Kapalná biopaliva – cíle a perspektivy

Podpora biopaliv je v rámci Evropské unie určována směrnicí 2003/30/ES o podpoře biopaliv a jiných paliv z obnovitelných zdrojů v dopravě a směrnicí 2003/96/ES o harmonizaci rámce Společenství pro zdanění energie a elektřiny. Tato směrnice ponechává členským státům relativně velkou míru volnosti pro rozhodování, jakým způsobem přistoupí k plnění indikativních cílů stanovených první ze zmíněných směrnic, poměrně důkladně však upravuje podmínky, za nichž je možné poskytnout daňové zvýhodnění těmto palivům. Na základě směrnice o biopalivech se stanovují vnitřní indikativní cíle využití biopaliv následovně:

• 2% podílu energetického obsahu biopaliv pro rok 2005
• 5,75% podílu energetického obsahu biopaliv pro rok 2010
• 10% podílu energetického obsahu biopaliv pro rok 2020¹

Dle novely zákona 86/2002 Sb., o ochraně ovzduší, je stanovena osobám uvádějícím motorové benzíny a naftu pro dopravní účely na trh od 1. září 2007 a v roce 2008 povinnost zajistit, že jimi uváděný objem paliv obsahuje 2 % biopaliv objemového podílu. Pro období roku 2009 je tato povinnost zvýšena na podíl 3,5 % objemového podílu pro bioethanol a 4,5 % objemového podílu pro MEŘO.

Novou podporou v oblasti biopaliv je přímá dotace pro pěstitele energetických plodin v maximální výši 45 Euro na hektar, kterou plně hradí Evropská Unie a administruje Státní zemědělský intervenční fond (SZIF).

V České republice podíl biopaliv na celkovém prodeji paliv v dopravě v roce 2005 dosáhl 0,05% podílu² , předpokládaný nárůst podílu biopaliv v následujících letech uvádí tabulka níže.

Tabulka 1: Minimální přepočtená spotřeba biopaliv (ktoe) v ČR v období 2007 – 2010 dle směrnice 2003/30/EC

Referenční hodnota (%)	2007		2008		2009		2010
	min	max	min	max	min	max	min	max
2	121	137	123	143	124	148
3,5	212	240
4,25			261	304
5					309	369
5,75					356	424	358	435

Zdroj: MPO: „Dlouhodobá strategie využití biopaliv v České republice“ – upraveno

Níže jsou čtenářům časopisu BIOM představeny jednotlivá kapalná biopaliva:

Surový rostlinný olej

Z olejnatých semen (v České republice zejména z řepky) se získává vylisovaný olej (kolem 35% – 40% hmotnosti semene). Rostlinný olej je ve srovnání s naftou hustší, jeho viskozita je vyšší. K použití ve stávajících motorech je potřeba jeho viskozitu snížit. Toho lze dosáhnout dvěma způsoby.

• chemicky – výroba MEŘO – methylesteru řepkového oleje
• tepelně – zahřátím rostlinného oleje se výrazně zvýší jeho tekutost

Rostlinný olej je z hlediska zpracování ekonomicky výhodnější a v důsledku ekologičtější než ostatní druhy kapalných biopaliv (nízká potřeba energie na výrobu). Nejvýhodnější je přímé využití surového rostlinného oleje jako náhrady nafty než jeho další zpracování.

Surový řepkový olej evt. ve směsi s dalšími olejninami je ideálním palivem. Na rozdíl od bionafty není rostlinný olej chemicky agresivní, a proto lze podíl rostlinného oleje jako paliva nahrazujícího naftu či bionaftu navýšit až na 100% (duální provoz 80% – 90%).

Při výrobě rostlinného oleje přímou cestou, jež se zjednodušeně skládá z operací: lisování, filtrace, příp. odkalení a tankování je vynaložená energie pouhých cca 3% energetického obsahu. Další výhodou je možnost decentrální výroby. Pro provoz vozidel na čistý rostlinný olej je nutná jejich přestavba.

Bionafta

Esterifikací, tj. substitucí metanolu (nebo etanolu) za glycerin obsažený v oleji, se získává metylester řepkového oleje (MEŘO), který má podobné vlastnosti a výhřevnost jako motorová nafta s tím, že jeho rozložitelnost v přírodě je několikrát rychlejší než u běžné nafty, což má význam pro ochranu životního prostředí, vodních zdrojů apod. Také emise jsou lepší. Pod názvem „bionafta“ se používá směs MEŘO s běžnou motorovou naftou. Z energetického hlediska vychází poměr vstupů a výstupů energie při pěstování řepky příznivě pouze, je-li současně energeticky využita i řepková sláma jako palivo a případně též vedlejší produkty z výroby MEŘO (spolu s využitím řepkové slámy jako paliva vychází příznivě poměr vstupů a výstupů energie při pěstování řepky v relaci cca 1:6). MEŘO má velký význam i jako chemická surovina.

