OPET Czech Republic – OPET CR
P u b l i k a c e
Organizace na Podporu Energetických Technologií
Alkoholová paliva pro udržitelnou dopravu
ENERGIE
Praha 2001
OPET Czech Republic – OPET CR Organizace na Podporu Energetických Technologií ENERGIE V roce 1990 Evropská komise vyhlásila program THERMIE zamìøený na demonstraci nových nejaderných energetických technologií. Souèasnì byla zaloena sí OPET (Organization for the Promotion of Energy Technologies) center, jejím cílem bylo pomáhat Komisi s íøením informací o výsledcích projektù a s podporou nových technologií v oblasti nejaderné energetiky. Tato sí byla od konce roku 1996 øízena direktoriáty DG XVII a DG XIII. V roce 2000 byla sí OPET center rozíøena o obdobnì orientované organizace pùsobící v zemích støední a východní Evropy, v kandidátských zemích a v øadì dalích zemí, které uzavøely s EU dohody o spolupráci v oblasti výzkumu a vývoje technologií. V souèasné dobì pracují OPET centra sdruující 108 organizací v rámci 45 konsorcií v Evropì a v Asii. Èlenem OPET sítì je také Èeská republika prostøednictvím centra OPET CR. Sí OPET center je jedineènou organizací spojující demonstraèní a inovaèní èást døívìjích evropských programù JOULE-THERMIE, INNOVATION a souèasného programu ENERGIE, který je souèástí 5. rámcového programu pro rozvoj technologií a demonstrací (19982002). Tato vazba umoòuje pokrýt jak výzkumné, tak realizaèní aktivity, navíc spojené s podporou technologického transferu a podporou uplatnìní výsledkù výzkumu v praxi v oblasti energetických technologií a inovací. Zásadním cílem OPET sítì je spolupracovat s organizacemi, institucemi, spoleènostmi a podniky a pomáhat jim v hledání a ve vyuívání èistých a energeticky efektivních technologií, a to zejména tìch, které jsou výsledkem projektù podporovaných Evropskou komisí. Cílem vech vyvíjených aktivit je posilovat dialog mezi zemìmi, klienty, snaha porozumìt problémùm a potøebám a pomáhat nalézat inovaèní technologická øeení. Základní mylenka sítì OPET zahrnuje také diskuzi o budoucnosti evropského technologického vývoje a výzkumu, realizovanou v tìsné spolupráci s praktickými potøebami klientù zejména v rámci 5. rámcového programu EU, ale i dalích energeticky orientovaných programù. Pomáhat pøejímání nových technologických postupù je èasovì velmi nároèný proces, který má dlouhodobou pùsobnost a nemùe být zavren v prùbìhu mìsíce. Sí OPET center vchází do pátého roku své aktivity. Jsme rádi, e mùeme prostøednictvím projektu OPET Czech Republic podpoøit vydání této publikace, jejím cílem je poskytnout zájemcùm informace o ekologizaci dopravy, o vyuití paliv na bázi alkoholu pro udritelný rozvoj dopravy.
OPET Czech Republic je èlenem sítì zaloené Evropskou komisí na podporu efektivních a inovativních energetických technologií
tel. fax. e-mail
Koordinátor projektu
Partner projektu
Partner projektu
Technologické centrum AV ÈR Rozvojová 135 165 02 Praha 6 (02) 203 90 712 (02) 209 22 698
[email protected]
DEA Energetická agentura Lozíbky 17 614 00 Brno (05) 712 31 83 (05) 45 22 26 84
[email protected]
EGÚ PRAHA Engineering, a.s. 190 11 Praha 9-Bìchovice (02) 62 76 673 (02) 64 41 349
[email protected]
Václav Kroupa, Radan Panáček
Alkoholová paliva pro udržitelnou dopravu Praha 2001
Zpracovali: Úvod, kapitoly, závìr Ing. Radan Panáèek, Ing. Václav Kroupa Grafika obálky grafické studio Klassic, s. r. o., V. P. Èkalova 503/12, Praha 6-Dejvice
Publikace je vydána v rámci projektu Evropské unie OPET Czech Republic OPET CR (Organization for the Promotion of Energy Technologies, Czech Republic) Text Grafika Publikace
© Radan Panáèek, Václav Kroupa © grafické studio Klassic, s. r. o., V. P. Èkalova 503/12, Praha 6-Dejvice © Technologické centrum AV ÈR, Praha
OPET Czech Republic
OBSAH 1. Úvod
6
1.1. Doprava a ivotní prostøedí
6
2. Evropská unie a Green Paper
8
2.1. Trvale udritelné dopravní systémy
10
2.2. Doprava a ivotní prostøedí v Èeské republice
10
3. Obnovitelné zdroje energie
13
3.1. Efektivita výroby energie z obnovitelných zdrojù
14
3.2. Alternativní paliva
14
3.2.1. Alkoholy
16
3.2.2.Vyuívání bioetanolu jako paliva pro motorová vozidla ve svìtì
18
3.3. Obnovitelné zdroje a pracovní místa
19
4. Potenciál ÈR
23
4.1. Výchozí stav
23
4.1.1. Program Bioetanol
23
4.1.2. Rozmìry programu Bioetanol
24
4.1.3. Podmínky pro dalí rozvoj programu Bioetanol
25
5. Zajitìní trvale udritelného zpùsobu rozvoje dopravy
26
6. Závìr
28
7. Pouitá literatura
28
5
OPET Czech Republic
1. ÚVOD Pouijeme-li vhodné plodiny a nové technologie, bioetanol mùe významnou mìrou pøispìt ke svìtové potøebì paliv. (Guliano Grassi). V souèasné dobì ve svìtì jezdí na 500 milionù osobních automobilù, 190 milionù uitkových a nákladních automobilù. Do roku 2010 se oèekává zvýování jejich poètu o 45 % roènì. Na 1000 obyvatel v zemích evropské patnáctky pøipadají 442 automobily, zatímco v okolním svìtì jen 85 automobilù. Doprava zboí, slueb a osob je jedním z nejvíce se rozvíjejících prùmyslových odvìtví. Svojí závislostí na fosilních palivech se ale stává i jedním z nejvìtích problémù ivotního prostøedí naí doby. Hledají se nové cesty, jak pohánìt dopravní prostøedky. V prùmyslovì vyspìlých zemích se trvale zvyují objemy pøepravy. Zhruba polovina populace planety ijící ve vyspìlých státech stále více vyuívá moností pøepravy zboí, slueb a osob ke stále dokonalejímu uspokojování svých potøeb. Tyto výhody vak vedou ke stále vìtímu pokozování ivotního prostøedí, a to jak v lokálním, tak i celosvìtovém mìøítku. Zejména ve vìtích mìstech se nedaøí zvládnout dopravu ani nejmodernìjím øeením dopravních sítí a zavádìním nových zpùsobù øízení dopravy. V mnoha zemích ji dopravì nepostaèují ani dálnice a jakékoliv naruení plynulosti dopravy má za následek vznik dopravního kolapsu v celých oblastech. Silná koncentrace dopravy zejména ve mìstech prokazatelnì negativnì ovlivòuje kvalitu ivota obyvatel. Na druhé stranì ije na naí planetì asi 4,5 miliardy lidí v rozvojových zemích, kteøí výhod dopravních systémù mohou vyuívat pouze ve velmi omezené míøe. Tìmto lidem nelze upírat právo na vyí kvalitu ivota, její vý-
znamnou souèástí je doprava. Rozvojové zemì se zásadním zpùsobem podílí na rùstu poètu obyvatel planety a rozvoj jejich ekonomik také automaticky vyvolává potøebu rozvoje dopravních systémù. Existuje velké nebezpeèí, e rozsah dopravy bude muset být v budoucnu omezován. Tím mohou vznikat sociální i ekonomické problémy lidem, jejich ivoty a práce jsou s dopravou vázány. Je zøejmé, e souèasné váné problémy spojené s pokozováním ivotního prostøedí sektorem dopravy v celosvìtovém mìøítku v podstatì zpùsobili obyvatelé jedné poloviny planety. V zájmu této èásti svìta by mìlo být vytvoøení takových systémù získávání energie, které umoní trvale udritelný rozvoj nejen ve vlastních zemích, ale i v zemích rozvojových. V pøípadì, e se takové systémy nepodaøí vytvoøit a nebudou se veobecnì vyuívat, existuje reálné riziko vzniku konfliktù velkého rozsahu, jejich podstatou bude boj o zdroje energie nebo boj o ochranu ivotního prostøedí. Dopravní prostøedky v souèasné dobì vyuívají pro svùj pohon paliva prakticky výhradnì fosilního pùvodu. Spotøeba energie v dopravì se blíí 40 % celkové spotøeby energie ve svìtì. Stále silnìji se projevuje vliv trvale rostoucí produkce skleníkových plynù na klimatické podmínky planety a potvrzuje se vyèerpatelnost fosilních zdrojù energie. Pøechod sektoru dopravy na trvale udritelný zpùsob je proto zásadní podmínkou jeho dalího rozvoje. Globální zmìny klimatu stejnì jako zajitìní energetických zdrojù pro pøítí generace se stávají váným politickým tématem ve vech vyspìlých státech. Nìkteré zemì si uvìdomují zodpovìdnost nejen za budoucnost vlastního národa, ale i za budoucnost celé planety a v tomto smìru ji uèinily mnoho uiteèného.
