Biomasa pro energetiku: šance nebo návrat zpět?

Světová ekonomika se bude muset v průběhu XXI. století vyrovnat s tím, že těžba fosilních paliv bude vstupovat do stále složitějších geologicko-báňských poměrů, že porostou enormně těžební náklady a posléze dojde k praktickému dočerpání zásob fosilních paliv. Přitom je zřejmé, že jak racionalizace spotřeby fosilních paliv jako primárních energetických vstupů pro palivo-energetický komplex, tak i racionalizace spotřeby (resp. využití) energetických médií pro finální spotřebu (elektřina, pára, topný plyn) má své určité meze, dané termodynamickými a stechiometrickými zákonitostmi, které nelze překročit. Je proto nutné i hledat možnosti vyššího využití zdrojů mimo okruh fosilních paliv a hledat a využívat zdroje relativně nové, resp. "dobře pozapomenuté".

Proto v posledních 20 - 30 letech stoupá zájem o využití slunečního záření v kolektorech (tepelných akumulátorech) a ve fotovoltaických zařízeních V řadě regionů s příznivými geografickými, geologickými a klimatickými podmínkami lze evidovat investice do zařízení, využívajících vodní energie, energie přílivu a odlivu, energie větru, geotermální energie.

Vyššímu a zejména plošnému využití vyjmenovaných samoobnovujících se (resp. obnovitelných) energetických zdrojů však brání, že tyto zdroje poskytují energetický tok o nízké hustotě (- jak je fyzikálně kvantifikována Poyntingerovým vektorem), což jinak formulováno znamená, že jsou náročné na zábor půdy. Diskusním pak zůstává další rozvoj jaderné energetiky na bázi uranových palivových článků. Futurologové kladou sice velkou naději ve využití vodíku, respektive jeho isotopů deuteria a tritia, jako zdroje energie uvolňované tzv. termojadernou fúzí. Zdá se však, že technologické a konstrukční problémy jsou natolik složité a náročné, že v praxi využitelné technické řešení je spíše záležitostí XXII. století.

Zájem výzkumu, vývoje, ale i hospodářské praxe, se proto v posledních zhruba dvaceti letech stále více zaměřuje i na energetické využití biomasy, a to jak na využití biomasy odpadní, tak i biomasy záměrně produkované pro energetické účely: tzv. energetických rostlin (jako např. africká rychle rostoucí tzv. slonní tráva Miscanthus, konopí, čirok aj.) a rychle rostoucích dřevin (to-poly, bříza aj.). Mimo uvedenou bilanční motivaci jsou zde i pohnutky ekolo-gické: Spalováním fosilních paliv se obohacuje atmosféra o oxid uhličitý, což prostřednictvím tzv. skleníkového efektu mohlo by dlouhodobě nepříznivě ovlivnit klimatické poměry. Při spalování biomasy se jen do atmosféry vrací podstatný díl oxidu uhličitého, který byl dříve atmosféře odebrán při fotosyn-téze sacharidů. Ekologickou motivaci má i zpracování obtížných exkrementů hospodářských zvířat na bioplyn, použitelný dále jako topný plyn - kde dosud získané poznatky jsou rekapitulovány v publikaci ŠOCHA a VRÁBLÍKOVÉ (1999)*.

V posledních letech stoupá zájem o pěstování tzv. energetických rostlin i proto, že v tom jsou spatřovány ekonomicky zajímavé možnosti jak využít ladem ležící zemědělskou půdu a jak přispět k využití (rekultivaci) ploch zbývajících po povrchové těžbě hnědého uhlí. Pro region severozápadních Čech tuto možnost diskutovali zejména VRÁBLÍKOVÁ a VRÁBLÍK (1999), VRÁBLÍKOVÁ et al. (1999)*.

