Ernst Scheiber - Význam biomasy v rakouském energetickém hospodářství

V průběhu posledních 35 let se v Rakousku projevily základní změny v energetickém hospodářství. Celkový objem energie činil v roce 1960 v Rakousku 521 PJ (petajoule) a v roce 1994 vzrostl na 1234 PJ, to znamená více než dvojnásobně.

Kromě tohoto vzrůstu došlo k pronikavým změnám ve významu jednotlivých forem energetických zdrojů.

V roce 1960 bylo hlavním zdrojem energie v domácnostech a v hospodářství uhlí, které tvořilo 43 % z objemu primární energie, v současné době však klesl jeho podíl pod 15 %.

Přibližně od roku 1970 se stala nejdůležitější formou energie ropa, která vytlačila uhlí z prvého místa. Na počátku 80. let dosáhl podíl ropy na celkovém objemu energie své maximum - téměř 50 %, od této doby však došlo k poklesu na zhruba 40 %.

Podíl zemního plynu vzrůstal od 10 % v roce 1960 na 21 % v roce 1993, v současné době lze počítat s dalším pronikavým vzestupem.

Jaderná energie nemá v rakouském energetickém hospodářství žádný význam. Jaderná elektrárna v Zwentendorfu byla připravena k provozu, v roce 1978 nebyla však zprovozněna na základě velmi těsného výsledku lidového hlasování.

Podíl vodní síly na rakouském objemu energie vzrostl ze zhruba 9 % v roce 1960 na současných zhruba 15 %. Výstavba vodních elektráren v šedesátých letech spočívala ve značné míře na cílech znovuvýstavby, avšak od počátku 80. let byla stavba nových vodních elektráren stále obtížnější a narážela na vzrůstající odpor obyvatelstva. V současné době jsou využity zhruba dvě třetiny z teoretického potenciálu vodní síly v Rakousku, jsou při tom samozřejmě velké rozdíly v jednotlivých spolkových zemích.

Podíl tzv. "ostatních obnovitelných forem energie" (dominuje biomasa, dále sluneční a větrná energie, spalitelné odpady) před- stavoval v roce 1960 zhruba 14 % z celkového objemu energie, uprostřed 70. let poklesl na 7 % a od této doby se znovu zvýšil na přibližně 13 %. Ve srovnání s 15 členskými zeměmi Evropského společenství je Rakousko s podílem 27,4 % obnovitelných forem energie na prvém místě, těsně za ním se řadí Švédsko.

V Rakousku se v posledních letech podařilo uvolnit závislost růstu hrubého produktu na růstu celkové spotřeby energie. Hrubý produkt stoupl od roku 1973 do roku 1991 reálně o 56 % a celková spotřeba energie ve stejné době o zhruba 25 %. Tzv. relativní spotřeba energie (spotřeba energie na jednotku hrubého produktu) poklesla tedy v tomto časovém úseku o 20 %. Je to především důsledkem racionalizačních opatření a hlubokých změn ve struktuře průmyslu, kde částečně přes velké vystupňování výroby mohla být snížena spotřeba energie.

Rakousko je tradičně zemí s velkou rozlohou lesů, které zaujímají 46,2 %. Biomasa jako forma energie má proto přírodou daný velký význam. Roční přírůstek dřeva činí zhruba 31,1 mil.m3, využívá se pouze asi 19,8 mil. m3. Znamená to, že zásoba dřeva přibývá o 11,6 mil. m3 ročně a že zůstává zároveň uspořena pro budoucí generace.

Není proto nadále s podivem, že se v Rakousku po ropných krizích v 70. letech a na počátku 80. let obrací pozornost na biomasu jako na přírodní, domácí a obnovitelnou formu energie, která kromě toho dává při těžbě možnosti zhodnocení domácích zdrojů. Využitím regionálních zásob biomasy jako formy energie zůstává ročně asi 10 miliard šilinků v rakouských regionech. V posledních letech zesílila diskuse o možnosti změn klimatu v důsledku zvětšeného úniku oxidu uhličitého způsobeného lidskou činností. Biomasa je v tomto smyslu v podstatě neutrální palivo (co se týče zvyšování obsahu CO₂v atmosféře) a mohla by být znovu využívána jako alternativa při spalování.

