Obsah skript | Časopis BIOM, články a sborníky | Domovská stránka     

Přednáška XI.

Strategie v biomase - situace, cíle, činnosti

1. Situace

Produkce energie v Evropě je založena hlavně na neobnovitelných zdrojích, jako je uhlí, nafta a plyn. Tato fosilní paliva kryjí více než 80% celkových potřeb. Jen v málo zemích hraje důležitou roli nukleární energie při výrobě elektřiny. Od středověku byly ceny fosilních paliv, spec. nafty, velmi nízké. Průměrné ceny surové nafty dodávané v srpnu 1994 byly 16,40 USD za barel.

Současný energetický systém v Evropě má jednu zásadní nevýhodu: je nebezpečný pro životní prostředí. Každá tuna spálené nafty uvolňuje 2,8 t CO₂ do vzduchu. Intenzivní používání fosilních paliv způsobuje přebytek CO₂ v atmosféře. Proto je rostoucí skleníkový efekt a oteplování zeměkoule způsobeno především současným energetickým systémem. Ve vztahu k budoucímu vývoji klimatu přitom nezáleží zda přebytek CO₂ pochází z domů vytápěných plynem, nebo z elektráren využívajících uhlí, nebo z aut poháněných benzinem. Současný energetický systém je nebezpečný pro životní prostředí, a zejména pro budoucí generace. Jiná možnost řešení současné situace spočívá v efektivnějším využívání energie a postupné náhradě fosilních paliv za obnovitelné zdroje.

2. Sluneční energie

Slunce je hlavním zdrojem obnovitelné energie přímé nebo nepřímé. Zařízení pro přímou přeměnu solární energie na formy energie využitelné člověkem jsou:

• sluneční kolektory,
• sluneční fotočlánky (fotovoltaika),
• pasivní využívání slunečního záření v solární architektuře
• a tepelná čerpadla.

Zařízení pro využití nepřímé sluneční energie:

• vodní elektrárny,
• zařízení pro energetické využití biomasy (spalovací a zplyňovací zařízení, bioplynové stanice, kvasné reaktory, výrobny bionafty apod.)
• a větrné elektrárny.

Mezi všemi obnovitelnými formami energie má biomasa největší potenciál pro další rozvoj. V některých zemích jako je Švédsko nebo Rakousko přispívá biomasa již více než 10% k primárním energetickým zdrojům. Pouze vodní elektrárny mají v některých oblastech Evropy podobný význam. V budoucnu by mohly být energetické zdroje z biomasy rozšířeny až na dvojnásobek.

Biomasa může být přeměněna na různé formy energie (v plynný, kapalný i plynný skupenský stav), např. štěpky, brikety, pelety, etanol, bionaftu, bioplyn atd. V zemích s vysoce vyvinutou bioenergetikou je biomasa využívána převážně k produkci tepla, v menší míře k produkci elektřiny a transportních paliv.

Příklad: Produkce bioenergie ve Švédsku a Rakousku

2.1. Možnost konkurence biomasy na trhu energie

Ekonomická konkurenceschopnost biomasy na volném trhu závisí na různých podmínkách jako jsou:

• druh získávané energie (teplo, elektřina, transportní paliva),
• druh používaných zdrojů (vedlejší produkty, zbytky z lesnictví, energetické plodiny).

Produkce tepla je efektivnější než produkce elektřiny. Nejméně efektivní je produkce pohonných hmot. Samozřejmě, že energetické využívání vedlejších produktů či odpadů je ekonomičtější, než cílené pěstování energetické plodiny.

2.2. Zemědělství a biomasa

Evropské zemědělství trpí přebytkem produkce. Uvádění orné půdy do klidu i kvotační systém pro trh s mlékem má za cíl omezit zemědělskou produkci. Se začleněním nových států do Evropy, jako je Polsko, Maďarsko, Česká republika nebo Slovensko, bude problém nadprodukce nabývat další intenzity. Odhaduje se, že 10-20 milionů ha by nemuselo být již zapotřebí k produkci potravin nebo krmiv. Tato opuštěná půda nabízí obrovský potenciál pro produkci biomasy jako obnovitelného zdroje energie. Biomasa obsahující 1 PJ může být vyprodukována na 5000 ha půdy, což odpovídá 24000 t nafty.

