Pěstování a využití energetických a průmyslových plodin

Zpracováno na základě výsledků výzkumného projektu EP9115 "Výzkum vlivu využití půdy energetickými plodinami na ekonomiku zemědělského podniku" s finančním přispěním MZe ČR

Praha, 2002

---

Obsah:

• Úvod
• Výběr energetických a průmyslových plodin
• Stručná charakteristika nejběžnějších energetických a průmyslových plodin
• Jednoleté plodiny
• Víceleté plodiny
• Rychle rostoucí dřeviny
• Produkce energetických a průmyslových plodin
• Modelové technologické postupy
• Modelové náklady na produkci vybraných energeticko-průmyslových plodin
• Hlavní formy využití biomasy vybraných plodin
• Výroba ekopanelových desek z pšeničné slámy
• Orientační zhodnocení nákladovosti a zkušeností s výstavbou a provozem experimentálního objektu z ekopanelových desek
• Posouzení ekonomických možností pěstování konopí setého
• Ekonomika pěstování a využití rychle rostoucích dřevin
• Zpracování a možnosti využití olejnatých semen sledovaných energetických rostlin
• Závěr
• Příloha 1 - Modelové technologické postupy vybraných energeticko-průmyslových plodin
• Příloha 2 - Modelové náklady na produkci vybraných energeticko-průmyslových plodin

---

Úvod

Oblasti, ve kterých lze očekávat nižší zájem o využití orné půdy jsou charakteristické vyšší nadmořskou výškou, nižší úrodností půdy, vyšší svahovitostí a tím i erozní ohrožeností. V připravovaných variantách zemědělské politiky se uvažuje, že v těchto oblastech je jedním z možných řešení využití části plochy půdy pro nepotravinářskou produkci, tj. pro pěstování energetických a průmyslových plodin. Tato varianta, s níž se v připravované zemědělské politice uvažuje, bude vyžadovat nejen politické rozhodnutí, ale i systematické řešení v navazující zpracovatelské sféře.

Výběr energetických a průmyslových plodin

Pěstování energetických a průmyslových bylin (stébelnin) je technologicky jednodušší v porovnání s dřevinami používanými pro stejný účel. Při jejich pěstování je totiž možné využít obdobné pracovní postupy a technické vybavení jako u zemědělských plodin. Rostliny vhodné pro pěstování k energetickému a průmyslovému využití v našich podmínkách lze rozdělit na:

• jednoleté: např. obiloviny, řepka, konopí, len, lnička a další alternativní olejniny, topinambur aj.
• víceleté a vytrvalé: např. ozdobnice čínská, chrastice rákosovitá, křídlatka japonská, rákos obecný aj.
• rychle rostoucí dřeviny: např. topoly, vrby, olše aj.

Jednoleté plodiny, pěstované k energetickým a průmyslovým účelům, obvykle neznamenají pro zemědělský podnik větší investiční zatížení, protože podnik potřebnou techniku vlastní. Významné je rovněž to, že půda zůstává stále v dobrém stavu pro možný návrat k pěstování plodin pro potravinářské účely.
Volba druhu kultury a způsob pěstování náleží k nejdůležitějším veličinám určující kvalitu. Týká se to jak jednoletých, tak i víceletých plodin.

Stručná charakteristika nejběžnějších energetických a průmyslových plodin

Jednoleté plodiny

Obiloviny pěstované k energetickým účelům mají své přednosti v tom, že mohou produkovat biomasu bez větších investic na pořízení nové techniky. Využívá se technika vhodná i pro jiné klasické plodiny. Rozšíření pěstování obilovin je proto jednou z nejvýhodnějších variant pro cílené pěstování k energetickým a průmyslovým účelům. U obilovin je nutné zohlednit hnojivou hodnotu slámy. Podle většiny odborníků je bez negativního vlivu na úrodnost půdy možné "odebrat" z koloběhu živin 25-33 % každoročně sklízené slámy a použít ji pro průmyslové a energetické účely.
Triticale, které je křížencem žita a pšenice, dosahuje dobré výnosy i v méně příznivých podmínkách. Není náročné na předplodinu, snáší půdu i s nepříznivým pH, má menší nároky na ochranu proti chorobám a škůdcům.
Pšenice ozimá dává větší výnos biomasy než pšenice jarní, a proto je vhodnější ji pěstovat k tomuto účelu.
Energetické a průmyslové využití obilovin se může uplatnit ve všech oblastech, ale především v méně příznivých, aniž musí dojít k výrazným změnám ve struktuře plodin.
Obiloviny (triticale a pšenice ozimá) - jako energetická surovina je vhodná sláma po sklizni provedené sklízecí mlátičkou, která oddělí zrno od slámy. Zrno se využije k průmyslovému zpracování, ke krmným účelům nebo spalování, sláma ke krmení, k zaorání, ke spalování. Výhřevnost slámy obilovin se pohybuje přibližně od 12 do 15 MJ.kg^-1 při obsahu sušiny 80-85 % hmotnosti. V poslední době se začíná využívat rovněž pro výrobu stavebních panelů.
Len setý (Linum usitatissinum) je jednoletá plodina vhodná do oblastí s vyšší nadmořskou výškou. Jeho variantami je len přadný a len olejný. Lze předpokládat výraznější vzestup zájmu po produktech lnu a to jak vlákna, tak i semene na olej a pokrutiny. Předpokládá se i zhodnocení pazdeří pro výrobu např. briket a pelet.
Len přadný - hlavním produktem jsou stonky, pro průmyslové využití lisované do válcových balíků. Semeno lnu se zpracovává rovněž průmyslově.
Len olejný - semeno, které je hlavním produktem, se využívá v oleochemii např. jako olej "vysýchavý".
Lnička setá (Camelina sativa (L.) Crantz) dříve v Evropě pěstovaná na velkých plochách, je nenáročnou plodinou s krátkou vegetační dobou a nenáročnou agrotechnikou. Hodí se téměř pro všechna stanoviště.
Lnička setá se sklízí sklízecími mlátičkami bez nutnosti adaptace. Semeno je možné použít k výrobě oleje. Pro potravinářské využití lničkového oleje a využití lničkových pokrutin do krmných směsí u nás zatím neexistují žádné normy. Sláma ke spalování se lisuje do hranolovitých balíků. Výhřevnost lničky (slámy) se při obsahu vody 8 % hmotnosti pohybuje kolem 15,2 MJ.kg^-1.
Konopí seté (Cannabis sativa) je rostlinou teplomilnější, náročnou na vodu. Vyžaduje úrodnější půdy, na horších půdách v chladnějších oblastech se snižují dosahované výnosy.
Vhodné jsou dva typy konopí setého:

• jižní typ, dorůstá do výše až 300 - 400 cm. Dozrává za 130 - 180 dní. Dává velký výnos vláken, malý výnos semen.
• přechodný typ konopí setého je 170 - 250 cm vysoký. Dozrává za 90 - 120 dní. Dává dobrý výnos vláken i semen.

