žito) Kukuřice Travní siláž Chlévská mrva Kejda Obr. 5.4 Vložené substráty do BPS v roce 2011 [zdroj: autor] 700000 600000 500000 400000 300000 200000 100000 0 Měsíce GPS (žito) Kukuřice Travní siláž Chlévská mrva Kejda Obr. 5.5 Cena vložených substrátů do BPS za rok 2011 [zdroj: autor] 53

Vyrobená energie [MWh] Obsah metanu v bioplynu [%] Tab. 5.5 Průměry hodnot z denních měření v BPS v roce 2011 [zdroj: výpočetní technika BPS] Vyrobená energie [MWh] Obsah metanu v bioplynu [%] Vyrobená energie [MWh] Obsah metanu v bioplynu [%] Leden 320,70 52,05 Červenec 356,20 54,81 Únor 253,00 55,15 Srpen 361,50 54,87 Březen 325,90 54,70 Září 344,20 54,25 Duben 339,10 55,73 Říjen 363,20 53,55 Květen 363,40 55,14 Listopad 324,10 52,58 Červen 343,80 54,92 Prosinec 382,00 50,91 450,0 400,0 350,0 300,0 250,0 200,0 150,0 100,0 50,0 0,0 54,00 53,50 53,00 52,50 52,00 51,50 51,00 Obr. 5.6 Vyrobená elektrická energie a získaný metan za období roku 2011 [zdroj: autor] 5.1.3 Měření a výsledky za sledovaný rok 2012 Hodnoty z množství vkládaných substrátů získané výpočetní technikou na BPS jsou zapsány v tabulce 5.6 a graficky zpracovány na obr. 5.7. Ocenění bylo provedeno dle cen v oddíle 5.1 a je zpracováno graficky v obr. 5.8. Hodnoty získané z výpočetní techniky na bioplynové stanici o obsahu metanu v bioplynu a vyrobené energie z KJ jsou zapsány v tabulce 5.7 a dále znázorněny na obr. 5.9. Energie Měsíce Metan 54

Množství vloženého materiálu [t] Tab. 5.6 Vložené substráty do BPS v roce 2012 [zdroj: výpočetní technika BPS] Vložené substráty (t) 2012 Kukuřice GPS (žito) Travní siláž Chlévská mrva Kejda Leden 268 46 438 426 341 Únor 338 0 382 382 319 Březen 261 0 470 446 342 Duben 188 0 467 451 360 Květen 215 0 465 467 372 Červen 219 0 441 450 360 Červenec 184 0 321 345 264 Srpen 240 0 240 306 360 Září 287 0 360 360 360 Říjen 310 0 372 372 372 Listopad 314 0 360 374 416 Prosinec 460 0 460 542 480 CELKEM 3284 46 4776 4921 4346 600 500 400 300 200 100 0 Měsíce GPS (žito) Kukuřice Travní siláž Chlévská mrva Kejda Obr. 5.7 Vložené substráty do BPS v roce 2012 [zdroj: autor] 55

Vyrobená energie [MWh] Obsah metanu v bioplynu [%] Cena za vložené substráty [Kč] 350000 300000 250000 200000 150000 100000 50000 0 Měsíce GPS (žito) Kukuřice Travní siláž Chlévská mrva Kejda Obr. 5.8 Cena za vložené substráty do BPS v roce 2012 [zdroj: autor] 600,0 500,0 400,0 300,0 200,0 100,0 0,0 54,00 53,00 52,00 51,00 50,00 49,00 48,00 47,00 46,00 45,00 44,00 Energie Měsíce Metan Obr. 5.9 Vyrobená elektrická energie a získaný metan za období roku 2012 [zdroj: autor] 56

Tab. 5.7 Průměry hodnot z denních měření v BPS v roce 2012 [zdroj:výpočetní technika BPS] Vyrobená energie [MWh] 57 Vyrobená energie [MWh] Obsah metanu v bioplynu [%] Leden 359,30 50,54 Červenec 290,80 44,80 Únor 331,70 50,83 Srpen 283,90 51,54 Obsah metanu v bioplynu [%] Březen 392,80 53,83 Září 370,70 51,23 Duben 381,30 52,26 Říjen 394,75 52,89 Květen 389,20 54,00 Listopad 419,97 49,43 Červen 370,70 53,90 Prosinec 539,33 52,72 5.1.4 Měření a výsledky za sledovaný rok 2013 Hodnoty z množství vkládaných substrátů získané výpočetní technikou na BPS jsou zapsány v tabulce 5.8 a graficky zpracovány na obr. 5.10. Ocenění bylo provedeno dle cen v oddíle 5.1 a je zpracováno graficky v obr. 5.11. Hodnoty získané z výpočetní techniky na bioplynové stanici o obsahu metanu v bioplynu a vyrobené energie z KJ jsou zapsány v tabulce 5.9 a dále znázorněny na obr. 5.12. Tab. 5.8 Vložené substráty do BPS v roce 2013 [zdroj: výpočetní technika BPS] Vložené substráty (t) 2013 Kukuřice GPS (žito) Travní siláž Chlévská mrva Kejda Leden 496 0 508 564 465 Únor 448 0 648 560 420 Březen 513 8 736 671 570 Duben 405 52 506 594 600 Květen 454 60 338 770 600 Červen 384 144 420 900 600 Červenec 310 217 403 930 620 Srpen 305 233 432 878 615 Září 330 281 793 618 660 Říjen 341 279 868 589 682 Listopad 330 270 840 570 660 Prosinec 341 144 868 724 682 CELKEM 4657 1688 7360 8368 7174

Cena za vložené substráty [Kč] Množství vloženého materiálu [t] 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 Měsíce GPS (žito) Kukuřice Travní siláž Chlévská mrva Kejda Obr. 5.10 Vložené substráty do BPS v roce 2013 [zdroj: autor] 600000 500000 400000 300000 200000 100000 0 Měsíce GPS (žito) Kukuřice Travní siláž Chlévská mrva Kejda Obr. 5.11 Cena za vložené substráty do BPS v roce 2013 [zdroj: autor] 58