2.3. Potřeba energie v Evropě

Celkový objem primární energie pro 15 členů EU je cca 50000 PJ. Energie je spotřebovávána zejména pro: vytápění bytů, ohřev vody, transport, mechanickou práci, osvětlení, spoje a výměnu informací.

Požadavky kladené na energetický zdroj se u jednotlivých aplikací značně liší. Všeobecně však můžeme konstatovat, že biomasa je díky své variabilitě schopna vyhovět prakticky všem technologickým a technickým nárokům, a v dohledné době bude, v závislosti na rychlosti růstu cen fosilních energií, rovněž ekonomicky výhodná pro mnohem širší měřítko aplikací než dnes.

2.4. Souhrn

Hlavní problémy v oblasti životního prostředí, jež se nejvíce dotýkají energetiky a zemědělství jsou následovné:

• pokračování nárůstu objemu CO₂ v atmosféře v mnoha zemích Evropy;
• zvyšující se antropogenní skleníkový efekt;
• klima: zintenzivňující se klimatické změny;
• zemědělství: opouštění milionů ha zemědělské půdy v Evropě, budoucí redukce ekonomických aktivit ve venkovských oblastech a stěhování populace do městských aglomerací;
• energetika: rostoucí závislost na mimoevropském importu - více než 80% v Evropě spotřebovávané energie pochází z neobnovitelných zdrojů;
• trh práce: vysoká a dále rostoucí nezaměstnanost.

Asociace AE Biom si tyto problémy plně uvědomuje a navrhuje proto přímou moderní strategii pro podporu energetického využívání biomasy, a tím omezení výše uvedených problémů.

3. Cíle činnosti AE Biom

Cíle mohou být vyjádřeny jednoduše takto:

Biomasa se může stát významným zdrojem energie v Evropě. Během 25 let lze dosáhnout nahrazení cca 20% fosilních energetických zdrojů biomasou.

Tento obecný cíl lze upřesnit podrobněji:

3.1. Teplo

Během 25 let lze teplo a teplou vodu pro domácnosti a výrobní procesy získávat až z 30% z biomasy. To však vyžaduje systematické zavádění zejména:

• obvodních teplárenských systémů v hustě obydlených oblastech produkujících teplo z biomasy,
• moderních kamen na dřevní štěpku, polena, brikety apod. pro samostatně situované domy v řídce obydlených oblastech (např. pracujících na principu zplyňování dřeva při vysoké teplotě a spalování vytvořeného plynu)
• a využívání dřevních odpadů v dřevařském průmyslu.

3.2. Elektřina

Pro uvažované období může být téměř 10% elektřiny vyrobeno z biomasy, zvláště v přídatných biozplyňovačích nebo přidáváním do existujících uhelných elektráren nebo při výstavbě nových kogeneračních jednotek produkujících současně teplo a elektřinu.

3.3. Bioplyn

Téměř 3% evropské potřeby benzinu a nafty by mohlo být pokryto biopalivy, jako jsou ethanol či bionafta.

Potřebu surovin lze poskytovat ze zemědělství a lesnictví při používání všech druhů vedlejších produktů (sláma, dřevní odpad aj.) i pěstováním jednoletých i víceletých energetických plodin, jako je řepka, obiloviny, cukrovka nebo rychle rostoucí dřeviny.

4. Činnost

K získání změny v orientaci politiky v těchto uvedených oblastech bude nutné realizovat několik programů:

Je nutné si především uvědomit škodlivost či nevhodnost současného energetického systému z hlediska setrvalého stavu ekologie. Většina populace nechápe potřebu změn současného energetického systému.

Je nutné vyjádřit vztahy mezi:

• používáním fosilních paliv,
• vznikem CO₂ ve vzduchu,
• stupňujícím se oteplováním zeměkoule
• a blížícími se změnami klimatu.

