Shrnutí a vývoj situace výmladkových plantáží rychle rostoucích dřevin pro produkci biomasy v ČR a ve Švédsku

Úvod

V posledních dvou desetiletích se v západní Evropě (zejm. Švédsku, Velké Británii, Rakousku a Německu) a také v některých oblastech Severní Ameriky začíná na stále větší rozloze zemědělské půdy testovat a i prakticky využívat nová forma zemědělského hospodaření využívající tzv. rychle rostoucích dřevin. To jsou v našich klimatických podmínkách zatím hlavně vybrané klony topolů (Populus sp.) a vrb (Salix sp.). Jejich porosty jsou v češtině nejčastěji označovány jako výmladkové plantáže rychle rostoucích dřevin (RRD), případně energetické plantáže nebo energetický les (anglicky: short rotation coppice, energy plantation, energy forest). Nedílnou součástí tohoto systému jsou i reprodukční porosty určené k produkci sadebního materiálu označované jako matečnice RRD. Produktem plantáží RRD je (dřevní) biomasa nejčastěji ve formě štěpky využitelná hlavně jako palivo (k vytápění, sdružené výrobě tepla a elektřiny), ale i jako průmyslová surovina (výroba tekutých biopaliv, farmak, konstrukčních materiálů).

V České republice vznikla první výmladková plantáž v roce 1994 v Hřebči-Peklově. Od té doby narůstala jejich rozloha poměrně pomalu, přestože bylo od roku 2000 možno získat dotaci na založení porostů (NV 505/2000 Sb. od MZe). Pomalý rozvoj plantáží také neumožnil zvýšení efektivity pěstování (s větší rozlohou a efektivnějšími pěstebními a sklízecími technologiemi), a proto se kalkulovaná cena vyprodukované štěpky pohybovala nad tržní cenou hnědého uhlí. Prudký nárůst zájmu o biomasu v minulém roce (zejména ze strany ČEZu) vedl nepřímo také ke zvýšenému zájmu o záměrnou produkci biomasy včetně výmladkových plantáží. Tento trend je možno potvrdit například rozlohou plánovaných letošních výsadeb, které mohou být podle našeho odhadu minimálně 2-3x vyšší než v předcházejících letech. Na rozdíl tak od našich očekávání, že k rozvoji výmladkových plantáží RRD dojde v horizontu 5-10 let, se zdá, že tomu může být i dříve a možná i ve větším rozsahu než v západoevropských zemích.

V tomto příspěvku se zabýváme podrobněji také fungováním švédského modelu "výmladkového plantážnictví", který by mohl posloužit jako inspirace pro zájemce z ČR. Ke komerčnímu (tržnímu) rozvoji výmladkového plantážnictví ve Švédsku došlo v posledních deseti letech. Vysazování porostů probíhalo ve středním a jižním Švédsku od počátku 70.let 20.století a v současnosti se pěstuje na 16000 ha vrbových výmladkových plantáží. Výmladkové plantáže dodávají biopalivo - štěpku pro místní výtopné soustavy. Celkem zajišťují cca 1-2 % spotřeby biopaliv Švédska. Cena dřevěné vrbové štěpky je asi 13 EUR/MWh, což je rovnocenné se štěpkou dodávanou lesnickým průmyslem.

Stav výmladkového plantážnictví v České republice

V ČR se do minulého roku rozloha plantáží zvyšovala jen zvolna (cca 5-10 ha za rok) a podle našich odhadů je celková rozloha někde mezi 30-40 hektary. V tomto roce se však zájem o zakládání zvýšil prudce na 70 ha evidentně pod vlivem státních podpor a dotací pro obnovitelné zdroje a rozvoj venkova (zejm. výkupní ceny elektřiny, dotace z HRDP).

První výmladkové plantáže RRD byly u nás zakládány soukromými subjekty v letech 1994 a 1995 pod vlivem příznivě se rozvíjející praxe využívání biomasy zejména v Rakousku a částečně i sousedním Německu. Z Rakouska - od nevládní organizace Internationale Vereinigung zur Förderung nachwachsender Rohstoffe/Energiepflanzen e.V. (INE) - pocházel i první sadební materiál (např. i známé "Japany") a postupy při zakládání a pěstování výmladkových plantáží.

Z dnešního pohledu je možné říci, že tyto plantáže např. v Unhošti, Neznašově a Nové Vsi, předběhly svou dobu, neboť pro jejich fungování chyběly mnohé předpoklady - např. ověřený sortiment RRD, mechanizace sklizně, efektivní metody zakládání a pěstování, odbyt pro biomasu, ale zejména legislativní a dotační rámec, který by nově vznikajícímu oboru nebo komoditě pomohl dostat se do tržního fungování, jako je to obvyklé u ostatních plodin. Přesto však sehrály významnou roli osvětovou a některé z nich dnes fungují jako důležité matečnice - zdroje sadebního materiálu - řízků.

