VERONICA - ČASOPIS PRO OCHRANU PŘÍRODY A KRAJINY

Biomasa je v našich podmínkách nejperspektivnější obnovitelný zdroj energie. Její energetické využití má mnohostranný význam. Využijí-li se energeticky odpady, vyřeší se současně i způsob jejich likvidace. Pokud se energetická biomasa speciálně pěstuje, přispívá se tím k zachování rázu krajiny a k ekonomice zemědělských výrobců, a to zejména v oblastech méně vhodných k intenzivní zemědělské produkci. V současné době je v Česku půl milionu hektarů zemědělské půdy nepotřebné pro výrobu potravin. Tato půda nákladně zatravňovaná a ošetřovaná by mohla být využita plantážemi energetických rostlin majících pozitivní vliv na životní prostředí, ale i na ekonomiku vesnického obyvatelstva, a to zejména v marginálních zemědělských oblastech. Pro pěstování energetických rostlin se nabízí i využití oblastí s rekultivovanou půdou po důlní činnosti, využití půdy nadlimitně kontaminované cizorodými látkami, půdy v emisních oblastech a v okolí exponovaných silnic a dálničních tahů. Při přípravě fytopaliv a při výstavbě, provozu a údržbě zařízení na využití energetické biomasy vznikne mnoho pracovních míst, a to zejména v oblastech, kde je největší problém s nezaměstnaností. Využitím biopaliv stoupne nezávislost na dovozu fosilních paliv. Hlavním důvodem energetického využívání biomasy je omezování produkce skleníkových plynů a zpomalování klimatické změny.

Rozvoj využití biomasy i jejího pěstování pro energetické účely je podporován v Evropské unii jako součást řešení ekologických otázek energetiky, problémů zemědělské politiky a politiky rozvoje venkova. V jejím rámci by se do roku 2010 mělo energetické využití biomasy ve srovnání s rokem 2000 zvětšit trojnásobně, z toho jedna třetina by měla připadnout na kogenerační výrobu elektřiny a tepla.

Biomasu vhodnou pro energetické využití lze rozdělit do třech skupin, které tvoří: biomasa vhodná pro spalování a zplyňování, biomasa vhodná pro anaerobní fermentaci a biomasa vhodná pro výrobu motorových biopaliv. Celkový potenciál energeticky využitelné biomasy je součtem jednotlivých druhů odpadní biomasy a bioodpadů a cíleně pěstovaných energetických rostlin.

Dřevo a dřevní odpad

Při těžbě dřeva, probírkách a prořezávkách zůstává v lese určitá část biomasy nevyužita (dřevní a stromová hmota). Jedná se zejména o pařezy, kořeny, vršky stromů, větve a části nebo celé stromky z probírek a prořezávek. Zpracování dřeva je doprovázeno produkcí odpadů. V průměru je z celkové roční produkce dřevní hmoty využívána méně než polovina. Ve statistikách je vykazováno jako těžba dřeva přibližně stejné množství dřevní hmoty, jako zůstává nevyužito v lese nebo jako odpad při zpracování. Z ekologických, technických a ekonomických důvodů není možno veškeré množství takto vzniklé odpadní dřevní hmoty využít; reálně je využitelných pouze cca 40 %. Celková roční těžba v roce 2000 činila cca 12,5 mil. m³ dřeva, do roku 2010 je zachována na poměrně stabilní úrovni - výhled těžebních možností se pro rok 2010 pohybuje kolem 11,5 mil. m³. Při uvažované průměrné těžbě v horizontu roku 2010 kolem 11,5 mil. m³, stejném množství vznikající odpadní dřevní hmoty a 40% využití této hmoty činí využitelný zdroj odpadní dřevní hmoty 4,5 mil. m³, což při průměrné měrné hmotnosti dřeva 600 kg/m³ a (při 25% vlhkosti) je cca 2,73 milionů tun dřevní hmoty. Při průměrné výhřevnosti dřeva 12 GJ na tunu je celkový dostupný potenciál energie ve spalitelné dřevní hmotě 32 PJ (petajoule - deset na patnáctou joulů).

Obilní sláma

Obiloviny zaujímají v ČR 51,5 % plochy zemědělské půdy. V horizontu roku 2005 se pohybuje sklizňová plocha na poměrně stabilní úrovni - výhled pro rok 2010 je 1 479 000 ha, což při zachovaném výnosu slámy 4t/ha přináší 5 916 000 t slámy. Při výhřevnosti slámy 14,4 GJ/t a roční produkci cca 6 milionů tun, uvažované v dlouhodobém horizontu, a účinnosti spalování 80 % je teoreticky možno z vyprodukované slámy získat 69 PJ energie. Tato hodnota reprezentuje teoretický potenciál energetického využití slámy. Celkový výnos slámy není možno v plné míře využít. Z celkového množství vyprodukované obilní slámy lze pro nezemědělské (např. energetické) využití uvažovat maximálně 20-30 %. Zbývající sláma zůstává v zemědělských podnicích ke krmení a na stelivo, část slámy zůstává na polích k zaorání. Využitelný potenciál obilní slámy při 30% využití 1 800 000 tun slámy ročně je 26 PJ.