Tyto vazby bývají většinou přehlíženy, nechápány či zlehčovány. Již samotné vědomí těchto problémů vede ke změnám v energetické politice směřujícím k širšímu využívání obnovitelných zdrojů energie. Proto je nezbytné systematicky prohlubovat chápání vztahů jež panují mezi energetickým systémem a životním prostředím všemi formami propagace: informačními kampaněmi o škodlivosti fosilních paliv a výhodách obnovitelné energie, a to ve školách, při vzdělávání dospělých v zemědělských organizacích, na politických mítincích apod.

4.1. Potřeba reformy ekologických daní

Biomasa má s fosilními palivy jednu společnou vlastnost, obsahuje chemicky zabudovanou sluneční energii ve formě organických uhlíkatých látek vzniklých v průběhu fotosyntézy rostlin absorbováním CO₂. Mezi fosilními palivy a biomasou je však zásadní rozdíl. Při spalování fosilních paliv uniká do atmosféry uhlík ve formě CO₂, který však byl absorbován rostlinou z atmosféry před miliony let a byl "uskladněn" v zemské kůře. Při spalování biomasy je sice CO₂ rovněž uvolňován do atmosféry, avšak tento uhlík není ze zemské kůry a není tudíž příčinou zvýšené akumulace CO₂ v atmosféře, jestliže je biomasa používána ve stabilizovaném systému. To znamená: během daného období nesmí být spáleno větší množství biomasy, než nárůst nově vypěstované biomasy. Samozřejmě, že energetický systém, jehož zdroje jsou průběžně zajišťovány z pěstovaných rostlin, způsobuje větší náklady než systém využívající omezené fosilní rezervy uložené v zemské kůře.

Rostliny, které asimilují CO₂ z atmosféry, musí být pěstovány, ošetřovány, sklízeny, skladovány, přepravovány a upravovány do potřebné energetické formy. To vyžaduje vyšší vstup práce i další náklady, např. na skladování (fytomasy, nafty, plynu apod.). Využívání fosilních paliv působí kromě toho mnoho škod na přírodě. Tyto škody a těžko vyčíslitelné ztráty nejsou zahrnuty do cen nafty, plynu a uhlí. To je situace, ve které nelze spravedlivě posuzovat ceny obnovitelných zdrojů energie a porovnat je s cenami fosilních paliv. Tento současný způsob hodnocení biomasy a fosilních paliv je však jednoznačně nevýhodný pro budoucí životní podmínky. Z tohoto důvodu je nezbytné zavést vyšší daně na fosilní paliva a zrušit i všechny výjimky úlev z těchto daní, aby se biomasa mohla uplatnit.

4.2. Realizace reformy daní

Z hlediska mnohdy neužitečného využívání fosilních paliv v moderní ekonomice je důležité rozlišovat různé formy fosilních paliv jako:

• doprava (nafta, benzin),
• spalování pro teplo (uhlí, plyn, topná nafta)
• a produkce elektřiny

a rozlišovat mezi různými uživateli energie, jako jsou:

• uživatelé čelící mezinárodní soutěži (firmy, společnosti, průmysl)
• a uživatelé, kteří nejsou vystaveni mezinárodní konkurenci (např. soukromé domy).

Bereme-li v úvahu různé podmínky a zmíněné cíle, je velmi nesnadné zavést ekologické daně jednoduchým způsobem. V ekologických daních by měly být zohledňovány různé požadavky:

1. snížení imisí CO₂,
2. nenarušení konkurenceschopnosti evropského průmyslu,
3. zmírnění sociálního napětí,
4. postupné zavádění daní,
5. nezdaňování obnovitelných energií během jejich zavádění
6. a zachování dostatečného rozdílu mezi výškou zdaňování obnovitelných a neobnovitelných zdrojů energie.

