Budoucnost využití bioplynu v Nepálu Prospects of Biogas Utilization in Nepal Krishna N. Gautam Antonín Slejška - pøeklad a úprava
Abstract The total energy demand of Nepal is estimated at about 252 million GJ and 95% of this is used in the domestic sector, mainly for cooking. The bulk of the energy demand is met by firewood, agricultural residues, dung cakes, petroleum products, and electricity. Of all other sources of alternative energy tried out in the past, biogas technology has proved to be the most preferred as economically viable, socially acceptable, technically feasible as well as sustainable and manageable. In Nepal, biogas is used mainly for domestic cooking and to some extent for lighting to replace firewood and kerosene. The industrial application of biogas, for instance, to run dual fuel engines, refrigerators, and generate electricity has been made on a limited scale. This paper brings out the potential of biogas in the country and states that in terms of average family size plants of 10 m3. Nepal has a potential of establishing 1,3 million biogas plants. The paper gives a brief history of how biogas technology was introduced in Nepal and how it gradually grew to become an important alternative source of energy. The various plants and policies of the Government of Nepal are also included. The governmental and non-governmental organizations in Nepal which are involved in the biogas sector are featured, briefly bringing out their main activities. The performance of the biogas sector with respect to technical aspects, distribution, economics, social and gender aspects, research, training and extension and institutional growth is reviewed. The major weakness faced are (a) oversized construction, (b) poor performance of biogas lamps, (c) sub-optimal use of the biogas slurry, (d) limiting the technology to household level, and (e) insignificant research programmes.
Úvod Celková spotøeba energie v Nepálu je pøibližnì kolem 252 mil. GJ, z èehož 95% je používáno v domácnostech, zejména na vaøení. Tato spotøeba je uspokojována zejména palivovým døevem, zemìdìlskými zbytky, sušenými kravinci, ropnými produkty a elektøinou. Z ostatních alternativních energetických zdrojù testovaných v minulosti se anaerobní digesce ukázala jako nejlepší s ohledem na ekonomickou úspìšnost, sociální akceptovatelnost, technickou jednoduchost, ekologickost a snadný provoz. V Nepálu je bioplyn používán hlavnì pro vaøení a nìkdy i svícení 50
v domácnostech, kde nahrazuje palivové døevo a petrolej. Prùmyslová aplikace bioplynu, napø. pro pohon motorù, chladicích zaøízení a na výrobu elektøiny, byla zkoušena v omezené míøe. V tomto èlánku jsou uvedeny údaje o potenciálu bioplynu v Nepálu, z kterých vyplývá, že pøi prùmìrném objemu rodinného bioreaktoru 10 m3 mùže být v Nepálu celkem provozováno až 1,3 mil. bioplynových stanic. Hlavní nedostatky bioplynové technologie spoèívají v (a) pøedimenzované konstrukci, (b) nedokonalém provozu bioplynových svítilen, (c) neoptimálním využití vzniklého hnojiva, (d) omezení technologie pouze pro domácí použití, (e) nedostateèných výzkumných programech.
1. Energetika v Nepálu Nepál je zemìdìlská zemì s více než 90% populace pracující v zemìdìlství a pøíbuzných oborech. S redukcí lesù na relativnì mladém pùdním profilu v hornatém Nepálu vznikají znaèné problémy s pùdní erozí, sesuvy pùdy a povodnìmi. Spoleènì s rostoucí populací vzrùstá tlak na zbývající les a ornou pùdu. Celková potøeba energie v Nepálu je odhadována na 252 mil. GJ, z èehož 95% je pro domácnosti. Témìø 80% energetické spotøeby je pokrýváno palivovým døevem, skoro 11% zemìdìlskými zbytky, asi 9% kravinci, pøibližnì 1% ropnými produkty a 1/2% elektøinou. V porovnání s roky 1980-81 vzrostlo do roku 1992 spalování zemìdìlských odpadù a kravincù 15x. To vyvolává silnou potøebu substituce tradièních domácích paliv alternativní energií. Pro podmínky Nepálu se nejlépe osvìdèila výroba bioplynu.
