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

Strategie využití biomasy

Dr. Heinz Kopetz, předseda AE Biom

Příklady z Evropy a z Rakouska

Dostatečné a bezpečné zásobování energií je předpokladem pro další hospodářský rozvoj evropských zemí. Platí to pro současnost a stejně i pro budoucnost. Jak v současné době vypadá energetická situace v Evropě, jaký trend má vývoj energetického systému na úseku využití biomasy v Rakousku ?

I. Výchozí situace v Evropě

1. Zásobování energií:

V současné době se na celkové produkci energie podílí z 84 % fosilní paliva.

Evropské získávání energie je zaměřeno hlavně na neobnovitelné formy energie jako je uhlí, ropa a plyn. Tyto fosilní formy energie kryjí více než 80 % z celkové potřeby. Pouze v několika zemích má větší význam při výrobě elektrického proudu jaderná energie. V roce 1992 pokrývalo potřebu energie z 21 % uhlí, ze 44 % ropa a z 19 % plyn, zbytek tvořila jaderná energie a obnovitelné zdroje energie.

2. Nízké ceny fosilních forem energie:

U cen fosilních forem energie došlo uprostřed 80. let k velkému poklesu cen, zejména u ropy. Průměrné CIF-ceny v EU u surové ropy činily v srpnu 1994 přibližně 16,4 dolaru za barel. Levná poptávka vyvolávala další snižování cen této formy energie.

3. Narušení životního prostředí:

Soudobý evropský energetický systém má jednu rozhodující nevýhodu - je nebezpečný pro životní prostředí. Spálením jedné tuny nafty vzniká 2,8 t oxidu uhličitého, který uniká do vzduchu jako plynný odpad. Intenzívní využívání fosilních forem energie vyvolává proto růst obsahu CO₂ v atmosféře. Země EU (15 členů) způsobují emise okolo 3 300 milionů tun fosilního CO₂ ročně.

4. Skleníkový efekt a energetický systém:

Náš soudobý energetický systém je proto zodpovědný za vzrůstající skleníkový efekt a za očekávané oteplení naší planety. Pro budoucnost našeho klimatu není podstatné, jaký je původ zvýšeného množství CO2, zda z domu vytápěného plynem nebo z elektrárny, kde se spaluje uhlí nebo z automobilu, který je poháněn fosilním palivem.

Další pokračování existujícího energetického systému ohrožuje proto životní podmínky budoucích generací. Alternativou soudobé situace je zlepšená energetická efektivnost a postupný přechod od fosilních forem energie k obnovitelným formám.

5. Sluneční energie:

Slunce je odpradávna zdrojem téměř všech obnovitelných energií, a to přímým nebo nepřímým způsobem využití. Přímé způsoby využití solární energie jsou solárně-termické (sluneční

kolektory), solárně fotovoltaické; pasivní využití solární energie spočívá v solární architektuře a ve využití tepelných pump. Nepřímé formy jsou vodní síla, biomasa a větrná energie.

6. Biomasa - největší potenciál všech obnovitelných

forem energie

Mezi všemi obnovitelnými formami energie má biomasa největší možnosti praktického využití. V některých zemích, např.ve Švédsku nebo v Rakousku zabezpečuje biomasa z více než 10 % potřeby primární energie. Podobný význam má pouze využití vodní síly v některých evropských regionech. V budoucnu může být podíl biomasy v zásobování Evropy energií několikanásobně zvětšen.

