Zemědělství lze úspěšně spojit s bioenergetikou

Nižší závislost na fosilních palivech, vyšší bezpečnost dodávek energií, cenová stabilizace, rozvoj obnovitelných zdrojů a jejich flexibilita. Tato témata dnes rezonují a v kontextu událostí snad již všichni chápou i jejich význam. Jaká ale byla až dosud reakce evropských politiků? Zatím jen další analýzy, více byrokracie a důvodů, proč bychom měli efektivní řešení nějak oddálit. Doba si však žádá konkrétní činy, nikoliv jen akční plány.

Současná situace v Evropě ukazuje, že období naší energetické hojnosti probíhalo do značné míry na dluh planety, na úkor bezpečnosti a dlouhodobě i s ohrožením stability životní úrovně. Jakákoliv opatření k nápravě již nyní budou vyžadovat více zdrojů a úsilí, neboť přibývají rizika spojená s inflací, nestabilitou dodávek materiálů, s růstem cen, a hlavně s nejistotou vývoje na východě.

Evropští politici však mají i mnohem větší motivaci začít věci opravdu změnit. To potvrzuje závěr z nedávného mimořádného zasedání Evropské rady ve Versailles: Evropská unie do konce roku 2022 sníží spotřebu ruského plynu o dvě třetiny a do roku 2027 odběr veškerých fosilních paliv z Ruska ukončí.  Významnou pozici mohou v této souvislosti získat i zemědělské bioplynové stanice.

Klimatická neutralita i bezpečnost

Od samého počátku byl pro zavádění OZE do naší energetiky používán silný argument v podobě energetické bezpečnosti, resp. soběstačnosti a decentralizace. Zdůrazňován byl také silný sociálně-ekonomický přínos pro regiony, a to hlavně v případě využití biomasy. Časem se již tyto argumenty staly tak ohranými, že pomalu vymizely z rétoriky. Dnes přichází opět do popředí. Přesto je dál dehonestujeme politickými hrami a různě pokřivenými principy cirkularity.

Jak bláhové dnes připadají situace, kdy v rámci povolovacího řízení bioplynové stanice byla její instalace odporem občanů odsunuta daleko od obce a nepomohl ani argument levného tepla z místní produkce pro občany obce. Bioplynové stanice se přesto stavěly, protože zemědělci měli v živé paměti krizi z let 2007 až 2009, kdy ceny zemědělských komodit padaly pod nákladové ceny a slibovaný stabilní příjem z prodeje elektřiny byl jednoznačně lepší variantou.

Tlak na využití zemědělské produkce mimo agrární trh se stupňoval podporami na uvádění půdy do klidu, zavedením daňových prázdnin, příplatky za využití cíleně pěstované biomasy, investičními podporami, a dalšími nástroji. Za krátké období jsme byli schopni postavit více jak 400 bioplynových stanic s výkonem přes 300 MW, a to i přes to, že některé benefity byly zrušeny již během let nejmasivnější výstavby (daňové prázdniny v roce 2010, po roce 2011 se stavělo převážně bez investiční dotace).

Uběhlo pár let a začalo se poukazovat na nízké využití tepla z těchto zdrojů, nastala změna podmínek o připojení s nutností instalace dispečerského řízení, přibyla kontrola přiměřenosti podpory, zavedeny daně z plynu spáleného na fléře a posléze daň z plynu použitého na výrobu tepla (zdanění využití tepla KJ), zpřísnění emisí ve výfukových plynech, změna a výrazné rozšíření výkaznictví, opětovné změny v podmínkách připojení, zavedení podmínek udržitelnosti biomasy a další kroky vlády k zastavení podpory energetických plodin pro bioplynky. Třešničkou na dortu je pak dvanáct let stejná výkupní cena elektřiny z bioplynu bez jakékoliv valorizace.   

