Výzkumný ústav zemìdìlské techniky, Praha. Zemìdìlská technika. a biomasa 2004

Výzkumný ústav zemìdìlské techniky, Praha

Zemìdìlská technika a biomasa 2004 (Sborník pøednášek)

Listopad 2004

©

Výzkumný ústav zemìdìlské techniky Praha Spoluvydavatelem sborníku je Ministerstvo zemìdìlství Èeské republiky 2004 ISBN 80-86884-00-7

OBSAH Úvodní slovo k semináøi „Význam biomasy v kontextu trvalého zásobování energiemi a rozvoje venkovského prostoru“ ....................................................................................... 7 Ing. Oldøich Jeníèek Ministerstvo zemìdìlství, Odbor rozvoje venkova a ekologie

EKONOMIKA A KONKURENCESCHOPNOST BIOPALIV ........................................................... 9 Z. Abrham, M. Kováøová, T. Kuncová Výzkumný ústav zemìdìlské techniky, Praha

ANALÝZA SOUÈASNÉHO STAVU A PERSPEKTIVY VYUŽÍVÁNÍ BIOMASY PRO ENERGETICKÉ ÚÈELY V ÈESKÉ REPUBLICE .......................................................................... 14 J. Kára1),2), R. Adamovský2) 1) Výzkumný ústav zemìdìlské techniky, Praha 2) Technická fakulta, Èeská zemìdìlská univerzita, Praha

PILOTNÍ PROJEKT SBÌRU BIOLOGICKÉHO ODPADU V OBCI BØEZNÍK ........................... 18 V. Altman1), P. Plíva2) Èeská Zemìdìlská Univerzita, Praze 2) Výzkumný ústav zemìdìlské techniky, Praha

1)

ZUŠLECHTÌNÁ OBILNÁ SLÁMA VE VÝSTAVBÌ RODINNÝCH DOMÙ V ÈR ........................ 21 J. Bareš EKODESKY STRAMIT spol. s r.o.

VÝZKUM SPONTÁNNÍCH ÚHORÙ V SOUVISLOSTI S PÌSTOVÁNÍM TRAV PRO ENERGETICKÉ ÚÈELY A NA SEMENO ....................................................................................... 23 J. Frydrych 1), D. Andert 2), 1) OSEVA PRO s.r.o. Výzkumná stanice travináøská Rožnov 2) Výzkumný ústav zemìdìlské techniky Praha

ENERGETICKÝ POTENCIÁL PRODUKÈNE NEVYUŽÍVANÝCH PLÔCH TRVALÝCH TRÁVNYCH PORASTOV (TTP) V HORSKÝCH OBLASTIACH SLOVENSKA ....................... 27 ¼. Gonda(1), B. Valihora(1), M. Kunský(1), J. Gaduš(2) Výskumný ústav trávnych porastov a  horského po¾nohospodárstva, Banská Bystrica (2) Slovenská po¾nohospodárska univerzita, Nitra

(1)

ENERGETICKÉ PLODINY – MOŽNOSTI A VARIANTY SKLIZNÌ ........................................... 32 P. Hutla Výzkumný ústav zemìdìlské techniky, Praha

PRÁVNÍ ASPEKTY VYUŽÍVÁNÍ BIOMASY K ENERGETICKÝM ÚÈELÙM ......................... 39 L. Ètvrtníková, EKOBEST s.r.o.

MONITOROVÁNÍ PRÙBÌHU KOMPOSTOVACÍHO PROCESU ............................................... 41 A. Jelínek, M. Kollárová Výzkumný ústav zemìdìlské techniky, Praha

PODPORY ZEMÌDÌLSTVÍ A VENKOVA PO VSTUPU ÈESKÉ REPUBLIKY DO EVROPSKÉ UNIE ..................................................................................................................... 46 A. Juøica Výzkumný ústav zemìdìlské ekonomiky, Praha

TECHNOLOGIE PRO ZPRACOVÁNÍ ENERGETICKÉ BIOMASY ............................................ 50 J. Kára, Z. Abrhám, P. Hutla. Výzkumný ústav zemìdìlské techniky, Praha

ENERGETICKÉ PLODINY – POSKLIZÒOVÉ ZPRACOVÁNÍ.................................................... 54 J. Mazancová, P. Hutla. Výzkumný ústav zemìdìlské techniky, Praha

BIOPLYN V ZEMÌDÌLSTVÍ .......................................................................................................... 58 Z. Pastorek Výzkumný ústav zemìdìlské techniky Praha

VYUŽITÍ TECHNICKÉHO KONOPÍ PRO ENERGETICKÉ ÚÈELY ................................................... 62 D. Plíštil Výzkumný ústav zemìdìlské techniky, Praha

METODA MATEMATICKÉHO MODELOVÁNÍ TEPELNÝCH TRANSFORMÁTORÙ ............ 65 S. I. Pastušenko(1), V. S. Šebanin(1), V. A. Dubrovin(2) Státní zemìdìlský ústav Nikolajev (2) Národní zemìdìlská univerzita Kyjev

(1)

ØÍZENÍ PRACOVNÍCH PROCESÙ EKOLOGICKÉ TECHNIKY ................................................. 71 V. A. Dubrovin, V. G. Mironenko Národní zemìdìlská univerzita Kyjev

PALIVÁØSKÉ VLASTNOSTI METYLESTERU ØEPKOVÉHO OLEJE ..................................... 76 M. Polák Èeská zemìdìlská universita v Praze

KONOPÍ, EKONOMIKA A PERSPEKTIVA PÌSTOVÁNÍ V ÈR ................................................ 80 V. Sladký KPS Výzkumný ústav zemìdìlské techniky, Praha

BIOENERGETICKÉ SUROVINY – LOGISTIKA A VÝROBNÍ TECHNOLOGIE ....................... 86 J. Souèek Výzkumný ústav zemìdìlské techniky, Praha

VLIV STANOVIŠTÌ, HNOJENÍ DUSÍKEM A TERMÍNU SKLIZNÌ NA VÝNOSY FYTOMASY, OBSAH VODY A OBSAH ŽIVIN U VYBRANÝCH ENERGETICKÝCH PLODIN .......................................................................................................... 90 Z. Strašil Výzkumný ústav rostlinné výroby, Praha

KONCEPCIA VYUŽITIA BIOMASY V REZORTE PÔDOHOSPODÁRSTVA SR ...................... 94 F. Zacharda, Š. Pepich Technický a  skúšobný ústav pôdohospodársky, Rovinka, SR

KOMPLEXNÍ SYSTÉM ENERGETICKÉHO VYUŽITÍ BIOMASY - LINKA NA ZPRACOVÁNÍ BIOMASY ........................................................................................................ 97 V. Žák1), O. Mužík2) 1) Ekologie, s.r.o. 2) Výzkumný ústav zemìdìlské techniky, Praha

REOLOGIE POPÍLKÙ PØI SPALOVÁNÍ SMÌSI UHLÍ - BIOMASA ......................................... 103 J. Andertová(1), D. Andert(2) , J. Frydrych(3) VŠCHT, Ústav skla a keramiky Praha (2) Výzkumný ústav zemìdìlské techniky Praha (3) OSEVA PRO s.r.o. Výzkumná stanice travináøská Rožnov

(1)

KOTELNY NA BIOMASU A VÝROBA EL. ENERGIE ............................................................... 106 D. Andert 1),J. Frydrych 2) 1) Výzkumný ústav zemìdìlské techniky Praha 2) OSEVA PRO s.r.o. Výzkumná stanice travináøská Rožnov

STAV A PERSPEKTIVY VÝROBY BIOETHANOLOVÉHO PALIVA V ÈESKÉ REPUBLICE A DALŠÍCH ZEMÍCH .............................................................................................. 110 P. Jeviè1),3), T. Václavek2), Z. Šedivá1), M. Pøikryl3) 1) Výzkumný ústav zemìdìlské techniky Praha 2) Chemoprojekt, a.s. Praha 3) Èeská zemìdìlská univerzita Praha

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

Význam biomasy v kontextu trvalého zásobování energiemi a rozvoje venkovského prostoru je však potøeba urychlenì iniciovat i zpracovatelský sektor, který by nabídnutou produkci biomasy dokázal zpracovat a zastøešit ji energetickým efektem. Podporu MZe pro cílené pìstování plodin k energetickému využití mùžeme rozdìlit do ètyø základních oblastí:

Dle informací vyplývajících ze zprávy Asociací pro využívání obnovitelných zdrojù je v souèasné dobì v Èeské republice k dispozici 9 037 tis. tun dostupné biomasy a dále je odhadováno, že využitelné biomasy je 13 693 tis. tun. To jsou údaje, které jasnì formulují vysoký energetický potenciál biomasy v Èeské republice a dávají základ k vytváøejí dostateènì velkého prostoru pro její uplatnìní. V souèasné dobì je v Èeské republice jednak cca 0,5 mil. ha nevyužité pùdy a dále znaèný prostor orné pùdy, který je v souèasnosti využíván ještì pro produkci potravin, ale výhledovì je poèítáno, že bude využit k pìstování biomasy vhodné pro energetické využití. V horizontu do 30 let lze uvažovat o využití ploch pro pìstování biomasy v rozsahu až 1,5 mil. ha zemìdìlské pùdy. To pøedstavuje cca 35 % zemìdìlské pùdy v Èeské republice.

§

§

Ministerstvo zemìdìlství není již dlouhou dobu jen státním orgánem zastøešujícím zemìdìlskou produkci potravin v ÈR, ale zaujímá daleko širší platformu a to v oblasti rozvoje venkova a péèe o krajinu. A v tomto prostoru øízené èinnosti má pak i využití osevních ploch pro pìstování biomasy a vlastní využití biomasy jiný rozmìr, širší spoleèenský význam, výrazný ekonomický potenciál a v neposlední øadì nezastupitelnou úlohu v oblasti ochrany životního prostøedí a ochrany krajiny. S pøijetím ÈR do Evropské unie se i Èeská republika zaøazuje nejen do systému spoleèné zemìdìlské politiky, ale i do pomìrnì citlivých struktur naplòování zásad ochrany ovzduší, ochrany životního prostøedí a rozvoje využívání obnovitelných zdrojù energií. Ze základních dokumentù je to napøíklad Kjótský protokol k rámcové úmluvì OSN z roku 1997, který stanoví snížení emisí CO2 do roku 2012 o 5,2 % a pro evropské zemì vèetnì ÈR o 8 %. Je to Bílá kniha z roku 2000, která stanoví indikaèní cíl pro rok 2010 zajistit 12 % podílu obnovitelných zdrojù energie na celkovém trhu s energie. Velkým problémem zùstává doprava, a tak EU vydala Smìrnici 2003/30/EC z roku 2003, ve které stanoví pro èlenské zemì indikaèní cíl náhrady fosilních paliv v dopravì biopalivy a to v roce 2005 2 % a v roce 2010 5,75 %. Jsou to cíle sice ekonomicky a organizaènì nároèné pro každý stát, ale dávají nový prostor nejen pro další rozvoj zemìdìlství a rozvoj venkova, ale pøedevším další prostor pro uplatnìní pracovních sil a oživování ekonomiky v zemìdìlských podnicích i zpracovatelských subjektech.

Produkce a zpracování hustì setých obilovin pro výrobu bioetanolu, jako dílèí náhrada motorových benzínù. Intenzivním jednáním se podaøilo MZe ve vládì projednat záruku programu výroby 2 mil. hektolitrù bioetanolu pro uplatnìní v  dopravì. Toto pøedstavuje zpracování obilovin cca ze 130 tis. ha. V souèasné dobì se rozbíhá realizace výstavby lihovarù a cílem je využít jejich produkci bioetanolu v plném rozsahu od roku 2007. Produkce a zpracování semene øepky olejné pro výrobu metylesteru øepkového oleje a jeho uplatnìní jako dílèí náhrady motorové nafty. Tento program je podporován MZe od roku 1999. Pøímá podpora výroby metylesteru øepkového oleje pro výrobu smìsného paliva s motorovou naftou byla notifikována v EU a je pøedložena ve formì Návrhu naøízení vlády k projednání ve vládì. Je pøedpokládáno podpoøit výrobu 100 tis. tun metylesteru øepkového oleje, což pøedstavuje zpracování cca 280 tis. tun øepky z plochy cca 100 tis. ha.

Výše uvedené programy využití biomasy pro náhradu fosilních paliv v dopravì by mìly být plnì realizovány od roku 2007 v  systému sortimentního pøimíchávání biopaliv do benzínù a motorové nafty dle evropských norem (pøevážnì do 5 % obsahu biopaliva). Realizace tìchto programù je legislativnì dotváøena v novele zákona è. 86/2002 Sb., o ochranì ovzduší, kde se specifikují podmínky pro uplatnìní biopaliv v ÈR. - § 3, odst. 10 zákona è. 92/2004 Sb. § -

-

K této problematice iniciativnì pøistupuje i ministerstvo zemìdìlství, které ve svém Resortním programu úspor energií a využívání obnovitelných zdrojù energií vytváøí pomìrnì široký rámec pro poskytování podpor v této oblasti. Ty by mìly nasmìrovat jednak zemìdìlské prvovýrobce k pøehodnocení svých podnikatelských struktur a využití osevních ploch nepotøebných pro potravináøské využití na pìstování energetických plodin. Soubìžnì s tím

§

7

Produkce a zpracování bylin a rychlerostoucích døevin pìstovaných na energetické využití. MZe tuto oblast øeší pøímými podporami pro pìstitele a to: Podpora pìstování bylin na orné pùdì pro energe tické využití. Podpora je zajišována pro rok 2004 prostøednictvím PGRLF a od roku 2005 by mìla být podpora zajišována MZe z národních podpor. Rozsah podpory je 2000 Kè.ha-1 pìstované byliny. Podpora rychlerostoucích døevin. Podpora je realizována v rámci Horizontálního plánu rozvoje venkova. Podporováno je založení porostu a to èástkou 75 000 Kè.ha-1 u  reprodukèních porostù a 60 000 Kè.ha-1 u produkèních porostù. V prùbìhu produkèních let se již jiná podpora neposkytuje. Produkce ostatní biomasy. MZe vyhlásilo pøedevším v rámci environmentálních opatøení øadu programù, které naplòují specifický úèel šetrné péèe o životní prostøedí a krajinu. Pøi tìchto programech je produ

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

kováno znaèné množství biomasy, které se hodí k energetickému využití zejména v bioplynových stanicích. Výrazným zdrojem biomasy jsou i vedlejší produkty, které vznikají pøi zpracování plodin èi další zemìdìlské èinnosti. Je to napøíklad sláma, rostlinné zbytky, zelená hmota, exkrementy zvíøat, odpady ze zpracování zemìdìlských produktù. Ty je nutno také zpracovat a efektivnìji využít než doposud. Právì jejich využití pro energetické úèely je dalším ekonomickým pøínosem pro pìstitele. Nemalým zdrojem biomasy je lesní produkce. I zde je relativnì nízké využití zdrojù. Soubìžnì s restrukturalizací zemìdìlské výroby a jejím pøechodem na pìstování biomasy pro energetické využití je nutné zajistit podporu podnikatelských aktivit pøi rozvoji nových zpracovatelských kapacit na biomasu. MZe se snaží tuto oblast aktivizovat v Operaèním programu MZe.

Jde zejména o programy: -

Prohloubení diverzifikace zemìdìlských èinností, výroba a zpracován biomasy pocházející z vlastní zemìdìlské èinnosti a její uvádìní na trh. Diverzifikace zemìdìlských aktivit a aktivit blízkých zemìdìlství - využití alternativních zdrojù energie – max. do 5 MW.

Jedná se o podporu investièních projektù. Podpora je øešena jako pøímá nenávratná podpora a forma podpory je  podílové financování. Výše podpory je do 50 % pøijatelných výdajù. Rozšiøující se plochy pìstování biomasy dávají velký prostor pro uplatnìní nových sklizòových technologií, které již pøinášejí potøebnou efektivitu v procesu zpracování. Dostupnost moderních strojù a technologických linek využívání biomasy znaènì urychlí.

Ing. Oldøich Jeníèek Ministerstvo zemìdìlství ÈR Praha – odbor rozvoje venkova a ekologie

8

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

 EKONOMIKA A KONKURENCESCHOPNOST BIOPALIV Z. Abrham, M. Kováøová, T. Kuncová Výzkumný ústav zemìdìlské techniky, Praha

Po vstupu ÈR do EU lze oèekávat, že se ještì výraznìji než dosud projeví pøebytek zemìdìlské pùdy, která nebude uplatnitelná pro produkci potravin a postupnì bude docházet k nárùstu ploch prùmyslových a energetických plodin a pøedevším k dalšímu výraznému rozšíøení ploch trvalých travních porostù. Jedním z  hlavních dùvodù pomalého rozvoje energetického využití biomasy je nepøíznivá ekonomika pìstování, zpracování a využití biopaliv a tvrdá konkurence ostatních fosilních zdrojù energie. V roce 2004 jsme analyzovali ekonomiku pìstování a skliznì vybraných energetických plodin a jejich využití pro transformaci na tepelnou energii. Cílem bylo posoudit celkovou ekonomiku výroby biopaliv, zhodnotit vliv dotací na jejich cenu a konkurenceschopnost na trhu paliv.

Metoda

Výbìr plodin Pro hodnocení byly vybrány následující energetické plodiny: a) víceleté plodiny - šovík Uteuša (novì vyšlechtìná odrùda vhodná pro energetické úèely), køídlatka Bohemica, chrastice rákosovitá b) jednoleté plodiny - pšenice ozimá (využití celé produkce pro energetické úèely), èirok c) využití zbytkové biomasy (slámy) po tržní realizaci zrna § tritikale (energetické využití slámy po tržní realizaci zrna) § kukuøice (energetické využití zbytkové biomasy po sklizni na zrno) Dotace

Vstupem do EU se od roku 2004 systém dotací výraznì zmìnil. Vedle nárokù na èerpání podpor, které vycházejí z èlenství v EU, bylo možno zachovat i národní podpory, které nejsou v rozporu s pravidly Spoleèné zemìdìlské politiky. Pro pìstování energetických a prùmyslových plodin lze tedy v roce 2004 využít následující dotace: § §

§

jednotná platba na plochu (SAPS) - pro rok 2004 stanovena ve výši 57 EUR na hektar zemìdìlské pùdy doplòková pøímá platba (TOP UP) - pro rok 2004 stanovena ve výši do 2500 Kè na hektar orné pùdy, skuteèná výše podpory však byla pouze 1477 Kè na hektar orné pùdy podpora podle dotaèního titulu „Založení a údržba porostù bylin pro energetické využití pìstovaných na orné pùdì“ (PGRLF) - pro rok 2004 byla výše podpory stanovena na 2000 Kè na ha orné pùdy využívané pro

pìstování vybraných druhù energetických bylin (z vybraných energetických plodin se tato podpora vztahuje na šovík krmný a chrastici rákosovitou). Pro tritikale a kukuøici, kde se uvažuje energetické využití slámy po tržní realizaci zrna, je kalkulována dotace na slámu ve výši 15 % celkové dotace na plodinu. U køídlatky jsou zatím možnosti rozšíøení pìstebních ploch omezeny trvajícím sporem, zda se jedná o vhodnou energetickou plodinu nebo invazivní plevel. Z tìchto dùvodù nejsou u køídlatky ve výpoètech uvažovány žádné dotace. Náklady na pìstování Základem kalkulace nákladù pro plodiny pìstované k energetickým úèelùm byly modelové technologické postupy. Èlenìní technologických postupù podle technologických operací dává možnost u nich podrobnì zjišovat náklady a snadnìji analyzovat vliv jednotlivých faktorù a možnost provést kalkulace nákladù pro odlišné místní podmínky. Pøi výpoètech ekonomiky pìstování jednotlivých energetických plodin se vychází ze základního èlenìní nákladù na variabilní a fixní. Ekonomické výpoèty jsou zpracovány pro výrobní oblasti ve kterých je pìstování dané energetické plodiny vhodné. Všechny kalkulace vycházejí z prùmìrných údajù a cenových relací roku 2004. Výsledky jsou zpracovány do následující struktury údajù: § materiálové náklady (organická, prùmyslová a vápenatá hnojiva, osivo a sadba, chemické pøípravky) vycházejí z údajù modelových technologických postupù, § náklady na mechanizované práce – vycházejí z doporuèených strojových souprav a rozsahu využití souprav v modelových technologických postupech. Jako doplòkové údaje se uvádìjí spotøeba paliva a potøeba práce obsluhy strojù, variabilní náklady celkem (souèet materiálových nákladù a nákladù na mechanizované práce), § variabilní náklady celkem, § fixní náklady – obsahují nájemné pùdy, danì, odpisy a opravy staveb, úroky z úvìrù, výrobní a správní režii. Fixní náklady byly stanoveny metodou odborného odhadu podle dostupných informací ze statistických sledování a ze sledování v zemìdìlských podnicích. Náklady na zpracování produktu Pro výpoèty byly zvoleny následující formy zpracování energetického produktu:

9

Zemìdìlská technika a biomasa 2004 §

§

øezanka, lisované balíky - zpracování produktu do formy øezanky nebo do velkoobjemových balíkù je zahrnuto v technologických postupech a tedy i náklady jsou již zahrnuty v nákladech na pìstování a sklizeò plodiny. brikety, pelety - náklady na briketování a peletování vychází z podkladù získaných od výrobcù, jejich velikost závisí pøedevším na výkonnosti linky a dále na kvalitì, stavu a vlhkosti zpracovávané suroviny. Podle dostupných informací od výrobcù se pohybují u briketovacích linek cca od 600 do 1200 Kè.t-1, u peletovacích linek od 500 do 1000 Kè.t-1. Vzhledem k  nižším požadavkùm na dosoušení suroviny jsou uvažovány prùmìrné náklady na briketování ve výši 800 Kè.t-1 a prùmìrné náklady na peletování ve výši 700 Kè.t-1.

Náklady na jednotku energetické produkce Výnos energetického produktu je udáván pøi standardním obsahu 85% sušiny. Poèítá se s uskladnìním sklizeného produktu ve stávajících velkokapacitních senících, kde se materiál nechá dosušit a udržovat na 85% sušiny. To umožní dosáhnout nižší náklady na briketování a peletování. Výhøevnost je udávána pro øezanku a balíky pøi 15 % vlhkosti, pro brikety a pelety pøi 12 % vlhkosti. Výsledným ekonomickým ukazatelem jsou tedy náklady na jednotku energie v dané formì rostlinného produktu pøipraveného ke spalování v Kè.GJ-1. Výhøevnost je udávána u balíkù a øezanky pøi vlhkosti 15%, u briket a pelet pøi vlhkosti 12%. Výsledným ekonomickým ukazatelem jsou tedy náklady na jednotku hmotnosti biopaliva (Kè.t-1) a dále na jednotku energie v dané formì biopaliva pøipraveného ke spalování (Kè.GJ-1).

Výsledky a diskuse

Výsledky modelování ekonomiky vybraných energetických plodin a jejich následného zpracování do rùzných forem vhodných pro spalování jsou uvedeny v tabulce 1 a vycházejí z následující struktury údajù: Náklady na jednotku základního energetického produktu z biomasy (øezanka, lisované balíky) zámìrnì pìstovaných energetických plodin se bez dotací pohybují cca od 1000 do 1600 Kè.t-1 (výjimkou je èirok s náklady pøes 2000 Kè.t-1, který se jeví jako ekonomicky nevhodná energetická plodina). Pøi využití dotací se celkové náklady na jednotku energetického produktu sníží na cca 520 až 1200 Kè.t-1. Ekonomicky výhodné se jeví využití zbytkové biomasy po sklizni a tržním využití hlavního produktu (tritikale, kukuøice), kde náklady na jednotku energetického produktu se pohybují cca od 470 do 790 Kè.t-1. Pøi uplatnìní tohoto paliva na trhu jsou hlavním konkurentem piliny a netøídìné hnìdé uhlí. V grafu na obr. 1 jsou náklady na produkty z biomasy uvedeny v porovnání s cenou tìchto konkurentù. Z grafu je zøejmé, že bez dotací jsou ekonomicky výhodné jen energetické produkty ze zbytkové biomasy (tritikale, kukuøice), ostatní nejsou na sou-

èasném trhu paliv ekonomicky konkurenceschopné. Pøi využitím stávajících dotací se konkurenceschopnost tìchto plodin výraznì zlepší. Vzhledem k tomu, že energetické produkty z biomasy nemají shodnou výhøevnost s porovnávanými palivy, je vhodné posuzovat i výsledné náklady na jednotku energie v palivu. Konkurenceschopnost energetických produktù z biomasy se v tomto ukazateli mírnì zhoršuje. Náklady na jednotku energie v palivu jsou uvedeny na obr.2. Energetický produkt ve formì øezanky nebo lisovaných balíkù je však úèelné spalovat pøedevším v místì vzniku, doprava na vìtší vzdálenosti výraznì zhoršuje ekonomiku. Technologicky je pak vhodný pro velké teplárny a elektrárny pøípadnì pro kotelny místního dálkového vytápìní. Pro vytvoøení plošného trhu s biopalivy a jejich využívání pro lokální vytápìní rodinných domkù je vhodnìjší biomasa ve formì briket nebo pelet. Porovnání ekonomiky briket a pelet z biomasy ve srovnání s hlavním konkurentem na trhu paliv je uvedeno ve vztahu na jednotku hmotnosti na obr. 4 a ve vztahu na jednotku energie na obr. 5. Pro srovnání se využívá cena paliv u výrobce a bez danì.

Závìr

V oblasti rostlinné biomasy se jeví výhodné využití zbytkové biomasy po sklizni a tržním využití hlavního produktu. Zámìrnì pìstované energetické plodiny se budou z hlediska výsledné ekonomiky na trhu paliv bez dotací jen obtížnì prosazovat. S využitím dotací se ekonomika energetických plodin a jejich konkurenceschopnost na trhu paliv výraznì zlepší. Pøi pøípravì a realizaci podnikatelského zámìru na delší èasové období zùstává urèitým problémem jistota a výše dotaèních podpor. Ekonomicky pøíznivìjší se jeví víceleté energetické plodiny. Kromì tohoto úzkého pohledu na ekonomiku energetických plodin je však tøeba konstatovat, že jejich pøínos a význam je i v dalších oblastech, napø.: § racionální využití zemìdìlské pùdy, snížení zaplevelenosti § vytvoøení nových pracovních pøíležitostí § zvýšení ekonomické stability zemìdìlských podnikù § úspora neobnovitelných zdrojù energie § pøíznivý vliv na životní prostøedí. V oblasti produkce a využití rostlinné biomasy k energetickým úèelùm èeká výzkum ještì mnoho práce a objasnìní nedoøešených otázek. K tìm nejvýznamnìjším patøí: § hledání vhodných energetických plodin a úsporných technologií jejich pìstování, skliznì a zpracování § významným prvkem pro plošné zvýšení využití biomasy je dosud nedoøešená standardizace biopaliv § doøešena není logistika a distribuce biopaliv ke koneènému spotøebiteli a ta mùže pøedstavovat významnou položku v koneèné cenì biopaliva (v souèasné dobì jsou tedy výhodné pøedevším varianty,

10

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

náklady na energetickou øezanku (Kè.t-1))

2500

2000

1500

Døevìné piliny

1000

Hnìdé uhlí

500

0

chrastice

šovík

køídlatka

tritikale

bez dotací

èirok

pšenice

kukuøice

s využitím dotací

Obr.1. Porovnání nákladù na biopaliva ve formì øezanky s hlavními konkurenty na trhu

náklady na energetickou øezanku (Kè.t-1))

2500

2000

1500

Døevìné piliny

1000

Hnìdé uhlí

500

0

chrastice

šovík

køídlatka

tritikale

bez dotací

èirok

pšenice

kukuøice

s využitím dotací

Obr.2. Porovnání ceny energie biopaliv ve formì øezanky s hlavními konkurenty na trhu

11

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

3500

-1

biopaliva brikety - náklady (Kè.t )

3000

2500

2000 Hnìdouhelné brikety 1500

1000

500

0 chrastice

šovík

køídlatka

tritikale Bez dotací

èirok

pšenice

kukuøice

S využitím dotací

Obr.3. Porovnání nákladù na biopaliva ve formì briket s hlavními konkurenty na trhu

250

biopaliva brikety - náklady (Kè.Gj-1)

200

150

Hnìdouhelné brikety 100

50

0 chrastice

šovík

køídlatka

tritikale Bez dotací

èirok

pšenice

S využitím dotací

Obr.4. Porovnání ceny energie biopaliv ve formì briket s hlavními konkurenty na trhu

12

kukuøice

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

§

kdy výrobce biomasy je zároveò výrobcem energie a jejím hlavním spotøebitelem). pozornost je tøeba vìnovat ovìøování a vývoji nových technologií transformace biomasy na energii, jejich ekonomice a vlivu emisí na životní prostøedí.

Literatura:

1. ABRHAM Z. a kol.,1998. Náklady na provoz zemìdìlských strojù. IVVZ MZe ÈR, Praha, 56 s. 2. ABRHAM, Z., JEVIÈ, P., KOVÁØOVÁ, M.: Prùmyslové a energetické využití slámy a stébelnaté fytomasy, Praha, Agromagazin è. 10/2002, roè.3, s. 45-48, ISSN 12126667

3. EUROPEAN COMMISSION, 1997. Energy for the future - Renewable sources of energy, White paper for a Community Strategy and Action Plan. COM (97) 599 final (26/11/1997) 4. KÁRA, J., STRAŠIL, Z., HUTLA, P. a kol.: Technologické systémy pro využití biopaliv z energetických plodin, VÚZT Praha, 2003, výzkumná zpráva Z-2427 5. SLADKÝ V., DVOØÁK J., ANDERT D., 2002. Obnovitelné zdroje energie – fytopaliva, Praha, VÚZT, è. 2/ 2002, ISBN80-238-9952-X 6. PELLETIA s.r.o.. http://www.pelletia.cz 7. BRIKLIS spol s.r.o.. http://www.briklis.cz 8. MOSTECKÁ UHELNÁ SPOLEÈNOST, a.s.. http:// www.mus.cz/mus/produkty/cenik.html 9. SOKOLOVSKÁ UHELNÁ, a.s. http://www.suas.cz/ index.php?menu=26 Kontaktní adresa: Ing. Zdenìk Abrham, CSc. VÚZT Praha Drnovská 507, 161 01 Praha 6 – Ruzynì tel.: 233022399 e-mail: [email protected]

13

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

ANALÝZA SOUÈASNÉHO STAVU A PERSPEKTIVY VYUŽÍVÁNÍ BIOMASY PRO ENERGETICKÉ ÚÈELY V  ÈESKÉ REPUBLICE J. Kára1),2), R. Adamovský2) Výzkumný ústav zemìdìlské techniky, Praha 2) Technická fakulta, Èeská zemìdìlská univerzita, Praha 1)

1. Úvod Biomasa je nejstarší formou paliva, které lidstvo využívá od doby objevení ohnì. Snahy o využívání biomasy pro generování energie vyplývají v posledních 10 letech v Èeské republice zejména z enviromentálních, spoleèenských, ekonomických a politických tlakù, které usilují o snížení spotøeby fosilních paliv využitím obnovitelných zdrojù energie. Z hlediska jednotlivých druhù, jejich potenciálu a budoucího vývoje má právì biomasa prioritní postavení mezi obnovitelnými zdroji energie a rozhodující podíl na celkové produkci energie.

V souèasné dobì je z biomasy v Èeské republice produkována energie v hodnotì 17 930 TJ·r-1, což reprezentuje 2,53 % celkové spotøeby energie. Technický potenciál využitelný souèasnými technologiemi je 61 770 TJ·r-1 a ekonomický potenciál limitovaný dobou návratnosti 8 let je 50 960 TJ·r-1. Z celé øady zpùsobù využití biomasy k energetickým úèelùm pøevládá v praxi ze suchých procesù (obsah sušiny je vìtší než 50 %) spalování biomasy, z mokrých procesù výroba bioplynu anaerobní fermentací. Z ostatních zpùsobù dominuje výroba metylesteru kyselin bioolejù získaných v surovém stavu ze semen olejnatých rostlin.

Tab.1. Bioplynové stanice v zemìdìlských provozech Èeské republiky Bioplynová stanice Zahájení provozu Tøeboò 1973 Kromìøíž 1985 Kladruby 1989

Objem fermentorù 3 [m ]

Produkce bioplynu 3 -1 [m ·den ]

Teplota ve fermentoru [°C]

Využití bioplynu

Investièní náklady 6 [10 Kè]

kejda prasat 200

3 200

èistírenský kal 40 kejda prasat 180

2 800 2 x 9 802

4000 až 6000

39 - 41

výroba tepla a elektrické energie

42,0

3 800

35 -40

výroba tepla

X

2 x 1 200

2 200

39 -41

Zpracovaný materiál 3 -1 -1 [m ·den , t·den *]

èistírenský kal 100 kejda prasat 100 chlévská mrva

3 500

výroba tepla a elektrické energie výroba tepla a elektrické energie výroba tepla a elektrické energie výroba tepla a elektrické energie výroba tepla a elektrické energie výroba tepla a elektrické energie

36,0

Plevnice 1991

kejda prasat 80

2 x 1 100

1 700

39 - 41

Mimoò 1994

kejda prasat 120

2 x 1 800

3 500

42 - 45

Šebetov 1993

kejda prasat 120

2 x 2 000

2 000

39 – 41

700

1 000

42 - 44

21*

6 x 85

600

35 - 40

11*

8 x 180

350

35 - 40

výroba tepla

3,5

44* chlévská mrva kejda skotu 170* kejda prasat

8 x 170

1 200

35 – 40

výroba tepla

8,5

2 160

2 700

37

výroba tepla

48,0

Trhový Štìpánov 1994 Jindøichov 1989 Výšovice 1987 Hustopeèe 1986 Skalice 1993

kejda prasat 10 kejda skotu 10 slamnatý hnùj chlévská mrva slamnatý hnùj chlévská mrva slamnatý hnùj

14

14,0 X X 17,8 5,5

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

2.

Souèasné a perspektivní zpùsoby využití biomasy k energetickým úèelùm

2.1 Výroba bioplynu Anaerobní fermentace zemìdìlských organických materiálù majících nízkou sušinu se jeví velmi efektivní, protože øeší tøi základní problémy zemìdìlské prvovýroby: ochranu životního prostøedí v okolí stájových objektù, výrobu kvalitních organických hnojiv, výrobu energie. Bioplynové stanice v Èeské republice zpracovávající exkrementy z velkochovù hospodáøských zvíøat byly realizovány s významnou státní finanèní podporou v rámci státních cílových programù a výzkumných projektù v letech 1982 – 1992. Základní údaje o bioplynových stanicích, které zpracovávají zemìdìlské tuhé i tekuté odpady v Èeské republice jsou uvedeny v tab. 1. Perspektivní potøeba bioplynových stanic zamìøených na likvidaci odpadù ze živoèišné výroby je øádovì 200 – 300. Pøedpokládá se však, že tyto bioplynové stanice budou zpracovávat rovnìž biologicky rozložitelné materiály z komunální sféry a odpady z potravináøského prùmyslu. V komunální sféøe se v souèasné dobì, èasto v kombinaci s výstavbou bioplynových stanic, uskuteèòuje rekonstrukce a výstavba èistíren odpadních vod ve venkovských oblastech. Na tyto projekty je možné pøi splnìní podmínek získat finanèní podporu z Ministerstva životního prostøedí. Rovnìž v komunálních skládkách tuhých domovních odpadù jsou v souèasné dobì instalovány systémy pro získání a využití bioplynu. § § §

2. 2 Bionafta pro vznìtové motory V prùbìhu realizace projektu zpracování øepky olejné na motorové alternativní palivo pro vznìtové motory se v roce 1991 ustoupilo pod tlakem technických a ekonomických podmínek od pùvodního zámìru používat èistý metylester øepkového oleje k využívání smìsného paliva s obsahem 30 – 36 hmotnostních % metylesteru øepkového oleje s ropnými produkty tak, aby smìsné palivo splnilo podmínku biologické rozložitelnosti na 90 % za 21 dní. Metylester kyselin øepkového oleje (dále MEØO) se liší chemickým složením od ropných produktù, ale jeho mìrná hmotnost, viskozita, výhøevnost i prùbìh spalování se témìø shodují s motorovou naftou. MEØO se ve srovnání s motorovou naftou vyznaèuje lepšími pozitivními vlivy na životní prostøedí, vykazuje lepší parametry v emisích CO2, SO2 a kouøivosti. Vyšší jsou emise NOx, což lze eliminovat seøízením motoru. Praktické využití usnadòuje neomezená mísitelnost metylesteru s motorovou naftou. Urèitým problémem pøi využití smìsného paliva je zkrácení intervalù výmìny motorového oleje vyvolané jeho zøedìním. Pøi teplotách pod 5°C se ukázaly problémy s dopravou paliva z nádrží k motoru a pøi startování stude-

ného motoru. Tyto problémy byly odstranìny snížením obsahu metylesteru øepkového oleje ve smìsném palivu na 31 hmotnostních %. Tato smìs se chová prakticky jako motorová nafta. V souèasné dobì je v Èeské republice v provozu pøibližnì 15 výroben MEØO, které mají výrobní kapacitu 150 000 t roènì. Výrobní kapacity však nejsou plnì využity, v roce 2002 bylo vyrobeno 104 000 t. Pøi celkové roèní spotøebì motorové nafty 2,66.106 t tvoøil podíl smìsného paliva na této spotøebì 8,9 %. 2.3 Bioetanol pro zážehové motory Roèní spotøeba automobilových benzinù se v Èeské republice pohybuje okolo 2 · milionù tun. Benziny se vyrábìjí bezolovnaté a více než polovinu spotøeby tvoøí benziny typu Natural. Ovìøovány byly dva zpùsoby využití bioetanolu pro zážehové motory, pøimíchávání 5 % bezvodého etanolu nebo 15 % etyl-terc-butyléteru (dále ETBE) do automobilového benzinu. Z hlediska zpracovatelù v petrochemickém prùmyslu i prodejcù se ukázalo provoznì výhodnìjší použití ETBE, pøesto nelze vylouèit pøímé míchání bioetanolu pro nižší celkové náklady. Pøibližnì 90 % lihu se vyrábí z cukrové øepy. Nové trendy užití paliváøského bioetanolu vyžadují intenzifikovat stávající výrobu lihu a realizovat výstavbu dalších moderních provozù pøedevším na zpracování obilí. Obilní výpalky z lihovarù mohou být využity jako velmi kvalitní bílkovinný komponent krmných smìsí. Novì postavené i rekonstruované provozy lihovarù by mìly dokázat zpracovat jak obilí, tak i cukrovou øepu. V souèasné dobì se pøedpokládá zajistit výrobu paliváøského bioetanolu z jedné poloviny z obilí a z druhé z cukrovky. Nadìjné jsou výzkumné práce výroby etanolu pomocí hydrolýzní technologie výroby cukrù pro alkoholové kvašení z celulózních materiálù. Nutnou podmínkou pro realizaci programu využití bioetanolu v zážehových motorech je nezdanìní podílu bioetanolu v motorovém palivu. Dále pak státní dotace rozdílu ceny paliva získaného z fosilního a obnovitelného zdroje, tj. bioetanolu. V souèasné dobì se program využití bioetanolu jako komponentu paliv zážehových motorù realizuje v Èeské republice velmi pomalu. Postupná modernizace stávajících a výstavba nových provozù výroby bioetanolu i výše uvedená státní podpora mùže proces urychlit. 2.4 Spalování biomasy Energetický potenciál spalitelných materiálù biologického pùvodu je v Èeské republice znaèný. Jejich spoleèným znakem je rozptýlenost po území republiky a zároveò relativní blízkost a využitelnost v rámci venkovského osídlení i zemìdìlských podnikù. Odhaduje se, že tyto zdroje by mohly pokrýt 40 – 50 % spotøeby tepla pro vytápìní domù na venkovì a veškeré sušárenské potøeby tepla

15

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

Tab. 2. Ceny tepla pøi 40 % státní finanèní dotaci a bez dotace v závislosti na instalovaném výkonu zdroje tepla Instalovaný výkon zdroje Mìrné investièní náklady tepla -1 [Kè.kW ] [kW] 500 13 678 1 000 10 994 1 500 9 565 2 000 8 374

v zemìdìlství. V souèasné dobì zùstává v dùsledku vysokého podílu pìstovaných obilovin, bezstelivového ustájení dobytka i omezení jeho chovu, èást produkce slámy ve stozích, kde podléhá zkáze. Rovnìž v lesích dosud leží nevyužito mnoho døevního odpadu,který je zdrojem nemocí a škùdcù lesa. Obecnì tedy zatím není v Èeské republice spalování biomasy rozšíøené tak, jak by odpovídalo pøírodním podmínkám a technologickým možnostem výrobcù. V souèasné dobì se pro spalování biomasy vyrábí v Èeské republice pomìrnì široký sortiment zaøízení s dobrou technickou úrovní. Jsou to lokální topidla, krbová kamna, kotle pro ústøední vytápìní s výkonem do 500 kW a rovnìž velká spalovací zaøízení pro blokové kotelny a centrální výtopny o výkonech øádovì nìkolik megawattù. Odhaduje se, že v Èeské republice je v provozu asi 40 · 103 kotlù na døevo pro vytápìní rodinných domkù o výkonu 25 – 75 kW. Pøibližnì 60 kotlù do výkonu 500 kW a 27 kotlù o výkonu pøes 1 MW je využíváno pro spalování biomasy v centralizovaných soustavách zásobování teplem obcí. Technologické zdroje tepla pro spalování biomasy o výkonech pøes 200 kW jsou realizovány asi ve 45 výrobních provozech. Hlavními palivy je døevo, døevní odpady a ve vìtších zdrojích sláma obilovin, pøípadnì øepky olejné. Døevo je považováno za palivo místního významu, ale do místa spotøeby se dováží z relativnì velkých vzdáleností 15 – 60 km. Cena lesní štìpky se pohybuje po zpracování okolo 1 000 Kè.t-1 a po skladování a další dopravì 1 150 – 1 300 Kè.t-1. Slámu považujeme za palivo produkované v místì spotøeby a pøepravované na vzdálenost maximálnì 5 km. Cena slámy po sklizni a dopravì do skladu se blíží 600 Kè.t-1, po skladování a další dopravì asi 800 – 1 100 Kè.t-1. Uvedené ceny jsou reálné pøi spalování biomasy v kotlích ústøedního vytápìní domù, resp. menších provozù. Jiná situace je u centrálních výtopen, kde je nutné do ceny tepla zapoèítat náklady na kotel a kotelnu, ale i náklady na rozvody tepla a pøedávací stanice. Z analýzy provozu již vybudovaných centralizovaných soustav zásobování teplem obcí, jednotlivých mìrných investièních nákladù a ceny slámy 850 Kè.t-1 jsou v tabulce 2 zpracovány ceny vyrobeného tepla pøi 40 % finanèní dotaci státu a bez dotace v závislosti na instalovaném výkonu zdroje tepla. Doba ekonomické životnosti investice je uvažována 12 let.

s dotací 40 % -1 [Kè.GJ ] 397 288 257 245

Cena tepla

bez dotace -1 [Kè.GJ ] 512 365 325 307

Uvedená analýza se týká výstavby nových centrálních zdrojù tepla pro rodinné domy a terciální sféru menších obcí. Z pohledu investora, tedy obvykle Obecního úøadu je finanèní øešení investice reálné. Investor mùže požádat o podporu ze Státního fondu životního prostøedí Èeské republiky. Za pøedpokladu, že mu podpora bude pøiznána, mùže získat až 80 % investièních nákladù, pøièemž 40 % je státní dotace a zbývajících 40 % je bezúroèná pùjèka. To znamená, že investor musí mít k dispozici jen 20 % investièních prostøedkù, což se jeví velice výhodné. Situace je však mnohem složitìjší. Z hlediska odbìratele je v souèasné dobì v Èeské republice akceptovatelná cena tepla 300 Kè.GJ-1. To znamená, jak vyplývá z tabulky 2, že i pøes relativnì vysokou státní podporu nejsou pøi stávajících cenových relacích energie a investièních nákladech efektivní zdroje tepla o instalovaném výkonu nižším než 1 000 kW. Nezíská-li investor státní finanèní dotaci, pak na hranici efektivnosti jsou i zdroje o instalovaném výkonu 2 000 kW. Podmínky pro efektivní využívání energetických systémù spalování biomasy se v Èeské republice zaèínají vytváøet. Budují se ústøední zdroje tepla pro spalování døevní štìpky, polen a døevních briket do výkonu 500 kW. V centralizovaných soustavách zásobování teplem se uvažuje zejména se spalováním slámy ve zdrojích o tepelném výkonu 1 000 – 2 000 kW, nikoliv vyšším.

3.

Závìr

Souèasné období je oznaèované jako období stagnující ekonomiky i investic a nepøívìtivého trhu. Je tedy velmi obtížné prosadit nové projekty, které se týkají oboru obnovitelných zdrojù energie, jehož souèástí je využití biomasy. Obtížnost je dána zejména nedostatky kapitálu potøebného k nastartování a úspìšnému chodu projektù. Pøi plošném využívání biomasy je nutné pøekonávat nìkteré obtíže, které se pokusíme shrnout do následujících bodù: 1. Nedostatky technologií – je øada technologií, které by dokázaly zvýšit efektivnost využívání biomasy napø. kogeneraèní výroba elektrické a tepelné energie, multipalivové elektrárny, levnìjší produkce rostlin, atd.

16

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

2. Nedostatky ve výrobì a zásobování biomasou – pìstitelé a výrobci biomasy nemají jistotu odbytu produkce. Totéž platí o výrobcích energie z biomasy, riziko získání biomasy v požadovaném množství, kvalitì a garantovaných cenách je výraznì vyšší než u zaøízení, která využívají klasická fosilní paliva. 3. Nedostatky v informovanosti – odborníci tradièního energetického sektoru nedùvìøují technologiím využití biomasy pro energetické úèely. Také je v podvìdomí považují za technologie konkurenèní. Zemìdìlci mají malé zkušenosti s pìstováním, zpracováním a pøepravou biomasy urèené k energetickým úèelùm.

kých investorù a velké naftaøské a energetické spoleènosti zvyšují kapitál investovaný do obnovitelných zdrojù.

Ve svìtì, zejména pak v USA se však ukazuje, že situace ve využívání obnovitelných zdrojù energie se mùže velmi rychle zmìnit. Podle pøedních expertù z oboru financí a energetiky má trh s obnovitelnými zdroji energie vysoký potenciál stát se jednou z nejlepších investic v tomto desetiletí. Energetiètí experti v USA zaznamenávají narùstající zájem o alternativní energii z øad tradièních technologic-

2. KÁRA, J., ADAMOVSKÝ, R. Využití biomasy pro výrobu tepla. 1. vyd. Praha: Èeská komise autorizovaných inženýrù a technikù, 1998, 20 s.

Pøíspìvek vznikl na základì øešení projektù NAZV è. QD1209 a QD 1360.

Literatura 1. ADAMOVSKÝ, R. KÁRA, J. Aplikovaná termomechanika. 1. vyd. Praha: Technická fakulta VŠZ Praha, 1994, 107 s.

3. ADAMOVSKÝ, R. KÁRA, J. Technická zaøízení pro spalování biomasy. 1. vyd. Praha: Èeská komise autorizovaných inženýrù a technikù, 1998, 17 s. Kontaktní adresy: Ing. Jaroslav Kára, CSc. prof. Ing. Radomír Adamovský, DrSc. Technická fakulta Èeská zemìdìlská univerzita v Praze Kamýcká 129 Praha 6 – Suchdol Èeská republika email: [email protected]

17

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

PILOTNÍ PROJEKT SBÌRU BIOLOGICKÉHO ODPADU V OBCI BØEZNÍK V. Altman1), P. Plíva2) Èeská Zemìdìlská Univerzita, Praze 2) Výzkumný ústav zemìdìlské techniky, Praha 1)

1)

Úvod

Koncept svozu biologického odpadu (BRKO) ze zahrad a domácností Pøedpoklad: • Likvidace BRKO pálením je zakázáno vyhláškou • Povoleným zpùsobem likvidace BRKO je domácí (komunitní) kompostování, odevzdání odpadu ve sbìr ném dvoøe nebo pøedání odpadu povìøené (oprávnìné) svozové spoleènosti • Tam, kde je separace BRKO zavedena, je definováno, co mùže být souèástí smìsného odpadu. Dodržování je kontrolováno a pøi neplnìní postihováno(1). Systémy oddìleného sbìru by postupnì mìly pokrýt minimálnì 74% obyvatel ÈR v obcích nad 2000 obyvatel. V tìchto 627 obcích by mìl být dominantním zpùsobem nakládání s BRKO jejich oddìlený sbìr a využití na kompostárnì èi bioplynové stanici. Komunitní kompostování zde bude praktikováno jako prostøedek odlehèení systémù – snížení dopravních nákladù, kapacity sbìrných nádob apod.(2). V obcích do 2000 obyvatel (5631 obcí) by bylo vhodné zavádìt spíše komunitní zpùsob nakládání s bioodpadem(2). V regionální koncepci posuzujeme obec jako celek a návrh praktikujeme na region jako celek.