Vyrobaná energie [MWh] Obsah metanu v bioplynu [%] Tab. 5.9 Průměry hodnot z denních měření v BPS v roce 2013 [zdroj:výpočetní technika BPS] Vyrobená energie [MWh] Obsah metanu v bioplynu [%] Vyrobená energie [MWh] Obsah metanu v bioplynu [%] Leden 604,56 52,40 Červenec 711,10 53,04 Únor 626,93 52,30 Srpen 631,10 52,94 Březen 686,50 52,96 Září 682,30 53,31 Duben 676,50 52,64 Říjen 720,80 53,01 Květen 636,50 52,75 Listopad 674,70 53,33 Červen 687,90 52,67 Prosinec 667,50 53,01 740,0 720,0 700,0 680,0 660,0 640,0 620,0 600,0 580,0 560,0 540,0 54,00 53,50 53,00 52,50 52,00 51,50 51,00 Energie Měsíce Metan Obr. 5.12 Vyrobená energie a získaný metan za období roku 2013 [zdroj: autor] 5.2 Ekonomická efektivnost investice 5.2.1 Hospodaření bioplynové stanice ve sledovaném období Celkové náklady na vybudování bioplynové stanice a její uvedení do provozu činila včetně dotace 121 537 148 Kč. Z toho dotace byly 33 769 907 Kč a úvěry ve výši 117 740 465 Kč. 59

Provozní výnosy a náklady příslušných roků, rozdíl výnosů a nákladů (CF) za příslušné roky jsou uvedeny v následující tabulce. Po dohodě o mlčenlivosti sjednanou s provozovatelem bioplynové stanice, jsou údaje v tabulce bez konkrétní specifikace výnosů a nákladů související s výrobou bioplynu ve sledové bioplynové stanici. Do výnosů jsou zahrnuty příjmy: - za dodávku energie do sítě, - spotřebu energie střediskem BPS, - užití digestátu. Do nákladů jsou zahrnuty výdaje: - mzdové náklady na pracovníka obsluhy BPS včetně sociálního a zdravotního pojištění, - doprava vstupních substrátů, - vstupní substráty k výrobě bioplynu, - režijní náklady na opravy, údržbu a servis, - odpisy (za stavební objekty + strojní zařízení) - úroky z úvěru. Tab. 5.10 Hospodaření BPS od výstavby do 4. roku provozu [zdroj: účetní výkazy BPS] Období 0 Období 1 Období 2 Období 3 Období 4 ř. Položky výkazu (v tis. Kč) 2009 2010 2011 2012 2013 Investice (náklady investiční, 1 dotace) -70472 21320-51066 12450 0 2 Tržby provozní 10216 16635 31992 31900 3 PROVOZNÍ VÝNOSY CELKEM 10216 16635 31992 31900 Spotřeba materiálu (vložený 4 substrát) - - - - 5 Spotřeba energie - - - - 6 Náklady na opravy,údržbu a servis - - - - 7 Osobní náklady+práce strojů - - - - 8 Odpisy - - - - 9 Ostatní náklady - - - - 10 Úroky z úvěru - - - - PROVOZNÍ NÁKLADY CELKEM 11 (součet ř.4 až10) 9298 13762 19400 19820 PROVOZNÍ HV (hrubý HV) 12 (rozdíl ř.3 a 11) 918 2873 12592 12080 13 Daňová sazba 0 0 0 0 0 14 Daň z příjmu PO 0 0 0 0 0 HV čistý (po odpočtu daně) 15 (rozdíl ř.12 a 14) 918 2873 12592 12080 16 PROVOZNÍ CF = HV čistý+odpisy 1373 4814 14669 15655 60

61 Tab. 5.11 Předpoklad hospodaření BPS od 5. do 15. roku provozu [zdroj: autor] Období 5 Období 6 Období 7 Období 8 Období 9 Období 10 Období 11 Období 12 Období 13 Období 14 Období 15 č.ř. Položky výkazu (v tis. Kč) 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 Investice (náklady 1 investiční, dotace) 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 PROVOZNÍ VÝNOSY 3 CELKEM 31900 31900 31900 31900 31900 31900 31900 31900 31900 31900 31900 Spotřeba materiálu 4 (vložený substrát) 10600 10600 10600 10600 10600 10600 10600 10600 10600 10600 10600 5 Spotřeba energie 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 Náklady na opravy,údržbu 6 a servis 1500 1300 1300 1300 1700 1700 1700 1500 1500 1600 1600 7 Osobní náklady+práce strojů 1607 1607 1607 1607 1607 1607 1607 1607 1607 1607 1607 8 Odpisy 3592 3592 3592 3592 3592 3592 1554 1554 1554 1554 1554 9 Ostatní náklady 697 697 697 697 697 697 697 697 697 697 697 10 Úroky z úvěru 1485 1268 1054 833 616 403 216 61 0 0 0 PROVOZNÍ NÁKLADY CELKEM 11 (součet ř.4 až10) 19521 19104 18890 18669 18852 18639 16414 16059 15998 16098 16098 PROVOZNÍ HV (hrubý 12 HV) (rozdíl ř.3 a 11) 12379 12796 13010 13231 13048 13261 15486 15841 15902 15802 15802 13 Daňová sazba 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 14 Daň z příjmu PO 2352 2431 2472 2514 2479 2520 2942 3010 3021 3002 3002 HV čistý (po odpočtu 15 daně) (rozdíl ř.12 a 14) 10027 10365 10538 10717 10569 10741 12544 12831 12881 12800 12800 PROVOZNÍ CF = HV 16 čistý+odpisy 13619 13957 14130 14309 14161 14333 14098 14385 14435 14354 14354 61