Výzkum výmladkových plantáží RRD, který u nás započal v roce 1994 v rámci projektů výzkumu biomasy zadávaných MŽP, byl v té době ještě v počátečních fázích a nemohl potřebné informace praxi i ministerstvům poskytnout. První předběžné výsledky testování klonů RRD a pěstování výmladkových plantáží (po 4-5 letech) byly publikovány ve výzkumných zprávách a byly okamžitě využity k formulování prvního dotačního titulu (Nařízení vlády 505/2000 Sb.) a metodiky pěstování.

Druhá skupina plantáží vzniká v období 2000-2003. Nárůst rozloh je však menší než se očekávalo s ohledem na příznivé podmínky dotace. Ty byly nastaveny tak, že měly zcela nebo z velké části pokrýt náklady na založení porostů (produkčních i reprodukčních). Jedním z důvodů pomalého rozvoje byla skutečnost, že o tento způsob hospodaření neprojevily zájem velké zemědělské podniky nebo vlastníci půdy, které odrazovala zejména povinnost vyjímat ornou půdu k jinému využití, což by v důsledku znamenalo nemožnost získávat dotace na zemědělskou půdu po vstupu do EU. Dalšími bariérami byly například vysoká cena za sadbu (řízky) - nasazená producenty na 3-5 Kč, dále chybějící odbyt (odpadní štěpka byla levnější) a již zmíněné chybějící technologie sklizně pro větší rozlohy.

I přesto výzkum i praxe v tomto období dosáhly výrazných pokroků, které posunuly problematiku výmladkových plantáží blíže k praktickému zemědělskému hospodaření:

• Dotváří se legislativní a dotační rámec (zákon o sadbě a osivu č. 219/2003 Sb., dotace v rámci Horizontálního programu rozvoje venkova - HRDP).
• Specifikuje se sortiment RRD (19 topolů a 25 vrb) a zpřesňuje se jejich rajonizace.
• Rozšiřuje se rozloha a produkce matečnic (v roce 2004 je možné vyprodukovat více než půl milionu řízků doporučených klonů) a plantáží.
• Propracovávají se jednotlivé fáze pěstování zejm. zakládání plantáží a podle nich se zpřesňuje ekonomická kalkulace ceny výsledné štěpky.
• Zlepšuje se osvěta a znalosti odborné veřejnosti (je vydána specializovaná publikace, pořádá se mnoho seminářů) - podrobnější informace o pěstování v českých podmínkách najdete na www.vukoz.cz (www.vukoz.cz/vuoz/biomass.cz).

Je tedy zřejmé, že vývoj v posledních letech přibližuje výmladkové plantáže velmi blízko k ekonomicky rentabilnímu hospodaření. V případě vyřešení sklizňové technologie (např. pronájmem nebo úpravou stávajících kombajnů) nebo při růstu cen ostatních paliv je možné očekávat nárůst rozlohy výmladkových plantáží RRD v ČR v horizontu 2-5 let. Dosažení maximálního rozvinutí jejich potenciálu (104-105 ha) by bylo podle našeho odhadu možné v horizontu 10-20 let v případě příznivého ekonomického vývoje a s ohledem na technické a biologické bariéry (mechanizace výsadby, produkční schopnosti matečnic atd.).

Při propočtech ekonomické efektivnosti projektů využívajících biomasu a při rozhodování o jejich realizaci tvoří cena paliva (např. štěpky z výmladkových plantáží) jeden z klíčových vstupních parametrů. Jednou z možností, kterou lze využít pro modelování scénářů možného vývoje cen biomasy, je použití ekonomických modelů plantáží rychle rostoucích dřevin. Tyto plantáže představují potenciálně významný zdroj cíleně pěstované biomasy a lze je použít jako jeden z referenčních údajů. Vypovídací schopnost dosavadních propočtů o ceně biomasy z plantáží, provedených metodikou minimální ceny jednotky produkce je však do určité míry omezena, a to chybějícími zkušenostmi z realizace rozsáhlých ploch plantáží a zkušeností s mechanizovaným zajištěním sklizně. I přesto se ukazuje, že je pravděpodobně reálné dosáhnout cenové úrovně 100-120 Kč/GJ v palivu (štěpce), ovšem při zachování minimálně stejné míry dotační podpory, jaká je platná v současnosti.