Srovnávání cen obnovitelných energetických zdrojů se zdroji neobnovitelnými by mělo být dosaženo následujícími opatřeními:

• fosilní paliva pro teplárenské účely (např. topný olej, uhlí) by měla být zdaňována o 220 ECU na 1000 l výše než biopaliva (rozdíly v cenových relacích odpovídají energetickému obsahu v MW za hodinu),

• by měla být fosilní paliva (např. nafta, plyn) zdaňována o 110 ECU / 1000 l výše než biopaliva.

V současné době by ovšem tyto daně mohly být nebezpečné pro konkurenceschopnost průmyslu.

Proto by tyto daně mohly být rozděleny do 2 odlišných částí:

1. pouze 15% z navrhovaných daní by bylo zakalkulováno do ceny produktu,
2. a zbylých 85% by představovalo daňové zatížení podnikatelského subjektu (šlo by z jeho zisku).

Příklad: Daně na konci zaváděcího období ECU/1000 l

Průmysl by platil pouze 37 a 17 ECU/1000 l, zatímco soukromí spotřebitelé 220 110 ECU. Proto by energetické daně neměly být nákladovou položkou pro průmysl. Fosilní paliva by měla být zdaněna o 440 ECU na 1000 l více než biopaliva.

Realizace tohoto konceptu by znamenala bezdaňovou produkci biopaliv tak dlouho, dokud daně na naftu nebo benzin budou menší než 400 ECU/1000 l, a žádné daně na biopaliva tak dlouho, dokud daně na topnou naftu nebo plyn budou menší než 220 ECU za 1000 l.

Tyto daně nejsou nátlakové pro jednotlivé státy EU, ale jen jako doporučení. Ostatní daně by měly být omezovány ve stejném rozsahu, jako tyto nově zaváděné ekologické daně.

4.3. Evropský program "Teplo a elektřina z biomasy"

Předpokládá se, že trh s teplem a elektřinou bude hrát klíčovou roli v evropské strategii i pro biomasu. Důsledné zavedení tohoto trhu vyžaduje:

• dostatek informací ve všech sociálních úrovních o výhodách tepla z biomasy a nevýhodách fosilních paliv. Tyto informace jsou nutné pro komunikaci místního a regionálního trhu, administrativy, na národní i mezinárodní úrovni;
• a dostatek kapitálu.

Značný kapitál je potřeba zejména pro:

• budovy výtopen, instalaci kotlů na biomasu,
• zakládání nových firem k plánování, výstavbě a provozu energetických jednotek, které produkují teplo nebo elektřinu z biomasy
• a přenos know-how pro tyto nové decentralizované energetické struktury.

Rozsah tohoto programu tepelné a elektrické energie z biomasy vyplývá z následujících kalkulací dle zkušeností v některých zemích:

předpoklad:

• soukromé požadavky na teplo v 15 zemích EU: 20 000 PJ,
• program pro výrobu tepla 1%: 200 PJ,

to znamená, že pro nahrazení 1% energetické spotřeby EU biomasou ročně je nutno:

• energeticky využívat biomasu s celkovým energetickým obsahem 200 PJ (550 TWh), což odpovídá asi 1 000 000 ha plantáží,
• postavit elektrárny o výkonu 33 000 MW,
• celkem investovat 20 bilionů ECU,

čímž dojde:

• ročně k vytvoření 36 000 nových pracovních příležitostí pro výstavbu
• a 46 000 pro obsluhu zařízení a zajišťování biomasy
• a využití zemědělské půdy, jež není v současnosti využívána, k produkci biomasy.

Tento přehled dává představu o ročních investicích potřebných pro dosažení vytčených cílů v průběhu příštích 25 let. Po realizaci celého programu by mohlo být vytvořeno asi 2 miliony nových pracovních příležitostí. Na zahájení tohoto pilotního projektu by mělo být 50% investic financováno z veřejných zdrojů, po zavedení ekologických daní by mohla být tato částka zredukována na 10 - 20%.