Veškeré potřebné podklady nutné pro výpočet doby návratnosti, které byly uvedeny v předchozích kapitolách, jsou shrnuty a použity pro následné výpočty. Vzhledem k tomu, že Zemědělské družstvo Nové Město na Moravě neprovádělo investiční akci výstavby v jedné etapě, ale nejdříve byla realizována etapa na výstavbu výkonu BPS 537 kw a po roce a půl plného provozu byla stávající technologie a stavební objekty rozšířeny na současný stav tj. výkon 1074 kw, bude výpočet rozdělen na část prvotní realizace výstavby a na druhou část rozšíření. Pro výpočty doby návratnosti (prosté i diskontované) bude využito údajů z výkazů za rok 2011. Provoz v roce 2010 započal v měsíci červnu a údaje výkazů ukazují, že výroba elektrické energie započala až v měsíci srpnu, kdy byla tvorba bioplynu dostačující na uvedení KJ do provozu. Výsledky výpočtu návratnosti investice by tak byly zcela nereálné. Výsledky za obě etapy budou porovnány samostatně a konečné srovnání bude zprůměrováním obou výsledků výpočtů. Pro výpočty obou etap, bude stanovena diskontní míra 5 %, neboť na obě části investice je čerpán úvěr. Obě etapy mají stanovenu dobu návratnosti 15 let. Popis výpočtů bude uveden u obou případů výpočtu a vždy pro každý rozepsán samostatně. 5.2.2 Výpočet doby návratnosti prvotní realizace projektu Pro výpočet doby návratnosti prvotní investice bude použito podkladů uvedených v kapitole 5.2.1 za období let 2009-2011. Část údajů je zanesena do výpočtových tabulek, které jsou vloženy v přílohách. Tab. 5.12 Podklady pro výpočet doby návratnosti prvotní realizace výstavby BPS 62

Úroková (diskontní) míra (r) za jedno období v případě financování cizím kapitálem je rovna finančním nákladům cizího kapitálu. Pro případ diskontovaných toků v případě výpočtu diskontovaného Cash Flow bude stanovena diskontní sazba 5%. Vnitřní výnosové procento (IRR) nebo také vnitřní míra výnosu je taková úroková (diskontní) míra, při které je čistá současná hodnota peněžních toků investice rovna nule. V případě výpočtu diskontu pro sledovanou BPS byl stanoven diskont r = 5%. Vypočtené vnitřní výnosové procento IRR = 10%. Tento výsledek ukazuje, že investice do tohoto projektu je výhodné realizovat. Prostá doba návratnosti byla vypočítána po dosazení do vzorce [3.1] z metodiky. Výsledná doba prosté doby návratnosti je 9,9 let a je uvedena v tabulce 5.13. Tab. 5.13 Výpočet prosté doby návratnosti prvotní realizace výstavby BPS [zdroj:autor] Položka v tis. Kč 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 CFnediskontovanékumulované 22693 27507 32821 38877 44137 49668 54912 60538 66274 72111 rozdíl investic a kumul.cf většího než investice 4198-1639 rozdíl většího k.cf a menšího k.cf 4814 5314 6056 5260 5531 5244 5626 5736 5837 5943 část roku (měsíce) 9 celý rok 9 návratnost (roky) 9,9 Čistá současná hodnota (NPV) je součtem současných (diskontovaných) hodnot všech peněžních toků investice. Vypočtou se současné hodnoty každého peněžního toku investice a tyto současné hodnoty se sečtou [3.4]. Výsledná doba čisté současné hodnoty je vypočítána ve výši 75 374 tis. Kč. Tab. 5.14 Diskontované toky prvotní realizace výstavby BPS do 7. roku provozu Položka CF v tis. Kč 0 1 2 3 4 5 6 7 DISKONTNÍ FAKTOR 1,000 0,9524 0,9070 0,8638 0,8227 0,7835 0,7462 0,7107 PROVOZNÍ CASH FLOW (diskontováno) 0 21613 4366 4590 4982 4849 4127 3727 63

Tab. 5.15 Diskontované toky prvotní realizace výstavby od 8. do 15. roku provozu Položka CF v tis. Kč 8 9 10 11 12 13 14 15 DISKONTNÍ FAKTOR 0,6768 0,6446 0,6139 0,5847 0,5568 0,5303 0,5051 0,4810 PROVOZNÍ CASH FLOW (diskontováno) 3808 3697 3583 3475 3355 3218 3065 2919 Reálná (diskontovaná) doba návratnosti je založena proti prosté době návratnosti, která je založena na prostém peněžním toku, na peněžním toku diskontovaném [3.5], její výpočet je zobrazen v příloze str. 78. Výsledná doba reálné návratnosti investice prvotní realizace do projektu je 13,5 let. 5.2.3 Výpočet doby návratnosti po rozšíření projektu Pro výpočet doby návratnosti prvotní investice bude použito podkladů uvedených v kapitole 5.2.1 za období 2012 2013 a pro přehlednost je část údajů zanesena do výpočtových tabulek, které jsou vloženy do přílohy diplomové práce. Tab. 5.16 Podklady pro výpočet doby návratnosti po rozšíření výstavby BPS Úroková (diskontní) míra (r) za jedno období v případě financování cizím kapitálem je rovna finančním nákladům cizího kapitálu. Pro případ diskontovaných toků v případě výpočtu diskontovaného Cash Flow bude stanovena diskontní sazba 5%. 64