2. Potenciál bioplynu Teoreticky je možno bioplyn vyrábìt ze všech biodegradabilních materiálù, ale v praxi se používají pro tyto úèely zejména zvíøecí exkrementy. V našich výzkumech jsme se zabývali mimo zvíøecích exkrementù i zemìdìlskými a komunálními odpady. Jednou z hlavních potøeb naší zemì je vyvinout celkový koncept a technologii pro produkci metanu z komunálních a zemìdìlských odpadù, aby se zabránilo zneèiš•ování pøírody zároveò se ziskem energie a organického hnojiva. Celková populace dobytka v Nepálu byla v roce 1990/91 kolem 9,3 mil. a prùbìžnì se zvyšuje. Tato zvíøata produkují kolem 37,4 mt (mil. tun) exkrementù roènì. Pøi využití 75% je možné produkovat bioplyn z 28,1 mt exkrementù (Wim van Ness, 1992). Z toho vyplývá, že Nepál mùže roènì produkovat 673 mil. m3 bioplynu, což je ekvivalentní 4 038 GWh energie, a nebo mùže substituovat 390 mil. l petroleje, èi 3,7 mt palivového døeva.
51
S ohledem na roèní teploty pouze 56 z celkem 75 oblastí Nepálu bylo shledáno vhodných pro provoz bioplynových stanic. Prùmìrná velikost potencionálních bioplynových stanic je, s ohledem na množství zvíøat chovaných v prùmìrné rolnické rodinì, mezi 6-8 m3. Spotøeba bioplynu pro vaøení a svícení v „potencionální bioplynové domácnosti“ je 878 m3 za rok, což je 77% produkèního potenciálu prùmìrné farmáøské rodiny.
3. Struèná historie vývoje bioplynu v Nepálu Technologie První bioplynová stanice v Nepálu byla postavena roku 1955 uèitelem B.R. Saubollem z použité ropné cisterny na škole v Kathmandu. Svìtová energetická krize v roce 1973 zpùsobila vytvoøení komise pro rozvoj bioplynu (BDC) jako èást výzkumné a vývojové skupiny pro energii na Tribhuwanské univerzitì. Ministerstvo zemìdìlství zahrnulo v roce 1975/76 bioplyn jako zvláštní program zamìøený mimo jiné i na snižování odlesòování a prevenci spalování kravincù. Prvních 250 domovních stanic bylo postaveno v letech 1975-76. Všechny tyto stanice mají plovoucí plynojem (obr. 1). Obtíže s transportem tìžkého a velkého kovového plynojemu se staly hlavním limitujícím faktorem pro širší využívání tohoto typu reaktoru. Proto byla v roce 1978 vyvinuta varianta èínského fermentoru, jenž nemá plynojem. Tento typ se stal pro své nízké poøizovací náklady velmi populární. Jelikož parametry bioplynových stanic jsou kontrolovány úøadem pro podporu bioplynu (BSP), který stanicím nesplòující jeho požadavky nedá pøíspìvek, bylo dosaženo více než 90% úspìšnosti postavených stanic. Tento limitující pøístup je nyní opatrnì mìnìn, aby bylo umožnìno zavedení nových typù jako je Deenbandhu (obr. 2). Velikosti bioplynových reaktorù stavìných rùznými firmami jsou 4, 6, 8, 10, 15 a 20 m3, pøièemž velikosti 8 a 10 m3 jsou nejbìžnìjší. Prùmìrná velikost bioplynového reaktoru byla snížena z 10 m3 v roce 1990 na 9,25 m3 v roce 1995. Nyní se snažíme snížit tuto velikost na 8 m3.