Biomasa jako obchodované palivo a pohonná hmota

Z pohledu ekonoma je využití alternativních paliv především posuzováno podle výše nákladů jednotky (zařízení), které nakupované alternativní palivo využívá (obvykle k výrobě tepla, případně elektřiny). Jednorázově vynaložené investiční náklady se do těchto průběžných výrobních nákladů promítají formou odpisů, případně i formou finančních nákladů - úroků za přijatý úvěr, pokud investor nefinancuje výstavbu z vlastních zdrojů.

Zatímco ve fosilních palivech je obsah vody buď zanedbatelný anebo udržuje se na konstantní výši, obsah vody v biomase může kolísat v dost širokých mezích, v závislosti jak na původu, tak i na době a počasí v okamžiku sběru, sklizně či vyskladnění, případně v závislosti na tom, zda je biomasa nějak dodavatelem upravována (předsušována, dosušována). Kolísavý obsah vody a dalších balastních látek se pak projeví v kolísavé sypné váze paliva, a to pak zase není bez vlivu na dimenze skladového a kotelního hospodářství, přepravních nákladů a skladové režie. Problém dostatečného dimenzování skladovacích prostor a přepravních nákladů je v případě biomasy jako paliva o to důležitější, že oproti fosilním palivům jde o sezónně obchodovaný zdroj. (Tím není ovšem řečeno, že předzásobení fosilními palivy není bez problémů. Tak např. u uhlí je možnost samovznícení, jsou potíže při přepravě za mrazu atp. V zásadě však stupeň předzásobení fosilními palivy je výrazně nižší.) Proto pro podrobnější ekonomické propočty musíme vždy mít údaje o ceně a výhřevnosti paliva uvedeny ve vztahu k objemové jednotce (např. na 1 litr), z čehož by mělo být triviálně zřejmé, že se jedná o cenu a výhřevnost skutečného paliva "t.q.", nikoliv o údaje o sušině. V tomto kontextu je pak evidentní, jak zásadní význam pro ekonomii energetického využívání biomasy má volba vhodného typu výchozí rostliny či dřevin.

Vysoký energetický obsah etylalkoholu (výhřevnost 6,0 kWh/litr), který může být získán kvasnou technologií z biomasy (a to i z biomasy odpadní) vedl již ve dvacátých letech k praxi "ředit" jím motorový benzín. V Československu se ve třicátých letech prodávala a propagovala - abychom použili dobového označení - "národní pohonná látka" DYNALKOL, což byla směs 30 % benzinu, 20 % benzenu a 50 % etylalkoholu. Benzen se získával z tuzemského zdroje - kamenouhelného dehtu, etylalkohol z biomasy (brambor, zrní, ale i cukru a melasy) v lihovarech, které v důsledku rozpadu rakousko-uherského společného trhu měly nadbytečnou instalovanou kapacitu. Po Mnichově se však jeho výroba zastavila. V této souvislosti připomeňme informaci, která v listopadu minulého roku proběhla naším tiskem: Akciová společnost Unipetrol postaví poblíž Litvínova jednotku na 70 tisíc tun/rok kvasného etanolu ("bioetanolu"), který pak bude přidáván k pohonným hmotám. Surovinovou bází by bylo asi 240 tisíc tun obilí, získaných na zhruba 60 tisících hektarech půdy - s výhodou půdy získané rekultivací.

V osmdesátých létech přistoupila další, a to ekologická motivace: Produkty získané zpracováním biomasy jsou totiž obvykle dobře biologicky odbouratelné (problematika manipulačních ztrát a havárií!) a příznivý je i nízký obsah polycyklických aromátů v jejich spalinách. To vedlo k tomu, že z řepkového oleje (výhřevnost 9,5 kWh/litr) se začal vyrábět metylester kyselin řepkového oleje (výhřevnost 9,0 kWh/litr), používaný jako tzv. bionafta (a nebo také "zelená nafta") pro vznětové motory, případně k "ředění" běžné motorové nafty.