Vnitřní výnosové procento (IRR) nebo také vnitřní míra výnosu je taková úroková (diskontní) míra, při které je čistá současná hodnota peněžních toků investice rovna nule. V případě výpočtu diskontu pro sledovanou BPS byl stanoven diskont r = 5%. Vypočtené vnitřní výnosové procento IRR = 6%. Tento výsledek ukazuje, že investice do tohoto projektu je výhodné realizovat. Prostá doba návratnosti byla vypočítána po dosazení do vzorce [3.1] z metodiky. Výsledná doba prosté doby návratnosti je 7,5 let a je uvedena v tabulce 5.17. Tab. 5.17 Výpočet prosté doby návratnosti po rozšíření výstavby BPS [zdroj: autor] Položka v tis. Kč 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 CF nediskontovanékumulované rozdíl investic a k..cf většího než investice rozdíl většího k.cf 27119 42774 58429 74084 87703 101660 115790 130099 144260 5747-8562 a menšího k.cf 15655 15655 15655 13619 13957 14130 14309 14161 14333 část roku (měsíce) 5 celý rok 7 návratnost (roky) 7,5 Čistá současná hodnota (NPV) je součtem současných (diskontovaných) hodnot všech peněžních toků investice. Vypočtou se současné hodnoty každého peněžního toku investice a tyto současné hodnoty se sečtou [3.4]. Výsledná doba čisté současné hodnoty je vypočítána ve výši 163 235 tis. Kč. Tab. 5.18 Diskontované toky po rozšíření výstavby BPS do 7. roku provozu Položka CF v tis. Kč 0 1 2 3 4 5 6 7 DISKONTNÍ FAKTOR 1,000 0,9524 0,9070 0,8638 0,8227 0,7835 0,7462 0,7107 PROVOZNÍ CASH FLOW (diskontováno) 0 25828 14199 13523 12879 10670 10415 10042 Tab. 5.19 Diskontované toky po rozšíření výstavby od 8. do 15. roku provozu Položka CF v tis. Kč 8 9 10 11 12 13 14 15 DISKONTNÍ FAKTOR 0,6768 0,6446 0,6139 0,5847 0,5568 0,5303 0,5051 0,4810 PROVOZNÍ CASH FLOW (diskontováno) 9684 9128 8799 8243 8010 7655 7253 6907 65

Reálná (diskontovaná) doba návratnosti je založena proti prosté době návratnosti, která je založena na prostém peněžním toku, na peněžním toku diskontovaném [3.5]. Výsledná doba reálné návratnosti investice prvotní realizace do projektu je 9,7 let. Tab. 5.20 Reálná (diskontovaná) doba návratnosti po rozšíření výstavby BPS Položka v tis. Kč 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 CF diskontovanékumulované 25828 40027 53550 66429 77100 87515 97557 107241 116369 125168 rozdíl investic a kumul.cf většího než investice 0 0 5168-3631 rozdíl většího k.cf a menšího k.cf 14199 13523 12879 10670 10415 10042 9684 9128 8799 8243 část roku (měsíce) 7 celý rok 9 návratnost (roky) 9,7 6 DISKUSE A ZÁVĚR V roce 2012 byl vládou schválen Akční plán pro biomasu v ČR na období 2012 2020. Cílem tohoto materiálu je především vymezit opatření a principy, která povedou k efektivnímu a účelnému využití energetického potenciálu biomasy a pomohou tak naplnit závazky ČR pro výrobu energie z obnovitelných zdrojů do roku 2020. Podíl energie na hrubé domácí spotřebě by měl v roce 2020 dosáhnout 13,5 % a podíl obnovitelné energie v dopravě 10 %. [MZE, 2013] Prioritní využití zemědělské půdy v České republice spočívá v zajištění potravinové soběstačnosti. Od řady jiných zemí disponuje naše republika dostatečnou rozlohou půdy k zajištění tohoto strategického cíle tím, že část půdního fondu může využít pro energetické účely. Akční plán pro biomasu se soustřeďuje na míru a účelnost tohoto energetického využití biomasy. Využití biomasy pro výrobu energie má řadu příznivých ekologických, krajinářských nebo regionálně-rozvojových dopadů. Vedle diversifikace zemědělského hospodaření je to rozvoj biodiverzity české krajiny a rovněž možnost pěstování biomasy s půdo-ochrannými a protipovodňovými opatřeními. Pěstování některých energetických rostlin může snížit rizika eroze a zvýšit retenci půdy. [ MZE, 2013] Analyzovaná bioplynová stanice Nová Ves u Nového Města na Moravě, provozovaná Zemědělským družstvem Nové Město na Moravě, disponuje maximálním výkonem kogeneračních jednotek 1 074 kw. Z finančních analýz podniku bylo zjištěno, 66

že celkové investiční náklady na výstavbu bioplynové stanice činily 121 537 148 Kč. Tyto náklady byly kryty finančními prostředky z poskytnutých úvěrů u GE Money bank a.s. ve výši 117 740 465 Kč a prostředků finanční podpory operačního programu Obnova venkova ve výši 33 706 565 Kč. Ze zjištěných výnosových položek (příjmy za dodávku elektrické energie, využití digestátu pro potřebu družstva, spotřeba elektrické energie na BPS a ve středisku) a nákladových položek (vkládané substráty do BPS k výrobě bioplynu, mzdové náklady, úroků z úvěru, odpisů, daně z příjmu atd.) dle parametrů bioplynové stanice byla vypočtena prostá doba návratnosti bioplynové stanice bez rozšíření BPS na 9,9 let při plánované životnosti investice na 15 let. Výpočtem reálné (diskontované) doby návratnosti byla prostá doba návratnosti bez rozšíření BPS nahrazena výpočtem 13,5 let, což je doba, která je přesnější z pohledu faktoru času investice. Vzhledem k tomu, že v průběhu provozu byla bioplynová stanice rozšířena o další kogenerační jednotku a rozšířila se její technologická část, byly výpočty provedeny i na rozšířenou část bioplynové stanice. Při výpočtu prosté doby návratnosti bylo dosaženo výsledku 7,5 let a pro reálnou dobu návratnosti byl výsledek 9,7 let. Výsledné hodnoty pro prvotní realizaci výstavby a pro rozšíření projektu byly porovnány a jejich hodnoty zprůměrovány. Pro celkovou dobu prosté návratnosti finální stavby BPS je vypočítána prostá doba návratnosti 8,7 let a reálná doba návratnosti je 11,6 let. Po této době by měl provoz bioplynové stanice přinášet investorovi a provozovateli výnosy, které bude možné investovat do dalších projektů nebo provozů. Ve sledovaných letech byl zřetelný nárůst výnosů z provozu, který spočíval v zapojení druhé kogenerační jednotky do provozu. Současně s rozšířením BPS došlo k nárůstu výroby digestátu, z jehož využití ve formě hnojiva aplikovaného do půdy, má ZD Nové Město na Moravě zisk ve formě ušetřených nákladů za nakupovaná hnojiva. Vypočítaný průměrný roční zisk z provozu bioplynové stanice ve výši cca 12 mil. Kč za rok, odpovídá instalovanému výkonu 1074 kw. V případě sledované bioplynové stanice Nová Ves u Nového Města na Moravě je možné konstatovat fakt, že investice vložené do výstavby jsou adekvátně zhodnocovány a jejich návratnost je rentabilní. Dalším pozitivním ekonomickým hlediskem je, že provozem bioplynové stanice byly vytvořeny pracovní podmínky pro 10 zaměstnanců, je řešen problém zpracování kejdy a chlévské mrvy, odstranění nežádoucího zápachu z uskladnění těchto odpadů živočišné výroby. Z ekologického hlediska lze na provoz bioplynové stanice pohlížet jako na velmi pozitivní přínos v podobě využití trvalých travních porostů, které je nutné 67