Energetické využití biomasy mělo až do poloviny 70. let klesající trend, od této doby se však ukazuje kontinuální vzestup. Počátkem 90. let se však ukazuje stagnace a v současné době hrozí nebezpečí opětného poklesu. V polovině devadesátých let bude v Rakousku zhruba 140 PJ zajišťeno biogenními formami energie, tzn. biomasou. Přehled různých forem energie a jejich procentický podíl uvádí následující tabulka.

Biogenní formy energie využívané v roce 1994 v Rakousku
Forma energie	podíl v PJ	podíl v %
palivové dřevo	93,9	66,1
piliny, kůra, štěpka	18,8	13,2
sulfátové výluhy	18,0	12,7
deponie, kaly, bioplyn	1,4	1,0
sláma	1,3	0,9
methylester z řepky	0,6	0,4
organické odpady, kanalizační kaly, ostatní odpady	7,9	5,6

Při posuzování struktury biomasy používané v Rakousku k energetickým účelům je nápadný výrazný podíl palivového dřeva. Menší význam mají piliny, kůra a štěpka, jejichž podíl celkově odpovídá sulfátovým výluhům, které jsou energeticky využívány především v papírenském průmyslu. Organické odpady, kaly a ostat- ní odpady se ze statistických důvodů počítají k biogenním palivům, ačkoli se v přesném pojetí skládají i z nebiogenních částí.

V Rakousku se ročně využívá asi 140 PJ z biogenních forem energie, z toho zhruba 123 PJ se dostává na místa spotřeby jako konečná energie, u zbytku nutno počítat se ztrátou při transformačních procesech. Z těchto 123 PJ se používá asi 92 PJ pro vytá- pění místností a pro ohřev vody, zbytek slouží k technologickým procesům a v malém rozsahu k provozu vozidel a k výrobě elektrického proudu. Uvedené hodnoty prokazují, že hlavním využitím biogenních forem energie je vytápění a ohřev vody.

V roce 1994 bylo ze 3 000 000 obydlí v Rakousku vytápěno dřevem zhruba 590 000 obydlí, což odpovídá podílu přibližně 20 %. Z těchto zařízení pro vytápění dřevem bylo asi 302 000 jednotlivých kamen, 48 000 etážových topení a 239 000 zařízení ústředního topení. V těchto zařízeních pro spalování dřeva je zhruba 400 000 kachlových kamen, 50 000 dmychadlových kotlů a 18 000 automatických kotlů na spalování štěpky, na zbytku se podílejí zastaralé typy kamen na dřevo.

Dodatečně se k uvedeným způsobům řadí ještě určitý počet domácností využívajících asi 240 tepláren k vytápění a k ohřevu vody. Tyto provozy jsou většinou zařízeny na spalování štěpky z lesních probírek, průmyslového dřevěného odpadu nebo kůry, některé i na slámu. Spalovny na bázi biogenních paliv vznikaly na počátku 80. let ve spolkových zemích Dolní Rakousko a Štýrsko. Velkorysá podpora některými spolkovými zeměmi a ministerstvem zemědělství umožnila u těchto zařízení opravdový boom. Z počátku to byly především pily, které vedle svých sušáren na dřevo zásobovaly teplem poblíž stojící budovy.

V průběhu let bylo zakládáno stále více zemědělských družstev, která využívala zbytky z lesních průklestů svých lesů a měla snahu získat tímto způsobem vedlejší příjmy. Při pokusech o realizaci spaloven na bázi biomasy docházelo však často ke sporům mezi navrhovateli využití biomasy a zástupci hospodaření se zemním plynem. Je nutné si uvědomit, že výstavbou sítě plynovodů bylo ztraceno mnoho lokalit, které by byly vhodné pro vybudování spaloven na biomasu. Platí to zejména pro východ Rakouska, kde došlo k urychlené výstavbě infrastruktury na bázi zemního plynu a kde jako důsledek bylo možno z obrovských množství každoročních sklizní slámy energeticky využít pouze malý zlomek.