Konopí zpočátku rychle roste, brzy vytváří hodně listů a tím potlačuje plevele. Charakteristické pro konopí je velmi pevné vlákno. Rostliny dorůstají až do výšky 3,5 m i více. V současné době není v ČR kapacita na zpracování konopného stonku na vlákno. K energetickému využití (spalování) výhřevnost konopí setého při vlhkosti 9 % hmotnosti dosahuje 15 MJ.kg^-1.

Víceleté plodiny

Chrastice rákosovitá (Phalaroiddes arundinacea) je vytrvalá tráva, náročná na vodu a živiny. Odolává i horším klimatickým podmínkám. V zahraničí se šlechtí nové odrůdy pro průmyslové využití, které by se měly lišit od krmných vyšším poměrem stonků oproti listům, nižším obsahem popele a prvků jako jsou křemík, draslík a chlór.
Chrastice rákosovitá - pro energetické účely se doporučuje sklizeň po zimě, kdy mají rostliny nejnižší obsah vody (12-20 % hmotnosti). Ztráty sušiny přes zimní období se uvádějí kolem 25 % hmotnosti. Slisovaná chrastice rákosovitá určená ke spalování má výhřevnost 16 MJ.kg^-1 při vlhkosti 6 % hmotnosti.
Ozdobnice čínská (Miscanthus sinensis Anderss) je vytrvalou trávou vysokého vzrůstu. Nejlépe se jí daří na lehčích půdách, spíše v teplejších oblastech s vyšším množstvím srážek. Semena ozdobnice v našich klimatických podmínkách nedozrají. Ozdobnice se v roce výsadby nesklízí, v druhém roce pěstování dává výnos do 10 t.ha^-1 sušiny, ve třetím roce a dalších letech 20-25 t.ha^-1 sušiny.
Založení porostu ozdobnice čínské je velmi nákladné. Jako vytrvalá rostlina by se měla pěstovat na jednom stanovišti 10 až 15 roků. Sklizeň ozdobnice čínské pro energetické využití (spalování) se provádí po zimě (únor, březen), tím odpadá potřeba dosoušení. Ztráty sušiny však dosahují 30-40 % hmotnosti. Biomasa ozdobnice má výhřevnost 15 MJ.kg^-1 při 8 % obsahu vody.

Rychle rostoucí dřeviny

Topol (Populus L.) je dřevinou rychlého vzrůstu. Klimatické podmínky jsou jedním z rozhodujících činitelů ovlivňujících vegetaci topolů. Ve stejných půdních podmínkách u téhož klonu se dosahuje větších přírůstků v lokalitě s dlouhou vegetační dobou a s průměrnou denní teplotou v červnu, červenci a srpnu vyšší než 14oC. Dalším rozhodujícím faktorem je vodní režim v půdě. Vyhovující stanoviště jsou taková, kde průměrná hloubka podzemní vody je 0,6 - 1 m. Významný je výběr klonů s vysokým vzrůstem v mládí, výbornou obrůstací schopností pařízků po obmýtí, snášenlivostí a odolností proti chorobám a škůdcům.
Sklizeň topolu se provádí v zimních měsících, kdy jsou stromy bez listí a sušina dřevin dosahuje 50 % hmotnosti. K energetickému využití je nutné dřevní hmotu štěpkovat. U plantáží rychle rostoucích dřevin podle délky obmýtí se v našich podmínkách nejvíce uplatní minirotace, tzn. že délka obrůstání obmýtí je 5-6 let, kdy se při tloušťce rostlin cca 10 cm může docílit v příznivých podmínkách průměrný roční výnos až 10-20 t hmoty v absolutní sušině z plochy 1 ha. Pařezy se po sklizni nechávají obrazit a cyklus se opakuje 4-5 krát.

Produkce energetických a průmyslových plodin

Při energetickoprůmyslovém zhodnocení fytomasy dřevin a stébelnatých bylin je potřeba pro jejich ekonomické využití vzít v úvahu podstatné vlastnosti. Nejvhodnější forma posklizňové úpravy bylin určených ke spalování i pro výrobu stavebních materiálů je slisování do hranolovitých balíků (objemová hmotnost lisované slámy se pohybuje přes 150 kg.m^-3). Vlhkost v biomase určené ke spalování by měla být co nejnižší, aby bylo zajištěno ekologické a efektivní spalování. Vlhkost biomasy by neměla přesáhnout 20 % hmotnosti, optimální je 15 % hmotnosti. Uplatnění tohoto požadavku předpokládá skladovat biomasu v jednoduchých skladech lehké konstrukce, které ji chrání proti nepříznivému počasí s možností provzdušňování.