7. Biomasa - mnoho možností využití:

Biomasu jako formu energie lze využívat v pevné, kapalné nebo plynné formě. Může být transformována na různé formy energie, např. na teplo, elektrický proud nebo pohonné hmoty. V zemích s vysokým podílem bioenergie se biomasa používá hlavně pro produkci tepla a v menším měřítku pro výrobu elektrického proudu a pohonných hmot. Vyplývá to z následujících příkladů:

Tab. 1.: Podíl biomasy na celkovém objemu energie

8. Konkurenční schopnost:

Ekonomická konkurenční schopnost biomasy závisí v podmínkách volného trhu na různých parametrech, a to jak na druhu formy energie (teplo, elektřina, pohonné hmoty), tak i na druhu použité suroviny (hlavní produkty, vedlejší produkty, zbytky z lesního hospodářství příp. ze zpracování dřeva, energetické kultury). Produkce tepla má větší konkurenční možnosti, než výroba pohonných hmot. Použití zbytkových materiálů nebo vedlejších produktů je přirozeně ekonomicky výhodnější než využití energetických kultur.

9. Zemědělství, lesnictví a biomasa:

Evropské zemědělství má problémy s nadprodukcí. Úvaha o sní- žení vyprodukovaných množství spočívá v programech uvádění půd do klidu a v kvotačních systémech pro mléko a cukrovou řepu. Při integraci reformních zemí Polska, Maďarska, České republiky a Slovenska se problémy nadprodukce dále zvýší. 15 - 20 milionů hektarů orné půdy není nadále třeba pro produkci krmiv a potravin. Půda převedená na úhory poskytuje velké možnosti k výrobě biomasy jako obnovitelné formy energie. Výnos využitelné bioenergie na 1 ha orné půdy závisí na pěstovaných rostlinách. Při produkci biopaliv, např. ve formě přechodných lesů, je třeba zhruba 179 000 ha, aby bylo možné vyrobit energetické plodiny s obsahem energie jedné Mt (megatuny). Pro výrobu jedné Mt pohonné hmoty (50% ethanol, 50% řepkový methylester) je třeba v průměru 636 000 ha půdy.

10. Potřeba energie v Evropě:

Celková potřeba primární energie v EU (15 členů) činí zhruba 1 310 Mt. Byl proveden rozbor struktury využití tohoto množství z hlediska vytápění místností, ohřevu teplé vody, transportu, mechanické energie a světla, výpočetní techniky a informačních služeb. Při analýze bylo zjištěno, že největší spotřeba je

u tepla, následuje potřeba pro transport, mechanická energie, světlo a sdělovací prostředky. Tato struktura spotřeby dává dobrý předpoklad biomase, protože biomasa je v oblasti výroby tepla konkurence schopná v nejbližší době.

11. Souhrn:

Soudobý vývoj na úsecích životního prostředí, energie, zemědělství a lesnictví a na trhu práce vede k řadě nerozřešených problémů:

• prostředí: souvislé vrstvy CO₂ v atmosféře a zvětšující se emise CO₂ v mnoha zemích.
• klima: vzrůstající pravděpodobnost celosvětového oteplení
• zemědělství a lesnictví: uvedení mil. ha půdy v Evropě do klidu; další úbytek ekonomických aktivit ve venkovských regionech a odchod obyvatelstva do sídlištních center
• energie: zvětšující se závislost na mimoevropském importu energie; přes 80 % energie pochází z neobnovitelných zdrojů energie.
• trh práce: vysoká a částečně dále se zvyšující nezaměstnanost.

Těchto všech problémů jsou si vědomi zodpovědní členové AE Biom a navrhují strategii v posílení energetického využití biomasy. Tímto způsobem by se přispělo alespoň k dílčímu řešení uvedených problémů.

II. Cíle:

Cíle této strategie zavádění biomasy mohou být shrnuty takto:

Podíl biomasy v evropském energetickém hospodářství je třeba podstatně zvýšit. Současně je třeba, aby se produkce energie stala důležitou součástí evropského produkčního programu v zemědělství a lesnictví.

V současné době pokrývá biomasa 2,9 % potřeby energie v EU (15 zemí).

Biomasa by měla do roku 2010 pokrýt zhruba 10 % a do roku 2025 zhruba 20 % potřeby energie v EU (15 členů). Podle názoru odpovědných pracovníků AE Biom lze těchto cílů dosáhnout za před- pokladu, když bude politika zaměřena na integrované úsilí při šetření energií a podporu obnovitelných zdrojů energie.

