Obsah sborníku | Časopis BIOM, články a sborníky | Domovská stránka 
Obsah sborníku | Časopis BIOM, články a sborníky | Domovská stránka
Budoucnost využití bioplynu v Nepálu
Prospects of Biogas Utilization in Nepal
Antonín Slejška - překlad a úprava
Abstract
The total energy demand of Nepal is estimated at about 252 million GJ and 95% of this is used in the domestic sector, mainly for cooking. The bulk of the energy demand is met by firewood, agricultural residues, dung cakes, petroleum products, and electricity. Of all other sources of alternative energy tried out in the past, biogas technology has proved to be the most preferred as economically viable, socially acceptable, technically feasible as well as sustainable and manageable. In Nepal, biogas is used mainly for domestic cooking and to some extent for lighting to replace firewood and kerosene. The industrial application of biogas, for instance, to run dual fuel engines, refrigerators, and generate electricity has been made on a limited scale. This paper brings out the potential of biogas in the country and states that in terms of average family size plants of 10 m3. Nepal has a potential of establishing 1,3 million biogas plants. The paper gives a brief history of how biogas technology was introduced in Nepal and how it gradually grew to become an important alternative source of energy. The various plants and policies of the Government of Nepal are also included. The governmental and non-governmental organizations in Nepal which are involved in the biogas sector are featured, briefly bringing out their main activities. The performance of the biogas sector with respect to technical aspects, distribution, economics, social and gender aspects, research, training and extension and institutional growth is reviewed. The major weakness faced are (a) oversized construction, (b) poor performance of biogas lamps, (c) sub-optimal use of the biogas slurry, (d) limiting the technology to household level, and (e) insignificant research programmes.
Úvod
Celková spotřeba energie v Nepálu je přibližně kolem 252 mil. GJ, z čehož 95% je používáno v domácnostech, zejména na vaření. Tato spotřeba je uspokojována zejména palivovým dřevem, zemědělskými zbytky, sušenými kravinci, ropnými produkty a elektřinou. Z ostatních alternativních energetických zdrojů testovaných v minulosti se anaerobní digesce ukázala jako nejlepší s ohledem na ekonomickou úspěšnost, sociální akceptovatelnost, technickou jednoduchost, ekologickost a snadný provoz. V Nepálu je bioplyn používán hlavně pro vaření a někdy i svícení v domácnostech, kde nahrazuje palivové dřevo a petrolej. Průmyslová aplikace bioplynu, např. pro pohon motorů, chladicích zařízení a na výrobu elektřiny, byla zkoušena v omezené míře. V tomto článku jsou uvedeny údaje o potenciálu bioplynu v Nepálu, z kterých vyplývá, že při průměrném objemu rodinného bioreaktoru 10 m3 může být v Nepálu celkem provozováno až 1,3 mil. bioplynových stanic.
Hlavní nedostatky bioplynové technologie spočívají v (a) předimenzované konstrukci, (b) nedokonalém provozu bioplynových svítilen, (c) neoptimálním využití vzniklého hnojiva, (d) omezení technologie pouze pro domácí použití, (e) nedostatečných výzkumných programech.
1. Energetika v Nepálu
Nepál je zemědělská země s více než 90% populace pracující v zemědělství a příbuzných oborech. S redukcí lesů na relativně mladém půdním profilu v hornatém Nepálu vznikají značné problémy s půdní erozí, sesuvy půdy a povodněmi. Společně s rostoucí populací vzrůstá tlak na zbývající les a ornou půdu.
Celková potřeba energie v Nepálu je odhadována na 252 mil. GJ, z čehož 95% je pro domácnosti. Téměř 80% energetické spotřeby je pokrýváno palivovým dřevem, skoro 11% zemědělskými zbytky, asi 9% kravinci, přibližně 1% ropnými produkty a 1/2% elektřinou.
V porovnání s roky 1980-81 vzrostlo do roku 1992 spalování zemědělských odpadů a kravinců 15x. To vyvolává silnou potřebu substituce tradičních domácích paliv alternativní energií. Pro podmínky Nepálu se nejlépe osvědčila výroba bioplynu.