Modelové technologické postupy

Modelové technologické postupy pěstování a sklizně vybraných energetických a průmyslových plodin jsou členěny na jednotlivé operace dané v první řadě agrotechnickými lhůtami a požadavky. Zahrnují fázi hnojení a přípravu půdy, setí ev. sázení, ošetřování během vegetace, ochranu proti chorobám a škůdcům, sklizeň, transport produkce jako "klasické operace". Přitom platí, že při aplikaci hnojiv nehnojíme jen danou plodinu, ale udržujeme i určitou hladinu zásobenosti půdy v celém osevním sledu. Opakovatelnost operace (v dané ATL) vyjadřuje její rozsah na 1 ha. U jednoletých plodin je rozsah většinou 1. U víceletých plodin, kde se založení porostu rozpočítává např. na 15 produkčních roků, potom je opakovatelnost 0,07. V dalším sloupci je uveden materiál (jeho specifikace k operaci a množství na 1 ha). U produkce je uvedeno předpokládané množství, které bude sklizeno z 1 ha. Při sklizni hmoty se předpokládá obsah sušiny 80-85 % hmotnosti.
Při zpracování modelových technologických postupů se vychází z průměrných podmínek výrobní oblasti a průměrné intenzity výroby. U operací je uveden doporučený druh materiálu a jeho množství, ale podle konkrétních podmínek zemědělského podniku se jeho množství i druh mohou lišit. Rovněž množství produkce z 1 ha, které ovlivňuje mnoho faktorů se může v konkrétních podmínkách lišit od průměrné hodnoty modelového technologického postupu.
Modelové technologické postupy byly zpracovány s využitím počítačového programu AGROTEKIS ve VÚZT Praha.
Modelové technologické postupy byly zpracovány pro tyto vybrané plodiny:

• triticale
• ozimá pšenice
• lnička setá ozimá
• lnička setá jarní
• len přadný
• len olejný
• konopí seté
• chrastice rákosovitá
• ozdobnice čínská
• topol - matečnice
• topol - produkční plantáž

a jsou uvedeny v tabulkách 1 až 11 v příloze 1.

Modelové náklady na produkci vybraných energeticko-průmyslových plodin

Jde o orientační modelové celkové náklady zahrnující všechny operace pěstování, sklizně a transportu produkce do zemědělského podniku bez skladování. Vycházíme z důsledného rozčlenění nákladů na variabilní (proměnné) a fixní (stálé). Variabilní náklady vznikají bezprostředně při výrobním procesu a jsou přímo úměrné rozsahu výroby. Při ocenění hodnoty produkce energeticko-průmyslových plodin uvažujeme časové období od přípravy půdy a setí do sklizně a odvozu produkce.
Do variabilních nákladů zahrnujeme tyto položky:

• průmyslová, vápenatá a statková hnojiva,
• osivo, sadba,
• prostředky na ochranu rostlin,
• náklady na mechanizované práce (osobní náklady obsluhy strojů, pohonné hmoty a maziva, udržování a opravy strojů),
• ostatní variabilní náklady (ostatní materiál).

Fixní náklady, vznikající před započetím výroby, představují náklady, které podnikatel musí vynaložit i když nevyrábí.
Pro ocenění hodnoty produkce do fixních nákladů zahrnujeme zejména:

• nájemné půdy
• daně
• odpisy a opravy staveb
• odpisy strojů
• úroky
• výrobní a správní režie.

Základem kalkulace nákladů jsou modelové technologické postupy pěstování jednotlivých plodin. Na jednotlivé operace jsou vypočteny materiálové vstupy a variabilní náklady mechanizovaných prací. Fixní náklady byly stanoveny metodou odborného odhadu podle dostupných informací ze statistických sledování, výběrových šetření prováděných řešiteli a bylo přihlédnuto i k údajům VÚZE.
U biomasy energeticko-průmyslových plodin byly stanoveny celkové náklady na jednotku produkce bez skladování. V případě, že se biomasa používá podle jejich jednotlivých složek (např. zrno a sláma) byly vykalkulovány náklady na jednotku biomasy podle zvoleného kriteria, "rozčítací metodou" rozděleny na jednotlivé složky. Celkové náklady na 1 tunu produkce energeticko-průmyslových plodin jsou závislé na celkových nákladech na 1 hektar a dosahovaném výnosu. Na úseku variabilních nákladů tvoří podstatnou část materiálové vstupy a náklady na mechanizované práce.
Materiálové vstupy ovlivňují značně celkovou nákladovou náročnost produkce. Významné jsou jejich dvě složky, a to průmyslová hnojiva a osivo nebo sadba. Při produkci energeticko-průmyslových plodin je intenzita hnojení z agrotechnického hlediska stále otevřený problém (vliv hnojení ve fázi růstu na kvalitu plodin). Jejich použití se však jeví nezbytné k dosažení předpokládaných výnosů a udržení půdní úrodnosti, jak ukazují i dosavadní výsledky ověřování v jiných organizacích. Rovněž náklady na osivo a sadbu jsou pěstitelskou technologií neovlivnitelné a plně závisí na možnostech jejich zajištění od dodavatelů, v některých případech v prvé etapě zavádění pouze ze zahraničí. Složka nákladů na mechanizované práce je dána sestavou použitých strojních souprav pro jednotlivé operace, zohledňující technické parametry a cenovou úroveň oprav a údržby strojů, pohonných hmot, maziv a práce obsluhy (osobní náklady). Fixní náklady odpovídají úrovni bramborářské výrobní oblasti. Jsou z většiny čerpány ze sledování ve vybraném okruhu podnikatelských subjektů právnických a fyzických osob, obsažených v podkladech výzkumných pracovišť a též ve statistických údajích.
V tabulkách 12-14 jsou souhrnně uvedeny orientační náklady modelových technologických postupů pěstování, sklizně a dopravy triticale, pšenice ozimé, lničky seté jarní a ozimé, lnu přadného, lnu olejného, konopí setého, chrastice rákosovité, ozdobnice čínské a topolu. Jsou z nich dostatečně patrné položky variabilních nákladů včetně materiálových, fixních a celkových nákladů v Kč.ha^-1, výnos v t.ha^-1 a měrný celkový náklad v Kč.t^-1. Vykalkulované náklady představují průměrné hodnoty. Tabulky jsou uvedeny v příloze 2.