Spotřebitel, který si má vybrat mezi metylesterem kyselin řepkového oleje a běžnou motorovou naftou se ovšem jen výjimečně rozhoduje podle ekologického hlediska, ale jsou pro něho důležité cenové relace. (Ledažeby byl k používání bionafty zavázán nějakým speciálním nařízením, což by mohla být např. situace lesníků těžících v některých vodohospodářsky důležitých a rizikových lokalitách.) S poptávkou po bionaftě je na trhu konfrontována nabídka jejich výrobců. Cenou nabídky je cena, za kterou je spotřebiteli nabízena pohonná hmota u čerpací stanice ("pumpy"). Ta je ovšem ovlivňována výší daní, které platí finální spotřebitel: spotřební daní a všeobecnou daní z přidané hodnoty. Proto obvykle daňové úlevy pro ekologicky šetrné ("umweltfreundlich") výrobky jsou důležitým dílčím opatřením státní politiky ochrany životního prostředí.

Efektivnost investic sledujících využití či přepracování biomasy

Z podnikového hlediska při hodnocení investičních záměrů sledujících využití nejen biomasy, ale i ostatních obnovitelných zdrojů, postupujeme standardně: Vyčíslíme všechny kladné i záporné vlivy realizace a provozu investice na tok hotovosti (cash flow) a získanou časovou řadu salda cash flow vyhodnotíme alternativně:

1. diskontováním
2. výpočtem vnitřního výnosového procenta (IRR).

Negativně ovlivňují cash flow investiční a provozní náklady hodnocené investice. Pozitivně ovlivňují cash flow odpisy z nově pořízeného zařízení, případně odpadlé poplatky a pokuty za emise, případně odpadlé provozní a investiční náklady spojené s deponií či asanací odpadů a dobropisy či tržby za energetické zdroje (elektřinu, páru, bioplyn, paketované palivo) předávané (resp. prodávané) mimo hodnocený okruh.

V současnosti a prakticky celosvětově nutno konstatovat, že výrobní náklady elektřiny a páry získávané z obnovitelných zdrojů jsou obvykle výrazně vyšší než je cena, za kterou tyto komodity nabízejí na trhu firmy využívající fosilní paliva. Tuto skutečnost lze vysvětlit především stále ještě nízkým stupněm začlenění (internalizace) externalit do cen výrobků.

Externality definuje ekonomická teorie jako situace, kdy aktivita jednoho ekonomického subjektu přináší jinému ekonomickému subjektu buď určité náklady (externality negativní) anebo výnosy či výhody (externality pozitivní), aniž by za ně tento jiný subjekt byl odškodněn anebo za ně musel platit (podle charakteru externality). Externality se tedy bezprostředně nepromítají do kalkulace ekonomického subjektu, ale svými důsledky (a obvykle s určitým časovým odstupem) ovlivňují kvalitu a dimensi komparativních výhod či nevýhod daného ekonomického subjektu (firmy i jednotlivce). Typickými příklady negativních externalit jsou právě příklady z palivoenergetických výrob na bázi fosilních paliv: Doly a elektrárny znečišťují emisemi škodlivin atmosféru a vodní toky.

• Pro tyto škodliviny emitující firmy to např. znamená: náklady na čištění vzduchu a vody pro technologické účely, zvýšené náklady na antikorozivní ochranu a úklid (spad popílku).
• Zasažené obyvatelstvo trpí zvýšenou nemocností (ušlá mzda, náklady na léky atp.), má vyšší náklady na úklid a čistící prostředky, musí častěji vyjíždět za zotavenou mimo region atp.

Pro úplnost uveďme i příklady pozitivních externalit. Jsou obvykle uváděny situace tzv. bezúplatného "přelivu informací":

• Firma získává nové a pro ní užitečné technické a technologické poznatky ("know how") z veřejně publikovaných výsledků badatelského výzkumu, cestou využití informací publikovaných v odborné, patentové a firemní literatuře.
• K pozitivním externalitám vedou i situace, kdy firma využívá (opět bezúplatně) silnice postavené jinou firmou, zaměstná vyškolené a kvalifikované pracovníky, které "přetáhne" jiné firmě...).