1.1. Doprava a životní prostředí V celosvìtovém mìøítku se daøí sniovat produkci skleníkových plynù unikajících do ovzduí pøi výrobì energie z fosilních zdrojù zavádìním efektivnìjích zpùsobù výroby a distribuce energie. Zcela jinak se vyvíjí situace v produkci skleníkových plynù dopravními prostøedky.
Následující údaje o emisích fosilního CO2 názornì dokumentují vývoj v zemích EU v posledních nìkolika letech (19901997) viz obrázek 1, tabulka 1:
6
OPET Czech Republic
Sektor
Podíl na tvorbì emisí CO2 (%)
tepelná výroba elektøiny
29,1
prùmysl
16,7
silnièní doprava
27,6
domácnosti
20,9
ostatní
5,7
OBRÁZEK 1: Vývoj tvorby emisí CO2 v zemích EU (19901997)
TABULKA 1: Podíl sektorù na tvorbì emisí CO2 v zemích EU (1998)
Mezi pøíèinami, proè se stav zneèitìní a tvorby skleníkových plynù vyvíjí celosvìtovì právì tímto zpùsobem, mùeme uvést dramaticky rostoucí poèet obyvatel planety, ze kterého vyplývá:
• trvale rostoucí poadavky na pøepravu osob, zboí a slueb • trvale rostoucí poèet dopravních prostøedkù automobilù pro osobní pøepravu i pro pøepravu zboí.
7
OPET Czech Republic
2. EVROPSKÁ UNIE A GREEN PAPER OSN a Rada Evropy vyhlásily Program pro 21. století, ve kterém èiní zodpovìdnými rozvinuté zemì za vývoj a prosazování nových øeení problému dopravy osob, zboí a slueb, která jsou pøíznivá pro ivotní prostøedí a trvale udritelný rozvoj, a to zejména s ohledem na 4,5 miliardy lidí, kteøí dnes ijí ve tøetím svìtì a kteøí nemohou kopírovat ná ivotní styl. Svìtová zdravotnická organizace (WHO) se zabývala vlivem zneèitìní z dopravy na zdraví lidí a dola k závìru, e nejvíce smrtící a zdraví pokozující sloky zneèitìní ze sektoru dopravy jsou právì pevné èástice a NOx. V USA, které patøí mezi nejrozvinutìjí zemì svìta, umírá asi 60 000 lidí roènì pøedèasnì právì na nemoci zpùsobené pevnými èásticemi. Z analýzy vývoje produkce sledovaných sloek zneèitìní z dopravy (èástice, HC, NOx, SO2) ve svìtì vyplývá, e zhruba od roku 1990 se jejich produkce motorovými vozidly sniuje zejména díky pouívání katalyzátorù, filtrù a díky vývoji nových pohonných hmot. Celkové zneèitìní produkované dopravou vak celosvìtovì trvale roste. Zemì Evropské unie spotøebovávají stále více energie a jsou tak nuceny dováet stále více a více energetických
surovin. Výroba energie z vlastních zdrojù v zemích EU naprosto nestaèí pokrývat spotøebu a vzrùstá tak závislost na vnìjích dodavatelích. Na tyto skuteènosti reagovala Evropská komise vypracováním dokumentu Green Paper, ve kterém pøedkládá základní teze s cílem vytvoøit strategii pro spolehlivé a zároveò pro ivotní prostøedí pøíznivé zásobování energií: Dramatický nárùst cen ropy v bøeznu 1999, který ohrozil evropskou ekonomiku, odkryl slabost ve struktuøe zásobování energií a zejména poukázal na silnì rostoucí závislost, kdy je to cena ropy, která urèuje cenu energie. Slabé výsledky politik orientovaných na øízení spotøeby energie v nìkterých zemích EU pøinesly rozèarování. Bez aktivní cílené energetické politiky nebudou zemì EU schopné zbavit se závislosti na vnìjích dodavatelích energie. Pokud se v prùbìhu pøítích 2030 let významnì nezmìní politika EU ve vztahu ke spotøebì energie, energetická spotøeba bude muset být pokryta ze 70 % dovozem viz obrázek 2. Tato závislost se mùe promítnout do vech odvìtví ekonomiky. Rozíøení Evropské unie o zemì støední a východní Evropy tento trend jetì zhoruje.
OBRÁZEK 2: Energetická bilance zemí EU-30 (výhled) Ve smìru budoucího vývoje je sektor dopravy se svojí závislostí na ropì pokládán za velkou neznámou: 98 % spotøeby paliv v dopravì je kryto ropnými produkty a toto mnoství odpovídá 67 % celkové spotøeby ropy. Doprava jako nejdynamiètìji se rozvíjející odvìtví pøedpokládá dalí zvyování spotøeby ropy v úrovni 2 % roènì. Pøeprava osob se má v EU do roku 2010 zvýit o 19 %, zejména v dùsledku vyího vyuívání silnièní (o 16 %) a letecké dopravy (o 90 %). Pøeprava zboí ve stejném období by se
mìla zvýit o 38 %. Proto také Evropská komise vynakládá v této souvislosti nemalé úsilí na realizaci opatøení, která povedou ke sniování emisí pøi rostoucí spotøebì paliv. Tyto vazby se rovnì promítnou na nové èlenské zemì EU. Po rozíøení bude muset Evropská unie zabezpeèovat dopravu pro dalích 170 milionù lidí ijících na dalím území o rozloze 1,86 mil. km2. Pøi daném rozdílu úrovnì
8
OPET Czech Republic
ekonomik bude skuteènì co øeit, nebo Evropská unie má velmi omezené vlastní zdroje ropy. Kandidátské zemì jsou na tom jetì hùøe. Díky pøevánì britským nalezitím v Severním moøi má Evropská unie 4,4% podíl na svìtové tìbì ropy. Avak cena jednoho vytìeného barelu se po-
hybuje mezi 711 USD, zatímco na Støedním Východì je cena 13 USD za barel. Co se týèe zásob zemního plynu, je na tom Evropa jetì hùøe. Vlastní zásoby v Holandsku a Velké Británii pøedstavují pouhá 2 % svìtových zásob.
