zpravodajství životního prostředí již od roku 1999

Perspektivy bioplynu

15.11.2013
Energie
Zemědělství
Bioplynové stanice
Perspektivy bioplynu

Bioplynky jsou srdcem venkova, ale...

Bioplyn je produkt, který vzniká při tepelném zpracování (anaerobní fermentaci) biologického odpadu - biomasy. Stane se tento obnovitelný zdroj palivem či energií budoucnosti?

Slovo bioplyn v našem slovníku už zdomácnělo, stalo se výrazem běžně rozšířeným mezi odbornou i laickou veřejností. Leckdy je bioplyn prezentován a vnímán jako poněkud páchnoucí, vesměs však užitečný a ekologicky čistý plyn vznikající v živých organismech, resp. působením těchto organismů.

Čističky byly impulsem

Jak uvádějí webové stránky České bioplynové asociace, základ bioplynových technologií jednoznačně vzešel z procesů čištění splaškových odpadních vod. Až technické úspěchy bioplynu v oboru vedly k rozšíření aplikace i na jiné organické substráty než na kaly z odpadních vod. Tak byly aplikovány procesy anaerobní stabilizace na nejrůznější potravinářské a zemědělské odpady.

Souběžně s vývojem reaktorových technologií pro anaerobní fermentaci organických odpadů byla v 60. až 70. letech rozpoznána i nebezpečí plynoucí ze samovolné tvorby bioplynu ve skládkách komunálních odpadů (ty byly a zatím stále jsou bohužel nejrozšířenější, způsobem likvidace odpadů u nás).

Od 70. let se již technologie reaktorové anaerobní fermentace neomezuje pouze na odpady, nýbrž je úspěšně aplikováno i biologické zplyňování cíleně pěstované (tzv. energetické) biomasy, jíž může být kukuřice, obilí, krmná kapusta, vodní hyacint apod., nebo takzvaná dřevní biomasa, tedy většinou rychle rostoucí listnaté dřeviny.

Bioplyn svítí i hřeje

V současnosti se u nás bioplyn používá jako obnovitelné palivo pro kombinovanou výrobu elektřiny a tepla v kogeneračních jednotkách umístěných v blízkosti bioplynových stanic. Dá se říci, že takto je využíván zatím téměř veškerý vyprodukovaný bioplyn.

Využití bioplynu v místě produkce je totiž osvědčené a nevyžaduje odstraňování CO2 a dalších nežádoucích složek. Navíc je podporováno dotačními programy či povinným výkupem elektrické energie.

"V ČR je okolo 500 bioplynových stanic s instalovaným výkonem přes 360 MW. Z toho asi 60 % tvoří zemědělské bioplynové stanice, zbytek najdeme v čistírnách odpadních vod a odplynění skládek. Ve světě je bioplyn rozšířen od malých domácích bioplynových stanic (septikové bioplynky) v rozvojových regionech až po bioplynové stanice o výkonu desítek megawatt na zpracování cíleně pěstované biomasy i odpadů.

Výsledkem není vždy elektrická a tepelná energie, ale také čištěný plyn nahrazující zemní plyn, a to jak v distribuční potrubní síti, tak v dopravě jako CNG," vysvětluje Adam Moravec ze společnosti CZ Biom. Bioplyn může sloužit k výrobě tepla a elektřiny, jeho využití se rýsuje i v dopravě.

Využití bioplynových stanic v zemědělské výrobě je velmi časté. BPS je ideální k likvidaci vedlejších produktů ze zemědělské a potravinářské výroby, bioplynky se objevují u různých provozů (lihovary, sýrárny... ).

Třeba britský výrobce sýrů Wyke Farms uvedl v Somersetu do provozu bioplynovou stanici se třemi fermentory za čtyři miliony liber (122 milionů Kč). Její projektování a výstavba trvaly pět let. Na bioplyn bude ročně zpracováno 75 tisíc tun odpadního materiálu ze zemědělského areálu a z mlékárny.