Vládní politika a plány První podpora bioplynu byla udìlena roku 1976 jako bezúroèná pùjèka na výstavbu reaktoru. V následujícím roce bylo toto opatøení zmìnìno na pùjèku s 6% úroèením. V letech 1982/83 byla podpora 5.500 NR (nepálských rupií) na každý postavený reaktor, ale pouze v nìkterých regionech Nepálu. V letech 1985-90 vláda poskytovala podporu na 25% konstrukèních nákladù a 50% na 52
pùjèku ze zemìdìlské rozvojové banky v Nepálu (ZRB/N). V letech 1990-91 byly tyto podpory zrušeny. Tyto èasté zmìny vyvolávaly zmatky. Od roku 1992 vláda poskytuje podporu 7.000 NR na každý „rodinný reaktor“, který splòuje stanovené parametry. Pro horské oblasti je navíc poskytována dotace 3.000 NR na dopravu. Tyto podpory jsou vypláceny bez ohledu na velikost reaktoru. První plán na konstrukci bioplynových reaktorù byl vytvoøen v letech 1985-90 s cílem postavit 4000 reaktorù. Tento plán, který byl považován za velmi ambiciózní, byl celkem bez obtíží splnìn. S ohledem na povzbuzující výsledky prvního plánu byl v letech 1992-97 stanoven cíl 30.000 rodinných bioplynových stanic, což pravdìpodobnì bude (v souèasné dobì asi už bylo) bez problémù splnìno. Tøi nejdùležitìjší faktory pøispívající k rychlému rozšiøování poètu bioplynových stanic jsou tyto: (a) realizace finanèní pomoci BSP od Nizozemské rozvojové korporace (SNV); (b) privatizace prùmyslu, která pobídla podnikatele k založení nových podnikù, takže v zemi je nyní 22 firem zabývajících se bioplynem; (c) jednodušší tok podpory skrz banky.
4. Organizace v sektoru bioplynu Vládní agentury V letech 1975/76 se rozvojem bioplynové technologie zabývalo zejména Ministerstvo zemìdìlství. Èásteènì se tím zabývala také Divize energetického plánování sekretariátu Komise pro vodu a energii. Ta se zabývala zejména monitorováním, vyhodnocováním a zaškolováním. Nyní se uvažuje o vytvoøení vládního orgánu pro dohled nad bioplynovým sektorem.
ZRB/N a ostatní komerèní banky ZRB/N byla ustanovena roku 1968. Dlouhou dobu byla jedinou bankou poskytující podporu pro konstrukci bioplynových stanic, avšak v souèasnosti je tato podpora poskytována i jinými bankami.
Sponzoøi, nevládní organizace, konzultaèní firmy Rozvoj bioplynového programu v Nepálu podporují sponzoøi jako je SNV, UNICEF, Save the childern USA a Plant international a FAO. Tyto organizace poskytují zejména finanèní podporu a dùležitou technickou asistenci.
53
Poèet nevládních organizací a konzultaèních firem, zabývajících se bioplynem stále roste. Aktivity tìchto organizací jsou limitovány na sociálnì ekonomický výzkum, vyhodnocování bioplynového programu a zaškolování.
Program pro podporu bioplynu (BSP). BSP zaèal v roce 1992 ve spolupráci se soukromými firmami, bankami a sponzory. Hlavní cíle programu jsou tyto: (a) podporovat výstavbu 20 000 reaktorù pomocí poskytování podpory skrz ZRB/N, (b) uèinit bioplyn atraktivnìjší pro drobné zemìdìlce v horách, (c) formulovat doporuèení pro rozvoj soukromého sektoru v oblasti bioplynu.
FAO FAO podporovalo rozvoj bioplynové technologie v rozvojových zemích mnoho let. Její podpora zahrnuje zejména školení zedníkù a uživatelù a využívání organického zbytku po digesci jako hnojiva.
5. Pøehled bioplynového sektoru Technologie Jelikož se v Nepálu používá prakticky pouze jeden druh reaktoru, byla úspìšnost pøes 90% postavených stanic, a to jak v hornatých, tak v rovinných èástech zemì. V souèasnosti se pøechází na více modelù. Nejvìtší problémy s bioplynovými stanicemi jsou (sestupnì): (a) nižší produkce bioplynu než je kapacita reaktoru, (b) úniky plynu z kupole, (c) z trubek, (d) ucpání vpusti, (e) úniky plynu z ventilu, (f) nekvalitní konstrukce. Ostatní bìžné problémy jsou tyto: •
s ohledem na nedostatek investièních prostøedkù u malých farmáøù je souèasná úroveò vládní podpory považována za nízkou i pøesto, že pøedstavuje více než 50% základní investice,
•
nedokonalé pokonstrukèní služby a nedostateèné školení uživatelù,
•
všeobecný trend ke snižování poètu zvíøat v domácnostech po konstrukci stanice,
•
s rostoucím nedostatkem vody v hustì osídlených oblastech zaèíná být nedostatek vody pro provoz bioplynových stanic,
•
vysoká rozdílnost používaných materiálù a ceny, kterou vyžadují bioplynové podniky,
54
•
tendence ke konstrukci pøedimenzovaných reaktorù, což vyplývá z toho, že stavební firmy si pak mohou více naúètovat a zemìdìlci mohou dostat vìtší pùjèku z banky pro vìtší reaktory.
