Biopaliva v kontextu obnovitelných zdrojů energie z biomasy Ladislav Jelínek, Tomáš Medonos Ústav zemědělské ekonomiky a informací
Presentace pro seminář pořádaný Glopolis „Biopaliva: příležitosti, rizika a dopady na rozvojové země“, 14. 12. 2011 Autoři touto cestou děkují Národní agentuře zemědělského výzkumu za poskytnutí prostředků na řešení projektu QH 71016, v rámci kterého vznikly tyto výsledky.
Struktura • Pozadí obnovitelných zdrojů energie (OZE)… • Ekonomické, energetické projevy OZE • Optimalizační model energetického mixu z OZE • Závěr
Na pozadí OZE… i. OZE mají různé technologické, ekonomické, energetické, environmentální, sociální (a infrastrukturní) projevy a charakteristiky; ii. Každý druh OZE vyžaduje zdroje, které jsou omezené; iii. Rozhodování o vhodném mixu v OZE musí respektovat tyto aspekty.
3
Omezené zdroje (půda, kapitál, variabilní zdroje,…) • EU27: 10 % biopaliv = asi 15 % orné půdy • CZ: – 10 % biopaliv = 20-23 % orné půdy (etanol z
pšenice, FAME z řepky) – 3,5 mil. ha z.p. v užití, z toho 0,5 – 1 mil. ha odhad pro bioenergie
OZE na zemědělské půdě (ČR) Etanol SOUČASNOST Produkce 62 tis. t Spotřeba 54 tis. t Dovoz: 53 % spotřeby (2009: 66 %) 200 tis. t pšenice 725 tis. t cukrovky
Cca 50 tis.ha o. p.
FAME (MEŘO) SOUČASNOST Produkce 75 tis. t Spotřeba 85 tis. t (z toho 5 tis. t na SNM30) Třetina dovoz, ale vývoz převažuje
85 tis. ha řepky
BUDOUCNOST
BUDOUCNOST
Produkce 160-270 tis. t
Produkce 210 tis. t
130 – 220 tis. ha o. p.
200 tis. ha řepky
BPS SOUČASN OST 289 BPS 194 MW
Ostatní biomasa SOUČASNOST Produk. 38 tis. t
8 tis. ha
Fotovoltaika SOUČASNOST Instalovaný výkon 1000 MW, 39 GWh/1 km2
25,6 tis. ha
Ca. 20 tis. ha
BUDOUCN OST
BUDOUCNOST
BUDOUCNOST
Produkce
Instal. výkon 417 MW v 411 BPS
50-80 tis. ha
„100%“ zásobení elektřiny
80 - 100 tis. ha kukuřice
218 tis. ha
Ekonomické faktory
ENERGETICKÝ MIX
Účinnost přeměny energie
Účinky na ŽP FAKTOR času
Technologie
Stimuly (a bariéry) ze strany státu
Distribuční infrastruktura FAKTOR rizika
Ekonomické faktory při rozhodování • Cena suroviny jako vstup
– Náklady na produkci suroviny – Cena alternativní komodity – Podpory a úlevy
• Cena zpracování – Technologie
• Cena (konvenční) energie na trhu
– Zdaňování negativních externalit – Náklady na získání energie – Pravděpodobnost objevení nových (levných) zdrojů
Závislost mezi cenou suroviny a cenou konečné bionafty (FAME) a konvenčního paliva Linkage between input commodity price and biodiesel 40
CZK / litre (bio-)diesel
35 30 25 104
20 15 10
74
86
92
98
62 50
5 0 6 450
7 000
8 000
9 000
10 000
11 000
12 000 Rape seed price (CZK / t)
Biodiesel price (CZK/litre)
Conventional diesel price (USD/barell)
Zdroj: MZe, Universita Pardubice, vlastní výpočty
Závislost mezi cenou suroviny a cenou konečného biopaliva a konvenčního paliva
Kč/litr bioethanolu, benzínu Natura
35
pšenice cukr. řepa
30 brambory cena benzínu (bez daní a marží)
25 20 15 10 50
54
58
62
66
70
80
74
cena ropy USD/barel
5 0 800
900 1000 1100 1200 1300 1500 1800 2100 2500 3000 4000 5000 6000 Kč/tuna suroviny
Zdroj: MZe, Universita Pardubice, vlastní výpočty
Srovnání dopadů daňového mechanismu do spotř. ceny biopaliva Cena (Kč/l) Natural 95 (N 95)
Dopad na spotřebitele v ceně paliva (oproti konvenčnímu palivu)
27
-
5 % ethanol (osvobozen od
26,93
0,4 Kč/l
5 % ethanol (bez
27,63
1,51 Kč/l
85 % ethanol (osvobozen) + N 95
23,98
5,01 Kč/l
85 % ethanol (bez osvobození) + N 95
30,65
11,68 Kč/l
daně) + N 95
osvobození) + N 95
Zdroj: Březina, J., ČZU v Praze
Energetická efektivnost (účinnost) • Vyjadřuje vztah mezi energií získanou a energií vloženou • En. vstupy: – en. vnějšího prostředí – přímé en. (lidská práce, paliva, jiné zdroje) – nepřímé en. (ve strojích, chemikáliích, apod.)
