Obsah
časopisu | Časopis BIOM, články a sborníky | Domovská stránka
Odborný svaz Bioplyn se sídlem na zemědělské škole Hohenlohe Kirchberg-Weckelweiler (Fachverband Biogas e. V.)
Zemědělská škola v Hohenlohe se již 6 let zabývá ekologickým vzděláváním dospělých. V roce 1992 vznikl z podnětu školy svaz sdružující inženýry i zemědělce a zabývající se výrobou bioplynu. Začínal se 14 členy. Nyní má 650 členů, z čehož je 80 konstruktérů či dodavatelů bioplynových zařízení. Ostatní členové jsou vědci, studenti, farmáři apod. Svaz je financován z členských příspěvků a pořádání seminářů a exkurzí. Úkolem svazu je podporovat přenos teorie do praxe, zabezpečovat propagaci výroby bioplynu, shromažďovat a rozšiřovat informace o této problematice.
V Německu je v současné době kolem 600 bioplynových reaktorů, jejichž umístění znázorňuje schéma č. 1, z toho 27 zpracovává více než 100 tun odpadu ročně. Z uvedeného schématu je patrné, že ne všechny spolkové země věnují stejnou pozornost principům hospodaření zužitkovávajícím odpadní suroviny, mezi něž zemědělský odpad i tříděný biologický odpad bezesporu patří. Největší rozvoj dosáhlo biozplynování v Bavorsku.
O intenzifikaci rozvoje bioplynového odvětví v Německu v posledních letech svědčí fakt, že jenom v roce 1998 bylo postaveno 150 nových stanic, což činí čtvrtinu celkového počtu stanic. Z technologických způsobů výroby bioplynu převažuje kofermentace zemědělských a potravinářských odpadů spolu s kejdou.
Schéma 1: Umístění bioplynových stanic ve spolkových zemích SRN
V rozporu s našimi původními představami o nemožnosti existence bioplynových stanic v podmínkách mírného klimatického pásma bez dotací státu je fakt, že většina bioplynových stanic byla v posledních letech postavena bez vysokých investičních dotací, pouze z vlastních nebo úvěrových prostředků. Často se sdruží skupina sedláků, kteří si společně postaví bioplynovou stanici.
Velikost budovaných bioplynových stanic se pohybuje v širokém rozmezí. Např. ve Widmuntu postavilo sdružení 67 farmářů jednu z největších bioplynových stanic zpracovávající 130.000 tun materiálu ročně. Stanice vyrábí 1,8 MW elektrického proudu. Stavba přišla na 21 mil. DM. Toto je největší zemědělská bioplynová stanice v SRN. Pro tuto stanici jsou sváženy zemědělské odpady ze 7 kilometrového okruhu, což zvyšuje náklady na dopravu a logistiku. V okolí stanice je vytvořena decentralizovaná energetická síť. Teplem a elektřinou zásobuje i místní kasárny. Problémem je však nedořešená regulace, která způsobuje nadměrnou produkci páchnoucích plynů, v důsledku čehož se v současné době uvažuje o jejím uzavření.
Na opačném konci této škály je nejmenší bioplynová stanice, která byla projektována pouze pro 6 velkých dobytčích jednotek a produkuje pouhých 12 kW energie. To byl pilotní projekt dotovaný státem.
Dle zkušeností německého svazu bioplynových stanic, nezávisí ekonomika bioplynových stanic toliko na jejich velikosti, nýbrž především na původním konceptu, technologii a realizačním provedení. Část bioplynových stanic, zejména z dřívější výstavby, vyžaduje pro zajištění své rentability poskytnutí provozních dotací ve výši 10-30 %. Při poskytnutí provozních dotací je rozdíl, zda jde o průmyslové či zemědělské stanice, neboť německý zákon o využití alternativní energie zvýhodňuje pouze čistě zemědělské stanice, čímž znevýhodňuje kofermentaci např. s bioodpadem. Proto jsou selské stanice konstruovány tak, aby si vystačily s vlastními odpady a nemusely provozovat kofermentaci. Tyto a jiné finanční potíže vedou k zavádění čím dál tím jednodušších řešení (přechod od technologií high-tech k tzv. farm-tech).
Při uplatňování kofermentace odpadů je ale možné získat finanční prostředky jako poplatek za jejich odebrání a likvidaci. U odpadů z potravinářských výrob a kuchyňských odpadů, které je nutné podle německých předpisů před fermentací tepelně zpracovat (hygienizovat) jsou na hranici ekonomické stability minimální poplatky 50 DM za tunu. Před několika lety bylo za zneškodňování odpadů poskytováno provozovateli až 200 DM za tunu zneškodněného odpadu, což vedlo podle Dipl.-Ing. Kraemera k značnému konkurenčnímu boji při výstavbě bioplynových stanic určených ke zneškodňování biologických komunálních odpadů. Důsledkem tohoto boje jsou ceny vstupujícího materiálu na hranici rentability provozu a snaha o co největší úspory na výstavbě takových stanic.