Při získávání tepla z biomasy pro vytápění místností nebo pro ohřev teplé vody se v současné době ukazuje následující vývoj:

Přesto bylo v domech pro jednu nebo dvě rodiny ke konci roku 1995 instalováno celkem 15 600 zařízení pro spalování štěpkového dřeva s výkonem pod 100 kW, přičemž tento počet se zvětšoval zvlášť pronikavě v roce 1995. Ve středním výkonnostním rozsahu mezi 100 kW a 1000 kW bylo koncem roku 1995 v provozu celkem 2130 zařízení, dále 254 zařízení pracuje pro velký provoz s výkonem přes jeden MW.

Je pozoruhodné, že 80 % z těchto zařízení na štěpku je provozováno ve třech spolkových zemích - Horní Rakousko, Dolní Rakousko a Štýrsko. Celkový výkon instalovaných zařízení na spalování štěpky se v Rakousku ke konci roku 1995 pohybuje na zhruba 1788 MW, roční potřeba paliva pro tuto kapacitu činí přibližně 1,78 mil. pevných metrů dřeva a kůry.

Velký a stále se zvětšující význam mají kachlová kamna, která jsou stavěna v řadě nových i starých domů a bytů, často jako doplňkový topný systém. Jsou oblíbena i pro vyzařované sálavé teplo, které má podle stavebně-biologických poznatků pozitivní účinky.

Popsaný vývoj v posledních letech pro Rakousko velmi příznivý je však ohrožen. Je to především na úseku jeho hlavního rozvoje, t.j. při získávání tepla pro vytápění a pro ohřev vody, hlavním důvodem jsou ekonomické příčiny. Velký počet zařízení spalujících v současné době dřevo pro vytápění domů je nesporně zastaralý a postupně se obnovuje. Tato zařízení nejsou však často nahrazována moderními systémy na spalování dřeva, ale topením na olej nebo na plyn. Tato otopná zařízení na bázi fosilních paliv jsou vzhledem k výrobě velkých sérií při pořizování většinou levnější než moderní vytápění dřevem. Ceny fosilních paliv jsou v současné době nízké (topný olej, zemní plyn) a přispívají k tomu, aby forma energie z biomasy pomalu úplně zmizela z trhu zajišťování tepla.

Výroba proudu z biomasy je v Rakousku ve stadiu počátečních prací. Příznivé však je, že výrobny elektřiny jsou ochotny do několika již pracujících elektráren na fosilní paliva zapojit jako palivo biomasu. Stoupající potřeba el. proudu a nezbytnost omezení emisí oxidu uhličitého zdůrazňují možnosti využití bio- masy v budoucnosti. Prvá zařízení, spojující výrobu elektřiny a tepla, která jsou vytápěna výlučně biomasou, jsou v současné době ve stadiu praktických zkoušek.

Výroba proudu v malých zařízeních se nalézá v současné době v pokusném stadiu. Tendence se kloní k výrobě takových zařízení, jejichž činností by byla kryta vlastní potřeba proudu pomocí energie s účastí biomasy ve spalném procesu. Technologickým základem je k tomuto účelu Stirlingův motor. Naproti tomu nastal průlom u výroby proudu z bioplynu. První vlna výroby bioplynu před 10-15 lety byla v situaci, která umožňovala omezené rozšiřování zařízení na výrobu bioplynu. Vedla také k řadě zklamání, avšak v současné době po změně rámcových podmínek se situace ve výrobě bioplynu zlepšila.

Na jedné straně se zvýšila výtěžnost bioplynu pomocí technických zlepšení, na druhé straně podle změněných směrnic pro zacházení s odpady jsou výrobny bioplynu považovány za zařízení k likvidaci odpadů schopných tvorby methanu biologickou cestou. Moderní výrobny bioplynu odstraňují více problémů najednou: kvasným procesem se stávají biogenní odpady inertními a dále ztrácejí svůj nepříjemný zápach. Zbytek po zkvašení se může bez problémů použít na zemědělských půdách. Kromě toho lze spálením bioplynu vzniklého při kvasném procesu pokrýt podstatnou část potřeby energie zemědělského velkopodniku.