V Československu v sedmdesátých a osmdesátých letech byla věnována pozornost vyčíslení sociálních nákladů (pojmenovaných jako náklady národní práce) jako jedné z motivací postupného zvyšování velkoobchodních a maloobchodních cen palivoenergetických zbožových položek. Po listopadu 1989 stála po jistý čas tato problematika mimo pozornost ekonomického výzkumu, avšak nyní je opět sledována v Českém ekologickém ústavu (autoři interních materiálů: J. Seják, J. Zeman, Kovář), a to v kontextu studia přímých a nepřímých dotací na paliva a energie a úvah o jejich dalším vývoji.

V SRN je identifikaci, kvantifikaci a peněžnímu ocenění palivoenergetických externalit věnována systematická pozornost Spolkem německých inženýrů (VDI) a odborným časopisem Energiewirtschaftliche Tagesfragen. Tato tématika je i předmětem zájmu Evropské unie a víceetapového výzkumného projektu "ExternE".

Pokud se omezíme jen na negativní externality související s emisemi škodlivin do ovzduší, můžeme pro hodnocení případů substituce konvenčních energetických zdrojů zdroji alternativními použít hodnot externalit, připisovaných 1 tuně emisi různých škodlivin v modelu GEMIS (Gesamt Emission Modell Integreiter Systeme), který byl vyvinut v Öko - Institutu v Darmstadtu (SRN) na základě objednávky hesenské zemské vlády. V ČR se aplikací tohoto modelu a rozšiřováním jeho databáze zabývá firma CityPlan v Praze.

V současnosti je možné konstatovat, že vlády prakticky všech států Evropské unie, ale i některé tzv. postkomunistické země se snaží různými postupy a s různou vehemencí o maximální začlenění (internalizaci) externalit do výrobních cen palivoobchodních zdrojů. To se pak projevuje jednak růstem velkoobchodních i maloobchodních zdrojů, ale i růstem daňového inkasa spojeného s finální spotřebou palivoenergetických zdrojů. Národohospodářské hodnocení této tendence není prozatím jednomyslné. Ať je pak jakékoliv, je zřejmé, že se tak vytváří cenové relace příznivé zejména pro lokální podnikatelské aktivity v oblasti energetického využití biomasy.

Literatura ke zhodnocení situace v ČR:

• SOUČKOVÁ H., VRÁBLÍKOVÁ J. (1999): Potenciál biomasy v regionu NUTS 2 Severní Čechy. In: Studia Oecologica VII., p.138 - 144. FŽP UJEP, Ústí nad Labem
• ŠOCH M., VRÁBLÍKOVÁ J. (1999): Výroba bioplynu jako systém produkce energie a ochrany životního prostředí. In: Studia Oecologica VII., p.153 - 158. FŽP UJEP, Ústí nad Labem
• VRÁBLÍKOVÁ J., VRÁBLÍK P. (1999): Rekultivace území po těžbě hnědého uhlí na lomu Most. In: Studia Oecologica VII., p. 6 - 19. FŽP UJEP, Ústí nad Labem
• VRÁBLÍKOVÁ J. et al.: Problematika obnovy krajiny po těžbě uhlí v oblasti Pařidelského laloku. In: Studia Oecologica VII., p. 20 - 46. FŽP UJEP, Ústí nad Labem

Tweet

Odpadové hospodářství: Pozitivní trendy a výzvy do budoucna

Novinky z Prodevalu: zkapalňování CO2, Valopur DFM a nová výrobní linka na jihu Francie

Regulace teploty plynových motorů

Bioplynová stanice s kogeneračními jednotkami TEDOM

Olej pro plynové motory – klíčová volba pro kogenerační jednotky