Potenciál bioplynových stanic

Vezmeme-li v úvahu současné provozní podmínky a přidáme k tomu komplikace se získáním stavebního povolení nových zdrojů, tak příliš akce schopní nejsme a zřejmě ani nedokážeme zopakovat za běžných podmínek intenzitu výstavby, kterou jsme předváděli v roce 2011 a 2012. Kromě přípravy nových zdrojů je tedy nutné se podívat na ty stávající a na samém počátku si také říci, co je pro nás prioritou.

Bioplynové stanice jsou totiž variabilní zařízení a mohou tvořit flexibilní energetická centra. Dnes zatím využíváme vyrovnanou výrobu elektřiny a tepla, což je jen zlomek toho, co nám mohou nabídnout, a co od nich budeme i v blízké době požadovat. V bioplynových stanicích se nachází regulační potenciál o výkonu srovnatelném s přečerpávací vodní elektrárnou Dlouhé stráně (tedy asi 700 MW) nebo i vyšším. Regulaci výkonu jsou schopny nabídnout jak na denní bázi, tak i v rámci sezóny, a to už je služba, kterou poskytují zatím převážně jen uhelné elektrárny. Kromě elektřiny umí bioplynky také produkovat biometan v kvalitě zemního plynu anebo i z koncentrovaného CO2 za pomoci biologických procesů a s přídavkem vodíku produkovat syntetický metan tzv. Syngas.

Současná produkce bioplynu v bioplynových stanicích v ČR představuje asi 6,5 TWh (cca 7 % stávající spotřeby zemního plynu). Na výrobu takového množství bioplynu je použito okolo 10 až 11 mil t biomasy (kejda, hnůj, vedlejší produkty, siláž, senáž, bioodpady). Pěstovaná biomasa pro obor bioplyn zabírá přibližně 130 až 180 ha orné půdy (zhruba 4 %). Produkce bioodpadů v ČR je asi 1,5 mil t. Jestliže hledáme cesty, jak nahradit zemní plyn, tak je najdeme v precizním využití všech bioodpadů, vedlejších produktů, ale především v pěstované biomase a samozřejmě v úsporách.

Nejen energetické úspory

Nejde však jen o úspory energetické, ale všech zdrojů napříč sektory. Emisní stopa elektřiny vyrobené v bioplynové stanici z finálního uzenářského produktu, který nenašel uplatnění na trhu, je několikanásobně větší než z uhlí. Papírově jde o pokročilé palivo s nulovou emisní stopou, ale ve skutečnosti jsme museli do produktu vložit CO₂ ekvivalent v podobě surovin, energií, investic a práce. Úspora potravin končících v odpadu nám uvolní také zajímavé množství zemědělské půdy. Dle různých analýz třetina všech potravin na světě nakonec skončí jako odpad.

Lepší nakládání s potravinami a snížení množství potravinářských odpadů nám zajistí snížení potřebné plochy pro zajištění výrobních surovin pro potravinářskou výrobu. Zatím v ČR není boj o ornou půdu z pohledu přetahování se mezi energetickým a potravinářským využitím. Dnes je ČR vývozcem cca 3 mil t zrnin ročně, což je v produkci bioplynu přibližně 7 až 8 TWh energie a také produkce obilí z plochy 300 tis ha. Jestliže bychom stejnou plochu využili k produkci plodin pro výrobu bioplynu, získali bychom energii ve výši 13 až 14 TWh. Společně s tím, co máme k dispozici již dnes, bychom dosáhli asi 20 % současné spotřeby zemního plynu, což by znamenalo náhradu za polovinu dodávek ruského plynu. Otázkou je, jak dokážeme motivovat obor k nové výstavbě a jaké přineseme záruky v podobě legislativy, a především její stability, která, jak již bylo zmíněno úvodem, není naší silnou stránkou.

Biometan zvyšuje flexibilitu

Bioplynové stanice mohou přes léto vyrábět více biometanu a pomáhat plnit zásobníky zemního plynu. V zimním období naopak mohou vyrábět více elektřiny a tepla pro potřeby okolí a také pro podporu sítě, která bude trpět sníženou výrobou z fotovoltaických zdrojů. To vyžaduje opatřit bioplynovou stanici jak kogeneračními jednotkami, tak i úpravnou na čištění bioplynu na biometan. Obě technologie pak mohou plynule měnit výkon.

