Sláma jako palivo - technické předpoklady a ekonomika

Článek vyšel ve sborníku k seminářům, které proběhly 23. a 24. 10. 2003 na veletrhu PRAGAAGRO. Další obdobný seminář o možnostech využití obnovitelných zdrojů energie se bude konat při příležitosti veletrhu ECO CITY.

Současný stav

Energetický potenciál spalitelných materiálů biologického původu ze zemědělské výroby, především stébelnin, zejména pak slámy obilovin, které se vyskytují v ČR a které většinou až dosud nebyly k energetickým účelům využívány, je značný. K nim jsou blízké i odpady z těžby a zpracování dřeva, eventuelně i z pěstění (probírek) lesa. Jejich společným znakem je značná rozptýlenost po území státu, avšak relativní blízkost a využitelnost v rámci venkovského osídlení a zemědělských podniků. Odhaduje se, že by mohly krýt 40 - 50 % výroby tepla pro vytápění bytů na venkově a sušárenské potřeby v zemědělství, respektive, že by mohly nahradit tímto podílem především hnědé uhlí.

V současné době zůstává nevyužita značná část produkce slámy ve stozích, kde postupně podléhá zkáze. Je to důsledek vysokého podílu obilovin na orné půdě, vysokého podílu bezstelivového ustájení dobytka a v neposlední řadě i omezení jeho chovu. V lesích leží nevyužito mnoho dřevního odpadu, který je zdrojem nemocí a škůdců lesa. Domovní odpad, jehož spalitelný podíl neustále v důsledku trvalého zlepšování obalů stoupá, se obtížně deponuje v ekologicky již neúnosných skládkách.

Obecně zatím není spalování biomasy rozšířeno tak, jak by odpovídalo přírodním podmínkám a technologickým možnostem a výrobnímu potenciálu našich výrobců spalovacích zařízení. Příčin tohoto stavu je více, jednou z nich je až dosud stále levná tradiční energie, která nedovoluje ekonomické využívání "netradičních zdrojů".

Hlavní zdroje energeticky využitelné biomasy v ČR (venkov)

Ve venkovských regionech, včetně menších měst, žije 40 % obyvatelstva, tj. asi 4 mil. obyvatel, na jednoho připadá 150 až 300 kg spalitelného odpadu za rok, tj. asi 0,4 až 0,8 kg za den. Spalitelný odpad z obchodů, podniků a staveb činí asi 1 mil. tun. Celková těžba z lesů v ČR činí v posledních letech 10 mil.m³ dřevní hmoty (v hroubí bez zbytků ponechaných v lese). Podle současného odhadu lze v nejbližší budoucnosti energeticky využít 1,25 mil tun těžebního odpadu později až 1,6 milionu tun.

Celková výroba slámy obilovin činí v posledních letech cca 10 mil. tun, výroba řepkové slámy činí přes půl mil.tun. Pro energetické účely lze zpracovat asi 2,5 mil tun slámy.

Podle až dosud zpracovaných podkladů lze pro venkovské regiony počítat v nejbližších letech s tímto maximálním množstvím spalitelných druhů biomasy:

odpadové dřevo z lesů	1,25 mil.tun
sláma obilovin a řepky	2,50 mil.tun
rychlerostoucí dřeviny
a energetické plodiny	2,35 mil.tun
komunální odpad	1,50 mil.tun
ostatní spalitelný odpad
(průmyslová výroba	1,00 mil.tun
celkem	8,60 mil.tun

Jakou biomasu využít jako palivo

Dřevo je sice palivem místního významu, ale vozí se na relativně velké vzdálenosti 15 - 60 km. V našich úvahách slámu považujeme za palivo produkované v místě spotřeby. V drtivé většině případů se nemusí vozit na vzdálenost větší než 2 km (maximálně do 5 km). Mluvíme však o zásobování místních zdrojů s tepelným výkonem do 2 MW. Reálná cena slámy po sklizení a dopravě do skladu se blíží 600 Kč/t, po skladování a další dopravě asi 800 -1100 Kč/t. Cena lesní štěpky se pohybuje podle místa spotřeby, to znamená po následujících operacích, sběr odpadů po těžbě, přiblížení, štěpkování, doprava, kolem 1000 Kč/t a po skladování a další dopravě kolem 1150 - 1300 Kč/t. Cenu uvažujeme se ziskem pro výrobce asi 10%, nepočítáme DPH. Pro individuální vytápění menších provozů, kde lze využít automatizované kotle na štěpku lze vytápění dřevními odpady doporučit, neboť cenově konkurují hnědému uhlí. Trochu jiná situace je u centrálních výtopen, kde je nutné mimo kotle a kotelny započítat do nákladů tepelnou síť s předávacími stanicemi a mnohdy i zcela nový sklad paliva. Centralizovaným systémům zásobování teplem (CZT) se budeme věnovat dále.