V nejbližších letech by motivačním prvkem pro zakládání větších rozloh výmladkových plantáží mohl být zájem o nákup biomasy od větších energetických subjektů (teplárenské společnosti, ČEZ), který vede k regionálnímu nedostatku odpadní biomasy (z dřevozpracujícího průmyslu) a následně k růstu její ceny. Například zájem ČEZ o nákup 135.000 tun biomasy (surová hmotnost) v minulém roce způsobil regionálně nárůst ceny dřevní štěpky až o 40 %.

Další odběratelem biomasy výmladkových plantáží by měly být menší zdroje - obecní a podnikové výtopny a kotelny do 10-15 MW výkonu. Z hlediska efektivity využití energie z biomasy je její spalování pro výrobu tepla nebo pro kogeneraci (teplo+elektřina) lepší, neboť je dosahováno vyšší účinnosti. V těchto projektech také dochází k lepšímu přerozdělování ekonomických a sociálních přínosů biomasy jako místního obnovitelného zdroje energie. Jako příklad je možno uvést obecní výtopnu v Dřítni (2 x 1MW), která využívá zatím jako doplňkové biopalivo štěpku z výmladkové plantáže Nová Ves. V současnosti je plantáž rozdělena do 3 částí a je možno ji sklízet každoročně. Ke sklizňovým pracem jsou využívány místní pracovní síly (v zimě) a příjmy z prodeje štěpky získává zemědělské družstvo. Příznivou cenu tepla udržuje obec získáváním levné odpadní biomasy v regionu (lesní odpad, parková zeleň atd.).

Švédský model fungování výmladkových plantáží vrb

Ve švédské bioenergetice jsou ve výmladkových plantážích užívané výhradně vrby, které přináleží k druhu Salix viminalis L. (v. košíkářská), jenž je v přírodě obecně křovinatý a roste 5-7 m do výšky s četnými letorosty (výmladky). Všechny nové vrbové plantáže využívají nejnovější odrůdy, které jsou produktivnější a mají větší odolnost proti škůdcům a chorobám (viz dále). Tyto faktory přispívají ke stabilnějším sklizním. Donedávna zde byl nedostatek mrazuvzdorných odrůd potřebných v některých částech Švédska. Odrůdy Gudrun a v menším rozsahu Tora mohou být využity na plochách s větším nebezpečím mrazů.

Hlavní "boom" v sázení vrb probíhal ve Švédsku v polovině 90.let 20.století. Zisk z obilovin byl nízký a dotace pro pěstování vrb poměrně vysoké. V průběhu 90. let dostávali farmáři pobídky k pěstování vrb od Družstva švédských farmářů (The Federation of the Swedish Farmers Coops - SFC) a mnoho farmářů sázelo vrby na mnoha místech, úrodných i neúrodných. Pokles výsadeb způsobilo kolem r. 1996 rozhodnutí EU ohledně programu CAP (common agricultural policy), které přimělo farmáře odstoupit od mnoha dalších výsadeb. V tomto období roční úroveň výsadeb poklesla z 2000 ha na 200 ha ročně. Mnoho farmářů a menších pěstitelů ztratilo zájem o tuto činnost a 10-15 farmářů, kteří produkovali řízky, vypovědělo své služby.

Po nějakém čase se ekonomika pěstování vrb výrazně zlepšila ve srovnání s jinými zemědělskými plodinami, k čemuž mj. přispěla zvýšená poptávka po bioplynu, ať již od velkých či malých výtopen. Cena dřevěné vrbové štěpky velmi vzrostla, ale mnoho farmářů si stále zachovává svůj negativní vztah k vrbám z doby předchozích omylů v resortu a může trvat ještě značnou dobu než bude obnovena jejich důvěra.

V současnosti je většina produkce vrbové štěpky Švédska založena na soukromých farmách, ale je administrována přes SFC a řízena prostřednictvím soukromé firmy Agrobränsle AB. Ta má uzavřené kontrakty s 1250 pěstiteli vrb, propojuje zpracovatele s uživateli, aby se zajistilo efektivní využití produkce. Firma se stará o sklizeň a dodávky dřevěné štěpky do přilehlých místních výtopen.

Jako plodina vrba pokrývá kolem 0,5 % celkové orné půdy Švédska např. v průběhu zimy 2002/03 bylo sklízeno cca 3000 ha, což zabezpečí asi 200 GWh energie. Průměrná úroda byla 17,5 tun sušiny/hektar v regionu centrálního Švédska a 21 t sušiny/ha v jižním Švédsku. Většina plantáží rostla po dobu 4-5 let před sklizní, takže roční úroveň úrody byla mezi 4-5 t S/ha.rok. V roce 2003 byla sklizeň provedena na zhruba 500 lokalitách, včetně řady míst s nízkou úrodou, která měla významný vliv na celkové sklizňové údaje. Na nezaplevelených přihnojovaných plantážích je možné produkovat více než 10 t S/ha.rok.