udržovat, z nichž sklizená biomasa je efektivně využita k výrobě bioplynu a následně k dodávce elektrické energie pro samotné středisko a do sítě. Vhodnou podporou vybraných technologií využití biomasy lze zvýšit zaměstnanost na českém venkově a zároveň snížit strategickou závislost (včetně výdajů) na dovážených primárních zdrojích (uhlí, zemní plyn). Bioplynová stanice je jedním z řešení. Obce, v jejichž katastru fungují větší zemědělské podniky, které mají zemědělskou půdu k pěstování plodin, mohou využít spolupráci s těmito podniky, kterým je možno dodávat biologický odpad z domácností a z úklidu veřejných prostranství obce. Tak se snižují náklady domácností na poplatcích za likvidaci odpadů, obecním rozpočtům na likvidaci odpadů z úklidu zeleně s efektem využití takto získané biomasy na výrobu elektrické energie a tepla. Spolupráce tohoto druhu jsou již v některých regionech úspěšně využívány. 68

POUŽITÁ LITERATURA Monografie [1] PASTOREK, Z., KÁRA, J., JEVIČ, P.:Biomasa obnovitelný zdroj energie. Praha: FCC PUBLIC, 2004, 286s., ISBN 80-86534-06-5 [2] MALAŤÁK, J., VACULÍK, P.: Biomasa pro výrobu energie. 1. vydání Praha: Česká zemědělská univerzita v Praze, 2008, 206s. ISBN 978-80-213-1810-6 [3] SCHULZ, H., EDER, B.: Bioplyn v praxi, 1. vydání Ostrava: HEL, 2004, 168s. ISBN 80-861678-21-6 [4] CZ Biom České sdružení pro biomasu: Průvodce výrobou a využitím bioplynu 1. vydání, Praha: CZ Biom, 2009, 155s. ISBN 978-80-903777-5-2 [5] KOUĎA, J. a kolektiv: Bioplynové stanice s mokrým procesem, 1. vydání Praha: Informační centrum ČKAIT, 2008, 120s. ISBN 978-80-87093-33-7 [6] KOLEKTIV AUTORŮ: Obnovitelné zdroje energie, 1. vydání, Praha: Vydavatelství odborného tisku Profi Press s.r.o., 2012, 208s. ISBN 978-80-86726-48-9 [7] MURTINGER, K., BERANOVKSÝ, J.: Biomasa pro výrobu energie, 2. aktualizované vydání. Brno: ERA, 2008, 92s. ISBN 978-80-7366-115-1 [8] KÁRA, J.: Výroba a využití bioplynu v zemědělství, 1. vydání Praha: VÚZT, 2007, 120s. ISBN 978-80-86884-28-8 [9] VÁŇA, J., SLEJŠKA, A.: Bioplyn z rostlinné biomasy, 1. vydání Praha, ÚZPI 1998, 41s. ISBN 80-86153-92-4 Internetové zdroje: [10] EnviWeb: Nařízení vlády č. 263/2012 [online], 2014 [cit. 2014-04-01] Dostupné z: <http://.enviweb.cz/clanek/paragraf/92490/narizeni-vlady-kterym-se-meninarizeni-vlady-c-79-2007-sb-o-podminkach-provadeni-agroenvironmentalnichopatreni-ve-zneni-pozdejsich-predpisu> [11] WIKIPEDIE, 2013: Kogenerační využití bioplynu, Encyklopedie online, [cit. 2013-10-18] Dostupné z: <http://cs.wikipedia.org/bioplyn> 69

[12] MZE, Bioplyn a bioplynové stanice, Zpravodaj MZE [online], 2013, [cit. 2014-04-01] Dostupný z: <http://eagri.cz/public/web/file/3668/_4_bioplyn.pdf> [13] Chadim T., FEL ČVUT: TZB info-výpočetní pomůcka ekonomické efektivnosti investice, Vzorce online, [cit. 2014-04-14] Dostupný z: <http://www.tzbinfo.cz/2786-vypoctova-pomucka-ekonomicka-efektivnost-investic-ii> [14] WIKIPEDIE, 2014: Koloběh uhlíku, Encyklopedie online, [cit. 2014-04-14] Dostupný z: < http://cs.wikipedia.org/wiki/kolob%c4%9bh_uhl%c3%adku> [15] Business center.cz, 2014, Finance bankovní sektor online, [cit. 2014-04-14] Dostupný z:<http://business.center.cz/business/finance/banky/urokove_sazby_ CNB_PMR.asp> [16] Moravské hospodářství, 2013, Časopis online, [cit. 2013-07-21] Dostupný z: <http://www.moravskehospodarstvi.cz/article/ekonomika/pro-zemedelce-zpuspbjak-vydelat-jinak/> [17] MZE, Akční plán pro biomasu, Zpravodaj MZE [online], 2013 [cit. 2013-07-21] Dostupný z: < http://eagri.cz/public/web/mze/zivotni-prostredi/obnovitelnezdroje-energie/biomasa/akcni-plan-pro-biomasu/> 70