Velká Británie zdvojnásobila podle oficiálních údajů počet provozovaných bioplynových stanic. V červenci 2013 bylo v provozu již 110 zařízení na výrobu bioplynu, v červnu roku 2011, kdy britská vláda vydala Strategii pro anaerobní digesci a Akční plán, jich fungovalo jen 54.

Provoz ziskový, ale boom nebude

Ekonomika vybudování a provozu bioplynové stanice (BPS) bude ovlivněna skutečností, zda projekt je či není dotován. Například společnost Pražské služby zamýšlela vybudovat v Malešické spalovně bioplynový reaktor na využití biologického odpadu. Nicméně, jak uvedl tiskový mluvčí společnosti Julián Záhorovský, projekt byl pozastaven z důvodu ekonomické nevýhodnosti.

Při zapojení dotace vychází investice lépe, jak ukazuje příběh z Částkova na Tachovsku. Místní firma Agročas, spol. s r. o, zde vybudovala a už čtvrtým rokem provozuje bioplynovou stanici, jejíž výkon je 22 kWe. Kromě výroby elektřiny využívá i odpadní teplo, a to na vytápění obou fermentorů a dohnívací nádrže, areálu firmy a také pro 28 bytových jednotek v obci, dále se používá na dosoušení obilí při žních.

Podle slov ředitele firmy je tepelný výkon BPS využit na 90 % v zimním, na 70 % v letním období. Bioplynka nahradila tři kotelny na pevná paliva, které tak firma mohla odstavit. Životnost technologie je 30 let.

Výstavba nakonec přišla na pouhých 79 mil. Kč, financování bylo zajištěno bankovním úvěrem a dotací ze Státního zemědělského intervenčního fondu. Agročas financoval i vybudování teplovodu do vesnice. To představovalo částku 650 tis. Kč, výstavba teplovodní přípojky do areálu Agročasu přišla na 150 tis. Kč. V roce 2011 firma ještě s přispěním státní více než třímilionové dotace ze SZIF postavila a připojila sušičku na obilí za celkem sedm mil. Kč. Agročas tak ročně uspoří 700 tisíc.

Při výkupní ceně tepla 0,45 Kč/kWh činí při ročním výkonu 6,8 GWh příjmy z jeho prodeje 300 tis. Kč. Ušetří však i domácnosti, které se připojily k teplovodu. Společnost jim fakturuje 100 tis. Kč/rok, lidé za teplo zaplatí 100 Kč/GJ. Návratnost investice do první větve vesnice byla, jak uvedl ředitel firmy Miroslav Bečvář, dva roky. Nahrazením tří uhelných kotelen se uspoří za náklady za palivo, vloni to bylo 140 tis. Kč.

"Ekonomika je zisková," potvrzuje ředitel Bečvář. Nicméně přiznal, že s problémy se firma potýkala už od samého začátku, počínaje náročným zpracováním projektu přes získání úvěru až po hledání dodavatele vhodné technologie. Původně totiž měla bioplynová stanice zpracovávat odpad z živočišné výroby (chlévská mrva a kejda), od čehož se nakonec upustilo. Druhý problém byl v rovině sociální: obec se rozdělila na připojené a nepřipojené domácnosti.

Energetické základny venkova?

Podle Miroslava Bečváře masivní rozvoj BPS v ČR asi nenastane. Předně ministerstvo zemědělství přestalo výstavbu BPS dotačně podporovat (dotace na realizační cenu). Dalšímu rozvoji u nás neprospívá zastavení podpory v podobě výkupních cen po roce 2014 vlivem novely zákona 165/2012 Sb.

A právě podpora obnovitelných zdrojů energie byla v poslední době "žhavým" tématem. Od příštího roku by se totiž měla prakticky veškerá podpora obnovitelných zdrojů energie, včetně bioplynu a biometanu, zastavit.

"Bioplynové stanice lze považovat za energetické základny venkova. Dávno jsme všichni zapomněli, že biomasa je základní součástí našeho života. Je třeba upřednostnit obnovitelné zdroje na úkor fosilních zdrojů, a to už z podstaty potřeby udržitelného rozvoje," tvrdí A. Moravec.