2)

Komunitní kompostování

V ÈR je rozšíøené domovní kompostování na zahradách. Toto kompostování není obvykle podporováno ze strany obce, èi jiného subjektu. S rozvojem okrasných zahrad se však èetnost zahradních kompostù snižuje a v okolí nìkterých obcí vznikají èerné skládky, složené pøevážnì ze zahradních odpadù. Komunitní kompostování se v ÈR vyskytuje vìtšinou jako spoleèné kompostování, nejèastìji v zahrádkáøských koloniích a pouze v nìkolika pøípadech jako podpora obce kompostování v domácnostech (Olomouc, Liberec, …). Podpora komunitního kompostování má mnoho zpùsobù. V poèátcích je velmi významné poskytování informací a výmìna zkušeností (letáky, webové stránky, brožury, semináøe, praktická školení, …). Další z podpor je pomoc pøi zakládání domovních kompostù, finanèní spoluúèast pøi koupi kompostérù, poskytnutí materiálu a návodu na zhotovení kompostéru, nebo vybudování a následné pro-

vozování vìtších komunitních èi obecných kompostérù, kompostoviš, nebo sbìrných dvorù. V prùbìhu kompostování je velmi úèinné pùjèování drtièky pro nadrcení vìtví, nebo poradenský servis.

3)

Koncept separovaného sbìru ze zahrad a domácností

Varianta A „od prahu“ – extenzivní - kompostovací biodegradabilní pytle Varianta B „od prahu“ – intenzivní - samostatné sbìrné nádoby na bioodpad Rodinné domy V RD se do každé domácnosti umístí 7 – 10 l nádoby, do kterých se ukládá BRKO. Ten je poté vysypáván do vlastních nádob 70 – 240 l, pøípadnì do biodegradabilních pytlù (sáèky, tašky, pytle). Zkušenosti ukazují, že lze tímto zpùsobem sebrat na domácnost cca 0,5 kg odpadu za den. Biodegradabilní pytle lze sbírat pouze systémem “od prahu“, pøípadnì je lze donášet do sbìrných nádob, umístìných ve sbìrných dvorech od 1. stupnì (volnì pøístupné nádoby). Nevýhoda sbìru pomocí biodegradabilních pytlù je ta, že je vhodný pro sbìr kuchyòských odpadù, ale nevhodný pro sbìr zahradních odpadù.

4)

Aktuální stav a vývoj

Pøi kompletní aktualizaci systému hospodaøení s KO (sbìr, tøídìní, odvoz) je nutné vycházet ze základního principu (3): - Množství odpadu se v rámci urèitého èasového období (roku) nemìní. Proto je tøeba logistiku sbìru a odvozu organizovat tak, aby ho zvládla dosavadní vozidla pøi stejných provozních nákladech. Tomu pomùže systém støídavých odvozù. - Systémy v ÈR se blíží systémùm organizovaným na západ od našich hranic, kde je sbìr BRKO organizován plošnì (pro celé regiony nebo sdružení obcí). Zbytkový odpad je poté odvážen 1x za 4 týdny, což je vyhovující jak z hygienických dùvodù, tak pøi správnì zvolené velikosti zbytkové nádoby (vìtšinou 240 l) i kapacitnì.

18

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

-

BRKO jsou z hygienických dùvodù odváženy 1 x za 2 týdny. Tento cyklus umožòují specielní nádoby, které podporují start aerobní pøemìny hmoty a odpad v nádobì nezapáchá. Zbývající týdny 1 x nebo 2 x za mìsíc papír, 1 x za mìsíc plasty. V  každém pøípadì pøijíždí vozidlo pouze 1 x týdnì, vždy pro jinou frak ci.

pokrytí obyvatelstva systémem oddìleného sbìru biologického odpadu lze z KO vytøídit dle studií 30 až 70% BRKO. Výhledovì je v ÈR oèekáváno navýšení celkové produkce KO a podíl BRKO stoupne na 60 % hmotnosti, jako je tomu v ostatních státech EU.

5)

Nádoby mohou být rozmisovány plošnì podle pøedem vypracované mapy, nebo cílenì, napø. na základì žádosti od obyvatel. Kvalita a množství sebraných BRKO bývají v menších obcích, nebo v okrajových èástech mìst vyšší a pohybují se až 100 kg na obyvatele a rok. V hustì zalidnìných èástech je to kolem 30 kg na obyvatele a rok. Pøi úplném

Výpoèet pro obec Bøezník

Obec Bøezník má podle posledního sèítání obyvatelstva cca 650 obyvatel. Celkový poèet domù je 243, z toho 233 RD a 10 bytových domù. Vìtšina domù používá jako energii pro vytápìní plyn. Pøesné hodnoty o situaci v obci a složení komunálního odpadu jsou uvedeny v tab. 1.

Tab.1: Vstupní hodnoty obce a složení komunálního odpadu OBEC

Poèet obyv.

Domy celkem

Bøezník

652

243

Z toho RD 233

uhlí P 12

BD 10

Energie v RD / Typ zástavby døevo elektr. plyn ostat. V V C V 8 9 203 1

Energie v BD plyn C 10

Pokraèování tab.1 Celkový poèet obyvatel

Poèet osob v zástavbì

∅ poèet obyv. na jednu bytovou jednmotku RD BD 2,64 3,60

C 572

V 48

P 32

Mìrné množství odpadu v zástavbì C V P t 74,37

652

t 14,98

t 13,65

Pokraèování tab.1 ∑ t 103

KO celkem ∅ na os. ∅ na os. a rok a týd. kg kg 158 3,03

Papír

%

∑

13,6

t 13,96

∅ na os.rok kg 21,42

∅ na os.týd. kg 0,41

Plast

%

∑

6,1

t 6,264

∅ na os.rok kg 9,61

∅ na os.týd. kg 0,18

Pokraèování tab.1 Sklo

%

∑

9,0

t 9,242

∅ na os.rok kg 14,17

∅ na os.týd. kg 0,27

%

∑

15,3

t 15,76

BIO

∅ na os.rok kg 24,17

∅ na os.týd. kg 0,46

Nebez. odpad ∑ ∅ na os.rok t kg 0,308 0,47

∅ na os.týd. kg 0,009

%

∑

3,3

t 3,389

Fe

∅ na os.rok kg 5,2

∅ na os.týd. kg 0,1

ostatní ∅ na os.rok t kg 50,52 77,49

∅ na os.týd. kg 1,49

Pokraèování tab.1 % 3,2

Textil ∅ na os.rok t kg 3,286 5,04 ∑

∅ na os.týd. kg 0,1

% 0,3

Prognóza množství KO a BRKO pro obec Bøezník je naznaèena v tab. 2.

19

% 49,2

∑

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

Tab.2: Prognóza množství KO a BRKO pro obec Bøezník Rok 2004 2010 2013 2020

Celkové množství KO 103 t 125 t 130 t 140 t

Z toho celkové množství BRKO 15 t 30 t 52 t 84 t

Hodnoty ukazují, že mùžeme pøi vypracování projektu poèítat s množstvím BRKO do cca 50 kg na obyvatele a rok. Tato hodnota je publikována i v literatuøe a je údajem pro návrhy systémù sbìru BRKO. Údaje z tab. 2 jsou maximálním množstvím BRKO vyprodukovaným v obci. Výpoèet celkového množství BRO v obci pro následující roky z hodnot 50 – 60 kg na osobu a rok: celkové množství

50 kg 32,6 t

60 kg 39,1 t

V blízké budoucnosti je tedy pøedpoklad výskytu 30 – 40 t BRKO v celé obci. Toto množství znamená, že je nutno nainstalovat pro sbìr nádoby o objemu: 150 000 litrù

200 000 litrù / za rok

Pøi uvažovaném kontejneru na sbìr BRO o velikosti 120 litrù je nutno pøistavit celkem 1250 – 1650 nádob za rok, které jsou zaplnìny ze 100%. Pøi odvozu 1 x za 2 týdny se jedná o 26 odvozù roènì bude potøeba 48 – 65 nádob pøi 100% zaplnìní. To je ovšem skoro nereálné a mùžeme tedy poèítat se zaplnìností ze 70 %, z které vychází poèet nádob 68 – 93. Hmotnost odváženého odpadu v jedné nádobì bude kolem 20 – 25 kg. Kontrola poètu nádob pomocí jiného zpùsobu výpoètu uvádí, že jedna nádoba bude sloužit pro cca 10 obyvatel, což jsou cca 4 RD. Z tohoto výpoètu nám vychází údaj 65 – 70 nádob, což je údaj srovnatelný s pøedešlým výpoètem. Pøi zavedení sbìru do nádob o jiném objemu je nutno údaje adekvátnì pøizpùsobit. To znamená napø. nádoby s objemem 240 litrù Þ údaje o poètu nádob budou polovièní, hmotnost odpadu v nádobì naopak dvojnásobná. Velikost nádob a z toho vyplývající poèet je nejlépe stanovit podle místních podmínek.

6)

Náklady systému pro obec Bøezník

Investièní náklady

Pøedpokládané investièní náklady oddìleného sbìru BRKO dìlíme na náklady na poøízení sbìrných nádob a na náklady svozových vozidel. sbìrné nádoby jednotková cena poèet náklady (103Kè) (dle poètu) 120 litrù 890 Kè bez DPH 70 – 90 cca 75 – 100 140 litrù 1020 Kè „“ 65 – 85 cca 80 – 105 240 litrù 1250 Kè „“ 45 – 50 cca 70 – 75

vozidla text)

BRKO v kg na osobu a rok 23 kg 46 kg 80 kg 128 kg

=

pøi vyøešení systému svozu (viz kap.4 silný 0 Kè

Provozní náklady V literatuøe je uvádìn údaj 1 100 Kè na 1 tunu BRKO, což èiní pro obec maximálnì 44 000 Kè v dalších letech, v souèasné dobì cca 20 000 Kè. Pøi používání biodegradabilních sáèkù se uvažuje o cenì cca 3 Kè na kus. Sáèek je na cca 7kg BRKO, to znamená že každá domácnost bude používat v prùmìru 1 sáèek na týden. To je dostateèné množství jak z pohledu množství BRKO, tak z pohledu hygienické nezávadnosti sbíraných odpadù. Pøi souèasném poètu domù v obci a z toho odpovídajícího poètu rodin se jedná asi o 13 tisíc sáèkù za rok, tzn. cca 40 000 Kè.

7)

Závìr

Obci Bøezník v rámci regionu a pøi vìdomí stále vìtšího poètu obcí zapojených do systému sbìru BRKO lze doporuèit systém oddìleného sbìru BRKO. Sbìr by mìl být nádobový s celkovým poètem cca 70 speciálních nádob na sbìr BRKO, které lze po domluvì s firmou splatit až po vyhodnocení testù, které jsou zamìøeny na zkoušení metod rozmístìní nádob, rytmu odvozù apod., v závislosti na tom, jak budou obèané postupnì navržený systém pøijímat. Systém by mìl být doplnìn sbìrem BRKO pøímo v domácnostech do biodegradabilních sáèkù, které budou obèané donášet do pøistavených speciálních nádob v blízkosti svých domù. Navržený systém svou kapacitou by mìl být dostateèný jak pro BRKO vyprodukovaný v jednotlivých domácnostech, tak pro BRKO získaný z údržby ploch v majetku obce ( parky, høištì, høbitov apod.). Poznatky uvedené v tomto èlánku byly získány pøi øešení projektu QF 3148 „Pøemìna zbytkové biomasy zejména z oblasti zemìdìlství na naturální bezzátìžové produkty, využitelné v pøírodním prostøedí ve smyslu programu harmonizace legislativy ÈR a EU“, který je podporovaný Národní agenturou pro zemìdìlský výzkum. Literatura: 1. http://www.hbabio.cz/myweb/data/Konceptsbo.htm 2. SLEJŠKA, A.: Sbìr a komunitní kompostování domovních bioodpadù v ÈR. Biom.cz, 25.2.2002, http://biom.cz/index.shtml?x=71651 3. NÌMEC,J.: Nìkolik poznámek k problematice ekonomie oddìleného sbìru a tøídìní bioodpadù (z komunálních odpadù). Biom.cz, 21.1. 4. 2003, http://biom.cz/index.shtml?x=116843

20

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

ZUŠLECHTÌNÁ OBILNÁ SLÁMA VE VÝSTAVBÌ RODINNÝCH DOMÙ V  ÈR J. Bareš EKODESKY STRAMIT spol. s r.o. Od roku 1999 byla zahájena výroba slamìných desek – ekopanelù podle více jak 50 let starého principu, který pochází ze Švédska a Anglie. Firma Ing. Jana Bareše – AGROTREND vyvinula, vyzkoušela a vyrobila unikátní technologickou linku na výrobu ekopanelù s využitím informací od firmy STRAMIT INTERNATIONAL. Souèasná situace je taková, že firma EKODESKY STRAMIT spol. s r.o. Jedousov vyrábí ekopanely o tloušce 58 mm, šíøce 1200 mm a o maximální délce 3200 mm v objemu cca 200 000 m2 ekopanelù roènì, pøièemž cca 50% produkce je urèeno pro ÈR. Pro aplikaci ekopanelù ve výstavbì rodinných domù a jiných staveb bylo v ÈR množství všemožných zkoušek a zajištìny potøebné certifikáty tak, aby ekopanely mohly být ve výstavbì používány. Pøevážná vìtšina zkoušek byla provádìna podle evropských norem, zásadní zkoušky požární odolnosti vnitøní pøíèky se v øíjnu a listopadu podle evropských norem v pøíslušné slovenské zkušebnì zkouší. Pro pøehled uvádím, které zkoušky jsou u ekopanelù provedeny: -

stanovení tepelné vodivosti dle Bocka – ÈSN 72 7010 modul pružnosti v ohybu smìr y modul pružnosti v ohybu smìr x pevnost v tahu za ohybu, podélný pevnost v tahu za ohybu, pøíèný pevnost v prostém tlaku mìøení zvukovì izolaèních vlastností staveb a stav. konstrukcí ÈSN 73 0514 mìøení požární odolnosti ÈSN 73 0851 únosnost tøívrstvých panelù – tlak vzpìrem únosnost panelu – tlak vzpìrem index šíøení plamene po povrchu dle ÈSN 73 0863 stupeò hoølavosti ÈSN 73 0862 posouzení zdravotní nezávadnosti nenosná vnitøní pøíèka EKOPANEL VPO1 s požární odolností EI 30 D3, EW 30 D3 požárnì odolná nenosná obvodová stìna s døevìnou nosnou kostrou a opláštìním z ekopanelù požární odolnost stropní nosné konstrukce dle ÈSN EN 13501-2: 2003 rozšíøená aplikace pro využití opláštìných vnitøních a vnìjších nosných konstrukcí vnitøní nenosná pøíèka s povrchovou úpravou – požární odolnost STN EN 1364-1 vnitøní nenosná pøíèka bez povrchové úpravy - požární odolnost STN EN 1364-1

Pøed nasazením ekopanelù do plošné výstavby v ÈE bylo pøistoupeno k spolupráci s týmem Doc. RNDr. Ing. Stanislava Šastníka, CSc. z Masarykovy university Brno, který vypracoval následující posudky: -

prototyp RD za použití ekopanelù typ STRAMIT o výpoètové posouzení tepelnì izolaèní schop nosti objektu o energetická nároènost prototypového objektu o úèinnost konstrukèních úprav pro snížení energetické nároènosti o úèinky vlhkosti na stavební materiál ekopanel typ STRAMIT o experimentální sledování teplotních prùbìhù ve vybraných bodech obvodové konstrukce prototypu RD o posouzení tepelnì technických vlastností prototypu RD stanovení prostupu vodních par ekopanelu typ STRAMIT stanovení souèinitele tepelné vodivosti materiálu (ekopanelu) v ustáleném stavu Je faktem, že slámodesky – ekopanely vyrábìné firmou EKODESKY STRAMIT spol. s r.o. Jedousov se s úspìchem na èeském stavebním trhu uplatòují. U ekopanelù je cenìna zejména pevnost – samonosnost, tepelnì a zvukovì izolaèní vlastnosti, vysoká požární odolnost, jednoduchá montហa jednoduchá úprava povrchù. Cenìno je i universální použití ekopanelù na výstavbu RD, pùdních vestaveb, chat, zahradních domkù, skladù, pøístìnkù, samonosných pøíèek, podhledù, obložení stìn, mobilních pøíèek aj. Pokud se týèe výstavby RD, tak se na tuto výstavbu specializuje nìkolik stavebních firem, jejichž hlavním programem je výstavba z ekopanelù. Základním prvkem tìchto staveb je nosná døevìná konstrukce opláštìná z vnitøní a vnìjší strany ekopanely. Tato kombinace se vyhýbá ve velké vìtšinì tepelným mostùm a pøi použití izolace tloušky 120 mm napø. z kamenné vlny se dociluje tepelný odpor R vìtší než 4,3 m2 K/W a souèinitel prostupu tepla 0,23 W/ m2K. Vlastní stavbu RD tvoøí základové betonové pasy s podkladní železobetonovou deskou. Do základové desky je ukotvená døevìná nosná konstrukce, která splòuje statické podmínky pro danou oblast podle použitých materiálu a úèelu využití. Montហcelé nosné konstrukce je provádìna na stavbì. Po položení pojistné podstøešní folie je možno již provádìt vnìjší opláštìní, montហobvodových

21

Zemìdìlská technika a biomasa 2004 venkovních ekopanelù souèasnì s montáží støešní krytiny. Po montáži stropních ekopanelù a jednostranném opláštìní vnitøních nosných pøíèek jsou provedeny elektroinstalaèní rozvody vèetnì rozvodù vodovodních a kanalizaèních. Pøed montáží vnitøního opláštìní je aplikována dodateèná tepelná minerální izolace. Povrchové úpravy se provádìjí po penetraci ekopanelù. Podkladem pro vnìjší povrchovou úpravu je výztužná sí vlepená do stìrkového tmelu. Venkovní povrchové úpravy jsou zatøené vrchní omítky. Pro vnitøní povrchovou úpravu lze použít všechny druhy tapet, štukové pøípadnì sádrové stìrky s aplikací výztužné sítì. Topení se vìtšinou používá radiátorové, zdroj tepla plyn nebo elektøina, možnost je i využití krbù nebo kotlù na døevo. Do staveb RD se vìtšinou montují okna a dveøe døevìná, ale je možné použít i jiné ekvivalenty. Firma EKODESKY STRAMIT spol. s r.o. Jedousov od roku 2005 pøistupuje k dodavatelské výstavbì RD. Bude se jednat o sídlištì cca 30 samostatných RD a bude zvole-

na taková konstrukce, aby se jednalo o nízkoenergetické RD s využitím maxima vhodných zkušeností pøi výstavbì s použitím rostlinných vláken ve svìtì (Nìmecko, Rakousko, Dánsko, Anglie). K projekci bude pøizváno nìkolik významných architektù se zkušenostmi v tomto typu výstavby. Jako dodateèná izolace obvodových stìn, stropù a støech bude v kombinaci s ekopanely použita obilná sláma, konopí, ovèí vlna a podobné obnovitelné materiály. V ÈR je již postaveno nebo rozestavìno nìkolik desítek RD. Samozøejmì zákazníci se zajímají o kvality tìchto domù. Pokud se týèe nízkých energetických nárokù a bytové pohody nemají dosud postavené RD mnoho konkurentù. Zákazníky také uspokojuje rychlost výstavby (do 4 mìsícù), zajímají se o životnost a požární odolnost a jsou pøekvapeni zkušenostmi ze svìta. Slogan – rodinný dùm v cenì bytu je pøi výstavbì z ekopanelù a døeva skuteèností.

Kontaktní adresa: Ing. Jan Bareš øeditel a jednatel spoleènosti EKODESKY STRAMIT spol. s r.o. Jedousov, 535 01 Pøelouè mob. tel. 736 481 163

22

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

VÝZKUM SPONTÁNNÍCH ÚHORÙ V  SOUVISLOSTI S PÌSTOVÁNÍM TRAV PRO ENERGETICKÉ ÚÈELY A NA SEMENO 1)

J. Frydrych 1), D. Andert 2), OSEVA PRO s.r.o. Výzkumná stanice travináøská Rožnov 2) Výzkumný ústav zemìdìlské techniky Praha

Úvod

Využití trav pro energetické úèely bylo øešeno v souvislosti s ladem ležící pùdou v marginální oblasti Beskyd. Spontánní úhory vzniklé na ladem ležící pùdì jsou negativním jevem z hlediska krajináøského a zemìdìlského. Byly ovìøovány výnosy sušiny navržených druhù trav a proveden rozbor na hodnotu spalného tepla a výhøevnosti s možností využití trav jako energetických plodin. Z hlediska výsledkù výzkumu se jeví nejvhodnìjší pro energetické úèely psineèek veliký, kostøava rákosovitá a ovsík vyvýšený. Výzkum energetických trav je v souèasnosti zamìøen na ovìøení skliznì trav v rùzných sklizòových fázích a vliv tìchto fází na chemické složení, obsah sušiny, výhøevnost a spalné teplo. Ve spolupráci s Výzkumným ústavem zemìdìlské techniky Praha a Vysokou školou báòskou – Technickou univerzitou Ostrava probíhá výzkum

živy, bez hnojení a s minimální dávkou živin v minerálních hnojivech. Plodiny byly rozborovány na spalné teplo a výhøevnost. Výsledky sledování úhorù byly srovnány s výsledky kulturních plodin navržených 3 skupin trav. Byly vytipovány plodiny s nejvyšší produkcí biomasy pøi dané úrovni výživy s nejvyššími ukazateli tepelných hodnot produkce spalného tepla a výhøevnosti a nejvhodnìjší z hlediska ekonomického pro pìstování jako náhrada spontánních úhorù v marginálních oblastech. Plodiny byly posouzeny ze tøí hledisek, a to ekonomického, ekologického i krajináøského. Sledování spontánních úhorù. Spontánní úhory byly vyhodnoceny z hlediska botanického podle metody Braun – Blanqueta. Bylo vyhodnoceno

Tab.1: Ovìøované skupiny trav

Kulturní trávy

Okrajovì využívané trávy

Planì rostoucí druhy trav

Kostøava rákosovitá Ovsík vyvýšený Psineèek veliký Kostøavice bezbranná Lesknice rákosovitá Ozdobnice èínská Lesknice kanárská Proso seté Tøtina køovištní Rákos obecný Sveøep vzpøímený Bezkolenec rákosovitý

možnosti spalování trav v energetických zaøízeních. Úhory jsou zdrojem plevelù pøinášejících znaènou ekonomickou ztrátu ve všech zemìdìlských technologiích. Pøi cíleném pìstování vhodné plodiny na stanovišti je negativní vliv spontánních úhorù na zemìdìlskou pùdu eliminován a pùda je opìt ekonomicky zhodnocena

Festuca arundinacea Arrhenatherum elatius Agrotis gigantea Bromopsis inermis Phalaris arundinacea Miscanthus sinensis Phalaris canariensis Panicum miliaceum Calamagrostis epigeios Phragmites australis Bromus erectus Molinia arundinacea

6 spontánních úhorù v prùbìhu øešení výzkumu na bývalé orné pùdì a loukách a pastvinách. Z jednotlivých úhorù byly odebrány vzorky biomasy rostlin pro zjištìní výnosového potenciálu úhorù a pro rozbor na spalné teplo a výhøevnost rostlinné biomasy úhorù.

Trávy byly metodicky srovnány ve dvou variantách vý-

23

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

Tab.2: Agrochemický rozbor pùdy stanovištì spontánních úhorù Zkouška Døíve kul pH/KCl P /M3/ mg/kg K /M3/ mg/kg Mg /M3/ mg/kg Ca /M3/ mg/kg

1 2 3 4 5 6 7 Orná p. Pastvina Orná p. Orná p. Pastvina Pastvina Stanice 4,9 4,0 5,0 5,6 4,0 4,4 5,9 73 10 23 108 12 42 92 310 62 121 220 228 99 146 168 104 119 86 146 66 79 1590 685 1470 1360 1380 1360 1285 P – nízký obsah K – nízký obsah Mg – nízký obsah

pod 25 mg/kg TTP pod 50 mg/kg orná do 80 mg/kg TTP do 85 mg/kg TTP

Hodnota pH na spontánních úhorech je v rozmezí od 4 do 5,6. Hodnota pH u této ladem ležící pùdy je extrémnì kyselá až slabì kyselá. Z ostatních hodnocených prvkù je u spontánních úhorù nejnižší obsah fosforu. V souèasné dobì ochrana proti plevelùm v pìstitelské technologii trav pìstovaných na semeno patøí mezi rozhodující technologická opatøení smìøující k zajištìní odpovídajícího výnosu, ale také potøebné kvality produkce travních semen. Ve spolupráci s pìstiteli travních semen a semenáøskými organizacemi provádí výzkumná stanice travináøská monitoring výskytu plevelù v travosemenných porostech i pøírodním osivu trav pìstovaných na semeno. Tento monitoring je základem pro orientaci rostlinolékaøského výzkumu v pìstitelské technologii trav na semeno. Nejvìtší zastoupení nejnebezpeènìjších plevelù šovíkù, pcháèù a pýru v semenných porostech trav na orné pùdì dokazuje negativum spontánních úhorù, které jsou pro tyto plevele zásobárnou a pro zemìdìlské hospodaøení negativním aspektem. Negativní jevy na spontánních úhorech se promítají zejména do ekonomiky pìstování rostlin a hospodaøení na pùdì. V prùbìhu let existence výzkumu byla provedena bonitace jak døíve intenzivnì využívané orné pùdy, tak i luk a pastvin. Hodnocení z hlediska botanického jsme provedli metodou Braun – Blanqueta. Na jednotlivých stanovištích bylo zjištìno v prùmìru 30 – 50 rostlin. Nejvìtší zastoupení na všech úhorech mají ze zemìdìlského hlediska nejnebezpeènìjší plevele a to pýr plazivý, pcháè oset a šovíky / kadeøavý, tupolistý a klubkatý/. Právì boj proti tìmto plevelùm vyžaduje v zemìdìlské výrobì nejvíce nákladù koncentrovaných do ochrany rostlin ve spojení s agrotechnickými zpùsoby eliminace plevelù. Plevele pøinášejí ztrátu ve výnose u všech plodin a problémy v agrotechnice a sklizni. Je tøeba si uvìdomit, že tyto plevele jsou na spontánních úhorech dominantní a úhory jsou jejich zásobárnou. Urèitì dùležité je hledisko snížení pùdní úrodnosti odèerpáváním živin tìmito plevely. Z hlediska krajiny a hospodaøení je nutno si uvìdomit i sousedství spontánních úhorù s pùdou zemìdìlsky využívanou a ne-

- 2 stanovištì /2+5/ - 1 stanovištì/3/ - 1 stanovištì /2/ - 1 stanovištì /6/

bezpeèím pøenosu. Nároèná je agrotechnika a rostlinolékaøská práce pøi hubení tìchto plevelù v jednotlivých plodinách. Lze pøedpokládat i zvýšené náklady pøi pøevodu ploch spontánních úhorù do bìžné zemìdìlské výroby na použití herbicidù na plochy zaplevelené. Otázkou zùstává i vliv zaplevelení tìmito úpornými plevely na pùdní úrodnost a zásobenost živinami. Pøestože existuje více zpùsobù využití biomasy k energetickým úèelùm, v praxi pøevládá ze suchých procesù spalování biomasy [ANDERT,2003], z mokrých procesù alkoholové kvašení a výroba bioplynu anaerobní fermentací. Z ostatních zpùsobù dominuje výroba metylesteru kyselin bioolejù získávaných v surovém stavu ze semen olejnatých rostlin. Problematika racionálního využití produkce z trvalých travních porostù (luk a pastvin) nabyla v posledních letech znaèného významu a to pøedevším z tìchto dùvodù: - výmìra trvalých luk se zvýšila ze 486 tis. ha v roce 1990 na 657 tis.ha v roce 2002 (nárùst o 35 %) - výmìra pastvin se za stejné období zvýšila z 218 tis.ha na 284 tis.ha (nárùst o 30 %) - výrazný pokles objemu živoèišné výroby (u skotu na cca 50%) - pokles zájmu zbývající kapacity živoèišné výroby o vy užití produkce z trvalých travních porostù pro krmení. Na základì výsledkù výzkumu a zejména sledovaných znakù se v souèasné dobì jeví nejvhodnìjší pro energetické úèely psineèek veliký, kostøava rákosovitá a ovsík vyvýšený. V souèasnosti chce stanice výzkumná stanice travináøská ovìøit vliv rùzných rùstových stádii trav na obsah sušiny a spalné teplo a výhøevnost. Do pokusu jsou zaøazeny i nìkteré nové druhy trav jako je sveøep horský. Pøi cíleném pìstování vhodné kultury na stanovišti je negativní vliv spontánních úhorù na zemìdìlskou pùdu eliminován. V souèasné dobì zejména pìstitelé trav na semeno v mnoha smìrech uvažují zejména o využití vymlácené travièkové slámy pro energetické úèely. V mnoha pøípa-

24

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

Tab.3: Zpùsoby využití biomasy k energetickým úèelùm Typ konverze biomasy Termochemická konverze (suché procesy) Biochemická konverze (mokré procesy) Fyzikálnì-chemická konverze

Odpadní materiál nebo druhotná suroviny spalování teplo vázané na nosiè popeloviny dehtový olej uhlíkaté zplynování generátorový plyn palivo dehtový olej pevné pyrolýza generátorový plyn hoølavé zbytky anaerobní fermentace bioplyn fermentovaný substrát aerobní fermentace teplo vázané na nosiè fermentovaný substrát alkoholová etanol, metanol vykvašený substrát fermentace Zpùsob konverze biomasy

esterifikace bioolejù

Energetický výstup

metylester bioleje

dech se jedná zejména o snahu využít tuto biomasu pro vytápìní vlastních støedisek a zaøízení (správní budovy, popø. dílny) a pøípadnì èásteènì využít tuto energii i pro dosoušení zemìdìlských komodit. V souèasnosti je zámìr o využití biomasy z vymlácených porostù trav na semeno v kombinaci s jinou energetickou plodinou. Vedle tohoto aspektu vznikl i zájem zejména z øad zemìdìlcù o spalování luèního sena a to opìt v souvislosti s vytápìním vlastních støedisek a zaøízení zemìdìlské firmy. Z doposud provedených prací vyplývá nìkolik dùležitých poznatkù: -

-

-

pøi spalování trav v  energetických blocích s nedostateèným pøívodem kyslíku se dostavují nepøí jemné nálepy na stìnách kotle zajištìní vhodné granulometrie trav pøed jejich energe tickým využití sebou nese vysoké energetické nároky pro zajištìní optimální míry využívání energetických trav je nutno namíchat vhodné „receptury“, jedná se o

glycerin

stanovení podílù jednotlivých druhù, s ohledem na mi nimalizaci dopadù produkovaných vedlejších produktù (pevných i plynných) zdá se, že pro traviny bude vhodná výkonová øada za èínající nìkde na 50 kW (a výše) ukazuje se, že koncentrace nìkterých prvkù v travách je silnì závislá na místì „skliznì“ trav, následnì je tøe ba tuto skuteènost zohlednit pøi pøípravì trav pro jejich energetické využití pøi dodržení nìkolika základní kritérií (zajištìní granulometrie, kontinuálního dávkování, vhodného pomìru jednotlivých druhù trav a dalších paliv), lze dosáhnout splnìní emisních limitù pøi energetickém využívání trav

V souèasné dobì jsou provádìny detailní analýzy trav z hlediska chemicko-mechanického a mìøení na pilotních a reálných spalovací zaøízeních za úèelem maximalizace energetického zisku z paliva – TRAV. Získané poznatky z provádìných analýz dávají vysoký pøedpoklad budoucího vysokého podílu jejich využití [KOPPE,2002].

Obr.1: Porost psineèku velikého

25

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

Obr.2: Porost ovsíku vyvýšeného Závìr

Výzkum trav pro energetické úèely je novým smìrem travináøského výzkumu a rozšíøením možnosti pro využívání potenciálu trav jako prùmyslových rostlin. Zájem o využití trav pro energetické úèely projevuje zejména zemìdìlská praxe. V prùbìhu dalších výzkumných prací bude nutno vytypovat vhodné konstrukce energetických zaøízení a stanovit optimální výkonové øady pro využívání tìchto paliv. Souèástí výzkumných prací bude i optimalizace formy trav jako paliva (granulometrie, pomìrù, složení, aj.) a optimalizace boby skliznì. V souèasnosti je v oblasti výzkumu energetických trav aktuální zejména realizace spalování trav v energetických zaøízeních a využití trav pro výrobu bioplynu.

Pøíloha Publikace je realizována na základì výzkumného projektu NAZV ÈR è. QF4179 Využití trav pro energetické úèely.

Literatura:

1. KOPPE, K., JUCHELKOVÁ, D., RACLAVSKÁ, H.: Zkušenosti z energetického využívání biomasy. In: Acta Mechanica Slovaca, Roèník 6, 2/2002, Košice 2002, ISSN 1335-2393, str. 179-182. 2. ANDERT,D. ANDERTOVÁ, J. Spalování biomasy s pøídavkem uhlí. In Zemìdìlská technika a biomasa 2/2003 Praha ISBN 80-903271-1-7, s.50-51

Kontaktní adresa Ing. Jan Frydrych OSEVA PRO s.r.o. Výzkumná stanice travináøská Rožnov – Zubøí Hamerská 698 756 54 Zubøí Tel: 571 658195 Fax: 571 658197 email: [email protected] Ing. David Andert,CSc., Výzkumný ústav zemìdìlské techniky, Drnovská 507, 161 00 Praha 6, Tel.: 233022225, Fax.:233312507, , e-mail: [email protected]

26

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

ENERGETICKÝ POTENCIÁL PRODUKÈNE NEVYUŽÍVANÝCH PLÔCH TRVALÝCH TRÁVNYCH PORASTOV (TTP) V HORSKÝCH OBLASTIACH SLOVENSKA (1)

¼. Gonda(1), B. Valihora(1), M. Kunský(1) J. Gaduš(2) Výskumný ústav trávnych porastov a  horského po¾nohospodárstva, Banská Bystrica (2) Slovenská po¾nohospodárska univerzita, Nitra

1. Úvod

2. Ennergetické využitie biomasy z hospodársky nevyužívaných plôch ttp

Zabezpeèenie energetických zdrojov sa stáva globálnym, celosvetovým problémom. Preto sa ve¾ká pozornos venuje novým zdrojom energie so súèasným  h¾adaním možností znižovania jej spotreby vo výrobnej , ale aj v nevýrobnej spotrebe.. Okrem využívania vodnej, veternej a geotermálnej energie sa ako perspektívne potvrdzujú biologický obnovite¾né zdroje energie , ktoré sa tvoria rastom a vytváraním biomasy. Za biomasu je považovaná organická hmota rastlinného pôvodu získaná fotosyntetickou konverziou solárnej energie. V súèasnom období , keï znaèná èas pôdy je po¾nohospodársky nevyužívaná, pestovanie energetickej biomasy (vàba rýchlorastúca, energetické trávy) je jednou z možností hospodárskeho využitia pôdy. Prednosou pri využívaní drevnej a trávnej hmoty na energetické úèely z h¾adiska ekológie je, že neobsahuje síru a spa¾ovanie je možné riadi tak , že aj obsah CO 2 je v porovnaní s ostatnými zdrojmi porovnate¾ný. Bioplynový energetický potenciál tráv tvorí ïalšiu možnos pri h¾adaní energetického zdroja s možnosou širšieho využitia .Výroba bioplynu z trávnej hmoty má nieko¾ko predností (redukcia skleníkových plynov, možnos skladovania bioplynu, odstránenie potreby sušenia hmoty, výroba kvalitného hnojiva a iné) oproti priamemu spa¾ovaniu.

Následkom obmedzenia rozsahu po¾nohospodárskej výroby znížením stavov polygastrických zvierat ako hlavných konzumentov biomasy trvalých trávnych porastov, sú v súèasnosti ve¾ké výmery týchto plôch po¾nohospodársky nevyužívané a postupne zarastajú drevitým samonáletom a menej hodnotnými trávnymi druhmi. To spôsobuje narušenie celkovej stability ekosystému s následným negatívnym dopadom na životné prostredie. Pri dodržiavaní agro - environmentálnych opatrení je potrebné nielen komplexne rieši otázku využívania týchto území, ale aj problematiku zhodnotenia biomasy produkovanej na nevyužívaných plochách trvalých trávnych porastov. Progresívnym riešením je jej využitie na energetické úèely. V rámci Slovenskej republiky sa vzh¾adom na zmeny súvisiace s verifikáciou po¾nohospodárskej pôdy otvára možnos perspektívneho využitia biomasy pochádzajúcej z nevyužívaných plôch trvalých trávnych porastov.

Tab. 1 PODNIK ÈÍSLO

ŠTRUKTÚRA PÔDNEHO FONDU [ ha ] p.p.

z toho TTP

[%] ZORNENIA

o.p.

PRODUKÈNE NEVYUŽÍVANÉ PLOCHY TTP [ha]

[% z p.p]

1.

4 546

2 352

2 194

48,3

515

11,3

2.

1 438

956

482

33,5

340

23,6

3.

871

546

325

37,3

226

25,9

4.

2 566

1 225

1 331

51,9

222

8,7

5.

1 558

1 507

51

3,3

212

13,6

Spolu:

10 979

6 586

4 383

39,9

1 515

13,8

27

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

Produkène nevyužívané plochy TTP sú dôsledkom extenzívneho hospodárenia , ktoré spôsobuje zarastanie trávnych porastov nelesnou drevinovou vegetáciou a spoloèenstvami expanzívne sa šíriacich druhov vysokých tráv a bylín. Rozšírenie po¾nohospodársky nevyu•ívaných plôch je najmarkantnejšie na vzdialených a svahovitých lokalitách , ktoré dosahujú z výmery TTP a• 23 % na sledovaných podnikoch.

3.

Úroda a botanické zloženie energeticky využite¾nej trávnej biomasy

Zmeny v spôsobe využívania a obhospodarovania trávnych porastov spôsobujú ich zarastanie nelesnými drevinami a expanzívnymi bylinnými druhmi. Údaje o úrode trávnej biomasy z produkène nevyužívaných plôch a jej  základnom botanickom zložení sú zo sledovaných po¾nohospodárskych podnikov sumarizované v tabu¾ke è. 2

Tab. 2 PODNIK ÈÍSLO

ÚRODA SUŠINY -1 (t.ha )

Botanické zloženie na trvalých trávnych porastoch a ich úrodu ovplyvòuje viacero faktorov. K najdôležitejším patria nadmorská výška, množstvo zrážok , svahovitos a vlhkos pôdy. 3a.

Výsledky experimentu energetického využitia miešanej živoèíšnej a rastlinnej biomasy Bolo použité zariadenie na výrobu bioplynu inštalované vo Vysokoškolskom po¾nohospodárskom podniku SPU Nitra v Kolíòanoch. Je navrhnuté s kontinuálnym mokrým procesom a naležato uloženým oce¾ovým fermentorom s objemom 100 m3. Funkèná schéma experimentálneho zariadenia je znázornená na obrázku 1. Tráva pre experimenty bola pokosená bežnou technológiou v lokalite Panská ho¾a (podnik è. 5). Dåžka pokosených stebiel upravená sekaním na cca. 50 mm a vzduchotesne uzavretá v 50 litrových kontajneroch. Botanické zloženie trávy je uvedené v tabu¾ke 3.

BOTANICKÉ ZLOŽENIE TRÁVNEHO PORASTU (%) trávy

bôbovité

Byliny

Prázdne miesta

ZBEROVÁ SUŠINA -1 (g.kg )

1

4,02 - 4,27

54 - 68

5 -13

18 - 34

5-7

225 - 365

2

2,21-5,65

41 - 55

14 -29

30 - 31

0

257 - 295

3

1,56 - 2,18

52 - 57

4 - 12

27 - 33

6-8

325 - 335

4

3,58 - 5,94

35 - 50

18 - 19

30 - 46

1

163 - 270

5

4,48 - 4,94

51 - 53

6 - 15

33 - 38

1-3

280 - 380

analýza bioplynu

CK elektrina PK/ KGJ teplo

P plynojem1

EM

D

plynojem2 skladovacia nádrž

fermentor M

cerstvý substrát C2 HN2

spracovaný substrát

sn ímacT ohrev fermentora

C1 HN1

Obr. 1: Funkèná schéma experimentálneho zariadenia na výrobu bioplynu v Kolíòanoch

28

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

Tab. 3 Skupina / druh

Zastúpenie (%)

trávy (lipnicovité + sitinovité)

94

bôbovité

-

ostatné byliny

6

prázdne miesta

+

Štatistické priemery meraných parametrov Tab. 4 mg/l

kg O2/m3.d %

%

%S

mg/l

mg/l mg/l

CHSK

OZF

S

SŽ

SŽ

Ncelk SO22- NH4+

45 508

3,19

7,2

3,6

69,5

1 284,8 191,3 161,3

tráva+hnojovica 70 478

4,23

7,5

4,0

53,5

108,8

°C

m3/m3.h

%

ppm

%

CH4

H2 S

CO2

hnojovica

mg/l

mg/l

NMK kys. octová pH teplota šp. prod. BP hnojovica tráva+hnojovica

1 089

1 633

77,2 621,8

7,1 37,5

0,055

54,23

169 39,04

7,5 37,5

0,029

57,13

380 44,56

Ako vidie v tab. 3 prevažnou zložkou rastlinnej biomasy boli trávy lipnicovité a sitinovité – z ktorých prevažovala metlica trsovitá (Deschampsia caespitosa) až 86 %. Táto húževnatá trsovitá tráva temer nepoužite¾ná pre krmovinárske a pasienkárske úèely spôsobuje vážne problémy najmä na horských pasienkoch nad 1000 m n.m. (podnik è. 5) Poèas experimentov sa sledovala denná produkcia bioplynu a dvakrát denne bol automaticky realizovaný rozbor bioplynu (CH4, CO2, O2 a H2S) analyzérom Schmack SSM 6000. V chemickom laboratóriu sa pravidelne, trikrát za týždeò analyzovali vzorky vstupného substrátu (chemická spotreba kyslíka, SO42-, Ncelk.) a vzorky substrátu odoberané zo samotného fermentora (% sušiny, strata žíhaním, NH 4+ , Fe 2+, nenasýtené mastné kyseliny), a takisto sa zaznamenávali aj procesné podmienky anaeróbneho rozkladu (pH, teplota, organické zaaženie fermentora OZF). Namerané údaje sa štatisticky vyhodnotili v tabu¾ke 4.

Výsledky experimentu s anaeróbnym rozkladom èistej hnojovice slúžia hlavne ako referenèné údaje. Z h¾adiska hodnotenia energetického zisku možno konštatova, že pridávaním senáže sa zatia¾ znížil celkový energetický výkon zariadenia na výrobu bioplynu takmer o 50%, ale to môže by spôsobené skutoènosou, že adaptácia procesu a mikroklímy vo fermentore pri aplikácii trávy ako kofermentátu môže trva od 60 do 90 dní. Zloženie vyrobeného bioplynu sa výrazne nezmenilo, mierne sa zvýšil obsah metánu (CH4 = 57,13%) v bioplyne. Doterajšie výsledky experimentu teda preukázali, že po vhodnej úprave a konzervácii je možné trávy využi ako kofermentát do hnojovice a využi ich na výrobu „èistej“ energie. Komplexnejšie zhodnotenie experimentu bude možné realizova až po minimálne 2 mesaènej prevádzke fermentora s týmto druhom kofermentátu, teda po úplnej stabilizácii procesu.

Na základe získaných údajov o produkcii a zložení vyrobeného bioplynu sa pod¾a normy ISO 6976 urèili vlastnosti bioplynu a prepoèty energetického zisku z anaeróbneho rozkladu pre každý použitý substrát. Najdôležitejšie vypoèítané údaje sú uvedené v tabu¾ke 5.

29

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

Energetický zisk z vyprodukovaného bioplynu

Tab. 5

1 2 1 2 1 2 3 Výhrevnos MJ/m kWh kWh/d 20,90 21,81 5,81 6,06 38,15 20,27 0/0 Spalné teplo 0/0

MJ/m3 kWh kWh/d 23,40 24,26 6,50 6,74 42,71 22,54 1 - hnojovica 2 - tráva + hnojovica denná produkcia bioplynu, m3/d 1 2 6,57 3,345

0 °C

špec. produkcia bioplynu

hnojovica

tráva+hnojovica

0,1 0,08 0,06 0,04 0,02 0 0

5

10

15

20

25

30

Obr. 2: Porovnanie špecifickej produkcie bioplynu (m3/m3.h) pri použití èistej hnojovice a pri kofermentácii hnojovice s trávou 3b. Úroda a botanické zloženie drevnej biomasy Drevná biomasa bola spájaná s palivovým drevom z lesa , ktoré bolo odpadom pri ažbe na priemyselné spracovanie. V súèasnom období je potrebné rieši problém rozsiahleho výskytu nelesnej drevnej vegetácie na plochách TTP, ktoré tvoria podstatnú èas produkène nevyužívaných trvalých trávnych porastov. Zloženie a množstvo nelesnej drevnej vegetácie na plochách TTP produkène nevyužívaných je závislé od nasledovných faktorov: a) doba extenzívneho využívania b) nadmorská výška c) množstvo zrážok d) svahovitos a ïalšie faktory ovplyvòujúce jej výskyt v menšej miere. Pre nevyužívané plochy TTP vo Zvolenskej kotline je charakteristický výskyt trnky obyèajnej /Prunus spinosa L./, vàby rakyty /Salix caprea L./, ruže šípovej /Rosa canina L./, hlohu jednosemenného /Crataegus calycina Peterm./, ostružiny ožiny /Rubus caesius L./ a ïalšie kríkové a stromové formy drevitého náletu.

Na podnikoch v Liptovskej kotline je charakteristický výskyt Borovice lesnej – sosny,  Smreka obyèajného a ïalších zväèša na klimatické a pôdne podmienky nenároèných kríkov a stromov .

4. Predpokladané možnosti energetického

využitia produkène nevyužívaných plóch ttp

Spôsoby využitia biomasy sú do znaènej miery predurèené fyzikálnymi a chemickými vlastnosami . Dôležitým parametrom je obsah sušiny v biomase. Pre trávnu biomasu so zberovou sušinou do 50 % (èerstvá hmota , silហ) je vhodné využitie na výrobu bioplynu, anaeróbnou fermentáciou. Tento proces ekologického spracovania nadprodukcie biomasy zabezpeèuje využitie odpadu z výroby bioplynu na organické hnojenie. Pre drevnú biomasu v súèasnom období prevláda technológia spalovania pred splynovaním, alebo pyrolýzou.. Z hodnotenia 1 515 ha produkène nevyužívaných plôch je ich predpokladané energetické využitie nasledovné

30

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

Tab. 6 PODNIK È.

FYTOMASA Výmera [ ha]

( 18 % SUŠINA)

Produkcia [t]

DENDROMASA ( 50 % SUŠINA) 3

Bioplyn [m ]

Výmera [ha]

Produkcia [t]

Výhrevnos [GJ]

1

412

9 476

900 220

103

20 600

168 920

2

255

5 559

528 105

85

17 850

146 370

3

192

2 458

233 472

34

5 100

41 820

4

167

4 409

418 855

55

9 900

81 180

5

190

4 978

472 910

22

5 280

43 296

Spolu:

1 216

26 880

2 553 562

299

58 730

481 586

Dosiahnutá úroda biomasy je výsledkom dlhodobého nevyužívania plôch TTP a jej výška je ovplyvnená rozkladom nezberanej úrody trávnej hmoty .

5. Záver

Využitie produkcie z plôch TTP na energetické úèely má z dlhodobého h¾adiska ve¾ký význam nielen pri výrobe energie , ale aj pri udržaní kultúrneho rázu krajiny. Preto bude potrebné v najbližšom období h¾ada možnosti pre èo najefektívnejšie formy  využitia úrod trávnej a drevnej biomasy z plôch TTP na celoroènú výrobu energie.

