Biopalivá –aktuálny stav používania biozložiek v motorových palivách v SR Ing. Jozef Mikulec, CSc ., Slovnaft VÚRUP, a.s. Vlčie Hrdlo, P.O. Box 50, 82003 Bratislava, SR
Autotec 2009, 10.6.2009, Brno, ČR
Biopalivá v doprave - ciele Základné ciele pre použitie biopalív v sektore motorových palív 1. redukcia emisií skleníkových plynov (GHG) z dopravy, 2. bezpečnosť zásobovania a redukcia závislosti dopravy od ropy, 3. podpora rozvoja vidieka a rozvoj poľnohospodárstva.
Ropa vs. biopalivá Ropný priemysel uznáva, že použitie biomasy v doprave môže zohrať významnú úlohu v znížení emisií skleníkových plynov. Použitie biopalív nie je nákladovo efektívny spôsob znižovania emisií GHG v porovnaní s použitím biomasy v iných sektoroch (napr. pri výrobe energie). Zdroje v súčasnosti využívanej biomasy pre kvapalné palivá sú obmedzené a existuje viac konkurenčných spôsobov jej využitia predovšetkým na výrobu potravín.
Biopalivá - použitie Hlavnou výhodou biozložiek pred inými alternatívnymi palivami je ich schopnosť miešať sa (aj keď s určitými obmedzeniami) s konvenčnými motorovými palivami a tak ich použiť v existujúcom vozovom parku. Toto umožňuje použiť biozložky v palivách bez výraznejšieho časového zdržania, vývoja a nákladov spojených uvedením alternatívnych typov vozidiel a nákladov na zásobovaciu infraštruktúru.
Biopalivá-konkurencieschopnosť Súčasné ceny biozložiek významne prekračujú ceny fosílnych palív Biopalivá bez dotačných opatrení by neboli schopné konkurencie voči fosílnym palivám. Podľa ekonomických rozborov môžu byť biozložky cenovo konkurencie schopné ak cena ropy dosiahne hodnotu 90 €/bbl pre bioetanol a 60 €/bbl pre FAME a to len v prípade, že nebudú kopírovať cenu ropy.
Biopalivá prvej generácie V zásade sa za biopalivá prvej generácie považujú biopalivá, ktoré sa vyrábajú z prebytkov poľnohospodárskej produkcie. Bioetanol vyrábaný fermentačnými technológiami z rôznych poľnohospodárskych surovín ako je obilie, kukurica, cukrová repa a cukrová trstina. Metylestery mastných kyselín, vyrábané najmä z repkového a sójového oleja.
FAME Metylestery mastných kyselín (FAME) predstavujú takéto kvapalné palivo z obnoviteľných zdrojov pre dieselové (vznetové) motory buď priamo ako čisté (B 100), alebo častejšie v zmesi s fosílnou naftou (B 5, B10, B 30 a pod.). FAME sa pripravujú alkalicky katalyzovanou transesterifikáciou prírodných triacylglycerolov (TAG) – rastlinných olejov a živočíšnych tukov s metanolom.
Bioetanol Bioetanol sa vyrába fermentačnými technológiami z rôznych poľnohospodárskych surovín ako je obilie, kukurica, cukrová repa a cukrová trstina. Pridáva sa do palív samostatne alebo po transformácii na ETBE. Problematické je to, že suroviny sú zároveň surovinami pre výrobu potravín. Ako perspektívne technológie výroby bioetanolu a biobutanolu sa testujú výroby z vedľajších produktov potravinárskeho priemyslu a poľnohospodárskych odpadov.
Biopalivá druhej generácie Biopalivá 2. generácie sa vyrábajú z lignocelulózovej biomasy s využitím moderných technológií. Lignocelulózové zdroje zahrňujú drevo, lístie, kôru, slamu a pod., čo nekonkuruje produkcii potravín. Očakáva sa, že biopalivá 2. generácie budú komercionalizované a schopné ovplyvňovať sektor dopravy za päť až desať rokov.