Hlavní formy využití biomasy vybraných plodin

Sledované plodiny lze použít jako nosiče energie nebo suroviny. V prvém případě jde především o spalování, tedy zdroj tepelné energie. V druhém případě je surovinou u přadných rostlin (len přadný, konopí seté) stéblo jako zdroj vlákna, u dalších olejnin (lnička setá, len olejný) je možno slámu využít pro výrobu buničiny (celulózy). Olejnatá semena mohou sloužit pro získání vysýchavých olejů. Oleje nacházejí uplatnění v tukařském a farmaceutickém průmyslu. Z vedlejších produktů posklizňového zpracování, mezi které patří drobný odpad stonků a stébel, pazdeří, pokrutiny atd. lze vyrobit biopelety, brikety především jako standardizované nosiče energie pro automatická topná zařízení s vysokou kulturou vytápění. Sláma obilovin (pšenice, žito, triticale) se v současné době využívá jako zdroj energie a surovin. Jako surovina je požadována pro výrobu již zmíněných ekopanelových systémů a je rovněž potenciálním zdrojem celulózy. V některých zemích s malými zdroji dřevin se pro výrobu papíru a jeho modifikací také používá.

Výroba ekopanelových desek z pšeničné slámy

Historie výroby ekopanelových desek

Původní technologie výroby ekopanelových desek se rozvinula ve Velké Británii po roce 1946 pod obchodním názvem STRAMIT. Do roku 1997 bylo těchto stavebních prvků (jako příčky) použito jen v Anglii ve více než 350 tis. rodinných domech. Do 50 zemí světa se rozšířilo jejich uplatnění ve stavebnictví (mimo jiné do USA, Číny, Brazílie, Filipín atd.). Na našem trhu tento výrobek doposud chyběl. Výrobou ekopanelových desek se v naší republice zabývá firma EkoDesky Stramit s.r.o. v Jedousově, okres Pardubice od roku 1999. Pracovníci Výzkumného ústavu zemědělské techniky se podíleli na ověření linky, optimalizaci technologického zařízení pro výrobu ekopanelů a na ekonomickém vyhodnocení výroby a využití ekopanelů.

Výroba ekopanelových desek

Ekopanely jsou vyráběny v souladu s anglickou normou BS 4046 určenou pro výrobu ekopanelů. Základním vhodným materiálem je kvalitní pšeničná sláma slisovaná do hranolovitých balíků. Sláma tvoří jádro desky. Rozhodující je kvalita slámy po sklizni sklízecí mlátičkou. Nevhodná je sláma s větším podílem drobných částí, které potom tvoří odpad. Dalším nezbytným materiálem je recyklovaný kartonový papír, přírodní lepidlo a přísady proti hlodavcům, které se přidávají plně v souladu s hygienickými a zdravotními limity systémem přesného dávkování. Ekopanely se vyrábějí lisováním obilné slámy za vysokého tlaku a teploty. Lisování slámy probíhá ve speciálním tvářecím lisu do kompaktní podoby desky. Pomocí přírodního lepidla se toto slisované jádro polepí kartonem. Nekonečný pás ekopanelů je formátován na požadované rozměry. Řezné hrany se rovněž opatřují polepem. Linka na výrobu ekopanelových desek je tvořena pásovým dopravníkem, na který se vysokozdvižným vozíkem pokládají hranolovité balíky slámy. Ty jsou posunovány k rozdružovadlu, které balík postupně rozebírá. Sláma se na vytřasadlech zbavuje drobných částí, prachu a ostatních příměsí. Dalším dopravníkem se posouvá do rozrovnávacího stroje, který ji rozprostírá rovnoměrně do šířky lisované plochy. Ve speciálním tvářecím lisu se za vysokého tlaku sláma lisuje. Při průchodu polepovačkou se slisované slaměné jádro zahřívá na teplotu 180-220 °C a polepuje se pomocí přírodního lepidla kartonem. Tento pás ekopanelů se postupně ochlazuje a je formátován řezacím zařízením na požadované rozměry. Čela formátu ekopanelu se pro zachování fyzikálních vlastností polepují kartonem. Technologické zařízení se skládá ze dvou vyhřívaných polepovacích čelistí. Obě čela ekopanelu se polepují současně. Všechny materiály použité při výrobě ekopanelových desek jsou ekologicky zcela čisté a mají navíc svůj původ v obnovitelných přírodních zdrojích.

Mechanicko-fyzikální vlastnosti ekopanelových desek z pšeničné slámy

U ekopanelu byla provedena certifikace podle ustanovení § 10 zákona č. 22/1997 Sb. o technických požadavcích na výrobky a o změně a doplnění některých zákonů, ve znění zákona č. 71/2000 Sb.
Mechanicko-fyzikální vlastnosti standardního ekopanelu Stramit:

• rozměry: standard je 2600 x 1200 x 60 mm (délka, šířka, tloušťka), jinak délka (max. 3300 mm) dle požadavku zákazníka
• průměrná měrná hmotnost:
• 24 kg/m² - plošná
• 398 kg/m³ - objemová
• 74 kg - hmotnost standardního panelu

Použití ekopanelů Stramit

Příčky a půdní vestavby. Ekopanely se dnes nejčastěji používají místo klasických pevných příček z cihel, silikátů, sádrokartonu apod. Ve srovnání s velmi rozšířenými sádrokartonovými příčkami nepotřebují ekopanely nosnou konstrukci, jsou samonosné, kotví se jen do podlahy a stropu. Nevyžadují ani tepelnou a zvukovou izolaci.

Podhledy. V případě podkrovních místností lze systém ekopanelů využít i na šikmé stěny a podhledy. Využívá se akumulační schopnosti ekopanelů.

Střechy. Dalším použitím ekopanelů jsou pochůzné střechy, které zároveň slouží jako tepelná a zvuková izolace. Proti povětrnostním vlivům je třeba následné pokrytí klasickými střešními krytinami.

Obložení stěn a zateplení objektů. Ekopanely jsou také velmi zajímavou alternativou klasického vnitřního obložení výrobních hal, skladů a dalších objektů. Umožňují použití různých povrchových úprav a zároveň jsou objekty tepelně a zvukově izolovány.

Mobilní příčky. Ekopanely je možné také použít jako mobilní dělící stěny kanceláří a úřadů za použití speciálních povrchů a rámovacích systémů. Příčky je možné snadno instalovat i demontovat.

Opláštění nosné konstrukce. Možnost využití na opláštění obvodové nenosné stěny s dřevěnou (ocelovou) nosnou kostrou. Tato varianta se využívá na stavbu rodinných domů a jiných objektů.

Dveře. Z ekopanelů budou vyráběny také vnitřní části dveří, které tvoří vlastní konstrukční jádro. Jako jejich povrch se použije dřevěná dýha.