Literatúra 1. http://www.fns.uniba.sk/zp/fond/2002/biomasa/biomasa.html 2. ORAVEC, M. Komplexné využitie drevnej biomasy na Slovensku Výskumná správa, Zvolen : LVÚ, 2002, 70 s. 3. GONDA,¼. et al.: Energetické zdroje na produkène navyužívaných trvalých trávnych porastoch, Výskumná správa, Banská Bystrica :VUTPHP, 2004. 4. Biogas in der Landwirtschaft, www.biogas.org

Abstrakt

Následkom nedostatoèných spôsobov hospodárenia na TTP dochádza k viacerým negatívnym javom vo vývoji vegetácie a krajiny. Postupné zarastanie plôch nelesnou drevitou vegetáciou a spoloèenstvami vysokých druhov tráv a bylín krmovinársky málo hodnotných, spôsobuje hlavne na plochách so svahovitosou nad 18° erózne a lavínové ohrozenie. Progresívnym riešením hospodárenia na produkène nevyužívaných plochách je využitie vyprodukovanej biomasy na energetické úèely. V príspevku uvádzame výsledky monitorovania hospodársky nevyužívaných plôch TTP v horských oblastiach Slovenska. Množstvo a druhové zloženie nelesnej drevitej a trávnej biomasy sme sledovali na po¾nohospodárskych podnikoch Zvolenskej kotliny, Liptovskej kotliny a v Nízkych Tatrách . Sledované územie na piatich po¾nohospodárskych podnikoch má rozlohu 10 979 ha p.p. Z toho produkène nevyužívané plochy tvoria 1 515 ha z celkovej výmery TTP 6 586 ha to predstavuje 23,0 %.Pokrytie nevyužívaných plôch TTP drevným náletom je v rozsahu 10 až 22 % v závislosti na dobe ich nevyužívania. Rozsah úrod sušiny trávnej biomasy v roku 2004 bol v rozsahu 1,56 – 5,94 t.ha-1 s predpokladanou produkciou 2 553 562 m3 bioplynu. Drevná biomasa s úrodou 15 až 24 kg.m-2 (299 ha) umožní po spracovaní na štiepku získa 481 586 GJ tepla. Abstract

Insufficient management of permanent grassland (PG) results in a range of negative phenomena in development of the vegetation and the landscape. Non-forest woody vegetation as well as plant associations comprising tall grasses and herbs of poor forage value are continually overgrowing PG areas and bringing erosion and avalanche hazards especially on slopes of more than 18 %. The biomass produced at sites non-utilised by farming could be processed as an energy resource. Results are presented of monitoring the PG sites non-utilised for production in the mountain regions of Slovakia. A research was carried out to determine the amount of biomass and botanical composition of the non-forest woody vegetation and grassland. The research area was 10,979 ha of agricultural land at five farms in the Zvolenská kotlina and Liptovská kotlina basins as well as in the Nízke Tatry mountain range. The total PG area was 6,586 ha, of that the nonutilised PG was 1,515 ha (23 %). The recorded area of non-utilised PG covered by non-forest woody vegetation was 10 to 22 %, depending on the period of time without utilisation. In the year 2004, grassland dry matter (DM) yield ranged between 1.56 and 5.94 t ha-1 and hence the presumed production of bio-gas would be 2,553,562 m3. The wood biomass yielding 15 – 24 kg m2 (299 ha) processed as wood chips would produce 481,586 GJ of heat. Kontaktní adresy: Doc. Ing. ¼ubomír Gonda, CSc., Ing. Marian Kunský, Výskumný ústav trávnych porastov a horského po¾nohospodárstva, Banská Bystrica e-mail: [email protected] ; [email protected]

31

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

ENERGETICKÉ PLODINY – MOŽNOSTI A VARIANTY SKLIZNÌ P. Hutla Výzkumný ústav zemìdìlské techniky, Praha

1. Úvod Energetické plodiny jsou v souèasnosti jediným obnovitelným zdrojem, který mùže být v nejbližší budoucnosti využit pro splnìní cílù využití obnovitelných zdrojù energie, které má ÈR pro rok 2010. Jedná se o dosažení 6 % podílu obnovitelných energetických zdrojù na celkové spotøebì energie a souèasnì 8 % výroby el. energie z tìchto zdrojù. Z celého seznamu rostlin, na nìž jsou dle výnosu MZe ÈR pro rok 2004 poskytovány dotace, lze v souèasnosti doporuèit pro praktické pìstování pouze energetický šovík. Pro tuto plodinu je zajištìna dodávka osiva, jsou ovìøeny pìstební a zpracovatelské postupy a její výnos je dostateènì vysoký pro její smysluplné využívání. Vedle toho je možno uvažovat i o pìstování chrastice rákosovité, mužáku a køídlatky. Pro praktické využití tìchto tøí rostlin však nejsou v souèasné dobì vhodné podmínky. Na základì tohoto stavu jsme v rámci øešení výzkumných projektù soustøedili pøedevším na uvedený energetický šovík. Jednou z otázek praxe je možnost skliznì. Obecnì platí, že pøi sklizni stébelnaté biomasy urèené pro energetické využití je dodržení správného termínu skliznì a vèasná transformace suroviny do skladovatelného stavu základním pøedpokladem úspìšné produkce. V souèasné dobì existuje pomìrnì široká škála zpùsobù skliznì biomasy rostlinného pùvodu. Všechny technologické postupy vycházejí z klasických postupù skliznì a úprav plodin pro potravináøské, krmiváøské nebo prùmyslové úèely. Použití kon-

krétní sklizòové technologie je dáno  vlastnostmi zpracovávané suroviny, požadavky na výstupní surovinu a je limitováno dostupností a finanèní nároèností na provozování využitelných zaøízení. Na obr. 1 je znázornìno komplexní schéma ovìøených postupù pøi sklizni stébelnaté biomasy k energetickým úèelùm. Pøi jednofázové sklizni s využitím sklízecí øezaèky je porost pokosen, naøezán na požadovanou délku a dopraven pomocí metaèe pøímo do dopravního prostøedku. Dopravní prostøedek odveze takto vytvoøenou øezanku na místo skladování (pøípadnì dosoušení). Pøi vícefázové sklizni je porost v první fázi posekán žacím strojem a materiál je uložen na pozemku v øádcích. Po usušení a shrnutí je pak materiál sebrán sklízecí øezaèkou se sbìracím adaptérem nebo sbìracím návìsem a dále je zpracován stejnì jako v pøípadì jednofázové skliznì, tedy naøezán na požadovanou délku a dopraven pomocí metaèe pøímo do dopravního prostøedku a na místo skladování. Pøi vícefázové sklizni s využitím sklízecích lisù je porost v první fázi posekán žacím maèkaèem nebo rotaèní sekaèkou. Materiál je po této první fázi skliznì uložen na pozemku v øádcích. Vytvoøené øádky jsou následnì sklízeny balíkovacími lisy a vytvoøené balíky pak dopravovány na místo skladování. Hodnoty výkonnosti a spotøeby paliva pøi sklizni pícnin a slámy jsou uvádìny v literatuøe (2). Nìkteré hodnoty uvádíme v tab. 1.

s k líz e c í ø e z a è k a d o p ra v a øe z a n k y s k líz e c í øe z e è k a žací m aèkaè

se k a è k a ro ta è n í

s k la d o v á n í

u lo ž e n í n a øá d k u sh rn o v a è b a lík o v a c í lis závìsn ý

m a n ip u la c e

d o p ra v a b a lík ù

Obr. 1: Ovìøené technologické postupy skliznì stébelnaté biomasy

32

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

Tab.1: Technické parametry skliznì pícnin Operace Sklizeò kukuøice na siláž

Výkonnost

Souprava

-1

Sklízecí øezaèka Samojízdná

Sklizeò pícnin

Sklízecí øezaèka

na zeleno

Samojízdná

Pokos pícnin

Traktor 4x4, 70-79 kW Rotaèní žací stroj – záb. 3,2 m

Sbìr zavadlé píce

Sklízecí øezaèka samojízdná

Obracení a shrnování pícnin

Traktor 4x2, 40-49 kW Obraceè-shrnovaè – zábìr 6,7 m

Sbìr sena (slámy) sbìracími

Traktor 4x2, 40-49 kW

návìsy

Sbìrací návìs – objem 36 m

Lisování sena (slámy)

Traktor 4x4, 80-99 kW

3

Vysokotlaký lis – velké balíky Traktor 4x4, 60-69 kW Svinovací lis-bal. 120x150 cm Traktor 4x4, 60-69 kW Svinovací lis-bal. 120x120 cm

2. Výsledky Zásadní otázkou skliznì je možnost použití existující sklizòové techniky, která je bìžnì dostupná v zemìdìlských provozech. K tomuto úèelu byly ve spolupráci s firmou Fitmin a.s. shromáždìny technické prostøedky a tyto použity pro sklizeò porostu energetického šovíku na pozemcích této firmy v obci Helvíkovice. Porost byl založen v r. 2002. Sklizeò byla provádìna v r. 2003 a 2004. První termín skliznì byl 17.7.2003, poèasí bylo na jaøe 2003 velmi suché, výnos biomasy byl proto podprùmìrný, èinil cca 6 t/ha (suché hmoty). Pozemky se nacházejí v nadmoøské výšce cca 500 m/n.m.. Porost byl sklízen nìkolika zpùsoby, se zámìrem ovìøení rùzné strojové techniky. Jednak byl porost posekán a dosušen na øádcích, jednak sklizen pøímo ve formì øezanky. Druhý termín skliznì byl 5. a 7.8.2004. Poèasí v r. 2004 bylo pomìrnì pøíznivé, výnos biomasy byl cca 10 t/ha. Pøi této sklizni byly zjišovány hodnoty výkonnosti strojové techniky a energetická nároènost. Pro seèení porostu energetického šovíku byla použita 3 bubnová rotaèní sekaèka ŽTR 210 (Obr. 2) s pracovním zábìrem 2,15 m. Poseèený porost byl následnì shrnován obraceèem KUHN GA 4121 GM Masterdrive do øádkù o meziøádkové vzdálenosti 10 m (obr. 3). Další variantou

Spotøeba paliva -1

(ha.h )

(l.ha )

1,1

36,7

1,6

25,3

2,0

5,1

1,3

31,1

4,2

1,5

1,2

5,3

1,8

7,0

1,6

6,1

1,3

7,8

bylo poseèení porostu žacím maèkaèem Fortschritt s žacím válem 512 (Obr. 4). Zábìr stroje je 5 m. Obsah vody v porostu byl 23,8 %. Takto vlhký porost nelze pøímo slisovat do balíkù, byl proto na øádcích dosušen do obsahu vody cca 12 % (zmìøeno 11,8 %). Následnì byl materiál sklizen svinovacím lisem na kulaté balíky CLAAS Variant 180 rotocut (Obr. 5) o šíøce 120 cm a prùmìru 150 cm. Hmotnost každého balíku je cca 6 q. Druhou variantou skliznì bylo použití pístového lisu CLAAS Quadrant 1200 (Obr. 7) na hranolovité balíky 125 x 70 x 160 cm.

33

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

Obr. 2 Sekaèka ŽTR 210

Obr. 3 Obraceè KUHN GA 4121 GM Masterdrive

34

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

Obr. 4 Žací maèkaè Fortschritt E 303

Obr. 5 Sklizeò energetického šovíku lisem CLAAS Variant 180 rotocut

35

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

Obr. 6 Sklizeò energetického šovíku lisem CLAAS Quadrant 1200

Tab. 2: Namìøené a vypoètené parametry sklízecích lisù pøi vícefázové sklizni energetického šo víku s výnosem 6 t suché hmoty z ha Ovìøovaný stroj

Výkonnost

Hmotnost balíku

-1

-3

Hustota balíku (kg.m )

(ha.h )

(kg)

CLAAS Quadrant 1200

0,8

160

115,4

CLAAS Variant 180

1,2

616

290,7

V prùbìhu ovìøování byla sledována schopnost lisovat surovinu do formy balíkù, pojezdová rychlost, výkonnost lisu a vybrané parametry produkovaných balíkù. Mìrná spotøeba motorové nafty sklízecích lisù v této druhé fázi skliznì se pohybovala v rozmezí 7 – 8 l.ha-1. Zjištìné parametry jsou shrnuty v tabulce 2. Provozní ovìøování prokázalo možnost skliznì energetického šovíku vícefázovou sklizní do lisované formy. Svinovací lis CLAAS Variant 180 vykazoval v prùbìhu ovìøování vyšší výkonnost a vytvoøené balíky mají vyšší hustotu v porovnání s lisem CLAAS Quadrant 1200. V pøípadì omezeného prostoru pro skladování a pøi manipulaci však lze pøedpokládat výhody hranatých balíkù. Další variantou je pøímá sklizeò sklízecí øezaèkou. Pro toto byla použita øezaèka CLAAS Jaguar 820 (Obr. 7) vybavená standardním lištovým žacím adaptérem s pracovním zábìrem 4,6 m. Nastavení øezacího ústrojí bylo pro øezanku 8 – 10 mm, avšak s polovièním poètem nožù. Délka øezanky by tak mìla být 40 – 50 mm. Její skuteèná struktura je uvedena v tab. 3. Pøevážná èást hmoty je ve velikosti

menší než 10 mm. Tento rozdíl oproti jmenovité velikosti øezanky je zøejmì zpùsoben lámavostí a drobivostí materiálu pøi øezu v dùsledku relativnì nízké hodnoty obsahu vody v dobì skliznì. Zjištìný obsah vody ve sklízeném materiálu byl 23,8 %. Zjištìná hustota volnì sypaného materiálu byla 86,36 kg/m3. Takto sklizený materiál je možno krátkodobì skladovat, pro dlouhodobé skladování a pro další zpracování je však tøeba snížit obsah vody pod 15 %. Jako dopravní prostøedek na pøepravu øezanky do místa skladování byl využit nákladní automobil LIAZ s nástavbou pro pøepravu materiálù s nízkou sypnou hmotností. V prùbìhu ovìøování byla sledována pojezdová rychlost a výkonnost øezaèky. Výsledná zjištìná hodnota výkonnosti stroje je 2,89 ha/h. Pøitom nebyly shledány závažné nedostatky jednofázového zpùsobu skliznì s využitím sklízecí øezaèky. Výhodou tohoto zpùsobu je nízká èasová a personální nároènost. Nevýhodou je vysoké strništì po sklizni a absence èasového prostoru na samovolné dosýchání pøi sklizni surovin s vyšším obsahem vody.

36

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

Obr. 7 Sklizeò energetického šovíku øezaèkou CLAAS Jaguar 820 Tab. 3: Struktura šovíkové øezanky sklizené øezaèkou (v % hmotnosti) Velikost èástic

Pomìrná hmotnost

> 40 mm

6,5 %

25 – 40 mm

7,8 %

20 – 25 mm

8,5 %

15 – 20 mm

12,9 %

10 – 15 mm

13,5 %

< 10 mm

50,8 %

Tab. 4: Zjištìná výkonnost strojù pøi dvoufázové sklizni energetického šovíku s výnosem 6 t suché hmoty z ha Stroj

Výkonnost -1

(ha.h ) FORTSCHRITT E303

1,68

KHÜN GA 4121

3,14

CLASS Jaguar 820

2,1

Použití sklízecí øezaèky bylo rovnìž ovìøeno pøi dvoufázové sklizni. Materiál v øádcích o meziøádkové vzdálenosti 9 m vytvoøených shrnovacím obraceèem KUHN byl sebrán sklízecí øezaèkou se sbìracím adaptérem, naøezán a dopraven na místo skladování. Mìrná spotøeba motorové nafty sklízecí øezaèky ve druhé fázi skliznì se pohybovala v rozmezí 10 – 11 l.ha-1. V prùbìhu ovìøování byla sledována pojezdová rychlost a výkonnost. Zjištìné parametry jsou uvedeny v tabulce 4. Provozní ovìøování prokázalo možnost skliznì energetického šovíku vícefázovou sklizní. Jako ménì vhodné se

ukázalo využití bubnového žacího stroje. Stroj se v prùbìhu ovìøování nìkolikrát zahltil pøi vyšší pojezdové rychlosti. Parametry skliznì byly rovnìž ovìøovány v roce 2004. Byly zjišovány celkové hodnoty výkonnosti a spotøeby nafty pro pøímou sklizeò øezaèkou CLASS Jaguar 850 s adapterem na kukuøici Camper (zábìr 4,5 m). Dále byly pro seèení použity žací maèkaèe Fortschritt E303 se zábìrem 5 m. Pro balíkování byl použit lis Heston 4800 vytváøející hranaté balíky o rozmìrech 120 x 120 x 200 cm. Zjištìné hodnoty jsou uvedeny v tab. 5.

37

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

Tab. 5: Parametry skliznì energetického šovíku v roce 2004 Operace

Použitá technika

Poèet strojù

Pøímá sklizeò Claas Jaguar 850

Výmìra

Výkonnost

Spotøeba

pozemku

stroje

nafty

-1

l.ha

-1

ha

ha.h

1

12

1,71

15

øezaèkou Sekání

Fortschritt E 303

3

47

1,31

4

Lisování

Heston 4800

1

6

0,43

13,5

3. Závìr Zjištìné parametry skliznì v r. 2003 i 2004 jsou v souladu s hodnotami uvádìnými pro pícniny a slámu. Jelikož v r. 2004 byl výnos plodiny podstatnì vyšší, odpovídá tomu i vyšší spotøeba nafty a nižší výkonnost strojù, vztaženo na 1 ha pìstební plochy. Vícefázový zpùsob skliznì rostlinné biomasy je èasovì a personálnì nároènìjší a zahrnuje vìtší poèet operací, které nutnì znamenají vìtší poèet pøejezdù po pozemku. Výhodou je možnost oddìlené skliznì semen a možnost samovolného dosýchání suroviny na pozemku mezi jednotlivými fázemi skliznì. Využití vícefázového zpùsobu skliznì rostlinné biomasy lze perspektivnì pøedpokládat u plodin pìstovaných pro produkci semen i zbytkové biomasy (obilniny, olejniny atd.) a u rostlin, které mají v okamžiku skliznì zvýšený obsah vody (traviny, rychlerostoucí døeviny).

Podìkování Tyto výsledky jsou souèástí øešení výzkumného projektu NAZV MZe ÈR è. QD 1208 ,,Systémové využití energetické biomasy v podmínkách ÈR“.

Literatura:

1. SYROVÝ O. A KOL. (1997): Orientaèní hodnoty mìrné spotøeby paliv a energie v zemìdìlství. Praha, ÚZPI, 1997, 48 s. 2. www.vuzt.cz

Kontaktní adresa: Ing. Petr Hutla, CSc. VÚZT Praha Drnovská 507, 161 01 Praha 6 – Ruzynì tel.: 233022238 e-mail: [email protected]

38

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

PRÁVNÍ ASPEKTY VYUŽÍVÁNÍ BIOMASY K ENERGETICKÝM ÚÈELÙM L. Ètvrtníková, EKOBEST s.r.o. V souèasné dobì jsou dle legislativních expertù témìø „na spadnutí“ novelizace zákona è. 86/2002 Sb., o ochranì ovzduší a jeho provádìcích pøedpisù, které budou mimo jiné upravovat problematiku alternativních paliv a to jak jejich specifikaci, omezení pro jejich využívání, ale i podporu jejich využívání. Biomasa pøedstavuje levný a z pohledu emisí skleníkových plynù neutrální zdroj energie, který mùže pokrýt 15% poptávky energie v prùmyslových zemích do roku 2020 oproti souèasnému 1% poptávky. Biomasa mùže dodávat elektøinu do 100 milionù domácností a její reálný potenciál je ekvivalentní 400 velkých elektráren. Velkou výhodou, kterou biomasa pøedstavuje oproti jiným obnovitelným zdrojùm energie, jako jsou vítr èi fotovoltaika, je to, že mùže být skladována a využívána, když je jí zapotøebí. Biomasa mùže zajistit konstantní, nekolísající dodávky elektøiny. Zveøejnìná zpráva AEBIOM (skupina národních asociací pro biomasu) dále ukazuje, že podstatné zvýšení využívání biomasy pro èistou produkci elektøiny bude vyžadovat více než 2% pùdy prùmyslových zemí a nebude konkurovat výrobì potravin a ochranì pøírody. Využívání bioenergie závisí na nabídce a poptávce. Mùže jít o palivo zpracované z odpadního døíví, o palivo upravené z  odpadù ze zemìdìlství, z døevozpracujícího prùmyslu, upravené kaly z BÈOV èi odpadní døevo ze staveb. Mùže jít rovnìž o primární surovinu, jako jsou rychlerostoucí døeviny èi energetické byliny. Poptávka závisí zejména na cenì a užitné hodnotì. Cena bude z èásti výsledkem politických rozhodnutí, jako jsou ekologické danì, obchod s emisními kvótami, apod. Z toho vyplývá, že vývoj bioenergetiky je spojen s politickým rozhodováním. Dne 5.1istopadu 2004 byla hladce, po poèáteèních velkých emocích, schválena pravidla obchodování s povolenkami na emise skleníkových plynù. Pokud návrh vèas schválí Senát a podepíše prezident, od ledna roku 2005 zaène v Èeské republice stejnì jako v celé EU fungovat trh s tìmito povolenkami. Ministerstva prùmyslu a životního prostøedí se dohodla na tom, že stát rozdá 450 zdrojùm zneèištìní zdarma povolenky na vypouštìní témìø 108 milionù tun emisí. Takzvaný alokaèní plán musí být ještì schválen Evropskou komisí. „Až alokaèní plán schválí Evropská komise, podnikùm se podle nìj pøidìlí povolenky na emise skleníkových plynù. Pokud firmy povolenky nebudou potøebovat, protože modernizují svùj provoz a dojde k úsporám emisí, tak s nimi mohou obchodovat na evropském trhu,“ øekl novináøùm ministr životního prostøedí Libor Ambrozek. K pøijetí pravidel pøispìl kompromis, na který ministr životního prostøedí pøistoupil. I s jeho souhlasem snìmovna rozhodla, aby se na pøípravì a pøedložení pøíštího

alokaèního plánu pro léta 2007 až 2009 do vlády podílelo spolu s jeho resortem také ministerstvo prùmyslu a obchodu. Obì ministerstva budou také spoleènì vydávat žadatelùm povolenky na vypouštìní skleníkových plynù do ovzduší. Dalším ústupkem ministra životního prostøedí bylo upuštìní od požadavku, podle nìhož by firmy musely peníze získané prodejem povolenek povinnì vrátit do ekologizace provozu. Každá investice do provozu podle ministra v souèasné dobì znamená technologii šetrnìjší k životnímu prostøedí, a tak by zákonem daná povinnost byla nadbyteèná. Cílem evropského systému obchodování s povolenkami je dosáhnout snížení emisí skleníkových plynù. Ministr životního prostøedí pøedpokládá, že asi polovinu poètu povolenek získají v Èeské republice energetické podniky, ale trh s povolenkami se významnì dotkne i oceláøského, chemického, cementáøského èi skláøského prùmyslu. Jednání s Evropskou komisí o množství emisí oxidu uhlièitého za Èeskou republiku nebude jednoduché. Øada státù musela své alokaèní plány omezit. Napøíklad Slovensku již Evropská komise jeho pùvodní zámìry snížila asi o 15 milionù tun emisí.

Certifikace paliva – jediná cesta pro uvedení paliva na trh V souèasné dobì využití alternativních paliv znamená pro spoleènosti využívající tato paliva období zkoušení. Kromì ekonomických úspor za nákup alternativního paliva neplyne pro provozovatele jiná výhoda. Proces výroby alternativního paliva a jeho následného využívání zejména v energetických zdrojích je v Èeské republice zatím v plenkách. Oèekávané pøijetí zákona o obchodování s emisemi tyto snahy výrobcù alternativních paliv a provozovatele zdrojù tyto paliva využívající zvýhodní a tudíž bude znamenat významný posun v ochranì životního prostøedí. Palivo, které je v §3 odst.2 g) vyhlášky è. 357/2002 Sb., kterou se stanoví požadavky na kvalitu paliv z hlediska ochrany ovzduší, definováno jako alternativní palivo, musí splòovat požadavky této vyhlášky. A tedy dokladem o kvalitì paliv, který musí dokládat výrobce je dle § 7 Osvìdèení o kvalitì paliv – platný certifikát. Pro výrobce alternativního paliva vyplývá z jeho uplatnìní v energetice nebo prùmyslu øada krokù, než mùže dojít k provozu zdroje na využití paliv. Pro názornost dále uvedu postup prací pøi výrobì paliva EKOBIOPAL vyrábìného spoleèností EKOLOGIE s.r.o. Lány.

39

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

1.

krok – realizace výroby alternativního paliva EKOBIOPAL O tomto kroku Vás detailnì seznámí pan ing. Vilém Žák ze spoleènosti EKOLOGIE s.r.o., který má na toto téma samostatnou pøednášku. 2. krok - elementární analýza paliva Pro stanovení teoretického množství emisí, které mohou vzniknout pøi spalování tuhého alternativního paliva EKOBIOPAL bylo nutné nechat udìlat elementární analýzu vyrábìného paliva. Pøi odbìru vzorku je nutností odebrat skuteènì representativní vzorek a tento vzorek odebrat v souladu s ÈSN 44 1304 Tuhá paliva -metody odbìru a úpravy vzorkù pro laboratorní zkoušení. Elementární analýza tohoto vzorku byla provedena akreditovanou laboratoøí, aby pozdìji nemohlo dojít ke zpochybnìní kvality paliva. 3. krok – výpoèet teoretických emisí Z protokolu o výsledcích elementární analýzy byly odpovìdnou osobou vyèísleny teoretické emise vznikající pouze pøi spalování paliva EKOBIOPAL. Takto vyèíslené emise paliva EKOBIPAL pøekraèovali emisí limity dané naøízením vlády è. 352/2002 Sb., kterým se stanoví emisní limity a další podmínky provozování spalovacích stacionárních zdrojù zneèišování ovzduší. Z tohoto dùvodu muselo dojít k dalšímu testování paliva – kroku 4. Pro nìkterá paliva mùže být výpoèet teoretických emisí posledním krokem pøed zažádáním o certifikaci paliva. 4. krok – spalovací zkouška Na konkrétním zdroji (kotli Valimatic spoleènosti ENES s.r.o.), kde provozovatel zdroje chce využívat alternativní

palivo a zároveò provozovaná technologie umožòuje toto spalování i souèasnì kontrolované dávkování alternativního paliva do spalovacího procesu. Vzhledem ke skuteènosti, že souèasná platná legislativa nepopisuje taxativnì postup spalovacích zkoušek, byla zahájena jednání s Èeskou inspekcí životního prostøedí v Praze. Na základì dohody byl zpracován projekt spalovací zkoušky na konkrétním zdroji. Tento projekt byl spoleènì s oznámením o datu provedení spalovací zkoušky zaslán na ÈIŽP cca 14 dní pøed datem mìøení. Bìhem spalovací zkoušky bylo provádìno autorizované mìøení emisí v rozsahu definovaném projektem spalovací zkoušky. 5. krok - certifikace paliva Certifikaci paliva EKOBIOPAL provedl Výzkumný ústav lehkého prùmyslu v Èeských Budìjovicích. Pro certifikaci byly doloženy výsledky všech zkoušek popsané v pøedcházejících odstavcích (Protokol o elementární analýze provedený akreditovanou laboratoøí spoleènosti Sokolovská uhelná a.s., Výpoèet teoretických emisí z Výzkumného ústavu paliv v Praze – Bìchovicích, Protokol o autorizovaném mìøení emisí bìhem spalovací zkoušky zhotovený autorizovanou spoleèností INPEK spol. s r.o., Praha). Na základì pøedložených dokladù bylo palivo EKOBIOPAL certifikováno pro daný typ kotle. Na základì tohoto certifikátu muže provozovatel kotle Valimatic spalovat spoleènì s hnìdým uhlím tuhé alternativní palivo EKOBIOPAL za podmínek, které byly pøi prùbìhu spalovací zkoušky.

Kontaktní adresa: Ing. Lenka Ètvrtníková Palackého 106 544 01 Dvùr Králové n.L. IÈO: 25 95 90 85 tel.: 499 620 118

40

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

MONITOROVÁNÍ PRÙBÌHU KOMPOSTOVACÍHO PROCESU A. Jelínek, M. Kollárová Výzkumný ústav zemìdìlské techniky, Praha

1. Úvod

urèit termín pøekopávek, a tak øídit prùbìh kompostovacího procesu.

Pro zajištìní správného prùbìhu kompostovacího procesu a tím i vyrobení kvalitního kompostu je nezbytné jeho systematické a pravidelné monitorování. Monitorování kompostovacího procesu není možné zanedbat ani pøi technologii øízeného aerobního kontrolovaného mikrobiálního kompostování na malých hromadach. Øízení kompostovacího procesu (pøekopávání, úprava vlhkosti, pøíp. inokulace mikroorganismù) se uskuteèòuje na základì sledování základních velièin popisujících kompostovaní proces. Kontrolovanými velièinami kompostovacího procesu jsou:

Jestliže po založení kompostu a první (homogenizaèní) pøekopávce teplota nestoupá, nebo po pøedchozím vzestupu nastává její výrazný pokles, signalizuje to závadu v kompostovacím procesu. Pøíèina mùže být ve špatném surovinovém složení zakládky, v nedostateèném zpracování nebo v nevhodné vlhkosti vstupních surovin. Kterákoliv z uvedených pøíèin znamená zhoršení podmínek pro mikrobiální aktivitu a tím zpomalení, nebo až zastavení kompostovacího procesu.

Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø

Metodika mìøení teploty kompostu a)

teplota kompostu vlhkost kompostu obsah kyslíku v hromadì kompostu test fytotoxicity (øeøichový test) mikrobiální hodnocení kompostu agrochemické hodnocení kompostu monitorování plynných emisí

Mìøící pøístroj

Teplota kompostu je zjišována teplomìrem, v dnešní dobì pøevážnì elektronickým, s digitálním, nebo analogovým ukazatelem, u nìkterých typù s možností datového výstupu.

2. Teplota kompostu Teplota zakládky kompostu je základným mìøitelným ukazatelem zrání kompostu, který koresponduje s intenzitou èinnosti mikroorganismù. Na základì sledování prùbìhu teplot kompostu je možné

Teplomìr musí být vybaven dostateènì dlouhou a pevnou tyèovou zapichovací sondou, kterou je možné zapíchnout do hromady kompostu alespoò do hloubky 1 m pod povrch hromady. Tím je zajištìno zmìøení teploty v celém prùøezu hromady. V tab.1 jsou uvedeny teplomìry nabízené na našem trhu.

Tab.1: Pøístroje pro mìøení teploty kompostu Rozmìry pøístroje (mm) délka sondy (mm)

Cena bez DPH (Kè)

1050

362x120x1522 1500

867,-

150

106x67x30 800

5000,-

-

1500

15500,-

-

141x71x27 na objednávku 1000)

2400,-

Výrobce

Oznaèení teplomìru

Mìøici rozsah

Možnost elek.výst.

Pøesnost mìøení

Hmotnost (g)

METRA BLANSKO a.s.

Technický teplomìr vpichovací

0 až +200°C

Ne

+2% z roz.stupnice

SANDBERGER GmBh.

Digitální teplomìr sekundový

-50 až +1150°C

Ne

TESTO s.r.o Praha 5

Zapichovací sonda s datalogerem testostor 175

-35°C až +120°C

Ano

Comet systém s.r.o Rožnov pod R.

Vpichovací sonda+teplomìr S021

-50°C až 550°C

Ano

Zemìdìlský tyèový teplomìr

0 až +150°C

Ne

-70°C až 300°C

Ne

DRAMIÒSKI Elektronics in Agriculture AHLBORN Mìøící a regulaèní technika s.r.o.

Sekundový teplomìr ALMEMO 2020+èidlo T 12316+kabel

-20až +550°C <1% +550°C až 920°C <1,5% do 50°C+0,5°C nad 50°C 1,2%

0,4°C -50až +100°C

+1°C v celém rozsahu do 200°C 1K od 200°C 2K od 400°c 0,5% z mìø.h.

41

-

1500 (alternativnì 2250, 3000)

6700,(sonda 1,5m)

150

60x150x26mm

7 900,-

Zemìdìlská technika a biomasa 2004 b)

Metoda mìøení teplot zapichovacím teplomìrem

Nejèastìji je teplota kompostu zjišována zapichovacím teplomìrem. Pøi mìøení je potøeba dodržovat základní zásady: •

•

•

Vpich sondou vést kolmo k povrchu hromady tak, aby míøil do jejího støedu podle jejího pøíèného tvaru (trojúhelníkový nebo lichobìžníkový profil) Po definovaném úseku (je urèen z celkové výšky hromady) od povrchu hromady vpich zastavit a odeèíst ustálenou teplotu, s vedením vpichu pokraèovat až do støedu hromady. Vzdálenosti jednotlivých vpichù po horizontále jsou závislé na celkové délce hromady.

Jednotlivá mìøicí místa na jednotlivých hromadách je nutno oznaèit a toto oznaèení používat po celou dobu jedné zakládky. Pokud mìøicí pøístroj nemá elektronický výstup, je nutno hodnoty namìøené teploty zapisovat podle oznaèených mìøicích míst do tabulky 2. Pøi opakovaných mìøení je nutné vždy namìøené hodnoty ze stejného místa zaznamenávat pod stejným oznaèením. Prùbìh teplot kompostu pro lepší názornost uvádíme graficky (Obr.1).

•

•

•

Tab. 2: Prùbìh teplot – hromada è. … Datum Mìøící místo

1 2 3

Teplota venkovní Pøekopáno

Kompostárna VÚZT prùbìh teplot kompostu -hromada 1

teplota kompostu teplota venkovní

60 50

teploty

40 30 20 10 0 5.IX 15.IX 22.IX 29.IX

6.X

14.X 22.X 31.X 11.XI

datum

Obr.1 :Zapichovací teplomìry c) •

Obr.2: Graf prùbìhu teplot kompotu

Èasové intervaly mìøení teploty bìhem jedné zakládky do 10. dne každodennì – v tomto období jsou teploty nejvyšší a je tedy tøeba kontrolovat optimální prùbìh kompostovacího procesu a zda teploty nepøevyšují již zmínìných 65°C.

3. Vlhkost kompostu

Mikroorganismy obsažené v kompostu potøebuji pro svùj život vodu, proto vlhkost patøí mezi parametry, které velkou mìrou ovlivòují zdárný prùbìh kompostovacího procesu. Pøi nadbyteèné vlhkosti dochází k nežádoucím hnilobným procesùm. Optimální vlhkost je taková, pøi níž je 70 % pórovitosti faremního kompostu zaplnìno vodou.

Po této dobì postupnì teplota klesá a pro dodržení hygienizaci je nutné dodržet teplotu celkem 21 dnù nad 51°C. • Od 11. dne do ukonèení kompostovacího procesu 1x za 3 ÷ 4 dny Pro zakládání kompostu je lepší volit nižší vlhkost vstupních surovin, kterou v pøípadì potøeby upravíme závlahovou vodou. Pøevlhèenost kompostu se upravuje obtížnìji. Metody urèování vlhkosti a)

42

Gravimetrická metoda stanovení vlhkosti

Zemìdìlská technika a biomasa 2004 Je to laboratorní metoda urèování vlhkosti. Využívá se i pøi kalibraci jiných vlhkomìrù, které pracují na rùzných fyzikálních principech. Jde o pøímé mìøení, podstatou je oddìlení vody od pevné fáze. Obsah vlhkosti (x) v % se vypoèítá podle vztahu: x=

kde:

m 1 .100 m

m1 = úbytek na hmotnosti vzorku sušením (g) m = hmotnost vzorku pøed sušením (g).

b) Mìøení vlhkosti surovin pøenosnými vlhkomìry Všechny pøenosné vlhkomìry mìøí vlhkost surovin nepøímo, nebo k jejímu urèení využívají nìkterou z celé øady vlastností vody obsažené v surovinách a mìøením tìchto vlastností (napø. vodivost, kapacita) pak usuzují na obsah vody v daných surovinách. Výhodou tìchto metod je okamžitá znalost výsledku, možnost nedestruktivního mìøení a mobilnost pøístroje, naopak mezi nevýhody patøí zejména menší pøesnost mìøení a nutnost kalibrace pøístroje. Vlhkomìr pracující na principu mìøení elektrické vodivosti od firmy Testo je znázornìn na obrázku 3. V souèasné dobì probíhá na našem pracovišti jeho kalibrace. c) Orientaèní zkouška vlhkosti Pro informativní zjištìní vlhkosti zrajícího kompostu je možné použít orientaèní zkoušku vlhkosti. Kompostovanou surovinu je nutno vzít do ruky a pevnì zmáèknout. Pøi optimální vlhkosti by se nemìla mezi prsty objevit voda. Pøi nedostateèné vlhkosti se surovina pøi otevøení pìsti rozpadne. Pøi nadbytku vlhkosti se pøi zmáèknutí objeví mezi prsty voda.

Obr.3: Vlhkomìr firmy Testo pracující na principu mìøení elektrické vodivosti 4. Obsah kyslíku v kompostu Dùležitým ukazatelem správného prùbìhu kompostovacího procesu mimo teploty a vlhkosti je obsah kyslíku v mezerách kompostu. Pøi nedostatku kyslíku klesá mikrobiální aktivita, nìkteré mikroorganizmy vymírají, jiné pøecházejí do anabiózy, nebo do anaeróbních metabolických drah. Dochází k zpomalení, nìkdy až k zastavení kompostovacího procesu, k tvorbì nežádoucích látek a uvolòování amoniaku a metanu. Mìøení obsahu kyslíku je dùležité také pro zjišování míry biologické stability biologicky rozložitelných odpadù, která se hodnotí pomoci dynamického respiraèního indexu (DRI). Pøehled nìkterých typù oximetrù uvádí tabulka 2.

Tab.3: Pøístroje pro mìøení obsahu kyslíku Výrobce

Pøístroj

Mìøící rozsah

Výstup displey

Pøesnost

Hmotnost

Cena (Kè)

ASEKO s.r.o

Elektrochemický analyzátor kyslíku

0-21%

Ano displey LED

+0,1%

1 kg

19 200,-

SANDBERGER

Testoryt

0-21%

Ne

GREISNER elektronic GmbH

GMH 3690GL

0-100%

Ano Displey LCD

43

17 890,V rozsahu 0-2% +0,1% V rozsahu 2,1100% +0,5%

315g

10 440,-

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

Obr.4: Pøístroje pro mìøení obsahu kyslíku nocení intenzity rozkladu, kdy nepøítomnost fytotoxinù ( IK kolem 100%) je ukazatelem zralého kompostu.

5. Test fytotoxicity (øeøichový test) Øeøichový test resp. test fytotoxicity je metoda vyhodnocování intenzity rozkladu organických materiálù a zralosti výsledného kompostu, která byla vypracována ve VÚRV pro použití v kompostáøské praxi. Jde o biologickou metodu hodnocení fytotoxicity výluhu vzorku indexem klíèivosti citlivé rostliny (øeøichy seté). Velikost fytotoxicity , která je pøímým odrazem obsahu toxických meziproduktù vznikajících pøi aerobním rozkladu organických odpadù, umožòuje kvalitativní ohod-

6. Mikrobiologické hodnocení kompostu Kromì uvedených znakù organického hnojiva- kompostu je pro podmínky praxe nutné znát i jeho kvalitu- stanovit indikátorové mikroorganismy. Pøípustné množství indikátorových mikroorganismù nesmí pøekroèit kriteria daná ÈSN 46 5735 Prùmyslové komposty (Tab. 4)

Tab.4: Mikrobiologická kriteria- jakostní znaky kompostu Pøípustné množství KTJ -1

Kompost

Kompost volnì ložený Kompost balený

v 1 gramu faremního kompostu Termotolerantní Enterokoky koliformní bakterie 3 3 < 10 < 10 2 2 10 10

7. Agrochemické hodnocení kompostu Pøi laboratorních rozborech kompostu se postupuje dle ÈSN 46 5735 „Prùmyslové komposty“. Tab. 5 obsahuje

Salmonella nestanovuje se negativní nález

pøehled jakostních znakù kompostù, které požaduje ÈSN Prùmyslové komposty a jakostní znaky faremního kompostu vyrobeného na farmì Hucul (Vítkovice v Krkonoších) stanovené Zkušební laboratoøí ÚKZUS Praha.

Tab.5: Agrochemické hodnocení kompostu (Zkušební laboratoø ÚKZUS) ZNAK JAKOSTI

HODNOTA PODLE ÈSN 46 5735 40 - 60 min. 25 min. 0,6 min. 1 min. 1 6 - 8,5 max. 30 max. 2 max. 2

Vlhkost (%) Spalitelné látky ve vysuš. vzorku (%) Celkový dusík jako N pøep. na vysuš. vzorek (%) Celkový fosfor jako P2O5 ve vysuš. vzorku (%) Draslík jako K2O ve vysuš. vzorku Hodnota pH C:N Obsah èástic nad 20 mm (%) Obsah èástic nad 31,5 mm (%)

44

ZJIŠTÌNÁ HODNOTA 50,0 42,2 1,6 1,2 1,1 7,2 10 0,0 0,0

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

8. Monitorování plynných emisí Pøi procesu zrání kompostu unikají do ovzduší plynné emise. Jedná se o emise N2O, NO, NH3, CH4, CO, CO2, H2S. Obsah plynných emisí se mìní podle jednotlivých surovin použitých do zakládky kompostu a podle stadia kompostovacího procesu. Na obr. 5 je mìøící pøístroj Brüll&Kjaer , který je na našem pracovišti využíván nejen na mìøení emisí ze zemìdìlské èinnosti, ale i na mìøení emisí z kompostovacího procesu.

Pomocí pøístroje lze monitorovat emise NH3, CH4 CO2, H2S a obsah vodní páry. Pøi experimentech bylo zjištìno, že na 1 t sušiny kompostu je pøi klasickém zpùsobu kompostování (doba kompostování cca 12 mìsícù, 2x pøekopávka) vyprodukováno 6 kg metanu za rok. Pøi rychlokompostování, pøi kterém je kompost vyroben za 8 - 12 týdnù a provedeno cca 8 pøekopávek, se množství vyprodukovaného metanu sníží o polovinu, tj. na 3 kg za rok.

Obr. 5: Pøístroj pro mìøení emisí

Obr.6: Mìøení emisí z biofiltru (experimentální kompostárna VÚZT)

9. Závìr

Kompostování je nejstarší a ekonomicky nejpøijatelnìjší technologie promìny zbytkové biomasy na kvalitní organické hnojivo- kompost. Pro dodržení všech legislativních podmínek kompostování a pro výrobu kvalitního produktu je nevyhnutelné, aby byl kompostovaní proces procesem øízeným. Øízení kompostovacího procesu není možné bez jeho pravidelného a systematického monitorování. V bìžné praxi se jedná hlavnì o monitorování teploty, vlhkosti a o agrochemické a chemické hodnocení kompostu podle požadavkù ÈSN 46 5735 Prùmyslové komposty. Na základì vzrùstajícího trendu hodnocení biologické stability biologicky rozložitelných odpadù podle DRI (dynamický respiraèní index) lze oèekávat zvýšení potøeby monitorovat i obsah kyslíku v kompostì. Mikrobiální øízené kompostování je také jednou z možností, jak výraznì snížit nepøíznivý vliv organické zbytkové biomasy na životní prostøedí. Proces mikrobiálního øízeného kompostování je však hlavnì v první èásti provázen vznikem zátìžových a skleníkových plynù. Snížení úniku tìchto plynù do atmosféry dává pøedpoklad k širšímu rozšíøení této technologie. Poznatky uvedené v tomto èlánku byly získány pøi øešení projektu QF 3148 “Pøemìna zbytkové biomasy zejména z oblasti zemìdìlství na naturální bezzátìžové produkty, využitelné v pøírodním prostøedí ve smyslu programu harmonizace legislativy ÈR a EU “ a QD 0008 „Výzkum technologií chovu prasat a drùbeže snižujících emise amo-

niaku negativnì ovlivòujících životní prostøedí“ a QF 3140 „Omezení emisí skleníkových plynù a amoniaku do ovzduší ze zemìdìlské èinnosti“, který jsou podporovaný Národní agenturou pro zemìdìlský výzkum. LITERATURA

1. JELÍNEK, A. a kolektiv autorù: Faremní kompost vyrobený kontrolovaným mikrobiálním procesem. Realizaèní pomùcka pro zpracování podnikové normy, Praha 2002, ISBN: 80-238-8539-1 2. PLÍVA P, JELÍNEK A.: Výzkum snížení emisí zátìžových plynù procesem øízeného mikrobiálního kompostování. Biom.cz, 7.7.2003, http://biom.cz/index.shtml?x=139831 3. ADANI, F. HABART,J.: Biologická stabilita, dynamický respiraèní index a jeho uplatnìní v odpadové hospodáøství. Biom.cz, 1.9.2003, http://biom.cz/index.shtml?x=144850 Kontaktní adresa: Ing. Antonín Jelínek, CSc Ing. Mária Kollárová Výzkumný ústav zemìdìlské techniky Drnovská 507, 161 01 Praha 6 Telefon 233022398, e-mail [email protected] Telefon 233022457, e-mail [email protected]

45

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

PODPORY ZEMÌDÌLSTVÍ A VENKOVA PO VSTUPU ÈESKÉ REPUBLIKY DO EVROPSKÉ UNIE A. Juøica Výzkumný ústav zemìdìlské ekonomiky, Praha

1. Úvod Systém podpor poskytovaných do rozvoje zemìdìlství a venkova v ÈR po vstupu do EU vychází ze základních podmínek, které vymezil Kodaòský summit EU a to v oblasti produkèních limitù, minimální výše pøímých podpor ze zdrojù EU (u vìtšiny komodit na poèáteèní úrovni 25% podpor stávajících zemí EU) a celkové výše zdrojù na strukturální podpory (Horizontální plán rozvoje venkova a Ope-

raèní program - Zemìdìlství). U pøímých podpor byla vyjednána možnost jejich navýšení z národních zdrojù do dohodnuté úrovnì (u vìtšiny komodit na poèáteèní úroveò 55% podpor stávajících zemí EU). Nový systém podpor od roku 2004 po vstupu ÈR do EU vychází rovnìž ze schválené Koncepce agrární politiky Èeské republiky pro období po vstupu do Evropské unie (2004-2013). Základní údaje z této koncepce jsou zøejmé z následující tabulky.

Tab. 1 - Podpory agrá rního se ktoru ÈR 2004 - 2006 (m ld. Kè) prùm ì r 2001-2 2004 Ka te gorie podpor 2005 2006 Ce lke m podpory 19,9 29,9 32,2 34,7 - národní zdroje 19,9 13,5 13,8 14,1 - zdroje EU 0,0 16,4 18,4 20,6 Z toho Pøím é pla tby 2,9 11,6 12,7 13,9 - národní zdroje 2,9 5,2 5,2 5,2 - zdroje EU 0,0 6,4 7,5 8,7 Strukturá lní podpory HRDP 3,0 6,6 7,1 7,7 - národní zdroje 3,0 1,3 1,4 1,5 - zdroje EU 0,0 5,3 5,7 6,2 Strukturá lní podpory OP ze m ìdì lství 3,1 1,9 2,6 3,4 - národní zdroje 3,1 0,6 0,8 1,0 - zdroje EU 0,0 1,3 1,8 2,3 Ná rodní podpory (sta te aid) 8,9 6,3 6,3 6,3 - národní zdroje 8,9 6,3 6,3 6,3 - zdroje EU 0,0 0,0 0,0 0,0 Podpory ce n 2,1 3,4 3,4 3,4 - národní zdroje 2,1 0,0 0,0 0,0 - zdroje EU 0,0 3,4 3,4 3,4 Fin.obálka pro pøímé platby EU (mil.eur) 0,00 198,94 227,90 265,70 Fin.obálka pro pøímé platby EU (mil.Kè) 0,00 6446 7156 8290 Pøíspìvek EU na HRDP (mil. eur) 0,00 163,30 182,00 197,50 Pøíspìvek EU na HRDP (mil. Kè) 0,00 5291 5715 6162 Pøíspìvek EU na OP Zem. (mil. eur) 0,00 40,53 58,05 75,31 Pøíspìvek EU na OP Zem. (mil. Kè) 0,00 1313 1823 2350 Pramen: Koncepce agrární politiky ÈR pro období po vstupu do EU

46

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

2.

Charakteristika systému podpor po vstupu ÈR do EU

Dnem vstupu Èeské republiky do EU (1.kvìten 2004) vstoupil v platnost nový systém a nová struktura podpor zemìdìlství a venkova. Tato struktura je zøejmá z následujícího pøehledu : A. Podpory ze zdrojù EU: Podpory v rámci Spoleèné zemìdìlské politiky (SZP): 1. Tržní opatøení v rámci Spoleèné zemìdìlské politiky 2. Pøímé platby (jednotné platby na plochu SAPS) Podpory v rámci Spoleèné politiky rozvoje venkova (Strukturální politika):



3. Operaèní program „Rozvoj venkova a multifunkèní zemìdìlství“ (OP Zemìdìlství) 4. Horizontální plán rozvoje venkova (HRDP) B. Podpory ze zdrojù státního rozpoètu ÈR : 1. Národní komplementární platby pøed vstupem do EU (Top up jen rok 2004) 2. Národní komplementární platby po vstupu do EU (Top up ) 3. Státní pomoc - národní podpory po vstupu do EU (State aid) Ad A. Podpory ze zdrojù EU : A.1.

Tržní opatøení v rámci Spoleèné zemìdìlské politiky (SZP)

Realizaci tržních opatøení v rámci SZP EU komplexnì zajišuje v ÈR Státní zemìdìlský intervenèní fond (SZIF), vèetnì èinnosti Platební agentury, která zprostøedkovává a kontroluje veškeré finanèní toky mezi EU a Agrokomplexem ÈR. Tržními opatøeními, které realizuje SZIF v rámci SZP jsou zejména: - intervenèní nákupy vybraných zemìdìlských výrobkù a potravin, vèetnì jejich skladování a pøípadného zpracování, - prodeje a pøevody intervenènì nakoupených zemìdìlských výrobkù a potravin, - podpora soukromého skladování, - produkèní kvóty (mléko, cukr, bramborový škrob a pøípadnì další vybrané komodity), - uvádìní pùdy do klidu a nepotravináøské užití vybrané produkce z této pùdy, - tarifní opatøení v rámci agrárního zahranièního obchodu EU, - exportní a importní licence, - exportní subvence, - speciální prémie u vybraných komodit, - uplatòování systému záruk pro zemìdìlské výrobky a potraviny, - podpora spotøeby mléka u školní mládeže.

A.2.

Pøímé platby - Systém jednotné platby na plochu (SAPS)

Pro èerpání finanèních prostøedkù z EU bude ÈR uplatòovat namísto standardního systému prostøednictvím IACS zjednodušený systém pøímých plateb nazývaný režim jednotné platby na plochu (SAPS) pøi zachování vymezených kontrolních funkcí IACS. Celková výše kalkulované národní obálky ÈR pro deklarovanou užitou zemìdìlskou plochu (3 525 355 ha) èiní podle výsledkù z Kodanì v roce 2004 198,94 mil. EUR (tj. 6,4 mld. Kè). Minimální výmìra zemìdìlské pùdy v zemìdìlském podniku, na kterou lze platbu získat, je pro ÈR 1 ha. Pro èerpání plateb je nutné splnit i podmínku provedení registrace pùdních blokù. Systém jednotné platby na plochu pøinese zemìdìlcùm : - zjednodušení systému a kontrol, - podstatnì se sníží nebezpeèí nevyèerpání nìkterých plateb, - nebude povinnost uvádìt 10% pùdy do klidu, - celkový vìtší objem penìz, - snazší pøechod na reformovanou zemìdìlskou politiku, tj. èásteèné odpoutání plateb od produkce (tzv. de coupling). A.3.