Biopalivá druhej generácie - výhody Sú nádejnejšie a perspektívnejšie ako palivá 1. generácie pretože majú výhodnejšiu GHG bilanciu. Využívajú širšie spektrum zdrojov biomasy a nekonkurujú výrobe potravín. Vyžadujú menej pôdy. Nevyžadujú si zmenu infraštruktúry distribúcie palív.
Biopalivá druhej generácie - nevýhody Súčasná cena je vysoká, vyššia ako pre fosílne palivá a pre palivá 1. generácie. Ešte nie je možná ich veľkokapacitná výroba, pretože si vyžaduje vybudovanie a odskúšanie technológií na demonštračných jednotkách. Problematická je najmä logistika prepravy surovín.
Klasifikácia biopalív druhej generácie Biozložka Bioetanol
Syntetické biozložky
Špecifické biopalivo Etanol z celulózy Syntetické uhľovodíky (BTL, FT) Biometanol Vyššie alkoholy Dimetyléter Etanol a metyltetrahydrofurán Syntetická nafta (NExBTL, H-Bio,)
Bionafta Syntetická nafta z krakovania Metán
Syntetický zemný plyn
Biovodík
Vodík
Biomasa-surovina Ligno-celulózové materiály
Technologický proces Enzymatická hydrolýza a fermentácia
Ligno-celulózové materiály
Splyňovanie a syntéza
Rastlinné oleje, živočíšne tuky Ligno-celulózové materiály Ligno-celulózové materiály Ligno-celulózové materiály
Hydrogenačná rafinácia Katalytické krakovanie Splyňovanie a syntéza Splyňovanie a syntéza Biologické procesy
Environmentálne hodnotenie alternatívnych palív a biopalív Biopalivá používané v doprave predstavujú nákladnejší spôsob znižovania emisií GHG v porovnaní s inými spôsobmi využitia biomasy. Tam kde sa predsa využívajú je potrebné zvýšiť úsilie na cenovo efektívne znižovania emisií. Biopalivá by sa mali podporovať prostredníctvom zvyšovania efektívnosti výroby súčasných biozložiek a vývojom nových, lepších postupov. Regulačný mechanizmus by nemal predstavovať bariéru pre nové typy biopalív.
Environmentálne hodnotenie biopalívvznetové motory Nízkosírna nafta
FAME olejniny
25,6
28,5
0
-45
-78
-92
0
Emisie, g CO2/km
198
66
39
17
144
∗Cena za redukciu emisií €/t CO2
0
260
660
230
0
Náklady €/100 km Redukcia emisií CO2, (%)
Bioplyn FT nafta Organický Lignoodpad celulóza 34 31,3
CNG
n.a.
∗Cena za redukciu emisii CO2 = extra náklady (€/km)/zníženie CO2 (g/km) * 106
Environmentálne hodnotenie biopalívzážihové motory
Náklady, €/100 km Redukcia emisií CO2, (%) Emisie, g CO2/km ∗Cena za redukciu emisií €/t CO2
Nízkosírny benzín
Bioetanol, škrob
LPG
24
30
n.a.
