Pestřejší pole díky plodinám pro bioplyn

Bioplynové stanice ročně produkují 6,7 TWh energie. Evropská směrnice RED II, Fit for 55, REPowerEU a návrh RED III vytyčují stále vyšší cíle úspor emisí skleníkových plynů a vyšší požadované objemy obnovitelné energie ve všech sektorech (elektroenergetika, doprava, teplárenství), kde hrají plynná média velmi důležitou roli. Evropská unie si do roku 2030 vytyčila vyrábět 35 miliard m³. biometanu, což je více než 4násobek spotřeby ČR zemního plynu. Bioodpady, ze kterých se bioplyn vyrábí, jsou velmi vítanou surovinou, ale takto vysoké ambice na produkci plynu nelze pouze s využitím bioodpadů splnit. Slovo musí dostat i energetické plodiny.

Navržená pravidla taxonomie vyžadují podíl zeleného plynu alespoň 30 % z celkové spotřeby do roku 2026, tzn. cca 30 TWh, což je velmi ambiciózní. Kdybychom stavěli nová zařízení na bioplyn stejným tempem jako v období 2009–2012 dostali bychom se na výkon cca 15 TWh. Nejen z tohoto vyplývá, že budeme muset přidat. 

Bioodpadů vhodných pro výrobu bioplynu je v ČR zhruba 1,5 mil tun, více jej Česká republika nevyprodukuje. Tyto bioodpady, vedlejší produkty a statková hnojiva představují energetický potenciál 2,6 TWh. 

Šance pro pestřejší osevní postupy

České zemědělství dnes trápí nedostatek organických hnojiv a poměrně omezené spektrum plodin, které mají tržní uplatnění. Z osevních postupů se vytrácejí zlepšující plodiny jako je vojtěška, jetel, jetelotravní směsi či traviny pěstované na orné půdě. S ubývajícími stavy skotu klesá spotřeba sena a senáže, takže i pro seče z luk se hledá uplatnění hůře než kdysi. Právě tyto plodiny se stále častěji využívají v bioplynových stanicích. Produktem jejich využití je energie a statkové organominerální hnojivo. 

Na farmě v Milíně například využívají vojtěšku a jetel, které zpracovává tamní bioplynová stanice společně se statkovými hnojivy a kukuřičnou siláží. Díky tomu mají pestřejší osevní postup. Snížením osevní plochy obilovin probíhá jejich sklizeň rychleji, v přesných agrotermínech. Sklizené zrno je navíc kvalitnější. Vojtěšku a jetel v osevním postupu si pochvalují také místní včelaři, pro jejichž včelstva jsou květy těchto plodin vítanou potravou. 

Řada zemědělců řeší, jak využít travní hmotu z luk. Uplatnění travní hmoty našli například na Prachaticku v obci Chroboly právě díky bioplynové stanici. Obdobně je tomu také v Krásné Hoře nad Vltavou, kde se nachází řada svažitých pozemků ideálních pro trvalé zatravnění. 

Kvalitnější krmivo pro hospodářská zvířata 

V řadě podniků je bioplynka postavena zejména pro zpracování hnoje a kejdy hospodářských zvířat. Příkladem je například provoz v Litomyšli, kde chovají mléčný skot. “Objemná krmiva skladujeme pomocí silážování, kdy se travní hmota nebo řezanka kukuřice napěchuje do silážního žlabu a zkvasí podobně jako kvašené zelí. Krmivo tak vydrží i déle než rok. Část silážované hmoty, zejména z horních okrajů a konců, se však vždy trochu zkazí, tomu v provozních podmínkách nejde zabránit. Dříve jsme často řešili Nerudovskou otázku: Co s tím? Jestli krmivo ještě používat, nebo jej odvézt na polní hnojiště. Dnes tyto části siláže dáváme do bioplynky. Přidáváme k tomu také nedožerky, tedy krmení, které zvířata nestihnou sežrat. Naše krávy mají dnes daleko lepší krmivo a užitkovost než dříve.” Komentuje výhody bioplynové stanice její majitel, Jan Pechanec. 

Máme pro rozvoj bioplynových stanic dost půdy? 

Současná výměra zemědělské půdy v ČR využívaná k produkci surovin pro energetický průmysl se pohybuje okolo 350–400 tis. ha, z toho pro výrobu bioplynu 130–180 tis. ha. Akční plán pro biomasu uvádí, že z celkové plochy zemědělské půdy v ČR při zajištění 100 % potravinové soběstačnosti může být uvolněno 1 160 000 ha až 1 508 000 ha. Do této výměry je započítána orná půda i trvalé travní porosty. Další potenciál tvoří plochy nevhodné pro pěstování potravinářských plodin a krmiv (rekultivované, sanované, po záplavách). Z toho vyplývá, že plocha, na které se v současnosti pěstuje energetická biomasa, tvoří pouze třetinu takto potenciálně využitelné plochy. Prostor pro její navýšení zde tedy opravdu je.

