Některé aspekty pěstování plodin pro výrobu bioplynu

Výnosy a další využití zemědělských plodin jsou výsledkem podnikatelských aktivit zemědělců, které se promítají do struktury rostlinné výroby a soustavy pěstitelských opatření. V souvislosti s možným využitím k výrobě bioplynu jsou z hlediska pěstitelských nároků a nákladovosti sledovány, především kukuřice a travní porosty.

Obr. 1: Zužitkování travní biomasy pro bioplynové stanice předpokládá zvýšení vstupů, především hnojení a ochranu před plevely

Jako vstupní surovina do bioplynových stanic (BPS) se pěstují hlavně trvalé travní porosty (TTP) a kukuřice na siláž. Množství a kvalita vypěstované biomasy závisí na půdně-klimatických podmínkách, způsobu pěstování, technologii sklizně i posklizňové úpravě. Náklady na pěstování však musí být pokryty tržbami za biomasu realizovanou na trhu.

Trvalé travní porosty

Trvalé travní porosty (TTP) jsou významnou kulturou českého zemědělství. Na výměře zemědělské půdy se podílejí přibližně jednou čtvrtinou ploch (asi 970 tis. ha). V roce 2005 byla na výměře 853 tis. ha sklízených TTP při výnosu 3,12 t.ha^-1 dosažena produkce sena 2 664 tis. tun sena. V průměru posledních pěti let (2001 - 2005) byla dosažena celková produkce z travních porostů 2 568 tis. t při průměrném výnosu 2,97 t.ha^-1 (min. 2,41 t.ha^-1 v suchém roce 2003, max. 3,23 t.ha^-1). Od roku 2002 uvádí ČSÚ výměru sklízených TTP a zrušil členění na louky trvalé a pastviny, čímž poklesly údaje o 100 – 150 tis. ha oproti údajům z katastru evidence nemovitostí (Kohoutek, 2006).

Produkční potenciál TTP se odvíjí od geologicko-petrografických podmínek, genetického půdního typu a druhu půd, nadmořské výšky, teploty, závisí na srážkách, expozici pozemku, hladině spodní vody, botanickému složení porostu, použité pratotechnice aj. Výnosy se pohybují v širokém rozpětí od 2 do 16 t.ha^-1 suché hmoty. Výnosový potenciál TTP je v ČR využíván na cca 30 – 60 %. Trvalé travní porosty jsou v převážné míře extenzivně využívány, jsou hnojeny nedostatečnými dávkami hnojiv a statkových hnojiv. Přesto k jejich přehnojování dochází v místech soustředěného výkrmu prasat, drůbeže a skotu jako havarijní opatření. Jedná se o velmi malý podíl ploch v celostátním měřítku. Důvodem omezené péče o travní porosty jsou nízké stavy skotu a ovcí a jinému zužitkování travní hmoty zatím nebyly příležitosti. Toto se týká zejména podhorských a horských oblastí.

Zužitkování travní biomasy pro bioplynové stanice nutně předpokládá u pěstitelů zvýšení vstupů, především hnojení a ochranu před plevely. Vhodným hnojením, včasným sekáním porostů a povrchovým ošetřováním drnového pokryvu významně snižujeme vyplavování rostlinných živin mimo půdní prostředí.

Pokud nedojde k využití produkce travních porostů k výrobě bioplynu, tak se předpokládá, že v horizontu 5 – 10 let nenastanou podstatné změny ve výnosech vzhledem k extenzifikaci obhospodařování TTP a současným stavům skotu (Kohoutek, 2006). Náklady na pěstování travní hmoty na loukách ukazuje tabulka 1: výše nákladů na jednotku produkce biomasy je závislá na stanovištních podmínkách, zejména půdní úrodnosti. Louky jsou v zemědělských podnicích převážně na půdách s nižší úrodností. Uvedená výše nákladů je vztažena k úrodnosti půdy nižší, střední a vyšší. Vysokou nákladovost produkce biomasy uvádí také Kavka (2006) v práci Normativy pro zemědělskou a potravinářskou výrobu. Nutno také vzít v úvahu, že nadále rostou ceny vstupů do výroby a tím i náklady na dosahovanou produkci.