Dle něj BPS pochopitelně nejsou zlatým dolem, výhodou však je, že provozovatel je zpravidla shodný s výrobcem vstupního paliva. Proto se ekonomika celého zemědělského podniku vylepšuje použitím nákladových cen paliva. Zemědělci jsou tím odolnější vůči poklesům cen rostlinné a živočišné produkce a snižují riziko svého podnikání. Návratnost BPS se pohybuje v rozsahu 12-15let.

Co na to doprava?

Potenciál využití bioplynu, resp. biometanu, je v budoucnu také v oblasti dopravy. Biometan se získá vyčištěním bioplynu, tedy zvýšením obsahu metanu v bioplynu na dostatečně vysokou hodnotu. Takto získaný biometan je plnohodnotnou alternativou k zemnímu plynu a má pak široké využití jako normální zemní plyn.

Dá se také použít v dopravě jako stlačený na 20 MPa (CNG) či zkapalněný ochlazením na -160 °C (LNG) pro pohon automobilů osobních či nákladních, autobusů a kamionů. Výhodou je využití paliva mimo místo jeho vzniku a vyšší energetická účinnost, a dále možnost skladování biometanu.

Lze si představit i samostatnou plnicí stanici CNG, připojenou přímo na zdroj biometanu jako zušlechtěného bioplynu, bez propojení na soustavu zemního plynu tam, kde by toto propojení bylo příliš investičně náročné. Zde je pravděpodobným předpokladem dostatečná skladovací kapacita pro biometan.

Biometanu se dává přednost před jinými druhy kapalných biopaliv (bioetanol, biodiesel) hlavně kvůli jeho dobrým vlastnostem v podobě motorového paliva a rovněž lepší energetické bilanci, se kterou je získáván. V České republice je nasazení bioplynu a biometanu jako pohonné hmoty zatím v plenkách.

"Využití je spíše ve formě zkušebních projektů, zatím neexistuje praktická realizace čištění bioplynu na biometan a jeho využití pro vtláčení do plynovodní sítě nebo pro využití v dopravě," upozorňuje Zdeněk Prokopec, předseda asociace na podporu využití zemního plynu a biometanu v dopravě (Asociace NGV) a člen České bioplynové asociace.

Vše je o technologii

Existuje celá řada technologií umožňujících zvýšit v produkovaném bioplynu podíl energeticky hodnotného metanu, tj. oddělit z něj nežádoucí příměsi. Zejména se jedná o odstranění oxidu uhličitého (v bioplynu je zastoupen v rozmezí 25-55 %), a dále vodní páry (H2O), sulfanu (H2S), čpavku (NH3), dusíku N2 a kyslíku O2, které jsou v bioplynu obsaženy v malých množstvích.

Jednotlivé technologie se liší v principu separace, komplexnosti (některé odstraňují jen některé nežádoucí složky v bioplynu) a robustnosti (kapacitních schopnostech).

Největšího uplatnění v reálném provozu doposud doznaly s jistými modifikacemi v zásadě dvě technologie, a to proces tlakové adsorpce označovaný jako PSA (Pressure Swing Adsorption) nebo fyzikální či chemická absorbce vodou či jiným roztokem ("scrubbing" či "washing").

Slibnou technologií z pohledu energetických i prostorových nároků je také membránová separace, která má již první komerční nasazení. Za podobně perspektivní je považováno i využití kryogenní metody separace, její praktické uplatnění pro úpravu bioplynu je však zatím ve stádiu vývoje a ověřování.

Bioplyn a biometan jsou považovány za obnovitelný zdroj energie, a díky tomu požívají výhod "zelených" bonusů jako příplatků k výkupním cenám za enviromentálně šetrnou výrobu elektřiny a tepla. Přímý výkup biometanu po vyčištění pro vtláčení do plynovodních systémů však zatím podporován není a ani přímé použití pro pohon vozidel v plnicí stanici.

V zahraničí je to lepší

V Evropě se nicméně podařilo biometan v dopravě podpořit, a využít tak jeho výhod. Jako motorové palivo je dnes využíván v několika evropských velkoměstech, na biometan jezdí desítky autobusů městské hromadné dopravy.

