Bioplynové stanice: technologie celonárodního významu

Kvalitně realizované bioplynové stanice (dále jen „BPS“) jsou moderní a ekologická zařízení, která se běžně provozují v celé Evropské unii. Zpracovávají širokou škálu materiálů nebo odpadů organického původu prostřednictvím procesu anaerobní digesce za nepřístupu vzduchu v uzavřených reaktorech. Výsledkem procesu jsou pak bioplyn, který je zatím nejčastěji používán k efektivní výrobě obnovitelné elektřiny a tepla, a dále digestát, který lze používat jako kvalitní hnojivo (obdoba kompostu).

Stav výroby bioplynu v EU

Statistika výroby bioplynu dokládá rostoucí význam tohoto oboru např. z hlediska výroby obnovitelné energie. V roce 2006 bylo v rámci zemí EU z bioplynu, kalového plynu a skládkového plynu vyrobeno celkem 17,3 TWh elektrické energie (tedy 17,3 miliard kWh). Porovnání s rokem 2005 přitom ukazuje silný meziroční nárůst výroby elektřiny o takřka 29 % (celkem 13,4 TWh v roce 2005). Pro představu, toto množství energie převyšuje o 44 % výrobu elektrické energie v největší elektrárně ČR, JE Temelín (12,02 TWh v roce 2006). Na celkové produkci 17, 3 TWh se samotná výroba elektřiny z bioplynu podílí cca ze 40 % a lze očekávat, že se tento podíl bude i nadále zvyšovat.

Přínosy BPS názorně dokládá vývoj v Německu. Díky vhodně nastavenému systému podpor dosáhl obor bioplynu v roce 2006 zatím největšího rozvoje, když bylo nově zprovozněno cca 700 zařízení s celkovým instalovaným výkonem 550 MW_el. Celkový počet BPS v roce 2006 je v Německu odhadován na 3.500 zařízení. Jejich souhrnný instalovaný elektrický výkon dosáhl již 1.100 MW_el s produkcí více než 5 TWh elektřiny. Po uvedení zařízení z roku 2006 do plného výkonu a s novými instalacemi byla celková produkce pro rok 2007 prognózována na více než 10 TWh. Skutečnost bude zřejmě jiná vzhledem k aktuálnímu vývoji v zemědělství a vzhledem k výraznému růstu cen zemědělských komodit. Zajímavou ukázkou efektivity výroby elekřiny v BPS je předpoklad publikovaný v Německu, že nově instalovaný výkon 550 MW_el v bioplynu zajistí díky několikanásobně stabilnější produkci energie srovnatelnou výrobu elektřiny, jakou poskytne 2 280 MW_el nově instalovaných ve větrných elektrárnách v roce 2006. Bioplyn stále více ukazuje svůj rostoucí význam v energetickém hospodářství a v budoucím „energetickém mixu“.

Další zajímavou „bioplynovou“ zemí je např. Rakousko. V letech 2001 – 2005 zde došlo k razantnímu rozvoji BPS, když jejich počet vzrostl na 300 zařízení na konci roku 2005 a instalovaný elektrický výkon dosáhl 80 MW_el. Roční produkce elektrické energie dosáhla 570 GWh, což je množství, které odpovídá celoroční spotřebě 160 000 domácností.

Význam bioplynových stanic a jejich kategorizace

BPS a výroba bioplynu obecně má řadu pozitivních a celospolečenských přínosů. Bioplyn je podle zákona č. 180/2005 Sb. hodnocen jako obnovitelný zdroj energie a elektrická a tepelná energie z něj vyrobená je tedy ekologicky šetrná. Hlavní přínosy lze shrnout následovně:

• z hlediska obnovitelných zdrojů má ČR právě v bioplynu jeden z největších a navíc rychle mobilizovatelných potenciálů
• jeho uplatnění může nejen významně pomoci při plnění závazku ČR vůči EU v oblasti obnovitelných zdrojů, ale také může přispět ke snížení závislosti ČR na fosilních palivech a na jejich dovozu z nestabilních zemí
• pro obce a města jsou BPS ve vhodných lokalitách efektivním způsobem řešení zpracování bioodpadů a jejich aktivního odklonu ze skládek v souladu s požadavky legislativy
• pro venkov jsou BPS jednou z možností, jak zajistit jeho rozvoj a podporu zaměstnanosti. Zemědělcům nabízejí reálnou alternativu pro smysluplné využití zemědělské půdy a novou podnikatelskou příležitost.

BPS umožňují realizaci přirozeného koloběhu živin v půdě a náhradu umělých hnojiv. Výsledkem řádného fermentačního procesu je stabilizovaný digestát, který může mít široké uplatnění, zejména jako organické hnojivo

BPS je zapotřebí důsledně rozlišovat podle druhu vstupů a na základě toho pro ně stanovovat i různé požadavky v rámci povolovacího procesu. BPS tedy můžeme kategorizovat na:

1. Zemědělské BPS (také farmářské BPS), jejichž vstupy lze hodnotit jako nejméně problematické. Zpracovávají pouze vstupy ze zemědělské prvovýroby, zejména statková hnojiva (kejda, hnůj apod.) a cíleně pěstované plodiny (např. kukuřice) k energetickému využití. Jsou většinou situovány v areálech stávajících zemědělských provozů a zpracováním a stabilizací statkových hnojiv výrazně snižují dosavadní zatížení oblasti pachovými látkami. Právě tato zařízení se stala typickými představiteli BPS v Německu a Rakousku a proces jejich schvalování by měl být co nejjednodušší.
2. Kofermentační BPS (také průmyslové BPS), které zpracovávají výhradně nebo v určitém podílu rizikové vstupy, např. jateční odpady, kaly ze specifických provozů, kaly z ČOV, tuky, masokostní moučku, krev z jatek apod. Pro fermentaci těchto vstupů je nezbytné pečlivě zvolit technologii zařízení a zpracovat kvalitní provozní řád zařízení. Povolovací proces by měl být v těchto případech přísnější. Zejména je třeba vyžadovat důsledné plnění požadavků z nařízení EP a Rady č. 1774/2002, které stanovuje hygienická pravidla na nakládání s vedlejšími živočišnými produkty.
3. Komunální BPS, které jsou speciálně zaměřeny na zpracování komunálních bioodpadů, zejména z údržby zeleně, vytříděných bioodpadů z domácností a restaurací a jídelen. Vlastnický podíl v těchto zařízeních by měly mít často přímo obce. Požadavky pro provoz komunálních BPS, ostatně i pro provoz stejně zaměřených kompostáren, by měly ideálně obsahovat určitá zjednodušení a měly by být řešeny samostatným národním předpisem, obdobně jako v Rakousku a Německu.

V souvislosti s kategorizací BPS je vhodné doplnit, že mezi bioplyn nepatří kalový plyn, vznikající na čistírnách odpadních vod, a skládkový plyn, vznikající na skládkách. Tyto plyny jsou i podle zákona hodnoceny jako samostatné obnovitelné zdroje.

Aktuální situace a možný potenciál v ČR

V současnosti je u nás v provozu cca 23 BPS, což samo o sobě naznačuje, že ČR na skutečné využití přínosů bioplynu stále čeká. Zhruba polovina z těchto zařízení pochází ze 70., 80. a z počátku 90. let. Teprve s přijetím zákona č. 180/2005 Sb. na podporu výroby elektřiny z obnovitelných zdrojů nastalo oživení tohoto oboru. Zejména v letošním a loňském roce bylo zprovozněno několik nových BPS a ve fázi přípravy je aktuálně několik desítek projektů. Určité oživení signalizuje i to, že podle statistiky MPO ČR celková výroba elektřiny z BPS meziročně vzrostla o 134 %, konkrétně z 8,2 GWh v roce 2005 na 19,2 GWh o rok později.

Uvedené hodnoty jsou bohužel stále nejen zlomkem reality z Rakouska či Německa, ale i z reálného potenciálu v ČR. Asociace CZ Biom zpracovala již několik scénářů tohoto potenciálu, včetně návrhu „Akčního plánu pro biomasu“. Ten byl nedávno vypracován pro účely MZe ČR a Vlády ČR za účelem definování rozvoje biomasy a bioplynu v letech 2008 – 2010. Střední varianta možného vývoje ukazuje scénář, kdy v roce 2020 může být pouze v zemědělských BPS instalována kapacita o výkonu 240 MW_el s výrobou elektrické energie dosahující 1 900 GWh za rok. Varianta vychází z předpokladu, že bude využívána zhruba třetina potenciálu zbytkové biomasy a pěstovaná biomasa z přibližně 80 – 100 000 ha zemědělské půdy. Znamenalo by to existenci přibližně 400 zemědělských BPS, které by zároveň tvořily většinu z celkového počtu BPS v ČR. V případě komunálních a kofermentačních BPS lze jejich počet v budoucnu odhadnout na několik desítek zařízení.

Základní podmínkou pro využití potenciálu a přínosů využívání bioplynu je nastavení vhodného systému státní podpory, vyjasnění pravidel a požadavků při schvalovacím procesu BPS a také odstranění nedůvěry části veřejnosti a úřadů, která se objevila v souvislosti se zápachem. V prvém případě se jedná zejména o výraznější navýšení výkupní ceny za elektřinu vyrobenou z bioplynu, případně její diferenciaci podle jasně stanovených a racionálních kritérií. V souvislosti s problémy se zápachem je nutno uvést, že vznikly pouze v několika specifických případech BPS a je nezbytné odstranit jejich příčiny a zabránit jejich opakování. Za jejich příčinu lze označit zejména potíže s provozní kázní a zpracování problematických vstupních surovin. Problémy se zápachem ovšem rozhodně nepatří k provozu kvalitní bioplynové stanice. Více podrobností k tomuto je možné nalézt na www.biom.cz, kde je v této věci zveřejněno odborné stanovisko sekce Bioplyn asociace CZ Biom (Problémy se zápachem nepatří k provozu kvalitní bioplynové stanice, Odborné stanovisko sekce Bioplyn k problematice zápachu z bioplynových stanic).

Článek byl publikován v rámci projektu „Vývoj technologie zpracování obtížně využitelných organických odpadů při výrobě bioplynu a vývoj expertního systému na přípravu, kontrolu provozu a ověřování efektivnosti bioplynových stanic se zaměřením na výrobu bioplynu z trávy z trvalých travních ploch a kalů ČOV“ podpořeného v rámci programu "Výzkum a vývoj" Ministerstva životního prostředí.

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