Udržitelné pěstování biomasy

Energetické plodiny nepředstavují pro krajinu ani půdu větší zátěž než běžné potravinářské plodiny, spíše naopak. Produkce plodin pro biopaliva a energetiku je kontrolována velmi přísně a výrobce musí prokázat splnění kritérií udržitelnosti. Tato kritéria, nejsou při produkci potravin vyžadována. Udržitelně pěstované plodiny mají za celý svůj životní cyklus (zpracování půdy, osivo, hnojení, doprava, energie, zpracování biomasy atd.) prokazatelnou úsporu emisí skleníkových plynů oproti fosilním palivům. 

K výrobě bioplynu se stále častěji používají meziplodiny a plodiny, které zlepšují stav půdy a pomáhají správným osevním postupem na půdě pěstovat potraviny. Jedná se například o bobovité plodiny a jejich odrůdy, které by jinak z naší krajiny téměř vymizely. Bioplyn se primárně nevyrábí z řepky a podobných plodin, které se primárně používají k výrobě kapalných biopaliv první generace (MEŘO, FAME…). 

Bioplynové stanice produkují také organické hnojivo. To se používá ke hnojení nejen plodin pro bioplyn, ale převážně plodin používaných v potravinářství. Zemědělci pak nemusí nakupovat a aplikovat tolik minerálních hnojiv.  

Ekologická výroba dusíku pomocí rostlin

Při snižování stavu hospodářských zvířat klesá produkce statkových hnojiv. Tím klesá i možnost navrácení živin do půdy v podobě organické hmoty. Ubývající organická hmota živočišného původu se nahrazuje komposty a digestátem z bioplynových stanic. Dlouhodobá praxe ukazuje, že vhodným využitím digestátu a kompostu lze nahradit až 85 % minerálních hnojiv bez snížení výnosnosti půdy. 

V bioplynové stanici je možné využít též plodiny fixující dusík (vojtěška, jetel). Při výrobě bioplynu je uvolněn metan, ale dusík zůstává v plné míře zachován v produkovaném organickém hnojivu a může být následně využit jinými polními plodinami. Minerální dusíkatá hnojiva jsou vyráběna za použití zemního plynu. Bioplynové stanice mohou vyrábět biometan – náhradu fosilního zemního plynu a zároveň náhradu dusíkatých hnojiv právě za pomoci rostlin fixujících dusík. Na výrobu minerálních dusíkatých hnojiv se celosvětově spotřebuje 2 % (8,6 EJ) veškeré používané energie, což odpovídá 20 % zemního plynu spotřebovaného v sektoru průmyslu. Pro znázornění: 1 ha vojtěšky vyrobí 150 kg dusíku, což je zhruba stejné množství dusíku potřebné pro pěstování 1 ha obilovin. Na toto množství dusíku obsaženého v minerálních hnojivech by bylo potřeba 7 GJ (200 m³) zemního plynu.

Využití slámy a sena v energetice

Perspektivní a velmi se rozvíjející technologií využívající zemědělskou biomasu jsou kotle na spalování slámy, případně sena a dalších travin. Tyto slámové kotle jsou unikátní tím, že se vkládají do spalovací komory celé balíky bez nutnosti předchozího rozdružování. Hlavním důvodem, proč se dosud mnoho sena a slámy nespalovalo byla nedostupnost adekvátní technologie. Tento trend se povedlo obrátit právě s příchodem nových patentovaných kotlů.

Konstrukce kotlů se nejčastěji vyrábí s výkonem od 100 do 5 000 kW, což umožňuje aplikaci od malých budov, zemědělských usedlostí až po velké hotely a centrální výtopny. Technologie se skládá z předkomory, kde je umístěn celý balík ve vertikální poloze, vlastní spalovací komory a dále spalinového kanálu se zaústěním do žárotrubného výměníku. Podavač slámy může pracovat zcela automaticky i několik hodin, a to jak s hranatými, tak i kulatými balíky.

Článek byl publikován v časopisu Biom 2/2022 Jak na výstavbu bioplynové stanice.

Tweet

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

Kam směřuje české odpadové hospodářství z pohledu prevence jejich vzniku?