Kvalitativní a ekonomické aspekty výroby ekopanelových desek

Dosahovaná úroveň jakosti je odsouhlasena certifikačním úřadem a výstupem jsou:

• shodný výrobek - výrobek zcela odpovídá svými mechanicko-fyzikálními vlastnostmi předpisům Systému řízení jakosti výroby. Výrobek je certifikován jako standard.
• neshodný výrobek - výrobek alespoň v jedné veličině neodpovídá předpisům Systému řízení jakosti výroby.

Spotřeba slámy pro výrobu 1 m² panelu činí 22 kg. S ohledem na přesně požadovanou kvalitu je ztráta slámy při výrobě 25 % a někdy až 30 %. S ohledem na výše uvedené lze konstatovat:

• Výroba ekopanelových desek na bázi obilní slámy významně napomáhá odbytu kvalitní suché slámy pěstitelů v daném regionu. Cenové relace nákupu slámy jsou výrazně vyšší než pro energetické využití a z pohledu tržeb významné.
• Získané zkušenosti jsou významné pro realizaci obdobných zpracovatelských komplexů, kde by se přepokládalo využívání i dalších perspektivních plodin, ev. jejich částí. Jde např. o inovaci výroby panelových desek z pazdeří, izolačních desek z rostlinných vláken.

Orientační zhodnocení nákladovosti a zkušeností s výstavbou a provozem experimentálního objektu z ekopanelových desek

Stavba experimentálního objektu

Experimentální vzorový objekt z ekopanelových desek Stramit (viz obr. 1) byl realizován v Jedousově, okres Pardubice. Je koncipován jako administrativní budova firmy a slouží jako základní vzor pro vypracování typových projektů staveb, využívajících z podstatné části ekopanelové desky Stramit.
Budova je postavena na základové betonové desce. Nosná kostra obvodové stěny je tvořena dřevěnými sloupy ve vzdálenosti určené statickým výpočtem. Sloupy jsou kotvené k základové desce stavby. Horní část nosných sloupů je propojena nosníky o průřezu 100x180 mm, které tvoří zároveň nosný rám pro střešní konstrukci. Vnější (dvoustranné) opláštění konstrukce tvoří ekopanely (tloušťka 60 mm), které jsou k nosné části připevněny vruty. Tím je zajištěno úplné zakrytí nosných částí. Celková tloušťka stěny je 240 mm. Panely jsou vzájemně spojeny stěnovými sponami z ocelového pozinkovaného plechu pomocí vrutů. Pro vyplnění styčných ploch (spár) mezi jednotlivými panely a pro utěsnění spár mezi panely a stropem nebo panely a podlahou je použit sádrový tmel. Po montáži ekopanelů je proveden penetrační nátěr a jednotlivé spoje panelů jsou přespárovány sádrovou stěrkou za použití pevnostní síťky (perlinky) z důvodu pevnosti přespárování. Rozpočet stavebního objektu, jehož zastavěná plocha je 46,40 m², činí cca 895 tis. Kč (uvádí pouze průměrné náklady na zemní práce, základy a napojení na inženýrské sítě, se upřesňuje s ohledem na místo realizace).Ekopanely Stramit jsou základním stavebním materiálem pro stavbu přízemních rodinných domů, jejichž výstavba se realizuje ve Chvaleticích.

Zkušenosti s provozem administrativní budovy v Jedousově

Tepelně-izolační vlastnosti ekopanelů, jak potvrzuje Ústav technologie stavebních hmot a dílců VUT Brno, jsou velmi dobré (viz graf 1). U konstrukce z materiálu ekopanely Stramit, která vyšla jako nejvýhodnější, bylo provedeno praktické ověření vypočítaných tepelně-technických parametrů v praxi. Provedené měření potvrdilo dobrou tepelnou stabilitu.
Pro zainteresovanou veřejnost lze z pohledu tříletého ověřování v rámci řešení projektu doporučit daný systém také s ohledem že:

• Ekopanely jsou svou jednoduchou a bezpečnou manipulací a propracovanými spojovacími a montážními prvky vhodné jak pro profesionální stavební firmy, tak pro drobnější rekonstrukce svépomocí. Firma EkoDesky Stramit s.r.o. vedle poradenských služeb dodává i potřebné spojovací a montážní prvky. V nabídce je také montáž.
• Rozpočet kompletní stavby domu z ekopanelů na 1m² obytné plochy činí cca 9 640 až
  11 160 Kč. Ceny za nejlevnější byty se pohybují kolem 15 000 Kč za m².

Posouzení ekonomických možností pěstování konopí setého

Konopí seté je jednoletá plodina, která je náročná na odběr živin z půdy i na stanovištní podmínky - je náročná na dostatek vody v půdě a je to plodina teplejších oblastí. Osivo konopí setého je dováženo do České republiky z Ukrajiny a Polska. Osivo, jako jedna z položek vstupů pro výpočet ekonomiky pěstování této plodiny, tvoří cca 65 % materiálových nákladů
(viz tabulka 15). Sklizeň konopí setého se v současné době řeší několika způsoby:

1. Pořezání stonků konopí na délku 50-60 cm. Ve VÚZT byl vyvinut funkční model na sklízecí řezačku firmy Kemper na kukuřici. Další vývoj tohoto modelu je v současné době zajištěn z velmi omezených zdrojů VÚZT Praha.
2. Na speciálně upraveném traktoru jsou vodorovně upevněny 3 žací lišty, které stonky konopí pořežou na délku cca 1 m. Tento způsob sklizně byl předveden pracovníky ze SRN v Unhošti na "Polním dnu konopí".
3. Nizozemská firma Hemp-Flax vyvinula a nabízí soustavu strojů na sklizeň konopí. Tato soustava zahrnuje sklízeč, který řeže stonky na délku 60 cm, sběrací lis a nakladač balíků. Předpokládaná roční výkonnost je 300-500 ha sklizeného konopí.