2. Potenciál bioplynu
Teoreticky je možno bioplyn vyrábět ze všech biodegradabilních materiálů, ale v praxi se používají pro tyto účely zejména zvířecí exkrementy. V našich výzkumech jsme se zabývali mimo zvířecích exkrementů i zemědělskými a komunálními odpady. Jednou z hlavních potřeb naší země je vyvinout celkový koncept a technologii pro produkci metanu z komunálních a zemědělských odpadů, aby se zabránilo znečišťování přírody zároveň se ziskem energie a organického hnojiva.
Celková populace dobytka v Nepálu byla v roce 1990/91 kolem 9,3 mil. a průběžně se zvyšuje. Tato zvířata produkují kolem 37,4 mt (mil. tun) exkrementů ročně. Při využití 75% je možné produkovat bioplyn z 28,1 mt exkrementů (Wim van Ness, 1992). Z toho vyplývá, že Nepál může ročně produkovat 673 mil. m3 bioplynu, což je ekvivalentní 4 038 GWh energie, a nebo může substituovat 390 mil. l petroleje, či 3,7 mt palivového dřeva.
S ohledem na roční teploty pouze 56 z celkem 75 oblastí Nepálu bylo shledáno vhodných pro provoz bioplynových stanic. Průměrná velikost potencionálních bioplynových stanic je, s ohledem na množství zvířat chovaných v průměrné rolnické rodině, mezi 6-8 m3. Spotřeba bioplynu pro vaření a svícení v “potencionální bioplynové domácnosti” je 878 m3 za rok, což je 77% produkčního potenciálu průměrné farmářské rodiny.
3. Stručná historie vývoje bioplynu v Nepálu
Technologie
První bioplynová stanice v Nepálu byla postavena roku 1955 učitelem B.R. Saubollem z použité ropné cisterny na škole v Kathmandu. Světová energetická krize v roce 1973 způsobila vytvoření komise pro rozvoj bioplynu (BDC) jako část výzkumné a vývojové skupiny pro energii na Tribhuwanské univerzitě. Ministerstvo zemědělství zahrnulo v roce 1975/76 bioplyn jako zvláštní program zaměřený mimo jiné i na snižování odlesňování a prevenci spalování kravinců. Prvních 250 domovních stanic bylo postaveno v letech 1975-76. Všechny tyto stanice mají plovoucí plynojem (obr. 1).
Obtíže s transportem těžkého a velkého kovového plynojemu se staly hlavním limitujícím faktorem pro širší využívání tohoto typu reaktoru. Proto byla v roce 1978 vyvinuta varianta čínského fermentoru, jenž nemá plynojem. Tento typ se stal pro své nízké pořizovací náklady velmi populární.
Jelikož parametry bioplynových stanic jsou kontrolovány úřadem pro podporu bioplynu (BSP), který stanicím nesplňující jeho požadavky nedá příspěvek, bylo dosaženo více než 90% úspěšnosti postavených stanic. Tento limitující přístup je nyní opatrně měněn, aby bylo umožněno zavedení nových typů jako je Deenbandhu (obr. 2).
Velikosti bioplynových reaktorů stavěných různými firmami jsou 4, 6, 8, 10, 15 a 20 m3, přičemž velikosti 8 a 10 m3 jsou nejběžnější. Průměrná velikost bioplynového reaktoru byla snížena z 10 m3 v roce 1990 na 9,25 m3 v roce 1995. Nyní se snažíme snížit tuto velikost na 8 m3.
Vládní politika a plány
První podpora bioplynu byla udělena roku 1976 jako bezúročná půjčka na výstavbu reaktoru. V následujícím roce bylo toto opatření změněno na půjčku s 6% úročením. V letech 1982/83 byla podpora 5.500 NR (nepálských rupií) na každý postavený reaktor, ale pouze v některých regionech Nepálu. V letech 1985-90 vláda poskytovala podporu na 25% konstrukčních nákladů a 50% na půjčku ze zemědělské rozvojové banky v Nepálu (ZRB/N). V letech 1990-91 byly tyto podpory zrušeny. Tyto časté změny vyvolávaly zmatky. Od roku 1992 vláda poskytuje podporu 7.000 NR na každý “rodinný reaktor”, který splňuje stanovené parametry. Pro horské oblasti je navíc poskytována dotace 3.000 NR na dopravu. Tyto podpory jsou vypláceny bez ohledu na velikost reaktoru.