Operaèní program „Rozvoj venkova a multifunkèní zemìdìlství“ (OP Zemìdìlství)

Operaèní program je programový dokument, který pøedstavuje základní koncepèní rámec MZe ÈR pro poskytování projektových podpor pro èeské zemìdìlství a venkov po vstupu do EU. OP Zemìdìlství navazuje na opatøení pøedvstupního programu SAPARD. Cílem OP zemìdìlství je zvýšení HDP a zamìstnanosti v ÈR, zachování životního prostøedí, zajištìní trvale udržitelného polyfunkèního rozvoje venkova založeného na trvale udržitelném zemìdìlství, lesním a vodním hospodáøství v integraci s kvalitním zpracováním zemìdìlských produktù. Priorita I. - Podpora zemìdìlství, zpracování zemìdìlských výrobkù a lesnímu hospodáøství Pøehled opatøení priority I. : 1. Investice do zemìdìlského majetku zemìdìlských podnikù Investice do zemìdìlského majetku (vèetnì podpory zaèínajících mladých zemìdìlcù a podpory diverzifikace zemìdìlských èinností) jsou zamìøeny pøedevším na snížení výrobních nákladù, zlepšení pracovních podmínek, zvýšení produktivity práce, konkurenceschopnosti a kvality produktù. Cílem projektù je dále snižování a odstraòování negativních vlivù zemìdìlské produkce na životní prostøedí a rekonstrukce a modernizace zemìdìlských staveb. V pøípadì prohlubování diverzifikace zemìdìlských èinností se jedná zejména o zpracování a pøímý marketing

47

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

zemìdìlských produktù, výrobu netradièních potravin a regionálních produktù, péèi o krajinu, ochranu životního prostøedí, alternativní využití stávajících staveb a výrobu èi zpracování biomasy vyprodukované vlastní zemìdìlskou èinností. 2. Zlepšení zpracování zemìdìlských výrobkù a jejich marketing Toto opatøení je orientováno na zabezpeèení transferu nových technologií a inovací do zpracování zemìdìlských produktù a dalších aktivit. 3. Lesní hospodáøství Jedná se o podporu obnovy lesního potenciálu po pøírodních kalamitách, vè. prevence, investice do lesù, podporu sdružování majitelù lesa a podporu zalesòování zemìdìlsky nevyužívaných pùd. Priorita II. - Rozvoj venkova, rybáøství a odborné vzdìlávání Pøehled opatøení priority II.:

Ad B: Podpory ze zdrojù státního rozpoètu ÈR B.1.

Národní komplementární platby pøed vstupem ÈR do EU(Top up jen pro rok 2004)

Platba je zamìøena na ty sektory, které se v pøípadì nedostateèné podpory pøi vyplácení jednotných plateb ze zdrojù EU (SAPS) jeví jako nejvíce ohrožené, pøièemž suma dorovnání pro urèitý sektor nesmí pøekroèit povolenou výši. Proto byly z celkové èástky, uvažované pro komplementární platby vyèlenìny finanèní prostøedky na podporu vybraných komodit rostlinné a živoèišné výroby. Zbytek byl rozdìlen na ornou pùdu. Dorovnání bylo realizováno u následujících sektorù - chmelnic, osiva pícnin a lnu, bahnic a koz, krav bez tržní produkce mléka a skotu. B.2.

Národní komplementární platby po vstupu do EU (Top up)

Konkrétní podmínky plateb budou pravdìpodobnì obdobné jako u plateb - Top up pøed vstupem.

1. Posílení pøizpùsobivosti a rozvoje venkovských ob lastí

B.3.

Opatøení je zamìøeno na pozemkové úpravy, obnovu potenciálu a zachování zemìdìlské krajiny, øízení a zajištìní funkènosti zemìdìlských vodních zdrojù, rozvoj venkova a diverzifikaci zemìdìlských aktivit a aktivit blízkých zemìdìlství.

Státní pomoc nesmí narušit zásady spoleèného trhu a podléhá notifikaci ze strany Evropské komise. Platby nejsou nárokové. Jednotlivé programy státní pomoci v roce 2004 jsou pøevážnì pokraèováním podpor v pøedchozím období.

2. Odborné vzdìlávání Je zamìøeno na vzdìlávání subjektù v sektoru zemìdìlství a v lesním hospodáøství za úèelem zvýšení efektivity práce. 3. Chov ryb a èinnosti provádìné odborníky v rybáø ství Uvedené opatøení se týká zpracování ryb a propagaci výrobkù z ryb, chovu vodních živoèichù, akvakultury a èinností provádìných odborníky v rybáøství. Priorita III. - Technická pomoc Opatøení je zamìøeno na financování úkolù, které jsou spojeny s realizaci operací souvisejících s øízením, implementací, monitorováním a kontrolou podpor podle operaèního programu. A.4.

Horizontální plán rozvoje venkova (HRDP)

3.

Státní pomoc - národní podpory po vstupu do EU (State aid)

Prùbìh èerpání podpor v novém systému po vstupu ÈR do EU

Veškeré podpory a dotace pro zemìdìlce a potravináøe v novém systému, kromì státní pomoci (State aid), procházejí Platební agenturou zøízenou pøi Státním zemìdìlském intervenèním fondu (SZIF). Nový systém podpor je nejen velmi nároèný (z hlediska dokládání žádostí, termínù, apod.), ale znamená i nový systém kontrol. Pøesto však spojení zdrojù podpor z finanèních prostøedkù EU a státního rozpoètu ÈR znamená již od roku 2004 podstatný nárùst celkového objemu podpor v zemìdìlství. Aktuální pøehled o èerpání tìchto finanèních prostøedkù podle hlavních kategorií podpor je zøejmý z následující tabulky.

Cílem HRDP je zmenšit rozdíly v rentabilitì podnikù v ménì pøíznivých oblastech pro zemìdìlství, které vyplývají z odlišných pøírodních podmínek, zlepšit nepøíznivou vìkovou strukturu zemìdìlcù, snížit zornìní pùdy, zabránit erozi pùdy a v dostateèném rozsahu zajistit obhospodaøování zemìdìlské pùdy v souladu se Zásadami správné zemìdìlské praxe.

48

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

Tab.2 - Pøehled o èerpání podpor v novém systému v roce 2004 podle hlavních kategorií (Stav ve 3.ètvrtletí roku 2004.) Kategorie podpor

Stav èerpání podpor ve 3. ètvrtletí 2004 1) Druh

Pøímé platby

Strukturální HRDP

Poznámka

mil.Kè

Národní komplementární platby pøed vstupem 5 203 ÈR do EU (TOP UP)

Byly vyplaceny 1.5.2004

Jednotné platby na plochu (SAPS)

5 810

Podle sumy žádostí a pøihlášených ploch. Budou vyplaceny do konce roku 2004. Pøedpoklad vyèerpání celé èástky 6466 mil.Kè

podpory LFA a oblasti s environmentálními omezeními

2 829

Podle sumy žádostí a pøihlášených ploch. Budou vyplaceny do konce roku 2004.

3 165

Podle sumy žádostí. Budou vyplaceny do konce roku 2004.

Agro-environmentální opatøení

.

Není k dispozici

program

.

Není k dispozici

Tržní opatøení v rámci SZP

.

Není k dispozici

Ostatní podpory HRDP Operaèní Zemìdìlství

Státní aid)

pomoc

pøed

(State Jednotlivé dotaèní tituly, vèetnì pøídìlu 1 159 PGRLF, Vinaøskému fondu, podpor podle Lesního zákona, apod.

1) Jedná se o finanèní prostøedky již vyplacené (napø. TOP UP), pøiznané pøed vyplacením nebo pøedpokládané ze sumarizace žádostí.

Nový systém podpor zemìdìlství v ÈR má zásadní význam pro efektivnost a konkurenceschopnost zemìdìlských podnikù. Pøitom jeho uplatnìní bude zcela jistì mít také rùzné dopady v rùzných výrobních podmínkách, v rùzných regionech, v rùzných podnikatelských formách, v odlišném výrobním zamìøení, apod.

Bude proto velmi žádoucí na základì podrobné analýzy vyhodnotit a také dále modifikovat systém podpor se zøetelem na tyto aspekty a s cílem naplòovat programy a opatøení agrární politiky ÈR.

Kontaktní adresa: Ing. Alois Juøica, Csc. Výzkumný ústav zemìdìlské ekonomiky Mánesova 75 Praha 6, 120 58

49

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

TECHNOLOGIE PRO ZPRACOVÁNÍ ENERGETICKÉ BIOMASY J. Kára, Z. Abrhám, P. Hutla. Výzkumný ústav zemìdìlské techniky, Praha

1.Úvod

4. Metodika výpoètu nákladù

Jako palivo lze využít tyto druhy biomasy: - zbytky døeva z lesnictví a døevaøského prùmyslu (vìt ve, kùra, odpady z výroby –odøezky, piliny, hobliny, tøísky), - zbytky ze zemìdìlské a potravináøské výroby (sláma, zvíøecí exkrementy, odpady z potravináøské výroby), - zámìrnì pìstované plodiny na zemìdìlské pùdì (rychle rostoucí døeviny, lignocelulózní plodiny, cukernaté a škrobnaté plodiny, olejniny).

a) Náklady na pìstování a sklizeò plodin Základem kalkulace nákladù pro plodiny pìstované k energetickým úèelùm jsou modelové technologické postupy, tj. doporuèený sled operací (hnojení a pøíprava pùdy, setí, popø. sázení, ošetøování v dobì vegetace, ochrana rostlin proti chorobám a škùdcùm, sklizeò a odvoz produkce).

Zpracováním biomasy lze získat tyto druhy biopaliv: - pevná paliva (palivové døevo, døevní štìpka, pelety, brikety, kùra, piliny). - kapalná paliva (metanol, etanol, oleje, pyrolýzní oleje). - plynná paliva (bioplyn – CH4, døevoplyn – CO, CH4, pyrolýzní plyn, syntézní plyn – CO, H2).

2. Použitelné energetické rostliny Je zøejmé, že je možné z hlediska energetického obsahu využít témìø všechny druhy kulturních rostlin. V praxi lze však zatím využít jen nìkolik druhù rostlin. Dùležitý je pøedevším výnos, pìstební náklady, náklady na úpravu produktu pro paliváøské úèely, logistika dopravy hotových biopaliv ke spotøebiteli atd. To je technická stránka pouhé výroby a distribuce jakési substance biologického pùvodu, která byla vyrobena v dobré víøe, „že bude hoøet“. Ona také vìtšinou hoøí, ale ne tak, jak bychom chtìli a potøebovali (ale nìkdy skuteènì nehoøí vùbec). Vìtšina „èistých“ biopaliv má napø. nízký bod mìknutí, tání a teèení popela (obilní sláma) nebo velkou produkci emisí CO (napø. krmný šovík Uteuša a vìtšina travin), èi velký obsah popelovin, kolem 5 % (skoro všechna). To jsou nepøíznivé vlastnosti, které napøíklad døevo nemá. J edinou možností, jak zjednat jakousi nápravu, je vytvoøit z energetických plodin a pøípadných dalších komponentù smìs o urèitém pomìru, která bude všechny nevýhody snižovat na minimum. Další možností je úprava spalovacího zaøízení (jiný typ hoøáku, tvar a velikost spalovacího prostoru, oklepávání nebo ofukování hoøáku pro odstranìní nadmìrného podílu popela, úprava regulaèního a øídicího systému atd.). Co se týèe vývoje, sledují se všechny možnosti.

3. Náklady na biopaliva Ekonomika je vždy závislá na podmínkách urèitého období, tj. na konkrétní cenì vstupù, zejména pohonných hmot, nákladù na stroje a lidskou práci. Proto v následujícím odstavci uvádíme pouze struènou metodiku výpoètu nákladù a nìkteré výsledky platné pro konec roku 2003.

Technologické postupy Pøi zpracování modelových technologických postupù se vychází z prùmìrných podmínek oblastí pìstování a prùmìrné intenzity výroby. Èlenìní technologických postupù podle technologických operací dává možnost podrobnì u nich zjišovat náklady a snadnìji analyzovat vliv jednotlivých faktorù na náklady a rovnìž možnost propoèítávat náklady ve vztahu k odlišným místním podmínkám. Modelové technologické postupy pro jednotlivé vybrané energetické plodiny obsahují: m èasový sled technologických operací (název, agrotechnická lhùta), m opakovatelnost operace – vyjadøuje rozsah operace na 1 ha (mùže být i menší než 1, napø. pøi pìstování energetických plodin deset let na pozemku u operací souvisejících se založením porostu je opakovatelnost 0,10), m materiálové vstupy (hnojiva, osiva, sadba, chemické prostøedky) a produkci – název, mìrná jednotka a množství na 1 ha. Celkové náklady na pìstování a sklizeò plodiny Pøi výpoètech ekonomiky pìstování jednotlivých energetických plodin se vychází ze základního èlenìní nákladù na variabilní a fixní. Ekonomické výpoèty jsou zpracovány pro výrobní oblasti, ve kterých je pìstování dané energetické plodiny vhodné. Všechny kalkulace vycházejí z prùmìrných statistických údajù a cenových relací roku 2003. Dále je ve výpoètech uvažováno zajištìní všech operací vlastními mechanizaèními prostøedky. Výsledky jsou zpracovány do této struktury údajù: - materiálové náklady (organická, prùmyslová a vápenatá hnojiva, osivo a sadba, chemické pøípravky) vycházejí z údajù modelových technologických postupù; - náklady na mechanizované práce – vycházejí z doporu èených strojových souprav a rozsahu využití souprav v modelových technologických postupech. Doplòkovými údaji je spotøeba paliva a potøeba práce obsluhy strojù, variabilní náklady celkem (souèet materiálových nákla dù a nákladù na mechanizované práce); - variabilní náklady celkem; - fixní náklady – obsahují nájemné pùdy, danì, odpisy a opravy staveb, úroky z úvìrù, výrobní a správní režii. Fixní náklady byly stanoveny metodou odborného odha du podle dostupných informací ze statistických sledová ní a ze sledování v zemìdìlských podnicích.

50

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

Tab. 1: Cena energetické štìpky (Kè·t-1) pøi dopravì na vzdálenost do 15 km

Tab. 2: Cena energetické slámy (obøí hranaté balíky pøi dopravì na vzdálenost do 10 km)

b) náklady na zpracování produktu Zpracování produktu do podoby øezanky nebo do velkobjemových balíkù je zahrnuto v technologických postupech, a tedy i tyto náklady jsou již zahrnuty v nákladech na pìstování a sklizeò plodiny. Pøíklad nákladù na zpracování lesních tìžebních zbytkù uvádíme v tab. 1. Dalším pøíkladem je zpracování slámy obilovin do podoby velkobjemových hranatých balíkù tab. 2. Náklady na peletování a briketování Náklady na tyto postupy vycházejí z podkladù získaných od výrobcù a pohybují se podle výkonnosti linky v rozmezí od 612 do 690 Kè·t–1 u briketování a od 430 do 635 Kè·t–1 u peletování. V pøípadì dosoušení vstupního materiálu se tyto náklady zvýší o pøibližnì 60 až 100 Kè·t–1. Podrobnìjší údaje ohlednì peletování jsou uvedeny v tab. 3, ohlednì briketování v tab. 4.

c) náklady na jednotku produkce energetické produkce Celkové náklady na energetický produkt tvoøí náklady na vypìstování a sklizeò, u briket a pelet jsou navíc pøipoèítány náklady na jejich výrobu. Výnos energetického produktu je udáván pøi standardním obsahu 85 % sušiny. Poèítá se s uskladnìním sklizeného produktu v dosavadních velkokapacitních senících, kde se materiál nechá dosušit a lze ho udržovat na 85 % sušiny. Výhodou budou nižší náklady na briketování a peletování – materiál již nebude nutné dosoušet. Výhøevnost je udávána pøi 15% vlhkosti balíkù a øezanky a 12% vlhkosti briket a pelet. Výsledným ekonomickým ukazatelem tedy jsou náklady na jednotku energie (Kè.GJ–1) v dané podobì rostlinného produktu pøipraveného ke spalování.

51

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

Tab. 3: Struktura nákladù na peletování

Tab. 4: Struktura nákladù na briketování

52

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

Tab. 5: Celkové náklady na palivo (Kè·t-1)

5. Shrnutí Výpoèty jsou zpracovány podle jednotlivých plodin a obsahují: m charakteristiku plodiny, m technologii pìstování a skliznì, m náklady a výslednou ekonomiku produktu.

Výsledky ekonomiky vybraných plodin a variant produkce jsou shrnuty v tab. 5 – porovnání nákladù na palivo (Kè·t–1) a v tab. 6 – porovnání nákladù na jednotku energie v palivu (Kè·GJ–1). Pøíspìvek vznikl na základì øešení grantu NAZV è QD1209.

Tab. 6: Náklady na jednotku energie v palivu (Kè·GJ-1)

Literatura 1. SLADKÝ, V.: Pøíprava paliva z biomasy, 3/95 UVTIZ Praha, 1996, 50 s. 2. KÁRA, J. ,ŠRÁMEK, V.,HUTLA, P.,STEJSKAL, F.,KOPNICKÁ, A.: Využití biomasy pro energetické úèely. ÈEA Praha, 1997, 157 s. 3. KÁRA, J., HUTLA, P.,STRAŠIL, Z.: Technologické systémy pro využití biopaliv z energetických plodin. Z2427, VÚZT Praha, 2003, 44 s. 4. HUTLA, P.: Systémové využití energetické biomasy. Periodická zpráva za rok 2003 o postupu prací na projektu QD 1208. Praha, VÚZT 2003, Z - 2423, 78 s.+ pøílohy

5. PASTOREK Z., KÁRA, J.,JEVIÈ, P.: Biomasa obnovitelný zdroj energie Vydavatelství FCC UBLIC s.r.o. 288 stran, 159 obrázku, 105 tabulek ISBN 80-86534-06-5

Kontaktní adresa: Ing. Jaroslav Kára Výzkumný ústav zemìdìlské techniky, Drnovská 507, 161 01 Praha 6 Telefon 233022334, e-mail [email protected]

53

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

ENERGETICKÉ PLODINY – POSKLIZÒOVÉ ZPRACOVÁNÍ J. Mazancová, P. Hutla. Výzkumný ústav zemìdìlské techniky, Praha Tato práce je výsledkem øešení projektu è. QD 1208, který je financován Národní agenturou pro zemìdìlský výzkum MZe ÈR. Pìstování a následné zpracování energetic-kých plodin se stává stále více aktuální. Tomuto stavu napomáhá závazek Èeské republiky, kterým by v roce 2010 mìla dosáhnout zajištìní 6% podílu obnovitelných energetických zdrojù na primární spotøebì energie. Energie z biomasy má pøitom v Èeské republice nejvyšší využitelný potenciál a pøi plnìní závazku t edy i nejdùležitìjší roli (Váòa, 2003). Pìstování energetických bylin je ve srovnání s pìstováním rychle rostoucích døevin (topolù a vrb) ménì pracné a levnìjší (Váòa, 2003). Bylin pìstovaných pro energetické úèely je celá øada (jednoleté, dvouleté, víceleté èi vytrvalé). Nicménì, jako nejvíce perspektivní se jeví vytrvalé byliny: energetický šovík (Rumex tianschanicus x Rumex patientia) a chrastice rákosovitá (Phalaris arundinacea). Energetický šovík, odrùda Rumex OK-2, je vytrvalá bylina s  vysokým výnosovým potenciálem. Pro jeho pìstování lze použít veškerou bìžnou mechanizaci a to jak pøi zakládání porostù, tak i pøi jejich ošetøování bìhem vegetace i pøi sklizni (Petøíková, 2003). V  souèasné dobì (rok 2004) lze na pìstování energetických bylin kromì plošné podpory (dle systému SAPS) získat i dotaci ve výši 2000 Kè/ha v rámci Zásad pro poskytování finanèní podpory na založení a údržbu porostù bylin pro energetické využití pìstovaných na orné pùdì vyhlášenou Podpùrným a garanèním rolnickým a lesnickým fondem ve spolupráci s Ministerstvem zemìdìlství ÈR (Petøíková, 2004). Dotace pro následující roky jsou v jednání. Energetický šovík lze sklízet bìžnou sklizòo-vou mechanizací. Sklizený materiál mùže být ve formì balíkù (hranatých, kulatých) èi øezanky. Materiál urèený k balíkování musí vykazovat vlhkost pod 15%. Sklízí se tedy vícefázovì a materiál je sušen pøímo na poli. Hranaté balíky (obr.1) jsou vhodné zejména z hlediska snadnosti následných logistických operací pøi využívání ve velkých výtopnách. Je však nutné je skladovat v zastøešených prostorách. Výhoda kulatých balíkù ( obr. 2) èásteènì obalených folií spoèívá v jejich dlouhodobé skladovatelnosti na poli. Nevýhodou je obtížná manipulace a èasto i problémy s rozdružováním. Pro získání materiálu ve formì øezanky (obr. 3) je možné použít dvou- i jednofázovou sklizeò. Pøi dvoufázové sklizni je porost poseèen, usušen na pozemku a následnì sebrán sklízecí øezaèkou. Takto získaný materiál vykazuje bìžnì vlhkost pod 15% umožòující dlouhodobé skladování a rùzné zpùsoby zpracování. Pøi bìžné jednofázové sklizni sklízecí øezaèkou je produktem øezanka o vlhkosti cca 25% a je tedy nutné ji dosoušet. Krátkodobì lze takto vlhkou øezanku zakrytou folií skladovat na volné ploše.

Obr. 1 Energetický šovík sklizený ve formì hranatých balíkù

Obr. 2 Energetický šovík sklizený ve formì kulatých balíkù

Obr. 3 Energetický šovík – øezanka

54

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

Zpùsob skliznì a forma sklizeného materiálu má významný vliv na následné logistické operace. Dùležitými vlastnostmi jsou manipulovatelnost a potøeba skladovacího prostoru. Snadná manipulace materiálem slisovaným do balíkù je ovšem vyvážena nutností jejich rozdružení pøi koneèném použití. Potøebu skladovacího prostoru je možno charakterizovat mìrnou hmotností materiálu. V tab. 1 je

uveden tento parametr pro hranaté a kulaté balíky a pro dva druhy øezanky, jejichž struktura je uvedena v tab. 2. Velikost èástic je zde výsledkem zpùsobu nastavení nožù v øezacím ústrojí sklízecí øezaèky. Pro možnost srovnání je v tab. 1 uveden i pøepoèet mìrné hmotnosti øezanky na materiál se stejnou vlhkostí jako je u slisovaného materiálu.

Tab.1: Mìrná hmotnost sklizeného materiálu (energetický šovík) v rùzných formách a s rùznou vlhkostí Forma

Vlhkost (%)

Mìrná hmotnost 3 (kg/m )

Mìrná hmotnost pøepoètená na vlhkost 14%, bez zmìny objemu 3 (kg/m )

Hranatý balík (1,25x0,70x1,60 m)

14

115

115

Kulatý balík (prùmìr 1,5m; šíøka 1,2m)

14

291

291

Øezanka I

24

86

76

Øezanka II

6

112

122

Tab. 2: Struktura sklizené øezanky energetického šovíku % hmotnosti Velikost (mm)

3

Øezanka I (86 kg/m )

3

Øezanka II (112 kg/m )

> 40

6,5

2,3

25 – 40

7,8

4,8

20 – 25

8,5

5,4

15 – 20

12,9

8,6

10 - 15

13,5

21,3

< 10

50,8

57,6

sušení pøi minimální spotøebì elektrické energie. Obdobné systémy, speciálnì vybudované pro sušení energetické štìpky se uvádìjí v literatuøe (Oberhuber, 1999). Øízení sušících procesù je v principu podobné jako pøi sušení pícnin, pro jejichž skladování jsou velkokapacitní seníky urèeny. Jedná se o typický provoz s rozhodovacím øídícím procesem. Ventilátory jsou zapnuty v dobì, kdy je relativní vlhkost vhánìného vzduchu do píce dostateènì nízká pro efektivní prùbìh sušícího procesu, což je dáno známými fyzikálními závislostmi (Sladký, 1985). Pro sušení øezanky energetických bylin je nutné, aby naskladnìná vrstva mìla srovnatelné hydraulické ztráty vzduchu se senem, aby bylo možné použít stávající ventilátory. Rozsah tlakových ztrát sušícího vzduchu pøi prùniku pící o vlhkosti 35 – 40% v seníku je uveden v tab. 3.

Z tab. 1 vyplývá, že struktura øezanky má znaèný vliv na její sypnou mìrnou hmotnost, a tedy i na skladovací prostor. Jemná øezanka má vyšší mìrnou hmotnost než materiál slisovaný do hranatých balíkù. Pøi jednofázové sklizni sklízecí øezaèkou je nezbytné u sklizené øezanky snížit obsah vody pod 15%. Vhodným øešením je dosoušení ve velkokapacitních roštových skladech. Výhodou tohoto øešení je možnost použití stávající technologie, tj. roštù, sušících ventilátorù a manipulaèních jeøábù. Tato technologie vyžaduje pomìrnì nenároènou úpravu. Rošty a drapák jeøábu je tøeba pøizpùsobit malým rozmìrùm øezanky, aby nedocházelo k jejímu propadávání pøi manipulaci a pøi skladování na roštech. Provoz ventilátorù je nutno optimalizovat, aby docházelo k efektivnímu

Tab.3: Rozsah tlakových ztrát sušícího vzduchu pøi prùniku pící sušenou v seníku o vlhkosti 35 až 40 % v závislosti na druhu píce v pøepoètu na 1 m výšky porostu (Sladký, 1986) Druh a stav pícniny

Hydraulická ztráta vzduchu (Pa/m)

Poznámka

Mladá tráva

60 – 100

øezaná

Starší stébelnatá tráva

30 – 60

neøezaná

Mladá vojtìška

40 – 80

øezaná

Starší stébelnatá vojtìška

20 - 50

neøezaná

55

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

nou sluneèném poèasí.

Pøi sušení energetických plodin dochází, oproti sušení pícnin, k nìkterým odlišnostem. Pro sušení píce je typické, že je tøeba ji provìtrávat i z dùvodù snižování teploty. Rovnìž dobu usušení je tøeba minimalizovat, aby nedocházelo ke zbyteèným ztrátám živin. Ventilátory jsou proto v èinnosti nejen za nepøíznivého poèasí, ale i v noci, kdy nedochází k sušení. U energetických rostlin, zvláštì u typù, které jsou sklízeny s pomìrnì nízkým obsahem vody, což je pøípad energetického šovíku, je situace odlišná. U tìchto plodin není nebezpeèí extremních zvýšení teplot v dùsledku probíhajících procesù a krátkodobì pøi èasovém odložení sušícího procesu. Sušení lze tedy provozovat pouze pøi extremnìÄ výhodných podmínkách, tedy pøi nízkých hodnotách relativní vlhkosti vzduchu, tj. bìhem dne, pøi vìtši-

Tlakové ztráty pøi prùchodu vzduchu a parametry sušícího procesu byly zjiš•ovány u øezanky I (tab. 2) energetického š•ovíku ve velkokapacitním seníku a porovnávány s parametry sena za stejných podmínek. Pro zjiš•ování tlakových ztrát bylo pou•ito speciální zaøízení vyvinuté ve VÚZT v rámci øešení výzkumných projektù (Hutla, Mazancová, 2004). Tlakové ztráty byly mìøeny pøi prùchodu vzduchu vrstvou øezanky I o výšce 1 metr. Závislost tlakových ztrát na rychlosti proudìní vzduchu je znázornìna na obr. 4. V grafu na obr. 4 je uvedena závislost ∆p = ∆p (wo) pro pøepoètenou rychlost proudìní v profilu válce mìøícího zaøízení. Závislost je rovnì• uvedena v analytickém vyjádøení, pro které je pou•ito mocninné funkce.

160 y = 1,010.6x1,5584

140 120

• p [Pa]

100 80 60 40 20 0 0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

0,35

w o [m/s]

Obr. 4: Závislost tlakové ztráty (Dp) vrstvy šovíkové øezanky 1 m na rychlosti proudìní vzduchu (w o) Z grafu na obr. 4 je zøejmé, že tlakové ztráty sušícího vzduchu pøi prùchodu vrstvou øezanky energetického šovíku jsou srovnatelné s tlakovými ztrátami sušícího vzduchu procházejícího vrstvou pícnin (tab. 3). Aplikace toho-

to zjištìní spoèívá v možnosti použití shodného uspoøádání sušícího systému vèetnì stejných ventilátorù, kterých se používá pro sušení píce, nebo tlakové ztráty tìchto materiálù jsou obdobné.

30

Režim 1

25

Režim 2 Režim 3 Režim 1

Obsah vody (%)

20

Režim 2 Režim 3 15

10

5

0 0

5

10

15

20

25

30

35

40

Poèet hodin (od 28.7. do 1.8.)

Obr. 5: Èasová závislost prùbìhu sušení šovíkové øezanky

56

45

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

Pøi zjišování prùbìhu sušícího procesu byla øezanka I o vlhkosti 24% naskladnìna na roštovém vážícím zaøízení experimentálního seníku do výše 1m. Ventilátory byly nastaveny na automatické zapínaní ve tøech režimech lišících se vlhkostí vhánìného vzduchu. Pøi režimu 1 byly ventilátory zapnuty po dobu 8 hodin, a to v dobì 8:30 – 16:30 h (SEÈ). Èas spínání ventilátorù pøi režimu 2 odpovídal èasu režimu 1 limitovaném spínáním závislém na hodnotì relativní vlhkosti venkovního vzduchu tj. vstupního sušícího vzduchu (öe < 65 %). Doba provozu ventilátorù pøi režimu 3 byla oproti dobì v režimech 1 a 2 ještì navíc limitována spínáním v závislosti na hodnotì relativní vlhkosti vzduchu vystupujícího z materiálu (öi > öe + 2 %). Bìhem sušícího procesu v jednotlivých režimech byla hodinovì mìøena hodnota obsahu vody v sušeném materiálu. Ze získaných hodnot je sestaven graf na obr. 5. Sušení probíhalo na pøelomu èervence a srpna v r. 2003, poèasí

lze charakterizovat první a druhý den jako èásteènì deštivé, tøetí až pátý den jako velmi teplé. Z grafu je zøejmý velmi podobný prùbìh snižování obsahu vody v sušeném materiálu nezávisející na režimech spínání ventilátorù. K výraznému snížení obsahu vody v materiálu došlo bìhem druhého a tøetího dne, kdy bylo sluneèné poèasí s nízkými hodnotami relativní vlhkosti vzduchu. Obsah vody v materiálu se bìhem této doby, kdy byly ventilátory v provozu, dle øídících režimù, od 12,2 do 16 h, snížil z cca 23 % pod 14 %. Na závìr lze konstatovat, že v existujících senících lze dosoušet øezanku energetických bylin s vyšším obsahem vody než je skladovací hodnota. Snížení 24 % obsahu vody v øezance na 15% lze v tìchto senících pøi vhodném poèasí dosáhnout bìhem cca 20 hodin a usušenou øezanku tam i nadále skladovat.

Literatura 1. PETØÍKOVÁ V. (2004): Podpora pìstování energetických bylin v souvislosti s ekologickým významem využívání biomasy, www.tzb-info.cz 2. PETØÍKOVÁ V. (2003): Pìstování energetických rostlin a jejich využití. Alternativní energie, (5): 24-26 3. SLADKÝ V. (1986): Výroba sena v halových senících. Metodiky pro zavádìní výsledkù výzkumu do zemìdìlské praxe. ÚVTIZ 16/1984, s. 74 4. SLADKÝ V. et. al. (1985): Manipulaèní a automatizaèní zaøízení pro halové seníky. Výzkumná zpráva. Praha, VÚZT 1985, s. 72

5. VÁÒA J. (2003): Energie z biomasy – nejdùležitìjší segment obnovitelných energií v ÈR. Alternativní energie, (5):27-39 6. OBERHUBER B., SIMADER G. (1999) Solargetrocknete Hackschnitzel. Erneubare Energie, 2, s. 26-27 7. HUTLA P., MAZANCOVÁ J. (2004): Post-drying of energy sorrel in a grate stock. Res. Agr. Eng., 50, 2004 (1), s. 15-22

Kontaktní adresa: Ing. Jana Mazancová Telefon 233022476, e-mail [email protected] Ing. Petr Hutla, CSc. Telefon 233022238, e-mail [email protected] Výzkumný ústav zemìdìlské techniky Drnovská 507, 161 01 Praha 6

57

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

BIOPLYN V ZEMÌDÌLSTVÍ Z. Pastorek Výzkumný ústav zemìdìlské techniky Praha Zemìdìlství je jedno z mála odvìtví silnì zasahujících do kolobìhu dìjù v pøírodì. Zvláštní postavení v tìchto dìjích mají organické slouèeniny syntetizované pøevážnì živými organizmy z pouze nìkolika prvkù (vodík H2, kys-

lík O2, uhlík C, dusík N2, fosfor P, síra S, doplnìných stopovými prvky). Pokud se zamìøíme na dìje, pøi kterých dochází ke konverzi biomasy využívané k energetickým úèelùm, mùžeme tyto procesy rozdìlit do tøí skupin:

Tab. 1: Zpùsoby využití biomasy k energetickým úèelùm Typ konverze biomasy termochemická konverze (suché procesy) biochemická konverze (mokré procesy) fyzikálnì-chemická konverze

Zpùsob konverze biomasy

Energetický výstup

spalování

teplo vázané na nosiè

zplyòování

generátorový plyn

pyrolýza

generátorový plyn

anaerobní fermentace

bioplyn

Odpadní materiál nebo druhotná surovina popeloviny dehtový olej, uhlíkaté palivo dehtový olej, pevné hoølavé zbytky fermentovaný substrát

aerobní fermentace

teplo vázané na nosiè

fermentovaný substrát

esterifikace bioolejù

metylester biooleje

glycerin

V zemìdìlských provozech jsou vedle energetického hlediska (získání doplòkového zdroje energie) dùležité pro rozhodování o investicích i další dva argumenty, a to získání stabilizovaného fermentovaného substrátu pro hnojiváøské úèely a zlepšení pracovního a životního prostøedí, které bude vyhovovat stále tvrdším environmentálním požadavkùm. Z uvedených tøí pohledù vychází anaerobní fermentace vlhkých organických materiálù jako nejpøíznivìjší øešení zpracování vlhké biomasy. Anaerobní fermentace organických materiálù v ÈR a v evropských zemích Pohled do historie výroby a využití bioplynu v ès. a èeském zemìdìlství ukazuje poèátek poloprovozních experimentù v roce 1956 a intenzívní státní podporu realizace referenèních zemìdìlských bioplynových stanic u již stávajících velkochovù v devadesátých letech minulého století, jakož i legislativní podporu formou vládního naøízení a rozhodování Energetického regulaèního úøadu. Ukazuje však i mezidobí, kdy se vytváøely bariéry, které zpùsobily zaostávání technického a technologického vývoje bioplynových stanic v èeském zemìdìlství a èásteènì i komunální sféøe. Co urèuje souèasný potenciál výroby bioplynu v èeském zemìdìlství Technické podmínky: Dostupný sortiment strojù a zaøízení umožòuje realizovat bioplynové stanice podle lokálních požadavkù. Problém

spoèívá v absenci referenèních objektù, jelikož øada starších pilotních projektù je za zenitem své životnosti a nejsou z rùzných dùvodù dále provozovány. Výjimky mezi nìž patøí i provoz v Tøeboni tuto skuteènost pouze potvrzují. Životnost technických zaøízení bioplynových stanic je u jednotlivých stavebních a technologických souborù rùzná, nicménì zkušenosti z tøeboòského provozu na zpracování tekutých materiálù a jindøichovského provozu na zpracování vysokosušinových materiálù jsou pøíznivìjší než se pùvodnì oèekávalo a mohou být dobrým vodítkem pro projektanty tìchto zaøízení. Tato by zdaøilá øešení bioplynových stanic je nutné doplnit o další nové typy fermentaèních zaøízení na zpracování smìsných materiálù, zaøízení kontaktního typu s recirkulací procesní kapaliny, využití fyzikálních procesù pro dosažení vysokého stupnì destrukce materiálu pøed fermentací a jeho hygienizace odpovídající pùvodu a kategorizaci materiálù. Technologické podmínky: Snaha stabilizovat výrobní programy zemìdìlských podnikù a farem umožòuje efektivnì investovat do nepotravináøských aktivit zámìrnì pìstované biomasy na orné pùdì, do úèelného využití odpadní biologicky rozložitelné biomasy ze zemìdìlské, potravináøské a komunální sféry vytváøí pøíznivé podnikatelské prostøedí pro realizaci bioplynových stanic. Zcela opaèný vliv mají nedoøešené nebo nestabilní vlastnické vztahy, výrobní programy i vnìjší podnikatelské vlivy.

58

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

Ekonomické podmínky:

Dosavadní ekonomická situace zemìdìlských podnikù a farem a nutná obnova základního strojového parku brzdila radikálnì zájem o technologii anaerobního zpracování biomasy v zemìdìlských podnicích. Stanovení minimální výkupní ceny elektrické energie získané z obnovitelných zdrojù významnì zlepšilo návratnost finanèních prostøedkù nikoliv však do té míry, aby bylo možno bez dotaèní podpory konkurovat alternativnì konvenèním zdrojùm energie. Legislativní podmínky: Pøi realizaci bioplynových stanic je tøeba respektovat právní normy a technické pøedpisy z oboru živnostenského, stavebního, energetického, plynárenského, odpadového hospodáøství, produkce organominerálních hnojiv, ochrany životního prostøedí, zemìdìlského pùdního fondu, z oboru veterinárního, vodohospodáøského atd. Od 1. kvìtna 2004 po vstupu ÈR do EU platí na celém území ÈR pøimìøenì právní soustava zemí EU, a to i v tom pøípadì, kdy právní norma EU nebyla z rùzných dùvodù implementována do právního systému ÈR. Pøíkladem mùže být Naøízení Rady a EP è. 1774 z roku 2002 týkající se vedlejších živoèišných materiálù nevstupujících do potravního øetìzce. Podmínky vytváøené státní správou: Ze strany zemìdìlského resortu byla ingerence státní správy týkající se realizace bioplynových stanic velmi nepatrná. Situace se mírnì zlepšila s pøechodem na nové druhy podpor a programù v souvislosti se vstupem ÈR do EU. Vstøícnìjší zpùsob jednání se projevil i pøi posuzování žádostí o podporu ze SFŽP. Formální podpora rozvoji obnovitelných zdrojù energie je deklarována i v „energetických programech“ státních, regionálních, podnikových.

Významnou motivací k podpoøe rozvoje obnovitelných zdrojù energie jsou mezinárodní závazky ÈR na jejich rozšíøení. Konkrétní podporu státní správy je vidìt v rozhodnutí Energetického regulaèního úøadu o minimálních výkupních cenách elektrické energie z obnovitelných zdrojù, jakož i v pøipravovaném zákonu o obnovitelných zdrojích energie. Za negativní aspekt je tøeba oznaèit to, že se nepodaøilo vytvoøit podnikatelské podmínky pro souèasné energetické „monopoly“ tak, aby mìly zájem na podpoøe rozvoje OZE. Reálné hodnocení rizikovosti souèasných energetických systémù vede ke zvýšení zájmu o OZE. Z uvedených faktù vyplývá, že nejvìtší bariéry bránící rozšiøování technologie výroby a využití bioplynu v èeském zemìdìlství jsou v jednotlivých oblastech v tomto poøadí: 1. ekonomické, 2. legislativní, 3. správní. 4. technologické, 5. technické. Následující graf a tabulka obsahuje výsledek vyhodnocení potenciálu výroby bioplynu v èeském zemìdìlství zpracovaný pracovníky VÚZT Praha, a to s výhledem do roku 2010. Teoretický potenciál je technicky nedosažitelné maximum produkce bioplynu. Technický potenciál vyjadøuje skuteènou možnou produkci bioplynu za pøedpokladu, že bude dostatek finanèních prostøedkù na realizaci nových, rekonstrukci nebo modernizaci stávajících provozù. Tuto situaci však nelze oèekávat a proto reálnou produkci bioplynu mùžeme stanovit pouze na základì výpoètu ekonomického potenciálu, který se mùže v optimálním pøípadì blížit technickému potenciálu. Reálnost tìchto prognóz a míru optimismu mùže provìøit jen èas.

Tab. 2: Pøehled potenciálu bioplynu v ÈR Potenciál využití BP teoretický potenciál

živoèišný odpad

materiál (tis.t) 3

bioplyn (tis. m ) energie (PJ)

dostupný potenciál

materiál (tis.t) 3

bioplyn (tis.m ) energie (PJ)

ekonomický potenciál

materiál (tis.t) 3

bioplyn (tis.m ) energie (PJ)

* zkratky znamenají po øádcích:

[2]

CN PM VEE

biomasa

BRKO + BRPO

celkem

CN / PM / VEE *

30 000

6 000

2 806

38 806

45 200

780 000

450 000

280 600

1 510 600

36 300

17

10

6

33

1 650

10 000

3 000

1 403

14 403

17 000

260 000

225 000

140 300

625 300

20 600

5,7

5

3

14

690

2 100

1 500

250

3 850

4 000

61 000

90 000

25 000

176 000

6 100

1,3

2,0

0,6

3,9

220

– celkové náklady (mil.Kè), – poèet pracovních míst, - výroba el.energie (GWh/rok)

59

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

35 000

31 394

30 000

20 167

20 000

TJ.r

-1

25 000

15 000

11 227 10 000

6 590

5 000

1 318

0 cz-zemìdìlství (celková spotøeba energie)

cz-zemìdìlství (motorová nafta)

cz-zemìdìlství (ostatní energie)

bioplyn (ŽV+kofermentace)

bioplyn ŽV

Obr. 1: Pøehled potenciálu bioplynu v èeském zemìdìlství (výhled do roku 2010)

[2]

Tab. 3: Potenciál biomasy pro výrobu bioplynu v 15 zemích EU Exkrementy zvíøat

Rakousko Belgie Dánsko Finsko Francie Nìmecko Øecko Irsko Itálie Lucembursko Holandsko Portugalsko Španìlsko Švédsko Velká Británie Celkem EU

[1]

Mìstské odpady

Hovìzí hnùj celkem

Praseèí hnùj celkem

Hnùj celkem

Obyvatelstvo

(1993)

(1993)

(1993)

(1993)

mil. t 25 35 22 14 211 167 6 66 80 2 48 14 53 19

mil. t 8 14 22 3 26 51 3 3 15 0,2 28 6 37 5

mil. t 32 49 44 17 238 218 9 69 95 2 77 20 89 24

125

16

887

237

Odpady celkem

Organické odpady celkem

mil. t 7,7 9,9 5,1 5,1 56,5 62,7 10 3,5 57,6 0,4 14,9 10,3 38,9 8,6

(450 kg/1 obyv.) mil.t 3,5 4,5 2,3 3,1 25,5 28,2 4,7 1,6 25,9 0,2 6,7 3,4 17,5 3,9

(30 % z celku) mil. t 1 1,3 0,7 0,7 7,6 8,5 1,4 0,5 7,8 0,02 2,0 1,0 5,3 1,2

141

57,3

25,8

1 124

348,5

156,8

V posledních letech bylo v zemích EU dosaženo významného pokroku ve výrobì a využívání bioplynu. Platí to pøe-

Prùmyslové organické Tekuté odpady odpady komunální fermentovatelné < 35 % sušiny (1990)

(100 kg/1 obyv.)

mil. t 2,3 0,7 1,3 0,1 0,6 1,8 0,6 3,4 0,02 0,3 10 0,2

mil.t 0,8 1 0,5 0,5 5,7 6,3 1 0,4 5,8 0,04 1,5 1 3,9 0,9

7,7

1

5,7

46,9

22,32

35,04

devším o Dánsku, Rakousku, Nìmecku, Švýcarsku, Švédsku, Itálii, Velké Británii.

60

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

Tab. 4: Odhadovaný potenciál výroby energie z bioplynu do roku 2020 v 15 zemích EU

Rakousko Belgie Dánsko Finsko Francie Nìmecko Øecko Irsko Itálie Lucembursko Holandsko Portugalsko Španìlsko Švédsko Velká Británie Celkem EU

Celkové množství biomasy mil. t 36,1 52,0 52,5 18,5 251,9 234,6 11,4 70,5 112,0 2,08 80,8 22,0 108,2 26,3 155,4 1 234,3

Hlavní strategie další podpory rozšiøování výroby a využití bioplynu a pøekonávání bariér se v zásadì neliší v ÈR i ostatních zemích EU a obsahuje: - zpracování programu recyklace organických odpadù s obsahem sušiny menším než 35 %, - harmonizaci požadavkù na skladování a manipulaci chlévské mrvy, - limitované hnojení dusíkatými a fosforeènými hnojivy, - zlepšování souèasných technologií, - snižování nákladù na poøizování pokrokových techno logií, - zamìøení na vývoj systémù vhodné velikosti, - výzkum a vývoj malých zaøízení, - podporu výroby elektrické energie a tepla z obnovitelných zdrojù, - vypracování BAT založených na výrobì a využití bio* plynu z organických odpadù, - výzkum bioplynu jako zdroje vodíku H2 pro pohon mobilních energetických prostøedkù a pro palivové èlánky.

Celková energie z bioplynu TWh/rok 6,1 8,8 8,9 3,1 42,7 39,8 1,9 11,9 19,0 0,4 13,7 3,7 18,3 4,4 26,3 209,0

[1]

Celková energie bioplynu PJ 22,0 31,7 32,0 11,3 153,7 143,2 7,0 43,0 68,3 1,3 49,3 13,4 66,0 16,0 94,8 753,0

Závìr Zemìdìlství a komunální sféra disponuje nejvìtším potenciálem pro výrobu a využití bioplynu vyrábìného z vlhkých organických materiálù. To platí pro všechny evropské zemì vèetnì ÈR. Energetickému využití bioplynu z biomasy je prognózovaný rozvoj v nejbližších desetiletích. Literatura 1. J. BO HOLM-NIELSEN, T. AL SEADI: Biogas in Europe a general overview. AEBiom (www.ecop.ucl.ac.be/ aebiom/main.html) Dánsko 2004 2. PASTOREK, Z.: Teoretický, technický a ekonomický potenciál výroby bioplynu v ÈR. Sborník z konference „Možnosti výroby a využití bioplynu v ÈR po vstupu do EU“. Tøeboò 2004, str. 29-31, ISBN 80-239-3713-8 3. PASTOREK, Z., KÁRA, J., JEVIÈ, P.: Biomasa – obnovitelný zdroj energie. FCC Public, Praha 2004

Kontaktní adresa: Ing. Zdenìk Pastorek, CSc. Výzkumný ústav zemìdìlské techniky Praha Drnovská 507, 161 01 Praha 6 – Ruzynì Telefon: 233 022 274, e-mail: [email protected]

61

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

VYUŽITÍ TECHNICKÉHO KONOPÍ PRO ENERGETICKÉ ÚÈELY D. Plíštil Výzkumný ústav zemìdìlské techniky, Praha

1. Úvod Technické konopí – Canabis sativa je jednoletá rostlina, používaná v prùmyslové výrobì. Je povoleno pìstovat odrùdy s THC pod 0,3 %. Pro energetické úèely se využívá z této rostliny pazdeøí, které zbývá po prùmyslovém zpracování jako odpadní produkt. Z toho se lisují brikety a pelety pro využití v kotlích malých výkonù. Technologie briketování využívá mechanických a chemických vlastností materiálù, které se použitím vysokotlakého lisování zhutòují do kompaktních tvarù bez pøídavku pojiva.

Na mechanické vlastnosti briket má znaèný vliv: 1. 2.

3.

2. Metoda Cílem výzkumu bylo zjištìní, na jakou frakci je tøeba pøipravit vstupní fytomasu, aby se daly lisovat pelety a brikety. U pelet se musí vstupní frakce pøipravit na rozmìr max. 8 mm délky. To je dáno velikostí produkovaných peletek, jejichž prùmìr bývá obvykle 60 mm. Tato velikost je dána požadavky na dopravní cesty ze skladovacího prostoru do hoøáku kotle. U briket postaèuje vstupní frakce ve velikosti èástic 100 mm. Dùležitou vlastností briket je jejich soudržnost a odolnost proti nárazu, která udává odolnost pøi dopravì. Druhým parametrem je mìrná hmotnost, což je koncentrace energie v prostoru. Vstupní vlhkost konopného pazdeøí je 8,6 %.

4.

èistota materiálu: tím se rozumí materiál bez ne èistot, kterými u fytomasy je zemina, velikost vstupní frakce: pro peletky je potøeba des integrovat vstupní fytomasu na rozmìr max. 8 mm, pro úèely lisování peletek o prùmìru 6 mm. U bri ket je potøeba mít fytomasu max. v délce 200 mm. vlhkost fytomasy: pokud fytomasa obsahuje více jak 20 % vody, tak brikety nelze lisovat, protože se rozpadají. U peletek nezávisí až tak na vlhkosti, protože než se rozdružená fytomasa dostane do pe letovacího lisu, tak se musí vlhèit. Z navlhèených peletek se ve stroji kondenzuje vlhkost a ony po stupnì uschnou. lisovací tlak: pøi zvyšujícím se tlaku roste hustota briket.

V závislosti na lisovacím tlaku byly zjištìny hodnoty hustoty a pevnosti briket. Briketa o prùmìru 65 mm je zobrazena na obr. 1. Briketovací lis HLS od firmy Briklis spol. s r.o. je zobrazen na obr. 2. Síla na porušení briket se provádí tak, že se briketa upevní do univerzálního trhacího zaøízení na bok a zatìžuje se silou do destrukce brikety.

Obr 1 Briketa z konopného pazdeøí, briketa má prùmìr 65 mm.