Nové výsadby plantáží také již obsahují nové odrůdy od Agrobränsle AB, které budou sklízeny v kratším intervalu 3-4 let neboť jsou mnohem odolnější než starší klony. Nové odrůdy, jako např. Tora, prokázaly skvělé výsledky. Agrobränsle má dlouhodobý cíl zvětšit území pro pěstování vrb ve Švédsku na 30.000 ha v roce 2010 a další zvýšení na 200-300.000 ha v následujících dekádách.

Mimo území Švédska firma Agrobränsle rozvíjí trhy ve Velké Británii, Polsku, Německu a v Pobaltí, kde je zájem pokračovat ve švédském vzoru. Firma rovněž řídí šlechtitelský program vrb převzatý od Svalöf Weibull AB, počínaje 1.1.2002. Původní vrbové odrůdy jsou nyní obchodovány přes Agrobränsle.

Společnost rovněž provádí rozmetání splaškového kalu jako hnojiva na sklízených vrbových plantážích. Použití kalu je často koordinováno v přidružených smlouvách s městy a obcemi jako integrace odpadu v rámci energetických projektů.

Specifika švédského pěstebního postupu

Pěstební postupy výmladkových plantáží v ČR a Švédsku jsou v principu podobné. Podrobnou metodiku pěstování v našich podmínkách můžete najít v naší osvětové publikaci Biomasa - obnovitelný zdroj energie v krajině (Weger, Havlíčková, 2003). Ve Švédsku, ale vzhledem k dlouhé praxi existují některá zajímavá specifika, které uvádíme dále.

Sadební materiál se v 90% případů připravuje v dlouhých prýtech (prutech) s délkou 1,2-2,4 m. Dlouhé pruty jsou svázány dohromady a obvykle zahrnují 100 m. Svazky jsou baleny v boxech obsahujících cca 4400 m materiálu ke skladování a následné dodávce. Každý box postačuje pro 2-hektarovou plantáž. Veškerý materiál je posuzován z hlediska kvalitativních záruk a kontrolován ohledně vzrůstové síly, mechanického poškození a tloušťkových limitů (ne méně než 8 mm v horní části a ne silnější než 22 mm u patky) než je umístěn do chladíren. Pokud je zjištěno něco nesprávného na materiálu, pak je uplatněna sleva u producenta a v extrémních případech je materiál vyřazen.

Výsadba: Agrobränsle organizuje umístění plantáží a radí farmářům ohledně přípravy plochy před sázením. Firma posuzuje, zda je plocha vhodná pro kultivaci vrby z hlediska své velikosti a zda jsou v okolí silniční komunikace pro transport sklizené dřevěné štěpky. Výsadba se provádí prostřednictvím mnoha kontraktorů.

Sklizeň je zajišťována rovněž mnoha kontraktory. Ve Švédsku je nyní v provozu 7 sklízecích strojů Claas Jaguar - upravené kombajny na kukuřici s hlavicemi upravenými specielně pro použití na vrbu. Vzhledem k tomu, že "vrbový průmysl" je stále nerozvinutý, tak výrobci větších strojních zařízení málo investují v této oblasti. Agrobränsle často vylepšuje své vlastní strojní vybavení např. nový typ hlavice, ve které mechanické komponenty byly nahrazeny hydraulickými, které umožňují sklízet i objemnější kmeny např. v postranních řadách z důvodu krajového jevu.

V průběhu sklizně je vrba řezána, štěpkována a hned nakládána na valník jedoucí paralelně nebo připevněný ke sklízeči. Pak je štěpka transportována k nákladnímu kamionu nebo do jiných skladovacích ploch. Minimálně 2 traktory a valníky jsou potřeba pokud má sklízecí stroj pracovat nepřetržitě. Často je možné sklízet na nezamrzlé půdě, ale některá pole mohou být příliš promáčená a měkká pro sklízení. V takových případech je logickým řešením mít namontovány pásy na kombajnu, traktoru i valníku, ale takový systém zatím není plně vyvinut.

Vyrobená dřevní štěpka je prodávána do oblastních výtopen. Ekonomický zisk ze sklizňových postupů je velmi závislý na tom, jak jsou sklizňové stroje a transport koordinovány. Jiným důležitým úkolem je vyvážit dodávky dřevěné štěpky výtopnám s odpovídajícím areálem pro rezervní skladování. Další výzkumy a vývoj v této oblasti je potřebný k nalezení optimálního systému.