OBRÁZEK 3: Závislost zemí EU-30 podle energetických zdrojù
Evropské unii se podaøilo v období po první ropné krizi díky opatøením v oblasti hospodaøení energií, vývoje vlastních zdrojù, diverzifikace zdrojù a podpory vývoje obnovitelných zdrojù energie sníit energetickou závislost z 60 % v roce 1973 na 50 % v roce 1999. Avak v následujících 2030 letech se oèekává opìtovné zvýení celkové závislosti na dovozu energie a na 70 %, pøièem v pøípadì ropy to bude a 90 %, u zemního plynu 70 % a uhlí 100 %. Rozíøení Evropské unie rovnì pøispìje k tomuto trendu: dovoz zemního plynu do kandidátských zemí vzroste z 60 na 90 %, podíl dovozu ropy z 90 na 94 %. Navíc tyto zemì, které jsou v souèasnosti exportéry uhlí, budou muset na základì drastických opatøení pøi restrukturalizaci prùmyslu témìø 12 % uhlí dováet viz obrázek 3. Ropa a její produkty zùstanou v následujících letech základním ekonomickým prvkem v zemích EU, zejména v sektoru dopravy. Svoje postavení v ekonomikách EU bude posilovat zemní plyn. Obì suroviny jsou dostupné pouze z vnìjích zdrojù. Pøestoe obnovitelné zdroje pøedstavují významný potenciál pro zajitìní zásobování energií, jejich rozvoj je silnì závislý na politických rozhodnutích a úèinných ekonomických opatøeních. Významnou úlohu pøi zvyování bezpeènosti v zásobování energií mùe sehrát zejména biomasa. Konkrétnì biopaliva pro dopravu vykazují mimoøádný pøínos ke zlepování
kvality ovzduí, protoe se pøi jejich pouití uvolòuje do ovzduí o 4080 % skleníkových plynù ménì ve srovnání s fosilními palivy. Do ovzduí se rovnì uvolòuje ménì mechanických èástic (sazí), oxidu uhlièitého, NOx a hydroxidù. Pouívání biopaliv vede ke sníení tvorby vech sledovaných zneèiujících látek ve výfukových plynech motorových vozidel, kterými jsou: 1. oxidy dusíku pøispívají k eutrofizaci a acidifikaci pùdy a vod, ohroují zdraví. 2. uhlovodíky, CO, CO2 zejména nespálené zbytky paliva a maziv pøedstavující tisíce rozdílných slouèenin. Pøispívají k tvorbì pøízemního ozónu, nepøíznivì ovlivòují zdraví. 3. èástice saze, uhlovodíky, voda a (jedná-li se o fosilní palivo) síra. Nepøíznivì ovlivòují zdraví, mohou být karcinogenní, mohou ovlivnit genetické vybavení èlovìka. 4. oxidy síry pocházejí z fosilních paliv (diesel), pøispívají k acidifikaci, korozi materiálu a nepøíznivì pùsobí na zdraví. 5. oxid uhlièitý CO2 vzniká pøi spalování organického materiálu, pøispívá ke skleníkovému efektu, pùsobí na zmìny klimatu. Biopaliva sice také produkují spalováním oxid uhlièitý, ale celkovì nezvyují jeho mnoství v ovzduí.
9
OPET Czech Republic
OBRÁZEK 4: Pøedpokládaná produkce energie podle surovin v zemích EU-30 V zemìdìlských oblastech vede navíc pouívání biopaliv k vytváøení pracovních míst a ke zkulturnìní krajiny. Nejvìtí pøekákou, která brání vyuívání biopaliv v dopravì, je v souèasné dobì cenový rozdíl pøi porovnání s fosilními palivy. Souèástí programu, kterým Evropská komise definovala
pro èlenské zemì v dokumentu White Paper v roce 1997 úkol zdvojnásobit podíl obnovitelných zdrojù energie do roku 2010, je zvýení podílu bioenergie na 7 %. A jedním z cílù do roku 2010 je 7% zastoupení biopaliv na trzích EU a 20% náhrada vekerých paliv biopalivy do roku 2020 viz obrázek 4.
2.1. Trvale udržitelné dopravní systémy Zemì sdruené do OECD se trvale zabývají øeením problematiky vztahu dopravy a ivotního prostøedí. OECD definovala ve svých zprávách podmínky udritelné dopravy ve vztahu k ivotnímu prostøedí: Udritelná doprava je taková, která neohrouje zdraví obyvatel ani ekosystému a dává do souladu potøeby pøepravy (slueb, zboí, osob) s: a] vyuíváním obnovitelných zdrojù ve vazbì k jejich regeneraci a b] vyuíváním neobnovitelných zdrojù pod úrovní rozvoje obnovitelných paliv.
Bylo definováno est kritérií udritelné dopravy, kterých by mìlo být dosaeno do roku 2030 a která zahrnují: • • • • • •
emise oxidù dusíku emise tìkavých organických látek emise èástic emise oxidu uhlièitého ochrana ekosystému a vyuití komunikací úroveò hluku.
2.2. Doprava a životní prostředí v České republice Analogicky ke svìtovému vývoji se vyvíjí i situace v Èeské republice. V prùbìhu posledních deseti let se podaøilo dosáhnout výrazného sníení produkce vech kodlivin vèetnì CO2 u stacionárních zdrojù energie, zatímco zneèitìní mobilními zdroji vykazuje trvalý rùst.
Vývoj podílu zneèitìní z dopravy na celkové produkci zneèitìní v Èeské republice viz obrázek 5 a 6.
10
OPET Czech Republic
OBRÁZEK 5: Vývoj podílu zneèitìní z dopravy na celkové produkci zneèitìní v ÈR (Zdroj: ÈHMÚ, ÈIP, CDV, VÚZT, ÈSU) Pøi tom je nutné si uvìdomit, e vìtí èást kodlivin byla dopravními prostøedky vyprodukována v místech s hustou
dopravou a vìtinou patnými rozptylovými podmínkami, to je ve mìstech, kde ije vìtina populace.
OBRÁZEK 6: Produkce skleníkového plynu CO2 v Èeské republice. (Zdroj: ÈHMÚ, ÈIP, CDV, VÚZT, ÈSU)
11
OPET Czech Republic
Oèekává se, e se vstupem zemí støední a východní Evropy do EU dojde k velmi rychlému nárùstu dopravy, a to a na úroveò bìnou v zemích EU. Tento proces bude jistì ukonèen do roku 2010 a pro Èeskou republiku to kromì jiného znamená, e bez realizace vhodných opatøení mùe dojít k více ne trojnásobnému zvýení emisí CO2 a sledovaných kodlivin z dopravy proti úrovni roku 1999.
Nárùstem emisí CO2 z dopravy na úroveò pøes 30 mil. tun za rok by Èeská republika prakticky vyèerpala svùj národní limit produkce CO2, k jeho dodrení se zavázala na konferenci o zmìnách klimatu v Kjótu. Z výe uvedených pohledù je ádoucí, aby i Èeská republika vzhledem ke své energetické struktuøe vytvoøila a pøijala koncepèní a dlouhodobá øeení viz obrázek 7.
OBRÁZEK 7: Rozloení spotøeby energie v % v ÈR (1998)
12
OPET Czech Republic
3. OBNOVITELNÉ ZDROJE ENERGIE Celá existence lidstva je úzce spojená s bojem o energii. Znalost rùzných technologií výroby a vyuití energie zásadním zpùsobem ovlivnily sociální i ekonomický rozvoj celých národù. Rozsah pokození a zmìny ivotního prostøedí této planety zpùsobené vyuíváním koneèných zásob fosilních zdrojù k získávání energie jsou dùvody k hledání takových zdrojù energie, které budou i ve vzdálené budoucnosti na Zemi k dispozici v dostateèném mnoství, budou rozmístìny co nejrovnomìrnìji a jejich vyuívání nebude mít negativní dopad na ivotní prostøedí v lokálním ani v globálním mìøítku. Jediným obnovitelným zdrojem energie pro planetu je Slunce. Ze Slunce dopadne na Zemi za jedinou hodinu tolik energie, kolik se jí spotøebuje na celé planetì za jeden rok. Technologie umoòující pøímou pøemìnu sluneèní energie na tepelnou a elektrickou energii jsou známé a vyuívané. Mnoství energie, které jsou schopné vyuít, je vak jenom zlomkem souèasných potøeb. Dùvodem je jednak nízká hustota energie pøímého sluneèního záøení, jednak problémy se skladováním a distribucí získané energie. Energie pøímého sluneèního záøení není také k dispozici rovnomìrnì na celé planetì. Pøímé sluneèní
záøení, jakkoli je významným obnovitelným zdrojem energie, bude mít patrnì i v budoucnu povahu spíe lokálního energetického zdroje. Pøíroda vak dokáe sluneèní energii skladovat, a to pomocí fotosyntézy v molekulách celulózy, ligninu, krobu, cukrù a tukù obecnì biomasy. Biomasa také splòuje tøi hlavní podmínky pro zdroje energie umoòující trvale udritelný rozvoj: • je trvale obnovitelná • je k dispozici prakticky ve vech èlovìkem obývaných oblastech planety • vyuívání k energetickým úèelùm nemá negativní dopad na ivotní prostøedí ani v lokálním, ani v globálním mìøítku. Zásadní výhoda biomasy z hlediska emisí CO2 proti fosilním zdrojùm energie spoèívá v takzvaném ivotním cyklu oxidu uhlièitého: V pøípadì fosilních zdrojù energie se jedná o otevøený cyklus oxidu uhlièitého, jeho dùsledkem je neustálé zvyování koncentrace oxidu uhlièitého v atmosféøe viz obrázek 9. V pøípadì biomasy je ivotní cyklus oxidu uhlièitého uzavøený. To znamená, e oxid uhlièitý, který se uvolòuje do ovzduí ve fázi získávání energie, se opìt pøi tvorbì biomasy spotøebuje viz obrázek 10.