Zvlášť zajímavé je využití zařízení na společnou výrobu elektřiny a tepla založeného na zpracování bioplynu. Bioplyn lze relativně snadno skladovat po krátké časové úseky. Vytváří se tak možnost vyrobit krátkodobě velká množství energie a v době špiček spotřeby elektrického proudu v síti vyrábět elektřinu. Je známo již několik případů spolupráce elektrárenských zařízení se zemědělskými podniky, které vyrábějí pomocí bioplynu elektrický proud ve špičkách.

V roce 1995 bylo v Rakousku v provozu 45 výroben bioplynu, teoretický celkový potenciál zkvašování kejdy a využití sekundárních surovin představuje přibližně 17 PJ ročně.

Určitou formu bioplynu představuje plyn vznikající na deponiích odpadů kvašením biogenních odpadních hmot. V některých případech se již také využívá k výrobě energie.

V průmyslových podnicích, hlavně v papírenském průmyslu, se využívá asi 10 PJ hlavně ve formě sulfátových výluhů v zařízeních na výrobu proudu a tepla. Dalších 31 PJ z biogenních forem energie ročně využívá průmysl pro výrobu tepla pro technologické procesy.

Ve výrobě pohonných hmot má v Rakousku největší význam produkce methylesteru řepkového oleje. První pokusné zařízení bylo uvedeno do provozu roku 1988, dále byla vybudována řada větších zařízení s roční kapacitou mezi 200 až 17 000 tunami. Celková roční výroba činí v Rakousku zhruba 28 000 t bionafty.

V roce 1996 má být uvedeno do provozu další zařízení o kapacitě 30 000 t. Některá z těchto zařízení jsou organizována jako zemědělská družstva.

V Rakousku je známo, že bionafta nikdy nemůže nahradit fosilní pohonné hmoty. Není to ani cílem. Bionafta má ve srovnání s naftou vyrobenou z ropy velkou přednost v tom, že vyhovuje potřebám ochrany životního prostředí a že proto může být bez problémů použita v ochranných vodních pásmech v dopravních prostředcích a ve strojích. Kromě toho vzniká v průběhu výroby bionafty vedlejší produkt, který je výborným krmivem pro výkrm domácích zvířat. Celý výrobní proces přípravy bionafty se rovněž vyznačuje vysokým zhodnocením tuzemských zdrojů.

Při diskusích o energetických problémech a stavu životního prostředí se v současné době objevuje vznikající nesoulad mezi podepsanými dokumenty na jedné straně a skutečnou situací na straně druhé. Stoupá počet studií a výzkumných zpráv, v Rakousku jde především o zprávy o klimatu, zprávy o energii a národní plán ochrany životního prostředí, ve kterých se dočteme, co by bylo potřeba dělat podle praktických pozorování a vědeckých poznatků. Kromě toho existují konkrétní dobrovolná sdružení, např. klimatické svazy měst a obcí, Torontská úmluva o zmenšení vypouštění oxidu uhličitého atd. Co však těmto všem papírům většinou chybí jsou reálné politické nástroje k realizaci.

V praxi podléhá jednání člověka v řadě případů ekonomickému tlaku. Převod všech těchto studií do praxe nebude možný bez ekonomické podpory, jinými slovy, ceny musí ukazovat "ekologickou pravdu". Rakouský svaz pro biomasu navrhuje proto řadu opatření, která mají pomoci k ekonomickému prosazení alternativních a CO2- neutrálních energetických systémů jako je biomasa, avšak také ostatním, jako je větrná energie nebo sluneční energie.

Při správných rámcových podmínkách, t.j. při cenách vyjadřujících nejen ekonomickou hodnotu, ale i ekologický význam, by muselo být při střednědobém plánování možné v Rakousku realizovat skutečný potenciál biogenních forem energie, který činí zhruba 25 % z celkového objemu energie. Odpovídalo by to přibližně zdvojnásobení množství biomasy, které se využívá v současné době.