Organizace AE Biom navrhuje následující opatření:

• potřeba energie zůstává na základě programů energetických úspor paliv stabilní.
• průměrný výnos energie z energetických kultur činí 13 t sušiny na 1 ha a rok (průměrný výnos z orné půdy a travních porostů)
• pro produkci 1 Mt biopaliv je třeba 179 000 ha půdy
• průměrný výnos na 1 ha u produkce bio-pohonných hmot činí 1,57 t.

Celková potřeba energie v EU (15 členů) činila v roce 1992 činila zhruba 1 310 Mt. Výroba el. proudu činila v roce 1992 2 229 TWh (1 TWh = 1O9 kWh).

Pro potřeby biomasy na el. proud byla použita substituční metoda. Znamená to, že 1 terrawatthodina odpovídá 0,22 Mt.

Tab.2.: Kvantitativní cíle strategie AE Biom

^x Gigawattelektr.

K tomu, aby se vyrobilo skutečně 260 Mt, t.j. 10 920 PJ bioenergie v roce 2025, byla by podle našich propočtů zapotřebí plocha o výměře 29,2 mil. ha. Energetické plodiny by byly pěstovány z části na orné půdě, na travních porostech a na lesních plochách. Pokrytí potřeby by pak bylo možné následujícím způsobem:

V EU 15 je celkem 145 mil. ha zemědělských ploch a 113 mil. ha lesnických ploch.

III. Konkrétní činnost

Zkušenosti z Rakouska

Rakousko prožilo v posledních 15 letech rychlý vývoj bioenergie. Tento proces byl veden zejména lokálními a regionálními iniciativami. Důvody pro to byly mnohostranné: zemědělské přebytky, diskuse o skleníkovém efektu, referendum proti atomové energii, vzestup cen ropy na počátku 80. let. Všechny tyto faktory měly svojí úlohu. Diskuse byly již od počátku zaměřovány na otázku nezbytnosti energie pro činnost člověka.

Jaké energie je třeba ?

Koneckonců, praxe nepotřebuje uhlí, ropu nebo plyn, ale vytápěné byty, osvětlování místností a využití síly pro práci strojů. Tato otázka při využití v oblasti služeb energie se v Rakousku ukazuje takto:

Poptávka po výkonech energie - Rakousko 1990

Z tabulky je patrno, že v Rakousku připadá na teplo 64 % z celkové energetické potřeby. Toto číslo je typické pro mnoho středoevropských a severoevropských zemí. Přibližně jedna čtvrti- na připadá na transport.

Tato struktura poptávky představuje pro biomasu dobré možnosti pro využití tepla a slámy.

Zajištění energetických zdrojů

Situace v zajišťování energie se v jednotlivých spolkových zemích značně liší. Rozdílně se zde uplatňují fosilní energie, jaderná energie, vodní síla a ostatní obnovitelné energie. V posledních 25 letech se v Rakousku input energie výrazně změnil:

V průběhu času se zmenšoval podíl fosilních forem energie, kdežto podíl obnovitelných forem energie stále stoupal. Podíl obnovitelných forem zaujímá v současné době více než 25 %. Následující tabulka znázorňuje vývoj vodní energie a bio- energie v průběhu 35 let:

Skladba biomasy

Pro lepší porozumění soudobého a budoucího významu je účelné znát její skladbu a energeticky využívané formy.

Tato tabulka znázorňuje, že klasické palivové dřevo je jako dříve nejdůležitější forma energie, následují sulfátové výluhy z papírenského průmyslu, odpady z dřevařského zpracování, kůra a piliny. Energetické plodiny neměly až do dneška žádnou významnou úlohu. Byl rovněž učiněn pokus odhadnout možnosti budoucího vývoje v nejbližších desetiletích. Podle tohoto podkladu lze v bio-energetice očekávat vzrůst o 100 PJ a to především u lesní štěpky, u slámy, u krátkodobých dočasných lesů a u dalších energetických kultur.