-
-24
-15
180
220
174
-
860
-
Energetické porovnanie palív pre zážihové (benzínové) motory Analýza WTW pre palivá pre zážihové motory 500 450 400
kW/100 km
350 300 250 200 150 100 50 0
Benzín
LPG
Bioetanol 100 %
Benzín + 5 % Bioetanol
Palivo
WTT
TTW
Benzín + 15 % Benzín + ETBE Bioetanol
Energetické porovnanie palív pre vznetové (naftové) motory Analýza WTW pre palivá pre vznetové motory 500 450 400
kW/100 km
350 300 250 200 150 100 50 0
Nafta
MERO 100 %
Nafta + 5 % MERO
CNG
Palivo
WTT
TTW
Bioplyn
FT nafta (odpadné drevo)
Energetické porovnanie palív pre zážihové (benzínové) motory Palivo
WTT (kW/100 km) 37 36 * 260
TTW (kW/100 km) 220 166 * 200
WTW (kW/100 km) 257 202 * 460
Benzín LPG Bioetanol 100 % Benzín + 5 % 48 219 257 Bioetanol Benzín + 15 % 70 217 287 Bioetanol Pozn: * hodnota vypočítaná z energetického potenciálu palív
Právny rámec použitia biopalív Smernica EU č. 2003/30/EC o biopalivách Zákon o spotrebnej dani z motorových palív č. 98/2004 Zb.z. Nariadenie vlády SR č. 304/2008, ktorým sa mení a dopĺňa nariadenie vlády SR č. 246/2006 Z. z. o minimálnom množstve pohonných látok vyrobených z obnoviteľných zdrojov v automobilových benzínoch a motorovej nafte uvádzaných na trh SR
Stav implementácia smernice 2003/30/EC v EU
Energy content of biofuels - EU 2007 Energy content of biofuels in %
8,00
6,00 5,00
3,4% - SK 2009 Target
4,00
5,75% - 2010 Target
3,00 2,00 1,00
B (6)
L (6)
FIN
EST
LV
DK (6)
CY
H (6)
CZ (6)
I
E
IRL
GR (6)
RO (*)
SLO
GB
PL (6)
M
NL
P
SK
F
S
A
LI
0,00 D
Real energy content (%)
7,00
Implementácia smernice 2003/30/EC v SR
Rok ETBE, toe FAME, toe cieľová hodnota v % skutočnosť v % 1) 2)
2005
2007 10 434 42 224 2
2008 6 551 53 070 2
2009
2010
2
2006 336 12 821 2
3,4
(5,75)
0,3
1,0411)
2,59
2,65
3,42)
4,02)
Plnenie pomernej referenčnej hodnoty 1,333, vypočítanej od termínu účinnosti NV Predpoklad plnenia
Smernica o obnoviteľných zdrojoch energie - 1 Dňa 23.4.2009 publikovaná smernica 2009/28/EC o podpore využívania energie z obnoviteľných zdrojov, ktorou sa má zabezpečiť 20 % podiel obnoviteľných zdrojov energie na celkovej energetickej spotrebe EÚ do roku 2020. Jednotlivé členské štáty majú prispieť k dosiahnutiu tohto cieľa zvýšením podielu obnoviteľných zdrojov energie vo vlastnom energetickom mixe. Nová legislatíva predpokladá širšie využívanie slnečnej, veternej, či geotermálnej energie. V sektore dopravy sa má v rámci celkového využívania palív do roku 2020 dosiahnuť aspoň 10% podiel obnoviteľných energií (najmä biopalív).
Smernica o obnoviteľných zdrojoch energie - 2 Navrhovaná legislatíva by mala prispieť k vytvoreniu stabilného prostredia pre investorov v sektore obnoviteľných zdrojov energie a otvoriť možnosti pre vytvorenie okolo milióna nových pracovných miest (EÚ). Na základe smernice by mal každý členský štát prijať národný akčný plán. Tento plán bude obsahovať národné ciele pre podiel energie z obnoviteľných zdrojov v sektore elektriny, vykurovania a chladenia a v doprave do roku 2020. Pre dosiahnutie národných cieľov majú prijať jednotlivé štáty vlastné opatrenia vrátane spolupráce medzi miestnymi, regionálnymi a národnými orgánmi, plánov štatistických prenosov alebo spoločných projektov. Národné akčné plány majú byť predložené Európskej komisii do 30. júna 2010
Legislatívne požiadavky návrhu smernice EU pre obnoviteľné zdroje energie a pre kvalitu motorových palív Smernice pre kvalitu motorových palív a obnoviteľné zdroje energie Kritériá trvalej environmentálnej udržateľnosti pre biopalivá: 1. Úspora emisií skleníkových plynov vyplývajúcich z využívania biopalív sa zohľadňujú len v prípade, že táto hodnota predstavuje - aspoň 35%@ v porovnaní s fosílnymi palivami, - aspoň 50 % v porovnaní s fosílnymi palivami počnúc rokom 2017 - aspoň 60% v porovnaní s fosílnymi palivami počnúc rokom 2017 pre nové výrobne biopalív. @ V prípade, že tieto biopalivá boli vyrobené na existujúcich výrobniach uvedených do prevádzky pred 1.1.2008, uvedené kritérium sa uplatňuje od 1. apríla 2013. 2. Biopalivá nesmú byť vyrábané zo surovín získaných z pôdy s vysokou hodnotou biodiverzity 3. Výrobcovia musia preukázať splnenie kritérií udržateľnosti metódou hmotnostnej bilancie a potvrdením nezávislého certifikačného orgánu 4. Rovnako musia dokázať splnenie sociálnych kritérií obsiahnutých v dohovoroch MOP (8+2), v prípade dovozu biopalív z tretích krajín.