Během naší prohlídky bioplynových stanic v Německu jsme byli dosti překvapeni jednoduchostí a efektivností řešení některých problémů biozplynování v rámci technologie farm-tech. Například velké problémy činí v bioplynu přítomný zdraví nebezpečný a korozně agresivní sirovodík (H2S), na jehož odstranění existují složitá technická řešení. V Německu se odstranění sirovodíku z bioplynu provádí jednoduchou metodou, a to průběžným přidáváním 3 – 5 objemových % vzduchu do bioreaktoru, což zajistí oxidaci H2S, ale nenaruší produkci metanu CH4. Rovněž recirkulace procesní tekutiny je všude používána. Někde používají zařízení pro fixaci dusíku, jehož nasazení závisí na ekonomice. Fermentovaná kejda je vždy ihned po fermentaci rozvážena na pole.
Rovněž s technologicky náročným čistěním bioplynu si v Německu nedělají starosti. Surový bioplyn je rovnou spalován pomocí dieselových motorů, které slouží jako základ kogenerační jednotky, za přídavku 10 % nafty, která kompenzuje negativní vlastnosti nečištěného bioplynu. Motor pohání asynchronní elektromotor, který produkuje elektřinu. Chlazením motoru je získávána teplá voda pro ohřev samotného bioreaktoru (cca 1/3) a obytných nebo hospodářských budov.
Bioplyn je možné spalovat rovněž v benzinovém motoru, ale tento postup vyžaduje předběžné čištění bioplynu. Teoreticky se rovněž uvažuje o Stirlingově motoru či palivových článcích. Obsah metanu v bioplynu by neměl klesnout pod 55%, jelikož pak vznikají problémy při spalování. Obvykle se pohybuje mezi 60 – 70%. Výtěžnost bioplynu z rostlin závisí na jeho energetickém obsahu vyjádřeném ve škrobových jednotkách. V Německu zatím existuje pouze jedno zařízení, které biozplynuje samotnou trávu. Je to modelový bioreaktor ve Triesdorfu.
Teploty v bioreaktorech se obvykle pohybují mezi 30 – 40°C. S teplotou se zvyšují náklady na teplo a snižuje se stabilita procesu. Většinou se používají dvoustupňové procesy. Doba fermentace bývá kolem 30 dní. Pak se ještě nechává materiál dozrát pod fólií. Maximální obsah sušiny materiálu je 14%, ale existují i technologie pracující až s 30% sušinou. Bioreaktory se většinou staví z betonu a oceli.
Dříve se využívalo pouze teplo, ale dnes mají všechny bioplynové stanice kogeneraci. Elektřinu mají v prvé řadě pro vlastní použití, ale co nespotřebují dodávají do sítě. To má výhody zejména v letních měsících, kdy není pro teplo velké využití. Rovněž ve filozofii výstavby bioplynových stanic došlo k posunu, zatímco dříve byly stanice projektovány tak, aby odpady byly zpracovávány pouze pomocí zařízení, které již zemědělec má nebo které si může sám vyrobit, dnes se spíše uplatňují standardizované díly a prefabrikáty, které je možné doplňovat již použitým zařízením, např. starý motor je možné přestavět a zabudovat do kogenerační jednotky, což sice významně sníží náklady, ale životnost takovéto jednotky bývá poměrně krátká. Nově koupené motory mají navíc zajištěný servis. Kvalita procesu výroby bioplynu se velmi zvýšila, o čemž svědčí například úsilí svazu o povolení hnojení fermentovanou kejdou v pásmech hygienické ochrany vod.
Díky nové zemědělské politice EU, jejíž koncept je uveden v Agendě 2000, klesla cena obilí pod 200 DM za tunu, takže zemědělci raději vyrábějí energii než obilí. Při pěstování energetických plodin navíc dostanou útlumovou dotaci a cenu energie mají garantovanou. Energetické rostliny pak mohou přidávat do svých bioplynových reaktorů, např. ve formě siláže, čímž si zvýší produkci bioplynu. Narážejí však na odpor monopolních výrobců energie, kteří se snaží zrušit tuto garanci. Hlavním argumentem zemědělců však je, že do ceny neobnovitelných zdrojů energie nejsou započteny všechny externality jako jsou náklady na rekultivace, škody způsobené skleníkovým efektem apod. Po jejich započítání by byly naopak levnější obnovitelné energie (i oproti jaderné energii).
Svaz vypracoval normy (doporučení) pro bezpečnost bioplynových zařízení, jež byly uznány svazem zemědělců, který kontroluje jejich dodržování. Když nejsou plněny, svaz zemědělců nepovolí provoz. Jelikož přísnost norem velmi zdražovala anaerobní digesci, došlo k jejich zmírnění. Jejich plnění i přes to zaručuje bezpečnost provozu. Např. malé bioplynové stanice nemusí splňovat některá kritéria určená pro průmyslové stanice, jelikož nepracují s přetlakem.
Cena “domácky” vyrobeného bioreaktoru se pohybuje mezi 500 – 1.500 DM na 1 velkou dobytčí jednotku. U bioreaktoru postaveného na klíč to je 1.500 – 2.500 DM. Cena 2.500 DM je na hranici ekonomické rentability.
Závěrem jednání byla dohoda o spolupráci německého svazu bioplynových stanic a CZ BIOM v oblasti biozplynování, včetně společných aktivit a pravidelných setkání.
