Význam biomasy pro energii a průmysl

Význam obnovitelných zdrojů energie a průmyslových surovin stále stoupá a nabývá světových rozměrů. Dokladem je i První světová konference o biomase pro energii a průmysl, spojená s výstavou, která se konala letos v červnu ve španělské Seville.

Naléhavá potřeba řešení celosvětových perspektiv energetiky a průmyslových surovin byl zřejmý rovněž ze zastoupení představitelů všech států světa, od Japonska po USA, včetně některých rozvojových zemí z Afriky a Latinské Ameriky. Plné zastoupení zde měly pochopitelně všechny evropské státy v čele s EU.

Zásobování energií na světě se stává strategickým problémem trvale udržitelného života. S tím souvisí nezbytnost redukce skleníkových plynů. Významný nárůst skleníkových plynů včetně CO₂ ovlivňující změny klimatu, zřetelně vyplývá ze zvyšující se spotřeby fosilních paliv, která se ve světovém měřítku od r. 1970 do r.1998 téměř zdvojnásobila. Úměrně tomu vzrůstají průměrné teploty, které se za stejnou dobu zvýšily téměř o 0,5°C a průměrná koncentrace emisí CO₂ vzrostla z 325 na téměř 365 ppm. Tento neutěšený stav je dále názorně doplněn výčtem finančních náhrad za škody, způsobené přírodními živly. Ty se projevují s určitým opožděním a to převážně až od r. 1990, kdy se zvýšily od cca 10 na téměř 100 miliard dolarů v r.1998 (zdroj : Worldwatch Institute, Spring 2000).

Řešení situace je nutné hledat v obnovitelných zdrojích energie, z nichž nejvýznamnější je biomasa. Její význam spočívá nejen v největším podílu ze všech obnovitelných energií a v možnosti jejího skladování, ale zejména ve zlepšení bilance tolik nebezpečných emisí CO₂. Význam obnovitelných zdrojů byl jednoznačně zdůrazněn rovněž oficielním představitelem USA. Podle rozhodnutí presidenta B.Clintona se má v USA využívání obnovitelných zdrojů do r. 2010 ztrojnásobit a současně se má výrazně omezit těžba domácí ropy. Podle údajů UNESCO by mohla spotřeba obnovitelných energií dosáhnout v r.2050 až 30% všech primárních zdrojů. Biomasa má nezastupitelnou úlohu ve snížení skleníkových plynů, z nichž nejvýznamnější je CO₂. Vegetací rostlin dochází k odčerpávání CO₂, čímž se snižuje jeho koncentrace v ovzduší. To je jeden z nejdůležitějších důvodů, proč začít záměrně pěstovat specielní energetické rostliny. Tím se zajistí rovněž účelná zemědělská produkce nepotravinářského charakteru. Podle údajů IEA (Mezinárodní energetická agentura) by měly být tyto energetické rostliny pěstovány na 4 % zemědělské půdy v EU, což by mělo snížit CO₂ v ovzduší až o 18 % celkové antropologické zátěže.

Velmi názorně byla vyjádřena světová energetická situace též organizací British BioGen. Z grafických údajů vyplývají vrcholy využívání různých forem energie takto: od středověku až po r. cca 1700 má jednoznačný vrchol biomasa (využívaná primitivním způsobem k přímému spalování), která je vystřídána uhlím, následuje ropa a zemní plyn. Jeho spotřeba by měla klesat na začátku 21. století a v r. 2060 by měla nastoupit opět biomasa a to na téměř stejnou úroveň, jako předchozí spotřeba zemního plynu. Způsob jejího využívání bude samozřejmě odlišný, než ve středověku a to za použití moderních výkonných technologií.

Biomasa má význam nejen pro vlastní zdroj energie, ale je rozhodující rovněž pro sociálně ekonomické aspekty, zejména na venkově. Vytváří totiž řadu nových pracovních příležitostí a současně zajišťuje údržbu krajiny. Touto problematikou se zabývá nyní např. i Mezinárodní energetická agentura a to v rámci programu č.29 : Sociálně-ekonomické aspekty bioenergetického systému. Program je stanoven na 2 roky (2000-2001) a spolupracuje na něm 7 států z celého světa (Rakousko, Kanada, Chorvatsko, Japonsko, Švédsko, Velká Britanie).