OBRÁZEK 10: Uzavøený cyklus CO2
OBRÁZEK 9: Otevøený cyklus CO2 Dùleitou vlastností biomasy je, e lze jejím zpracováním získat vechny druhy energie pouívané v souèasné dobì pro stacionární i mobilní spotøebièe. Biomasa poskytuje ener-
gii tepelnou, elektrickou, lze ji transformovat na palivo pro pohon dopravních prostøedkù.
13
OPET Czech Republic
3.1. Efektivita výroby energie z obnovitelných zdrojů Budeme-li mít bio-systém s bio-rafinerií, kde základní surovinou bude celulóza (døevní hmota), výstupními produkty budou: • bioetanol získaný fermentací degradované celulózy • elektrická energie získaná z kogeneraèní jednotky spalující lignin • tepelná energie získaná z kogeneraèní jednotky spalující lignin. Na jednu jednotku vloené energie v tomto pøípadì získáme 16 jednotek energie jako výstup ze systému. Pøi tom se poèítá s tím, e pouze energie vloená do získání celulózy (døevní hmoty) bude doèasnì fosilního pùvodu. V pøípadì, e základní surovinou v bio-rafinerii je obilí nebo kukuøice (tj. suroviny obsahující krob), výstupními produkty jsou: • bioetanol získaný fermentací enzymaticky roztìpeného krobu • energie obsaená v obilních výpalcích, které jsou vysoce hodnotným krmivem pro zvíøata a v systému se z jedné jednotky vloené energie získá pouze 6 jednotek energie.
Oznaèení èistý biosystém vyjadøuje skuteènost, e systém zajiuje velice efektivnì výrobu energie z obnovitelných zdrojù nebo z odpadù a souèasnì prakticky nezatìuje ivotní prostøedí produkcí skleníkového plynu CO2. V mnoha vyspìlých státech ji dnes pracují bio-rafinerie. Zrodila se nová ekonomika ekonomika biomasy, od které se oèekává, e bude mít brzy velký vliv na svìtový obchod s energií, dosud kontrolovaný ropným prùmyslem. 21. století lze ji dnes oznaèit jako století biomasy a biotechnologií, které umoní její efektivní vyuití jako zdroje trvale obnovitelné energie. Prakticky ve vech vyspìlých státech svìta jsou v tomto okamiku v provozu pilotní jednotky, pro které se obecnì pouívá pojmenování bioenergetické kombináty. Pøíkladem takového kombinátu v Evropì mùe být védský Energy Centre North, v USA je takových kombinátù v provozu nìkolik. Smyslem provozu kombinátù je hledání a zkouení nových technologií zpracování odpadù pøevánì organického pùvodu na rùzné druhy energie co nejefektivnìjím zpùsobem.Výzkum technologií zpracování odpadù na energie má velký rùstový potenciál s efekty ve výrobì energií trvale udritelným zpùsobem a s lokálními i globálními pøíznivými efekty na ivotní prostøedí.
3.2. Alternativní paliva Pro pøechod na trvale udritelný zpùsob rozvoje dopravy nepostaèí pouze zvýit úèinnost stávajících dopravních systémù. Je nutné vyvinout palivový systém, ve kterém jsou vechny fáze výroby a distribuce zaloeny na vyuívání obnovitelných zdrojù energie. Aby se tyto nové systémy staly udritelnými, nesmí mít ádná fáze od výroby po spotøebu nepøíznivé dopady na zdraví populace a na ivotní prostøedí. Souèasný dopravní sektor je prakticky ze 100 % závislý na palivech fosilního pùvodu vyrábìných z ropy, pøípadnì na fosilním zemním plynu. Alternativními palivy se rozumí vekerá paliva, která je mohou nahradit. Alternativní paliva mohou být vyrobena jak z fosilních tak i z obnovitelných surovin. Jejich vyuitelnost závisí na tom, zda jsou pøíznivìjí z hlediska vlivu na ivotní prostøedí a zda je z technického a z finanèního hlediska moné, aby se stala veobecnì dostupnými v pøijatelnì vzdálené budoucnosti.
Poèet alternativ, které mohou být zajímavé a které jsou zaloeny na obnovitelných zdrojích energie, je celkem nízký. Pouívány mohou být zejména bioalkoholy. Ve velkém mìøítku to mùe být také bioplyn, jestlie jako suroviny k jeho výrobì budou pouity odpady nebo vhodné energetické plodiny. O tom, zda palivo zùstane v kategorii málo pouívaných nebo se stane veobecnì pouívaným, rozhodnou pøedevím ekonomické aspekty charakterizující jeho výrobu a uití. Dùleitým kriteriem pro stanovení perspektivnosti alternativního paliva je vyhodnocení jeho ivotního cyklu (LCA Life Cycle Analysis), co prakticky znamená urèení mnoství oxidu uhlièitého, které se uvolní do atmosféry v prùbìhu výroby, pøi pøepravì a pøi uití urèitého paliva. Porovnání analýz ivotního cyklu pro jednotlivá paliva jsou uvedena na následujících obrázcích 11, 12 a 13.
14
OPET Czech Republic
OBRÁZEK 11: LCA paliv v lehkých vozidlech (souèasný stav)
OBRÁZEK 12: LCA paliv v tìkých vozidlech (souèasný stav)
15
OPET Czech Republic
OBRÁZEK 13: LCA paliv v tìkých vozidlech (výhled) Z výe uvedených grafù vyplývá, e ji dnes je moné sníit emise CO2 minimálnì o 50 % pouitím paliv vyrobených z obnovitelných surovin.
Je moné mírnì zredukovat mnoství emisí CO2 náhradou nafty a benzinu jinými fosilními palivy, jako jsou zemní plyn a LPG. Dosaený efekt vak nebude vìtí ne 1015 %.
3.2.1. Alkoholy Alkoholy byly pouívány jako palivo ji v poèátcích motorismu. Velmi èasto byly alternativou bìných paliv v dobách nejistoty spojených s válkami nebo v dobách ekonomické deprese. V souèasné dobì nabývají na významu hlediska ochrany ivotního prostøedí, kde alkoholy nabízejí iroké monosti pouití, zejména jako paliva pro dopravní prostøedky. Charakteristika
Oba nejèastìji pouívané alkoholy etanol a metanol mají jako motorová paliva výhody, ale i nevýhody. Jsou výhodné pro pouití v záehových motorech, po provedení urèitých úprav je lze pouívat i v motorech dieselových. Srovnání parametrù je uvedeno v tabulce 2.
