Od prasečího perpetuum mobile k bioplynové velmoci

Ač je to často pro mnohé překvapením, česká historie bioplynu je bohatá a dlouhá. První technologie na čištění odpadních vod s anaerobním stupněm, ve kterém vzniká bioplyn, jsou více jak půl století staré.

Za první bioplynovou stanici (BPS) je považována čistírna v Třeboni, která kombinovala využití kalu z čistírny odpadních vod a vepřové kejdy z chovu prasat. Vystavěna byla v sedmdesátých letech minulého století a s doplněním o moderní BPS je provozována dodnes. V dobách hlubokého socializmu vznikl v rámci kolektivního plánování program Bioplyn, který doplňoval již zahájený program na výstavbu velkochovů prasat s názvem Gigant. Vznikající anebo již provozující velkochovy byly doplňovány o kejdové koncovky s vývinem bioplynu a čištěním odpadní vody na parametry vhodné pro vypouštění do povrchových vodotečí.

O další pětiletku později byla myšlenka doplněna ještě o výrobu koncentrovaného dusíkatého hnojiva z vyhnilého substrátu. Tím vývoj těchto gigantů neskončil, a tak byl zaveden další výzkum, který na základě faktu, že trávicí trakt prasat je nedokonalý a že v kejdě odchází příliš mnoho energie, měl za cíl připravit ze separované kejdy opět krmivo. Vznikly tak u nás obrovské technologické komplexy, do kterých se na jedné straně sypalo krmení a na druhé straně z toho padaly prasata, dusíkatá hnojiva, „čistá“ voda a energie.

Myšlenka recirkulace krmiva navíc měla vytvořit téměř perpetuum mobile na chov prasat. Výzkum dopadl celkem dobře, jen bohužel produkované vepřové maso bylo nepoživatelné. I bez této recirkulace krmiva se několik komplexů postavilo a některé jsou s různými modernizacemi provozovány dodnes, jako to mu je u BPS Albrechtice. Tato BPS je zvláštní i systémem míchání, který probíhá bez míchadel, jak tomu je u běžných technologií. Míchání je zabezpečeno tlakem vznikajícího bioplynu, který vytváří rozdíl hladin ve fermentoru rozděleném na dvě komory. Jakmile se rozdíl hladin zvýší na předem nastavenou mez (v tomto případě 4 m) dojde k otevření ventilu na plynovém potrubí, tlaky se srovnají a hladiny se za silného doprovodného jevu v podobě chvějící se celé stavby vyrovnají, a dojde tak k zamíchání obsahu. Sedět na fermentoru v době míchání je opravdový zážitek. Nicméně z výroben dusíkatého hnojiva nepřežila v provozuschopném stavu do dnešních dnů ani jedna instalace, i když pozůstatky po této technologii jsou ještě patrné například u BPS Kladruby a Šebetov.

Sametová revoluce také zapříčinila, že některá zařízení ani nebyla dokončena. Tak tomu bylo například u BPS Smiřice, kde stojí torzo projektu Gigant – dost možná největší „bioplynky“ s výrobou hnojiva, která kdy měla být postavena. Původně určené budovy k chovu prasat tak dnes slouží ke snáškovému chovu slepic. Nastala bioplynová doba temna.

Bioplynový vítr z Německa

Až dlouho po revoluci k nám začala pronikat myšlenka zemědělských bioplynových stanic z Německa. Pauza ve výstavbě BPS trvala 14 let. Za tu dobu se technologie značně změnila, zjednodušila a zlehčila. Cena železa způsobila ústup od původní masivní svařované konstrukce fermentorů k lehčím montovaným konstrukcím a betonovým jímkám.

Ustoupilo se i od ideálních tvarů pro míchání a proces fermentace, jakým se považoval tvar vejce, k jednodušším a levnějším tvarům klasických nádrží. V ČR se ještě v tomto období ukončil i světově unikátní projekt na využití slamnatého hnoje k produkci bioplynu pomocí speciálně vyvinuté technologie vsázkových fermentorů.

Šlo o veliké koše, které se naplnily hnojem a přikryly plynotěsně víkem. Pak stačilo chvilku počkat, až se spotřeboval vzduch uvnitř košů procesem aerobní fermentace (kompostováním) a nastaly anaerobní podmínky pro vznik bioplynu. Bohužel se občas stalo, že čekání na bioplyn bylo úplně marné. Každopádně tento způsob startování se dnes používá u některých daleko pokročilejších technologií využívajících jako vstupní substrát pouze tuhou biomasu.

V České republice tak vznikly dvě bioplynové stanice na slamnatý hnůj, a to ve Slavkově u Brna a v Jindřichovicích. Obě jsou dnes mimo provoz. První novodobou „bioplynkou“ zahajující bioplynovou renesanci v ČR byla BPS v Letohradě. Vznikla v roce 2004 úpravou skladovacích nádrží na kejdu a disponovala elektrickým výkonem 22 kW. Ten byl záhy navýšen na současných 72 kW.