SEZNAM ZKRATEK BPS BRO C CH 4 CO 2 EIA ERÚ ES EU GPS H 2 O H 2 S Bioplynová stanice Biologicky rozložitelný odpad Uhlík Metan Oxid uhličitý Environmental Impact Assessment (Posuzování vlivu na ŽP) Energetický regulační úřad Evropský parlament a Rada Evropská unie Žitná siláž z celých rostlin Voda Sirovodík CHSK Chemická spotřeba kyslíku KJ MPO MŽP OPŽP Kogenerační jednotka Ministerstvo průmyslu a obchodu Ministerstvo životního prostředí Operační program životního prostředí 71

SEZNAM OBRÁZKŮ Obr. 1.1 Schematické zobrazení fotosyntézy... 10 Obr. 1.2 Schematické znázornění koloběhu uhlíku v přírodě... 11 Obr. 1.3 Schéma změn složení bioplynu při náběhu anaerobního fermentačního procesu... 16 Obr. 1.4 Teoretická výtěžnost surovin... 17 Obr. 1.5 Výhřevnost bioplynu v závislosti na obsahu metanu... 18 Obr. 2.1 Schéma rozložení zemědělských BPS na území ČR... 23 Obr. 4.1 Letecký pohled na BPS Nová Ves u Nového Města na Moravě... 30 Obr. 4.2 Pohled na fermentor a trafostanici... 31 Obr. 4.3 Boční pohled na provozní budovu BPS... 32 Obr. 4.4 Detailní pohled na zobrazovaná data z řídící jednotky BPS... 33 Obr. 4.5 Pohled na koncový sklad (třetí objekt) od provozní budovy a dofermentoru.. 33 Obr. 4.6 Pohled na dofermentor ze zastřešení fermentoru v pozadí s koncovým skladem... 34 Obr. 4.7 Pohled na zastřešený fermentor s plynojemem a vedením pro bioplyn... 35 Obr. 4.8 Pohled na uzávěr plynu před kogenerační jednotkou... 35 Obr. 4.9 Pohled na PE folií zabezpečený silážní žlab BPS Nová Ves u Nového Města na Moravě... 36 Obr. 4.10 Pohled na jímku pro kejdu... 36 Obr. 4.11 Schéma stavebních objektů BPS Nová Ves u Nového Města na Moravě... 37 Obr. 4.12 Horizontální pádlové míchalo Mississippi... 39 Obr. 4.13 Dávkovací zařízení Fliegl PolyPro... 40 Obr. 4.14 Nakládání substrátů do dávkovacího zařízení... 40 Obr. 4.15 Detail dávkovacího zařízení Rondomat... 40 Obr. 4.16 Pomocné boční vrtulové čerpadlo... 41 Obr. 4.17 Chladící zařízení... 42 Obr. 4.18 Kogenerační jednotka MWM Deutz, spalovací motor s generátorem o... 43 Obr. 4.19 Centrální čerpadlo... 43 Obr. 4.20 Pohled na výstavbu koncového skladu při rozšíření BPS... 48 Obr. 5.1 Vložené substráty do BPS za rok 2010... 50 Obr. 5.2 Cena za vložené substráty do BPS v roce 2010... 51 Obr. 5.3 Vyrobená elektrická energie a získaný metan za období roku 2010... 51 72

Obr. 5.4 Vložené substráty do BPS v roce 2011... 53 Obr. 5.5 Cena vložených substrátů do BPS za rok 2011... 53 Obr. 5.6 Vyrobená elektrická energie a získaný metan za období roku 2011... 54 Obr. 5.7 Vložené substráty do BPS v roce 2012... 55 Obr. 5.8 Cena za vložené substráty do BPS v roce 2012... 56 Obr. 5.9 Vyrobená elektrická energie a získaný metan za období roku 2012... 56 Obr. 5.10 Vložené substráty do BPS v roce 2013... 58 Obr. 5.11 Cena za vložené substráty do BPS v roce2013... 58 Obr. 5.12 Vyrobená energie a získaný metan za období roku 2013... 59 73

SEZNAM TABULEK Tab. 1.1 Materiální vlastnosti plodin [Pastorek, 2004]... 13 Tab. 4.1 Charakteristika bioplynové stanice Nové Město na Moravě... 30 Tab. 4.2 Technické parametry pádlového míchadla... 38 Tab. 4.3 Technické parametry dávkovacího zařízení... 39 Tab. 4.4 Technické parametry pomocného míchadla... 41 Tab. 4.5 Množství elektrické energie vyrobené v BPS Nová Ves u Nového Města... 45 Tab. 4.6 Vyrobená a dodaná energie z BPS Nová Ves u Nového Města na Moravě... 46 Tab. 5.1 Ceny vstupních substrátů... 49 Tab. 5.2 Množství vloženého substrátu v roce 2010... 50 Tab. 5.3 Průměry hodnot z denních měření v BPS v roce 2010... 52 Tab. 5.4 Vložené substráty do BPS v roce 2011... 52 Tab. 5.5 Průměry hodnot z denních měření v BPS v roce 2011... 54 Tab. 5.6 Vložené substráty do BPS v roce 2012... 55 Tab. 5.7 Průměry hodnot z denních měření v BPS v roce 2012... 57 Tab. 5.8 Vložené substráty do BPS v roc 2013... 57 Tab. 5.9 Průměry hodnot z denních měření v BPS v roce 2013... 59 Tab. 5.10 Hospodaření BPS od výstavby do 4. roku provozu... 60 Tab. 5.11 Předpoklad hospodaření BPS od 5. do 15. roku provozu... 61 Tab. 5.12 Podklady pro výpočet doby návratnosti prvotní realizace výstavby BPS... 62 Tab. 5.13 Výpočet prosté doby návratnosti prvotní realizace výstavby BPS... 63 Tab. 5.14 Diskontované toky prvotní realizace výstavby BPS do 7. roku provozu... 63 Tab. 5.15 Diskontované toky prvotní realizace výstavby od 8. do 15. roku provozu... 64 Tab. 5.16 Podklady pro výpočet doby návratnosti po rozšíření výstavby BPS... 64 Tab. 5.17 Výpočet prosté doby návratnosti po rozšíření výstavby BPS... 65 Tab. 5.18 Diskontované toky po rozšíření výstavby BPS do 7. roku provozu... 65 Tab. 5.19 Diskontované toky po rozšíření výstavby od 8. do 15. roku provozu... 65 Tab. 5.20 Reálná (diskontovaná) doba návratnosti po rozšíření výstavby BPS... 66 74