Jednotky
Etanol
Benzín
Nafta
Bod varu
°C
78,378,5
27225
188340
Hustota
kg/dm3
0,792
0,720,78
0,810,88
Tlak par
kPa
1517
50100
0,10,15
kJ/kg
842930
330400
225600
Teplota samovznícení
°C
365425
Adiabatická teplota hoøení
°C
1930
1977
2054
Energetický obsah (max)
kJ/kg
29,7
47,0
45,6
Energetický obsah (max)
kJ/l
23,423,6
34,835,2
38,6638,8
Energetický obsah (min)
kJ/kg
26,727,0
42,044,0
42,845,3
Energetický obsah (min)
kJ/l
21,121,2
30,433,2
35,936,6
Výparné teplo
Cetanové èíslo
204260
8
TABULKA 2: Porovnání kritických charakteristik etanolu, benzínu a nafty (Olsson L-O, 1996)
16
4060
OPET Czech Republic
Specifickou vlastností alkoholù, která z nich dìlá vhodné palivo pro záehové motory, je jejich vysoké oktanové èíslo. Oktanové èíslo charakterizuje sklon paliva k samovznícení pøi vysokých tlacích a teplotách. V záehových motorech dochází k iniciaci hoøení smìsi paliva se vzduchem za definovaných podmínek a je zpùsobeno elektrickou jiskrou. Vysoké oktanové èíslo v praxi znamená, e ke spálení paliva dojde pøi vyím kompresním tlaku. To vede k efektivnìjímu vyuití paliva a tedy i k jeho mení spotøebì. Na palivo pro dieselové motory jsou kladeny opaèné nároky. Dieselové palivo se musí ochotnì samo vznìcovat. Palivo je v dieselovém motoru vstøikováno v okamiku, kdy teplota a tlak ve válci jsou vysoké. Od paliva se poaduje, aby po vstøiknutí do válce co nejrychleji shoøelo. Mírou schopnosti paliva k samovznícení je cetanové èíslo. Èím vyí je cetanové èíslo, tím ochotnìji se palivo samo vznìcuje. Normální dieselová paliva mají cetanové èíslo kolem 50 jednotek, kdeto cetanové èíslo metanolu a etanolu je pouze 58 jednotek. Za úèelem zvýení cetanového èísla alkoholu se pøidává aditivum oznaèované jako ignition improver. Z hlediska bezpeènosti práce je etanol ménì nebezpeèný ne nafta a benzín. Etanol má nízkou toxicitu a je relativnì nekodný v pøimìøených dávkách. Je rozpustný ve vodì a pøírodní bakterie jej rychle rozkládají na CO2 a vodu. K vylouèení zámìny s potravináøským alkoholem musí být palivový etanol denaturován pøidáním látek se specifickou chutí èi vùní. Naproti tomu metanol je vysoce toxický a manipulace s ním podléhá pøísným pøedpisùm. Ji mnoství metanolu mení ne 15 ml mùe zpùsobit oslepnutí nebo i smrt. Vzhledem k toxicitì mùe jeho rozlití nebo únik zpùsobit váné ekologické problémy. Z hlediska hoølavosti jsou etanol a metanol, stejnì jako benzin, klasifikovány ve tøídì 1, naproti tomu nafta je ve 3. tøídì hoølavosti. Tomu musí odpovídat vybavení na skladování a pøepravu. Alkoholy mají nízkou zápalnou teplotu a hoøí slabì svítivým plamenem. Jejich haení je vak nepomìrnì snazí ne haení benzinu nebo nafty. ÈISTÉ ALKOHOLY Aby automobily se záehovými motory mohly pouívat jako hlavní souèást paliva etanol, musí se jednat o etanol bezvodý. Ten je pak moné mísit s benzinem, jeho pøítomnost usnadòuje vznícení paliva za nízkých teplot. V zásadì pøichází v úvahu dva rùzné typy vozidel. Vozidla vybavená motory seøízenými na spalování pøesnì definovaných smìsí etanolu s benzinem jsou ve velkém
rozsahu pouívány v Brazílii a USA. Obsah benzinu v tìchto palivech se pohybuje od 5 % do 22 %. Dalí moností je vyuití vozidel, jejich motory jsou schopny spalovat smìsná paliva s obsahem benzinu od 15 % do 100 % a s obsahem etanolu od 0 % do 85 %. Vozidla oznaèovaná jako FFV (Fuel Flexible Vehicles) jsou vybavena èidlem, které po kadém natankování provede analýzu paliva v nádri, a elektronickou øídící jednotkou, která podle výsledku analýzy provede nastavení provozních charakteristik motoru. Zlevnìní výroby èidel sloení paliva a elektronických øídících jednotek v poslední dobì umonilo vyrábìt a prodávat osobní automobily v provedení FFV za stejné ceny jako automobily na klasický benzin. Napøíklad firma Ford prodá v letoním roce na védském trhu 4000 osobních automobilù Focus FFV za cenu dokonce nií, ne je cena benzinové verze. FFV vozidla jsou velmi vhodná pro uvedení etanolových paliv na trh. Vzhledem k jejich palivové flexibilitì je lze normálnì pouívat i v situaci, kdy pro etanolová paliva jetì není vytvoøena odpovídající distribuèní sí èerpacích stanic. Pro tìká vozidla pouívající vìtinou dieselové motory jsou ji v tomto okamiku k dispozici technická øeení umoòující pouívat etanol jako palivo nebo pouívat smìsné palivo etanol nafta. V tomto pøípadì se do paliva pøidává látka upravující teplotu vznícení paliva. V Japonsku jsou vyvíjeny vznìtové motory pouívající jako palivo etanol, vybavené speciálními svíèkami. PALIVOVÉ SMÌSI K rychlejímu zavedení etanolu jako paliva pro motorová vozidla ve velkém mìøítku mùe být pouito mísení malých mnoství etanolu s benzinem, pøípadnì s naftou. Pro výrobu nìkterých druhù paliv lze pouít etanol s obsahem vody a 12 %, pro nìkterá je nutno pouít etanol bezvodý. Do souèasných benzínù se pøidávají látky zvyující obsah kyslíku v palivu a tedy oktanové èíslo, tzv. oxygenanty. Tìmto benzínùm øíkáme reformulované. V souladu s doporuèeními Rady EU by celkový obsah kyslíku v reformulovaných benzinech nemìl být vyí ne 2,3 % hmotnostní (to odpovídá 5,5 % objemovým etanolu nebo 13 % objemovým ETBE). Dùvodem tohoto omezení je, e u motorù starích automobilù dochází pøi vyím obsahu kyslíku v palivu ke zvýení obsahu oxidù dusíku ve výfukových plynech. Moderní motory ji disponují vìtí flexibilitou vùèi palivùm a jsou schopny spalovat smìsi s obsahem etanolu 1520 % bez negativních dopadù na sloení výfukových plynù. Takovými motory jsou vybaveny prakticky vechny v souèasné dobì vyrábìné automobily.
17
OPET Czech Republic
Protoe smìsi etanolu a nafty nelze normálnì smísit na stabilní produkt, pøidává se emulzifikátor umoòující vyrobit homogenní emulzi (s obsahem etanolu 1520 % objemových). V poslední dobì byly vyvinuty pøípravky umoòující výrobu smìsí nafty s bezvodým etanolem ve formì tzv. pravých roztokù. Známé je pouití etanolu jako paliva pro turbíny i jeho spalování za úèelem výroby tepla. Energetický obsah etanolu na jednotku hmotnosti je o 1/3 nií ne energetický obsah benzinu. Vzhledem k lepím podmínkám hoøení smìsi benzinu s etanolem ve válci záehového motoru je vak spotøeba smìsného paliva (20 % etanolu) stejná jako pøi provozu na samotný benzin.
Vysoké oktanové èíslo etanolu dává monost pøi konstrukci záehového motoru zvyovat kompresní pomìr a dosahovat tak vyí termodynamické úèinnosti a tím nií spotøeby paliva. Etanol ve smìsi s motorovou naftou podstatným zpùsobem zlepuje prùbìh hoøení paliva ve válci dieselova motoru a zvyuje termodynamickou úèinnost. Nízké výparné teplo etanolu zpùsobí, e v okamiku vstøiku paliva do válce kapièky etanolu explodují a jemnì rozptýlí naftu, která pak rychle a beze zbytku prohoøí. To má za následek nejen zvýení úèinnosti motoru, ale i sníení emisí kodlivin (zejména nejnebezpeènìjích pevných èástic) ve výfukových plynech.
3.2.2. Využívání bioetanolu jako paliva pro motorová vozidla ve světě Ze statistik vyplývá, e 66 % z celosvìtové výroby etanolu se spotøebuje jako palivo pro motorová vozidla.
zemì Brazílie USA západní Evropa védsko
Jako pøíklad jsou v tabulce 3 uvedeny roèní spotøeby etanolu jako paliva pro motorová vozidla v nìkterých státech s rozvinutým etanolovým programem:
spotøeba 13 mil. m3 6 mil. m3 0,4 mil. m3 0,4 mil. m3 0,01 mil. m3
surovina cukrová tøtina kukuøice, obilí obilí etanol z vína sulfitové výluhy
TABULKA 3: Roèní spotøeby etanolu jako paliva pro motorová vozidla Cíle USA ve vyuívání bioetanolu jako paliva pro motorová vozidla jsou uvedeny na obrázku 14.
OBRÁZEK 14: Pøedpokládaný vývoj spotøeby etanolu v dopravì v USA (EIA US Energy Information Administration)
18
OPET Czech Republic
Problémy, které USA øeí prudkým rozvojem prùmyslu výroby a uití bioetanolu v pohonných hmotách, jsou velmi podobné nebo identické s tìmi, které je nutné bezodkladnì øeit i v Èeské republice, a se týkají
ivotního prostøedí, prosperity zemìdìlství, zamìstnanosti, závislosti na importu energetických zdrojù nebo vyrovnání platební bilance státu.