Legislatívne požiadavky návrhu smernice EU pre obnoviteľné zdroje energie a pre kvalitu motorových palív
Základné definície
Emisie skleníkových plynov z palív (E) sa vyjadrujú v gramoch ekvivalentu CO2 na MJ paliva (g CO2eq/MJ) Úspory emisií skleníkových plynov z biopalív a iných biokvapalín sa vypočítavajú takto: ÚSPORA = (EF – EB)/EF, kde EB = celkové emisie z biopaliva alebo inej biokvapaliny a EF = celkové emisie z porovnateľného fosílneho paliva Na účely hodnotenia sa berú do úvahy skleníkové plyny - CO2, N2O a CH4. Pre účely výpočtu ekvivalentu CO2 majú uvedené plyny nasledovné hodnoty: CO2: 1 N2O: 296 CH4: 23 V prípade biopalív predstavujú na účely výpočtu uvedeného v odseku 4 emisie z porovnateľného fosílneho paliva (EF) najnovšiu známu priemernú hodnotu skutočných emisií z fosílnej časti benzínu a nafty spotrebovaných v Spoločenstve, ktoré boli nahlásené podľa [smernice 98/70/ES]. Ak takéto údaje nie sú k dispozícii, používa sa hodnota 83,8 gCO2eq/MJ.
Legislatívne požiadavky návrhu smernice EU pre obnoviteľné zdroje energie a pre kvalitu motorových palív
Metodika výpočtu skutočných hodnôt emisií GHG
Emisie skleníkových plynov z výroby a používania motorových palív, biopalív a iných biokvapalín sa vypočítavajú takto: E
= eec + el + ep + etd + eu – eccs – eccr – eee,
kde
E eec el
= celkové emisie z používania paliva; = emisie z ťažby alebo pestovania surovín; = ročné emisie, ktoré vznikajú pri zmenách zásob uhlíka spôsobených zmenami vo využívaní pôdy; ep = emisie zo spracovania; etd = emisie z dopravy a distribúcie; eu = emisie z používaných palív; eccs = úspory emisií pri zachytávaní a sekvestrácii uhlíka; eccr = úspory emisií pri zachytávaní a nahradzovaní uhlíka a eee = úspory emisií pri kombinovanej výrobe tepla a elektriny, pri ktorej vzniká nadbytočná elektrina. Emisie z výroby strojov a zariadení sa nezohľadňujú.
Záver Vývoj v minulom období ukázal, že výroba biopalív prvej generácie významne rástla v prípade vhodnej subvenčnej politiky. Ak nastanú akékoľvek turbulencie na trhu alebo v zmene politickej podpory je tento sektor mimoriadne zraniteľný. Vývoj v oblasti biopalív druhej generácie je v súčasnom krízovom období ešte menej predvídateľný. Určite si vyžaduje veľké náklady do aplikovaného výskumu a do budovania demonštračných jednotiek ak sa majú splniť politické ciele z pripravovanej smernice o obnoviteľných zdrojoch energie.