62

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

Obr 2 Briketovací lis

3. Výsledky Mechanické vlastnosti, kterými je hustota briket a síla, která je potøebná na porušení briket jsou zobrazeny v grafech 1 a 2.

1000

hustota briket

[kg.m-3 ]

980 960 940 920 900 880 860 840 820 800 36

37

38

39

40

41

lisovací tlak pD [MPa] Øada1

technické konopí-øezanka

Graf 1. Závislost hustoty briket na velikosti lisovacího tlaku.

63

42

43

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

síla na porušení briket F [N]

100 95 90 85 80 75 36

37

38

39

40

41

42

43

lisovací tlak pD [MPa]

Øada1

technické konopí-øezanka

Graf 2. Závislost síly, která je potøebná na porušení briket v závislosti na velikosti lisovacího tlaku. Se zvyšujícím se lisovacím tlakem roste hustota briket a síla na jejich porušení. Použité lisovací tlaky se pohybují v rozmezí od 37 do 42 MPa. Hustota briket se pohybuje v rozmezí 850 do 960 kg.m-3. Síla na porušení se pohybuje v rozmezí 82 do 96 N.

4. Diskuze

Jak se dá pøedpokládat, se zvyšujícím se tlakem roste hustota a zároveò síla na porušení briket. Mìøili jsme i standardní prodávané døevìné brikety, které mají mechanické parametry podobné jako je pazdeøí z technického konopí.

5. Závìr Z pazdeøí lze lisovat topné brikety, jejichž mechanické vlastnosti se vyrovnají použitým døevìným briketám. Tento pøíspìvek vznikl za finanèní podpory grantu è. QF 3153 s názvem: Energetické využití odpadù z agrárního sektoru ve formì standardizovaných paliv,

Literatura 1. BROŽEK M.: Briketování nekovového odpadu. In.: Sborník mezinárodní konference XIV Diamatech 2001, Univerzita Radom 2001. s. 84 – 87. ISBN 83-7204-221-7. 2. PL͊TIL, D., 2003: Mechanické zpracování pevných odpadù. Odpady, ISSN 1210-4922, roèník XIII, (èíslo 7 8), strana 23. 3.PL͊TIL, D., NOVÁKOVÁ, A., 2003: Zmenšování objemu odpadù. V. mezinárodní vìdecká konference mladých 2003. Praha, ÈZU, ISBN 80-213-1054-5. s. 167 - 172. 4. PL͊TIL, D., 2003: Briketování biomasy. Zemìdìlská technika a biomasa. Praha, VÜZT, ISBN 80-9032711-7, s. 71 - 72.

Kontaktní adresa: Ing. David Plíštil Výzkumný ústav zemìdìlské techniky, odbor využití biomasy, Krnovská 507, 161 01, Praha 6 Telefon 233022241, e-mail [email protected]

64

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

METODA MATEMATICKÉHO MODELOVÁNÍ TEPELNÝCH TRANSFORMÁTORÙ S. I. Pastušenko(1), V. S. Šebanin(1), V. A. Dubrovin(2) (1) Státní zemìdìlský ústav Nikolajev (2) Národní zemìdìlská univerzita Kyjev Velké úspory organických paliv lze v zemìdìlství dosáhnout zavedením tepelných transformátorù. Jednou z cest øešení tohoto problému je využití tepla vodních nádrží nebo hloubkových vrstev zemì. Její energie mùže za pomoci tepelného èerpadla zvýšit teplotní úroveò zdroje tepla do hodnoty, která je zajímavá pro technické úèely. Na tomto principu je pod vedením profesora J. T. Abolinše vybudováno vytápìní budov obce v Litvì. V Zaporožské oblasti se pod vedením J. N. Pèelkina využívalo zemské teploty pro vytápìní s pøipojením k síti zabezpeèení teplem pomocí tepelného èerpadla.

a II 1

2 b

III

3 IV 4

Efektivita tìchto systémù je velmi vysoká, protože v tomto pøípadì zdrojem energie je obnovitelný zdroj energie nebo odpadní teplo nìkterého technologického procesu. Tepelná èerpadla se dìlí na tøi druhy: kompresní, sorpèní a teploelektrická. Sorpèní se rozdìlují na absorpèní a adsorpèní. Na obr. 1 je zdrojem nízkopotenciální energie sluneèní záøení.

V

VII 7

g c I

VIII

X 8

9

e d

5

VI

f

h

IX

i

Obr. 1: Schéma kompresního tepelného transformátoru Ve sluneèním kolektoru a se voda pùsobením pøicházejících sluneèních paprskù zahøívá na 40 – 55 oC. Za pomoci pumpy heliobvodu c zahøátý nosiè tepla postupuje do akumulátoru b. Pøítomnost tepelného akumulátoru dovoluje využívat zaøízení i bez sluneèní radiace, napø. v noèní dobì. Pumpou g sekundárního obvodu se ohøátá voda dostává do výparníku b, kde pøedává svou teplotu vodì, která cirkuluje po obvodu. V kompresoru f se teplota média zvyšuje na požadovanou hodnotu. V kondenzátoru h se uskuteèòuje ohøev vody nebo vzduchu obíhajícího v systému vytápìní budovy nebo farmy. Komplex: výparník b, škrtící orgán e, kondenzátor h a kompresor f patøí do kompresního tepelného èerpadla, které zajišuje zvýšení teploty nízkopotenciálního zdroje (v daném pøípadì sluneèní radiace) na požadovanou hodnotu v souladu s podmínkami fungování daného systému.

Pøi uskuteènìní systémové analýzy tepelných transformátorù se obrátíme na metodiku teorie grafù. Technologické schéma systému je možné zobrazit jako graf toku G (A, Ã), kde vrcholy odpovídají prvkùm schématu a oblouky fyzickým tokùm (termodynamické parametry, toky hmoty, teploty, energie) mezi prvky [1, 2]. Pro energetické hodnocení sledovaného systému se budeme zabývat parametrickými (PPG) a exergetickými (EPG) grafy toku. Parametrický graf toku je topologickým modelem systému. Pøi sestavení PPG se vytváøí informaèní blok – schéma v souladu s technologickým schématem systému a dále se pøedává v èíselné podobì. Pøi èíselném zapisování se zvýrazní matice incidence, která reflektuje

65

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

topologický systém informaèního blok–schématu a dovoluje pøenést tyto struktury do jazyku algebry a teorie množin. Exergetický graf toku ukazuje na energetické ztráty v systému a stejnì jako PPG se mùže pøedstavit ve tvaru matice.

4

3

Na obr. 2 je uveden parametrický graf toku pro analyzované schéma termotransformátoru a odpovídající matice incidence.

IV

V

III

5

2

10

VI

II

6

1

VII 7

I II III IV V VI VII VIII IX X

1 -1 1

2 -1 1

I VIII

3 -1 1

11 8

IX

9

5

6

4

-1 1

X

7

8

9

10 1

11

-1 -1 1

-1 1

-1 1

-1 1

1

-1 1

1

Obr. 2: Parametrický graf toku a matice incidence pro schéma termotransformátoru na obr. 1 Exergetický graf a matice incidence analyzovaného systému transformátoru jsou pøedstaveny na obr. 3. Pøi skenování matice incidence pro PPG a stanovení booleovské pøemìny poèítaè automaticky vykalkuluje veškerá nezbytná data a nachází hodnoty hledaných parametrù v daném hlavním bodì celého procesního cyklu. Stejnì

Å12

Å1

Å2

I

Å3

Å4 II

Å5 III

tak matice incidence energetického grafu toku dovoluje stanovit ztráty energie na každém úseku systému a hodnotu exergetické úèinnosti systému vcelku. Mimoto je nutné zpøesnit úseky s maximální ztrátou, a proto vypracovat pro nì opatøení na zvýšení energetické efektivity termotransformátoru.

IV

Å6

Å10

V

Å7

VI

Å8

VII

Å9

Å11

66

VIII

Å13

IX

X

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

I II III IV V VI VII VIII IX X

1 -1 1

2 -1 1

3 -1 1

4

-1 1

5

6

7

8

9

10 1

11

12 1

13

-1 -1 1

-1 1

-1 1

-1 1

-1 1

1 -1

-1

Obr. 3: Exergetický graf toku a matice incidence analyzovaného termotransformátoru uvedeného na obr. 1 Pro analýzu termotransformátoru sorpèního typu budeme vycházet z jednostupòového termotransformátoru s deflegmátorem (viz obr. 4).

Obr. 4: Schéma jednostupòového absorpèního termotransformátoru a její náhradní obvod Složitost matematického modelování termotransformátorù, které se skládá z øady pøístrojù a jednotlivých procesù, nutí používat pro jejich analýzu metodu ekvivalentu pùvodního zaøízení. Za tímto úèelem je na obr. 4 pøedstaven náhradní obvod.

Jako v pøípadì analýzy kompresního transformátoru sestavíme parametrický graf toku s maticí incidence (viz obr. 5). Upozoròujeme, že tento graf je orientovaný, koneèný, bez mezních obloukù. Zmínìné vyplývá z principu práce absorpèního systému.

67

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII

1 -1 1

2

3

-1 1

-1 1

4

-1 1

5

6

7

8

9

10

11

12 1

13

1 -1 1

-1 1

-1 1

-1 1

-1 1

-1

14

-1 1

-1 1

-1

-1

Obr. 5: Parametrický graf toku a odpovídající matice incidence Na obr. 6 je znázornìn exergetický graf toku sestavený pro analyzovaný termotransformátor a jeho matici incidence. Úkol optimalizace termotransformátoru jako otázku diskrétního programování je možné pøesnì vyjádøit následujícím zpùsobem: urèit hodnotu N promìnných, které minimalizují nebo maximalizují kritérium optimalizace [5].

Z =

Z

( X, U, K,Ã ) ,

/1/

kde Z – nelineární funkce kritéria efektivity; X – vektor vstupních vnitøních parametrù systému; U – vektor vstupních vnìjších parametrù systému; K – vektor konstruktivních parametrù prvkù systému; Ö technologická topologie systému.

68

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

Å3 E15 3 Å1 Å2 Å14 ÏI ÏII ÏIII ÏIV ÏV Å12 1 2 14 4 Å18 12 Å16 Å17 Å13 Å4 ÏXII ÏVI 11 Å22 Å10 10 13 Å20 Å5 Å11 Å9 Å8 Å7 Å6 5 Å19 ÏXI ÏX ÏIX ÏVIII ÏVII 9 8 7 6 Å23 Å21 1 -1 I 1 II III IV V VI VII VIII IX X XI XII

2

3

4

5

6

7

8

9

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 1

1

-1

-1 1

-1

-1 1

1

-1

-1 1

1 -1 1

1 -1 1

-1 1

-1 1

1 -1 1

1 -1

-1

1

-1 1

1 -1

-1

-1

Obr. 6: Exergetický graf toku a patøièná matice incidence Pro tento pøípad proces optimalizace poèítá s omezeními: gi ( X, U, K, à ) { ≤ , = , ≥ } bi , i = 1, 2, ..., m X ∈ Gj ; U ∈ GK ; K ∈ Gl ;à ∈ Gp /2/ j = 1, 2, ... J; k = 1, 2, ... K;; l = 1, 2, ... L; p = 1, 2, ... P; kde Gj, Gk, Gl, Gp jsou koneèné nebo kumulativní množiny v N-rozmìrném reálném prostoru, jehož prvky jsou uspoøádané soubory N – reálných èísel. Pøi tom je nutné poèítat s tím, že pokud: množiny G jsou koneèné nebo spoèetné, úkol /1/ /2/ je úplnì diskrétní; nìkteré G jsou kontinuální, úkol je èásteènì diskrétní. Úkoly typu /1/ - /2/ patøí k celoèíselnému programování. Jak vyplývá z výše uvedeného, mùžeme definovat úkol optimalizace termotransformátoru následujícím zpùsobem;

najít z množství pøípustných øešení vyhovujících podmínkám /1/ - /2/ optimální øešení úkolu diskrétního (nebo èásteènì diskrétního) programování typu /1/ - /2/ jako úkol s celoèíselnými a booleovskými promìnnými. Za kritérium optimalizace mohou být vybrány technicko-ekonomické ukazatelé (uvedené výdaje, vlastní náklady) nebo energetické ukazatelé (napø. exergetická úèinnost). Pøi dvoukriteriálním øešení na první etapì optimalizace má smysl pøijímat jedno z technologických nebo energetických kritérií a jako druhé – jedno z ekonomických.

69

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

Literatura 1. ORE, O.: Teorie grafù. – M. Nauka, 1968. – 318 s. 2. CHARARI, F.: Teorie grafù. M.: Mir, 1973. – 300 s. 3. KAFAROV, V. V., MEŠALKIN, V. P., GUREVA L. V.: Optimalizace teplovýmìnných procesù a systémù. – M.: Atomizdat, 1998. – 192 s. 4. CLARK, P. A., HESTERBERG A.M.: Optimization for desing problems having move than one objective. Comput. and che. Eng. - +983. – 7. – p. 259 – 278

5. MOROZJUK, T. V.: Obvodové metody zvýšení efektivity energetických zaøízení cestou jejich zapojení do sestavy absorpèních teplotransformátorù. Autoreferát disertace k získání vìdeckého stupnì. – 1994. Odìsa, - 16 s.

Àí í îòàöè ÿ: Ìåòîä ì àòåì àòè ÷åñêîãî ì îäåëè ðîâàí è ÿ òåïëîòðàí ñôîðì àòîðîâ  ñòàòüå èçëàãàåòñÿ ìåòîäèêà àíàëèçà è îïòèìèçàöèè òåðìîòðàíñôîðìàòîðîâ ïðèìåíÿåìûõ â ñåëüñêîõîçÿéñòâåííîì ïðîèçâîäñòâå, íà îñíîâå ìåòîäîâ òåîðèè ãðàôîâ.

Summary: Method of thermal transformotors mathematical modeling The article is devoted to analysis and optimization methods of thermotransformers used in agriculture, on the basis of graph’s theory methods. Anotace V èlánku se pøedkládá metodika analýzy a optimalizace teplotransformátorù používaných v zemìdìlské výrobì na základì metodiky teorie grafù.

Kontaktní adresa: Ing. Sergej Ivanoviè Pastušenko, DSc. Státní zemìdìlský ústav Nikolajev, ul. Parizkoj komuni, 9, 54010, Nikolajev tel.: 380 512 341082, e-mail: [email protected]

70

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

ØÍZENÍ PRACOVNÍCH PROCESÙ EKOLOGICKÉ TECHNIKY V. A. Dubrovin, V. G. Mironenko Národní zemìdìlská univerzita Kyjev V souèasném zemìdìlství se více aktualizují problémy ekonomického a ekologického smìru. Jen za posledních 100 let se obsah humusu v pùdì zmenšil v prùmìru z 4,2 na 3 %. Množství energie, které se vkládá do pùdì pøi výrobì rostlinných produktù, se zvýšilo více než 20krát a již pøevyšuje energetický práh devastace pùdy (viz obr. 1). Skoro tøetina orné pùdy Ukrajiny je vystavena vìtrné a vodní erozi, na jejich znaèné èásti roèní ztráty orné pùdy

stokrát pøevyšují pøípustné ztráty (2 t.ha-1). Koeficient efektivity využití úrodnosti pùdy se celkem zmenšil ze 4 na 1,5 – 2krát. Pro následující zvýšení efektivity zemìdìlství má zvláštní význam racionální využití mechanizaèních prostøedkù technologických procesù a rovnìž i øešení výše uvedených problémù.

5 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0

g, kPa .100 j, % w 10, q/hà

1900 1920 1940 1960 1980 roky

Obr. 1: Ukazatele efektivity zemìdìlství za posledních 100 let

Analýza stavu problému Jedním z hlavních ukazatelù úèinnosti techniky v rostlinné výrobì je výkonnost strojnì-traktorového agregátu (MTA). Bohužel další rùst výkonnosti základních výkonnostních složek MTA se zdržuje øadou jak objektivních, tak subjektivních pøíèin. Zvýšení šíøky pracovního zábìru bylo dlouhou dobu nejvíce atraktivním smìrem zvýšení výkonnosti. Pracovní zábìr se zvyšoval (dosahuje více než 24 m) hlavnì díky nárùstu výkonu agregátu a snížení mìrného odporu pracovních orgánù. Hlavními dùvody toho, proè další zvýšení jednotkového výkonu zemìdìlského traktoru je neefektivní, jsou: •

• •

•

pøekroèený pøípustný tlak pojízdných systémù na pùdu (0,3 – 1,9 kg/cm2) pro pùdy s rùznou poèáteèní hutností a vlhkostí více než 18 %);

71

pøekroèený (viz obr. 2) pøípustný koeficient složitosti výkonu práce, který se podle údajù [1] rovná 0,31; snižuje se spolehlivost uskuteènìní technických operací v  optimálních termínech kvùli možnému selhání vysoce výkonné techniky ve srovnání s ménì výkonnou, ale kvantita neznamená více. Tomu nasvìdèuje i technické zabezpeèení zemìdìlské výroby ve vyspìlých zemích na konci 20. století (viz obr. 3); rùst ceny nové techniky pøevyšuje rùst jejího výkonu více než 2,3krát [2].

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

Známé cesty snížení mìrného odporu – vytvoøení nových pracovních orgánù s optimálními délkovými a uzlovými rozmìry, využití nových materiálù a povrchù, využití

vibrací a kmitù, pøenos na pracovní orgány maziva a elektrického pole – výraznou efektivitou se neliší.

0,32 0,31 0,3 0,29 0,28 0,27 0,26 0,25 0,24 40

80

120

160

ê.ñ.

Obr. 2: Závislost koeficientu složitosti provedení práce na výkonu traktoru Jak vyplývá z výše zmínìného a také proto, že zbyteèné zvìtšení pracovní šíøky vede k narušení procesu kopírování povrchu pole, ztížení práce, servisu a dopravy, další zvýšení pracovní šíøky zemìdìlských strojù je možné považovat za neefektivní. Rychlost pohybu zemìdìlského agregátu se omezuje dynamikou svislých pohybù pracovních orgánù strojù (pøevyšují pøípustné hranice pøi pohybu agregátu po poli s rychlostí 12 km.hod-1) a zvýšení hmotnosti agregátu. Hlavními zpùsoby zvýšení pracovní doby stroje je zvýšení doby trvání pracovní smìny, snížení ztrát na technickou obsluhu agregátu a pøejezdy naprázdno, zvýšení spo-

lehlivosti techniky. Zvýšení doby trvání smìny se omezuje zákoníkem práce a fyzickými možnostmi mechanizátora. Náklady na zvýšení spolehlivosti techniky pøi dosažení urèité úrovnì (orientaènì pøi koeficientu spolehlivosti 0,975) se prudce zvyšují. Podle údajù [2] rùst ceny dominuje nad patøièným zvýšením støedního napracování za nefunkènost zemìdìlské techniky 7,4krát. Touto cestou tradièní technické faktory zvýšení efektivity rostlinné výroby jsou prakticky vyèerpány a zátìž mechanizátora v mnohých pøípadech je na hranici jeho psychických a fyzických možností

1 20

80 p rùm ìrný vý ko n trak toru (k)

prùmìrná výmìra na 1 traktor (ha)

90 70 60 50 40 30 20 10 0 Anglie

Nìmecko

Obr. 3:

Francie

1 00 80 60 40 20 0

Ukrajina

An glie

Ukazatelé využití zemìdìlské techniky a) zátìž jednoho fyzického traktoru b) støední výkon motoru

72

Nìm eck o

Francie

Uk rajin a

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

Cíl výzkumu: Zvýšení efektivity zemìdìlství pomocí kvalitního prùbìhu mechanizovaných procesù na základì operativního øízení práce strojù. Výsledky výzkumu: Hlavní faktory technologických procesù a jejich možný vliv na efektivitu rostlinné výroby pro zajištìní kvalitního splnìní hlavních pracovních procesù jsou pøedstaveny v tab. 1. Analýza uvedených údajù ukazuje na to, že pro zvýšení

kvality práce strojù v rostlinné výrobì je nutné øešit tøi hlavní problémy: • zajistit operativní kontrolu technického stavu a pracovních procesù strojù; • øešit otázky pøesnosti øízení mobilních agregátù; • zajistit operativní øízení pracovních orgánù strojù podle racionálního algoritmu. Výsledky dokonèeného výzkumu a zavedení studie kontroly a øízení pracovními procesy zemìdìlských strojù v praxi jsou v tab. 2.

Tabulka 1: Hlavní faktory možného zvýšení efektivity rostlinné výroby

Technologický proces, Ukazatelé kvality hmot. koeficient Aplikace hnojiv aplikaèní norma homogenita 0,09 aplikace Orba

Setí

0,07

0,2

Aplikace tekutých chemikálií 0,09 Sklizeò úrody 0,22

hloubka orby zapracování rostlinných reziduí hloubka setí norma setí pøímost øádkù aplikaèní norma stejnomìrnost aplikace

Vliv kvality provedení na úrodu poloha dávkovaèe 0,37 smìr pohybu agregátu 0,32 èetnost otáèení pracovních 0,31 orgánù, atd. poloha pracovního orgánu 0,51 Hlavní faktory øízeného pùsobení na kvalitu

smìr pohybu agregátu

0,23

poloha secího orgánu poloha dávkovaèe smìr pohybu agregátu selhání a poruchy poloha dávkovaèe smìr pohybu agregátu selhání a poruchy

0,24 0,45

ztráty a poškození selhání a poruchy smìr pohybu kombajnu

Uskuteènìný výzkum dovolil urèit základní požadavky pro prostøedky operativní kontroly a øízení pracovními postupy zemìdìlských strojù, stanovit možnou elementární bázi pro praktické øešení stanoveného úkolu a vyslovit následující pøedpoklady ohlednì vývoje vytèeného smìru: • pøi nasycení technikou problém zvýšení úrovnì me chanizace se nahrazuje problémem zvýšení úrovnì mechanizace a automatizace pracovních procesù; • rychlý vývoj mikroprocesorové techniky a její zavedení do rùzných oblastí výroby pøivede k vytvoøení nízkonákladových a výkonných místních systémù operativní kontroly a øízení pracovními procesy zemìdìlských strojù a zaøízení; • objektivní inertnost (odolnost) vývoje zemìdìlství a složitost stanovení zákonù øízení výkonnosti každého konkrétního úseku pole nedovoluje v nejbližší dobì udìlat velké zrychlení zavedení lokálnì dáv-

0,22 0,37 0,32 0,31 0,73 0,08

Potenciálnì možný úèinek snížení spotøeby hnojiv na 50 – 70 % snížení spotøeby paliva do 20 % zvýšení úrody do 15 % snížení celkových nákladù o 10 – 30 % snížení ztrát obilí do 20 %

kovacích systémù zemìdìlství, ale tento proces bude stále postupným.

Závìry • •

•

73

Energetický výkon zemìdìlství se snížil za poslední století skoro 2krát. Rozpracované prostøedky operaèní kontroly a øízení pracovními postupy strojù dovolují zabezpeèit zvýšení pracovní výkonnosti do 20 %, snížit spoøebu paliva a technologických materiálù na 15 – 20 % a získat technologický efekt do 30 USD/ha. Vybavení MTA prostøedky operativní kontroly a øízení dovoluje zvýšit kvalitu technologických operací a snížit škodlivý antropogenní vliv techniky na životní prostøedí.

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

Tabulka 2: Výsledky dokonèených výzkumù a zavedení prostøedkù operativní kontroly a øízení pracovními procesy strojù

è.

Název zpracování

1. Systém základní kultivace pùdy spirálovitì 2. Systém kontroly setí semen obilovin SAK-V 3. Komplet zaøízení pro dávkovanou aplikaci umìlých hnojiv 4. Systém stabilizace postøikovacího rámu 5. Systém kontroly ztrát obilí bìhem skliznì 6. Ukazatel vlhkosti obilí 7. Zaøízení na prevenci havarijního vypouštìní oleje z hydraulickém systému kombajnu 8. Prostøedky øízení energetickými režimy práce agregátu stroje a traktorù

Novost Úroveò a místo zavedení øešení patent RF výrobní zkouška GSKTB 2032297 PO „Odesskij závod s-ch. mašinostrojenija“ patent UA pøijímací zkoušky, OAO 25890A „Závod Fregat“ mìsto Pervomajsk patent UA státní zkoušky, NPO 26861 „Chimavtomatika“ Severodoneck výrobní pøezkoumání

Úèinek zavedení zvýšení výkonnosti do 20 %

1000 karb. (ceny r.1992) na jeden systém za sezónu 16470 tis. karb. (ceny r. 1994) na jednu sadu za sezónu do 10 tis. høiven za sezónu patent UA výrobní zkouška, pokusní snížení ztrát obilovin 291184 farma IMESCH na 0,25 % „Marjanovka“ výroba malých sérií, 1200 høiven Mironovskij institut obilí (cena r. 1999) na V.M.Remesla a jiné jeden pøístroj roènì výrobní zkouška, nebyl stanovován NNC „IMESCH“

A.S.SSSR 1463536, 1583005 patent UA 49986 9. Unifikované èidla úrovnì technologických materiálù 10. Systém sestrojení patent UA kartogramù úrodnosti 49932A, pole a místnì dávkované patent UA 55667A obdìlávání

výrobní zkouška, APCH „Okabrskij“ Kijevskaja oblast

snížení ztrát paliva 15 – 20 %

výrobní zkouška, PO „AutomatikaAnalitpribor“ Sverdlovsk výrobní zkouška APCH „Promyò“ Kijevskaja oblast

nebyl stanovován

Literatura 1. LINEVIÈ, V. V.: Tarifikace práce zemìdìlských podnikù. M.Kolos, 1987, 143 s. 2. ÈEREPANOV, S. S., CHALFIN, A. M.: Problémy zvýšení technické úrovnì a spolehlivost zemìdìlské techniky. Technika v zemìdìlství – 1990, è. 6 – s. 3 - 5

74

152,6 høiven/ha (ceny r. 1997)

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

Àííîòàöèÿ: Óïðàâëåíèå ðàáî÷èìè ïðîöåññàìè ýêîëîãè÷åñêîé òåõíèêè Ðàññìîòðåíà âîçìîæíîñòü ðîñòà ýôôåêòèâíîñòè ìåõàíèçèðîâàííîãî çåìëåäåëèÿ çà ñ÷åò ïîâûøåíèÿ êà÷åñòâà âûïîëíåíèÿ òåõíîëîãè÷åñêèõ ïðîöåññîâ íà îñíîâå îïåðàòèâíîãî óïðàâëåíèÿ ðàáî÷èìè ïðîöåññàìè ìàøèí

Summary: Management of working processes of ecological technology Possibility of growth of efficiency of the mechanized agriculture is considered due to upgrading implementation of technological processes on the basis of operative working processes control. Anotace Zkoumá se možnost efektivity mechanizovaného zemìdìlství pøi zvýšení kvality uskuteènìní technologických procesù na základì operaèního øízení pracovními procesy strojù. Kontaktní adresa: Prof. Valerij Aleksandroviè Dubrovin, DSc. Národní zemìdìlská univerzita Kyjev, ul. Geroiv Oborony 15, 03041, Kyjev tel.: 38044 2678562, e-mail: [email protected]

75

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

PALIVÁØSKÉ VLASTNOSTI METYLESTERU ØEPKOVÉHO OLEJE M. Polák Èeská zemìdìlská universita v Praze

1. Úvod Z obnovitelných zdrojù mohou, coby náhrada klasických ropných paliv pro spalovací motory, být využity rostlinné oleje. Èisté, neupravované oleje však není možné, díky jejich vlastnostem, použít. Jako nejvhodnìjší úprava se jeví esterifikace nebo esterifikace + míšení s ropnou naftou. Esterifikace je konverzní proces založený na reakci rostlinného oleje s methanolem za pøítomnosti katalyzátoru. Výslednými produkty jsou glycerin a bionafta (chemicky methyl ester). Toto palivo se nazývá „bionafta 0. generace”. Vlastnosti takto upraveného oleje umožòují jeho použití v konvenèních spalovacích motorech s minimálními úpravami, nutnými zvláštì v palivovém systému. Avšak i zde existuje øada problémù s nedokonalým spalováním a s polymerizací, jež zabraòují jeho širšímu využití. Další cestou pro vyžití rostlinného oleje je míšení methylesteru (v našem pøípadì øepkového oleje - MEØO) s ropnou naftou. Vlastnosti takovéhoto paliva jsou již velice blízké vlastnostem komerèní nafty. Smìs se skládá z 30 – 36% methylesteru øepkového oleje a zbytek tvoøí pøíslušná ropná frakce a ostatní additiva dle ÈSN 65 6508. Toto palivo se nazývá “bionafta II. generace” a splòuje paliváøské a ekologiké požadavky, napø. biologickou rozložitelnost. Využívání bionafty ve standardních vznìtových motorech pøináší snížení množství emisí oxidu uhelnatého, nespálených uhlovodíkù (kyslík obsažený v palivu umožòuje dokonalejší spalování), množství nespálených uhlovodíkù a oxidù síry (bionafta obsahuje ménì než 24 ppm síry). Emise oxidù dusíku jsou nìkdy nižší, nìkdy vyšší, v závislosti na motoru a jeho provozu.

2. Material a metody Zkoušky byly provádìny na neupravovaných motorech AVIA 712.18 a ZETOR 7701 podle metodiky 13 bodového testu EHK R49 (ÈSN EN ISO 8178-4). Tento zkušební cyklus je používán u tìžkých vznìtových motorù, napø. traktorových. V prùbìhu zkoušky jsou ovìøovány parametry v 5 rùzných zatìžovacích režimech pøi støedních a jmenovitých otáèkách vèetnì 3 volnobìžných režimù. Pro mìøení bylo použito následujících mìøících pøístrojù a zaøízení: Výkonové brzdy: Elektrický víøivý dynamometr Dodávky paliva: Hmotnostní automatické palivomìry s možností pøepínání 0-50g a 0-100 g. Kouøivost: Opacimetr HARTRIGE MK3

Plynné emise: Ètyøkomponentní analyzátor NDIR INFRALYT 4000 s rozsahy: CO 0-10%, CO2 0-20%, HC 0-5000ppm, O2 0-21% Emise NOx: URAS 2T, plynový analyzátor NDIR : 05000ppm Motory: AVIA 712.18, zdvihový objem:VM = 3.595 dm3 ZETOR Z-7701, zdvihový objem: VM = 3.922 dm3 Seøizovací parametry motoru jako napø. vstøikovací tlak, úhel pøedvstøiku, odpovídaly základnímu nastavení od výrobce. Pro zkoušky byly vybrány palivové smìsi s rùzným obsahem alkoholu. jako základní a porovnávací palivo byla použita bionafta NATURDIESEL dle ÈSN 65 6508. Popis a složení jednotlivých smìsí je v tab. 1. Mìøení byla provádìna v laboratoøi Katedry automobilù a traktorù, Technické fakulty ÈZU v Praze. Pøed zahájení provozních zkoušek byly provedeny detailní analýzy všech zkoušených vzorkù paliv. Analýzy provedl Prof. Ing. Jiøí Kováø, Csc. na Katedøe chemie, Agronomické fakulty ÈZU v Praze. Na základì elementární analýzy vzorkù je možné urèit výhøevnost palivové smìsi. Další dùležité parametry jako je hustota, viskozita, destilaèní køivka, apod. byly rovnìž provedeny. Výsledky tìchto analýz jsou v tab. 1.

Výsledky mìøení Hodnocení paliváøských vlastností Základní palivo NATURDIESEL (0% alkoholu) plnì odpovídá ÈSN 65 6508, obsah MEØO je podle zákonného pøedpisu vyšší než 30%. Rovnìž tak chemické a fyzikální vlastnosti (C.F.P.P. – bod zákalu) jsou v normì. Lze øíci, že toto palivo pøedstavuje kvalitní bionaftu. Vyšší obsah ethanolu znamená snížení výhøevnosti (výhøevnost ethanolu je pouze 27 332 kJ/kg), nižší poèátek destilace a vyšší obsah vody. Chladové vlastnosti (zvláštì C.F.P.P.) jsou v normì Hodnocení motoráøských a emisnich vlastností Výsledky zkoušek vybraných výkonových a emisních parametrù motorù jsou znázornìny jako grafické závislosti jednotlivých parametrù na obsahu alkoholu. Všechny hodnoty jsou pøepoèítány na standardní atmosférické podmínky.

76

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

Tab.1.: Vybrané parametry palivových smìsí Parametr

Hustota pøi 15°C

Palivová smìs / obsah ethanolu (%)

Unit

kg/m

3

2

0%

1%

2%

4%

6%

8%

832,15

834,2

831,47

829,97

831,2

830,2

Viskosita pøi 40°C

mm /s

2,747

2,627

2,593

2,47

2,522

2,392

Výhøevnost

kJ/kg

42 134

41 955

41 780

41 444

41 125

40 822

Destilaèní køivka poèátek destilace

°C

187

79

80

76

79

79

10% bod

°C

210

198

201

191

190

190

50% bod

°C

283

269

271

270

270

295

95% bod

°C

385

345

354

339

344

343

Anilinový bod

°C

71

72

65

62

73

74

54,3

58,5

57,3

59,8

61,7

59,4

Cetanové èíslo (dle ASTM D 4737)

45,919

50,52

48,135

51,431

53,34

51,16

Èíslo zmýdelnìní (mg KOH/g)

61,720

57,063

55,677

52,964

54,981

52,332

Esterové èíslo

61,442

56,796

55,280

52,7156

54,687

52,038

32,47

-

29,21

27,86

-

27,5

0,278

0,294

0,278

0,249

0,294

0,294

ppm

267

379

267

278

1200

1600

°C

-15

-15

-17

-19

-18

-24

Bod tuhnutí

°C

-31

-34

-34

-34

-36

-38

Bod vzplanutí (dle P.M.)

°C

61

53

58

55

51

49

Dieselùv index

Obsah MEØO

%

Èíslo kyselosti (mg KOH/g) Obsah vody (dle. Carl-Fischera) Chladová kriteria C.F.P.P. (ztráta filtrovatelnosti)

Výkonové parametry

Emisní parametry

Redukovaný výkon: ani u jednoho z motorù nebyly zaznamenány významné zmìny v celkovém výkonu motoru v závislosti na obsahu ethanolu ve smìsi.

Kouøivost: vzhledem k velkému rozptylu namìøených hodnot nelze zcela jednoznaènì urèit trend této složky. V zásadì lze øíci, že kouøivost klesá se vzrùstajícím podílem alkoholu (obr. 1). A to zøejmì díky nižší viskozitì, která zapøíèiòuje lepší rozprášení vstøikovaného paliva. Obecnì je však kouøivost u motoru ZETOR zhruba polovièní v porovnání s motorem AVIA, patrnì díky vyšší teplotì spalovacího prostoru a tím i lepšího spalování

Mìrná spotøeba paliva: Byl zaznamenán pouze nepatrný nárùst mìrné spotøeby paliva se vzrùstajícím podílem alkoholu ve smìsi, což je zapøíèinìno nižší výhøevností a nižší viskozitou smìsi s alkoholem. Teplota výfukových plynù: Se zvyšujícím se podílem ethanolu ve smìsi teplota spalin mírnì klesala. Dùvodem je zøejmì vysoké výparné teplo ethanolu, které odvádí teplo ze spalovacího prostoru.

77

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

Emise CO - vážený prùmìr

Kouøivost - vážený prùmìr 18,00

14,0

AVIA

AVIA Zetor

10,0

Zetor

16,00

CO (g/kWh)

Kouøivost (H.S.U.)

12,0

8,0

6,0

4,0

14,00

12,00

2,0

10,00

0,0 0%

1%

2%

4%

6%

0%

8%

1%

Obr. 1: Kouøivost

4%

6%

8%

Obr. 2. Celkové množství CO

Emise NOx

Emise HC - vážený prùmìr

0,40

8,00

AVIA

0,30

Zetor

NOx (g/kWh)

HC (g/kWh)

2%

Koncentrace ethanolu

Koncentrace ethanolu

0,20 0,10

AVIA

6,00

Zetor

4,00 2,00 0,00

0,00 0%

1%

2%

4%

6%

0%

8%

1%

2%

4%

6%

8%

Koncentrace ethanolu

Koncentrace ethanolu

Obr. 3. Celkové množství HC

Obr. 4. Celkové množství NOx

Emise CO: V obou pøípadech byl zaznamenán nárùst množství CO se vzrùstající koncentrací ethanolu ve smìsi (obr.2). Obecnì je u motoru ZETOR množství CO vyšší než u motoru AVIA.

snížení ještì významnìjší (až 50%! v porovnání s bionaftou bez pøídavku alkoholu). Avšak s dalším zvyšování podílu ethanolu ve smìsi narùstá i množství NOx. (obr. 4)

Emise HC: Nespálené uhlovodíky vznikají podobným mechanismem jako CO. Kromì negativního vlivu na životní prostøedí však znamenají energetickou ztrátu. Spálením tìchto uhlovodíkù by se totiž zvýšilo množství tepla pøivedeného do obìhu.

3. Diskuse

Oba motory vykázaly vyšší množství nespálených uhlovodíkù se zvyšujícím se podílem alkoholu ve smìsi. Patrnì v dùsledku ochlazování spalovacího prostoru výparným teplem ethanolu (obr. 3) Emise NOx: Oxidy dusíku vznikají jako produkt oxidace vzdušného kyslíku ve spalovacím prostoru. Oxidace probíhá za zvýšených teplot a je endotermická. Výsledky mìøení této složky emisí jsou velmi zajímavé. Podstatný pokles (80% v porovnání s 0% paliv. smìsí) byl zjištìn u motoru ZETOR. Kdežto u motoru AVIA bylo toto

Výsledky experimentu jsou shrnuty a prezentovány v podobì grafických závislostí množství emise na koncentraci alkoholu v palivové smìsi. Vzhledem k velkému poètu namìøených hodnot byla celková množství emisí sumarizována pøepoètem pomocí váhových koeficientù dle metodiky EHK R49. Cílem experimentu bylo ovìøit vliv pøídavku ethanolu do bionafty. Na základì pøedchozích experimentù bylo možno oèekávat, že optimální množství je mezi 0% a 10% ethanolu v bionaftì. Mìøení byla provádìna s palivy obsahujícími 0, 2, 4, 6 a 8% ethanolu. V prùbìhu zkoušek se však ukázalo, že k významnému snížení emisí dochází již pøi malé obsahu ethanolu. Z tohoto dùvodu bylo provedeno dodateèné mìøení s 1% smìsí.

78

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

Problémem palivových smìsí je jejich stabilita z hlediska mísitelnosti jednotlivých složek. Voda obsažená v ethanolu totiž zapøíèiòuje, že alkohol pøestává být s bionaftou mísitelný. Z tohoto dùvodu je nutné do smìsi pøidávat tzv. kosolvent, který stabilitu zajistí. V experimentu byl jako kosolvent použit terciální butanol (TBA). Avšak cena této látky je pomìrnì vysoká, takže její narùstající množství zvyšuje cenu palivové smìsi. Bioethanol pro potravináøské úèely je z dùvodu odstranìní vyšších alkoholù nároèným zpùsobem rafinován. Požadavky na palivový líh však nejsou tak pøísné, takže by bylo možno pøi výrobì tuto operaci odstranit a ušetøit tak èást výrobních nákladù.

4.Závìr Na základì výše uvedených výsledkù lze øíci, že nevhodnìjší palivovou smìsí je bionafta + 2% ethanolu. Toto množství ethanolu významnì snižuje množství emisí NOx. U

motoru AVIA na 50% hodnoty namìøené s bionaftou bez pøídavku ethanolu. U motoru ZETOR je to 80% pùvodní hodnoty. Rovnìž v pøípadì kouøivosti je situace pøíznivá. Výkonové parametry jsou témìø konstantní. Nebyl zaznamenán významný nárùst mìrné spotøeby paliva. Avšak byla namìøena vyšší koncentrace nespálených uhlovodíkù se zvyšujícím se podílem ethanolu ve smìs. Z tohoto dùvodu jsou výhodnìjší smìsi s menším obsahem ethanolu, což opìt odpovídá bionaftì s 2% ethanolu. Vyšší obsah není žádoucí ani z hlediska paliváøského ani z hlediska ekonomického, protože vyšší obsah ethanolu ve smìsi znamená nárùst ceny paliva v dùsledku nutnosti pøídavku kosolventu. V porovnání s komerènì dostupnou ropnou naftou je celkové množství emisí u tìchto palivových smìsí (zvláštì s nižším obsahem ethanolu) ve všech pøípadech nižší. Tímto zpùsobem lze docílit splnìní emisních limitù i u starších typù motorù.

ABSTRAKT: Èlánek shrnuje výsledky provozních zkoušek palivových smìsí bionafty s rùznými pøídavky kvasného lihu. Provozní zkoušky byly provádìny na motorech AVIA 712.18 a ZETOR 7701. Jako výchozí a porovnávací palivo byla použita bionafta NATURDIESEL dle ÈSN 65 6508 s obsahem 30% methylesteru øepkového oleje (MEØO). Z výsledkù experimentu vyplývá, že nejvhodnìjší palivovou smìsí je bionafta s pøídavkem 2% ethanolu. Tento pøídavek významnì snižuje množství emisí NOx. U motoru AVIA na 54% a u motoru ZETOR na 88% celkového množství namìøeného s èistou bionaftou. Pøíznivých výsledkù bylo dosaženo rovnìž v pøípadì kouøivosti. Rozdíl mezi výkonovými parametry motorù u jednotlivých smìsí nebyl zaznamenán. Rovnìž nebyl zaznamenán významný nárùst mìrné spotøeby paliva. Vyšší podíl ethanolu ve smìsi však znamenal vyšší množství oxidu uhelnatého a nespálených uhlovodíkù v kouøových plynech. Z tohoto hlediska jsou výhodnìjší smìsi s menším obsahem alkoholu, což opìt odpovídá bionaftì s 2% ethanolu. Kontaktní adresa: Ing. Martin Polák Èeská zemìdìlská univerzita, Technická fakulta Katedra mechaniky a strojníctví Kamýcká 129, Praha 6 e-mail: [email protected]

79

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

KONOPÍ, EKONOMIKA A PERSPEKTIVA PÌSTOVÁNÍ V ÈR V. Sladký KPS Výzkumný ústav zemìdìlské techniky, Praha

Omezený rozsah pìstování konopí v ÈR (v souèasnosti jen na nìkolika stech hektarech v øadì podnikù), nedává mnoho možností k solidnímu stanovení nákladovosti a ekonomické výhodnosti. Urèitou pøedstavu o problému mùže však dát kalkulace pøevzatá z Nìmecka, kde se konopí pìstuje v rozsahu kolem 4 000 ha a kterou uvádí Ing. Bednáø, øeditel VÚLV, Šumperk. Pro praktické použití tìchto informací u nás je nutno uvedené údaje upravit, protože vìtšinou nákladové položky jsou v ÈR podstatnì levnìjší. Tabulka T l pøepoèítává nìmecké pìstební a výrobní náklady v EURech na Kè kursem 1 : 31,2. Vstupem do EU se však postupnì rozdíly v nákladovosti budou urèitì vyrovnávat. Údaje získané v zahranièí doplòuje i teoretická kalkulace výrobních nákladù vypracovaná ve VÚZT Praha Ruzynì, údaje o cenì konopného vlákna nakupovaného z Holandska pro výrobnu interiérù automobilù firmou Borgers, a.s., Rokycany. Ekonomiku ovlivòuje i cena pazdeøí jako paliva nebo steliva Údaje ze SRN pro tabulku T 1 pøi výnosu 6 t stonkù konopí na ha pøi 31,2 Kè/EUR: Investice na zpracovatelský závod…………3, 555 mil EUR ……………110,9 mil Kè Výkonnost tovární zpracovatelské linky….1,8 t/h…(.7 200 t/rok) z 1 200 ha Prùmìrný výnos suchých, vyrosených konopných stonkù 6t/ha ve SRN dává: èistého vlákna….….1 500 kg/ha po 0,51 EUR……765,EUR/ha…….23 868,- Kè/ha èistého pazdeøí a)…3 300 kg/ha po 0,051 EUR…..168,EUR/ha……. 5 242,- Kè/ha nebo

baleného pazdeøí b)..3 300 kg/ha po 0,229 EUR….756,EUR/ha…….23 578,- Kè/ha

b) pazdeøí jako stelivo….. 1 521,- EUR/ha………47 455,- Kè/ha Paradoxnì tak o efektivitì pìstování a zpracování konopí ve SRN rozhoduje zpùsob zpracování a využití konopného pazdeøí, které dosahuje v našich cenách 1,6 Kè/ kg jako surovina pro papírny nebo palivo, nebo až 7,- i více Kè/kg jako podestýlka pro domácí zvíøata v rùznì velkém balení. Z údajù vyplývá, že se ze 6 tun sklizených stonkù konopí vyrobí 4,8 t užitných výrobkù a mìlo by zbývat 1,2 t doplòkovì využitelných odpadù. Z vìtší èásti se však tady jedná o blíže nespecifikované ztráty pøi zpracování a odrol. Zpùsob jejich využití, na pøíklad jako paliva, se neuvádí. Podrobnìjší pøehled nákladovosti výroby konopí v Nìmecku uvádí tabulka T l. Z tabulky 1 vyplývá, že v Nìmecku jsou náklady na pìstování a sklizeò konopí na jedné stranì a na jeho zpracování v tírnì na stranì druhé pøibližnì stejné. To bude smìrodatné i pro naše výpoèty, protože pøesnìjší ekonomiku tírenského zpracování u nás pro nedostatek podkladù nebylo možno vypracovat. Tírna v Kácovì zatím konopí nezpracovává. Ekonomika pìstování konopí v Èeské republice Výzkumný ústav zemìdìlské techniky, odbor technologie a ekonomiky Praha – Ruzynì, vypracoval vzorové technologické postupy a ekonomiku pìstování a skliznì prùmyslových a energetických rostlin a z nich uvádím tabulku T 2 s výsledky ekonomické analýzy nákladovosti pìstování konopí v ÈR pøi uvažovaném výnosu suchých, vyrosených stonkù 10 t/ha, (prùmìrná výnosnost konopí na pozemcích sledovaných podnikem AGRITEC, s.r.o, Šumperk byla v posledních létech kolem 12 tun suché hmoty po hektaru).

(Cena l kg vlákna z tírny ve SRN ….. 0,51 EUR/kg …….15,9 Kè/kg) Hrubý finanèní výnos z hektaru konopí podle zpùsobu využití pazdeøí: a) pazdeøí jako palivo …… 933 EUR/ha……….29 110,- Kè/ha

80

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

Tab. 1:

Výrobní náklady konopí a konopného vlákna v Nìmecku v roce 2000

Výrobní operace

Náklady ( EUR/ha)

Prostý pøepoèet

I. Pìstování a sklizeò Osivo

162,4

Pøíprava pùdy, setí

125,-

5 067,3 900,-

Hnojivo a hnojení

110,-

3 432,-

Seèení, krácení a obracení stonkù

125,-

3 900,-

Sbìr a lisování stonkù, odvoz

120,-

3 744,-

Pachtovné

125,-

3 900,-

Uskladnìní

60,-

1 872,-

Celkem pìstebnì-výrobní náklady

945,-

29 484,-

II. Zpracování v závodì- tírnì Mzdy a ostatní osobní náklady

300,-

9 360,-

Všeobecná režie

90,-

2 808,-

Odpisy tírenské linky

275,-

8 580,-

Elektrická energie

75,-

2 340,-

Úroky z úvìrù

65,-

2 028,-

Vedlejší náklady

90,-

2 808,-

Expedice

65,960,-

2 028,29 952,-

Celkem zpracovatelské náklady III. Celkové výrobní náklady na vlákno a pazdeøí a tržby

1 905,-

59 436,-

Tržba za jakostní vlákno (prùmìr)

765,-

23 868,-

Tržba za balené pazdeøí (prùmìr)

582,1 343,-

18 158,42 026,-

663,-

20 686,-

Náklady celkem

Tržby celkem + Dotace na výrobu i zpracování IV.Celkové pøíjmy V.Spoleèný hrubý zisk pro pìstitele i zpracovatele pøi dotaci VI. Spoleèná ztráta pro pìstitele i zpracovatele pøi absenci dotace

2 006,-

62 712,-

101,-

3 275,-

562,-

81

17 410,-

(Kè/ha)

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

Tab.2: Orientaèní pìstebnì-výrobní náklady stonkù konopí v Èeské republice UKAZATEL

JEDNOTKA

NÁKLADY

Organická hnojiva

Kè/ha

765,-

Prùmyslová hnojiva a vápno

Kè/ha

2 796,-

Osivo

Kè/ha

6 600,-

Chemické pøípravky

Kè/ha

-

Pøímý materiál celkem

Kè/ha

10 161,-

Mechanizované práce, traktory, náøadí

Kè/ha

4 281,-

Ostatní variabilní náklady

Kè/ha

428,-

Variabilní náklady celkem

Kè/ha

14 872,-

Nájemné za pùdu

Kè/ha

350,-

Danì

Kè/ha

410,-

Odpisy strojù

Kè/ha

1 999,-

Odpisy a opravy staveb

Kè/ha

670,-

Úroky z úvìrù

Kè/ha

600,-

Podniková režie

Kè/ha

638,-

Fixní náklady celkem

Kè/ha

4 667,-

Celkové pøímé pìstebnì - výrobní náklady (bez dotace)

Kè/ha

19 539,-

Výnos vyrosených stonkù

t/ha

10

Potøeba lidské práce

h/ha

7,3

Náklad na jednotku výroby

Kè/t

1 954,-

Komentáø k tabulce 2 : Pøi výnosu 10 t/ha èiní pìstebnì výrobní nálady necelé 2 000 Kè/t, pøi stejném výnosu by èinily tyto náklady v Nìmecku cca 4 100 Kè/t, tedy asi dvojnásobek. Ve stejné relaci zùstávají i zpracovatelské náklady, které budou ÈR èinit také asi 2 000 Kè/t. Pøi pøedpokládaných dotacích ve výši 4 000 Kè/ha se pìstebnì výrobní náklady snižují na cca 15 000 Kè/ha a na 1 500 Kè/tunu. Pøídavné dopravní náklady do tírny a urèitý nezbytný zisk a danì mohou o zvýšit tuto pìstitelsko - výrobní cenu, ale zpracovatelský podnik LENKA, s.r.o. v Kácovì byl ochoten vykupovat dobøe vyrosené konopí za cenu až do 2 000,- Kè/t, což pro zemìdìlský podnik by mohla být cena již celkem rentabilní, zvl᚝ pokud bude mít èasem k dispozici levnìjší osivo, vhodnou mechanizaci na sklizeò a dostateèný rozsah pìstování pro její využití ve svém podniku, pøípadnì v okolí. Z 10 tun vyroseného konopí lze vyrobit: 2,5 tuny jednotného vlákna v hodnotì až 37 500 Kè/ha pøi 15 Kè/kg, ale spíš jen v hodnotì 30 000 Kè/ha pøi cenì 12,- Kè/kg a

6,5 tuny pazdeøí pøi cenì 1,5 Kè/kg od 9 750 Kè/ha v hodnotì paliva až do 33 000 Kè/ha pøi cenì 6,- Kè/kg baleného pazdeøí. 2 tuny zbývající hmoty pøedstavují urèité ztráty, ale nejménì 1 tunu spalitelného materiálu v hodnotì 1 000 Kè/ha. Závìry k  pìstování a zpracování konopí na vlákno v ÈR: Pøi výnosu 10 tun suchých, vyrosených stonkù z hektaru budou èinit pìstebnì –výrobní náklady pøibližnì 20 000, Kè/ha a pøibližnì stejnì tak i zpracovatelské náklady, (nebo prùmyslová tírna je zaøízení zatím velice nákladné). Celkem pøibližnì 40 000 Kè/ha, tj. 4 000 Kè/tunu. Otázkou je, zda z tohoto množství bude možno 2,5 t takto vyrobeného vlákna prodat za cenu kolem 15 000 Kè/t, jak je obvyklé v cizinì, zda bude odpovídat jakostním požadavkùm vzhledem k malým zkušenostem s pìstováním a zpracováním konopí. Spíše je tøeba uvažovat s cenou kolem 12 000 Kè/tunu použitelného, jednotného (neuspoøádaného) vlákna.