Ekonomické možnosti investorů

Na základě rozboru podkladů již vybudovaných systémů CZT, kde byla jako palivo využita biomasa jsme sestavili tabulku č. 4, kde z jednotlivých měrných nákladů stávajících objektů a ceny slámy 850 Kč/t stanovíme přibližné ceny investic a ceny vyráběného tepla. Tabulka je sestavena pro investory s přispěním podpory a dotace SFŽP a bez této dotace. Ze souhrnné porovnávací tabulky 4 je možno posoudit vliv současné dotace na zefektivnění topných zdrojů od instalovaného výkonu 1 000 kW a výše. Přes relativně vysokou podporu 40% z investičních nákladů, nejsou zdroje o instalovaném výkonu pod 1 000 kW efektivní.

Úvahy a navržená řešení se týkají výstavby nového centrálního zdroje tepla hlavně pro bytovou a terciální sféru menších obcí. Předpokládáme, že jako sklad paliva bude využit velkokapacitní seník v místě a budova kotelny nově postavena, nebo upravena ze stávajících objektů ZD. Tím se sníží stavební náklady a zároveň i cena paliva (balíky slámy). Z pohledu investora, obvykle obecního úřadu je navržené řešení svým rozsahem investice a může využít možnosti zažádat o podporu ze SFŽP ČR v rámci programu č. 2A. Za předpokladu, že bude přiznána dotace na uvedenou akci, je výše podpory max. 80 = IN a dotace činí max. 40 % z přislíbené podpory. Zbytek, tj. 40 % IN je bezúročná půjčka. To znamená, že investor musí mít k dispozici vlastně jen 20 % investičních prostředků, což je za stávající situace velice výhodné. Je to vidět z následujících řádků. Jednotlivé výtopny jsme zhodnotili zjednodušeně z hlediska projektu. Hledisko projektu hodnotí záměr bez ohledu na způsob financování a bez vlivu daní. Jedná se o systémový (makroekonomický) pohled nezkreslený daňovým systémem. Hledisko investora jsme neuvažovali, je ovšem rozhodující pro investiční rozhodování subjektu, který chce záměr realizovat, neboť spočívá nejen ve výběru optimální varianty technického řešení investice, ale i v nalezení optimálního způsobu financování celé akce.

Jak vyplývá z uvedených výsledků analýzy, cena tepla u jednotlivých velikostí systémů CZT se pohybuje bez využití dotace, podle topného výkonu zdroje od 307 do 512 Kč. Při stejné ceně paliva, ale s dotací vychází cena tepla od 245 do 397 Kč/GJ, doba odepisování investice 12 let, což je doba, která odpovídá ekonomické životnosti zdroje. Všechny ostatní parametry jsou u varianty bez dotace stejné, dotace umožní snížení ceny tepla. Cena 1 GJ tepla do 280 Kč, maximálně 300 Kč je akceptovatelná, ale přes 400 Kč je velmi vysoká. Jak jsme již naznačili, jedinou cestou pro realizaci menších centrálních zdrojů je využití dotace. Ve všech výpočtech jsou totiž pro zjednodušení počítány vlastní finanční prostředky vložené ihned v plné výši. Hlavním problémem širšího využití centrálních zdrojů tepla jsou především vysoké náklady na pořízení zdroje (nejedná se jen o kotel, či kotelnu, ale o teplovody, předávací stanice atd.) u malých zařízení se potřebné vícenáklady hůře amortizují v celkových nákladech. Celé hodnocení je provedeno zjednodušujícím způsobem. Cena tepla je pro jednotlivé varianty volena tak, aby se projekt udržel v chodu a nebyl prodělečný, proto se někomu může zdát vše v pořádku. Je tu ovšem problém, cena tepla v udané výši nemusí a podle současných zkušeností, ani není akceptována odběrateli, zdroj teplo nevyrábí v předpokládaném objemu a cena se dále zvyšuje, čímž projekt skončí, nebo se hledají dodatečné dotace a podpory pro jeho provoz. Proto je při projekci, realizaci i provozování systémů CZT na biomasu potřeba postupovat uvážlivě.

V současné době se začínají vytvářet podmínky pro účelné využívání biomasy, proto je potřeba začínat s biomasou postupně. Zatím spíše využívat individuální, nebo bodové zdroje na štěpku, menší kotle na polena a brikety. Centrální výtopny v obcích budovat především na slámu o výkonech přes 1 000 kW, ale zatím maximálně do 2 000 kW, aby byl zachován regionální ráz zdroje a účelně vynakládány prostředky na investice a zároveň byly zachovány nízké provozní náklady (pokud budeme vozit slámu daleko prodraží se podobně jako štěpka). Proto jsme uvažovali údaje konkrétních výrobců a provozovatelů spalovacích zařízení. Jsou zde již určité zkušenosti s výstavbou a provozem podobných zdrojů tepla a je dobré je využít. Na druhé straně je nutno konstatovat, že jen hledisko zisku při provozování výtopny nebude tím pravým hnacím motorem, protože investiční náklady na výstavbu celého technologického zařízení výtopny, zejména při změně palivové základny z uhlí na dřevní odpad jsou značné a ne příliš rentabilní (rentabilní je výtopna za předpokladu, že sjednaná cena paliva bude výrazně nižší než u uhlí, tj. v rozsahu 300-600 Kč/t, což se ve většině případů nezdá reálné). Závěrem lze konstatovat, že důsledné využívání biomasy pro potřeby místní energetiky neznamená nebezpečí devastace stávajících přírodních zdrojů, ale naopak vytváří předpoklady pro jejich lepší využívání.

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