• En. výstupy: – energie užitná (hlavní a vedlejší) – en. rostl. zbytků (a ztráty)
Energetické relace … (energie z 1 ha) Plocha 1 m2 kolmo ke slunečním paprskům – 1,4 kW sluneční energie (průměr intensity sl. zář. ČR 1 145 kW/m2/rok) …… 36 000 – 65 000 GJ/1ha Solární kolektor (ohřev TUV) – 400 až 550 kWh/rok/m2 …… 14 400 až 19 800 GJ/1 ha Fotovoltaický panel (výroba elektřiny) – 39 GWh/km2 ……… 1
404 GJ/1 ha
1 tuna pšenice = 15,1 GJ Spálení zrna (5,5 t) plus sláma (5 t) z 1 ha …. 157 GJ/ha Výroba biolihu (4,5 tuny/ha) z cukrovky …….109 GJ/ha Výroba MEŘO (1,15 tuny/ha) z řepky olejné ……. 43 GJ/ha
Koncept modelu Energ. plodiny (5)
Plodiny do BPS (2)
Kapalná biopaliva (2)
PŮDA 1 mil. ha
Z P R A C O V Á N Í PELETY
(ke spalování)
BIOPLYN (m3) (elektrická energie)
BIOPALIVO (litry)
ZPRACOVÁNÍ - limity
KONVENČNÍ energie – uhlí, zemní plyn, benzin (nafta)
O P T I M A L I Z A C E VÝROBA, ZISK, VÝNOS, PRODUKCE ENERGIE, ČISTÝ ENERGETICKÝ PŘEBYTEK, VÝDAJE SPOTŘBITELŮ
13
Tři stylizované varianty modelu A. Maximalizace zisku producentů profits („ECON“) B. Maximalizace přebytku energie („ENERGY“) C. Minimalisace dopadů na spotřebitelská vydání („CONSUMER“)
14
Struktura výroby (%) (sc. ECON – MAX zisku výrobců)
60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Brikety/Pelety
Bioplyn
Biopalivo
Zdroj: vlastní kalkulace
15
Relativní změny v produkci OZE (scénář ECON=100)
275% 250% 225% 200% 175% 150% 125% 100%
1.35 3 2.6 mio mld. m 642 tis. tons TOE
75% 50% 25% 0%
ECON - Max zisku výrobců
ENERGY - Max energetického přebytku
CONSUMER - Min. dopadů na výdaje spotřebitelů
Zdroj: vlastní kalkulace
16
Relativní změny v profitabilitě (ECON=100%), výrobci suroviny+ zpracovatelé
120%
60%
4777 czk/ha
80%
8325 czk/ha
100%
40% 20% 0% ECON - Max producers profit
Farmers´profit (CZK/ha)
ENERGY - Max net energy prod.
Processors´profit (CZK/ha)
CONSUMER - Min. consumer spending
Zdroj: vlastní kalkulace
17
Relativní změny v produkci energie (ECON=100%)
120%
115%
110%
105%
100%
95%
90% ECON - Max zisku výrobců
ENERGY - Max energetického přebytku
Produkce energie (GJ/ha)
CONSUMER - Min. dopadů na výdaje spotřebitelů
"Čistý" přebytek energie (GJ/ha)
Zdroj: vlastní kalkulace
Relativní změny ve výdajích spotřebitelů na OZE (ECON=100%) 300% Expentitures on HEATING
250%
Expenditures on ELECTRICITY Expenditures on BIOFUELS
200%
Total expenditures 150% 100% 50% 0% ECON - Max zisku výrobců -50% -100% -150%
ENERGY - Max energetického přebytku
CONSUMER - Min. dopadů na výdaje spotřebitelů
„úspora“ spotřebitelů
-200%
Zdroj: vlastní kalkulace 19
Podíl biopaliv v domácí spotřebě paliv (tis. TOE)
800 700
SC. ECON 9.3 %
ths. TOE
600 500
SC. CONSUMER 4.2 %
400 300 200
Podíl biopaliv (%) na celkové spotřebě paliv
100 0 2
2,75
3,5
4,25
5
5,75
10
%
Zdroj: vlastní kalkulace 20
Závěrem • Někdy protichůdné efekty z jednotlivých zdrojů; • Snížení zisku výrobků o 1 % by vedlo ke zvýšení „čistého“ energetického zisku o 4,4 %
– Stínová cena za „zřeknutí“ se části zisku by byla 36 Kč/GJ energie
• Orientace na maximalizaci energetického přebytku by mohla v daných podmínkách ušetřit až 16 % půdy; • Role trhu a vlády: – Návratnost – měl by řešit trh (+ omezeně vláda, hlavně přes externality); – Zajištění energetické účinnosti – vláda + trh; – Dopad do spotřebitelů/rozpočtu - vláda
• Biopaliva v CZ podmínkách – prozatím v rozsahu nutném pro „účast na technologickém pokroku“; – Existují (společensky) výhodnější zdroje; – V dlouhodobé perspektivě stávající podíl biopaliv ve spotřebě neřeší problém!
Závěrem • Nutné posílit – eliminovat informační asymetrii, obezřetné vládní stimuly, přijmout jasná kritéria udržitelnosti (LCA); • Užší spolupráce výzkum – praxe – vládní politika; • Úspory energie na prvním místě, pak lokalizace výroby a užití!
Děkujeme za pozornost!
[email protected] [email protected]