3.3. Obnovitelné zdroje a pracovní místa V návaznosti na globální oteplování a zneèiování ovzduí musí lidská spoleènost omezit svoji závislost na surovinách, jako jsou fosilní paliva, kovové materiály a surové døevo a pozornost by mìla být zamìøena na efektivnìjí vyuívání energie a materiálù. Tato zmìna orientace sice mùe pøinést masivní ztrátu pracovních míst, ale oblast ivotního prostøedí, technologie pro zpracování odpadù, pro vyuívání obnovitelných zdrojù energie mohou mnohem více nových míst vytvoøit. Sníit vyuívání fosilních paliv je základní smìr pro rozvoj udritelné ekonomiky. Prùmysl technologií pro obnovitelné zdroje energie je jedním z nejrychleji se rozvíjejících sektorù v zemích EU. Evropská komise v dokumentech White Paper a Akèní plán pro obnovitelné zdroje energie v roce 1997 definovala cíl zdvojnásobit pøíspìvek energie produkované z obnovitelných zdrojù do roku 2010 na 12 %. Podrobný postup, jak tohoto cíle dosáhnout, je uveden ve strategickém dokumentu Campaign for Take Off, uveøejnìném v roce 1999. Souèasnì s technologickým rozvojem je vìnována pozornost i dopadu na rozvoj zamìstnanosti nejen v úvahách o poètu pracovních míst vytvoøených pøi pìstování, výrobì, výstavbì zaøízení, ale i z pohledu vývoje zamìstnanosti pøi sniování objemu energie vyrobené z konvenèních zdrojù nebo z pohledu ekonomického dopadu na dalí sektory ekonomiky. Základní otázka tedy zní: Mohou investice do obnovitelných zdrojù energie pøinést více pracovních míst a zabezpeèit ekonomický rozvoj?
Na tuto otázku se snaili odborníci v zemích EU najít odpovìï: 1] stupeò rozvoj trhu s energiemi a podíl obnovitelných zdrojù energie do roku 2020 2] stupeò dopad zmìn na trhu na zamìstnanost a ekonomiku. Kromì biomasy (biopaliva pro motory, zplynování, bioplyn) se zabývali technologiemi vìtrné, solární (fotovoltaika, tepelná a výroba elektøiny z tepelných technologií) energetiky a malými vodními elektrárnami (< 10 MW). V modelech nebyly uvaovány technologie velkých vodních elektráren, pøílivové elektrárny, geotermální energetika a pasivní solární systémy. Podle vypracovaných modelù se pøedpokládá zvýení kapacity a výkonu vech technologií obnovitelných zdrojù energie. Nejvìtí význam bude mít biomasa. Pøedpokládá se zvýení energetického vyuití biomasy ze 180 GW v roce 1995 na 876 GW v roce 2020, zejména v technologiích spalování. Poèítá se vak i se 102 TWh, které budou vyprodukovány v podobì biopaliv. Dvacetinásobnì by se mìl do roku 2020 zvýit výkon vìtrné energetiky na 50 000 MW, 300násobnì by se mìl zvýit instalovaný výkon fotovoltaických technologií na 14 GW. Ve studovaném období se zvýí spotøeba energie zhruba o 25 %, pøièem vzroste i podíl spotøebované energie vyrobené z obnovitelných zdrojù z 4,3 % v roce 1995 na 8,2 % v roce 2020 (tabulka 4).
1995
2005
2010
2020
Celková spotøeba energie (TWh)
10,350
11,375
11,950
12,950
Vyrobená energie z OZE (TWh)
440
713
875
1,066
Podíl energie vyrobené z OZE (%)
4,3
6,3
7,3
8,2
Tabulka 4: Výhledový energetický potenciál obnovitelných zdrojù energie
19
OPET Czech Republic
OBRÁZEK 15: Pøedpokládaný rozvoj zamìstnanosti v EU jako dùsledek rozvoje výroby energie z obnovitelných zdrojù energie (OZE)
2005
2010
2020
1
solární tepelná
4590
7390
14 311
2
PV
479
-1769
10 231
3
solární tepelná elektøina
593
649
621
4
vìtrná
9220
12 854
28 627
5
malá vodní
-11 391
-995
7977
6
bio anaerobní
37 223
70 168
120 285
7
bio spalování
15 640
27 582
37 271
8
bio zplynování
78 524
96 026
117 151
9
kapalná biopaliva
10 900
32 369
48 709
10
energetické plodiny
33 527
56 472
79 223
11
lesní zbytky
133 291
139 421
147 170
12
zemìdìlské zbytky
140 823
220 645
288 971
13
celkem
453 419
660 812
900 547
14
celkem bez paliv
145 778
244 274
385 183
15
celkem paliva
307 641
416 538
515 364
paliva = 10+11+12 TABULKA 5: Pøedpokládaný rozvoj zamìstnanosti jako dùsledek rozvoje výroby energie z obnovitelných zdrojù energie (OZE) (viz OBRÁZEK 15)
20
OPET Czech Republic
Na obrázku 15 (tabulka 5) je znázornìn pøedpokládaný rozvoj zamìstnanosti jako dùsledek rozvoje výroby energie z obnovitelných zdrojù energie (OZE). Ve srovnání s rokem 1995 by se mìlo do roku 2020 vytvoøit 900 500 nových pracovních míst na plný úvazek, z toho je 515 000 pracovních míst, která vniknou v souvislosti s investicemi do výroby biopaliv. 1995
Je nutno si uvìdomit, e technologie obnovitelných zdrojù energie pøi stejném energetickém výstupu jsou nároènìjí na pracovní sílu ne bìné technologie. V tabulce 6 je uvedeno porovnání pøímé zamìstnanosti pøi výrobì a výstavbì zaøízení, provozu a údrbì pro klasické technologie a technologie obnovitelných zdrojù energie.
2005
2010
2020
Rozsah
Konstrukce a výstavba zaøízení (zamìstnanost na MEuro) Technologie zpracování biomasy kapalná paliva
6,08
6,08
6,08
6,08
anaerobnì
4,09
7,33
7,99
8,31
spalování
4,15
4,29
4,41
4,52
zplynování
6,26
6,17
6,11
5,93
Konvenèní technologie kogeneraèní výroba
2,35,7
elektrárna
4,213,0
teplárna
3,515,9 Provoz a údrba (zamìstnanost na GWh)
Technologie zpracování biomasy kapalná paliva
0,86
0,86
0,86
0,86
anaerobnì
0,19
0,22
0,24
0,24
spalování
0,08
0,08
0,08
0,08
zplynování
0,09
0,09
0,09
0,10
Konvenèní technologie kogeneraèní výroba
0,020,06
elektrárna
0,010,1
teplárna
0,010,06
TABULKA 6: Porovnání klasických technologií s technologiemi obnovitelných zdrojù energie Poèet pracovních míst, která budou zruena v dùsledku rozvoje prùmyslu obnovitelných zdrojù energie je vak mnohem mení ne poèet novì vytvoøených pracovních míst. Nejvýznamnìjí nárùst zamìstnanosti v prùmyslu obnovitelných zdrojù energie se oèekává v roce 2020, kdy pøímá zamìstnanost vzroste z 305 000 v roce 2005 na 549 000, za-
tímco nepøímá zamìstnanost se rozvine z 209 000 míst v roce 2005 na 413 000. V dùsledku rozvoje prùmyslu obnovitelných zdrojù energie by mìlo být do roku 2010 zrueno na 72 000 míst. Do roku 2020 bude pokles mírnìjí, o 62 000 míst.
21
OPET Czech Republic
zamìstnanost pøi výstavbì biomasa paliva z biomasy celkem obnovitelné zdroje
zamìstnanost pøi údrbì a provozu
2005
2010
2020
2687
4703
7107
uvádí se pouze údrba a provoz 19 090
30 541
51 404
2005
2010
2020
celková zamìstnanost 2005
2010
2020
139 600 221 441 316 309
142 287
226145
323 415
307 641 416 538 515 364
307 641
416 538 515 364
434 328 630 271 849 142
453 418
660 812 900 546
TABULKA 7: Dopad technologií obnovitelných zdrojù energie na zamìstnanost Výsledky studie zabývající se moným vývojem poètu pracovních míst v Evropì, který souvisí s podporou investic do oblasti technologií obnovitelných zdrojù energie, ukazují na moný nárùst poètu pracovních míst o více ne 900 000
(tabulka 7) do roku 2020. Zvýení poètu pracovních míst vak nepøijde samo o sobì, ale musí být významnì podpoøeno realizací efektivních opatøení v oblasti finanèní, technické a technologické, ale i informaèní.
22
OPET Czech Republic
4. POTENCIÁL ČR 4.1. Výchozí stav Zemìdìlská produkce v ÈR se za období transformace po roce 1989 sníila o témìø 30 % a její pokles dále pokraèuje. Ve stejném období se sníila spotøeba potravin o 2025 %. Oficiální zdroje (MZe) uvádí, e v dùsledku tìchto procesù leí v Èeské republice ke konci roku 2000 více ne 300 000 ha zemìdìlské pùdy ladem. Monost kompenzace ztrát produkce cestou vývozu je omezena zdroji finanèních prostøedkù nezbytných pro subvencování vývozù a podmínkami vyplývajícími ze smlouvy WTO/GAT.