Rozložení bioplynových stanic Ze 75 okresù Nepálu mùže pouze 19 dosáhnout postavení maxima 1000 bioplynových stanic s ohledem na klimatické a populaèní omezující faktory. Koncentrace bioplynových stanic je vìtší v mìstských oblastech a v oblastech, kam vedou silnice. Tato tendence je pøipisována zvyšujícímu se nedostatku domácích paliv v tìchto oblastech a snadnému pøístupu k informacím, podporám a institucím. Zvyšující se nedostatek a cena palivového døeva, snadný pøístup k úvìrùm a technickému zabezpeèení a vzrùstající ekologická uvìdomìlost byly tøi hlavní motivaèní faktory farmáøù pro stavbu bioplynových stanic. Z celkového potenciálu 1,3 mil. reaktorù je 62% na rovinách, 37% v pahorkatinách a 1% v horách.
Ekonomie Prùmìrné ceny bioplynových stanic o rozmìrech 8 m3 a 10 m3 se pohybují (v cenách roku 1996) kolem 22.000 a 25.000 NR. Majitel bioplynové stanice dostane podporu 7.000 NR v nížinách a 10.000 NR v pahorkatinách na každý reaktor bez ohledu na jeho velikost. Bìžná pùjèka se splácí 7 let s 16% úrokem. V závislosti na dosažitelnosti místa silnicí a dostupnosti konstrukèních materiálù se mùže cena stavby snížit až o 40% (Karki, Gautam, Joshi, 1993). Pro porovnání ekonomické výhodnosti bioplynové stanice se bere do úvahy cena petroleje. Desetikubíkový reaktor mùže v optimálních podmínkách produkovat 3 m3 bioplynu za den. Pøi odhadu, že 1 m3 bioplynu je ekvivalentní 0,58 l petroleje, dosahuje bioplynová stanice pøi cenì petroleje 9 NR za litr èistý zisk 5.715 NR za rok (pøi rozpoètu nákladù na 20 let). Tato jednoduchá kalkulace nebere do úvahy vedlejší nepøímé zisky jako je zlepšení životního prostøedí a sanace odpadù, snížení zdravotních problémù žen v domácnostech a pod.
Sociální aspekty Vìtšina uživatelù bioplynu jsou støední a vìtší rolníci. Proti národnímu prùmìru 60% negramotnosti je 80% uživatelù bioplynu gramotných.
Ženy Podle studie vypracované B.B. Silwalem a R.K. Pokharelem (1995) se pøi užívání bioplynu ušetøí 3 hodiny èasu dennì, které by jinak byly vyplnìny vaøením, èištìním hrncù, sbíráním a zpracováním 55
palivového døeva. Použití bioplynu má také pozitivní dùsledky na zdraví žen v domácnosti a to zejména s ohledem na bolesti hlavy, kašel a nemoci oèí. Dokonce i lidé, kteøí již dlouho trpìli astmatem, byli po instalaci bioplynu schopni se opìt ujmout vaøení.
Výzkum Výzkum je jednou z nejvíce zanedbávaných oblastí v Nepálu. A• už s ohledem na lidské èi finanèní zdroje, jež zahrnuje. Výzkum byl zamìøen zejména na zvýšení produkce plynu v prùbìhu zimy. V nížinách se bìhem zimy snižuje produkce plynu o 25%, v pahorkatinách o 50%. Izolací reaktorù se zvýšila produkce plynu o 93%. V souèasnosti se výzkum zamìøuje na vliv pøipojení latrín k reaktorùm, snížení konstrukèních nákladù a možnostem použití místních materiálù.
Zaškolování V roce 1993 bylo zaškoleno celkem 450 zedníkù, 1705 uživatelù a 115 pracovníkù dohlížejících na konstrukci (Karki, Gautam, Joshi, 1993). Zatímco døíve garantoval školení pouze stát, v souèasnosti se na nìm podílí i soukromé firmy a neziskové organizace. V rozšiøování bioplynového programu je bohužel zatím aktivních jen málo žen (Leemakers, 1992).