První plán na konstrukci bioplynových reaktorů byl vytvořen v letech 1985-90 s cílem postavit 4000 reaktorů. Tento plán, který byl považován za velmi ambiciózní, byl celkem bez obtíží splněn. S ohledem na povzbuzující výsledky prvního plánu byl v letech 1992-97 stanoven cíl 30.000 rodinných bioplynových stanic, což pravděpodobně bude (v současné době asi už bylo) bez problémů splněno.
Tři nejdůležitější faktory přispívající k rychlému rozšiřování počtu bioplynových stanic jsou tyto: (a) realizace finanční pomoci BSP od Nizozemské rozvojové korporace (SNV); (b) privatizace průmyslu, která pobídla podnikatele k založení nových podniků, takže v zemi je nyní 22 firem zabývajících se bioplynem; (c) jednodušší tok podpory skrz banky.
4. Organizace v sektoru bioplynu
Vládní agentury
V letech 1975/76 se rozvojem bioplynové technologie zabývalo zejména Ministerstvo zemědělství. Částečně se tím zabývala také Divize energetického plánování sekretariátu Komise pro vodu a energii. Ta se zabývala zejména monitorováním, vyhodnocováním a zaškolováním. Nyní se uvažuje o vytvoření vládního orgánu pro dohled nad bioplynovým sektorem.
ZRB/N a ostatní komerční banky
ZRB/N byla ustanovena roku 1968. Dlouhou dobu byla jedinou bankou poskytující podporu pro konstrukci bioplynových stanic, avšak v současnosti je tato podpora poskytována i jinými bankami.
Sponzoři, nevládní organizace, konzultační firmy
Rozvoj bioplynového programu v Nepálu podporují sponzoři jako je SNV, UNICEF, Save the childern USA a Plant international a FAO. Tyto organizace poskytují zejména finanční podporu a důležitou technickou asistenci.
Počet nevládních organizací a konzultačních firem, zabývajících se bioplynem stále roste. Aktivity těchto organizací jsou limitovány na sociálně ekonomický výzkum, vyhodnocování bioplynového programu a zaškolování.
Program pro podporu bioplynu (BSP).
BSP začal v roce 1992 ve spolupráci se soukromými firmami, bankami a sponzory. Hlavní cíle programu jsou tyto: (a) podporovat výstavbu 20 000 reaktorů pomocí poskytování podpory skrz ZRB/N, (b) učinit bioplyn atraktivnější pro drobné zemědělce v horách, (c) formulovat doporučení pro rozvoj soukromého sektoru v oblasti bioplynu.
FAO
FAO podporovalo rozvoj bioplynové technologie v rozvojových zemích mnoho let. Její podpora zahrnuje zejména školení zedníků a uživatelů a využívání organického zbytku po digesci jako hnojiva.
5. Přehled bioplynového sektoru
Technologie
Jelikož se v Nepálu používá prakticky pouze jeden druh reaktoru, byla úspěšnost přes 90% postavených stanic, a to jak v hornatých, tak v rovinných částech země. V současnosti se přechází na více modelů.
Největší problémy s bioplynovými stanicemi jsou (sestupně): (a) nižší produkce bioplynu než je kapacita reaktoru, (b) úniky plynu z kupole, (c) z trubek, (d) ucpání vpusti, (e) úniky plynu z ventilu, (f) nekvalitní konstrukce. Ostatní běžné problémy jsou tyto:
Rozložení bioplynových stanic
Ze 75 okresů Nepálu může pouze 19 dosáhnout postavení maxima 1000 bioplynových stanic s ohledem na klimatické a populační omezující faktory. Koncentrace bioplynových stanic je větší v městských oblastech a v oblastech, kam vedou silnice. Tato tendence je připisována zvyšujícímu se nedostatku domácích paliv v těchto oblastech a snadnému přístupu k informacím, podporám a institucím. Zvyšující se nedostatek a cena palivového dřeva, snadný přístup k úvěrům a technickému zabezpečení a vzrůstající ekologická uvědomělost byly tři hlavní motivační faktory farmářů pro stavbu bioplynových stanic. Z celkového potenciálu 1,3 mil. reaktorů je 62% na rovinách, 37% v pahorkatinách a 1% v horách.
