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

Energetické využití biomasy jako způsob omezování nárůstu antropogenního skleníkového efektu

Jaroslav Váňa

Anotace

Omezování produkce skleníkového plynu oxidu uhličitého je možno řešit využíváním energie z přirozených energetických toků ve spojitosti s minimalizací přímé i nepřímé energetické spotřeby. V České republice jsou pro některé obnovitelné energie omezující přírodní podmínky. Vysoký potenciál rozvoje je však možno očekávat při energetickém využití biomasy.

Summary

Restraint of production of green-house gas - carbon dioxide - can be solved by means of exploitation of energy from natural energy flows in continuity with the minimisation of direct and indirect energy consumption. In Czech Republic exist, for some renewable energies, the restrictive natural conditions. High potential of the development can be, however, expected in energetic utilization of biomass.

1 Úvod

Energetický systém založený na spalování fosilních paliv je nebezpečný životnímu prostředí. Spalováním uhlí, ropy a zemního plynu se do ovzduší uvolňuje oxid uhličitý, který patří mezi nejvýznamnější skleníkové plyny, omezující vyzařování tepla zeměkoulí do kosmu. Růstem koncentrace oxidu uhličitého v atmosféře od počátku industriálního období o 25% došlo v důsledku antropogenního nárůstu přirozeného skleníkového efektu ke zvýšení průměrné teploty na zeměkouli. Globální oteplování bude mít katastrofální následky pro budoucí generace. Tání ledovců a zvyšování objemu vody způsobí zaplavení přímořských a ostrovních států. Změna zasolenosti oceánu v důsledku tání arktických ledovců by mohla nepříznivě ovlivnit evropské klima odklonem Golfského proudu. Meteorologové předpokládají jako důsledek globálního oteplení extrémní výkyvy počasí s přívalovými dešti a s katastrofálním suchem, s vyšší frekvencí vzniku vichřic, bouří a tropických cyklónů. Prudká změna klimatu vyvolá transfer obyvatel a druhovou změnu flory a fauny.

V současné době již není zapotřebí vyčkávat na verifikaci teorie globálního oteplování zeměkoule v důsledku produkce skleníkových plynů. Celosvětová průměrná teplota byla v uplynulém roce 1998 nejvyšší za posledních 119 let. Zároveň tento rok byl již dvacátým rokem v souvislé řadě, který přesáhl dlouhodobý průměr. Globální oteplení přineslo úmorná vedra, záplavy, vnitrozemské přívalové deště a především ničivé uragány. Efektem globálního oteplení je 50 tisíc obětí na lidských životech, 6 milionů lidí připravených o přístřeší a ekonomické ztráty vyjádřené pojistným plněním ve výši 89 miliard dolarů.

I když podíl České republiky je na popsané globální disfunkci pouhých 0,67% (tab.č.1), představují emise oxidu uhličitého na jednoho obyvatele ČR ročně 14,36 t, což je nejvyšší hodnota v Evropě. Již při přípravě na náš vstup do EU je třeba mít na paměti její strategické cíle při omezování produkce skleníkových plynů. V evropských záměrech je především uvažován rozvoj energetického využití biomasy.

Tabulka č. 1 : Emise oxidu uhličitého v České republice ve srovnání s dalšími zeměmi (1997)

2 Cíle EU v energetickém využití biomasy

Pozitivní ekologické externality a nutnost řešit problém nadvýroby potravin vedly státy Evropské unie k zavedení fytoenergetiky do svých energetických koncepcí. Rozvoj fytoenergetiky v evropských státech dosahuje rozdílné úrovně jak vyplývá z tab. č. 2. Rozvoj fytoenergetiky v Evropě zajišťuje asociace evropských států s názvem AE Biom, původně založená pro státy Evropské Unie. V roce 1995 se stal členem této asociace i CZ Biom, české sdružení pro biomasu, usilující o rozvoj fytoenergetiky v České republice. Toto naše členství nám umožňuje získávat kontakty a informace o aktivitách ekologicky vyspělých států v oblasti rozvoje fytoenergetiky.

Evropská komise přijala v roce 1997 dokument s názvem White Paper. Jde o souhrnnou strategii určenou k tomu, aby se do roku 2010 ve srovnání s rokem 1995 dosáhlo zdvojnásobení obnovitelných energií. Pro energii z biomasy je plánován nárůst více než trojnásobný. V roce 2010 by mělo více než 80% obnovitelných energií v Evropě pocházet z biomasy (JOSSART 1998). Do roku 2010 by měla být zdvojnásobena produkce tepla z biomasy, desetinásobně zvýšena výroba elektřiny kogeneračním využíváním biomasy a až šedesátinásobně by měla být zvýšena výroba motorových biopaliv. Cílené pěstování energetických rostlin v Evropě má zabezpečit ročně 45 Mt fytopaliv. Vysoký rozvoj se předpokládá u bioplynu. V roce 2010 bude získávána produkcí bioplynu energie 630 PJ ročně. Anaerobní digescí se budou zpracovávat nejen biodegradabilní odpady, ale i cíleně pěstovaná fytomasa (VÁŇA, SLEJŠKA 1998).