6. Závìr V souèasnosti zaèíná být bioplynová technologie v Nepálu chápána v širších souvislostech, než jenom jako zdroj levné energie. Zejména jsou vyzdvihovány její možnosti zpracování organických odpadù, produkce hodnotného hnojiva, zlepšení hygieny v mìstech i na vesnicích, ochrany lesù, zamezení eroze apod. Bioplynové technologie se zaèínají zamìøovat zejména na zpracování komunálních odpadù. I pøesto, že vládní podpora aktivit v oblasti výzkumu, školení a podpory institucí je nedostateèná, rozšiøuje se bioplynová technologie velmi rychle po celém Nepálu. Jelikož na životní prostøedí v horách má nejvìtší dopad životní styl tìch nejchudších lidí, mìl by se podpùrný program zamìøit zejména na nì. Chudí lidé uspokojují své energetické potøeby spalováním døeva, zemìdìlských zbytkù a vysušených exkrementù, což zpùsobuje problémy s erozí, èastými záplavami, zhoršením povìtrnostních podmínek a nakonec vede ke zhoršení životních podmínek vìtšiny populace.
Literatura 1. CMS 1994. Evaluation of Biogas Users Group Training FY 1993-94. Biogas Support Programme. SNV-Nepal. April 1994. Kathmandu: Consolidated Management Services. 56
2. CMS 1996. Evaluation of Biogas Users Group Training FY 1995-96. Biogas Support Programme. SNV-Nepal, January 1996. Kathmandu: Consolidated Management Services. 3. Government of Nepal, 1992. The Eighth Five Year Plan 1992-1997. Kathmandu: National Planning Commission, His Majesty's Government of Nepal. 4. Karki, A.B. and Dixit K, Biogas Fieldbook. Kathamndu Sahayogi Press. 5. Karki, A.B., Gautam K.M. and Joshi S.R. 1993. Present Structure of Biogas Sector in Nepal, Kathmandu: Consolidated Management Services. 6. Karki, A.B., Gautam, K.M. and Joshi S.R. 1993. Future Structure of Biogas Sector in Nepal. Kathmandu: Consolidated Management Services. 7. Karki, A.B. and Gautam K.M. 1994: Biogas Users Training Manual: A Guide for Trainer, Kathamndu: Consolidated Management Services. 8. Karki A.B. and Gautam K.M. 1994. Biogas Training Manual for Masons: A Gide for Trainer, Kathmandu: Consolidated Management Services. 9. Karki A.B. and Gautam K.M. 1994. Biogas Refresher Training for Masons: A Guide for Trainer. Kathmandu: Consolidated Management Services. 10.Karki A.B., Gautam K.M. and Karki A. 1994. Biogas for Sustainable Development in Nepal. Paper presented at the Second International Conference on Science and Technology for Poverty Alleviation organized by Royal Nepal Academy for Science and Technology (RONAST), 8-11 June 1994. 11.Karki A.B., Gautam K.M. and Pant A. 1995. Summary Report on Nepal District Biogas Workshop 1994-95, ENFO News, April/September 21. 12.Karki A.B., Gautam K.M. and Karki A. 1994. Biogas Installation from Elephant Dung at Machine Wildlife Resort, Chitwan, Nepal. Biogas Newsletter, Issue No. 45:4. 13.Leemakers M. 1992. Extension of Biogas in Nepal. strategies for Implementation. Kathmandu. SNV-Nepal. 14.Marieke van Vlier, 1993. Effect on the Workload of Women in the Village of Madan Pokhara in Palpa district in Nepal, Kathmandu: SNV Nepal. 15.Silwal B.B. and Pokharel R.K. 1995. Evaluation of Subsidy Scheme for Biogas Plants. Presented at Consortium of Development Experts, December 1995. 16.Wim J. van Nes. 1992. Technical Biogas Potential per District in Nepal. Kathmandu: SNVNepal. 57
Obr. 2
58
Krishna N. Gautam, Consolidated Management Services Nepal (P) Ltd., CMS House, Lazimpat, P.O. Box 10872, Kathmandu, Nepal
59