Ze všech obnovitelných forem energie, mimo vodní energii, připadá v Rakousku více než 90 % na biomasu. V budoucnosti bude výstavba vodních energetických děl z různých důvodů možná pouze velice omezeně. Lze předpokládat, že biomasa se v Rakousku brzy stane nejvýznamnější obnovitelnou formou energie.

Přeměny biomasy: teplo, elektřina, pohonné hmoty

Biopaliva se využívají k získávají k výrobě tepla a el. proudu. V Rakousku převažuje v současné době výroba tepla. U moderní tepelné techniky přicházejí v úvahu následující typy zařízení: - dmychadlový kotel na kusové dřevo

• topení dřevní štěpkou
• topení dřevěnými peletami
• kotel pro dálkové topení biomasou

Výroba el. proudu se doposud zakládá na parní technice, nové technologie jsou ve vývoji (např. horkovzdušné technologie). V jednom případě bylo též spalování biomasy zapojeno do stávající uhelné elektrárny (St. Andrä).

Výroba pohonných hmot se soustřeďuje na výrobu bionafty, na tomuto úseku je již v provozu 7 zařízení.

Předpoklady vývoje biomasy

K úspěšnému rozvoji biomasy jsou podle našich zkušeností nezbytné následující předpoklady:

1. Informace, poradenství, marketing

V prvé řadě je nutné informovat obyvatelstvo o nevýhodách stávajícího energetického systému a o škodách, které takto vznikají na životním prostředí. Zároveň je nezbytné organizovat strukturu poradenství ve všech otázkách využití biomasy. Přednosti biomasy musí být vyjasněny široké veřejnosti. Jako hlavní argumenty pro dálkové topení z biomasy se u nás používají:

• domácí formy energie z regionu
• obnovitelnost, neustálé dorůstání
• zajištění bezproblematického provozu
• bez zhoršování bilance CO2, t. zn. bez zvýšení skleníkového efektu
• lepší kvalita ovzduší v obci
• náklady na energii zůstávají v regionu - oživení hospodářství
• méně zemědělských přebytků

2. Podpora politickými orgány

Významného úspěchu při zavádění biomasy lze dosáhnout pouze tehdy, když tento vývoj bude plně podporován politiky na všech úrovních. Zvlášť důležitý je zájem starosty pro tuto technologii. Např. ve Štýrsku podporovala v posledních 10 letech vývoj sítí dálkového topení zemská vláda, což mělo velmi významné výsledky a bylo to názorným příkladem.

3. Dostatečná finanční podpora

Topenářská zařízení moderní konstrukce jsou drahá, zejména vybudování dálkového přenosu tepla vyžaduje velké investiční prostředky. Přeměny energie a rozvádění energie jsou kapitálově náročné. Vývoj bioenergie nesmí zůstat pouze u otázek produkce, ale musí se plně dořešit i rozvádění a prodej tepla. Celý systém od výroby energie v zemědělství až ke spotřebičům u provozovatelů musí být koncipován komplexně, jen takto lze očekávat úspěch. V Rakouských tržních podmínkách musí být v současné době 40-50 % investičních nákladů na dálkové topení financováno z veřejných prostředků, aby se umožnilo vytvořit podnik, který kryje vlastní náklady, nebo má zisk.

4. Vyšší zdanění fosilní energie

Aby se dosáhlo průlomu pro bioenergii je nutné vyšší zdanění fosilních forem energie. Již to uznaly některé země jako Švédsko, Dánsko, Itálie, u nichž lze již pozorovat rychlý vývoj v bioenergetice.