Potřeby investic pro program "Teplo a elektřina" lze rozdělit do 4 skupin:

1. okresní (oblastní) systémy vytápění v hustě obydlených oblastech - 50%,
2. individuální vytápění domů v řídce obydlených oblastech - spalování dřevěných štěpků, zplyňováním dřeva apod. - 20%,
3. spalování dřevních štěpků v drobném průmyslu - 10%
4. a zařízení na spalování biomasy k produkci elektřiny a tepla - 20%.

Tento přehled dává představu o investičních potřebách.

Současný program rozvoje biomasy pro energii spočívá hlavně ve výzkumných a demonstračních programech. AE Biom navrhuje realizaci pilotního programu výroby tepla a energie v mnohem širším rozsahu na bázi 10 000 MW. Tento program by mohl začít co nejdříve a být realizován během 3 let. Pro tento program by bylo třeba 6 mil. ECU. Tento pilotní program by mohl být společně financován soukromými investory, oblastními a státními institucemi, stejně tak komisí EU. Spolufinancování od EU by mělo být určeno do těch zemí, které zavedou ekologické daně dle navrženého způsobu.

4.4. Program biopaliv v Evropě

V roce 1994 bylo v EU vyprodukováno asi 250 000 tun bionafty a 70 000 tun ethanolu. Celková spotřeba paliv byla asi 200 mil. tun. Současná produkce biopaliv pokrývá tedy méně než desetinu požadované potřeby.

K produkci 1% biopaliv (2,5 bilionu litrů) - ze 2/3 ethanolu a 1/3 nafty - by bylo třeba 1,5 mil. ha půdy. V EU bylo v roce 1994 opuštěno cca 5 mil. ha půdy.

Toto množství biopaliv by mělo být vyrobeno co nejdříve. Pro tento účel by bylo třeba upravit stávající dohodu. V budoucnosti by toto množství mělo vzrůst na 3% celkové potřeby.

4.5. Program biomasy pro střední Evropu

Rozvoj obnovitelných zdrojů energie je zvláště důležitý pro státy střední Evropy. V těchto zemích musí být energetický systém přebudován zejména proto, že kapacita zemědělské produkce je velmi vysoká. Proto je velmi důležité vyvinout program pro tyto země dokonce ještě před tím, než se stanou členy EU. Nedostatek znalostí, zkušeností a financí nedovoluje těmto zemím plně rozvinout využívání obnovitelných zdrojů energie. Pilotní program spolufinancovaný EU by mohl pomoci překonat toto kritické období.

4.6. Nová orientace zemědělské a energetické politiky

Biomasa je produkována vlastníky zemědělských farem a lesů. Proto politika rozvoje využívání biomasy pro energie musí být začleněna do zemědělské politiky a zemědělských struktur. V rámci prodeje energie musí být biomasa chápána jako nový perspektivní zdroj (přínos). Proto musí být zemědělská politika vedena tak, aby omezila trh potravin a krmiv a rozvinula trh s energií. Toto úsilí musí být podporováno energetickou politikou.

Realizace této efektivní politiky "Biomasa pro energii" vyžaduje plnou podporu institucí na úrovni místní, národní i mezinárodní. V zájmu prosazení biomasy pro energii by měly být tyto administrativní jednotky a výroby vytvářeny v rámci zemědělské působnosti (administrativy) s úzkou návazností na administrativu energetickou.

4.7. Výzkum

Současný výzkumný program obnovitelné energie, speciálně z biomasy, by měl pokračovat.

5. Zhodnocení

Význam programu spočívá ve vytvoření strategie rozvoje biomasy jako důležitého zdroje energie pro budoucnost Evropy. Vzhledem ke škodám působených současným energetickým systémem je realizace této strategie nevyhnutelná. Mnoho výhod, které doprovázejí tuto strategii by mělo usnadnit realizaci. Jsou to zejména:

• omezení emisí CO₂,
• vznik nových pracovních příležitostí, a to zejména na venkově,
• vytvoření nových cílů zemědělské a lesnické politiky,
• zlepšení kvality ovzduší ve městech a na vesnicích,
• menší závislost na importu energie
• a vytváření energetického systému založeného na obnovitelných zdrojích.