K naplnění žádoucích cílů v rozvoji obnovitelných zdrojů energie se konají systematicky postupné kroky, aby bylo dosaženo závazků z Kyoto o snížení skleníkových plynů a zajištění 12% obnovitelné energie v Evropě do r. 2010. Zdůrazňují se rovněž zásadní úspory energie. Na tomto programu participuje 14 zemí Evropy. V zájmu rozvoje využívání obnovitelných energií se zpracovávají podrobné programy v každém státě EU. Jedním z příkladů může být i Španělsko, které na své schůzi Rady ministrů schválilo dne 30.12.1999 obsáhlý materiál s názvem: Plán podpory obnovitelných energií ve Španělsku na r.2000 až 2010. Plán podpory vypracoval Institut pro diversifikaci a úspory energie, pod záštitou Státního sekretariátu pro průmysl a energii. Tato podpora má závazný charakter a její zajišťování bude přísně kontrolováno. Rámcově je tento obsáhlý materiál (271 stran) rozčleněn na 3 hlavní cíle:

• 1. na vnitřní trh s energií,
• 2. vztah energetiky k životnímu prostředí,
• 3. vliv obnovitelných zdrojů energie na průmyslovou výrobu.

V r. 1998 zajišťovalo Španělsko cca 6,3 % energie z obnovitelných zdrojů. Vzhledem ke svým přírodním podmínkám je jedním z nejdůležitějších forem, energie větrná. Současně je velmi významná rovněž biomasa a to především jako odpady ze zemědělství a z lesnictví i odpady komunální. Využívá se zde rovněž sláma obilovin, což dokazuje např. projekt na výstavbu největší bioelektrárny s kapacitou 25 MWe, kterou staví dánská firma v severním Španělsku. Plán podpory je zpracován komplexně, včetně finanční saturace. Hledají se nejrůznější způsoby pro rozvoj bioenergetiky, včetně zvýhodnění výkupních cen elektřiny, vyrobené z obnovitelných zdrojů. Tak např. průměrná cena 1 KWh ze sítě z fosilních elektráren je cca 5,75 Pts, zatímco pro elektřinu z biomasy se stanovuje 10,46 až 10,83 Pts/KWh. Největší příplatky jsou stanoveny pro fotovoltaiku a to na 36 (pro zařízení do 5 KW) a 66 Pts (nad 5 KW). Financování investic se do r. 2006 zajišťuje podle tohoto schématu: 21,1 % z vlastních zdrojů, 73,3 % z vnějších zdrojů (úvěry) a 5,6 % je státní subvence..

Na výstavě byly zastoupeny rovněž nejrůznější firmy z Evropy i z dalších zemí, které zde předváděly zpravidla nejnovější technologie pro získávání energie z obnovitelných zdrojů. Velmi vyspělé technologie mají např. v Německu. Zde byla již v r.1968 založena organizace WIP - Obnovitelné energie, která systematicky zajišťuje rozvoj obnovitelných energií na tuzemské i mezinárodní úrovni. Zajištění obnovitelných zdrojů energie na dvojnásobek je v Německu podporováno různými způsoby. V poslední době je jedním z těchto zásadních opatření schválení nového zákona o obnovitelných energiích, konkrétně o výkupních cenách energie. Tyto ceny budou garantovány státem a budou zvýhodněny oproti cenám energie z fosilních paliv. Tento zákon je sice v současné době diskutován v EU a to z hlediska možnosti omezování volného trhu s energiemi. Němečtí představitelé jsou však přesvědčeni, že se tyto obavy nenaplní a vše se vysvětlí v zájmu nezbytného zdvojnásobení energie využívané z obnovitelných zdrojů.

Příkladem dalších evropských států, které rozvíjí využívání bioenergetiky, je rovněž Švýcarsko. Např. firma Schmid, která zde má již 60 let dlouhou tradici s využíváním dřeva, vyrábí kotle na principu moderních efektivních technologií využívajících nejrůznější dřevní odpady k vytápění, včetně výroby elektřiny. Vysoké procento využívání obnovitelných energií je známé v Rakousku. Jen z biomasy se zde nyní využívá cca 12,8 % energie ze všech primárních zdrojů (plus další obnovitelné energie, jako je voda, vítr, solární energie apod.) Jde zejména o dřevní odpady, slámu a další organické odpady. K tomu se zde vyrábí příslušná zařízení. Jedná se o kotle různých firem, ale rovněž zařízení na výrobu biopaliv, jako jsou briketárny a zejména peletárny. V současné době je v Rakousku již plně zajištěn trh s dřeními peletami, takže je zde na tomto úseku již dosti významná konkurence. Vyrábí se zde rovněž výkonné štěpkovače a drtiče dalších materiálů vhodných pro výrobu biopaliv.