82

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

Podnik BORGES, a.s. Rokycany zatím pro výrobu interiérù pro osobní automobily dováží holandské konopné vlákno za cenu kolem 18 000 Kè/t, ale dostává nabídky z Litvy na dodávky lnìného vlákna se stejnou použitelností v cenì kolem 12 000 Kè/t. Názory odborníkù se shodují na tom, že cena konopného vlákna k technickému využití by mìla být obdobná, tj. nižší než je cena èeského lnìného vlákna, která se pohybuje kolem 15 000 Kè/t. Pøi cenì l2 000 Kè/t vlákna a 1 500 Kè/t pazdeøí by se potom výnos 10 tun vyrosených stonkù z hektaru zhodnotil pøibližnì následovnì: 2,5 tuny vlákna………….….30 000,- Kè/ha 6,5 tuny pazdeø텅………. 9 750,- Kè/ha 1,- tuna spalitelný odpad….. 1 000,- Kè/ha 10,- tun celkem…………….40 750,- Kè/ha Ze zhodnocení vyplývá, že bez dotace je pìstování konopí i pøi relativnì vysokém výnosu 10 tun suchých konopných stonkù z hektaru (v roce 2003 byl prùmìrný výnos Nìmecku 6 t/ha) je pìstování konopí v ÈR na samé hranici ztrátovosti, nebo v pøedchozích výpoètech nebyly uvažovány nìkteré náklady charakteru režií, nìkteré rizikové faktory a nutnost dosažení nezbytného zisku. (Farmáø Ing. Benedikt, Kladno uvádí celkovou ztrátu 30 000,Kè v roce 2003 pøi 10 ha rozsahu pìstování, tj. 3 000 Kè/ ha ). Èerného Petra však u konopí tak drží pazdeøí, které pøi výhodném zpùsobu zpenìžení mùže zajistit pøi pìstování a zpracování konopí dostateènou rentabilitu. Navíc jsou tu ještì možnosti v pøíštích létech získat dotace z rozpoètu ÈR i z fondù EU, se kterými se dá poèítat v pøibližné výši asi 4 000 Kè/ha. Ekonomika pìstování konopí na semeno Pìstování konopí na semeno (sklizeò v záøí) je dvojího druhu: l. na uznané semeno k setí u pìstitelù, (cena až 40 Kè/kg pro monopol AGRITEC), 2. na zrno jako krmivo nebo k prùmyslovému zpracování (cena do 20 Kè/kg). Pro bìžnou zemìdìlskou praxi pøichází v úvahu vìtšinou jen druhá možnost s realizaèní cenou 20 000 Kè/tunu konopného zrna. Uznané osivo zajišuje u vybraných pìstitelù jen výsadní prodejce Agritec, s.r.o. Šumperk. Výnosy zrna se však pohybují zpravidla v rozmezí 350 kg/ha ( v roce 2003) do 600 až 800 kg/ha (v roce 2002). S ohledem na zpùsob skliznì zrna sklízecí mlátièkou, která probíhá zpravidla od poloviny záøí, dochází ke ztrátám na zbylých stoncích ve výši až 30%, nehledì na to, že kvalita stonkù tím i vlákna je nižší než pøi optimální sklizni stonkù na vlákno v polovinì srpna. Problémy nastávají zejména se sušením stonkù na øádcích po vyrosení, které se vzhledem k poèasí opožïuje, což má vliv nejen na kvalitu stonkù, ale i na ztráty ze zdržení následných polních prací. Sta-

lo se, že se stonky po sklizni semene ani nestaèily sklidit a musely se po rozdrcení zaorat. Pøi pìstování a sklizni konopí na semeno se sice snižuje asi na polovinu náklad na osivo o cca 3 300 Kè/ha, (seje se na širší øádky), ale snižuje se i výnos stonkù nižší hustotou setí a vlivem klimatických pomìrù na 4 až 6 tun z hektaru. Zároveò nelze oèekávat stejný výnos kvalitního vlákna za cenu kolem 15 Kè/kg. Naopak pøibude náklad na kombajnovou sklizeò ve výši kolem 2 100 Kè/ha, pøípadnì i náklad na desikaci, která se osvìdèila. Náklad na odvoz zrna je v daném kontextu opomenutelný, nebo se jedná o množství, které najednou snadno odveze z 10 ha jeden nákladní automobil. Náklady na následnou sklizeò stonkù zùstanou asi pøibližnì stejné jako pøi sklizni na vlákno, i když se zdá, že by mohly být nižší. Pìstebnì-výrobní náklady se sníží z cca 19 500 Kè/ha o cca 3 300 Kè/ha (osivo) na cca 16 200 Kè/ha, ale zvýší o cca 2 l00 Kè/ha za kombajnovou sklizeò na cca 17 300 Kè/ha. Pøi tržbì za semeno v rozsahu od 7 000 Kè/ha ( 0,35 t/ ha x 20 000 Kè/t) až do 12 000 Kè/ha ( 0,6t/ha x 20 000 Kè/t) a tržbì za stonky v cenì od 6 000 Kè/ha (4t/ha x 1500 Kè/t) do 9 000 Kè/ha (6 t/ha x 1500 Kè/t) se pøíjem z jednoho hektaru konopí pìstovaného na semeno s doplòkovým prodejem stonkù bude pohybovat v rozmezí od 13 000 Kè/ha (7 000 + 6 000 Kè) do max. možných asi 21 000 Kè/ha ( 12 000 + 9 000 Kè/ha). Pøedpokládá se nižší cena za stonky sklízené v záøí v porovnání s cenou za stonky sklízené v srpnu. Pìstování konopí na semeno bude pro vìtšinu podnikù v ÈR rizikovou záležitostí z pìstebního i ekonomického hlediska a bude tudíž omezeno jen na jižnìjší oblasti zaruèující vysoký výnos semene a dostateènì vhodné podmínky pro sklizeò stonkù v požadované kvalitì i v záøí. Lepší situace bude pøi pìstování semene jako osiva. Možnosti zlepšení ekonomického efektu pìstování konopí Pøi sklizni konopí na vlákno v dobì jeho nejvìtšího biologického vývinu (polovina srpna) je možné oddìlit vrcholovou èást stonkù samostatným sklízeèem nebo první lištou sklízeèe stonkù se soustavou žacích lišt zvl᚝ do vedle jedoucího vozu a zpenìžit ji podstatnì výhodnìji v prùmyslu léèivých rostlin nebo nápojù. Pro výrobu netkaných textilií používaných v automobilovém prùmyslu a pro papírenský prùmysl bude možno snížit zpracovatelské náklady použitím jednodušších a levnìjších separátorù vláken a pazdeøí, než jsou nákladné bìžné tírenské stroje nezbytné pro pøípravu vlákna pro textilní výrobu. Vyvíjí a zkouší se funkèní model separátoru z Jihoèeských strojíren, Èeské Budìjovice – Homole podle konstrukce Hévra a Benedikta. Toto zaøízení by mìlo pracovat v mobilním provedení pøímo u pìstitelù stejnì jako balièky pazdeøí pro podestýlku domácích zvíøat. Bude tak možno lépe využít volných objektù na

83

Zemìdìlská technika a biomasa 2004 zemìdìlských závodech s nižšími odpisovými sazbami pøímo u skladù pìstitelù, snížit dopravní náklady, zvýšit zamìstnanost na venkovì atd. Hlavním ekonomickým faktorem je však zajištìní vysokého výnosu stonkù výbìrem nejvhodnìjších pozemkù, intenzifikací pìstování, dostateèným hnojením, pøípadnì závlahami (i napø.hnojivovým stabilizovaným fugátem z bioplynových stanic) a použitím kvalitního, pøípadnì i novì vyšlechtìného a levnìjšího osiva v ÈR). Také by se mìla øešit dnešní vysoká cena osiva. V oblasti sklizòové techniky dojde urèitì ke dokonèení vývoje sklizòových strojù, a to s vlastnostmi, které v prvé øadì zajistí pokládat nakrácené stonky konopí v optimálním stavu pro rosení, sušení, obracení a sbìr. Zda jednou bude požadováno i dlouhé, rovnané konopné vlákno je otázka. Kdyby k tomu došlo, muselo by dojít k vývoji nového, speciálního sklizòového stroje (snopkovaèe) a navazující technologie zpracování, která by se mohla v nìkterých pøípadech pøenést z pole „pod støechu“. To by umožnilo zpracovat stonky v tírnì na cennìjší „dlouhé“ vlákno požadované pro textilní zpracování. Také lze oèekávat, že biologicko-chemický výzkum pøispìje ke zlepšení a urychlení procesu rosení stonkù. Potøebné akce se neobejdou bez nìkterého zpùsobu finanèní pomoci v rámci grantù a strukturálních fondù s ohledem na souèasnou finanèní nedostateènost zemìdìlských podnikù. Dostane-li pìstování v ÈR zelenou, což záleží nejen od politické vùle vlády (MZE, MMR a MPO), ale hlavnì od trvalého zájmu potenciálních odbìratelù, mùže konopí hrát èasem významnou roli v oblasti náhrady nadbyteèné výroby potravin na zemìdìlské pùdì, rozvoje zamìstnanosti na venkovì, v prùmyslu a energetice i v oblasti výzkumu a vývoje. Tomuto vývoji a výzkumu by mohly pomoci urèité dotace z rozpoètu ÈR a èasem i od Evropské Unie v rámci mezinárodní spolupráce.

bulka T 3. Prognóza rozsahu pìstování konopí Èeské republice po roce 2004 Formálnì z hlediska právních a rostlinolékaøských pøedpisù ani z hlediska ochrany pøírody nestojí rozvoji pìstování konopí u nás v uvedeném rozsahu nic v cestì. Jediným omezením mùže být pouze nezájem potenciálních odbìratelù, kteøí v souèasné dobì využívají pro urèité druhy výroby naše lnìné, nebo spíše dovážené lnìné a konopné vlákno a i do budoucna tento import budou nebo nebudou ochotni naším konopným vláknem nahrazovat. Rozhodování budou jistì ovlivòovat problémy technologického i ekonomického charakteru, to znamená nutnost uskuteènìní urèitých zmìn v technologii zpracování a porovnávání cen našeho konopného vlákna s vláknem lnìným a cenou dovážené suroviny. Znaènou pøekážkou potøebného rozvoje v souèasné dobì je jednak vysoká cena osiva, jednak absence vhodné mechanizace na sklizeò a zpracování, nehledì na obecný negativní názor na konopí vùbec. V souvislosti s „krystalizací“ názorù na využívání konopného vlákna (zejména v oblasti prùmyslu,) se vytváøí nìkolik center, která by mohla zpracovávat podle posledních odhadù 5 000 až 7 400 tun konopného vlákna roènì, pøedevším ve formì koudele (jednotného vlákna) pro netkané materiály a kvalitní papír, pøípadnì i 2 000 až 2 600 tun dlouhého vlákna pro textilní využití, pokud se vhodné vlákno u nás podaøí vyrobit. Poslednì uvedené množství tohoto vlákna by mohlo nahradit asi 50 % dosud dováženého lnìného vlákna. O tom svìdèí následující tabulka T 3 uvádìjící prognózu výroby a užití konopného vlákna v ÈR. Konopné pazdeøí i když je s pøedpokládanými 20 000 až 29 600 tunami za rok je sice objemovì závažnìjší než vlákno, tolik starostí nevytváøí, nebo v krajním pøípadì se spotøebuje jako stelivo nebo palivo za slušnou cenu bez vìtších problémù.

Øádovì se mùže v Èeské republice jednat o výmìru (ale dobré) zemìdìlské pùdy v rozsahu od 5 000 až do 10 000 ha, na kterých by se konopí mohlo pìstovat, jak uvádí ta-

Tab. 3: Prognoza spotøeby konopných vláken a pìstebních ploch konopí v ÈR po roce 2004 Potenciální zpracovatel

Výrobek

Borgers, Rokycany Faurecia Tábor

Interiéry aut

Lecotex, Interiéry aut

Množství vlákna (t/r)

Plochy pìstování (ha) podle výnosu vlákna (2,- t/ha) (1,2 t/ha)

Region pro pìstování

600 - 1000

500

až

830

Západní Èechy

300 - 500

150

až

430

Jižní Èechy

Reiter CZ Choceò

Interiéry aut

300 - 500

150

až

430

Východní Èechy

Juta,Technolen Turnov,Olomouc

Pytlovina,lana plachty

500 - 800

250

až

670

Východní Èechy

Olšanské papírny

Cigaret. papír

3000-5000

1 500

až

4 170

Vysoèina,Morava

Lenka-Kácov Pøádelny Jednotné vlákno, 2000-2600 pøíze

1 000

až

2 170

Støední Èechy, Morava

3 550

až

8 700

Èeská republika

Celkem

6700 10400

až

84

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

Poznámka:

Prvních pìt zpracovatelù mùže využívat jednotné vlákno (koudel), pøádelny (zpravidla døíve jen dlouhé, („rovnané“) vlákno, nové technologie však zpracují i rouno - jednotné vlákno metodou „kotonizace“.

Obr.1: Porost konopí „BENIKO“ v okolí Telèe, pìstitelka Kudrnáèová

Oblasti pìstování konopí by mìly být soustøedìny v blízkosti zpracovatelských závodù, kterých, jak uvádí tabulka 3 by mìlo být nejménì 5 až 6. Kapacity tìchto podnikù budou zpøesnìny v budoucnosti, pøedpokládá se však, že nejménì ètyøi by mohly být zøízeny v zemìdìlské oblasti v centru pìstování a mìly by konopné, vyrosené stonky vypìstované v blízkém okolí zpracovávat na krátké vlákno – koudel a rùznì využitelné pazdeøí.

Obr.2: Èeská „farmáøskᓠtírna vyroseného konopí systém Benedikt – Hévr.

Obr.3: Ideové schéma „farmáøské“ tírny vyroseného konopí ze SRN Literatura: 1. KOVÁØOVÁ M. a kol.: Ekonomika pìstování a využití nepotravináøských plodin. VÚZT 5/2002. 2. BEDNÁØ M.: Perspektiva lýkových vláken v ÈR. Semináø MPO Trutnov 2003. 3. SLADKÝ V.: Konopí, šance pro zemìdìlství a prùmysl. ÚZPI 1/2004.

Kontaktní adresa: Ing. Václav Sladký, CSc, KPS Výzkumný ústav zemìdìlské techniky, Drnovská 507, 161 01 Praha 6 Telefon 233022275

85

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

BIOENERGETICKÉ SUROVINY – LOGISTIKA A VÝROBNÍ TECHNOLOGIE J. Souèek Výzkumný ústav zemìdìlské techniky, Praha Zemìdìlství má dnes z celospoleèenského hlediska v Èeské republice, bohužel, nízkou prestiž. Èinnosti a vìdní obory s ním související jsou vìtšinou podceòované, avšak implementace teoretických poznatkù v zemìdìlství patøí mezi nejobtížnìji øešitelné úkoly. Oblast logistiky nevyjímaje. Bioenergetické suroviny rostlinného pùvodu (dále jen BES), které lze využít jako biopaliv, nelze ve vìtší míøe používat v surovém stavu. Tyto suroviny nelze dlouhodobì skladovat pro vysoký obsah vody, místa získávání surovin (pole, les, odpadní suroviny ze zpracovatelských závodù) se vìtšinou neschodují s místy zpracování ani s místy využívání, což má za následek nutnost pøepravy. V surovém stavu mají nevhodné manipulaèní a dopravní vlastnosti, protože jsou znaènì nehomogenní, nestejnomìrné z hlediska velikosti èástic a mají nízkou energetickou hustotu. Z tìchto dùvodù vyplývá, že produkce bioenergetických surovin je nároèná na organizaci v èasové rovinì i v prostorovém uspoøádání øetìzcù od zdroje na místo spotøeby.

1. Úvod Správné logistické zabezpeèení procesu je základní podmínkou správné funkce celého systému. To platí ve všech oblastech kde je potøeba sladit prostorové uspoøádání a tok materiálu (pøípadnì informací) v èase. Pøi letmém pohledu do historie lze lehce vyjmenovat nìkolik událostí, kdy mìlo špatné logistické øešení negativní, nebo pøímo katastrofální následky pro toho, kdo logistiku podcenil. Zdecimování Napoleonovy armády pøi tažení do Ruska. Nedostateèné, nebo témìø nulové zásobování potravinami, obleèením a pící mìlo za následek, že z 200 000 Napoleonových vojákù se z Ruska vrátilo asi 15 000. Bitva u Stalingradu. Odøíznutí nožnosti pozemního zásobování Nìmeckých armád. Letecké zásobování nestaèilo. Ze souèasnosti jmenujme situaci kdy se armáda USA zastavila na 24 hodin v postupu na Bagdád, protože vázla dodávka paliva! Logistika v Èeském zemìdìlství je vìtšinou øešena jako souèást problematiky dopravy, manipulace (Trnobranský, 2003; Syrový a kol., 1983; Syrový, 2003; Strouhal, 1982) nebo skladování (Dašek, 1972;). Logistika jako samostatný vìdní obor je v odborné literatuøe vztahována k jiným oblastem (systémy skladování a zásobování, sítì prodejcù a servisù výpoèetní techniky, automobilù, strojù a zaøízení, dopravní systémy atd.). V tìchto oborech lze dobøe definovat vlastnosti produktù a možnosti výrobních,

dopravních, manipulaèních a zpracovatelských technologií. Znalost tìchto vlastností je základní podmínkou správného logistického øešení. V  pøíspìvku se pokusím definovat možné alternativy øetìzcù pøi zpracování bioenergetických surovin do formy pevných biopaliv a nìkteré dùležité faktory, které jsou pro tento obor specifické.

2. Podklady pro sestavování logistických øetìzcù - technologické postupy skliznì a produkce BES K produkci pevných biopaliv se jako suroviny používají stébelniny a døeviny. Stébelnatá biomasa se u nás pìstuje ve všech výrobních oblastech, V jednotlivých oblastech jsou rozdílné klimatické i pùdní podmínky a to ovlivòuje dobu i zpùsob skliznì (Neubauer, 1989). Ke sklizni stébelnaté biomasy jsou k dispozici rùzné postupy. Výhodou sestavování technologických linek pro energetickoprùmyslové využití stébelnaté biomasy je možnost využití standardní techniky. Technologie skliznì, zpracování, konzervace a skladování je známá z jiných produkèních oblastí zemìdìlské výroby. Zavedení stébelnatých plodin do systému distribuce nosièù energie naráží na potøebu manipulace s velkými objemy biomasy na jednotku energie. Èasto využívanou formou úpravy je proto lisování. Zhutnìní biomasy se jeví jako klíè k usnadnìní manipulace, dopravy, skladování i finálního využití. Navíc pøedstavuje urèitou cestu pro zavádìní pevných biopaliv s jednotnými vlastnostmi, které jsou pøíznivé pro jejich normalizaci a tím i dodržení potøebné kvality. Vedle lisování stébelnin do balíkù je alternativa lisování stébelnin do formy briket, paketù nebo pelet. Technické a logistické pøednosti lisovaných materiálù jsou zøejmé, jejich výroba je ale spojena se zvýšenými energetickými a materiálovými vklady. Pro sklizeò stébelnin v suchém stavu, je nejèastìji užívaná alternativa s využitím balíkovacích lisù na hraholovité pøípadnì válcové balíky ve druhé fázi skliznì. V první fázi skliznì jsou oddìlena semena nebo celé vrchní èásti rostlin. První fáze skliznì je zpravidla provedena sklízecí mlátièkou se zvednutým žacím válem nebo pomocí stripperù. Lis pak sbírá materiál ze øádku. Další alternativa skliznì je využití sklízecí øezaèky nebo sklízecího lisu. Pøi této alternativì lze materiál sbírat ze øádku nebo sklízet nastojato pomocí žacích adaptérù. Výstupní materiál je v pøípadì využití sklízecí øezaèky dopravován do dopravních prostøedkù s velkoobjemovými ložnými plochami a odvážen ve formì øezanky na místo skladování.

86

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

V pøípadì využití sklízecích lisù má výstupní materiál nejèastìji formu velkoobjemových balíkù. Lisované balíky padají na pozemek odkud jsou pak pomocí nakladaèe, manipulátoru nebo hydraulické ruky naloženy na dopravní prostøedek a odvezeny na místo skladování. Velké samojízdné sklízecí lisy mohou být vybaveny pøívìsem na pøibližování balíkù. Balíky pak nepadají na zem ale jsou pøibližovány na kraj pozemku. Ménì èasto má výstupní materiál formu malých balíkù, paketù, briket nebo pelet. V tìchto pøípadech je nakládán slisovaný materiál pøímo na dopravní prostøedek a odvážen na místo skladování. Pøi využití sklízecích øezaèek nebo lisù lze provádìt sklizeò jednofázovì. Vlastní sklizeò zaèíná pøi dosažení tzv. technologické zralosti (Neubauer, 1989). Vhodný obsah vody pøi sklizni je pøibližnì 17 %. Tato hodnota je vhodná pro skladování a následné úpravy (sbìr, lisování, rozmìlòování, rozdružování, možnost dosoušení). Zároveò jsou vytvoøeny pøíznivé pøedpoklady pro energetické zhodnocení s vysokou úèinností pøi nízkém zatížení životního prostøedí škodlivými polutanty. Z tìchto dùvodù urèuje obsah vlhkosti, pokud to poèasí dovoluje, èasový okamžik skliznì. V pøípadì zvýšeného obsahu vlhkosti je tøeba materiál dosušit. Dosoušení materiálu lze realizovat: -

uložením pokosu na øádku s pøípadným obracením a shrnováním ve skladu s aktivním provzdušòováním v sušárnì kombinací více zpùsobù Všechny tyto alternativy pøedstavují energetické a materiální vstupy. Naopak manipulace s nadmìrnì vysušeným materiálem znamená vyšší ztráty odrolem. Stébelnaté materiály mají nízkou mìrnou hmotnost. Jejich pøeprava je v porovnání napøíklad se stavebními materiály ménì efektivní a nákladnìjší, protože velikost ložného prostoru dopravních prostøedkù je omezena pøedpisy o provozu na pozemních komunikacích. Dopravní prostøedky jezdí pøi dopravì stébelnatých materiálù vytížené na 20-50%. Pøi dopravì zhutnìných materiálù dochází k zefektivnìní zvýšením mìrné hmotnosti. Pro úèely skladování lze využít standardní zaøízení pro skladování zemìdìlských produktù napø. zastøešené zpevnìné plochy. Výhodná alternativa je skladování s možností aktivního provzdušòování. Využívání døevnaté biomasy k energetickoprùmyslovým úèelùm je tradièní zpùsob zhodnocení pøírodních surovinových zdrojù. Díky stále se zvyšující potøebì se vyvíjí i technika a technologie potøebná pro její sklizeò (tìžbu) a následné zpracování. Technologické postupy skliznì se liší podle zpùsobu pìstování døevin a pøípadnì s ohledem na jiný zpùsob využití èástí rostlin. Pro sklizeò rychlerostoucích døevin jsou vhodné zimní mìsíce, kdy je nejvyšší obsah sušiny v rostlinách (cca 50 %) a mechanizaèní prostøedky ani lidské zdroje nejsou plnì

vázány v jiných oblastech zemìdìlské výroby. Technika a technologie skliznì døevnatých BES je ménì propracovaná než v pøípadì skliznì stébelnaté biomasy. Pøi sklizni porostù s dlouhou dobu rotace lze využít stejný zpùsob tìžby jako pøi mýtní tìžbì v lesním hospodáøství, tj. pomocí motorové pily, pøípadnì hydraulických nebo pneumatických nùžek. Tyto nástroje lze integrovat na sklizòové mechanizaèní prostøedky, harvestory, používané v lesnictví. Nìkteré modifikace harvestorù umožòují odøíznutí (odstøihnutí) sklízené èásti rostliny od paøízku, odvìtvování, krácení a pøibližování suroviny vèetnì manipulaèních operací. Oproti pìstování døeva v  lese mají topolové plantáže výhodu ve vyšší roèní produkci sušiny, kratší obmýtní dobì a v možnosti nechat paøízky od vytìžených rostlin opìt obrùst (3x až 4x). Døeviny vhodné pro pìstování na energetických plantážích (topol, vrba) produkují døevo, které nedosahuje kvality døevin standardnì produkovaných v rámci lesního hospodáøství (smrk, borovice, buk). Døevo sklízené z energetických plantáží se vìtšinou používá pro pøímou energetickou konverzi. Pokácený materiál lze dále zpracovat pøímo na pozemku pomocí mobilních štìpkovaèù. Takto sklizený a upravený materiál je dopravován na místo skladování nebo následného využití. Další alternativou skliznì plantáží s dlouhou dobou rotace je odvoz pokáceného materiálu a následné štìpkování pomocí semimobilního nebo stacionárního štìpkovaèe na jednom místì. Tento postup lze doplnit o dosýchání materiálu pøi venkovním nebo vnitøním doèasném skladování. Pøi sklizni porostù s krátkou dobou rotace (do tloušky kmínku rostlin 100 mm) lze vedle zpùsobù skliznì aplikovaných pøi sklizni porostù s dlouhou dobou rotace využít pøímý zpùsob skliznì pomocí sklízecího štìpkovaèe. Tento zpùsob skliznì se však v ÈR neuplatòuje. Pro zefektivnìní využívání pøepravních a skladovacích kapacit lze technologický postup doplnit o lisování do paketù (pøíp. vázání do otepí). Pøi tomto technologickém postupu je však vhodné zøídit pøekladištì, protože lisování do paketù umožòuje efektivnìjší využití pøepravní kapacity pøi následné pøepravì na delší vzdálenosti. Sbìr paketù ze sklizené plantáže není vhodný z dùvodu poškození paøízkù pojíždìním. Technologické zaøízení pøekladištì však vyžaduje další vstupy pøi manipulaci. Døevní štìpka je pøed dlouhodobým skladováním nebo v jeho prùbìhu dosušena na požadovaný obah sušiny, který zaruèuje odolnost skladovaného materiálu proti degradabilním procesùm Logistické øešení vyžaduje dùležité vlastnosti zboží definovat a registrovat. Na oplátku nabízí možnost kontroly jakosti. To je jeden z dùvodù zavádìní standardizovaných forem pevných biopaliv. Nìkteré formy úprav probíhají v prùbìhu skliznì, jiné jsou do technologických linek vèlenìny jako samostatné operace. Schematické znázornìní alternativ øetìzcù je na obrázku 1

87

88

sekaèka

sklízecí mlátièka

paketování

sklízecí øezaèka

sklízecí lis

uložení na øádku

uložení na øádku

samojízdná øezeèka

závìsný balíkovací lis

samojízdný balíkovací lis

LISOVÁNÍ

vyvážecí souprava

pøívìs s nakladaèem

èelní nakladaè

manipulátor

NAKLÁDKA

mobilní drtiè

mobilní štìpkovaè

HRUBÁ DESINTEGRACE

ULOŽENÍ NA POLI

manipulace

uložení na pøekladišti

PØIBLIŽOVÁNÍ MEZISKLADOVÁNÍ

HRUBÁ DESINTEGRACE

mobilní štìpkovaè

vyvážecí souprava se štìpkovaèem

HRUBÁ DESINTEGRACE

VYUŽÍVÁNÍ DRUHOTNÝCH SUROVIN

SKLIZEÒ

sklízecí štìpkovaè

vyvážecí souprava s harvestorovou hlavicí

harvesor

ruèní sklizeò

VYUŽÍVÁNÍ DRUHOTNÝCH SUROVIN

SKLIZEÒ

stoh

VENKOVNÍ SKLADOVÁNÍ

doprava návìs

doprava traktor + sbìrací vùz

doprava balíkù traktor + pøívìs

DOPRAVA

uskladnìní s provzdušòováním

MEZISKLAD

doprava balíkù návìs

doprava balíkù nákl. automobil + pøívìs

doprava balíkù nákladní automobil

doprava nákl. automobil + pøívìs

doprava nákladní automobil

doprava traktor + pøívìs

DOPRAVA

uskladnìní s provzdušòováním

MEZISKLAD

sušení v sušárnì

SUŠENÍ

sušení v sušárnì

SUŠENÍ

LISOVÁNÍ

jemná desintegrace kladívkuvý šrotovník briketovací lis

peletovací lis

LISOVÁNÍ

briketovací lis

peletovací lis

JEMNÁ DESINTEGRACE

jemná desintegrace kladívkuvý šrotovník

JEMNÁ DESINTEGRACE

sklad

SKLAD

sklad

SKLAD

ENERGETICKOPRRÙMYSLOVÉ VYUŽITÍ

ENERGETICKOPRRÙMYSLOVÉ VYUŽITÍ

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

Zatímco v pøípadì techniky a technologie používané ke sklizni byly nìkteré výrazné odlišnosti mezi sklizní stébelnaté a døevnaté biomasy, pro následné zpracování se používá pro obì skupiny surovin technika a technologie stejná, nebo velice podobná. Protože sklizeò zemìdìlských surovin rostlinného pùvodu je sezónní záležitost a místa produkce nejsou shodná s místy využití, je nutnou souèástí každého technologického postupu doprava a skladování. V pøípadì pøímého využívání štìpky, øezanky nebo balíkù je dùležité zajištìní bezpeèného skladování. Základní podmínkou pro bezpeèné skladování je zabránìní pøítomnosti biodegradabilních procesù v uskladnìném materiálu snížením obsahu vody na bezpeènou hodnotu. Ke snižování obsahu vody dochází samovolnì v prùbìhu sklizòových operací (pøi uložení materiálu na øádku nebo na pøekladišti, pøi štìpkování nebo øezání a pøi manipulaci), nebo následnì provzdušòováním. Èasto používaná forma BES jsou již zmiòované výlisky. Vyrábìjí se na briketovacích nebo peletovacích lisech. Dùležitým parametrem pøi lisování je opìt požadovaný obsah vody ve vstupní surovinì. Toho lze dosáhnout opìt v prùbìhu skliznì, provzdušòováním, nebo sušením v sušárnì. Velikost vstupních èástic se upravuje pomocí desintegrace na vhodném desintegraèním zaøízení. Do

technologické linky mùže být vèlenìn tøídiè, pomocí kterého jsou z frakce oddìleny èástice nevhodných velikostí.

3. Pøedpokládaný význam logistiky v oblasti BES Význam a smysl produkce BES je pøímoúmìrný možnostem jejich uplatnìní na trhu. Dobøe vyøešená logistika, jako souèást marketingového mixu, je jednou z podmínek uplatnìní výrobku na trhu a zároveò prostøedkem pro dodržení jakosti a optimalizaci nákladù spojených s produkcí, dopravou, manipulací a skladováním. Vhodným øešením logistických øetìzcù a správnou volbou odpovídajících technologií lze snížit ztráty vznikající vlivem znehodnocení surovin špatným skladováním, ztráty vzniklé špatnou volbou pøepravních tras, nevhodnou volbou dopravních a manipulaèních prostøedkù a v neposlední øadì i ztráty vzniklé pøedimenzováním kapacity zaøízení. Negativními stránkami zavádìní logistiky v oblasti produkce BES je sezónní a biologický charakter zemìdìlské výroby, která je závislá na faktorech, které zatím nedokážeme ovlivnit (poèasí). Sezónní charakter spotøeby BES (topná sezóna se neshoduje s èasem vhodným pro sklizeò a produkci BES v zemìdìlství).

Podìkování Poznatky zveøejnìné v tomto èlánku byly získány v rámci prvního roku øešení projektu QF 4079 Logistika Bioenergetických surovin. Literatura 1. TRNOBRANSKÝ, K.: Ekonomie dopravy døevní hmoty. Projektování 1/2003 2. SYROVÝ.O. a kol: Jak uštøit na dopravì. Mechanizace zemìdìlství, 5/2003 3. SYROVÝ.O. a kol: racionalizace manipulace s materiálem v zemìdìlství. SZN, Praha, 1983

4. STROUHAL, E.: Racionalizace zemìdìlské dopravy, Zemìdìlská technika, 28, 7/1982 5. DAŠEK, M.: Kilogramová cena výrobku a pøimìøené dopravní vzdálenosti, Manipulace, skladování , balení, 5/1972 6. NEUBAUER, K. a kol.: Stroje pro rostlinnou výrobu, SZN, Praha, 1989 7….SOUÈEK, J.: Ménì tradièní zpùsoby získávání døeva jako náhrady bìžnì používaných surovin, Nový venkov, è. 11/2000 Kontaktní adresa: Ing. Jiøí Souèek Výzkumný ústav zemìdìlské techniky, Drnovská 507, 161 01 Praha 6 Telefon 233022214, e-mail [email protected]

89

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

VLIV STANOVIŠTÌ, HNOJENÍ DUSÍKEM A TERMÍNU SKLIZNÌ NA VÝNOSY FYTOMASY, OBSAH VODY A OBSAH ŽIVIN U VYBRANÝCH ENERGETICKÝCH PLODIN Z. Strašil Výzkumný ústav rostlinné výroby, Praha

Úvod

Jednou z možností eliminace fosilních paliv je využití alternativních, nejlépe obnovitelných zdrojù energie. Evropská unie si dala velmi ambiciózní cíl, dosáhnout do roku 2010 podílu obnovitelných zdrojù 12% z celkové energetické bilance, pøièemž biomasa má být hlavním obnovitelným zdrojem. Kromì palivového døeva a odpadù z døevozpracujícího prùmyslu a zemìdìlství je dosud využívána v omezené míøe sláma obilnin pøípadnì øepky. Do budoucna se také uvažuje o pìstování a využití nových netradièních plodin. Proto se ve svìtì i u nás se ovìøuje øada druhù rostlin více èi ménì vhodných pro energetické využití. Ovìøováním nìkterých vybraných plodin urèených pro energetické využití se zabýváme také ve VÚRV PrahaRuzynì.

Cíl a metody

Polní pokusy s jednoletými (èirok, saflor) nebo vytrvalými (køídlatka èeská, chrastice rákosovitá, kostøava rákosovitá, ozdobnice èínská) plodinami urèenými pro energetické využití probíhaly na tøech rùzných stanovištích (Ruzynì, Lukavec, Chomutov), tøech rùzných dávkách dusíku (chrastice, kostøava, saflor - 0, 40, 80 kg.ha-1, ozdobnice, køídlatka, èirok – 0, 50, 100 kg.ha-1), a tøech termínech skliznì v dobì nejvìtšího nárùstu fytomasy, na podzim a na jaøe. V referátu jsou uvedeny výsledky z let 2001 až 2003 z již plnì zapojených porostù vytrvalých plodin založených v letech 1995 až 1996. Sledoval se vliv stanovištì a hnojení N na výnosy nadzemní fytomasy (u safloru slámy). Sledoval se vliv termínu skliznì na obsah vody ve sklizeném materiálu, ztráty fytomasy pøes zimní obdo-

bí, obsah základních živin v rostlinách.

Výsledky

Stanovištní podmínky pokusných míst jsou uvedeny v tab. 1. Vliv stanovištì a hnojení N na výnosy fytomasy sledovaných plodin jsou uvedeny v tab. 2. V tab. 2 jsou uvedeny výnosy sušiny fytomasy z druhého termínu skliznì (u safloru v plné zralosti semen, u vytrvalých na podzim pøevážnì v listopadu) na daných stanovištích. Jsou zde uvedeny prùmìrné hodnoty za období let 2001-2003. Obecnì lze konstatovat, že kolísání výnosù bylo znaèné jak v jednotlivých letech, tak i pøi porovnání výnosù na jednotlivých stanovištích. Z výsledkù také vyplývá, že nìkteré plodiny je vhodnìjší pìstovat pouze na nìkterých stanovištích (napø. teplomilnìjší ozdobnici nebo èirok není ideální pìstovat v Lukavci), jiným se naopak daøí ve vìtšinì pùdnì-klimatických podmínek, jako napø. chrastici rákosovité nebo køídlatce. V prùmìru let byly zjištìny nejvyšší výnosy sušiny fytomasy u ozdobnice èínské (24,064 t.ha-1) na stanovišti v Ruzyni a køídlatky (22,596 t.ha-1) v Chomutovì (tab. 2). Výnosu nad 12 t.ha-1 sušiny, který považujeme v souèasné dobì obecnì pro pìstování plodin na energetické využití za hranici rentability (bez dotací) dlouhodobì dosahovaly ze sledovaných plodin na všech sledovaných stanovištích køídlatka, ozdobnice a prùmìru za stanovištì také èirok. Èirok je však ze všech sledovaných plodin nejménì vhodný pro spalování, protože i v jarním termínu skliznì má vysoký obsah vody ve fytomase (v prùmìru 42 %) a vysoké ztráty hmoty pøes zimní období (tab. 3).

Tab. 1. Stanovištní podmínky pokusných míst Ukazatel Zemìpisná šíøka Zemìpisná délka Nadmoøská výška (m n.m.) Pùdní druh Pùdní typ

Prùmìrná roèní teplota vzduchu (oC) Prùmìrný roèní úhrn srážek (mm) Agrochemické vlastnosti ornièní vrstvy: Obsah humusu (%) pH (KCl) obsah P (Mehlich III, mg.kg-1 pùdy)

Praha – Ruzynì 50o04´

Pokusné místo Lukavec o 49 37´

Chomutov o 49 37´

14o26´ 350 jílovito-hlinitá hnìdozem 8,2

15 03´

o

13 23´

620 písèito-hlinitá kambizem 6,9

363 písèito-hlinitá kambizem 7,6

477

657

514

3,04

3,03

3,79

6,62 129,1

5,43 127,5

5,02 64,8

362,0

249,0

190,0

obsah K (Mehlich III, mg.kg-1 pùdy)

90

o

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

Tab. 2 Vliv stanovištì a hnojení N na výnosy fytomasy daných plodin pøepoètené na sušinu (podzimní termín skliznì - prùmìr let 2001-2003) Plodina

Stanovištì

Èirok

Ruzynì Lukavec Chomutov Prùmìr Ruzynì Lukavec Chomutov Prùmìr Ruzynì Lukavec Chomutov Prùmìr Ruzynì Lukavec Chomutov Prùmìr Ruzynì Lukavec Chomutov Prùmìr Ruzynì Lukavec Chomutov Prùmìr

Saflor - sláma

Køídlatka „èeská“

Chrastice rákosovitá

Kostøava rákosovitá

Ozdobnice èínská

Hnojení N0

dusíkem

N1

10,244 7,570 12,340 10,051 5,923 5,807 4,089 5,273 11,880 16,340 13,826 6,191 9,692 5,570 7,151 6,210 6,215 5,700 6,042 20,693 11,224 15,958

11,776 11,050 14,390 12,404 5,949 5,130 4,853 5,311 17,324 18,738 17,023 10,519 10,600 10,180 10,433 6,330 9,215 5,858 7,134 26,219 12,215 19,218

N2 13,154 12,300 16,090 13,846 6,076 5,821 4,934 5,610 20,358 32,750 25,507 9,405 12,768 7,760 9,978 8,940 11,486 7,103 9,176 25,279 15,697 20,488

Prùmìr 11,725 10,310 14,260 12,095 5,983 5,586 4,625 5,398 15,601 16,521 22,593 17,718 8,705 11,020 7,840 9,471 7,160 8,972 6,220 7,451 24,064 13,046 18,555

Tab. 3 Úbytek fytomasy a obsahu vody daných energetických plodin v rùzných termínech skliznì (prùmìrné hodnoty ze období 1999-2003) Plodina Èirok Saflor (sláma)* Køídlatka „ÈeskᓠChrastice rákosovitá Kostøava rákosovitá Ozdobnice èínská

Podzimní termín skliznì Vlhkost Výnos sušiny -1 (%) fytomasy (t.ha ) 66 9,215 50 5,572 62 23,059 50 7,214 48 7,252 50 15,568

Jarní termín skliznì Vlhkost Výnos sušiny -1 (%) fytomasy (t.ha ) 42 5,756 32 5,372 20 14,955 19 5,217 19 5,153 27 12,105

Zjištìný rozdíl Úbytek Úbytek vlhkosti (%) výnosu (%) 24 37,5 18 6,9 42 35,1 31 27,3 29 28,9 23 22,3

Poznámky: * - první termín skliznì v dobì nejvìtšího nárùstu fytomasy, druhý termín skliznì v dobì plné zralosti semene podzimní sklizeò ostatních plodin probíhala od poloviny øíjna do konce listopadu, jarní sklizeò probíhala od tøetí dekády do druhé dekády bøezna

91

Zemìdìlská technika a biomasa 2004 Z vytrvalých trav byla z hlediska výnosù i dalších hledisek výkonnìjší a vhodnìjší chrastice rákosovitá oproti kostøavì rákosovité. I když uvedené trávy nedosahují takových výnosù fytomasy (jako napø. køídlatka nebo ozdobnice) mají jiné pøednosti, pro které je doporuèujeme pìstovat pro energetické využití, zvláštì pak chrastici. Chrastice dosahovala na stanovišti v Lukavci v  prùmìru pøi vyšších dávkách dusíku 12,768 t.ha-1 (tab. 2). Z naších výsledkù lze konstatovat, že se ji dobøe daøí ve vlhèích podmínkách, a že dobøe reaguje v chudších pùdních podmínkách na hnojení dusíkem. Vliv stupòovaných dávek dusíku na zvyšování výnosù fytomasy byl u vìtšiny sledovaných plodin nejpatrnìjší na stanovištích s nižší pùdní úrodnosti v Lukavci nebo v Chomutovì (tab. 2). Ze sledovaných plodin reagovaly v prùmìru nejlépe na rostoucí dávky dusíku èirok, kostøava a také køídlatka. Na stanovišti s dobrou pùdní úrodností v Ruzyni postaèily k dosažení nejvyšších výnosù u vìtšiny plodin støední použité dávky dusíku (40-50 kg.ha-1). Dále byl sledován vliv termínu skliznì na výnosy, obsah vody a obsah živin ve fytomase. První termín skliznì byl v období tvorby nejvìtšího množství fytomasy. V této dobì u vìtšiny plodin byl obsah vody ve fytomase v rozmezí 60 až 70 %. Takto vlhká fytomasa se dá pøímo využít pouze na výrobu bioplynu. Pokud by se mìla používat pro úèely spalování pøímo v kotlích nebo na výrobu pelet nebo briket je tøeba ji dosoušet, za pøíznivého poèasí pøímo na poli nebo dosoušet umìle v sušárnách. V tìchto pøípadech je tøeba poèítat s dalšími náklady, které nejsou hlavnì v pøípadì dosoušení temperovaným nebo horkým vzduchem nejlevnìjší. Pøi podzimním termínu skliznì je u vìtšiny sledovaných plodin obsah vlhkosti vìtšinou i nadále relativnì vysoký a dosahuje hodnot 50 až 70 % (tab. 3). I zde je tøeba poèítat s  dosoušením posekané fytomasy. V tomto pozdním termínu skliznì již nemùžeme poèítat s pøirozeným dosoušením na poli, ale pouze s umìlým dosoušením studeným nebo temperovaným vzduchem.

Proto je u vìtšiny vytrvalých plodin urèených pro energetické využití výhodnìjší z hlediska obsahu vody zimní nebo spíše jarní termín skliznì, kdy pøes zimu mráz rostliny vysuší. Všechny plodiny kromì èiroku a slámy safloru pøi jarním termínu skliznì mìly obsah vody pod 30 % (tab. 3). Takto vlhký materiál lze již bez vìtších potíží skladovat nebo z nìj pøímo vyrábìt pelety nebo brikety. Dùležitou otázkou je, o jaké množství fytomasy se sníží výnosy fytomasy pøes zimu olomem, opadem listù apod. Prùmìrné hodnoty ztrát hmotnosti sledovaných vytrvalých plodin pøes zimní období jsou uvedeny v tab. 3. Nejvìtší ztráty fytomasy pøes zimní období jsme zaznamenali u èiroku (37,5 %) a køídlatky (35,1 %). Relativnì nízké ztráty byly naopak u ozdobnice (22,3 %), chrastice (27,3 %) a kostøavy (28,9 %). Nejnižší ztráty fytomasy u safloru jsou dány tím, že byl sklízen v dobì dozrání semen a nebyl tedy ponechán na poli pøes zimní období. Zahranièní prameny uvádìjí, že ztráty fytomasy nesmí obecnì pøekroèit 50 %, jinak je pìstování nerentabilní. Zmìny obsahu základních živin u sledovaných plodin v rùzných termínech skliznì uvádí tab. 4. Z tabulky lze také odvodit, kolik jednotlivé plodiny odebírají živin sklizní. Z výsledkù je zøejmé, že pøi pozdìjších termínech skliznì (jaro) byl u vìtšiny plodin zjištìn ve fytomase sledovaných plodin snížený obsah dusíku, fosforu, draslíku, vápníku a hoøèíku oproti ranným termínùm skliznì. Výjimku èinil èirok, kde jsme zjistili po dva roky vyšší obsahy N a P pøi jarním termínu skliznì. Snížený obsah prvkù ve fytomase pøi pozdním termínu skliznì zvyšuje kvalitu paliva jak z hlediska technického tak z hlediska tvorby emisí. Sledovali jsme dále, jak zvyšující se dávky dusíku ovlivòují obsah základních živin u sledovaných plodin. Rostoucí dávky N v prùmìru zvyšovaly obsah dusíku v rostlinách a naopak snižovaly obsah fosforu a vápníku. Pro úèely spalování je dùležité znát obsah dusíku z hlediska tvorby Nox pøi spalování. Èím je obsah dusíku v palivu menší tím je palivo z hlediska tvorby Nox výhodnìjší. Obecnì se dá konstatovat, že obsah dusíku v rostlinách klesá se stáøím rostliny a termínem skliznì.

Tab. 4 Zmìna obsahu základních živin u sledovaných plodin v rùzných termínech skliznì (prùmìrné hodnoty ze období 2001-2003) Obsah základních živin v % sušiny

Plodina

Termín skliznì

Kostøava

podzim

0,87

0,23

0,56

0,51

0,13

Kostøava

jaro

0,73

0,16

0,44

0,50

0,08

Lesknice

podzim

0,92

0,18

0,49

0,36

0,10

Lesknice

jaro

0,72

0,16

0,12

0,17

0,06

Ozdobnice

podzim

1,33

0,11

0,78

0,46

0,13

N

P

K

Ca

Mg

Ozdobnice

jaro

1,13

0,08

0,35

0,28

0,08

Saflor

konec kvetení

1,22

0,09

0,94

0,79

0,08

Saflor

plná zralost semen

0,62

0,07

0,73

0,77

0,04

Èirok

podzim

1,42

0,07

1,20

0,58

0,15

Èirok

jaro

1,84

0,12

0,73

0,40

0,10

Køídlatka

podzim

1,06

0,09

0,43

2,06

021

Køídlatka

jaro

0,84

0,06

0,18

1,54

0,13

92

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

Závìry Produkce fytomasy všech sledovaných plodin je statisticky prùkaznì závislá na prùbìhu klimatických podmínek v jednotlivých letech a na daných stanovištích. Z hlediska výnosù fytomasy i z dalších sledovaných ukazatelù se pro energetické úèely (spalování) jsou ze sledovaných plodin nejvhodnìjší ozdobnice èínská, chrastice rákosovitá, køídlatka èeská. Fytomasa daných plodin není ani koncem listopadu vhodná pro okamžité spalování nebo uskladnìní, což je hlavnì zapøíèinìno vysokým obsahem vody. Jarní termín je vhodnìjší. Snížení výnosù fytomasy v porovnání s podzimním termínem skliznì je vyváženo zvýšenou kvalitou paliva (z hlediska technického a tvorby emisí). Odpadne také dosoušení, které je ekonomicky relativnì nákladné.