Ekonomie
Průměrné ceny bioplynových stanic o rozměrech 8 m3 a 10 m3 se pohybují (v cenách roku 1996) kolem 22.000 a 25.000 NR. Majitel bioplynové stanice dostane podporu 7.000 NR v nížinách a 10.000 NR v pahorkatinách na každý reaktor bez ohledu na jeho velikost. Běžná půjčka se splácí 7 let s 16% úrokem. V závislosti na dosažitelnosti místa silnicí a dostupnosti konstrukčních materiálů se může cena stavby snížit až o 40% (Karki, Gautam, Joshi, 1993).
Pro porovnání ekonomické výhodnosti bioplynové stanice se bere do úvahy cena petroleje. Desetikubíkový reaktor může v optimálních podmínkách produkovat 3 m3 bioplynu za den. Při odhadu, že 1 m3 bioplynu je ekvivalentní 0,58 l petroleje, dosahuje bioplynová stanice při ceně petroleje 9 NR za litr čistý zisk 5.715 NR za rok (při rozpočtu nákladů na 20 let). Tato jednoduchá kalkulace nebere do úvahy vedlejší nepřímé zisky jako je zlepšení životního prostředí a sanace odpadů, snížení zdravotních problémů žen v domácnostech a pod.
Sociální aspekty
Většina uživatelů bioplynu jsou střední a větší rolníci. Proti národnímu průměru 60% negramotnosti je 80% uživatelů bioplynu gramotných.
Ženy
Podle studie vypracované B.B. Silwalem a R.K. Pokharelem (1995) se při užívání bioplynu ušetří 3 hodiny času denně, které by jinak byly vyplněny vařením, čištěním hrnců, sbíráním a zpracováním palivového dřeva. Použití bioplynu má také pozitivní důsledky na zdraví žen v domácnosti a to zejména s ohledem na bolesti hlavy, kašel a nemoci očí. Dokonce i lidé, kteří již dlouho trpěli astmatem, byli po instalaci bioplynu schopni se opět ujmout vaření.
Výzkum
Výzkum je jednou z nejvíce zanedbávaných oblastí v Nepálu. Ať už s ohledem na lidské či finanční zdroje, jež zahrnuje. Výzkum byl zaměřen zejména na zvýšení produkce plynu v průběhu zimy. V nížinách se během zimy snižuje produkce plynu o 25%, v pahorkatinách o 50%. Izolací reaktorů se zvýšila produkce plynu o 93%. V současnosti se výzkum zaměřuje na vliv připojení latrín k reaktorům, snížení konstrukčních nákladů a možnostem použití místních materiálů.
Zaškolování
V roce 1993 bylo zaškoleno celkem 450 zedníků, 1705 uživatelů a 115 pracovníků dohlížejících na konstrukci (Karki, Gautam, Joshi, 1993). Zatímco dříve garantoval školení pouze stát, v současnosti se na něm podílí i soukromé firmy a neziskové organizace. V rozšiřování bioplynového programu je bohužel zatím aktivních jen málo žen (Leemakers, 1992).
6. Závěr
V současnosti začíná být bioplynová technologie v Nepálu chápána v širších souvislostech, než jenom jako zdroj levné energie. Zejména jsou vyzdvihovány její možnosti zpracování organických odpadů, produkce hodnotného hnojiva, zlepšení hygieny v městech i na vesnicích, ochrany lesů, zamezení eroze apod. Bioplynové technologie se začínají zaměřovat zejména na zpracování komunálních odpadů. I přesto, že vládní podpora aktivit v oblasti výzkumu, školení a podpory institucí je nedostatečná, rozšiřuje se bioplynová technologie velmi rychle po celém Nepálu.
Jelikož na životní prostředí v horách má největší dopad životní styl těch nejchudších lidí, měl by se podpůrný program zaměřit zejména na ně. Chudí lidé uspokojují své energetické potřeby spalováním dřeva, zemědělských zbytků a vysušených exkrementů, což způsobuje problémy s erozí, častými záplavami, zhoršením povětrnostních podmínek a nakonec vede ke zhoršení životních podmínek většiny populace.
Literatura
 |
 |
| Obr. 1 | Obr. 2 |
Consolidated Management Services Nepal (P) Ltd.,
CMS House, Lazimpat, P.O. Box 10872, Kathmandu, Nepal