Sklízecí stroje na konopí ze zahraničí mají vysoké pořizovací náklady. Vzhledem k malé ploše, na které je v současné době konopí seté v ČR pěstováno, by nízké roční využití těchto strojů bylo příčinou příliš vysokých provozních nákladů. Tyto náklady promítnuté do sklizené produkce stonků značně ovlivňují jejich cenu. Náklady na pěstování a sklizeň 1 tuny konopného stonku (u výnosu 10 t.ha^-1 při vlhkosti 15%) činí cca 1954 Kč (bez nákladů na skladování). Pro rok 2001 bylo vydáno nařízení vlády č. 86/2001 Sb., kterým se stanoví podmínky pro poskytování finanční podpory za uvádění půdy do klidu a finanční kompenzační podpory za uvádění půdy do klidu a zásady pro prodej řepky olejné pěstované na půdě uváděné do klidu. Toto nařízení vlády bylo novelizováno pro rok 2002 a další roky nařízením vlády č. 454/2001 Sb. V rámci tohoto nařízení lze při splnění kritérií m.j. získat dotaci na 1 ha orné půdy oseté konopím setým ve výši 5 500,- Kč. I přes tuto dotaci, která sníží náklad na 1 tunu stonků o 550 Kč, je výrobní cena produkce pro energetické účely stále vysoká. Pěstování konopí setého jako energetického nosiče není proto v současnosti vhodné z důvodu vysoké ceny suroviny. K dispozici jsou levnější zdroje fytomasy z jednoletých plodin, např. sláma řepková a sláma obilovin vhodných pro výrobu biopaliv (základní palivářské vlastnosti uvádí tabulka 16).
Těžištěm dalšího využití konopí setého v nejbližší budoucnosti by proto měla být výroba technického vlákna. V současné době ještě není v České republice dokončena kapacita na zpracování stonků konopí. Buduje se v Kácově jako "tírna" pro len a konopí. Další z možností využití vláken konopí (po odstranění pazdeří) je výroba tepelně izolačních materiálů a geotextilií. Pazdeří, které zbude ze stonků po odstranění vláken, obsahuje cca 77 % celulózy. Je vhodnou surovinou pro průmyslové výrobky - ekopanelové desky, pelety pro speciální použití (např. podestýlka, filtrační hmota) a jako standardizované biopalivo. Jak vyplývá z provedeného ekonomického rozboru a dále s ohledem na současné možnosti zpracování a využití produkce je doporučení jeho pěstování v zemědělských podnicích problematické. Přímé využití konopné slámy pro energetické účely je ve srovnání s jinými zdroji rostlinné biomasy (sláma obilovin) při současných podmínkách a výši podpor nekonkurenceschopné. Pro průmyslové využití konopí chybí zatím zpracovatelský průmysl.
Mezi podmínky jeho plošného zavedení a rozšíření lze zařadit:

• dořešení agrotechniky pěstování a to včetně zajištění cenově dostupných osiv, splňujících legislativní podmínky pro technické konopí
• dokončit vývoj spolehlivého a cenově dostupného sklízecího zařízení umožňujícího dosáhnout potřebné délky konopné slámy. Obdobně pro dělenou sklizeň slámy a semen, jejichž prodej by mohl zvýšit ekonomickou efektivnost.

Pro surovinové využití je další podmínku:

• dokončení výstavby zařízení pro prvotní zpracování konopí, jeho ověření s cílem stanovení potřebných ekonomických, exploatačních, bilančních a kvalitativních ukazatelů
• provedení potřebné marketingové analýzy odbytu kvalitního vlákna, pazdeří, nestandardní produkce a využití dalších odpadů.

Ekonomika pěstování a využití rychle rostoucích dřevin

Výsadba rychle rostoucích dřevin určených k energetickému využití je jednou z možností využití půdy k nepotravinářským účelům. Pro klimatické a půdní podmínky naší republiky, jak se ukázalo z prováděných výzkumných pokusů, je nejvhodnější pěstování topolů a také vrb. Při zakládání plantáží rychle rostoucích dřevin je nutné volit vhodné klony pro konkrétní stanoviště a region. Pro plantáže jsou k dispozici spíše stanoviště ekonomicky nerentabilní pro konvenční zemědělské plodiny, dále půdy kontaminované lidskou činností, výsypky apod. Na vegetaci topolů má značný vliv průměrná teplota v letních měsících a vodní režim v půdě. Tyto faktory ovlivňují produkci dřevní hmoty. Založení produkční plantáže je velmi nákladné. Na 1 ha se v průměru počítá 10 000 řízků (od 8 000 do 12 000) podle kvality stanoviště. Cena jednoho řízku činí cca 3,- Kč. Orientační náklady na založení produkční plantáže rychle rostoucích dřevin činí cca 55 000,- Kč na 1 ha (viz tabulka 17). Protože prvním rokem jsou rostliny velmi citlivé na pošlapání, provádí se ruční okopávka. Je nutné ničení plevelů mezi řádky a po dobrém zakořenění plečkování meziřadí (provzdušňování půdy). Plečkování se provádí i v dalších letech do zapojení porostu. Sklizeň rychle rostoucích dřevin se provádí v zimních měsících, kdy je půda zmrzlá, větve jsou bez listí a sušina dřevin je nejvyšší (cca 50 %).
Nařízením vlády č. 505/2000 Sb., kterým se stanoví podpůrné programy k podpoře mimoprodukčních funkcí zemědělství, k podpoře aktivit podílejících se na udržování krajiny, programy pomoci k podpoře méně příznivých oblastí a kritéria pro jejich posuzování, ve znění nařízení vlády č. 500/2001 Sb. se poskytují dotace, jestliže žadatel vysadí rychle rostoucí dřeviny určené pro energetické využití na minimální výměře u reprodukčního porostu (matečnici) 0,25 ha nebo u produkčního porostu minimálně na výměře 1 ha zemědělské půdy. Provedené výkony jsou ohodnoceny sazbami v Kč za technickou jednotku výkonu, na který se jednotlivá dotace vztahuje.
Pokud na pěstování produkční plantáže rychle rostoucích dřevin v pětiletém cyklu a již v prvé rotaci při 10 000 rostlinách bude činit dotace 54 000,- Kč (viz tabulka 18), sníží se náklady na produkci dřevin na 46 000,- Kč. Budeme-li uvažovat s výnosem dřevní hmoty za 5 let 50 t.ha^-1 sušiny (topol v produkční oblasti), vychází ekonomika příznivě 918,- Kč.t^-1 sušiny (bez dotací cca 2 000,- Kč.t^-1 sušiny). Jak ukazují praktické výsledky dlouholetého ověřování ve VÚZT při druhé a dalších rotacích, kdy dochází k obrůstání pařízků a odpadnou náklady na zakládání plantáže, mohla by vycházet ekonomika příznivě, a to i s minimem dotací, pouze za předpokladu, že bude dodržen výnos. Tento předpoklad je však třeba ověřit, to vyžaduje delší časové období.
Rovněž příznivý je i přepočet nákladů na 1 GJ. Při výnosu 50 t sušiny za pětileté období a nákladech 918 Kč.t^-1 sušiny bude 1 GJ = 54,- Kč. Pokud bychom zohlednili orientační náklady na dosoušení a manipulaci 75,- Kč.t^-1 sušiny, tak při výhřevnosti sušiny cca 17 MJ.kg^-1 a při uváděném reálném výnosu cca 50 t sušiny budou činit měrné náklady cca 58,- Kč.GJ^-1. Při této ceně je topolová štěpka dostatečně konkurenceschopná (viz tabulka 19) s referenčním hnědým uhlím již pro velkoodběratele a výrazněji při cenách pro malospotřebitele (plátců DPH). DPH je pro biopaliva 5 % a pro fosilní paliva 22 %.
K uvedené rozvaze je však možné mít několik dalších poznámek - připomínek a to zejména proto, že ekonomiku rychle rostoucích dřevin může ovlivnit mnoho okolností, především:

• způsoby sklizně s rozdílnými náklady:
• ruční sklizeň pomocí motorové pily, svoz a štěpkování na stacionárním pracovišti,
• odřezání stromků pomocí speciální pily uchycené na traktoru (malotraktoru), svoz a štěpkování na stacionárním pracovišti,
• těžba mechanizačními prostředky užívanými v lesním hospodářství,
• sklizeň samojízdným štěpkovačem (analogie řezačkové sklizně)
• vázáním do otepí, štěpkováním na stacionárním pracovišti
• stupeň zaplevelení pozemku
• ošetření proti škůdcům a houbovým chorobám - četnost výskytu
• výtěžnost - výnos
• stanoviště, úrodnost půdy, nadmořská výška.

Lze proto shrnout že:

• Pro zajištění správného využití dotací je nezbytně nutné použít k výsadbě stanovištně a geneticky vhodné certifikované klony, které byly ověřeny schvalovacím řízením.
• Ekonomická efektivnost plantáží rychle rostoucích dřevin není v naší republice zatím přesně vyhodnocena. Žádná plantáž nebyla dosud ukončena, neboť jde o 20 až 30leté období (počítáme-li 4 až 5 cyklů) s dobou obmýtí 5 až 6 let.
• Výroba štěpky z rychle rostoucích dřevin má v zemědělském podniku perspektivu především pro vlastní spotřebu, případně pro zásobování vlastních nebo pronajatých jednotek vyrábějících teplo (např. centrální systém teplofikace - místní dálkové zásobování teplem). Organizuje si dobu obmýtí, sklizeň a skladování podle svých potřeb, není třeba řešit distribuci ke konečnému spotřebiteli.
• Cena topolové štěpky - 58,- Kč.GJ^-1, zahrnující schválené podpory, je plně konkurenceschopná s hnědým uhlím - 68,- Kč.GJ^-1, pokud bude dosahováno alespoň průměrného výnosu 50 t sušiny z 1 ha a vhodně řešeno zásobování z pohledu trvalého odbytu spojeného s nutným finančním tokem k pěstiteli.
• Další vývoj a propracování vyžaduje technologický proces sklizně, následného zpracování, skladování a logistika zaručeného odbytu.

Zpracování a možnosti využití olejnatých semen sledovaných energetických rostlin

Na trhu s rostlinnými oleji a živočišnými tuky se uznávaným kritériem kvality stává obsah mastných kyselin. Vysoce žádané jsou oleje a tuky bohaté na polynenasycené mastné kyseliny. V rámci řešení projektu se proto pozornost věnovala oleji lničkovému a konopnému. Lisování bylo v průběhu roku 2001 prováděno na experimentálním zařízením VÚZT Praha a pro ověření v provozních podmínkách na decentralizované lisovně řepkového oleje v RPN Chrudim.

Výsledky lisování semen konopí setého

Výsledky lisování při různých parametrech nastavení lisovacího zařízení uvádí tabulka 20 a tabulka 21. Lisovalo se konopné semínko s obsahem tuku ve 100% sušině 34,6 % hmotnosti a o sušině 93,07 % hmotnosti. Prolis v oleji po vyčistění obsahoval 2,8 % hmotnosti. Při lisování došlo ke ztrátě hmotnosti ve výši 2,09 %. Základní olejářsko-chemický rozbor konopného oleje je patrný z tabulky 22.
Jak olej, tak i konopné pokrutiny byly podrobně posouzeny Hygienickou stanicí hl. města Prahy z pohledu mikrobiologického, obsahu těžkých kovů (kadmium, rtuť a olovo) a složení mastných kyselin. Složení mastných kyselin v konopném oleji:

• kyselina laurová - méně než 0,05 %
• kyselina myristová - méně než 0,05 %
• kyselina palmitová - 6,20 %
• kyselina palmitolejová - méně než 0,05 %
• kyselina stearová - 2,72 %
• kyselina olejová - 12,21 %
• kyselina linolová - 57,25 %
• kyselina linolenová - 17,05 %
• kyselina gama linolenová - 3,01 %
• kyselina arachová - 0,84 %
• kyselina eikosenová - 0,70 %
• kyselina behenová - méně než 0,05 %
• kyselina eruková - 0,05 %

Předložený vzorek konopného oleje a pokrutin byl hodnocen v rámci provedených vyšetření po stránce senzorické, chemické a mikrobiologické jako vyhovující. Dále byl podtržen fakt, že vyšetřovaný konopný olej se vyznačuje vysokým podílem esenciálních mastných kyselin.