Vedle uvedených plodin lze také využívat slámu obilnin nebo nìkterých olejnin, která jako vedlejší produkt zatím není tak drahá. Vìtší èást slámy by však mìla zùstat na poli, nebo je dùležitou složkou tvorby humusu. Vedle uvedených ukazatelù je velmi dùležité také ekonomické hledisko pìstování, skliznì a posklizòové úpravy, na které se nesmí také zapomínat. Podìkování Tento pøíspìvek byl realizován za finanèní podpory Národní agentury pro zemìdìlský výzkum (projekt reg. è. QD 1209).

Abstract In the paper are presented results from field experiments from three different sites through period 2001-2003 aimed at observation of influence of site, N fertilization and term of harvest on yields of phytomass, water content and nutrient content of annual plants (sorghum, safflower) and perennial plants (knotweed, reed canary grass, tall fescue, china gigant reed) considered as raw material for energy utilization (combustion). Kontaktní adresa: Ing. Zdenìk Strašil, CSc. Výzkumný ústav rostlinné výroby Drnovská 507, Praha 6 e-mail: [email protected]

93

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

KONCEPCIA VYUŽITIA BIOMASY V REZORTE PÔDOHOSPODÁRSTVA SR F. Zacharda, Š. Pepich Technický a  skúšobný ústav pôdohospodársky, Rovinka, SR Snaha štátov EÚ o podporu využívania obnovite¾ných zdrojov energie (OZE) je jasne formulovaná v Bielej knihe OZE z 26. 11. 1997, v ktorej je stanovený 12 % podiel OZE z celkovej spotreby energie v cie¾ovom roku 2010. K dosiahnutiu tohto cie¾a smeruje celý rad èiastkových krokov v rôznych sektoroch. SR ako nový èlen EÚ sa zaoberá otázkou podpory využívania OZE na národnej úrovni. Vláda cíti spoloènú zodpovednos s krajinami EÚ pri riešení problémov ochrany ovzdušia, ozónovej vrstvy Zeme a klimatických zmien a bude podporova zvyšovanie podielu obnovite¾ných zdrojov energie a kontrolu technológií. V súèasnosti sa žiadny obnovite¾ný zdroj energie nevyužíva v dostatoènej miere a z celkovej spotreby priamych energetických zdrojov pokrývajú obnovite¾né zdroje energie len 1,6 %. Národná stratégia trvalo udržate¾ného rozvoja SR je programovým dokumentom pre všetky rezorty, ktorý priamo vyzýva k postupnej náhrade neobnovite¾ných zdrojov za obnovite¾né, ktorých potenciál je na území Slovenska znaèný – najmä biomasa, geotermálna energia, vodná energia, slneèná energia a veterná energia. V dokumente sa poukazuje na významný podiel pôdohospodárstva pri riešení tejto problematiky formou využívania netradièných zdrojov energie, ako sú bionafta, bioplyn, slama a drevoštiepky. Rezort pôdohospodárstva spotrebováva cca 3,3 % z celoštátnej spotreby energie, pritom však je producentom biomasy, ktorá má najväèší podiel energetického potenciálu, až 42 % všetkých OZE v SR. Teoreticky je možné v slovenskom po¾nohospodárstve vyrobi až 46,5 PJ energie z po¾nohospodárskej biomasy bez toho, aby jej energetické využívanie negatívne vplývalo na živoèíšnu výrobu (podstielanie, kàmenie) alebo výživu pôdy. Táto hodnota až pänásobne prevyšuje súèasnú spotrebu energie v po¾nohospodárstve, ktorá sa pohybuje okolo 9,4 PJ. Z bilancovania zdrojov biomasy vyprodukovanej v rezorte po¾nohospodárstva je zrejmé, že jej energetický potenciál vysoko prevyšuje súèasnú spotrebu energie v po¾nohospodárstve. Perspektívne predpokladáme, že na využívanie energie v po¾nohospodárstve vyrobenej z biomasy bude postaèova približne 50 % vyprodukovanej biomasy na výrobu tepla, to je asi 1 mil. ton, èo predstavuje energetický ekvivalent cca 14 PJ. Zostávajúca vyprodukovaná biomasa rastlinného pôvodu, urèená na výrobu tepla môže by dodávaná na vytvárajúci sa trh s biomasou. Do tejto skupiny patrí 50 % biomasy na výrobu tepla, asi 1 mil. ton, èas biomasy zo živoèíšnej výroby na výrobu 277 mil. m3 bioplynu a celá produk-

cia energetických plodín na výrobu 100 tis. ton MERO. Celkom na trh s biomasou môžeme doda v súèasnej dobe produkciu po¾nohospodárskej biomasy s energetickým ekvivalentom asi 32 PJ. Napriek týmto údajom o energetickom potenciáli po¾nohospodárskej biomasy, realizácia projektov na jej praktické využitie zatia¾ nedosiahla želate¾nú úroveò. Širokému uplatòovaniu využitia biomasy bránia: 1. technické bariéry: nedostatok technického, strojového a technologického vybavenia domácej výroby vysoká investièná nároènos dovážaných zariadení na niektoré pracovné operácie nie sú vyvinuté vhod né strojno-technologické zariadenia, napríklad na spracovanie drevného odpadu zo sadov a vinohradov, zariadenia so zvýšenou svahovou dostupnosou pre likvidáciu stromového náletu na trvalých trávnych porastoch v horských a podhorských oblastiach, tiež zariadenia na spa¾ovanie niektorých druhov biomasy nízka úroveò, príprava a spracovanie projektov na využívanie pôdohospodárskej biomasy ako zdroja energie, èo platí všeobecne aj pre ostatné obnovite¾né zdroje energie najmä slneènú, veternú a geotermálnu energiu absencia systematického domáceho výskumu v oblasti obnovite¾ných zdrojov energie a  zvl᚝ energetického zhodnotenia biomasy v rezorte pôdohospodárstva. 2. ekonomické bariéry: nestabilné podnikate¾ské prostredie nedostatok vo¾ného kapitálu u po¾nohospodárskych subjektov nezáujem komerèných bánk o financovanie projektov využívania pôdohospodárskej biomasy na energetické úèely nedostatoèná štátna podpora projektov na využívanie biomasy nevýhodná výkupná cena energií do rozvodných sietí nejednotné kritériá pre poskytovanie licencií a povolení, meniace sa pod¾a inštitúcie zodpovednej za podporný program investièné náklady do energeticky efektívnych technológií sú èasto negatívne porovnávané s konvenènými bez toho, aby sa zvážili prevádzkové náklady, dopad na životné prostredie a úroveò zamestnanosti

94

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

3. legislatívne bariéry: súèasná legislatíva nerieši problematiku obnovite¾ ných zdrojov energie komplexne príslušnou práv nou úpravou formou samostatného zákona. Tým aj nedostatoène motivuje a podporuje využívanie po¾ nohospodárskej biomasy na energetické úèely. K otázkam obnovite¾ných zdrojov energie sa okrajovo zmieòujú len niektoré zákony. Legislatívne bariéry sa javia ako hlavné príèiny zaostávania SR vo zvyšovaní podielu výrobu energie z OZE. Okrem týchto prekážok, je vážnym nedostatkom rozširovania využitia biomasy na energetické úèely, nedostatoèná príprava odborníkov pre oblas OZE a nedostatoèná úroveò periodického vzdelávania pre vedúcich pracovníkov. Na zlepšenie tohoto stavu bola v SR prijatá koncepcia využívania biomasy na energetické využitie v rezorte pôdohospodárstva. Pri návrhu koncepcie sa vychádza zo súèasných programových dokumentov ako napr.: Strednodobá koncepcia politiky rezortu pôdohospodárstva na roky 2004 až 2006, Koncepcia využívania obnovite¾ných zdrojov energie, v súlade s dokumentmi EÚ smernicou 2003/30/ES, smernicou 2001/77ES a s cie¾om naplni zámery EÚ rozpracované v Zelenej knihe Európskej komisie a SR vo využívaní OZE do roka 2010. Návrhy koncepcie využitie energetického potenciálu pôdohospodárskej biomasy smerujeme do dvoch oblastí: A – Využívanie pôdohospodárskej biomasy v rezorte pôdohospodárstva B – Využívanie pôdohospodárskej biomasy na trhu s biomasou A. Využívanie pôdohospodárskej biomasy v rezorte pôdohospodárstva Z bilancie zdrojov po¾nohospodárskej biomasy predpokladáme, že na priame využitie v po¾nohospodárskych podnikoch na energetické úèely bude postaèova produkcia asi 1 mil. ton roène, èo predstavuje energetický potenciál asi 14 PJ. Využitie tohoto množstva biomasy predstavuje hodnotu okolo 384 mil. m3 zemného plynu, èo v prepoète na Sk je viac ako 3,8 miliardy Sk. Z dostupných výsledkov experimentálnych prác môžeme konštatova, že náhradou zemného plynu biomasou sa dosiahne úspora nákladov na energiu pri sušení 35 až 40 %. Investièné náklady na strojno-technologickú linku na výrobu tepla o strednej kapacite 400 kW sú orientaène asi 3 mil. Sk. Ak uvažujeme s možnosou realizácie asi 100 prevádzok v rokoch 2005 – 2007, budú celkové investièné náklady v hodnote 300 mil. Sk. Na realizáciu koncepcie využívania pôdohospodárskej biomasy v rezorte pôdohospodárstva boli navrhnuté tieto programy:

Program na využitie po¾nohospodárskej biomasy na výrobu tepla Cie¾: Úspora energie z klasických zdrojov na výrobu tepla. Predmet: Zmena palivovej základne v po¾nohospodárskej prvovýrobe, objekty živoèíšnej výroby. Subjekt: Právnická alebo fyzická osoba, ktorá podniká v oblasti po¾nohospodárskej prvovýrobe, napr. chov hydina, odchov odstavèiat, dojárne a pod. Program na využívanie po¾nohospodárskej biomasy ako zdroja energie v sušiarenstve. Cie¾: Zníži spotrebu energie na sušenie po¾nohospodárskych produktov. Predmet: Zmena palivovej základne pre nízkoteplotné sušiarne, nové alebo rekonštruované, na dosúšanie zrnín, ovocia, lieèivých rastlín a koreninovej zeleniny. Subjekt: Právnická alebo fyzická osoba, ktorá podniká v po¾nohospodárskej prvovýrobe, pri výrobe zrnín, ovocia, koreninovej zeleniny a iných plodín. Podnikanie vo výrobe surovín pre potravinárske spracovanie. Program na podporu vedy a výskumu V rámci programov MP SR na podporu vedy a výskumu poskytnú finanèné prostriedky na riešenie nasledovných úloh formou štátnych objednávok: podpora vývoja techniky a technológií spracovania a energetického využívania cie¾avedome pestovanej biomasy k energetickým úèelom, podpora vývoja techniky a výskumu technológií spracovania a energetického využitia odpadovej biomasy využite¾nej k energetickým úèelom, podpora výskumu a vývoja výroby bioplynu a jeho využite, so zameraním na ekonomicky reálne pestovanie po¾nohospodárskych plodín na ornej pôde, vhodných ako komponenty pre výrobu bioplynu, podpora výskumu a vývoja problematiky štandardizácie biomasy ako jedného z predpokladov pre otvorenie obchodu s týmito komoditami, Programy na podporu poradenstva Zabezpeèi poradenstvo pre producentov pôdohospodárskej biomasy o možnostiach jej využitia na energetické úèely prostredníctvom poradenských organizácií rezortu a ústavov, ktoré sa touto problematikou zaoberajú. Èinnos zabezpeèova poskytovaním odborného poradenstva pri projektoch, vydávaním informaèných a propagaèných materiálov a organizovaním odborných seminárov. B. Využitie pôdohospodárskej biomasy na trhu s biomasou Rezort pôdohospodárstva ako významný producent po¾nohospodárskej biomasy môže ponúknu z bilancovaných zdrojov:

95

Zemìdìlská technika a biomasa 2004 -

èas biomasy na spa¾ovanie v objeme asi 1 mil. ton, s energetickým ekvivalentom 14 PJ èas biomasy zo živoèíšnej výroby na výrobu bioplynu v objeme do 277 mil. m3 bioplynu, s energetickým ekvivalentom 6,9 PJ, produkcia energetických plodín na výrobu 100 tis. ton bionafty, s energetickým ekvivalentom 11 PJ. Výhodou tejto ponuky je skutoènos, že roèná produkcia po¾nohospodárskej biomasy je prakticky nemenná a je okamžite pripravená na spracovanie a využitie. Aktuálna ponuka po¾nohospodárskej biomasy predstavuje hodnotu energetického ekvivalentu 31,9 PJ tepla alebo 8,8 TWh.

V budúcnosti bude možné poèíta aj s výmerou 100 000 ha ornej pôdy na pestovanie energetických plodín s produkciou biomasy asi 1 500 000 ton, s energetickým potenciálom až 22 PJ tepla alebo 6,1 TWh. Celková ponuka po¾nohospodárskej biomasy na trh tak môže dosiahnu takmer 54 PJ tepla alebo až 15 TWh. Vzh¾adom na rôznorodos zdrojov biomasy sú reálne spôsoby jej ïalšieho využitia ako zdroja tepla na vykurovanie objektov v komunálnej sfére, zdroja bioplynu na výrobu elektrickej energie, zdroja biopalív použitých ako prímes do motorovej nafty, prípadne ïalšie využitie, napr. slamy v stavebníctve, chemickom priemysle a pod.

Tab. 1: Celkový energetický potenciál biomasy v rezorte pôdohospodárstva Druh biomasy

Energetický ekvivalent TWh

PJ

Po¾nohospodárska biomasa

12,89

46,5

Lesná biomasa

4,69

16,9

7,36

26,5

24,94

89,9

Odpad priemyslu Spolu

z drevospracujúceho

K širokému uplatneniu využitia biomasy na výrobu elektrickej energie alebo plynu do rozvodných sietí bráni celý rad ekonomických a legislatívnych prekážok. Najvhodnejšou formou odstránenia týchto prekážok bude prijatie samostatnej legislatívnej normy v podobe zákona o využívaní obnovite¾ných zdrojov energie, ktorý by riešil komplexne otázky týkajúce sa využívania OZE na výrobu, rozvod, využívanie a obchodovanie s energiou z týchto zdrojov. Využívanie OZE má ve¾ký význam nielen v oblasti ochrany životného prostredia, ale aj v oblasti ekonomickej a strategickej, hlavne možnosou zníženia importnej závislosti SR od energetických nosièov, ktoré predstavujú v súèasnosti takmer 90 % celkovej potreby. Dôležitú úlohu môže zohra využívanie OZE aj v oblasti sociálnej vytváraním nových pracovných miest. Aby OZE mohli spåòa ciele, ktoré sú do nich vkladané, je potrebné: vypracova regionálne energetické koncepcie využívania OZE na úrovni vyšších územných celkov, vytvori poradenské centrum pre biomasu, ktoré bude sprostredkováva technickú pomoc pri tvorbe projektov využívania biomasy, realizova osvetu medzi producentmi biomasy smerovanú na jej energetické zhodnotenie, urýchlene zavies na univerzitách a stredných školách systematickú prípravu odborníkov pre oblas OZE, podporova domácich producentov potrebnej technológie, širšie využívanie biomasy na produkciu energie cestou splyòovania a následnej trigenerácie, širšie zhodnocovanie biomasy v kombinovaných kotloch,

systematické pestovanie energetických plodín. Medzi riziká rozvoja využitia obnovite¾ných zdrojov energie je možno zaradi: nedostatok disponibilného kapitálu u podnikate¾ských subjektov, nedostatoèná previazanos a de¾ba práce všetkých inštitúcií vedecko-výskumnej základne (štátne, súkromné, univerzity) pre riešenie komplexných projektov reagujúcich na aktuálne problémy v oblasti OZE, pomalý proces reštrukturalizácie a  modernizácie energetických technológií, pomalá substitúcia neefektívnych technológií zvyšujúcich náklady na výrobu, obmedzovanie finanènej podpory štátu pre aplikovaný výskum. Skúsenosti zo zahranièia však jasne ukazujú, že bez aktívnej podpory štátu nie je možný rozvoj využívania obnovite¾ných zdrojov energie a zvyšovanie ich podielu na výrobe energie. Záverom možno konštatova, že produkcia pôdohospodárskej biomasy aj jej využívanie na energetické úèely môže znaènou mierou prispie k splneniu  záväzku SR po vstupe do EÚ, že do roku 2010 bude 12 % výroby energie zabezpeèované obnovite¾nými zdrojmi. -Kontaktní adresa: Ing. František Zacharda, CSc., Ing. Štefan Pepich Technický a skúšobný ústav pôdohospodársky Štátná zkušobna SKTC - 106 Rovinka, 900 41 SK

96

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

KOMPLEXNÍ SYSTÉM ENERGETICKÉHO VYUŽITÍ BIOMASY - LINKA NA ZPRACOVÁNÍ BIOMASY V. Žák1), O. Mužík2) 1) Ekologie, s.r.o. 2) Výzkumný ústav zemìdìlské techniky, Praha

1. Úvod Spoleènost EKOLOGIE, s.r.o. pùsobí na trhu s odpady od roku 1994. Mimo jiných aktivit patøí mezi provozovatele skládky skupiny S-OO, která se svojí potenciální kapacitou øadí mezi nejvìtší skládky v ÈR. Snahou vedení spoleènosti je nejen naplòovat všechny legislativní pøedpisy upravující daný pøedmìt podnikání, ale také vèas reagovat na trendy v této oblasti. Jedním z pøedpisù, který se pøímo dotýká problematiky skládkování je Smìrnice Rady EU 99/31/EC o snižování množství biologicky rozložitelných odpadù ukládaných na skládky. Dalším dùvodem pro využití biomasy v naší spoleènosti je pøetrvávající problematická situace v nakládání s kaly z èistíren odpadních vod, kdy nabídka èistírenských kalù na trhu s odpady dlouhodobì pøevyšuje poptávku. Naše úvahy o využití biomasy v neposlední øadì ovlivnily také rostoucí ceny pohonných hmot a energií. Po vyhodnocení všech výše uvedených kritérií a s pøihlédnutím k faktu, že v tìlese skládky je k dispozici energeticky využitelný plyn, bylo pøistoupeno k realizaci projektu, na jehož konci stojí linka na zpracování biomasy.

2. Zpracovávané odpady Provozovatel linky má zajištìn pøísun èerstvé biomasy v množství 12 000 t roènì a èistírenských kalù v množství 5 000 t roènì. Èerstvou biomasu tvoøí pøedevším bioodpady z komunální sféry, lesního hospodáøství a zemìdìlství, konkrétnì se jedná o oddìlenì sbíraný bioodpad z parkù a zahrad, odpady z údržby krajiny, slámu a odpady z tìžby a zpracování døeva. Složení a hmotnostní toky vstupních materiálù: èistírenský kal 2 000 kg.hod-1 komunální bioodpad 1 000 kg.hod-1 døevní štìpka 8 00 kg.hod-1 piliny, sláma 200 kg.hod-1 Pomìr èerstvé biomasy k èistírenským kalùm na vstupu je tedy v hmotnostním vyjádøení pøibližnì 1:1 a v objemovém asi 3:1. Mìrná hmotnost smìsného materiálu po nadrcení a homogenizaci se pohybuje v rozmezí cca 400 – 500 kg.m-3.

3. Linka na zpracování biomasy Pøedstavovaná linka na zpracování biomasy vychází

z faktu, že její provozovatel má trvale zajištìn pøísun èerstvé biomasy. Technologická linka je konstruována tak, aby energeticky nejménì nároèným a tím i nejlevnìjším zpùsobem došlo ke zvýšení sušiny vstupujícího materiálu. Èerstvá biomasa je na zaèátku procesu drtièem CARAVAGGI BIO 600 (viz obr. 1) upravena na potøebnou granulometrii - velikost frakce maximálnì 40 mm. Takto vzniklá hmota je pomocí èelního kolového nakladaèe, nebo drapáku dávkována do míchacího zaøízení (obr. 2) na zaèátku linky. Sem se také v pøesném pomìru dávkují èistírenské kaly. Míchací zaøízení je adaptované rozmetadlo chlévské mrvy, v kterém dochází k homogenizaci vstupních surovin. Výkonnost mísícího a øezacího zaøízení: - projektovaný 3 t.hod-1 - maximální 5 t.hod-1 Homogenizace probíhá také pøi transportu nadrceného materiálu pomocí šnekových dopravníkù do jednoho ze dvou fermentorù. Základní èást linky tvoøí dva paralelnì umístìné válcové rotaèní fermentory (obr. 3). Každý fermentor je ocelový tubus o prùmìru 3,4 m a délce 20 m, uložený na elektricky pohánìných valivých rolnách. Fermentor pojme 25 t substrátu. Vnitøní konstrukce fermentoru je øešena tak, aby pøi rotaèním pohybu docházelo k rovnomìrnému posunování materiálu. K tomu úèelu slouží lamely, které jsou dvojího druhu - pevné a pohyblivé. Pohyblivé lamely se mohou ruènì nastavovat zvenèí fermentoru a jejich pomocí lze ovlivòovat nejen rychlost prùchodu materiálu fermentorem, ale také koneènou mocnost vrstvy substrátu. Substrát ve fermentoru zùstává maximálnì 72 hodin. Za tuto dobu dojde díky probíhající fermentaci ke zvýšení teploty substrátu až na 60 °C. Teplota v substrátu zaèíná stoupat již po nìkolika hodinách od naskladnìní. Prostor fermentoru je z dùvodu odvodu vlhkosti po celou dobu fermentace odvìtráván mimo prostor haly. V prùbìhu fermentace je substrát 2 – 3 krát „pøekopán“. Proces pøekopání probíhá prostým otoèením fermentoru. Maximální množství biomasy ve válcovém fermentoru (s ohledem na množství èistírenských kalù v substrátu - zvýšená lepivost na stìny fermentoru) je cca 25 t, což odpovídá osmihodinové kapacitì mísícího a øezacího zaøízení. Nárùst sušiny po fermentaci se pohybuje v rozsahu 10 -15 %. Zahøátí substrátu je žádoucí nejen z hlediska snížení vlhkosti, ale také z hlediska hygienizace pro pøípad jeho materiálového využití. Po fermentaci je substrát rotaèním pohybem vynášen na reverzní dopravník umístìný za fermentory. Podle smìru

97

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

otáèení dopravníku mùže být nedosušený substrát dopravován buï pøímo ven z haly do pøistaveného kontejneru, což pøípadnì umožní využití fermentorù pro výrobu zahradnických èi rekultivaèních substrátù, nebo do pásové sušárny k dosušení. Dosušený substrát je urèen k distribuci jako biopalivo. Pásová sušárna zpracovává 1 t vlhkého substrátu za hodinu s koneènou sušinou v rozmezí 95 – 97 %. Mìrná hmotnost vysušeného materiálu poklesne z pùvodních pøibližnì 400 kg.m-3 po fermentaci na cca 300 kg.m-3. Jako topné medium slouží vzduch o teplotì 100 – 115 °C. K ohøevu vzduchu se využívá skládkový plyn spalovaný v hoøáku a dále odpadní teplo z kogeneraèní jednotky (obr. 4) vzniklé pøi výrobì elektrické energie. Po prùchodu substrátu sušárnou je hotové biopalivo pomocí šnekových dopravníkù vyskladnìno do pøistaveného kontejneru a odtud je expedováno pøímo k zákazníkovi.

Výkonnost celé linky je pøi jednosmìnném provozu cca 11 t.den-1 a tedy pøi 255 pracovních dnech v roce pøibližnì 2805 t.rok-1. Schéma linky na zpracování biomasy je znázornìno na obrázku 5. Pro úèely linky na zpracování biomasy bylo 10 pasivních plynových studen v tìlese skládky pøevedeno na aktivní, tzn. že byly osazeny speciálním zhlavím a byly pøipojeny pøes plynovod na èerpací stanici. Sací potrubí má kapacitu až 300 m3.hod-1 plynu. S ohledem na technicky využitelné množství skládkového plynu podle prognózy zpracované ÚVP Brno, byla použita základní technologická jednotka èerpací stanice o výkonu 1 x 500 m3.hod-1, umístìná v kontejneru 6 x 3 m, s vestavìnou pøepážkou pro umístìní MaR. Plynová èerpací stanice zajišuje sání a transport plynu ze skládky a distribuci do kogeneraèní jednotky, kde dochází k energetickému využití plynu za souèasné výroby

Tab. 1: Základní technické parametry èerpací stanice skládkového plynu

1 x 500 m3.hod-1 12 – 15 kPa 30 – 65 % obj DN 80 (nerez) 2 x ventilátor SKG 385 – 2 (jeden jako rezerva)

Výkon stanice Tlakový spád Skládkový plyn – obsah CH4 Svìtlost dopravní trasy Tlakový agregát

Tab. 2: Základní technické parametry kogeneraèní jednotky TEDOM CENTO 100 SP BIO

TYP CENTO 100 SP BIO

El.výkon

Tepelný výkon

Spotøeba skl.plynu

(kW) 105

(kW) 158

(m3.hod-1) 64,0

4. Vlastnosti biopaliva

Základní vlastnosti výsledného biopaliva zjištìné

Úèinnost elektrická tepelná (%) (%) 34,8 52,6

v  laboratoøi bulka 3.

Využití paliva (%) 87,4

VÚZT a pøi spalovací zkoušce shrnuje ta-

Tab. 3: Základní vlastnosti biopaliva

Sledované vlastnosti paliva Základní parametry

Tavitelnost popela

Voda veškerá Popel pùvodní Popel bezvodý Síra veškerá pùvodní Výhøevnost pùvodní Spalné teplo hoølaviny Prchavá hoølavina v hoølavinì Teplota mìknutí Teplota tání Teplota teèení

98

Jednotky

Výsledky

% hm. % hm. % hm. % hm. -1 MJ.kg -1 MJ.kg % hm. °C °C °C

3,3 26,39 27,29 0,52 13,49 20,74 80,20 1070 1175 1245

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

Obr. 1: Drtiè bioodpadù CARAVAGGI BIO 600

Obr. 3: Válcové rotaèní fermentory

Obr. 2: Míchací a øezacího zaøízení

Obr. 4: Kogeneraèní jednotka TEDOM CENTO 100 SP BIO

99

Obr. 5: Schéma linky na zpracování biomasy

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

100

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

Tab. 4: Souhrnné výsledky mìøení emisí firmou INPEK

Druh emise

Rozmìr

Støední hodnota

Emisní limit

211,6

250

Tuhé zneèišující látky - hmotnostní koncentrace

[ mg.m -3 ] pøi n.p.

- hmotnostní tok

[ g.h-1 ]

85,5

- emisní faktor

[ g.t-1 paliva ]

1382,0

[ mg.m -3 ] pøi n.p.

526,3

[ g.h-1 ]

226,8 3664,1

Oxid uhelnatý ( CO ) - hmotnostní koncentrace - hmotnostní tok - emisní faktor

[ g.t-1 paliva ]

650

Oxidy dusíku ( jako NO2 ) - hmotnostní koncentrace - hmotnostní tok - emisní faktor

[ mg.m -3 ] pøi n.p.

357,2

[ g.h-1 ] [ g.t-1 paliva ]

151,2 2443,2

[ mg.m -3 ] pøi n.p.

2192,4

650

Oxid siøièitý ( SO2 ) - hmotnostní koncentrace

-1

[ g.h ]

- hmotnostní tok - emisní faktor

2500

934,3

-1

15095,3

[ g.t paliva ]

Organický uhlík ( TOC ) - hmotnostní koncentrace - hmotnostní tok - emisní faktor

[ mg.m -3 ] pøi n.p.

6,7

[ g.h-1 ]

2,9 46,5

[ g.t-1 paliva ]

nestanoven

Plynné slouèeniny chloru ( vyjádøené jako Cl ) - hmotnostní koncentrace

[ mg.m -3 ] pøi n.p.

30,4

- hmotnostní tok

[ g.h-1 ]

17,4

- emisní faktor

[ g.t-1 paliva ]

281,5

50

Poznámky: 1) Hmotnostní koncentrace zneèišujících látek jsou uvedeny v suchém plynu pøi n.p. a pøepoèteny na referenèní obsah kyslíku : O 2 ref. = 6 % obj. 2) Hmotnostní koncentrace plynných slouèenin chloru je uvedena ve vlhkém plynu pøi n.p. bez pøepoètu na referenèní obsah kyslíku .

101

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

Dále bylo firmou INPEK provedeno autorizované mìøení emisí na kotli VARIMATIK 300 /K1/. Odbìrová místa pro mìøení emisí, velièin stavu a objemového toku spalin byla na mìøeném zaøízení pøipravena dle ÈSN ISO 9096 za jednoduchým mechanickým odluèovaèem (cyklonem) a spalinovým ventilátorem pøed vstupem do zdìného komínového traktu, ve svislé èásti kouøovodu o prùmìru 0,25 m. Bìhem doby odbìru vzorkù byl provoz kotle ustálený a rovnomìrný. Zaøízení bylo po dobu mìøení provozováno pøi jmenovitém výkonu. Nastavení výkonu kotle: - doba chodu roštu - doba stání roštu - otáèky spalinového ventilátoru

0,5 s 50 s 60 %

V rámci mìøení byla spalována smìs hnìdého uhlí oøech 2 a biopaliva v pomìru 1:1. Parametry spalované smìsi: - obsah vody Wtr - obsah popela Atr

15,80 [ % hm. ] 12,78 [ % hm. ]

- obsah síry - výhøevnost

0,97 [ % hm. ] 19,63 [ MJ.kg-1 ]

Str Qir

5. Závìr

Jak již bylo øeèeno v úvodu, Smìrnice Rady 99/31/EC o skládkování odpadu pøevzatá Plánem odpadového hospodáøství ÈR stanovuje postupné snižování skládkování biologicky rozložitelných odpadù do roku 2020, kdy bude možné ukládat na skládky maximálnì 35% hm. tohoto odpadu vyprodukovaného v roce 1995. V pøístupovém protokolu k EU z Atén se ÈR navíc zavázala do roku 2010 zajistit podíl obnovitelných zdrojù energie (OZE) na energetické bilanci 6 %. Biomasa má v ÈR ze všech OZE výraznì nejvyšší potenciál. Aby došlo k naplnìní výše zmínìných mezinárodních závazkù ÈR s pozitivními dopady na naše životní prostøedí, bude nezbytnì nutné výraznì zvýšit energetické využívání biomasy. Tento pøíspìvek pøedstavuje jednu z možností, jak lze ekonomicky efektivnì využívat zbytkovou biomasu, a tím pøispívat k naplnìní našich dlouhodobých cílù.

Podìkování Tyto výsledky jsou souèástí øešení výzkumného projektu NAZV MZe ÈR è. Qf 3153 ,,Energetické využití odpadù z  agrárního sektoru ve formì standardizovaných paliv “.

Výsledky spalovací zkoušky shrnuje tabulka 4. Kontaktní adresa Ing. Vilém Žák Ekologie s.r.o. Školní 418.270 61 Lány Tel: 602383418 email: [email protected] Ing. Oldøich Mužík Výzkumný ústav zemìdìlské techniky, Drnovská 507, 161 00 Praha 6, Tel.: 233022386, Fax.:233312507, , e-mail: [email protected]

102

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

REOLOGIE POPÍLKÙ PØI SPALOVÁNÍ SMÌSI UHLÍ - BIOMASA J. Andertová(1), D. Andert(2) , J. Frydrych(3) (1) VŠCHT, Ústav skla a keramiky Praha (2) Výzkumný ústav zemìdìlské techniky Praha (3) OSEVA PRO s.r.o. Výzkumná stanice travináøská Rožnov

1 Úvod Pro zpracování popílkù v kapalné fázi pro jejich manipulaci a dopravu je pøíznivé snížení hodnoty zdánlivé viskozity, respektive zvýšení tekutosti disperzního systému voda-popílek. S ohledem na zámìr spalovat s uhlím i biomasu ve vìtších objemech, nastal problém s chováním ztekucených popílkù.Pokud disperzní systém obsahuje èástice o velikosti cca 1 ìm a menší, lze stabilitu systému ovlivnit na základì øízení mezièásticových interakcí v tomto disperzním, koloidním systému [7], [6], [3]. Pod pojmem koloidní systém se rozumí heterogenní disperzní systém, kde se velikost èástic pohybuje v intervalu 10-3 – 1 µm, mezi èásticemi a disperzním médiem existuje velké mezifázové rozhraní.

2. Mechanismus stabilizace disperzních systémù

Stability disperzí lze dosáhnout vytvoøením silového pole kolem èástic tak, aby se èástice nepøiblížily na vzdálenost, kdy místo odpudivých sil pøevládnou síly pøitažlivé. Vzá-

jemná kombinace mezièásticových interakcí rozhoduje o stabilitì daného systému. Základní typy mezièásticových interakcí lze rozdìlit do následujících skupin: (1) elektrostatická stabilizace - (DLVO teorie) - založena na pøedpokladu, že silové pùsobení mezi èásticemi je dáno souètem pøitažlivých sil a odpudivých sil elektrické dvojvrstvy [4]. (2) stéricka stabilizace – mechanismus je založen na adsorpci polymeru na povrch dispergovaných látek (elastický popø. osmotický efekt. (3) Kombinace (1) + (2) – kdy se elektrostatická složka sèítá se stérickým efektem adsorbovaného polymeru. (4) Využití strukturních sil. Vzájemná kombinace jednotlivých sil rozhoduje o charakteru suspenze. Souèasným pùsobením elektrické dvojvrstvy u povrchù s naadsorbovaným polymerem, jenž se mùže chovat i jako polyelektrolyt, je celkové odpuzování spíše elektrostérické než jen stérické. Elektrostérické odpuzování závisí stejnì jako stérické, na velikostech a koncentraci adsorbovaných látek a mùže být rovnìž ovlivnìno regulací pH a iontové síly suspenze [5].

Obr.1. Vzájemné mezièásticové pùsobení – DLVO teorie

Celkovou interakci èástic vystihuje závislost interakèní energie na jejich vzdálenosti. Je–li výška maxima >25 kT, je suspenze stabilní. Tato bariéra nedovolí pohybujícím se èásticím vzájemné pøiblížení. Je-li hodnota maxima <5 kT, suspenze koaguluje – viz obr.1 a obr. 2. Sekundární minimum zpùsobuje rovnìž koagulaci, pøi níž èástice zùstávají v relativnì velkých rovnovážných vzdálenostech. Jeho pøítomností lze vysvìtlit i vznik gelù [4 ] [5 ]

Obr.2. Kombinace van der Waalsových a stérických sil

Na základì uvedených mechanismù flokulace a deflokulace lze objasnit základní procesy øízení tokového chování disperzních systému vhodnì volenými aditivy. Stabilní systémy s øízenými reologickými vlastnostmi lze potom využít pøi zpracování –míchání, dopravì a pod. – s nižšími ekonomickými náklady.

103

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

3. Materiál a metody mìøení

gradientu deformace ã. [6 - 8]. Z namìøené tokové køivky byla odeètena hodnota zdánlivé viskozity ç50 jako pomìr hodnoty smykového napìtí ô a gradientu deformace ã= 50 s -1. Pro takto vypoètené hodnoty zdánlivé viskozity byla vyjádøena závislost hodnoty zdánlivé viskozity na hmotnostním obsahu pøidaného aditiva v disperzním systému. Optimálnímu množství pøidaného aditiva odpovídá minimum na køivce závislosti zdánlivé viskozity na hmotnostním pøídavku aditiva, tj. ç50 = f(hm.% aditiva).Výsledné stanovené závislosti pro oba typy studovaných aditiv jsou uvedeny na obr.3 a obr.4. Na základì graficky vyjádøených závislostí lze konstatovat, že aditivum na bázi amorfní soli polykarboxylové kyseliny výraznì neovlivòuje viskozitu systému, aditivum na bázi polykarboxylové kyseliny v hmotnostním obsahu cca 0,5 % hm.výraznì snižuje viskozitu systému, pøispívá tedy ke zvýšení jeho tekutosti. U takto upraveného systému lze zvýšit i hmotnostní obsah sušiny, tj. systém lze zpracovávat pøi vyšším hmotnostním zastoupení pevné fáze pøi zachování pùvodních parametrù procesu.

Pro studium modifikace tokových vlastností disperzního systému popílek-voda byly použit disperze popílkù ve vodì -20 % objemových. Popílek je ze spalování smìsy 50% HU + 50% døevní pelety (energetický obsah). Byly testovány dva typy aditiv na bázi organických kyselin: è.1- polykarboxylová kyselina a è.2- amorfní sùl polykarboxylové kyseliny. Reologické chování bylo studováno na viskozimetru RV1 (ThermoHaake, Karlsruhe) za použití cylindrického senzoru Z31.

4. VÝSLEDKY MÌØENÍ

Do pøipravovaných disperzí studovaných popílkù bylo pøidáváno zvolené aditivum v rozsahu 0 hm.% až 1 hm.% (poèítáno na sušinu popílku). Po dolití potøebného množství vody byly disperze míchány a homogenizovány. U pøipravených systémù bylo mìøeno reologické chování a stanovena toková køivka , tj. závislost smykového napìtí ô na

Polykarboxylová kyselina

zdánlivá viskozita [Pas]

0,4 0,35 0,3 0,25 0,2

Y

0,15 0,1 0,05 0 0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

Hmotnostní pøídavek aditiva[%]

Obr.3: Vyjádøení závislosti hodnoty zdánlivé viskozity systému na hmotnostním pøídavku aditiva è.1.

zdánlivá viskozita

Na-sùl polykarboxylové kyseliny

0,45 0,425 0,4 0,375 0,35 0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

hmotnostní pøídavek [%]

Obr.4: Vyjádøení závislosti hodnoty zdánlivé viskozity systému na hmotnostním pøídavku aditiva è.2.

104

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

Zdánlivá viskozita [Pas]

Stálost suspenze 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 0,05 0 0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

Doba stání suspenze [hod.]

Obr. 5: Studium èasové stability disperzního systému s pøidaným stanoveným optimálním pøídavkem aditiva è.1. Studium tokového chování disperzního systému popílek + voda + 0,5 % hm. aditiva (polykarboxylová kyselina) bylo doplnìno stanovením stability systému, tj. studiem èasové závislosti hodnoty zdánlivé viskozity modifikovaného systému. Namìøené výsledky jsou uvedeny na obr.5. Z vyjádøené grafické závislosti hodnoty zdánlivé viskozity lze konstatovat, že systém zùstává stabilní (tj. hodnota zdánlivé viskozity konstantní) po dobu cca. 1 hodiny. Poté hodnota zdánlivé viskozity narùstá a na svoji pùvodní hodnotu, tj. hodnotu zdánlivé viskozity systému bez pøidaného aditiva, se dostává zhruba po 3 hodinách.

5. Závìr

Na základì studia vodných disperzních systémù popílkù modifikovaných volenými aditivy na báyi polykarboxylových kyselin lze konstatovat, že aditivum na bázi amorfní soli polykarboxylové kyseliny výraznì pozitivnì ovlivòuje tokové chování systému, snižuje jeho zdánlivou viskozitu, zlepšuje jeho konsistenci. Takto modifikovaný systém zùstává stabilní cca 1 hodinu, po tuto dobu by mìlo tedy probíhat jeho zpracování. Systémy s takto upraveným tokovým chováním umožòují efektivnìjší zpracování (snížení energetické nároènosti pøi zpracování pùvodního systému), popøípadì zlepšení ekonomiky procesu (možnost zpracování vìtšího množství pevné fáze pøi stávající energetické bilanci systému). Toto je zvláštì významné pøi rozšiøování spalování biomasy ve velkých zaøízeních o výkonu do 100 MW.

mares, Portugal, pp.104, 2003. 3. ANDERTOVÁ J.,HAVRDA J.,SARRAF H.: Study of rheological behaviour of aqueous suspensions for preparation of ATZ ceramic by slip casting method, in:Programme & Abstract AERC 2003,Guimares, Portugal, pp.86, 2003. 4. ANDERTOVÁ J.,HAVRDA J.,ANDERT D.:Modelové øešení extruze pro øízení mikrostruktury keramických tìles, Sborník a program CHISA 2003, str. 147, nakladatelství J.Novosad, Praha 2003, ISBN: 80-8605936-7. 5. ANDERTOVÁ J.,TRÈKOVÁ J.,HAVRDA J.,ANDERT D.: Stanovení reologického chování koncentrovaných polydisperzních suspenzí oxidových smìsí, Sborník a program CHISA 2003, str. 148, nakladatelství J.Novosad, Praha 2003, ISBN: 80-86059-36-7. 6. ANDERTOVÁ J.: Reologie v technologických procesech, v: Zemìdìlská technika a biomasa, sborník (ed. D.Andert), str.77-78,Praha 2003, ISBN 80-903271-1-7. 7. ANDERT D.,ANDERTOVÁ J.: Spalování biomasy s pøídavkem uhlí, v:Zemìdìlská technika a biomasa, sborník (ed. D.Andert), str.50-51, Praha 2003, ISBN 80903271-1-7. Kontaktní adresa Ing. Jana Andertová,CSc., VŠCHT, Ústav skla a keramiky, Technická 5 , 160 00 Praha 6, e-mail: [email protected] Ing. David Andert,CSc., Výzkumný ústav zemìdìlské techniky, Drnovská 507, 161 00 Praha 6, Tel.: 233022225, Fax.:233312507, , e-mail: [email protected] Ing. Jan Frydrych OSEVA PRO s.r.o. Výzkumná stanice travináøská Rožnov – Zubøí Hamerská 698 756 54 Zubøí Tel: 571 658195 Fax: 571 658197 email: [email protected]

Literatura 1. ANDERTOVÁ, J., TRÈKOVÁ J., HAVRDA, J., HERBIG, R. Study of Colloidal Rheology of Zirconia and Zirconia-Alumina Mixed Suspensions. Proceeding of the 2nd International Conference on Shaping of Advanced Ceramics. Gent, VITO, 2002, s 19-24. 2. ANDERTOVÁ J.,HUDEÈEK J.,HAVRDA J.,ANDERT D. : Rheometry of concentrated polydispersed systems, in:Programme & Abstract AERC 2003, Gui-

105

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

KOTELNY NA BIOMASU A VÝROBA EL. ENERGIE D. Andert 1),J. Frydrych 2) Výzkumný ústav zemìdìlské techniky Praha 2) OSEVA PRO s.r.o. Výzkumná stanice travináøská Rožnov 1)

Úvod

Od roku 2003 , kdy platí výmìr energetického regulaèní úøadu kterým se zvedla výkupní cena el. energie vyrábìné z biomasy, vzrostl zájem o kogeneraèní zaøízení menších výkonù pro kombinovanou výrobu tepla a el. energie. V souèasné dobì je biomasa využívána pøevážnì pro výrobu tepla spalováním a to jak v malých kotlích urèených k vytápìní rodinných domkù tak v obecních kotelnách o výkonu 500 kW- 2MW. Kombinovaná výroba a využití tepla a elektrické energie (nazývaná také „kogenerace“) je výroba elektrické energie a souèasné využití tepla (technologie, vytápìní, teplá užitková voda), z fosilních paliv (uhlí, zemní plyn, topný olej), z biomasy nebo bioplynu. Pro kogeneraèní výrobu tepla a el. energie hovoøí v  první øadì vyšší využití primární energie obsažené v palivu.. Porovnání oddìlené výroby elektøiny a tepla s malou kogenerací (cca 300 kWel) je následující. Elektrárna s úèinností 36% na 1 kWhel spotøebuje 10 GJ v  palivu. A kotelna s  úèinností 80% na 9 GJ spotøebuje 11,2 GJ v palivu. Celková využití primární energie je 59 %. Malá kogeneraèní jednotka napø. s  parnim pístovým motorem na 1 kWhel spotøebuje 19

GJ v  palivu a pøitom se využije ještì 9 GJ v teple. Celkové využití primární energie je 66%. Cílem tohoto pøíspìvku je porovnání rùzných technicky reálných zpùsobù výroby el. energie pøi souèasném využití tepla. Podle platného cenové rozhodnutí ERÚ è. 26/2003 jsou minimální výkupní ceny z obnovitelných zdrojù: V pøípadì, že elektøina vyrobená v obnovitelných zdrojích není dodána do regionální distribuèní soustavy a je spotøebována stejnou právnickou osobou nebo prodána jiné právnické osobì bez použití regionální distribuèní soustavy, jsou minimální výkupní ceny sníženy o cenu 1 000 Kè/ MWh. PØÍKLADY KOGENERACÍ Kombinované výroby tepla a elektrické energie je možno dosáhnout za pomoci nìkolika typù zaøízení lišících se zpùsobem i stupnìm pøemìny primárního paliva na obì sledované složky (elektrická energie, teplo). Jedná se o tzv. parní a plynovou kogeneraci, pøípadnì o tzv. palivové èlánky

12345678-

palivový èlánek+turbína palivový èlánek paroplynový cyklus plynový motor parní pístový ašroubový motor Stirlingùv motor ORC okruh turbína na vodní páru

Obr 1: Schema dosahovaných úèinnosti

106

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

Parní kombinovaná výroba je výroba elektrické energie a tepla prostøednictvím páry vyrobené v parním kotli spalujícím pro kotel vhodné palivo (fosilní i nefosilní - napø. biomasu). Pára je pøivádìna do parního motoru pístového èi šroubového, nebo protitlaké odbìrové parní turbíny. Tyto parní stroje pohánìjí generátor elektrické energie. Z výfuku parního stroje, z protitlaku nebo odbìru parní turbiny je dodávána požadovaná tepelná energie ve formì páry (o požadované teplotní úrovni tepelné energie). ORC cyklus má turbínu pohánìnou parami organických uhlovodíkù. Plynová kombinovaná výroba je výroba elektøiny a tepla pøímým spalováním plynu (zemního, bioplynu nebo procesního - napø. koksárenského) ve spalovacím motoru nebo spalovací turbínì, které pohání elektrický generátor. Teplo z chlazení motoru a teplo ze spalin za motorem nebo plynovou turbínou se využívá jako zdroj využitelného tepla. Kombinovaná výroba palivovými èlánky je založena na principu chemické reakce plynu v èlánku s vhodnými elektrodami a elektrolytem. V èlánku dochází k pøímé transformaci chemicky vázané energie v plynu na elektrickou energii. Pøi této pøemìnì se uvolòuje využitelné teplo. PARNÍ KOGENERACE Pro nižší elektrické výkony (cca 500 až 15 000 KwEl) se používají soustrojí s protitlakými turbínami axiálními nebo radiálními (pro vyšší výkony pouze s turbínami axiálními) pohánìjícími pøes pøevodovku alternátor. Z hlediska dosahované termo dynamické úèinnosti jsou výhodné moderní rychlobìžné radiální turbíny jednostupòové nebo dvoustupòové s malou mìrnou hmotností a krátkou dobou najíždìní. Turbíny axiální i radiální jsou v uvedeném výkonovém rozsahu konstruovány pro tlak páry vstupní1-6,5MPa a výstupní 0,1- 0,7 MPa pøi teplotì páry 200 - 450 °C.

Náklady u okruhu s turbínou o malých výkonech dosahují až 50 000 Kè/kW el. výkonu. Proto se mohou nahradit levnìjším pístovým parním motorem. Parní stroj má stoletou tradici, pøesto moderní stroj je jen jeden v ÈR a pracuje již 7 let. Jedná se o manipulaèní sklad s odkoròováním. Roèní produkce cca 4000 t kùry se spaluje v kotli s podsuvným roštem má následující parametry Max. trvalý parní výkony: 2600 kg/h Max. trvalý tepelný výkon: 2000 kW Schválený tlak kotle: 3,0 MPa Provozní tlak kotle: 2,5 MPa Teplota pøehøáté páry na výstupu pøehøívaèe: 380° C Teplota napájecí vody na eko-výstupu: 103° C Nasycená pára z kotle se vede pøes pøehøívaè a opustí ho s øízenou teplotou 380° C a tlakem na výstupu pøehøívaèe 2,2 MPa. Po výstupu kouøových plynù z kotle s pøehøátou párou se tyto plyny vedou pøed pøedehøívaè napájecí vody a s teplotou cca 190° C se odvádìjí pøes zaøízení na odprašnìní kouøových plynù a sací ventilátor do komína. Pøehøátá pára se nyní pøivede do stroje na výrobu elektrické energie, který je koncipován jako protitlaké zaøízení. Jedná se o Spillingùv parní motor. Motor dosahuje pøi 2.600 kg/h páry elektrického výkonu na generátoru 280 kWel. Vysokotlaká pára v parním motoru expanduje na protitlak 50 kPa. U nainstalovaného parního motoru se jedná o dvouválcový agregát se jmenovitými otáèkami 1.000 min-1. Trojfázový synchronní generátor je spojen pøímo s motorem. Odpadní teplo vznikající za strojem èiní ve výpoètovém bodì 1.625 kW a využívá se ve výmìníku tepla (topný kondenzátor) na ohøev otopné vody (95° C) a pøivádí se k tepelným spotøebièùm. Ty pøedstavují zásobování dálkovým teplem a výrobní zaøízení (zaøízení na sušení døeva) na pile. Kondenzát vznikající za výmìníkem tepla (topný kondenzátor) se sbírá v nádrži kondenzátu a pomocí èerpadla pøivádí pøes odplyòovaè s vodním zkrápìním do nádrže napájecí vody. Z nádrže napájecí vody se provádí napájení pomocí napájecího èerpadla kotle pøes ekonomizér (pøedehøívaè napájecí vody) v èásti parního kotle s nasycenou párou. Jako novinka se zaèíná uplatòovat parní motor šroubový. Oproti pístovému je jednoduší, s menšími nároky na údržbu, není citlivý na zkondenzovanou vodu, mùže pracovat s mokrou až pøehøátou párou o tlaku 0,6-1,6 MPa a teplotì 150-3000C a smnožstvím 0,2-25 t/h.