Řepková sláma

Oproti obilní slámě, u které se počítá s výhřevností 14,0-14,4 GJ/t, má řepková sláma vyšší výhřevnost - 15 až 17,5 GJ/t. Od roku 1989 se výměra sklizňové plochy řepky v České republice zdvojnásobila. Podle zásad střídání plodin je možné řepku olejnou pěstovat až do 12,5 % maximálního zastoupení na orné půdě a v běžném osevním postupu s minimálně čtyřletým časovým intervalem. Celková osevní plocha řepky činí 270 000 ha. Výnos řepkové slámy se v ideálním případě pohybuje také kolem 4 t/ha, což by v ideálním případě, tj. při 100% využití slámy a osevní ploše 270 000 ha, přineslo roční produkci 1 080 000 tun slámy. Při výhřevnosti řepkové slámy 15 GJ/t je využitelný potenciál vyprodukované řepkové slámy 16 PJ. Vzhledem k tomu, že část slámy je zaorávána, bude možno využít 60 % vyprodukované řepkové slámy a využitelný potenciál řepkové slámy činí 648 000 tun, tj. 10 PJ.

Produkce biomasy z energetických plodin

Potenciálním zdrojem biomasy pro energetické využití jsou cíleně pěstované energetické rostliny s vysokým výnosem biomasy včetně plantáží vytrvalých energetických plodin, které mohou být pěstovány na zemědělské půdě nepotřebné pro pěstování potravinářských plodin nebo na tzv. antropogenních půdách, jako jsou rekultivované plochy v průmyslových oblastech, rekultivované skládky odpadů, haldy atd. V České republice činí plantáže energetických bylin a trav cca 1 500 ha a plantáže rychle rostoucích dřevin cca 120 ha. V současnosti představuje nepotřebná půda 0,5 mil. ha. V horizontu 30 let bude možno využít pro pěstování energetických rostlin až 35 % zemědělské půdy, tedy více než 1 milion hektarů. Za předpokladu založení plantáží energetických plodin na rozloze 200 000 ha s průměrným výnosem biomasy 8 tun z hektaru bude celkový objem 1 600 000 tun ročně s energetickým obsahem cca 22,5 PJ. Sortiment energetických plodin v České republice představuje především vytrvalý energetický šťovík Uteuša, dosahující hektarového výnosu až 15 tun suché hmoty, dále energetická tráva chrastice rákosovitá, z energetických dřevin se zakládají výmladkové plantáže topolů a vrb sklízené v obmýtí 3-5 let. Zakládání plantáží omezují především administrativní zábrany a omezující podmínky při pěstování jak energetických šťovíků, tak i rychle rostoucích dřevin. Na základě zkušeností z Německa a Rakouska lze očekávat intenzivní pěstování silážní kukuřice jako suroviny pro výrobu bioplynu.

Bioplyn

Pro produkci bioplynu lze využít tuhých (chlévská mrva) i tekutých substrátů (kejda) vznikajících v živočišné výrobě. Bioplyn je možno vyrábět z komunálních bioodpadů, zejména z kuchyňských odpadů, dále z jatečních odpadů, z odpadů potravinářského průmyslu, z travní hmoty a v poslední době se uplatňují pro anaerobní fermentaci i cíleně pěstované rostliny (kukuřice, slunečnice, řepka). Zdrojem bioplynu jsou též čistírny odpadních vod a skládky komunálních odpadů. Dostupný potenciál bioplynu je odhadován na 625 mil. m³, což představuje 16 PJ a možnost výroby alespoň 1,2 TWh elektřiny. Stávající využití tohoto potenciálu je v České republice nepatrné. Je zde vybudováno pouze 20 bioplynových stanic, v sousedním Německu je provozováno 4 000 bioplynových stanic.

Bionafta

Odhad dostupného potenciálu výroby bionafty, resp. metylesteru řepkového oleje, vychází z využití 270 000 ha zemědělské plochy, což je maximální uvažovaná plocha pro pěstování řepky. Při uvažovaném průměrném výnosu řepky 3 t/ha a výtěžnosti 0,3 t metylesteru řepkového oleje z 1 tuny řepky vychází dosažitelný potenciál výroby metylesteru na 243 000 t/rok. V současnosti mají výrobny bionafty kapacitu zpracovávat 62 500 tun bionafty za rok, proto by bylo nutno vybudovat další zpracovatelská zařízení o celkové kapacitě cca 180 000 tun. Při průměrné výhřevnosti metylesteru 38 GJ/t a roční produkci řepky 243 000 tun je dostupný potenciál výroby bionafty 9 PJ.

Bioetanol

Odhad potenciální produkce bioethanolu je učiněn zhruba na základě roční produkce cukrové řepy a obilnin. Jako další možné zdroje jsou uvažovány sláma a dřevní odpad. Dostupný potenciál je předpokládán v objemu 9 PJ. V České republice by se podle nedávného vládního návrhu zákona měla biopaliva povinně přidávat do benzinu a nafty od roku 2008, zpočátku dvě procenta celkového objemu.

Potenciál biomasy

Podle statistik ministerstva průmyslu a obchodu je současné využití energie biomasy včetně motorových biopaliv 43,5 PJ tepla a 770 GWh elektřiny. Podíl biomasy na spotřebě primárních energetických zdrojů v České republice představuje 2,6 %, podíl elektrického proudu vyrobeného z biomasy a bioplynu na hrubé spotřebě elektřiny představuje 1,15 %. Dostupný potenciál biomasy je cca 145 PJ. Je možno konstatovat, že krajina nám dává dostatečné množství zdrojů ke zvýšení využití obnovitelné energie z biomasy až na cca 8 % podílu celkové spotřeby primárních energetických zdrojů. K využití tohoto potenciálu je třeba především získat investiční prostředky a odstranit administrativní zábrany.

Ing. Jaroslav Váňa, CSc. - Výzkumný ústav rostlinné výroby v Praze-Ruzyni

Příspěvek byl zpracován v rámci výzkumného záměru MZe 0002700601 „Principy vytváření kalibrace a validace trvale udržitelných a produktivních systémů hospodaření na půdě“.