Výsledky lisování semene lničky seté ozimé

Lnička jako plodina byla známá již v době bronzové. Žlutohnědá semena mají obsah kolem 40% oleje v sušině. Výzkumné a šlechtitelské programy s touto plodinou byly zahájeny v Dánsku v roce 1982. Speciální výhodou lničky, jakož i konopí, je možnost pěstování bez pesticidů. Výnosový potenciál lničky je srovnáván s jarní řepkou. V tabulce 23 jsou uvedeny bilanční údaje lisování lničky seté ozimé za studena s obsahem tuku 37,9 % hmotnosti v sušině a sušině 93,4 % hmotnosti. Obsah prolisu nepřevyšoval v oleji 2,6 % hmotnosti. Ze semen lničky seté byl získán rostlinný olej specifického složení (viz tabulka 24). Olej je typický vysokým obsahem nenasycených mastných kyselin dosahujícím 85 %. Obsah esenciálních mastných kyselin - linolové 18:2n-6 a alfa linolenové 18:3n-3 představuje cca 50 %. Jak je patrné z výsledků rozboru, lze považovat mechanické zpracování oleje s čištěním filtrací nebo odstředěním s případnou deodorací (kosmetické a farmaceutické využití) jako plně dostatečné.

Efektivnost výroby konopného a lničkového oleje

Vlastní náklady na lisování by neměly přesáhnout 1 500,- Kč.t^-1 semene. V případě lisování ve mzdě se současné náklady v decentralizovaných lisovnách zemědělského typu pohybují kolem 1 000,- Kč.t^-1 olejnatých semen. Vlastní výrobní náklady oleje jsou tedy závislé na obsahu oleje v semeni a tržním zhodnocení pokrutin. Konopné pokrutiny představují velmi ceněný krmný doplněk s dietetickými účinky. O krmivářských vlastnostech lničkových pokrutin nejsou dostatečné údaje. Limitujícím však může být zaregistrovaný vyšší obsah glykosinulátů. Tímto ukazatelem může být omezeno množství zkrmovaných pokrutin lničky seté. Jednoduchý výrobní postup je šetrný z hlediska spotřeby energie a surovin a lze ho tedy zařadit mezi "low input" technologie pro získávání nových surovin s vhodnými vlastnostmi a nízkými požadavky na zpracování.
Jak prokázalo experimentální lisování semen konopí setého a lničky seté na zařízení VÚZT Praha (typ lisu FARMET DUO nebo IBG Monforts + Reiners) a v provozních podmínkách na šnekovém lise SLO.030 v RPN Chrudim, lze získat oleje, které se kvalitou přibližují rafinovaným olejům až na hodnotu čísla kyselosti, kde je požadavek pro rafinované oleje max. 0,2 % hm. volných mastných kyselin. Pro dlouhodobější skladování je proto nutné obsah volných mastných kyselin upravit operací odkyselení. Nízký obsah fosforu ukazuje, že oxidační stabilita je velmi dobrá a lze ji přidáním oxidantů ještě výrazně zvýšit.
Tržní ceny semen (nikoliv semen jako osiva), pokrutin a oleje konopí setého a lničky seté zatím neexistují. Jestliže jsou současné ceny osiv konopí cca 120-150,- Kč.kg^-1, lze předpokládat, že suchá semena lze realizovat za cenu min. 10 000,- Kč.t^-1. Obdobně cena pokrutin z konopí setého by mohla být min. na úrovni (protože jde o velmi dietetické krmivo) ceny řepkových pokrutin, tj. cca 4 200-5 100,- Kč.t^-1. Z jedné tuny konopí lze, jak bylo potvrzeno zkouškami, získat cca 260 kg čistého oleje. Pokud zohledníme tyto předpoklady, tak při kalkulaci zpracovatelských nákladů lze vyrobit konopný olej za cenu cca 28-32,- Kč.kg^-1 FCO výrobce s 10% ziskem.
U lničky seté lze uvažovat se stejnými relacemi cen semene a pokrutin jako u řepky olejné. Prakticky žádné zkušenosti však nejsou s krmivářským využitím lničkových pokrutin. Při výtěžnosti cca 320 kg čistého oleje z 1 tuny lničky, ceně semene lničky cca 7 500,- Kč.t^-1 FCO pěstitel a ceně pokrutin 4 100,- Kč.t^-1 a kalkulaci zpracovatelských nákladů činí cena lničkového oleje s 10% ziskem cca 18,50 Kč.kg^-1 FCO výrobce.
Prodej semen, resp. oleje, z těchto plodin pro chemické a farmaceutické účely však by měl perspektivně zvýšit příspěvek na úhradu stálých nákladů pěstitele. Technickým a logistickým aspektům této problematiky, s ohledem na zmíněnou perspektivu, je nutné věnovat další pozornost.

Závěr

Evropský trh potravin je nasycen a zemědělská produkce k potravinářským účelům nachází obtížně uplatnění. Jedním z perspektivních způsobů je využití zemědělské půdy pro pěstování energetických a průmyslových plodin. Jejich zpracování a využití nachází uplatnění v regionu pěstitele a není bezprostředně závislé na situaci na trhu. Využít zemědělskou půdu pro nepotravinářské účely se jeví jako perspektivní i vzhledem k ceně ostatních energií a surovin. Poptávka po fytomase se proto zvyšuje. Problematiku fytomasy je nutné řešit komplexně, tj. nejen pěstování, sklizeň a uskladnění, ale i zařízení na její další energetické nebo průmyslové využití. Je nezbytně nutné řešit i logistiku mezi výrobcem a spotřebitelem. Vzhledem k významu udržování krajiny a péči o ni, je důležité pro ekonomiku zemědělských podniků podpora pěstování energetických a průmyslových plodin ze strany resortu. Příjemce podpor by měl prokázat připravenost pěstování těchto plodin a logistiku produkce.

Tweet

Regulace teploty plynových motorů

Technologie zvyšující efektivitu výroby bioplynu

Bioodpady z našich kuchyní: Cesty k hygienickému a udržitelnému zpracování

Efektivní hospodaření s digestátem

Výpočty úspor emisí v bioplynu, biometanu a pevné biomase