Nesporně významným přínosem pro rozvoj bioenergetiky jsou skandinávské státy. Švédsko využívá v současné době již plných 18,5 % energií z biomasy a stále se snaží tento program dále zdokonalovat. Využívá především veškeré odpady z lesní těžby, přičemž dokladuje, že energie vložená do sběru, štěpkování i dopravy obnáší pouze 3 %, takže plných 97 % je energie využitelná pro výrobu tepla či elektřiny (zdroj - SVEBIO, 1998). Zdůrazňuje se zde rovněž velmi důsledně recyklace. Obdobným způsobem rozšiřuje program využívání energetické biomasy Finsko. Rovněž je zde na prvém místě zdůrazněna nezbytnost redukce CO₂ . Na příkladu výrobního programu firmy Fortum lze poukázat navíc na snahu zajištění využitelnosti biomasy v lokálních podmínkách, tak aby nedocházelo ke zbytečným transportním nákladům. Uvádí se zde, že jen tato firma dosud postavila ve Finsku teplárny produkující celkem 1300 MWh tepla a 950 MWh elektřiny. Možnost zajištění energie z místních zdrojů je např. doložena teplárnou ve městě Kuusamo s 10 tis. obyvateli, poblíž polárního kruhu. Tato teplárna funguje od r. 1994 a produkuje 21 MWh tepla a MWh elektřiny. Zásobuje tak město ze 70 % svých potřeb. Tento příklad je zajímavý především tím, že lze i v tak extrémních klimatických podmínkách zajišťovat energii z místních zdrojů.

Velmi výrazný vzrůst využívání obnovitelných energií má v programu také Dánsko. Podle ministra životního prostředí a energetiky, pana S. Aukena bude mít Dánsko v r. 2030 plných 35 % energie z obnovitelných zdrojů. Je to znázorněno v energetické koncepci Dánska (mimochodem již 4. od r. 1975) s názvem Energie 21, kde jsou uvedeny jednotlivé kroky k naplnění tohoto cíle. Přechodný mezník je r.2005, kdy se má dosáhnout 12 - 14 % obnovitelné energie. Jedním z nejvýznamnějších argumentů pro rozvoj bioenergetického sektoru jsou daně na fosilní paliva, které jsou v Dánsku důsledně uplatňovány. Cílem energetické politiky Dánska je rovněž snížení závislosti na dovozu energie. Současně se zde soustavně zdokonalují technologie využívající různé formy obnovitelných energií. Biomasa je využívána především k přímému spalování, avšak s vysokou účinností a to především díky zplynování. V bioplynových stanicích se zde využívají organická hnojiva, zvl. kejda, ale zejména odpady z jatek a dalších potravinářských podniků, vyžadující hygienickou sanaci.

Významným akcentem světové konference a výstavy bylo zabezpečení energie pro rozvojové země. V současné době je zde sice zdrojem energie především biomasa, avšak zpravidla v primitivní extenzivní formě. S rozvojem industrializace některých zemí dochází k výraznému využívání fosilních paliv, což je vážným nebezpečím pro další nárůst skleníkových plynů. Aktuelním příkladem je nyní Čína. Podle údajů z časopisu Renewable Energy World (6/2000) vzrostla zde spotřeba uhlí za posledních cca 20 let z 19 % na 44,4 %, přičemž využívání palivového dřeva pokleslo za stejnou dobu ze 34 % na 14,7 % a slámy ze 37 % na 18,2 %. Výroba elektřiny vzrostla přitom z 5 % na 14,6 %, která pochází především z tepelných elektráren spalujících uhlí. V zájmu zachování celosvětové ekologické stability je proto nezbytné zabývat se takovýmto trendem a nedopustit další zvyšování koncentrace skleníkových plynů v ovzduší. Řešení spočívá především ve využívání biomasy a to zejména ve venkovských regionech, rovnoměrně rozptýlených po celé zemi.Bylo proto nezbytné začít systematicky těmto zemím pomáhat při zavádění bioenergetických programů. Jak prohlásil dr. Grassi, je biomasa klíčovým řešením ve venkovských oblastech Číny i dalších rozvojových zemích. V rámci evropské instituce EUBIA (European Biomass Industry Association) spolu s dalšími organizacemi z Evropy i z Kanady byly proto vypracovány programy spolupráce s Čínou. Významnou platformou pro rozvoj této spolupráce byla i konference v Seville, která navazuje na další soubor seminářů, které se budou konat za účelem účinného zavádění bioenergetiky a omezování fosilních paliv v Číně i v dalších zemí, jako např. v Indii, Brazilii a Venezuele. Také v Africe je třeba zahájit průnik efektivního využívání energetické biomasy. Jak informuje německá organizace WIP, bylo by možné v Africe získat 635 MTOE biomasy za rok v období do r. 2020. To představuje snížení emisí CO₂ až na 55 %, ve vztahu k současnosti.