V Německu se biometan běžně přimíchává do CNG a využívá ho přes 95 tisíc vozidel na zemní plyn. Ukázkovým příkladem je město Berlín. V rámci aktivní komunální politiky, která podporuje ekologická vozidla, vznikl projekt 1000 vozů taxi a 100 vozů autoškol na CNG.

Také ve Švédsku má využívání bioplynu dlouholetou tradici a představuje jednu šestinu spotřeby zemního plynu. "Asi největší podíl bioplynu v dopravě ze všech měst Evropy je v současné době ve městě Linköping. Jezdí zde 60 plynových autobusů v městské dopravě. Funguje tu 12 veřejných plnicích stanic rozmístěných po celém městě a využívají je jak svozová komunální vozidla, tak majitelé soukromých i firemních automobilů, provozovatelé taxi a další.

Nejen autobusy, ale dokonce i vlak může jezdit na bioplyn. První motorový vlak na bioplyn na světě jezdí od roku 2006 mezi městy Linköping a Västervik. Má dojezd 500 km a vejde se do něj 54 cestujících," doplňuje Zdeněk Prokopec.

V Rakousku existuje program ministerstva životního prostředí a společnosti OMV, který podporuje využívání bioplynu v dopravě. Cílem je nárůst podílu biometanu nad 20 % a zvýšení počtu vozidel na plyn.

V hlavním městě Švýcarska, Bernu, převedli vozy hromadné autobusové dopravy nejdříve na CNG a pak na biometan.

Ve španělském Madridu jezdí na biometan všech 700 komunálních vozidel a 20 %, 430 autobusů MHD. Tato vozidla využívají cca 60 % celkové produkce biometanu.

Ve francouzském městě Lille se využívá plyn pro pohon městských autobusů od roku 1990. V roce 2008 už jezdilo 30 až 40 % z celkem tří stovek plynových autobusů jen na biometan.

Limitované kapacity čistírenských provozů a rostoucí počet motorových vozidel jezdících na stlačený (zemní) plyn nicméně vedou k využívání dalších vhodných surovin pro výrobu biometanu, jako jsou nejrůznější bioodpady či i záměrně pěstované suroviny.

Užitek z odpadu

Zdrojem pro výrobu bioplynu, resp. biometanu, mohou být i nejrůznější organic-ké materiály mající povahu odpadu. Z jedné tuny kuchyňského bioodpadu může být vyrobeno tolik biometanu, že s ním autobus nebo svozový vůz ujede 200 i více kilometrů.

Při inteligentní koncepci odpadového hospodářství lze bioodpady pohánět např. CNG autobusy městské hromadné dopravy, vozy komunálního svozu odpadu apod. Platba producentů odpadu za jeho likvidaci v procesu výroby biometanu může zvýšit ekonomickou efektivitu.

Bioplyn v dopravě

Pokud přihlédneme k bilanci energetických vstupů a výstupů při výrobě a užívání bioplynu z kukuřice, je poměr energie vložené do pěstování plodiny ku energii využitelné v zelené hmotě asi 1:3. Po odpočtu vlastní technologické spotřeby bioplynové stanice, která představuje 20 % energie obsažené ve vyráběném bioplynu, klesne poměr na 1:2,5. Vyčištění bioplynu a zušlechtění na biometan si vyžádá zhruba 15 % energie a následné stlačení pro CNG 5 %. Konečný poměr je tedy zhruba 1:2.

Problém však je v nákladnosti celého procesu: kalkulovaná cena 1 kWh energie v biometanu může dosáhnout 2 až 2,5 Kč, ve srovnání se zemním plynem s cenou 1,8 Kč/kWh (24,5 Kč/kg) v CNG stanicích je vyšší, ale nižší než cena benzínu či motorové nafty (2,6 Kč/kWh při 35 Kč/l).

AUTOR: Eva Vítková

Zdroj: HN

Komentáře k článku. Co si myslí ostatní?

Další články
Podněty ZmapujTo
Mohlo by vás také zajímat
Naši partneři
Složky životního prostředí