Reálná situace v ÈR vyaduje øeení následujících problémù: • zajitìní údrby krajiny • zachování kvality pùdního fondu • zlepení kvality ovzduí • zajitìní stability a prosperity venkova a zemìdìlské výroby • akcelerace výkonù domácí zemìdìlské a prùmyslové výroby • sníení závislosti na dovozech, zlepení obchodní a platební bilance.
4.1.1. Program Bioetanol V situaci, kdy realizace jiných zpùsobù vyuití pøebyteèné zemìdìlské pùdy je z ekonomického pohledu nereálná, je øeením výe vedených problémù nepotravináøské vyuití zemìdìlské produkce jako zdroje obnovitelné energie ve výrobì pohonných hmot také v ÈR. Správnost tohoto závìru byla potvrzena výstupy z poradenského projektu PHARE CESA 025. Na základì usnesení vlády ÈR è. 125 ze dne 14. 2. 1996 byla proto vytvoøena mezirezortní odborná skupina s úkolem zpracovat návrhy nezbytných právních norem a zajistit organizaèní pøedpoklady smìøující k pouití bioetanolu v pohonných smìsích nejpozdìji do roku 2000. Usnesení vlády ÈR è. 420 ze dne 17. 6. 1998 potvrdilo rozhodnutí minulé vlády, deklarovalo dlouhodobou podporu vyuití bioetanolu v pohonných hmotách daòovým zvýhodnìním. Následnì Parlament ÈR jako souèást Zákona o lihu specifikoval etanol pro pouití v pohonných hmotách jako etanol vyrobený z rostlinných surovin vypìstovaných na území ÈR. Koncepce rezortní politiky MZe ÈR pro období pøed vstupem do EU deklaruje : • diverzifikaci do netradièních výrob, jako je výroba bioetanolu obnovitelného zdroje energie v souladu se Státním programem na podporu úspor energie a vyuití obnovitelných zdrojù energie MP ÈR • multifunkèní zemìdìlství jako souèást strategických národních zájmù • podporu výroby obnovitelných zdrojù energie jako jeden z pilíøù revitalizace.
Zákonem è. 129 ze dne 23. 6. 1999 o spotøebních daních se s platností od 1. 8. 1999 zavádí vratka spotøební danì na etanol aplikovaný do nìkterých pohonných hmot ve výi 10 840 Kè/1000 l. Dosavadní orientace lihovarského prùmyslu v Èeské republice byla taková, e dominantní úlohu hrály prùmyslové lihovary, které vyrábìly etanol z melasy a rafinovaly surový líh vyrobený v zemìdìlských lihovarech pøevánì ze krobnatých surovin a meního podílu melasy. Situace posledních let, kdy výraznì pùsobil èerný trh s etanolem a poklesl odbyt pitného lihu na východních trzích, mìla za následek velmi tvrdé dopady na vechny lihovary. Dolo k výstavbì rafinerií v nìkterých zemìdìlských lihovarech a k uzavøení nìkterých prùmyslových lihovarù. Významné bylo i zavedení trního poøádku do výroby cukru, které mìlo za následek výrazné sníení mnoství melasy, která je k dispozici pro zpracování na etanol. Lihovarský prùmysl èeká restrukturalizace, v jejím rámci je potøeba pøehodnotit bilanci zdrojù surovin na výrobu etanolu a pøistoupit k rekonstrukci existujících lihovarù na zpracování krobnatých surovin. Pøechod na zpracování krobnatých surovin pøedstavuje pro souèasné prùmyslové lihovary investici pøiblinì ve výi 20 % ceny nového obilného lihovaru, take nìkteré stávající lihovary se pro tuto rekonstrukci velice pravdìpodobnì rozhodnou. Souèasné zemìdìlské lihovary mohou v projektu Bioetanol pomoci zejména v poèáteèních fázích. Do budoucna vak nemohou nést ekonomický tlak trhu
23
OPET Czech Republic
s etanolem pro malou kapacitu a relativnì vysoké výrobní náklady. Z pohledu potøeb projektu Bioetanol, které budou upøesnìny dále, se do budoucna nedá poèítat s výrazným
vlivem souèasného lihovarského prùmyslu a je tøeba poèítat se vznikem nových výrobních kapacit. V tabulce 8 je uvedena souèasná situace ve výrobì etanolu v ÈR:
líh kvasný (hle) Prùmyslové lihovary Zemìdìlské lihovary Z toho do prùmyslových lihovarù na rafinaci Celkem
melasa
obiloviny
orná pùda
surový 279 070 180 000 100 000
rafinovaný 240 000 70 000 0
bezvodý 139 070 10 000 0
t 50 % pol. 90 000 0 0
t 0 54 000 0
ha 60 000 12 857
459 070
310 000
149 070
90 000
54 000
72 857
TABULKA 8: Souèasná skladba výroby lihu v Èeské republice Pozn. hle hektolitry etanolu t 50 % pøepoèteno na 50%-ní obsah cukru v melase
4.1.2. Rozměry programu Bioetanol Z pøedchozího vyplývá nutnost zamìøit se pøi hledání zdrojù surovin pro výrobu energetického etanolu na neobdìlávanou zemìdìlskou pùdu. To neznamená naruení programu zatravòování, zalesòování a jiných programù øeících problémy horských a podhorských pohranièních oblastí. Jde zejména o vyuití produktivní zemìdìlské pùdy, na které stát subvencuje pìstování plodin pro nepotravináøské vyuití. Subvencováním plodin urèených pro nepotravináøské vyuití v rámci programu MZe na uvádìní èásti pùdy do poèet PS Varianta aplikace výroba ETBE 5 % lihu do benzínu výroba EEØO náhrada syntetického lihu smìsi uhlovodíkových paliv s lihem mìstské autobusy na líh CELKEM
klidu se dosáhne sníení ceny etanolu vyrobeného z tìchto surovin a na úroveò, kdy bude schopen cenovì konkurovat výrobkùm (pohonným hmotám) z fosilních zdrojù. Vazba podpory na výrobce suroviny, tedy zemìdìlce, má tu výhodu, e je transparentní, má dlouhodobý charakter a poskytuje záruky dlouhodobého fungování. Podporu pøi uvádìní pùdy do klidu øeí v souèasné dobì naøízení vlády ÈR è. 86/01.
líh kvasný (hle) 9295 %
155 214 131 172 688
250 000 1 000 000
275 1635
360 000 1 610 000
obilovina
bezvodý 202 500 280 000 170 940
celkem
653 440
2 263 440
ha 16 875 23 333 14 245 16 786 75 000
t 60 750 84 000 51 282 75 000 300 000
30 000 176 239
108 000 679 032
TABULKA 9: Kvantifikace projektu Bioetanol Jak vyplývá z tabulky 9, pro pokrytí potøeby etanolu ve známých a v tomto okamiku vyøeených aplikacích je zapotøebí více ne 226 000 226 000 m3 etanolu.
Program disponuje potenciálem k vyuití více ne 176 000 ha zemìdìlské pùdy.
24
OPET Czech Republic
4.1.3. Podmínky pro další rozvoj programu Bioetanol Vhodnost realizace projektu vyuití bioetanolu jako paliva pro dopravní prostøedky byla v pøedchozím textu zdùvodnìna z mnoha hledisek. K zajitìní dalího rozvoje programu Bioetanol postaèí definovat dlouhodobé zámìry a vytvoøit podmínky pro systematické vyuívání zemìdìlské pùdy k nepotravináøskému úèelu a pro uplatnìní bioetanolu jako paliva pro dopravní prostøedky technologiemi, které jsou v souèasné dobì k dispozici. Nezbytné je realizovat následující kroky: • V zákonu o spotøebních daních zakotvit poskytnutí vratky spotøební danì z paliv a maziv pro bioetanol pouitý jakýmkoli zpùsobem jako palivo nebo souèást paliv pro pohon dopravních prostøedkù.
• Místo pøímých dotací na aplikaci bioetanolu do paliv zavést trní pravidla pro komodity, které je ádoucí z hlediska struktury orné pùdy a zemìdìlské produkce vyuít k výrobì bioetanolu, a výkupem tìchto plodin pøes SZIF subvencovat výrobu nepotravináøského charakteru, její souèástí je také výroba bioetanolu. • Poskytnout garance poskytování vratky spotøební danì na bioetanol pro energetické vyuití na èasovì definované období a poskytnout tak vem potenciálním investorùm jistotu pro kalkulace návratnosti investice do výstavby výrobních jednotek na bioetanol. • V rámci èinnosti státní správy podporovat realizaci demonstraèních projektù k pøedstavení moností vyuití etanolu v pohonných hmotách a popularizovat jejich výsledky s dùrazem na ekonomiku a ekologii.