Výroba MEŘO se skládá z operací: lisování, filtrace, esterifikace, čištění, destilace, kondiciování a výsledné čerpání a vynaložená energie na výrobu činí cca 17 % vlastního energetického obsahu. Bionafta se vyrábí především centrálně ve velkých centrálních výrobnách. Při produkci MEŘO vzniká glycerin, jehož je na trhu nadbytek.

Bioethanol

Z plodin obsahujících cukry a škrob, jako je obilí, řepa a brambory (ale i zelená travina, kukuřice) je možno biologickou fermentací a následným odstředěním a destilací získat vysokoprocentní etylalkohol (etanol), který může být použit jako doplněk do motorových pohonných hmot v poměru do 5% – 10 % bez problémů. Energetická návratnost alkoholu vzhledem k energetickým vstupům (zemní plyn a elektřina) je zatím velmi malá. Nová legislativa Evropské unie definující požadavek na minimální obsah obnovitelných paliv od roku 2005 dává určité naděje, že se bude etylalkohol ve velkém vyrábět do pohonných hmot i u nás.

Z důvodu chybějící legislativy je dosud 100% české výroby bioethanolu exportováno do zahraničí. Palivo E85³, jenž je rozšířeno v mnoha zemích jako Švédsko, Brazílie, apod., lze s minimálními úpravami a investicemi použít u 99% všech benzínových motorů. Velkou budoucnost má především výroba bioethanolu tlakovou hydrolýzou ze zbytkové celulózy a dalších druhotných surovin z výroby na bázi biomasy.

Předpoklad vývoje v oblasti kapalných biopaliv

Naplnění cíle 5,75%, resp. 10% podílu kapalných biopaliv na celkové spotřebě PHM v roce 2010, resp. 2020 představuje výrobu těchto biopaliv v celkové energetické hodnotě 23 PJ, resp. 40 PJ. Následující tabulka ukazuje alternativní možnosti dosažení tohoto cíle. Hodnoty jsou spočteny jako průměrné za předpokladu nenavyšující se celkové spotřeby PHM a stávajícího stavu technologií.

rok	cíl	MEŘO	bioethanol
	PJ	mil.hl při 50% produkci
2010	16,4	2,5	3,9
2020	28,5	4,4	6,8

zdroj: CZ Biom, 2007

Zpřesňující poměr ploch, na nichž budou pěstovány plodiny pro kapalná biopaliva, bude dán zejména:

• možnostmi osevních postupů ekonomikou
• pěstování v různých regionech
• strukturou vývozu kapalných biopaliv
• cenovou politikou v oblasti MEŘO a bioethanolu

Podstatný je způsob získávání kapalných biopaliv a účinnost jejich konverze a využití ostatních produktů. Jedná se o využití vedlejších produktů prvovýroby i výroby paliva, tj. zejména slámy, pokrutin, výpalků, ale i methanolu, glycerinu apod. Pro srovnání je možné uvést porovnání výroby 1 mil. hl bioethanolu:

Plodina	Množství (kt)	Osevní plocha (ha)
Pšenice	280	55 000
Cukrovka	1065	25 000

zdroj: VŠCHT Praha

Poznámka: S ohledem na půdně klimatické podmínky lze v ČR efektivně pěstovat cukrovku na rozloze cca 100 000 ha. Její celkový dosažitelný energetický potenciál je tak zhruba 4 mil. hl bioethanolu.

Závěr

Cílem politiky využívání kapalných pohonných hmot na bázi biomasy by měl být zejména vývoj a aplikace efektivnější technologie a komplexnější řešení výroby, aby bylo dosaženo co nejvyššího stupně energetické konverze a efektivního využití vedlejších produktů. V neposlední řadě je nutné hledat možnosti také v úsporách a změnách celého odvětví dopravy, jakožto největšího spotřebitele kapalných biopaliv.

¹ Indikativní cíl pro rok 2020 je zmíněn ve zprávě z ledna 2007 hodnotící situaci v zavádění biopaliv v členských zemích EU - COM(2006) 845 final: Biofuels Progress Report - Report on the progress made in the use of biofuels and other renewable fuels in the Member States of the European Union.
² Zdroj: COM(2006) 845 final: Biofuels Progress Report.
³ Bioethanol E85 je palivová směs složená z 85% ethanolu a 15% benzinu.

Článek byl převzat z časopisu BIOM.

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