5. Věda a výzkum musí být dostatečně dotovány

Realizace evropské strategie pro využití biomasy by mělo řadu předností. Zkušenosti z Rakouska dokazují, že i při obtížných podmínkách lze dosáhnout určitých úspěchů. Závěrem je třeba zdůraznit následující body, které jsme rovněž navrhli jménem Evropského svazu biomasy v Bruselu:

a) Program využívání biomasy ve střední Evropě

Vývoj energetického systému, spočívající na obnovitelných zdrojích energie má zvláštní význam pro země střední Evropy. V těchto zemích musí být energetický systém nutně přebudován, jinak bude produkční kapacita zemědělství příliš vysoká. Je pro to nutné vyvinout pro tyto reformní státy program pro biomasu jako formy energie pro produkci tepla, el. proudu a pohonných hmot, a to ještě před jejich vstupem do EU. Vývoj obnovitelných zdrojů energie je v těchto zemích bržděn nedostatkem poznatků, zkušeností a kapitálu. EU by mohla kofinacovat pilotní program, který by pomohl překonat uvedené potíže. Také podpora výzkumu v těchto zemích by byla důležitým příspěvkem k využití biomasy, neboť výzkum v těchto zemích trpí velkým nedostatkem prostředků.

b) Nová orientace agrární a energetické politiky

Biomasa je produkována v zemědělství a lesnictví. Je proto třeba začlenit politiku usilující o vývoj energetického využití biomasy do agrární politiky a do agrárních organizací. V této souvislosti je třeba považovat prodej energie za nové a velmi slibné obchodní odvětví. Agrární politika by proto měla do svého rozsahu začlenit i tržní zhodnocení energie, podobně jako je tomu u trhu krmiv a potravin. Tato opatření je třeba podporovat národní i mezinárodní energetickou politikou a má být pokračováno v aktuelních výzkumných programech pro obnovitelnou energii, zvláště pro biomasu.

Uskutečnění účinné politiky "Biomasa pro energii" vyžaduje plnou podporu administrací na regionální, národní i internacionální úrovni. Biomasa má úzkou návaznost na zemědělství a lesnictví, administrativní jednotky proto musí být v úzkém kontaktu se zemědělskou správou a s patřičnými úseky energetického sektoru.

10. Důsledky

Tato publikace ukazuje nezbytné postupy, aby se v budoucí Evropě biomasa stala důležitou formou energie. Rychlá realizace těchto nároků je velmi žádoucí vzhledem ke škodám způsobeným současným energetickým systémem. Uskutečnění strategií pro biomasu by kromě toho mohlo přispět k rozhodujícím návrhům na řešení různých problémů současnosti:

• redukce emisí CO2: až do roku 2025 by bylo možné pouze prostřednictvím biomasy snížit emise CO₂ o 550 mil. tun, t.j. o 17%.
• nové pracovní příležitosti: pro provoz zařízení a k výrobě a rovněž k transportu surovin je třeba přibližně 2,2 mil. pracovních sil. K tomu přistupuje zhruba 250 000 pracovních míst pro výstavbu zařízení.
• zlepšení čistoty vzduchu: náhradou lokálního topení dálkovým vytápěním se dosáhne podstatného zlepšení místní kvality vzduchu.
• nové cíle pro zemědělskou a lesnickou politiku: uplatněním biomasy by nebylo nutné uvádět půdu do klidu. Jeví se možnost doplňkových tržeb - 40 miliard ECU na základě soudobých cen surovin a lepších možností zaměstnání ve venkovských oblastech.
• zlepšení bezpečnosti v zásobování energií využitím různých lokálních zdrojů a snížení závislostí na importu z ciziny.
• vytvoření energetického sektoru, který je založen na obnovitelných zdrojích.

11. Závěry:

Evropský svaz pro biomasu doufá, že co největší počet zemí v Evropě pochopí a využije šance a možnosti poskytované biomasou na úseku zabezpečení energie. Vedlo by to k evropskému energetickému systému, který by byl schopný ochraňovat životní prostředí a byl by jistotou pro budoucnost.