Obr.2: Základní parní okruh

107

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

Obr 4: Rotaèní písty šroubového parního motoru

Obr. 3: Øez parním motorem

Obr. 5: Schema ORC okruhu

ORGANICKÝ RANKINÚV CYKLUS Snaha zjednodušit kotel a odstranit problémy párou pøi rùzných provozních stavech vedla ke stavbì kogeneraèních jednotek, kde v parním okruhu není voda, ale nejèastìji silikonový olej resp. organické uhlovodíky. V okruhu mezi kotlem výparníku obíhá termoolej s teplotou 3000C. Stavba tohoto zaøízení se již v ÈR pøipravuje v Hranicích.

Obr 6: Znázornìní ORC okruhu v T-s diagramu

108

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

PLYNOVÁKOGENERACE Kogeneraèní jednotka se spalovacím motorem o elektrickém výkonu v rozsahu od 20 do 5000 kW se skládá ze zážehového spalovacího motoru pohánìjícího pøímo generátor vyrábìjící elektrickou energii a výmìníkù pro využití odpadního tepla z chlazení motoru a výfukových plynù. Obvykle jsou kogeneraèní jednotky koncipovány pro dodávku tepla do teplovodního systému 90/70 °C, ménì již do systému 110/85 °C. V poslední dobì se zaèínají prosazovat mikroturbíny s  podstatnì menšími nároky na údržbu než spalovací motory.

Závìr

Zvýhodnìná výkupní cena je velký stimul pro spalování biomasy k výrobì el. energie. Je to vidìt i na postupu ÈEZ. V roce 2003 vyrobil ÈEZ ze spalované biomasy 8,6 GWhel , letos již 95 GWhel . Podíl takto vyrobené elektøiny by mìl v následujících letech výraznì narùstat. Pøíští rok má ÈEZ již spalováním biomasy vyrobit zhruba 150 GWh a do pìti let by mìlo jít o 450 GWh elektrické energie.

Kontaktní adresa Ing. David Andert,CSc., Výzkumný ústav zemìdìlské techniky, Drnovská 507, 161 00 Praha 6, Tel.: 233022225, Fax.:233312507, e-mail: [email protected] Ing. Jan Frydrych OSEVA PRO s.r.o. Výzkumná stanice travináøská Rožnov – Zubøí Hamerská 698 756 54 Zubøí Tel: 571 658195 Fax: 571 658197 email: [email protected]

109

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

STAV A PERSPEKTIVY VÝROBY BIOETHANOLOVÉHO PALIVA V ÈESKÉ REPUBLICE A DALŠÍCH ZEMÍCH P. Jeviè1),3), T. Václavek2), Z. Šedivá1), M. Pøikryl3) 1) Výzkumný ústav zemìdìlské techniky Praha 2) Chemoprojekt, a.s. Praha 3) Èeská zemìdìlská univerzita Praha

1. Úvod

V souèasné dobì je završováno schvalování legislativních dokumentù, které s ohledem na již pøijatou legislativu stanovují podmínky uplatòování biopaliv nebo jiných paliv z obnovitelných zdrojù v sortimentu motorových paliv, benzínù a motorové nafty. Pøehled tìchto souvisejících legislativních dokumentù uvádí literatura [1 – 7] a jakostních požadavkù na biopaliva a smìsi biopaliv s klasickými palivy - schválené normy [8 – 12]. V návaznosti na usnesení vlády Èeské republiky se navrhuje schválit minimální kvótu výroby bioethanolu urèeného výhradnì pro palivové úèely v dopravì na trhu Èeské republiky v režimu zákona è. 353/2003 Sb., o spotøebních daních v platném znìní pro období od 1.6.2006 do 31.5.2013 ve výši 2 mil. hl roènì a zásady rozdìlování této kvóty do roku 2013. Základním rozhodujícím dílèím cílem je proto realizace nového zpracovatelského odvìtví pro výrobu palivového bioethanolu. Ministerstvo životního prostøedí koordinuje výbìrové øízení na dodavatele bioethanolu, vyrobeného z hustì setých obilovin vhodných odrùd z osiva certifikovaného v Èeské republice. Mezi vybrané uchazeèe bude zadavatelem rozdìlena formou licencí roèní kvóta 2 mil. hl, tj. pro každého uchazeèe maximálnì jedna licence na výrobu 400 000 hl bioethanolu pro období 1.6.2006 do 31.5.2013. Výbìrového øízení se mohou zúèastnit všechny fyzické nebo právnické osoby z Èeské republiky a èlenských státù Evropské unie. Výrobní jednotky musí být umístìny na území Èeské republiky [13]. Tím se vytváøí pozitivní investièní klima. Souèasnì fakt, že bioethanol mùže být vyrábìn za výraznì nižší náklady v jiných èástech svìta než v Evropì, nelze ignorovat. Tento pøíspìvek je proto zamìøen na výchozí technologické aspekty a analýzu nákladù na výrobu bioethanolu jako složky motorových paliv v USA, Brazílii a Nìmecku.

2. Výchozí základní øešení technologie závodu pro výrobu obilního bioethanolu pro podmínky Èeské republiky

V lihovaru pro zpracování obilovin, pøedevším pšenice, se pøedpokládá v základní variantì použití technologie fermentace pøi produkci sušených lihovarských výpalkù a bezvodého ethanolu. Pøedpokládaná kapacita takového lihovaru v Èeské republice bude okolo 400 000 hl.rok-1 bezvodého ethanolu. V pøípadì použití obilí (pšenice) lze vycházet z prùmìrné sušiny 87 % a prùmìrné škrobnatosti kolem 58 % (obsah škrobu v sušinì se pohybuje v rozmezí 60 - 73 %). Teoretická výtìžnost ethanolu je 0,7197 m3 e.

(568,2 kg e.)/tunu škrobu. To po korekci na prùmìrné ztráty škrobu a ethanolu, které èiní okolo 11 %, dává praktickou výtìžnost surového lihu 0,64 m3 etanolu/t škrobu. Dále pøi velmi dobré výtìžnosti destilace a rektifikace kolem 92 % se získává 0,60 m3 etanolu/t škrobu. Pøíjem a skladování základních surovin Obilí se skladuje v silech s øízenou atmosférou, kde lze využít zaplynování CO2 – pøedejde se tak možnosti samozahøívání (závisí na vlhkosti obilí), ztrátám prodýcháním, znehodnocení škùdci a vede ke snížení požárního rizika pøi manipulaci s obilím. (Poznámka: sypná hmotnost závisí na druhu obilí, pro pšenici je 720 - 850 kg/m3). Doprava surovin ke zpracování Obilí není nutné pøed zpracováním speciálnì upravovat. Doprava se provádí rùznými typy dopravníkù (šnekové dopravníky, kapsové výtahy, pneumaticky). Pøedúprava obilí pøed vlastním zpracováním zahrnuje pouze odstranìní mechanických neèistot. Izolace lepku (glutenu) Lepek je možné získat z obalových vrstev zrna pøi šetrném omílání (obrušování) obilky metodou „debraningu“, které pøedchází vlastnímu mletí zrna. Z tìchto obalových vrstev bohatých na bílkoviny se i lepek extrahuje a dále šetrnì suší. Odbyt lepku je však problematický. Z tohoto dùvodu bìžnì navržená technologie se získáváním lepku nepoèítá a také tato èást technologie by pøípadnou investici prodražovala. Mletí Pro obilí je vhodný kladivový mlýn umožòující tzv. suché mletí. Je jednodušší a osvìdèený. Obilná dr pak prochází vibraèním tøídièem dále do procesu hydrolýzy. Pøíprava zápary Pomìr obilného šrotu a dodané vody se pohybuje kolem hodnoty 1 : 3, pøíp. i více. Koncentrovanìjší zápary mají vyšší viskozitu, tendenci ulpívat na teplosmìnných plochách (pøipékání pøi ohøevu ap.), pomaleji zcukøují a kvasí. Pøídavkem vody nebo tekutého podílu øídkých výpalkù se pøipraví zápara o požadovaném pomìru zrno:tekutina, upraví se pH (pøídavek vápna) a do smìsi se pøímo aplikuje termostabilní a-amylasa. Smìs se poté vyhøívá pøímou parou na teplotu 65 °C a následnì pak pro-

110

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

chází trubkovým reaktorem, v nìmž dochází k mazovatìní a ztekucování škrobu. Po ochlazení smìsi na teplotu kolem 50 - 60 °C se upraví pH a dávkují se další zcukøující enzymy. Smìs prochází trubkovým reaktorem, v nìmž probíhá zcukøení, èímž se získává tzv. sladká zápara, která se zchladí na cca 30 °C. Enzymy se dávkují podle doporuèení výrobce a podle obsahu škrobu. Fermentace Zákvasem se rozumí alikvotní èást (cca 6 – 8 %) sladké zápary, která obsahuje zkvasitelné cukry, živiny a kvasinky. Úèelem pøípravy zákvasu je pøipravit nebo pøizpùsobit potøebné množství kvasinek pro vlastní kvasný proces [14]. Vzhledem k objemu zkvašované sladké zápary si lihovar bude vést a propagovat vlastní kulturu lihovarských kvasinek Saccharomyces cerevisiae. Propagaèní stanice bude vybavena fermentaèními tanky se zvyšujícím se objemem v pomìru 1:5 až 1:10, z posledního tanku se kvasinky dávkují do fermentaèních tankù. Propagaèní stanice pracuje kontinuálnì. Propagaèní tanky jsou vybaveny pøívodem vzduchu a chlazením. Množení kultury probíhá za sterilních podmínek. Vzduch je pøivádìn do propagaèních tankù turbodmychadlem pøes filtr. Jako výživa pro kvasinky je do propagaèní stanice jednak zavedena malá èást sladké zápary, jednak jsou do propagaèních tankù dávkovány roztoky síranu amonného a fosforeènanu amonného. Kvašení jako proces je možné pøibližnì rozdìlit na fázi rozkvašovací, fázi hlavního kvašení a fázi dokvašování. Fermentaèní stanice pracuje jako semikontinuální proces, kdy jednotlivé fermentaèní tanky pracují diskontinuálnì, pøitom se nacházejí v rùzné fázi kvašení, jsou tedy navzájem èasovì posunuty. Teplota kvašení se chlazením reguluje tak, aby v prùbìhu kvašení nepøesáhla 33 oC. Chlazením se odvádí teplo, které se pøi kvašení uvolòuje. Poèáteèní pH se volí 5,2 až 5,4. Koncentrace ethanolu v prokvašené, tzv. zralé zápaøe, dosahuje 6 až 8,5 % obj. Pøi kvašení souèasnì vzniká oxid uhlièitý, který se z fermentaèních tankù odvádí a dále zpracovává na kapalný. Kvasné tanky jsou vedle chlazení vybaveny i míchadly. Do tankù je dávkován prostøedek pro omezení pìnìní (anti-foaming). Destilace Pro výrobu palivového bioethanolu je postaèující jednodušší destilace a rektifikace. Meziproduktem je vodnatý bioethanol s lihovitostí minimálnì 85 % obj. Tzv. dokapové složky, což jsou zejména vyšší alkoholy ve formì pøiboudliny, se oddìlují jako dokap. Prokvašená (zralá) zápara se po pøedehøátí vede na záparovou kolonu, kde dochází k vyvaøování lihu ze zápary a z vaøáku kolony jsou odvádìny øídké lihovarské výpalky. Lihové páry ze záparové kolony jsou vedeny do rektifikaèní kolony. Z vaøáku rektifikaèní kolony se odvádí lutrová voda, která se z èásti použije jako recykl vody pro pøípravu zápary, zbylá èást je odvádìna na ÈOV. Zakoncentrovaný ethanol se dále vede na odvodnìní a to v podobì lihových par. Pro úèely od-

vodnìní lihu pracují obì kolony za zvýšeného tlaku. Obì kolony jsou topeny parou. Cca 10 % z objemu zralé zápary tvoøí surový líh, výpalky a lutrová voda tvoøí zbylých cca 90 %. Odvodòování lihu Líh je odvodòován pomocí molekulových sít (sorbentù vody nejèastìji na bázi syntetických zeolitù) na hodnotu min. 99,5 % obj. Z lihových par se sorbuje voda, odvodnìné lihové páry pak ochlazením kondenzují a získává se tak bezvodý líh. Systém je tvoøen dvìmi kolonami, jedna pracuje, druhá se regeneruje. K regeneraci se používá malá èást odvodnìných lihových par a probíhá za vakua. Zaøízení regenerace proto zahrnuje jednak kondenzátory, jednak vakuový systém tvoøený vodokružnými vývìvami a praèkou odplynù. Vzniklý kondenzát obsahující líh se recykluje do destilace – do rektifikaèní kolony. Denaturace lihu Podle zpùsobu dalšího zpracování do paliv se denaturace (v souladu s [10]) provádí benzinem Natural – 95., a to v množství 2 % na bezvodý líh. Zaøízení zahrnuje manipulaèní nádrže a mísiè. Po denaturaci se odvádí líh do skladových zásobníkù. Zpracování výpalkù Z øídkých výpalkù, které jsou odvádìny ze záparové kolony, se nejprve oddìlí pevný (suspendovaný) podíl. Toto je vhodné provést dvoustupòovì. Na kontinuálním filtru se nejprve oddìlí vìtšina pevného podílu, ve druhém stupni pak se z kapalného podílu odseparuje jemnìjší èástice na dekantaèních odstøedivkách. Oba pevné podíly se pak spoleènì suší. Asi 50 % tekuté frakce výpalkù se recykluje a použije se k pøípravì zápary, zbytek se zahušuje na vícestupòové odparce, pøièemž se dosáhne zahuštìní z cca 5 % na 60 – 80 % sušiny. Kondenzát z brýdových par se kompletnì recykluje do pøípravy zápary. Sušení pevného podílu se rovnìž provádí dvoustupòovì. Po 1. stupni se pevný podíl smíchává se zahuštìnou frakcí výpalkù z odparky a spoleènì se dosušují. Celkovì se tak podíl sušiny zvýší z cca 25 % na 95 % sušiny. Touto technikou se získávají tzv. DDGS (Dry Distillery Grain Solids), které slouží jako vysoce hodnotné bílkovinné krmivo. Po vysušení se výpalky dopravují do skladu. Zkapalòování oxidu uhlièitého (CO2) Vlastnímu zkapalòování CO2 pøedchází praní kvasných plynù èistou vodou v prací kolonì, èímž se odstraní z CO2 zbytky lihu. Vzniklý vodný roztok se spojuje se zralou záparou z fermentace a spoleènì se vedou do destilace. Provozní soubor pro zkapalòování CO2, pokud je na nìj tržní odbyt, mùže být pøirozenì souèástí technologie bioethanolového závodu.

111

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

3. Náklady na výrobu bioethanolu v USA

Pøíklad provozu na výrobu ethanolu v USA je situován v Jižní Dakotì a má roèní kapacitu 14 mil. galonù (0,53 mil. hl). Pro toto množství alkoholu je nutné 5,3 mil. bušlù (170 000 tun) zrna jako suroviny. Výrobna ethanolu je situována v blízkosti objektu, který skladuje zásoby zrna. Zrno je nakupováno za 2,10 USD za 1 bušl, což se rovná 67 EUR za 1 tunu. Uvnitø provozovny zaèíná proces suchým mletím zrna a konèí dehydratací a následnou denatu-

rací palivového alkoholu. Následující analýza nákladù je založena na pomìru USD a EUR. Je velice dùležité si uvìdomit tento fakt, nebo kurz se významnì zmìnil v nedávné dobì. Co se týká fixních nákladù, údaje v této analýze jsou založeny na metodice finanèního úèetnictví. Uvedené náklady se všechny vztahují na 1 hl bezvodého ethanolu. Pøedpokládané odpisy jsou 20 let na stavby a 10 let na provoz pøi úroku 5 %.

Tab.1: Výrobní náklady na bioethanol v USA [15]

Položka Velikost závodu Výchozí surovina Stavby Stroje a zaøízení Celkové investice Pracovní náklady Pojištìní, poplatky, opravy Surovina Další provozní náklady Hrubé výrobní náklady = 100 % Prodej vedlejších produktù Státní a federální podpory Èisté výrobní náklady

Absolutní hodnota Relativní hodnota (EUR.hl-1) (%) 14 mil. galonù = 530 000 hl bioethanolu za rok (cca 41 923 t bioethanolu za rok) 170 000 tun kukuøièného zrna 0,39 1,0 3,40 8,6 3,79 9,6 2,83 7,2 0,61 1,6 20,93 53,0 11,31 28,6 39,48 100,0 -6,71 -17,0 -7,93 -20,1 24,84 62,9

Poznámka: Mìnový kurz 1,20 USD.EUR-1 Tab. 1 ukazuje, že výdaj vztahující se na stavby a konstrukce èiní 1 % výrobních nákladù na 1 hl. Celkovì se stroji a zaøízením pøedstavuje celková mìrná investice 10 % celkových nákladù na 1 hl ethanolu. V absolutním vyjádøení celková investice èiní 16,5 mil. EUR. Navíc kombinované výdaje za pojištìní, poplatky a opravy èiní 1,6 % hrubých výrobních nákladù. Ovšem nejvìtší procento pøedstavuje surovinové zrno, které pøi 53 % pøedstavuje více než polovinu celkových výrobních nákladù. Souhrnem všech tìchto nákladù èiní hrubé výrobní náklady 39,5 EUR za 1 hl (100 %). Dále hodnotu výsledného vedlejšího produktu z výroby obilního ethanolu – DDGS je tøeba vzít do úvahy. DDGS mùže být prodáno blízkým farmáøùm v nesušené formì jako bílkovinný koncentrát. Vèetnì poplatkù za skladování za max. 3 dny snižuje takový prodej hrubé náklady výroby o 17 %. Jelikož vláda ve Washingtonu a v každém státì podporuje výrobu ethanolu subvencemi, èiní èisté výrobní náklady pouze 24,84 EUR.hl1 a pøedstavují pouze asi 63 % hrubých výrobních nákladù. Podpùrný systém v USA je velice dobrý, nebo nepøímo podporuje každý galon smíchaný s 10% ethanolem èástku 5,2 USD centu cestou výjimky ze spotøební danì. To je inteligentní podnìcující program pro používání ethanolu

k výrobì palivových smìsí. V r. 2002 byla prodejní cena ethanolu okolo 1,20 USD za 1 galon (31,5 EUR za 1 hl). Tudíž, co se týká výrobních nákladù, je zøejmé, že pouze státní subvence umožòují tuto prodejní cenu, která zajišuje vytváøení zisku. Bez této podpory by byly hrubé výrobní náklady kolem 35 EUR/hl. Pøi životnosti strojních investic 10 let a za pøedpokladu prodejní ceny bioethanolu 31,5 EUR/hl, èiní kapitalizovaná hodnota investice 27 mil. EUR. Srovnáním této èástky s množstvím, které musí být investováno, tj. 16,5 mil. EUR, je zøejmé, že investice je vysoce zisková. Podle tìchto èísel je vnitøní výnosové procento (IRR) okolo 32 %. Tento údaj musí být srovnán s pøedpokládanou slevou asi 5 % na termínovaném vkladu nebo bankovním úètu. Není tudíž pøekvapující, že doba splatnosti je pouze 4 roky. To znamená, že vysoký zisk je již vytvoøen v prùbìhu 5. roku po pùvodní investici.

4. Náklady na výrobu bioethanolu v Brazílii

V období 2002/03 bylo dodáno do brazilských cukrovarù a lihovarù okolo 317 mil. tun cukrové tøtiny. Z toho 267 mil. tun pøišlo z centrálních a jižních oblastí a zbytek 50 mil. tun ze severovýchodu. Je tøeba zmínit, že ve státì Sao

112

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

Paulo samotném bylo sklizeno 192 mil. tun. Zpracování cukrové tøtiny je rovnomìrnì rozdìleno mezi cukr a alkohol (viz obr. 1). Z 23,8 mil. vyrobeného cukru bylo exportováno 14,2 mil. tun. Brazílie je tudíž nejvìtším vývozcem cukru na svìtì, následována EU, Thajskem a Austrálií. Ze zbývající cukrové tøtiny bylo vyrobeno 70 mil. hl bezvodého a 55 mil. hl ethanolu obsahujícího vodu, ale pouze

7,7 mil. hl bylo vyvezeno. Ve skuteènosti exportní potenciál je mnohem vyšší nejen z dùvodu zmìn legislativy EU. Souèasné vysoké ceny ropy znamenají, že ethanol mùže být pokládán nejen jako volba pro ochranu klimatu, ale mùže být uvažován i z ekonomických dùvodù.

50 : 50

Cukr 23,8 mil. t spotøeba 9,6 mil. t

Alkohol 125 mil. hl

export 14,2 mil. t

s vodou 55 mil. hl

bezvodý 70 mil. hl

svìtový trh

èistý ethanol

22% smìsi

Budoucnost: úplnì flexibilní motory

Obr. 1: Produkce cukrové tøtiny a výroba cukru, alkoholu a jejich využití v Brazílii [16] Kalkulace nákladù pøedpokládaly použití 1 tuny cukrové tøtiny na výrobu 85 litrù ethanolu, což je pøibližnì prùmìr pro stát Sao Paulo. Tudíž cena cukrové tøtiny na 1 hl alkoholu èiní 11,76 USD/hl (tab. 2 ukazuje snížení nákladù v relativním a absolutním vyjádøení). Jelikož vìtšina továren vyrábí jak cukr, tak i alkohol, lze pøedpokládat urèitý pøínos z tohoto uspoøádání. Pro výrobu ethanolu jsou použity B-melasa a zøedìná šáva. Tedy cukr o nízké rozpustnosti je dávkován do fermentace namísto toho, aby byl znovu získáván za vyšší cenu. Následující pøíklad je založen na továrním zpracování 1,3 mil. tun tøtiny za rok. Z tohoto množství je 650 000 tun použito na výrobu alkoholu. Náklady na výstavbu lihovaru s kapacitou 550000 hl bezvodého ethanolu/rok èinily 6,4 mil. USD. Tato položka je rozložena 20% na stavby s ekonomickou životností 20 let a 80% na stroje, používané po dobu 10 let. To znamená podíl investièních nákladù 1,63 USD/hl pøi pøedpokládané úrokové sazbì 10 % za 1 rok. Tento podíl nákladù by se zvýšil, kdyby byly investièní náklady na rafinaci cukru proporcionálnì zaplaceny na výrobu ethanolu. Na druhé stranì je tøeba si uvìdomit, že z vìtší èásti je toto zaøízení v praxi využíváno po významnì delší dobu, než je výše uvedeno. Výrobna této velikosti zamìstnává asi 300 lidí, z èehož polovina je vyèlenìna na výrobu ethanolu s pracovními náklady 0,34 USD/hl. Výdaje na pojištìní, opravy a poplatky pøispívají dalšími 0,58 USD/ha k celkovým nákladùm.

Další náklady 2,78 USD/hl jsou vyèlenìny pro operaèní vstupy vèetnì páry a energie. Je zøejmé, že jako výsledek spalování bagasy jsou provozní náklady velice nízké ve srovnání s výrobnami ethanolu založenými na cukrové øepì nebo obilí, které mají vyšší úroveò výdajù na páru. V Brazílii spaluje bagasu (vylisovaná cukrová tøtina) vìtšina provozù proto, aby splnily svoje vlastní energetické požadavky. Jako výsledek nízkých prodejních cen okolo 3,3 centù/kWh jsou investice do výkonnìjších, avšak také dražších kogeneraèních systémù sotva ziskové. V souèasné dobì spalují nízkotlaké parní systémy veškerou bagasu, kterou vyrobí. V budoucnu budou plynové turbíny, které pracují pøi 82 bar a vyšších teplotách, životaschopné tehdy, jestliže bude navíc spalován výsledný odpad. Dalším vedlejším produktem z výroby ethanolu je vinase, kterého je vyrobeno 1300 l z 1 hl ethanolu. Výpoètem náhradní hodnoty N, P2O5 a K2O obsahu ve vinase docházíme k hodnotì pøibližnì 1 USD/hl ethanolu. V této souvislosti je tøeba vzít do úvahy vyšší aplikaèní náklady ve srovnání s minerálním hnojivem. Podle opakovaného úøedního prohlášení nejsou pro výrobu ethanolu v Brazílii poskytovány žádné pøímé finanèní podpory, tudíž èisté výrobní náklady v tomto pøípadì èiní 16,37 USD/hl. Aèkoliv zde neexistují žádné pøímé finanèní podpory, je tøeba zmínit jiné mechanismy, které nepøímo pomáhají ethanolovému prùmyslu. Za prvé existuje povinnost míchání naftaøských spoleèností, které musejí pøidávat 22 % (E 22)

113

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

Tab.2: Výrobní náklady na bioethanol v Brazílii [16]

Absolutní hodnota Relativní hodnota (%) (USD.hl-1) 550 000 hl bioethanolu za rok (cca 43 395 t bioethanolu za rok) 650 000 t cukrové tøtiny 0,25 1,4 1,38 7,9 1,63 9,4 0,62 3,6 0,58 3,3 11,76 67,7 2,78 16,0 17,37 100,0

Položka Velikost závodu Výchozí surovina Stavby (odpisy) Stroje a zaøízení (odpisy) Celkem investice (odpisovì) Pracovní náklady Pojištìní, poplatky, údržba a opravy Surovina Ostatní provozní náklady Celkem výrobní náklady vylisovaná cukrová Dobropis vedlejší tøtina produkce vinase Státní a federální podpora Èisté výrobní náklady Exportní cena (fob Sao Paulo)

pro energetické potøeby 1,00 0,00 16,37 18,37 23,37 19,48

Importní cena (cif Rotterdam) Tarif (celní, dovozní) pro nedenaturovaný ethanol Doprava (do Nìmecka) Celkové náklady pro jeho využití jako míchacího komponentu (rafinerie ev. další licenzované firmy)

5,8 0,0 94,2 105,8 134,5

19,20 1,00 39,68

Poznámka: Mìnový kurz 3 Rs/USD; 1,20 USD.EUR-1, 1 EUR = 32,- Kè ethanolu do fosilního benzínu v závislosti na situaci na trhu s alkoholem. To znamená, že požadavek na ethanol je kontrolován vládou. Za druhé celková DPH, daò z benzínu a ostatní danì na ethanol tvoøí pouze okolo poloviny z daní uvalených na benzín. V roce 2003 èinily celkové federální a státní danì na benzín obsahující 22 % ethanolu okolo 0,30 USD/litr a pouze pøibližnì 0,17 USD na alkohol obsahující vodu. Za tøetí daò na motorová vozidla pro automobily pohánìné ethanolem je mírnì nižší než na jejich benzínem pohánìný ekvivalent. Náklady na èistou produkci 16,37 USD/hl musí být srovnány s tržní cenou za bezvodý ethanol v Brazílii, která èinila pouze okolo 15 USD/hl v kvìtnu 2004, což ukazuje, že tato komodita byla v nadbytku. Tudíž se zdá, že vyšší poptávka, která vznikla díky bionaftovým programùm v jiných zemích, by mohla být potencionálním užitkem pro brazilské výrobce. Pøipoètením dalších 2 USD/hl za dopravu do pøístavu odeslání mohla by Brazílie vyvážet bioethanol ze Sao Pau-

la za pøibližnì 18 – 19 USD/hl bez ziskové pøirážky, která by musela být pøidána ve výši okolo 5 USD/hl za dopravu do Evropy. Z dùvodu rozvoje èínských dovozních požadavkù zvýšily se znaènì dovozní náklady v minulých letech. Takže výsledkem je importní cena v Rotterdamu okolo 23 – 24 USD/hl. Pøi kurzu 1,20 USD/1 EUR by cena èinila okolo 19,5 EUR/hl. Za pøedpokladu, že pouze nedenaturovaný alkohol bude povolen jako biopalivo, musí být pøipoèítán importní poplatek 19,2 EUR/hl. V tomto pøípadì by byl alkohol dopraven do rafinérie EU nákladní lodí za cenu pøibližnì 1 EUR/hl. Hypoteticky to znamená, že vèetnì všech nákladù by byl brazilský ethanol dopraven za asi 40 EUR/hl. Pro Brazílii Evropa obecnì a Nìmecko a Švédsko zvl᚝ by mohly být atraktivními trhy, aèkoliv existují další slibné exportní pøíležitosti, vèetnì Japonska, USA a Èíny. Navíc je tøeba pøipomenout, že snížení danì se liší v rámci EU, napø. ve Francii je snížení pouze na 37 EUR/hl. Další aspekt, který je tøeba vzít do úvahy, je souèasná

114

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

nízká svìtová cena cukru, což znamená, že snaha vyrábìt alkohol by se mohla zvýšit, nebo domácí a mezinárodní poptávka se bude zvyšovat. Koneènì pøi souèasných vyjednáváních EU-Mercosur je projednávána realizace preferenèních dovozních kvót pro Brazílii ve výši 1 mil. tun ethanolu (12,7 mil. hl), což by pøedstavovalo okolo 10 % z 5,75 % cílového požadavku na EU-15. Pøi realizaci tohoto importního potenciálu není žádným pøekvapením, že napø. nìmecké ministerstvo zemìdìlství požadovalo pøechodné období, aby se minimalizovalo riziko domácích investic do bioethanolových kapacit, které jsou finanènì podporovány státem. Na druhé stranì flexibilní vozidla, která jsou na brazilském trhu více jak 1 rok, mají nemalý úspìch. Tyto automobily mohou jezdit na jakoukoliv smìs vodného nebo bezvodého ethanolu a benzínu a budou stimulovat poptávku po ethanolu v Brazílii. Naopak riziko velkých dovozù ethanolu z USA je mnohem menší. Protože domácí daòový stimul na výrobu ethanolu není podporován pro export a ceny obilí jsou dnes okolo 3 USD/bušl, bude se importní cena US alkoholu vèetnì poplatkù rovnat nákladùm na výrobu v EU. Dále z dùvodu zmìn v legislativì a vysokých cen benzínu u èerpacích stanic je v souèasné dobì poptávka po domácím ethanolovém palivu ponìkud vyšší.

5. Výrobní náklady na bioethanol v Nìmecku

Výroba ethanolu v Nìmecku je novì vytváøený prùmysl. Proto i následující kalkulace pro výrobnu 0,5 mil. a 2

mil. hl [15] je modelová. Pøedpokládá se výroba 64 % ethanolu z pšenice a 36 % z cukrové øepy pøi bilanci surovin 0,264 tun pšenice nebo pøesnì 1 tuna cukrové øepy pro výrobu 1 hl ethanolu. Bere-li se do úvahy hrubý zisk (vèetnì nákladù na práci na základì standardních sazeb) za konkurenèní plodiny v øepných oblastech severního Nìmecka, zdá se být cena øepy 32,7 EUR.t-1 (vèetnì 9 % DPH) a cena pšenice 109 EUR.t-1 pøimìøená pro následující výpoèty. Po celou dobu, kdy jsou øepa a pšenice pìstovány jako nepotravináøské plodiny na neobdìlávané pùdì, je hrubý zisk srovnatelný se ziskem z úhoru. To by mìlo být reprezentováno platbou 348 EUR.ha-1 s menším vynaložením práce a pøímými náklady. V tab. 3 jsou uvedeny údaje použité pro výrobní náklady v souladu s kapacitou výroby a s použitou surovinou. Výrobna byla postavena jako prototyp pro využívání cukrové øepy i pšenice. Prùmìrné investièní náklady na 1 hl jsou shodné pro oba výrobní procesy. Potvrzuje se, že zdvojnásobení kapacity zvyšuje investièní náklady o 60 %. Ètyønásobné zvýšení kapacity snižuje podíl investièních nákladù o jednu tøetinu. Nicménì tyto náklady jsou dvojnásobné proti USA pro stejnou výrobní kapacitu. To by mohlo být zpùsobeno skuteèností, že nìmecký provoz potøebuje vybavení pro zpracování pšenice i øepy. Co je jasné, je to, že postupy pro podporu stavební licence v zalidnìných oblastech Nìmecka jsou ponìkud komplikovanìjší než na støedozápadì USA.

Tab.3: Modelová kalkulace výrobních nákladù na bioethanol v Nìmecku [15]

Položka

500 000 hl 500 000 hl 2 000 000 hl 2 000 000 hl Surovina pšenice cukrová øepa pšenice cukrová øepa Jednotky EUR/hl % EUR/hl % EUR/hl % EUR/hl % Stavby 1,28 2,1 1,28 1,8 0,82 1,5 0,82 1,4 Stroje a zaøízení 8,28 13,4 8,28 12,5 5,30 9,6 5,30 8,9 Celková investice 9,56 15,5 9,56 14,4 6,12 11,1 6,12 10,3 Pracovní náklady 4,26 6,9 4,26 6,4 1,40 2,5 1,40 2,3 Pojištìní, poplatky, opravy 1,60 2,6 1,60 2,4 1,02 1,9 1,02 1,7 Surovina (vè. dopravy) 27,75 44,9 35,10 52,8 27,75 50,5 35,10 58,9 Ostatní provozní náklady 18,68 30,2 15,93 24,9 18,68 34,0 15,93 26,7 Hrubé provozní náklady=100% 61,85 100,0 66,45 100,0 54,96 100,0 59,57 100,0 Prodej vedlejších produktù -6,80 -11,0 -7,20 -10,8 -6,80 -12,4 -7,20 -12,1 (pšenice DDGS, cukr.øízky) Èisté výrobní náklady 55,05 89,0 59,25 89,2 48,16 87,6 52,37 87,9 Prùmìrné náklady (64 % 56,56 49,68 pšenice, 36 % øepa – EUR/hl)

115

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

Co se týèe pracovních nákladù, jsou úspory z velkokapacitní výroby výraznìjší. Požadavky na lidskou práci se zvyšují pouze z 37 na 50 pracovníkù (+35 %), pøièemž kapacita je 4x vyšší a procento pøedstavované pracovními náklady se sníží z témìø 7 na 2,5 %. Protože cena suroviny zùstane podle pøedpokladu stejná a nezávislá na kapacitì, její relativní podíl se zvýší o 6 %. Velké cenové rozdíly mezi specifickými skupinami jsou výsledkem enormních nákladù na dopravu cukrové øepy. Jelikož se odhaduje, že prùmìrná vzdálenost z pole do výrobny je 50 km, èiní náklady na dopravu kolem 5,1 EUR.t1 , a to jak pro øepu, tak i pro pšenici. S pøihlédnutím k tomu, že na výrobu 1 hl ethanolu je požadováno ménì pšenice, je také celkové množství dopravované pšenice nižší než je tomu u cukrovky. Pohled na hrubé výrobní náklady odhaluje znaèné úspory z velkovýroby. Ovšem s výjimkou kapacity je zøejmé, že hrubé výrobní náklady na ethanol vyrobený z cukrové øepy jsou o asi 5 EUR vyšší na 1 hl, než je tomu u pšenice. Tržní cena DDGS z pšenièného ethanolu je kolem 85

EUR.t-1, pøièemž zbývající øízky z cukrové øepy jsou prodány jako granulované krmivo za cenu 90 EUR.t-1. Po odeètení pøíjmu odvozeného z prodeje vedlejších produktù jsou èisté produkèní náklady asi o 7 EUR.hl-1 nižší než hrubé náklady a èiní pøibližnì 50 EUR.hl-1 v pøípadì 2 mil. hl zpracovaných výrobnou jak z pšenice, tak i z cukrové øepy. Nicménì èisté výrobní náklady na ethanol z pšenice jsou pøibližnì o 4 EUR.hl-1 nižší. Tudíž maximální cena za cukrovou øepu by nemìla pøesáhnout 26 EUR.t-1. Je-li tato cena vyšší, mìla by být pšenice zpracována jako jediná surovina. Jelikož skuteèné výrobní náklady zatím nejsou k dispozici, v tab. 4 a 5 jsou uvedeny: hodnoty kapitálu, míra návratnosti (IRR) a doba splatnosti pro rùzné prodejní ceny a kapacity. Z tab. 4 vyplývá, že podnik není ziskový pøi prodejní cenì 55 EUR.hl-1 a pøi výrobní kapacitì 500 000 hl. Na rozdíl od této varianty vìtší provoz má lepší efektivitu nákladù, pøedpokládáme-li prodejní cenu 55 EUR.hl-1.

Tab. 4: Hodnota kapitálu investic ve vztahu k prodejním cenám ethanolu a kapacitì [15]

Cena ethanolu EUR.hl-1 55 60 65 70

500 000 hl -6 037 098 13 267 227 32 571 552 51 875 877

Hodnota kapitálu (EUR) 2 000 000 hl 82 148 893 159 366 193 236 583 493 313 800 793

Tab.5: Vnitøní výnosové procento (IRR) a doba splatnosti [15]

Cena ethanolu EUR.hl-1 55 60 65 70

Vnitøní výnosové procento (%) 500 000 hl 2 000 000 hl 2 27 11 37 19 48 26 58

Podle výpoètu uvedených v tab. 3, je IRR pro nejmenší provozy a pro scénáø s nejnižšími cenami menší než 5 %, které by mìly být pro tvorbu výnosu uloženy v bance. Všechny ostatní kombinace cena/kapacita mají za následek návratnost mnohem vyšší než 5 %. V dùsledku toho je doba splatnosti pro malé provozy spojené s nejnižší pøedpokládanou cenou delší než specifikované období. Pøi cenì ethanolu 65 EUR.hl-1 je výroba s kapacitou 2 mil. hl amortizována již v prùbìhu prvních 2 let. Tato prodejní cena se mùže zdát ponìkud nereálná, ale je tøeba poznamenat, že v Nìmecku je prùmìrná cena benzínu více než 100 EUR.hl-1 daná souèasnou daní na minerální oleje. Úspìch bioethanolu jako náhrady paliva závisí tudíž na

Doba splatnosti (roky) 500 000 hl 2 000 000 hl 15 4 8 3 6 2 4 2

fiskální politice, zejména na dani za minerální olej. Avšak, když jsou danì za ethanol nízké, existuje riziko levných dovozù ethanolu. V dùsledku toho má adekvátní daò na dovoz ethanolu stejnou dùležitost.

6. Diskuze a závìr Co se týká evropského zemìdìlství, využití pùdy pro biopaliva je pro farmáøe jistì efektivnìjší, než ji ponechat ležet ladem a dále je pro farmáøe rozumné rozšiøovat výrobu surovin i pro výrobu motorových alternativních paliv (viz tab. 6) a stát se producentem energie. Zøejmì pouze zkušenost ukáže cenu, kterou bude trh ochoten platit za každou surovinu. Dále existuje konkurence mezi polní a

116

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

surovinovou produktivitou. Farmáø je zainteresován na vysokém hrubém zisku z hektaru, což je mìøítkem, které používá pro svoji produkci. Tudíž mohl by dát pøednost pìstování cukrové øepy, jestliže výše uvedená cena je na-

bídnuta. Na druhé stranì zpracovatel chce používat surovinu s vyšší úrovní výnosu alkoholu. Takže bude dávat pøednost pšenici.

Tab.6: Použití bioethanolu v sektoru pohonných hmot, surovina a cenové relace ve vybraných zemích v roce 2004 [15, 16, 17], mìnový kurz: 1 EUR = 32 Kè; 1,20 USD.EUR-1

Položka

Francie

Španìlsko

Zpùsob použití

15% ETBE do benzínu

ETBE do benzínu

Švédsko

Brazílie E22 (22% smìs E5 (5% smìs E10 (10% smìs v benzínu) do benzínu) v benzínu) E100 (èistý E100 (èistý E85 *) (až 85% s aditivy) s aditivy) ve v benzínu) E85 (až 85 % zkušební flotile v nevelkém v benzínu) veøejné dopravy poètu vozidel rozšiøuje se

cca 75 % cukrová øepa žito a témìø 100 % a cca 25 % pšenice pšenice pšenice Cena cca 400 – 450 cca 400 – 450 cca 550 – 650 bioethanolu EUR.m-3 EUR.m-3 EUR.m-3 Surovina pro výrobu

*)

USA

témìø 100 % kukuøice

cukrová tøtina

cca 250 – 330 USD.m-3

cca 184 – 250 EUR.m-3

Flexible Fuel Vehicles – vozidla na promìnné palivo

Jak je patrné z kalkulace nákladù na bioethanol v Nìmecku [15, 16, 17], pohybují se výrobní náklady kolem 50 EUR.hl-1 v závislosti na konfiguraci výrobny a cenách surovin. To je hodnota, která musí být porovnána s dlouhodobou prodejní cenou motorového benzínu pohybující se kolem 25 EUR.hl-1. Ovšem je tøeba pøipomenout, že tato cena je v souèasné dobì významnì vyšší z dùvodu zvýšené ceny ropy. Spolkovému snìmu byla pøedložena k projednání výjimka pro plné oddanìní bioethanolu jako složka motorových paliv (spotøební daò na motorový benzin èiní 65,45 EUR.hl-1). Následnì probìhla i notifikace u EK pro hospodáøskou soutìž. V tomto schvalovacím dokumentu stanovila komise výrobní náklady na bioethanol ve výši 69 EUR.hl-1. Z dùvodu nižší energetické hustoty bioethanolu (pouze 64 % benzínu) èiní tak pøepoètené výrobní náklady cca 108 EUR.hl-1. Cena 1 l motorového benzinu u èerpací stanice vèetnì DPH a benzínové danì se pohybuje kolem této hodnoty. Jedním z dùležitých dùvodù podtrhujících daòovou výjimku pro biopaliva je pøedpoklad, že tato paliva budou pùvodem z EU, a tudíž pøidaná hodnota bude prospìšná pro zemìdìlce, farmáøe a zpracovatele tohoto spoleèenství. Potenciální zisková pøirážka (min. 20 EUR.hl-1) pøi cenách motorového benzinu kolem 110 EUR.hl-1 u èerpacích stanic a cenách bioethanolu mezi 40 – 70 EUR.hl-1 by mohla být i vyšší, pokud by byl používán brazilský bioethanol. Výrobní náklady na brazilský bioethanol jsou nejen výraznì nižší než v EU, ale jsou také nižší než prùmìrná dlouhodobá cena benzinu. Jak tedy mohou být náklady sníženy? Prvotní rozdíly jsou v nákladech na surovinu. Ovšem je jasné, že investièní ná-

klady jsou nižší, jestliže jsou zpracovány pouze obilniny a vybavení pro zpracování cukrové øepy není potøebné. Tudíž výrobna s dvojí surovinou by mìla být uvažována tehdy, jestliže zde již existuje vytvoøená výroba cukrové øepy se svojí infrastrukturou a jestliže mohou vzniknout úspory z velkovýroby. Jelikož není reálné oèekávat, že cena za pšenici bude vyšší než 100 EUR za t, musí být cena za cukrovou øepu okolo 26 EUR za t, aby byla konkurenceschopná. Dalším dùležitým bodem jsou enormní náklady na dopravu, které musí být udržovány na co nejnižší úrovni výstavbou výrobny v centru zásobovací oblasti. S pøihlédnutím k souèasné dopravní politice není dùvod pøedpokládat, že doprava bude v blízké budoucnosti levnìjší. Je možné øíci, že potenciál pro vytvoøení ziskového bioethanolového prùmyslu je reálný za pøedpokladu odpovídajícího daòového podnìtu. Pohled za oceán na alkoholovou politiku by mìl pomoci nalézt nejlepší zpùsob, jak zajistit využití ethanolu. Systém pøímých výrobních dotací, dovozní tarify a podnìty pro výrobce smìsí zajišuje, že cílové skupiny mají prospìch z výroby ethanolu. Je samozøejmì nutné minimalizovat ztráty pro rozpoèty èlenských státù redukcí daní na biopaliva. Na druhé stranì i bioethanol slibuje ohromný potenciál hodnoty vstupující do zemìdìlského a zpracovatelského sektoru. V zájmu rostoucího evropského bioethanolového prùmyslu, který je stále na zaèátku své cesty, by mìly být vytvoøeny optimální podmínky.

117

Zemìdìlská technika a biomasa 2004

Práce obsahuje dílèí výsledky øešení výzkumného zámìru MZe ÈR 0002703101 – etapy 6 „Výzkum nových možností efektivního využití zemìdìlských produktù k nepotravináøským úèelùm“.

Literatura 1. Directive 2003/30/ec of the European parliament and of the council of 8 may 2003 on the promotion of the use of biofuels or other renewable fuels for transport. Official Journal of the European Union. L 123/42 – L 123/46, 17.5.2003 2. Council Directive 2003/96/EC of 27 October 2003 restructuring the Community framework for the taxation of energy products and electricity, s. L 283/51 – L 283/70 3. Zákon è. 92/2004 Sb. z 29.1.2004, kterým se mìní zákon è. 86/2004 Sb., o ochranì ovzduší a o zmìnì nìkterých dalších zákonù, ve znìní zákona è. 521/2002 Sb. 4. Vyhláška è. 229 ze dne 29. dubna 2004, kterou se stanoví požadavky na pohonné hmoty pro provoz vozidel na pozemních komunikacích a zpùsob sledování a monitorování jejich jakosti. Sbírka zákonù è. 204/2004, str. 4178 5. Návrh naøízení vlády ze dne .......2004 o podmínkách uplatòování biopaliv nebo jiných paliv z obnovitelných zdrojù v sortimentu motorových benzínù a motorové nafty na vnitøním trhu. MŽP a MZe ÈR, 2004, s. 3 6. Naøízení vlády ze dne ........2004 o stanovení podmínek pro poskytování dotace na nepotravináøské užití semene øepky olejné pro výrobu methylesteru øepkového oleje MZe ÈR, 2004, s. 4 7. Státní podpora N206/2004 – Èeská republika – Státní podpora za úèelem podpory biopaliv – 30.06.2004 C(2004)2203 fin.

Abstrakt:

8. ÈSN EN 228: Motorová paliva – Bezolovnaté automobilové benziny – Technické požadavky a metody zkoušení, Èeský normalizaèní institut, Praha, leden 2001, s. 16 9. ÈSN 65 6508: Motorová paliva – Smìsné motorové nafty (obsahující methylestery øepkového oleje) – Technické požadavky a metody zkoušení, Èeský normalizaèní institut, Praha, únor 2003, s. 8 10. ÈSN 65 6511 Kvasný líh denaturovaný, urèený k použití do automobilových benzínù - Technické požadavky a metody zkoušení, ÈNI, Praha, únor 2004 11. ÈSN EN 590: Motorová paliva – Motorové nafty – Technické požadavky a metody zkoušení, Èeský normalizaèní institut, Praha, èerven 2004, s. 20 12. ÈSN EN 14214: Motorová paliva – Methylestery mastných kyselin (FAME) pro vznìtové motory – Technické požadavky a metody zkoušení, Èeský normalizaèní institut, Praha, èerven 2004, s 20 13. Informace: Výbìrové øízení na bioethanol, Odpady – odborný èasopis pro nakládání s odpady a životní prostøedí, mìsíèník hospodáøských novin, 10 – 2004, s. 2 14. EXNAR, P. et al.: Lihovarnická pøíruèka. Agrospoj, Praha, 1998, s. 217 15. HENNINGES, O., ZEDDIES, J.: Fuel Ethanol Production in the USA and Germany – a cost comparsion. F.O.Lichts – World Ethanol and Biofuels Report. Ratzeburg – Germany. Vol. 1, No. 11, February 11, 2003, s. 204 – 208 16. HENNIGES, O., ZEDDIES, J.: Competitiveness of Brazilian bioethanol in the EU. F.O.Lichts - World Ethanol and Biofuels Report. Ratzeburg – Germany. Vol. 2, No. 20, June 22, 2004, s. 373 – 378 17. SCHMITZ, N.: Biethanol in Deutschland. Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.v., Landwirtschaftsverlag GmbH, Münster, 2003, s. 355

S ohledem na další rozvoj biopaliv v EU a podmínky uplatòování biopaliv nebo jiných paliv z obnovitelných zdrojù v sortimentu motorových benzinù a motorové nafty na vnitøním trhu Èeské republiky se také pøedpokládá výroba min. 2 mil. hl palivového bioethanolu. Popisuje se základní øešení technologie závodu pro výrobu obilního bioethanolu. Analyzují se výrobní náklady na bioethanol v USA, Brazílii a Nìmecku. Pøi prùmìrných výrobních nákladech ve výši kolem 0,5 EUR.l-1 bioethanolu v EU je tato hodnota dvojnásobná oproti nákladùm v Brazílii. Uvádí se daòové a podpùrné podmínky pro uplatnìní bioethanolových paliv na trhu a pøedpoklady efektivnosti realizovaných závodù pro jejich produkci

Abstract:

With regard to further development of biofuels in EU and conditions of biofuels application or other fuels from the renewable sources in the assortment of motor gasoline and diesel on internal market of CR is also assumed production at least 2 mil. of fuel bioethanol. Description of basic solution for plant technology of corn bioethanol production. Analysis of production costs for bioethanol in USA, Brazil and Germany. At average production costs about 0,5 EUR.l-1 of bioethanol in EU this value is doubled in comparison with costs in Brazil. Presented is tax and support condition for bioethanol fuels application on market and presumptions of realized plants effectiveness for their production. Kontaktní adresa: Ing. Petr Jeviè, CSc. Výzkumný ústav zemìdìlské techniky Drnovská 507, 161 01 Praha 6 – Ruzynì tel.: 233022302, e-mail: [email protected] Ing. TomᚠVáclavek Chemoprojekt, a.s. Tøebohostická 14, 100 31 Praha 10 tel.: 261305424, e-mail: [email protected]

118