25
OPET Czech Republic
5. ZAJIŠTĚNÍ TRVALE UDRŽITELNÉHO ZPŮSOBU ROZVOJE DOPRAVY Abychom dospìli ke správným øeením a zajistili tím budoucím generacím a celému souèasnému rozvojovému svìtu monost proít stejnì kvalitní, nebo lepí ivot, musíme nalézt odpovìï na následující otázky: 1] Proè je nutné okamitì zaèít s náhradou fosilních paliv v sektoru dopravy obnovitelnými palivy? Je skuteèností, e dalí rozvoj dopravy dosavadním zpùsobem (vyuíváním fosilních zdrojù energie) není trvale udritelný vzhledem ke koneèným zásobám fosilních zdrojù energie a vzhledem k negativnímu vlivu spalování fosilních paliv na globální stav planety. Dalími velmi významnými dùvody jsou : • sníení zdravotních rizik populace spojených s dopravou, zejména ve mìstech • vyøeení reálných problémù trvale udritelného rozvoje zemìdìlství • vyøeení problémù zamìstnanosti na regionální úrovni • zvýení nezávislosti regionálních energetických systémù • sníení závislosti národní ekonomiky na dovozu energetických surovin • zlepení platební bilance státu sníením nárokù na dovoz energií • zajitìní potravinové bezpeènosti spoleènosti v pøípadì pøírodních katastrof. 2] Jak dospìt k trvale udritelnému zpùsobu rozvoje dopravy? Okamitým zahájením vyuívání sluneèní energie k zajitìní energetických potøeb dopravy. Metodou postupných krokù je nezbytné dospìt od souèasné situace prakticky 100% vyuívání fosilních zdrojù energie pro pohon dopravních prostøedkù ke koneènému øeení, které bude postaveno na obnovitelných zdrojích energie, hybridním pohonu a pohonu palivovými èlánky. Aby proces byl úspìný, musí ve stejném èase a koordinovanì probìhnout zmìny ve vech oblastech, které hrají
v procesu urèitou roli. Poèínaje surovinovou základnou pro výrobu etanolu, pøes jeho výrobu, distribuci, výrobu dopravních prostøedkù a konèe zmìnami zákonù a pøedpisù. To ve pøi stálém sledování a vyhodnocování dopadu procesu na zmìny ivotního prostøedí. FÁZE PROCESU REALIZACE UDRITELNÉ DOPRAVY A. Fáze demonstraèní Pøedstavení bioetanolu, surovin pro jeho výrobu, výrobních technologií a efektu jeho výroby na ivotní prostøedí z lokálního i globálního pohledu, na zemìdìlství, ekonomiku, zdraví populace a na zajiování energetických zdrojù spoleènosti. Pøedstavení existujících produktù automobilového prùmyslu a technologií výroby pohonných hmot pro motorová vozidla umoòujících vyuívání bioetanolu jako paliva nebo sloky paliv. Formou dlouhodobých testù v provozních podmínkách prokázat provozní vlastnosti a dopad na ivotní prostøedí. Pøedstavení existujících moností distribuce bioetanolu nebo paliv obsahujících bioetanol pro rùzné uivatele. Demonstraèní fáze, jejím hlavním cílem je vyvolat ádoucí odezvu zainteresovaných èinitelù na trhu, se neobejde bez politické a finanèní podpory státu, který musí jasnì deklarovat svùj zámìr pøechodu k trvale udritelnému zpùsobu rozvoje dopravy a poskytnout dostateènì silné podnìty pro podnikatelskou sféru. B. Fáze pøechodová Trvalá stimulace • rozvoje výroby a vývoje nových technologií výroby bioetanolu jako paliva pro dopravní prostøedky • rozvoje distribuèní sítì pro bioetanol a paliva s obsahem bioetanolu • výrobcù motorových vozidel k pøechodu na pouívání paliv na bázi bioetanolu • uivatelù dopravních prostøedkù k pouívání paliv na bázi bioetanolu.
26
OPET Czech Republic
Fáze pøechodová pøedstavuje dlouhodobý proces, jeho prùbìh je mimo technologického pokroku ve výrobì bioetanolu z rùzných surovin z vìtí èásti podmínìn chováním státu.
Stockholm
250
Umea
28
Boräs
17
Helsingborg
16
Gävle
16
Falm
15
Örnsköldvik
12
Norrköping
11
Skövde
11
Halmstad
11
Sundsvall
9
Lulea
8
Mariestad
3
Etanolové autobusy ve védsku
407
TABULKA 10: Autobusy s etanolovým pohonem ve védsku
Stát musí prùbìh pøechodové fáze ovlivòovat promyleným systémem legislativních a ekonomických, motivaèních i restriktivních opatøení. V prùbìhu pøechodové fáze se bude postupnì zvyovat podíl dopravních prostøedkù pouívajících bioetanol jako palivo. Napøíklad ve védsku byl zpracován plán na vývoj infrastruktury pro lehká vozidla s palivem E85/E10 (palivo obsahuje 85 %, resp. 10 % etanolu), který poèítá s postupným zvýením poètu èerpacích stanic z 52 stanic postavených v roce 2000 pøevánì v prùmyslové jiní èásti védska na 183 stanic do roku 2003, které ji budou pokrývat celé území státu. Velký program souèasnì rozvíjí védsko v oblasti ekologizace autobusù (tabulka 10): C. Fáze cílová Cílová fáze je charakterizována jako stav, kdy více ne 80 % energie pro sektor dopravy bude zajiováno z obnovitelných zdrojù, pøièem podíl bioetanolu bude pøedstavovat zhruba 50 %. Teprve dosaením takového stavu budou vytvoøeny podmínky, které umoní trvale udritelný rozvoj sektoru dopravy tak, aby uspokojil stále rostoucí nároky stále vìtího poètu obyvatel planety bez rizika negativních zmìn ivotního prostøedí.
27
OPET Czech Republic
6. ZÁVĚR Technologie pro vyuití sluneèní energie transformované fotosyntézou do obnovitelných pøírodních zdrojù jsou známé a v dlouhodobé perspektivì schopné zajistit trvale udritelný zpùsob rozvoje dopravy. Souèasnì mohou vést k vylouèení globálních rizik pro planetu. Nosiè energie vhodný pro pouití jako palivo dopravních prostøedkù je znám a ji v souèasné dobì existují technická øeení umoòující jeho efektivní vyuití. Trvale pokraèuje výzkum a vývoj technologií smìøující k rozíøení souèasné surovinové základny pro výrobu paliv pro dopravní prostøedky, zvyuje se efektivnost výroby a trvale pokraèuje vývoj motorù a palivových
èlánkù vyuívajících bioetanol jako palivo pro dopravní prostøedky. V tomto okamiku si mùeme vybrat, zda necháme jiné, aby tyto problémy øeili, nebo zda se budeme na hledání øeení aktivnì podílet. Jsme malá zemì, která je v tomto okamiku zcela závislá na dovozu energií pro sektor dopravy a trpí mnoha ekologickými i ekonomickými problémy. Øeení øady problémù lze nalézt pøi rozvoji výroby a uití bioetanolu jako paliva pro motorová vozidla. V tomto okamiku máme pøíleitost zajistit si dobrou pozici pro budoucnost a tuto pøíleitost musíme vyuít.
7. POUŽITÁ LITERATURA 1] Vyuití biopaliv v Èeské republice, Jaroslav Váòa, Sborník konference Energetika a ivotní prostøedí, 2000, ISBN 80-025-01340-9 2] Green Paper, Towards a European strategy for the security of energy supply, 2001, ISBN 92-894-0319-5 3] Clean Vehicles with Biofuel, Tommy Mansson, KFBReport, 1998, ISBN 91-88868-59-1 4] EU Transport in Figures, European Commission statistics 2000, ISBN 92-828-9571-8 5] Renewable Energy World, MayJune 00, James and James, 2000 6] Renewable Energy World, NovemberDecember, James and James, 2000 7] BIOMASS an Energy Resource for the European Union, 2000, ISBN 92-829-0524-1 8] Integrated Biomass System, EC studies, 1997, ISBN 92-828-0060-1 9] Renewable Energy Technologies and Employment, ALTENER 4.1030/E/97/009
28
ISBN 80-902689-3-5