Produktivita vrbových plantáží a výnosy pěstitelům se zvýšily při využití kalu z ČOV jako hnojiva. Aplikace kalu není povolena u potravinářských plodin a jeho likvidace na skládkách je pro města/obce velmi nákladná. Řada měst i obcí se vydala cestou smluv s Agrobränsle, kde jejich splaškový kal je využíván na sklízených vrbových plantážích. Většina nových plantáží začleňuje specifický kontrakt pro využití kalu. V průběhu let 2002-3 kolem 50% sklízených plantáží bylo hnojeno kalem (téměř 1500 ha).

Poptávka po vrbové dřevěné štěpce je hlavně regulována cenou a disponibilitou. Různé typy dřevitých biopaliv byly k dispozici na "trhu" po mnoho let a byl zde nadbytek paliva kvůli importu odpadového stavebního materiálu, kalamitního dřeva a nadprodukce těžebních zbytků v lesnictví. Potřeba biopaliv nyní vzrostla a případné omezení jejich disponibility bude ovlivňovat uživatele ve prospěch uzavření dohod s více dlouhodobými kontrakty s producenty. Tato situace bude napomáhat růstu ceny vrbové dřevěné štěpky a pomůže pěstitelům vrby k zvětšení jejich výnosů.

V současnosti je dotace na sadbu vrby 5000 SEK/ha (kurz 1 SEK=3,569 CZK k 31/12/2003). Výsadbová dotace je extrémně důležitá pro přesvědčení skeptických farmářů k vysazení kultury. Nicméně, jakkoli výsadbová dotace pomáhá farmářům v jejich rozhodovacím procesu, je nepravděpodobné, že by měla rozhodující roli v celkové ekonomice pěstování vrby. Vrby se dokázaly výhodně srovnat s jinými zemědělskými plodinami.

Výzkum: Švédská Národní Energetická Správa (SNEA/Energimyndigheten) je odpovědná za organizování různých výzkumných programů k zvýšení využití obnovitelné energie ve Švédsku. Jeden z těchto programů "Pevná biopaliva z orné půdy, 2000-2003" má celkový rozpočet 4,4 mil. EUR na 4 roky. Kolem 30 různých projektů, převážně orientovaných na vrbu, je nyní financováno. Většina z projektů se soustřeďuje na základní výzkum, ale část se týká více aplikovaných témat jako např. technického zdokonalení strojního vybavení.

Literatura:

• Larsson, S. (2003): Presentation of Agrobränsle, Sweden
• Weger, J. - Havlíčková, K. (2002): The first results of the selection of woody species for short rotation coppices in the transitional oceanic-continental climate of the Czech Republic. 107-110 pp., Twelfth European Conference Biomass for Energy, Industry and Climate Protection, Amsterdam, ETA Florence, ISBN 88-900442-5-X.
• Weger, J. - Havlíčková, K. - Vlasák, P. (2004): Výzkum produkčních charakteristik taxonů dřevin příp.bylin vhodných pro cílenou produkci biomasy v různých půdně klimatických podmínkách ČR. - [Závěrečná výzk.záměru 0241/2003; depon. in: Knih. VÚKOZ, Průhonice].
• Weger J. (2002): Výběr energetických plodin pro různé stanovištní podmínky. - 87 p., ms. [Závěrečná zpr. projektu VaV320/3/99; depon. in: Knih. VÚKOZ, Průhonice].
• Weger J., Sladký V., Luňáček M., Hutla P. (2002): Ověřování efektivních agrotechnik plantáží energetických plodin. - 74 p., ms. [Závěrečná zpr. projektu VaV320/3/99; depon. in: Knih. VÚKOZ, Průhonice].
• Weger, J. - Havlíčková, K. a kol. (2003): Biomasa obnovitelný zdroj energie v krajině - 51 p.,. Osvětová publikace, VÚKOZ, Průhonice.
• Weger, J. (2003): Produkce biomasy pro energetické účely a využití dřevin na zemědělské půdě- http://www.silvarium.cz/lesprace/03/03/clanek12_biomasa.html, Lesnická práce 82 č.3, Praha.
• Weger, J. (2003): Pěstování výmladkových plantáží rychle rostoucích dřevin (RRD) na zemědělské půdě - http://www.silvarium.cz/lesprace/03/03/clanek13_biomasa.html, Lesnická práce 82 č.4, Praha.

Vznik tohoto článku umožnil grant Nadace Sluníčko číslo 5/03.

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