Strategickým cílem AE Biom je do roku 2025 výroba 10920 PJ fytoenergie v Evropě ročně. Tento rozvoj fytoenergetiky by v cílovém roce představoval 20% substitucí fosilních paliv v Evropě biopalivy. Na celkové produkci tepla se bude biomasa podílet 38%, na produkci pohonných hmot 5% a na výrobě elektřiny 16%. K výrobě biopaliv bude zapotřebí 29,2 mil. ha zemědělské a lesní půdy. Realizace tohoto programu odstraní nadvýrobu potravin v Evropě a zemědělskou půdu nebude zapotřebí uvádět do klidu. Roční doplňkové tržby pro zemědělce, produkující fytopaliva jsou odhadovány na 40 miliard ECU. Nové pracovní příležitosti při naplnění tohoto programu budou produkce cca 2,45 mil. prac. sil. Ekologický efekt substituce fosilních paliv fytopalivy je nutné vyjádřit minimální redukcí emisí 550 mil. t oxidu uhličitého ročně.

Tab.č.1. Podíl energie z biomasy v různých státech Evropy.

3 Možnosti energetického využití biomasy v České republice

Česká republika se aktivní v oblasti fytoenergetiky teprve posledních pět let. Důvody k rozvoji energetického využívání rostlin jsou v současné době podstatně silnější než v ostatních evropských státech. Stávající energetický systém zatěžuje neúnosně životní prostředí emisemi oxidu siřičitého, oxidů dusíku a prašným aerosolem. Nutnost zvyšování intenzifikace zemědělské výroby na úroveň potřebnou z hlediska vstupu České republiky do Evropské unie bude znamenat vynětí značné části ploch z produktivní zemědělské výroby. V současnosti je tento problém nadprodukce potravin neefektivně řešen zatravňováním a zalesňováním orné půdy s nepříznivými ekonomickými dopady na venkovské obyvatelstvo. Využitím nepotřebné půdy by si mohlo venkovské obyvatelstvo v první fázi rozvoje fytoenergetiky zajistit část svých energetických potřeb. Je možné očekávat, že až 0,8-1 mil. ha zemědělské půdy bude pro zabezpečení potravin nadbytečných a bude využíváno pro výrobu fytopaliv. Pro výrobu energie jsou již v současné době využitelné spalitelné odpady rostlinné a lesnické výroby, dřevný šrot z obalové techniky; anaerobní digescí je možno energeticky využívat travní a rákosovitou biomasu spolu s řadou biodegradabilních odpadů z různých výrob nebo s komunálním bioodpadem a zvířecími fekáliemi. Energeticky by bylo možné využívat veškerou slámu olejnin a 25 % celkové produkce slámy obilovin. Potenciál možných biopaliv po r. 2000 představuje ročně 10,7 MT a po r. 2015 v důsledku dalšího uvolňování nadbytečné půdy dokonce 16,1 MT. Po roce 2000 by bylo možné ročně využít 127 PJ bioenergií a umožnit tak cca 7,2 % substituci fosilních paliv.

Rozvoj fytoenergetiky na úrovni možného potenciálu výroby biopaliv v České republice po roce 2000 by představoval více než 60 tisíc nových pracovních míst, z toho 36 tisíc v oblasti pěstování a zpracování fytopaliv, zbytek v oblasti výroby, prodeje a instalace potřebných zařízení. Snížení nezaměstnanosti zlepší sociální klima v regionech a stát ušetří na sociálních podporách. Nové pracovní programy pro zemědělství a lesnictví omezí vylidňování venkovských obcí a finanční prostředky nutné k nákupu paliv budou zabezpečovat prosperitu venkovských mikroregionů. Za významné je možno považovat i snížení závislosti státu na dovozu ropy a zemního plynu. Rozvoj fytoenergetiky povede k úsporám přímých i nepřímých energií a k diverzifikaci a demonopolizaci výroby energií.