SEZNAM PŘÍLOH Příloha 1 Výhled hospodaření BPS prvotní realizace od výstavby do 7 roku provozu.. 77 Příloha 2 Výhled hospodaření BPS prvotní realizace od 8 roku do 15 roku provozu ke 77 Příloha 3 Reálná (diskontovaná) doba návratnosti prvotní realizace výstavby BPS ke. 78 Příloha 4 Výhled hospodaření BPS od rozšíření do 7 roku provozu ke kapitole 5.2.3.. 78 Příloha 5 Výhled hospodaření BPS od 8 roku po rozšíření do 15 roku provozu ke... 79 Příloha 6 Reálná (diskontovaná) doba návratnosti po rozšíření výstavby BPS ke... 79 Příloha 7 Informační tabule o používaném druhu siláže... 80 Příloha 8 Pohled na fermentor, dofermentor a provozní budovu z ptačího pohledu... 80 Příloha 9 Ochlazovací nádrž bioplynu v patře provozní budovy... 81 Příloha 10 Detailní pohled na měření dávkovacího zařízení z řídící jednotky BPS... 81 Příloha 11 Jímka na kejdu skotu s čerpadlem... 82 Příloha 12 Pomocná skladovací jímka na digestát... 82 Příloha 13 Detailní pohled na koncový sklad z řídící jednotky BPS... 83 Příloha 14 Pohled na měřící zařízení výroby bioplynu... 83 Příloha 15 Pohled na hutnění navážené siláže... 84 Příloha 16 Pohled na hutnění navážené siláže... 84 75

PŘÍLOHY 76

Období 0 Období 1 Období 2 Období 3 Období 4 Období 5 Období 6 Období 7 ř. Položky výkazu (v tis. Kč) 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 Investice (náklady investiční, 1 dotace) -70472 21320 0 0 0 0 0 0 2 Tržby provozní 10216 16635 16635 16635 16635 16635 16635 3 PROVOZNÍ VÝNOSY CELKEM 10216 16635 16635 16635 16635 16635 16635 Spotřeba materiálu (vložený 4 substrát) 4593 6425 6425 6425 6425 6425 6425 5 Spotřeba energie 145 180 150 150 100 100 80 6 Náklady na opravy,údržbu a servis 155 1338 1300 1000 1000 800 800 7 Osobní náklady+práce strojů 976 1375 1375 1375 1375 1375 1375 8 Odpisy 455 1941 1300 1300 1300 1300 1150 9 Ostatní náklady 264 637 637 637 697 697 697 10 Úroky z úvěru 2710 1866 1434 992 849 715 1054 PROVOZNÍ NÁKLADY CELKEM 11 (součet ř.4 až10) 9298 13762 12621 11879 11746 11412 11581 PROVOZNÍ HV (hrubý HV) 12 (rozdíl ř.3 a 11) 918 2873 4014 4756 4889 5223 5054 13 Daňová sazba 0 0 0 0 0 0 19 19 14 Daň z příjmu PO 0 0 0 0 0 0 992 960 HV čistý (po odpočtu daně) 15 (rozdíl ř.12 a 14) 918 2873 4014 4756 4889 4231 4094 16 PROVOZNÍ CF = HV čistý+odpisy 1373 4814 5314 6056 6189 5531 5244 Příloha 1 Výhled hospodaření BPS prvotní realizace od výstavby do 7 roku provozu ke kapitole 5.2.2 [zdroj: autor] Období 8 Období 9 Období 10 Období 11 Období 12 Období 13 Období 14 Období 15 ř. Položky výkazu (v tis. Kč) 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 Investice (náklady investiční, 1 dotace) 0 0 0 0 0 0 0 0 2 Tržby provozní 16635 16635 16635 16635 16635 16635 16635 16635 3 PROVOZNÍ VÝNOSY CELKEM 16635 16635 16635 16635 16635 16635 16635 16635 Spotřeba materiálu (vložený 4 substrát) 6425 6425 6425 6425 6425 6425 6425 6425 5 Spotřeba energie [tř.502] 80 80 60 60 60 40 40 40 6 Náklady na opravy,údržbu a servis 800 800 800 800 800 800 800 800 7 Osobní náklady+práce strojů 1375 1375 1375 1375 1375 1375 1375 1375 8 Odpisy 1150 1150 1025 1025 1025 830 830 830 9 Ostatní náklady 697 697 697 697 697 697 697 697 10 Úroky z úvěru 582 446 312 181 80 0 0 0 PROVOZNÍ NÁKLADY CELKEM 11 (součet ř.4 až10) 11109 10973 10694 10563 10462 10167 10167 10167 PROVOZNÍ HV (hrubý HV) 12 (rozdíl ř.3 a 11) 5526 5662 5941 6072 6173 6468 6468 6468 13 Daňová sazba 19 19 19 19 19 19 19 19 14 Daň z příjmu PO 1050 1076 1129 1154 1173 1229 1229 1229 HV čistý (po odpočtu daně) 15 (rozdíl ř.12 a 14) 4476 4586 4812 4918 5000 5239 5239 5239 16 PROVOZNÍ CF = HV čistý+odpisy 5626 5736 5837 5943 6025 6069 6069 6069 Příloha 2 Výhled hospodaření BPS prvotní realizace od 8 roku do 15 roku provozu ke kapitole 5.2.2 [zdroj: autor] 77