Tabulka 1: Náklady na produkci siláže z travní hmoty trvalých travních porostů při obsahu sušiny 30 % (prognóza rok 2010)

Kukuřice v osevním postupu

Důležitou vstupní surovinou do BPS je kukuřice. Tato plodina je nedílnou součástí osevních postupů a má vysoký nárůstu biomasy při technologicky poměrně nenáročném pěstování. Kukuřici vyhovují hlavně teplejší oblasti České republiky. S růstem nadmořské výšky klesá výnos biomasy a ve vyšších polohách podhorských a horských oblastí kromě sníženého výnosu nadzemní biomasy zrno zpravidla nedozrává. Kukuřice skýtá vysoký energetický potencionál, a to přibližně 324 000 Mj/ha. V porovnání s obilovinami, které produkují asi 216 000 Mj/ha, je energetický přínos kukuřice jednoznačný. Právě tato energetická výhodnost je důvodem k přehodnocení pohledu na kukuřici jako na krmivo. Tato skutečnost je také předpokladem k dobrému zhodnocení biomasy celých rostlin na výrobu energie. V České republice se pro účely krmení hospodářských zvířat vysévá přibližně 370 000 ha kukuřice. Její plošné zastoupení je v kukuřičné, řepařské, obilnářské a bramborářské výrobní oblasti přibližně stejně zastoupeno. V pastvinářských oblastech je její zastoupení velmi nízké nebo zcela chybí.

Obr. 2: Pro pěstování kukuřice pro výrobu bioplynu nejsou v zemědělských podnicích překážky

Kukuřici lze pěstovat i po sobě. Nevýhodou je ale pěstování na svazích, kde je zvýšené nebezpečí vodní eroze. Kukuřice netvoří drnový porost a podmínky na povrchu půdy jsou příznivé pro odnos zeminy z pozemku při přívalových srážkách. Zařazení vysokého podílu kukuřice v osevním postupu není vhodné ani z důvodu bilance a kvality organické hmoty v půdě.

Pro pěstování kukuřice pro výrobu bioplynu nejsou v zemědělských podnicích překážky, které by neumožňovaly navýšení ploch. K uskladnění silážované hmoty lze využívat existující silážní žlaby, nebo siláž skladovat přímo na zemědělské půdě při dodržení ochranných opatření k zabránění úniku silážních šťáv do vnějšího prostředí.

Vysoké nároky na živiny

Je třeba kalkulovat s tím, že kukuřice je velký spotřebitel rostlinných živin. Nelze snižovat doporučené dávky hnojení z důvodu šetření nákladů na hnojení. Pokud zemědělská praxe omezuje přísun fosforu a draslíku do půdy, nutně klesá využití dusíku k nárůstu biomasy. To se pravděpodobně projeví až ve třetím roce v trvalém poklesu výnosů.Ve svém důsledku jde pak nejen o pokles výnosů, ale snížení úrovně staré půdní síly jako základu disponibility výživného stavu pěstovaných rostlin, tudíž i výživy kukuřice, která by byla následně pěstována.

Obnovení původní půdní úrodnosti zvýšeným hnojením obvykle trvá déle než doba, za kterou došlo k poklesů výnosů. Pokud část rostlinných živin bude dodána ve statkových hnojivech (hnůj, kejda), pak se toto pozitivně odrazí v bilanci přívodu organické hmoty do půdy včetně posílení výživného stavu rostlin. Ovšem náklady na hnojení těmito hnojivy stoupnou o 10 – 25 % z důvodu transportu těchto hmot dopravní technikou a rozmetáním. Nadzemní hmotu kukuřice lze silážovat již v srpnu, sice při nízké sušině sklízené hmoty (asi 20 % ). Při sušině sklízené hmoty cca do 24 % vytéká ze silážované hmoty silážní šťáva a je nutné mít záchytné jímky, aby šťáva neznečišťovala podzemní a povrchové vody.

Produkce biomasy a půda

Produkce biomasy rostlin je založena na biologickém principu. Člověk zasahuje do tohoto systému svou prací, know-how, technikou a energií. Výsledkem pěstitelského procesu biomasy je naturální objem biomasy - hmoty sklizených rostlin o určité kvalitě. Z hlediska jednotlivých stanovišť pěstování neexistují jevy bez příčiny a nahodilé. Ve svém souhrnu má každý takový systém cílové chování. Mezi produkcí biomasy, nadmořskou výškou a stanovištními podmínkami a ekonomikou tak vznikají úzké vazby, jejichž výsledkem je naturální výnos s určitou jeho kvalitou.