Z pohledu ekonomického jde o neúplné využití vložené investice, kdy každá pracuje jen s částí svého možného ročního využití. Z pohledu energetického jde však o nejlepší řešení a maximalizaci flexibility.  Právě taková řešení si zaslouží investiční podporu z EU a národních fondů. Navíc zvýšení flexibility přinese i větší prostor pro FVE v síti. Již dnes zemědělci nabízí instalaci FVE na své rozsáhlé střechy s možností dorovnávání výkonu bioplynovou stanicí tak, aby do sítě tekl požadovaný výkon.

Skladovat plyn na ranní a večerní špičku není tak náročné, jako skladovat elektřinu v bateriích. Přesto takové řešení dnes není na stole, protože provozovatel distribuční sítě se dívá na takovou výrobnu jako na součet instalovaného výkonu FVE a BPS. Tento součet pak výpočtově zatíží síť a výsledkem je snížená možnost instalace dalšího výkonu anebo zamítnutí žádosti o připojení FVE. Prostě na optimalizaci a flexibilitu provozních parametrů není naše legislativa vůbec připravena.

Ještě větší problém nastává, když chce provozovatel nabízet i zápornou regulaci a v případě potřeby odebírat přebytečnou elektřinu ze sítě a měnit ji třeba na vodík. Ten potom může technologicky využít pro výrobu Syngasu v rámci biologických procesů. Syngas naše legislativa nezná a metan vyrobený v kombinaci uhlík z biomasy a vodík z elektřiny je zatím nepřekročitelnou překážkou. Přestože takové technologie jsou dostupné, jejich nasazení je tedy nemožné. Proto dnes, zatím jediné velké zařízení čistící bioplyn na biometan, vypouští odseparovaný koncentrovaný CO₂ z biomasy do atmosféry.

Masivně realizovat systémy Power to Gas se rozhodlo Německo, které vyhlásilo, že do roku 2025 bude v této technologii disponovat 2000 MW výkonu. Ano, stále se řeší účinnost celkové přeměny, která u některých technologií není úplně příkladná, ale stojíme před rozhodnutím buď energii ve chvílích přebytku zmařit, vůbec nevyrobit anebo alespoň její větší část využít a uložit v podobě jiného energetického nosiče.    

Nezávislost na ruské ropě

Dnešní cíl je snížit závislost nejen na ruském plynu, ale i na ruské ropě, a nikoliv ji ještě prohlubovat. Politické pozadí biopaliv je znepokojivé a je zřejmé. Většina biosložek je však vyráběna z naší produkce obilí, řepky, kukuřice a cukrové řepy. Navíc evropská směrnice RED II nám maximální výši biopaliv první generace zastropovala a podaří-li se nám snižovat spotřebu PHM, bude nutně muset klesnout i celková produkce těchto biopaliv, které jsou navíc produkovány za certifikovaných podmínek plnění kritérií udržitelnosti biomasy. Jejich přínos je tedy jasně deklarován a kontrolován.

Od počátku roku 2022 zákon o podporovaných zdrojích zavádí povinnost plnění kritérií udržitelnosti biomasy i pro všechny zdroje využívající pevnou biomasu, a to s příkonem v palivu vyšším jak 2 MW pro bioplynové stanice a 20 MW pro teplárny. Nové zdroje navíc musí plnit i úsporu emisí skleníkových plynů.

Může se tedy zdát, že obnovitelné zdroje sice podporujeme, současně jim však „cvičně“ házíme klacky pod nohy, snad abychom zjistili, co ještě zvládnou. Jak tedy asi bude vypadat podpora těchto zdrojů v nadcházejících klíčových měsících a letech? Doufejme, že v zájmu naší ekonomiky, nezávislosti a bezpečnosti významně jinak než ta současná.

Článek byl publikován v časopisu Energie 21 2/2022.

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