Položka v tis. Kč 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 CF diskontovanékumulované 21613 25979 30569 35552 40401 44528 48255 52063 55760 59343 62818 66173 69391 72457 rozdíl investic a k. CF většího než investice 1351-1715 rozdíl většího k.cf a menšího k.cf 4366 4590 4982 4849 4127 3727 3808 3697 3583 3475 3355 3218 3065 2919 část roku (měsíce) 5 celý rok 13 návratnost (roky) 13,5 Příloha 3 Reálná (diskontovaná) doba návratnosti prvotní realizace výstavby BPS ke kapitole 5.2.2 [zdroj: autor] Období 0 Období 1 Období 2 Období 3 Období 4 Období 5 Období 6 Období 7 ř. Položky výkazu (v tis. Kč) 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 Investice (náklady investiční, 1 dotace) -121537 12450 0 0 0 0 2 Tržby provozní 31992 31900 31900 31900 31900 31900 31900 3 PROVOZNÍ VÝNOSY CELKEM 31992 31900 31900 31900 31900 31900 31900 Spotřeba materiálu (vložený 4 substrát) 10617 10601 10601 10601 10600 10600 10600 5 Spotřeba energie 36 40 40 40 40 40 40 6 Náklady na opravy,údržbu a servis 2339 1500 1500 1500 1500 1300 1300 7 Osobní náklady+práce strojů 1607 1607 1607 1607 1607 1607 1607 8 Odpisy 2077 3575 3575 3575 3592 3592 3592 9 Ostatní náklady 697 697 697 697 697 697 697 10 Úroky z úvěru 2027 1800 1800 1800 1485 1268 1054 PROVOZNÍ NÁKLADY CELKEM 11 (součet ř.4 až10) 19400 19820 19820 19820 19521 19104 18890 PROVOZNÍ HV (hrubý HV) 12 (rozdíl ř.3 a 11) 12592 12080 12080 12080 12379 12796 13010 13 Daňová sazba 0 0 0 0 0 19 19 19 14 Daň z příjmu PO 0 0 0 0 0 2352 2431 2472 HV čistý (po odpočtu daně) 15 (rozdíl ř.12 a 14) 12592 12080 12080 12080 10027 10365 10538 16 PROVOZNÍ CF = HV čistý+odpisy 14669 15655 15655 15655 13619 13957 14130 Příloha 4 Výhled hospodaření BPS od rozšíření do 7 roku provozu ke kapitole 5.2.3 [zdroj: autor] 78

Období 8 Období 9 Období 10 Období 11 Období 12 Období 13 Období 14 Období 15 ř. Položky výkazu (v tis. Kč) 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 Investice (náklady investiční, 1 dotace) 0 0 0 0 0 0 0 0 2 Tržby provozní 31900 31900 31900 31900 31900 31900 31900 31900 3 PROVOZNÍ VÝNOSY CELKEM 31900 31900 31900 31900 31900 31900 31900 31900 Spotřeba materiálu (vložený 4 substrát) 10600 10600 10600 10600 10600 10600 10600 10600 5 Spotřeba energie [tř.502] 40 40 40 40 40 40 40 40 6 Náklady na opravy,údržbu a servis 1300 1700 1700 1700 1500 1500 1600 1600 7 Osobní náklady+práce strojů 1607 1607 1607 1607 1607 1607 1607 1607 8 Odpisy 3592 3592 3592 1554 1554 1554 1554 1554 9 Ostatní náklady 697 697 697 697 697 697 697 697 10 Úroky z úvěru 833 616 403 216 61 0 0 0 PROVOZNÍ NÁKLADY CELKEM 11 (součet ř.4 až10) 18669 18852 18639 16414 16059 15998 16098 16098 PROVOZNÍ HV (hrubý HV) 12 (rozdíl ř.3 a 11) 13231 13048 13261 15486 15841 15902 15802 15802 13 Daňová sazba 19 19 19 19 19 19 19 19 14 Daň z příjmu PO 2514 2479 2520 2942 3010 3021 3002 3002 HV čistý (po odpočtu daně) 15 (rozdíl ř.12 a 14) 10717 10569 10741 12544 12831 12881 12800 12800 16 PROVOZNÍ CF = HV čistý+odpisy 14309 14161 14333 14098 14385 14435 14354 14354 Příloha 5 Výhled hospodaření BPS od 8 roku po rozšíření do 15 roku provozu ke kapitole 5.2.3 [zdroj: autor] Položka v tis. Kč 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 CF diskontované-kumulované 25828 40027 53550 66429 77100 87515 97557 107241 116369 125168 rozdíl investic a kumul.cf většího než investice 0 0 5168-3631 rozdíl většího k.cf a menšího k.cf 14199 13523 12879 10670 10415 10042 9684 9128 8799 8243 část roku (měsíce) 7 celý rok 9 návratnost (roky) 9,7 Příloha 6 Reálná (diskontovaná) doba návratnosti po rozšíření výstavby BPS ke kapitole 5.2.3 [zdroj: autor] 79

Příloha 7 Informační tabule o používaném druhu siláže [zdroj: autor] Příloha 8 Pohled na fermentor, dofermentor a provozní budovu z ptačího pohledu [zdroj: dokumentace BPS] 80

Příloha 9 Ochlazovací nádrž bioplynu v patře provozní budovy [zdroj: autor] Příloha 10 Detailní pohled na měření dávkovacího zařízení z řídící jednotky BPS [zdroj: autor] 81

Příloha 11 Jímka na kejdu skotu s čerpadlem [zdroj: autor] Příloha 12 Pomocná skladovací jímka na digestát [zdroj: autor] 82

Příloha 13 Detailní pohled na koncový sklad z řídící jednotky BPS [zdroj: autor] Příloha 14 Pohled na měřící zařízení výroby bioplynu [zdroj: autor] 83

Příloha 15 Pohled na hutnění navážené siláže [zdroj: autor] Příloha 16 Pohled na hutnění navážené siláže [zdroj: autor] 84