Skutečným spouštěčem výstavby BPS byla diskuze o nově připravovaném zákonu na podporu obnovitelných zdrojů. V rámci této diskuze přišlo i revoluční cenové rozhodnutí Regulačního úřadu, které stanovilo zvýšenou výkupní cenu pro OZE ještě před platností zákona č. 180/2005 Sb. Základní myšlenkou nové cenové politiky a zákona o podpoře OZE bylo nastartovat tuto část energetiky doposud nazývanou jako alternativní.

Myšlenka vycházela z celosvětových diskuzí o úspoře emisí a zvýšení energetické účinnosti a úspoře paliv, převážně těch fosilních. Obnovitelné zdroje měly nahrazovat ty zastaralé na uhlí. Bohužel výsledek je takový, že obnovitelné zdroje se (a to je dobře) staví, ale zároveň se ty uhelné s velkými náklady na opravy udržují při životě.

Tím vzniká přetlak elektřiny v síti, klesá cena a velká energetika omezuje a tlačí na malé OZE. Podpora výroby zelené elektřiny navíc měla zajistit využití pro volnou zemědělskou půdu, která pod dotacemi byla uváděna do klidu. A také měla přinést stabilitu a diverzifikaci do zemědělství.

Podpora opravdu nastartovala výstavbu moderních bioplynových stanic, které se staly pro zemědělce nástrojem pro vylepšení cash flow a přinášela mnoho synergií se živočišnou a rostlinnou výrobou. Pro další urychlení výstavby byly zavedeny investiční podpory, a to hned z několika programů spadajících pod Ministerstvo průmyslu a obchodu ČR a také Ministerstvo zemědělství ČR.

Z roku 2007 je jeden vzorový příklad bioplynové stanice, která se postupným budováním a využíváním energetického potenciálu stala součástí komplexu, který zaměstnává 25 lidí. Tento projekt, a nejen ten, je důkazem, že bioplyn rozvíjí venkov a že původní myšlenky zákona o podpoře OZE byly správné.

Zemědělci bioplyn přijali nadšeně

Jak se zvyšoval počet instalací a přibývaly zkušenosti, rostl i zájem o BPS. Přestože nejde o obor se zázračnou návratností, což dokazuje malý zájem subjektů zabývajících se investičními příležitostmi, zemědělci se do něj nakonec pustili s vervou. Dokonce růst instalovaného výkonu nabyl takových rozměrů, že se stal trnem v oku velké energetiky a průmyslu.

Tato odvětví začala volat po útlumu. Důvodem bylo snižování ceny silové složky na jedné straně a zvyšování příspěvků na KVET a OZE v konečné ceně elektrické energie. Proto byl novelizován a změněn původní zákon o podpoře obnovitelných zdrojů na zákon o podporovaných zdrojích, kde se již objevuje podpora i jiných zdrojů energie.

Následně další novela v roce 2013 zastavuje podporu OZE úplně. Přitom šlo o zbytečný legislativní tah, protože již změna zákona v roce 2012 zajistila dostatek záchytných mechanizmů pro korekci rozvoje, což se projevilo v roce 2013. Došlo také ke změně podpory, která byla snížena v části na produkci elektrické energie a zvýšila se v části využití tepla.

Jde o krok správným směrem, protože takto nastavená podpora motivuje k maximalizaci využití tepelné energie, která často bývá mařena v chladičích, tak jak tomu je ve větším měřítku třeba u jaderných zdrojů. Dnes můžeme konstatovat, že je v ČR cca 430 bioplynových stanic s instalovaným výkonem 333 MW, a to včetně čistíren odpadních vod. Další vývoj oboru by měl směřovat k instalacím s maximálním využitím energií v místě výroby s orientací na využití odpadů, vedlejších produktů a exkrementů.

Budeme pokračovat jak ve společných diskuzích a hledání nejvýhodnějšího způsobu podpory dalšího rozvoje bioplynu, tak ve vysvětlování, že bioplyn rozvíjí venkov. Nejde totiž jen o podporu výroby elektrické energie, která je dnes nesmyslně směřována i do výroben využívající fosilní paliva, včetně kogenerací na zemní plyn. Bioplyn tak prohrává v přímé konkurenci v místech, kde se zvažuje výstavba kogenerace na zemní plyn. Přitom jde o úplně stejnou technologii s úplně stejnými parametry produkované energie.

V takových případech je nepochopitelné, že je výhodněji podporován zemní plyn.

Peníze na podporu tak končí tam, kde dochází ke zvýšení závislosti na dovozech zemního plynu a navíc se podporuje výroba elektřiny, které je nyní na trhu dostatek. Část těchto peněz odteče z ČR v podobě platby za plyn a vyprodukovanou energii pak vyvážíme do zahraničí.

Přitom by za stejné peníze mohla být podpořena lepší využitelnost stávající výroby z lokálního obnovitelného zdroje. To je možná budoucnost bioplynu a zároveň téma pro další článek.

Závěrem je tedy nutno konstatovat, že bioplyn se stal co do velikosti i významu plnohodnotným průmyslovým oborem, který způsobil významný nárůst investic do zemědělství a do regionálního rozvoje. S každou bioplynovou stanicí přibylo pracovních příležitostí a to jak během výstavby, tak hlavně při samotném provozu.

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