4 Problémy, které je nutno řešit při rozvoji energetického využití biomasy v ČR

Při substituci fosilních paliv fytopalivy je nutno řešit řadu problémů technických, ekonomických i legislativních. Náklady na výrobu cíleně pěstovaných fytopaliv jsou ovlivňovány hmotnostním výnosem energetické rostliny v závislosti na počasí, na obsahu živin v půdě a pod. Náklady na fytopalivo z víceletých a vytrvalých rostlin jsou podstatně nižší než u jednoletých energetických rostlin, u kterých je nutno každoročně provádět zpracování půdy, setí a kultivaci. Energetická výtěžnost fytomasy (USŤAK, HONZÍK 1996) v průměru různých stanovišť (Tab.č.3) upřednostňuje netradiční vytrvalé rostliny s roční sklizní. Z energetických plantáží křídlatek je možné získat až 729 GJ z 1 ha ročně. Energetický šťovík dosahuje v 5 leté plantáži výnosu 380 GJ z 1 ha.

Tab.č.3. Energetická výtěžnost fytomasy (jako průměr různých stanovišť v r. 1994-1997)

Založení plantáží energetických rostlin je náročné nejen investičně, ale i energeticky. Další energetické vklady jsou při sklizni, transportu a skladování fytomasy. Rychle rostoucí dřeviny jsou sklízeny se sušinou nevhodnou pro spalování s nutností následného dosoušení. Zařízení pro skladování a spalování fytopaliv jsou zpravidla materiálově náročnější než zařízení na fosilní paliva. Výroba a využití fytopaliv je ve srovnání s fosilními palivy podstatně složitější a v extrémních případech může dojít k situaci, že spotřeba přímých a nepřímých energií na produkci fytopaliva může být vyšší než jeho energetický obsah. Nepříznivé energetické bilance snižující ekologický efekt mohou nastat při nízkém výnosu energetické rostliny nebo při nedostatečném energetickém využití vedlejších produktů výroby bionafty nebo bioetanolu. Příznivá energetická bilance vzniká při využívání místních zdrojů fytopaliv v obecních bioteplárnách.

Využívání biomasy pro energii je v současných ekonomických podmínkách obtížně realizovatelný program. Oproti fosilním palivům jsou fytopaliva většinou dražší, ceny fosilních paliv však nezahrnují veškeré negativní externality vyplývající z těžby a využití. Deregulace cen energie bude substituci fosilních paliv biopalivy napomáhat. Nejvyšší rozvoj fytoenergetiky nastal ve státech, které zavedli ekologickou t.zv. uhlíkovou daň, zdaňující 1 t oxidu uhličitého z fosilních paliv. Z výnosu uhlíkové daně je poskytována státní dotace na instalovaný výkon fytoenergetického zařízení a na zakládání plantáží energetických rostlin. Impuls k rychlému rozvoji fytoenergetiky je tedy v rukou státu, který vládne nástroji legislativními, daňovými a subvenčními. Uvažovanou dotaci na energetickou fytomasu ve výši 10% tržeb v konceptu agrární politiky MZe ČR je třeba považovat jako nedostatečnou pro rozvoj tohoto oboru. Tato uvažovaná dotace není dostatečně kompatibilní s opatřením, které pro produkci energetické biomasy navrhuje EU. Energetické rostliny jsou v dokumentech EU považovány za běžné hlavní zemědělské plodiny a jejich dotační podpora má být o 70 ECU.ha^-1 vyšší než u obilovin. V 1. roce pěstování vytrvalých energetických rostlin je doporučována dotační podpora ve výši 50% nákladů na založení porostu.

5 Závěr

Energetické využití biomasy vykazuje řadu pozitivních ekologických a ekonomických externalit. Nejdůležitější je možnost omezení globálního oteplování zeměkoule. Rozvoj technologií energetického využití biomasy je důležitý pro zachování uspokojivého životního prostředí dalším generacím, které budou obývat naší planetu.

6 Literatura

Jossart J., 1998 : Stanovisko AE BIOM k dokumentu Bílá kniha o obnovitelných zdrojích energie a k dokumentu AGENDA 2000. In: Sborník z konference Biomasa pro energii v obcích a městech ČR s využitím zahraničních zkušeností, CZ-Biom, Praha 1998, str. 4-14. (http://www.vurv.cz/czbiom/sborniky/sb98PrPetr/sb98PrPetr_stanovisko_AEBIOM.html)

Usťak S., Honzík R., 1996 : Produkce a využití biomasy jako obnovitelného zdroje v krajině. Dílčí závěrečná zpráva VÚRV Praha Ruzyně, 76 stran.

Váňa J., Slejška A., 1998 : Bioplyn z rostlinné biomasy. Studijní zpráva. ÚZPI 1998, 41 stran.