Obr. 3: Pěstování rostlin i provozování BPS by mělo být realizováno jedním vlastníkem

Druh a výše vstupů do takového systému – půda rostlina, má dopad buď okamžitý, odezvou je nárůst biomasy rostlin, anebo formující půdní úrodnost a projeví se na rostlinách až později. Proto při hospodaření na půdě je nutné věnovat péči postupům, které respektují potřebu dosažení výnosu na straně jedné a na straně druhé soubor opatření, kterými udržujeme nebo posilujeme půdní úrodnost. Konvenční zemědělství, ve kterém je propojena rostlinná výroba s výrobou živočišnou, má nezastupitelné místo hospodaření se statkovými hnojivy s účelově doplňovanými rostlinnými živinami ve formě minerálních hnojiv. Cílem je navození optimálního výživného stavu půdy pro dané pěstované rostliny. Tento cílový stav živinného prostředí půdy ale občas nekoresponduje s ekonomikou: Prudký růst cen minerálních hnojiv a jejich aplikace do půdy vede k růstu nákladů, které nemusí být uhrazeny tržbami z prodeje rostlinné produkce, případně prodejem energie z bioplynu.

Rozhodne hlavně ekonomika

Základním ekonomickým cílem zemědělce je, aby jím vynaložené náklady byly přinejmenším pokryty tržbami, jinak pěstování plodin ztrácí smysl. Produkce rostlinné biomasy je tak úzce spojena s cenovými relacemi jak na vstupech, tak i na výstupech - cenách zemědělských produktů. Cenové relace jsou sice odvozeny od nabídkově poptávkových vztahů, ovšem vyjednávací síla zemědělských výrobců je poměrně malá. Vzniká tím do budoucna riziko, že investiční náklady na pěstování plodin pro výrobu bioplynu se nemusí vyplatit.

Zaměření produkce biomasy v zemědělství tedy závisí především na ekonomice. Farmáři jako podnikateli a dodavateli produkce na trh je v podstatě jedno, v jaké formě biomasu prodá, zda ji předá odběrateli v surovém nezpracovaném stavu, nebo uplatní ve formě zpracovaného produktu do krmiva, potraviny, nebo na energetické či jiné průmyslové využití. Hlavním měřítkem bude konkurenceschopný odbyt, kdy náklady na výrobu budou pokryty tržbami z realizace.

Tabulka 2: Náklady na produkci kukuřice na siláž při výnosu 40 t/ha při obsahu sušiny 30 % (prognóza rok 2010)

V této souvislosti se jeví jako riskantní snaha některých výrobců bioplynu majetkově oddělit BPS od pěstování rostlin, tj. od prvovýroby. Za takové situace by zemědělci sice nebyli ekonomicky závislí na účinnosti a ani výsledku hospodaření bioplynového provozu, ale na druhé straně by provozovatele BPS nemusela tolik zajímat ekonomika pěstování. Otázkou je, co by bylo výhodnější a pro koho. Zřejmě vyhraje ten, kdo lépe uplatní vyjednávací sílu ohledně cen vstupů a cen produkce biomasy a je otázkou, zda to bude právě zemědělec. Pěstování rostlin i provozování BPS by tedy mělo být realizováno jedním vlastníkem. Pěstitel ale nemůže spoléhat jen na docilování okamžitého hospodářského efektu, ale směřovat opatření na všestrannou péči o půdu tak, aby vedle kontinuity v dosahování požadované úrovně výnosů měl také možnost přizpůsobovat strukturu výroby měnícím se podmínkám tržního prostředí.

Literatura:

• Kavka, M. a kol.: Normativy pro zemědělskou a potravinářskou výrobu. Praha, ÚZPI a MZe ČR 2006.
• Kavka, M. a kol.: Normativy zemědělských výrobních technologií. Praha, ÚZPI a MZe ČR 2006.
• Kavka, M. a kol.: Výběr z normativů pro zemědělskou výrobu ČR pro rok 2008/2009. Praha, ÚZPI a MZe ČR 2008.
• Kohoutek A.: Trvalé travní porosty. VÚRV Praha, VSTE Jevíčko, 2006

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