Na konferenci a výstavě v Seville byla věnována značná pozornost využívání biomasy nejen pro energii, ale rovněž jako surovina pro průmyslové výrobky. Těmto programům se věnuje zejména již zmíněná evropská instituce EUBIA, která sdružuje nyní 17 jednotlivých organizací z různých států Evropy. Jednou z nejvýznamnějších je bezesporu bavorská C.A.R.M.E.N. (Central Agricultural Raw material Marketing and dEvelopment Network). Věnuje se vývoji nejrůznějších výrobků z biomasy a to jak z odpadní, tak ze záměrně pěstovaných rostlin. Tyto výrobky jsou zásadně biodegradabilní, tudíž recyklovatelné. Z těch jednodušších se jedná zejména o nejrůznější folie a balící materiály, dále pak o plastové výrobky, jako jsou kalíšky, nádobí, květináče apod. Zabývá se využíváním různých rostlinných hmot, olejnatých a škrobových semen, s použitím nejnovějších technologií. Také např. v Dánsku mají rozvinutý program, který nazvali: Průmyslové využití zemědělských surovin, vypracovaný Ministerstvem zemědělství. Hlavní pozornost je věnována konopí, ze kterého se využívají vlákna i ostatní části rostlin. Studují a vyvíjí se nové metody defibrace, výroby celulosy, hemicelulosy apod. Využívají se meziprodukty a dále zpracovávají polymerizací i dalšími metodami pro zajištění výrobků různých vlastností. Z nich lze jmenovat např. různé izolační hmoty, výlisky do vnitřků automobilů, nebo i lisovaný nábytek, zejména židle, apod. Představitelé dánského zemědělství si slibují od rozvoje nepotravinářské produkce novou šanci pro zemědělce a jejich další prosperitu. V Dánsku se věnují rovněž výrobkům ze škrobu, odpadního papíru, drcených plastů a jílu, z čehož po specielním zpracováním vznikají velmi zajímavé stavební materiály. Perspektivní jsou rovněž olejnatá semena využívaná ve směsi s dalšími přísadami, kdy vzniknou další výrobky stavebnicového charakteru. Z křížatých rostlin se využívají různé bioaktivní komponenty a zkouší se dokonce jako přísada do pesticidních látek. Výrobky z lisované slámy i ze slámy Miskanthu (tzv. sloní trávy) vystavovali také firmy ze Švýcarska. Jde především o biodegradabilní květináče, nádobí apod.

Dalším významným programem je výroba biopaliv, jako pohonných hmot, čímž se zabývá řada zemí. Za použití nové technologie tzv. "bleskové" pyrolýzy, vzniká řada nových ekologických výrobků. Tato zcela nová patentovaná technologie funguje již v několika velkých provozních závodech. Značná pozornost byla věnována rovněž výrobě biolíhu z různých plodin. V Brazílii se jedná především o cukrovou třtinu, v jiných státech zejména o obiloviny, ale zkouší se i další druhy rostlin či odpadních látek.

Z výše popsaných informací zřetelně vyplývá nezbytnost systematického rozvoje bioenergetiky v celosvětovém měřítku. Nepochybně se to týká i České republiky. V současné době se u nás využívá jen cca 1 % energie z biomasy, takže máme co dohánět. Rozhodující podmínkou dalšího setrvalého života na naší Planetě je omezení skleníkových plynů, z nichž nejdůležitější je CO₂. "Obchodování" s CO₂ v zájmu jeho redukce je sice způsob poněkud neobvyklý, avšak pokud přispěje k redukci skleníkových plynů, může splnit svůj účel. Obsáhlá jednání světové konferenci svědčí o tom, že bude nezbytné, aby se rovněž u nás začaly vytvářet příznivější podmínky pro rozvoj obnovitelných zdrojů energie. Řeší se tím nejen vlastní zdroj obnovitelné energie, ale v případě biomasy lze nastartovat zcela nový zajímavý program pro zemědělce, kteří v současné době prožívají skutečně velmi svízelnou situaci. Dalším přínosem je vytvoření nových pracovních příležitostí a v neposlední řadě se účelným pěstováním tzv. "zelené energie" na přebytečné půdě zajistí údržba kulturní venkovské krajiny.

Tweet

Regulace teploty plynových motorů

Bioplynová stanice s kogeneračními jednotkami TEDOM

Olej pro plynové motory – klíčová volba pro kogenerační jednotky

Kam směřuje české odpadové hospodářství z pohledu prevence jejich vzniku?

Jak získat udržitelnou biomasu